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1、关于优化目的优化的目的是在一定的物理的或其它的条件约束下产生一个可能达到的最好的光学系统。这里的“最好”是以对误差函数而言的，它把像差数据合成一个数字，我们尝试把这个数字变的尽可能的小。CODE V的已经预定义好了误差函数结构，可是您可以方便地加入各种控制或权重并可以随意地修改。它也可以使用一个完全的自定义的误差函数，可是这个比较难事实上很少需要这么做。方法规则CODE V的优化功能称为自动设计，AUTO为缩略词。AUTO使用最小阻尼二乘法来改变变量的值以改善系统。约束对寻找最适合解确定了边界条件。当需要的时候AUTO引入Lagrangian(拉格朗日)乘数来引入约束。当误差函数本身不包括需要
2、的约束的时候这允许强制约束，通常很快就会有结果，在约束的范围求解区域内收敛而得到一个最合适的解。默认AUTO里面缺省的值使您不用过多的关注或注意误差函数的构成细节并且最小限度的输入要求。同时具有很多光学控制、权重控制、约束等，这使得当您需要进行不平常的设计或是调整设计时具有极大的灵活性。AUTO过程虽然您可以把AUTO作为一个黑匣子，通过它您可以得到结果，但是您可能对它的一些内在的轮廓流程感兴趣。下面的图表显示了一个设计流程，包括了AUTO处理的部分。当我们做一个例子问题的时候，各种各样的置的意义将变的明确。在线帮助CODE V Reference Manual的第三章对自动设计选项作了比较详
3、细地描述。其中”Discussion of Input and Computations”(P352)一节对了解AUTO是怎样工作具有特殊的价值。局部VS.全局如果您把误差函数比作一个有多维空间的山和山谷，那么目标就是找到可能是最低的山谷。在局优化中，您只能找到距您的起始解最近的山谷。而全局优化会离开起始解向更深层去寻找最深的山谷或是全局的最优解。CODE V的全局优化功能GS,是一个极好的全局优化器，事实上可以从任何起始点产生多种结果。游戏规则看上去这一章会有很多步骤，但是这里真的只有一点外加一些说明性的文字。为了使您可见一斑，这里是优化这个镜头的游戏规则的轮廓。这几个步骤都是在AUTO选项
4、的对话框中完成的（Optimization菜单），除了定义变量是在LDM中完成以外。分析检查需要在MTF和FILED选项中完成。 把所有曲率半径、厚度和玻璃都设为变量，然后保存。 确保所有的玻璃元件都有足够的中心厚度（一般约束General Constrain）。 确保所有的玻璃的折射率都不要太高（同上） 把当前的EFL=6加入约束（特殊约束Specific Constrains） 在每一次循环都绘出镜头图（输出控制Output Control） 使用默认的点列图（Transverse ray aberration）误差函数，但是追迹更多的光线网格（Error Function Definit
5、ions and Controls） 通过重复先前的评价（点击上一章里面窗口的更新按钮，主要是VIEW,MTF和视场选项） 修改AUTO设置，来优化结果（Error Function Weights） 现在让我们进入细节！变量定义变量当优化您的镜头时，您需要告诉CODE V哪些量是自由的可以变化的。变量是在LDM中定义的，并且当您保存镜头时也会跟着被保存。决定变量变不总是很容易的事情，但是对于共轴系统通常是所有玻璃表面的曲率半径（但是不可以是像面，因为您通常想要的是一个平的胶片或接收器），所有的空气间隔还有玻璃元件的厚度（为了允许程序保持镜片的好的边缘厚度则不要对曲率进行太多的限制），玻璃通常
6、也被设为变量（折射率和色散）。这就需要CODE V中的一个特殊的变量“虚拟玻璃”，因为玻璃库中的玻璃的属性是固定的没法被直接改变。使用LDM变量是在LDM中定义的。默认时所有的量在开始的状态都是固定的。要将一个曲率半径或厚度设为变量，将光标移到LDM窗口里的相应的项目上右键单击，从快捷菜单中选取Vary。这个参数的旁边将显示出一个小的V，指示它是一个变量。如果您的变量设置错了，在参数上右键选取快捷菜单上的Freeze来移除V。您也可以同时选中多个不同类型的参数值，然后从右键菜单中选取Vary即可。如果这个镜头还没有打开，那么您需要打开在上一章中所建立的6mm,F/3.5数码相机镜头。1选择Fi
7、leOpen菜单，找到您在上一章中所创建的数码相机镜头文件（DigCamStart.len或者是您所命名的别的名字），然后。如果您从File菜保存了一个镜头文件然后再打开，那么在保存时的任何分析窗口在重新打开时也将被恢复。注意如果您是从命令行用RES（Restore）命令打开的话，这些将不会发生。在这里，这个镜头被恢复时其它的窗口并没有发生变化。2在LDM数据表窗口中选中表面1至6的Y Radius3在选中区域内的任何单元格中右键并选取Vary,如下：4厚度也执行同样的操作（选中表面1至表面5的厚度并设为变量，然后单独选取像面厚度并把它设为变量；不要包含表面6，否则会把PIM求解去掉）。在后面
