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ZＥMAX中如何优化非序列光学系统(翻译) ———————————————————————————————— 作者: ———————————————————————————————— 日期: ZＥMAＸ中如何优化非序列光学系统（翻译） 优化就是通过改变一系列参数值（称做变量)来减小merit functｉｏｎ的值，进而改进设计的过程，这个过程需要通过merｉt function定义性能评价标准，以及有效变量来达到这一目标。本文为特别的为noｎ-sｅquential 光学系统优化提供了一个推荐的方法。推荐的方法如下: Thｅ　rｅｃｏmmended approach ｉs: 在所有ｍｅrｉt　fｕnｃtion中使用的探测器上使用像素插值,来避免像素化探测器上的量化影响。 使 用这些探测器上的合计值，例如RMS spot size, RMS　aｎｇular wiｄｔｈ,angulａr ｃenｔroid， cenｔｒoｉｄ loｃation　等，而不是某个特定像素上的数据。这些'Momenｔ of Iｌｌumiｎａｔion' 数据优化起来比任何特定的像素点的值平缓的多。 在优化开始之初使用正交下降优化法(Ortｈogｏnal Ｄescｅnｔ　optｉmｉzer）,然后用阻尼最小二乘法(daｍpｅd　least squares)和锤优化器（Haｍｍｅr optimizers）提炼结果。正交下降法通常比阻尼最小二乘法快,但得到的优化解稍差。首先使用正交下降优化法。　 作为例子，我们用几分钟的时间优化一个自由形式的反射镜，最大化LED的亮度,使之从２3Cｄ增加到>2５0 Cｄ。 Damｐｅd　Leaｓt　Sｑuarｅs vs Orthｏgonal　Ｄeｓceｎt ZEMＡＸ 中有2中局部优化算法：阻尼最小二乘法(DLS)和正交下降法(OD)。DLS利用数值计算的结果来确定解空间的方向，即ｍｅrｉt ｆｕｎｃtion更低的方向。这种梯度法是专门为光学系统设计的,建议所有的成像和经典光学优化问题使用。然而,在纯非序列系统优化中,DLＳ 不太成功，因为探测是在像素化的探测器上,merit functｉon是本质上不连续的,这会使梯度法失效。如下是一个ＮＳ系统的ｔｈe merit functioｎ的一条扫描线,该ｆuｎctｉon 仅有一个变量。 ?可以看到在meriｔ function空间的很长区域内，mｅｒit　fｕｎcｔion没有改变，改变的到来是突然的,不连续的。这让基于梯度搜索技术的优化很困难。??正 交下降(OD）优化法利用变量的正交规范和解空间的离散采样来减小mｅｒit function.OＤ算法不计算ｍeｒit fｕncｔion的数字衍生物. 对于merｉｔ funcｔioｎs有内部噪声的系统,例如非序列系统,OD常常超越DLS优化.这在照明最大化,亮度增强，和对比度优化等问题上非常有用。 像素插值和NSDD 除了使用的具体的算法外,ＺEMＡX 还包含一些大大改善NS系统优化的特色。如上所述，由于探测器像素化,ＮS解空间倾向于不连续。如果给定光线的能量,仅仅分配到一个像素上，当系统改变导 致光线在该像素的任意位置移动时没有量的差异。结果是,当光线穿过边界进入新的像素时,meｒｉｔ fｕnctioｎ产生了不连续的ｄeriｖatｉves (衍生物),优化困难.??这可以通过在探测器上扫描一条光线来说明。如下所示点的全局图给出了探测器的发光中心随光线位置的改变。 ?解决这个问题的一种方法是使用像素插值。根据光线在pｉxel内部相交的位置,一部分能量被分配到像素，而不是，而不是将１0０%的能量分配到单个像素。结果是，当系统改变导致光线移动经过一个像素时,merit funcｔion有显著的改变。Pixel inｔeｒpolaｔioｎ可以在Ｏbject　pｒoperｔｉes　->Type标签下选中. 如果我们在pixel　iｎtｅrｐolａtion　eｎabｌeｄ的情况下让一条光线扫描探测器,发光中心，以及大多数其他评价标准的改变是连续的，DLS　能方便的使用。 Merｉｔ funｃtion中报告的发光中心是利用ＮSDD优化操作数计算的。NＳＤD代表non-seｑuential detｅctor data, 是报告非相关探测数据最有用的操作数。NSDC　对相干的计算是等价的。NSDD 操作数的语法如下:ＮSDD? Surf? Det#? Pix#? Dａta??Surｆ 定义非序列组的面(在纯ＮSC中为1), Ｄet＃　定义用于报告数据的探测器(它也可以用于清除一个或者全部探测器）, Pix#　定义需要返回的像素或计算值, Ｄata 定义返回 flｕｘ， irｒａdｉaｎcｅ　还是　ｉntensity 数据． 这些变量允许一