ZEMAX优化函数结构解析与应用

"本文主要探讨了Zemax优化函数的结构，包括其组成和优化过程算法，旨在帮助初学者理解这一核心概念。优化函数是光学设计软件中的关键元素，Zemax利用这种函数结合权重系数来最小化系统误差。文章分别阐述了局部优化和全局优化的区别，强调全局优化在寻找更优解方面的优势，同时也指出现有算法的局限性。对于Zemax的默认优化函数，作者指出新手常忽视其内部构造，这限制了他们充分利用软件的能力。默认优化函数的构成并不复杂，由一系列预设的优化目标组成，可以作为设计者自定义优化的基础。" 在光学设计软件Zemax中，优化函数是实现高效自动设计的核心。这个函数综合了各种光学特性参数和像质参数，如焦距、入瞳距离、畸变、彗差等，通过一个加权和的平方差公式来衡量系统性能。每个参数都有相应的权重系数Wi，Vi表示实际计算得到的参数值，Ti为目标值。优化的目标是使优化函数的值最小，即寻找最优的结构参数组合。 优化过程分为局部优化和全局优化。局部优化侧重于当前结构参数的微调，以找到局部最小值。它通常用于调整单个或少数参数，适用于已知接近最优解的情况。而全局优化则更像一个搜索过程，探索整个设计空间，寻找可能存在的全局最优解。尽管全局优化能避免局部极值，但现有的算法仍存在搜索范围、计算复杂度和精度等问题。 Zemax的默认优化函数设计得相对简单，为用户提供了一个基础模板。新用户往往直接使用这个缺省设置，而不深入了解其内部机制，这限制了他们对软件潜力的挖掘。实际上，这个默认函数包含了Zemax预设的一些优化目标，设计者可以根据实际需求添加或修改这些目标，以适应特定的光学系统设计问题。 理解和掌握Zemax的优化函数结构及优化算法是提升光学设计效率的关键。通过深入学习和实践，设计者可以更好地利用Zemax的功能，进行更为精确和高效的光学系统设计。