8、将显示设置完所有变量后的LDM窗口，现在我们来讨论一下虚拟玻璃。虚拟玻璃把玻璃变量时可能要包括额外的步骤，因为玻璃的折射率和色散均可以被设为变量。为了使其能在AUTO中作为变量来使用，必需把一个材料变成虚拟玻璃。如果是要把一个玻璃库中的玻璃作为变量它将会被变成等价的虚拟玻璃（一个最终的设计里被优化的虚拟玻璃要被和它比较接近的真实玻璃所替代， glassfit.seq宏可以帮助我们将虚拟玻璃变成实际玻璃）。虚拟玻璃有一个特殊的格式。对于一个玻璃折射率为1.62阿贝数为60.3,则虚拟玻璃的名字为620.603(前面说过这是假想玻璃)，它的另外一种格式为：1.620:60.3也可以被CODE V接
9、受,并允许n2.0且V100。在这个数码相机例子里，专利中已经是虚拟玻璃了，可是它是固定的。您可能也注意到了，三个片子的折射率都比较高（从1.7到1.8），通常这也表示了是一种比较贵的玻璃。你将要将玻璃设为变量，并在AUTO中对其折射率进行约束（将在下一节介绍）。1将表面1的玻璃设为变量，在LDM中玻璃名称上右键选取快捷菜单上面的VARY。V字将在玻璃名称的旁边出现，指示了它是变量了。对于一个多色（多波长）系统，我们通常将折射率和阿贝数均设为变量，缺省的设置也是这样的。但是对于玻璃还有其它的情况。2左键单击表面1玻璃旁边的V（或右键单击选择Couple）。这将显示一个耦合编辑器对话框。耦合是将
10、变量联接在一起的一种方法，但只用于玻璃变量。它也可以访问变量的折射率和色散。3在表面1上面的Index and Dispersion单元格中双击注意您可以单独地将折射率或色散设为变量，也可以同时。因为这是一个多波长系统，所以将折射率和色散均设为变量。色散边界是一个玻璃图中的多边形边界，它决定了允许的玻璃类型的范围。这个将在下一节当中的一般约束中讨论。4点Cancel。5对表面3和表面5执行同样的操作将其设为变量。当您完成这些时，您将看到LDM如下所示：6选择File-Save lens菜单将该镜头保存为一个定义了变量的新的版本文件。自动设计设置现在您已经准备好做自动设计，定义一些设置将指导该镜
11、头如何优化。选择OptimizationAutomatic Design菜单打开AUTO对话框。注意：在没有结束本节之前不要点自动对话框中的OK按钮。在您点OK来运行AUTO之前需要对几个选项页的设置进行改变。如果您错误地点了OK，不用担心，您可以使用EditUndo功能来把镜头恢复成刚才的状态，然后点AUTO的输出窗口中的Settings(设置)来恢复。AUTO是一个非常强大的功能，在输入对话框中各种不同设置并分到了九个选项卡中。大多数设置确定了一些参数：如特殊行为里的权重，标志等；或在优化的每一次循环结束后绘出镜头的图像。有两个类别是用来定义边界条件和约束的。第一个边界条件类别称之为一般约
12、束（General Constrain）。这些边界条件控制了中心厚度和玻璃图边界线以保证您的设计是现实可行的。厚度约束可以保证不会出现负的中心厚度或边缘厚度样的问题，或者元件重迭在一起。玻璃边界可以使程序不考虑本身不存在的折射率或色散。一般约束条件总是存在的，它仅对所有ZOOM中的所有表面适用。您可以设定这些值的界限，通过重新对单独的表面进行设定来指定特别的约束。第二个边界条件的类别是特殊约束（Specific Constraints）。特殊约束可以允许您对您的需求进行更细的设置，但是您必须注意不要对系统进行重复约束，这有碍于系统的潜力的提高。一般性约束一般厚度约束对于小的镜头，您必须保证元件
13、具有足够的厚度以便于加工和处理。按照制作方面的专家的意见，在这里推荐的值是合理的，可是这种尺寸的元件的厚度可能达到0.5mm。通过一般厚度约束是一个比较好的处理方法。另外，我们注意到在上一节的专利中都是比较高折射率的玻璃。玻璃图约束可以限制被优化的玻璃是在低折射率的，便宜的玻璃区域。这里假设您已经打开了AUTO对话框：1. 点中一般约束选项卡。 2. 在最小中心厚度区域输入0.9 3. 在最小边缘厚度区域输入0.8 玻璃图约束在AUTO中所用到的玻璃图是Nd vs. （NF-NC）。下面显示的图摘自于在线文档CODE V Reference Manual中的第三章（自动设计）。它显示了缺省的玻
14、璃图的四个边界。注意SCHOTT对一些特殊玻璃做了一个点标记。而缺省的边界范围包含了大部分普通的合理的玻璃。要注意的是AUTO只能将变量玻璃连续地变化而不是寻找不连续的实际玻璃您在优化之后必须将虚拟玻璃变成实际的玻璃来分析最终性能和制作的可能性（用glassfit.seq宏）。玻璃图可以被3到5个实际的边约束，依次标记为AE(它必须是一个凸的多边形；详见参考手册)。它显示SF2定义了三角形玻璃区域的一个顶点，保持最大的折射率在1.65以下（期望在优化后的结果是一个比较便宜的玻璃）。注意玻璃图边界的改变缺省时作用于所有表面，如果需要的话您也可以对每一个表面定义一个玻璃边界。1在AUTO对话框里的
15、一般约束选项卡里，在位于对话框下方的玻璃图边界数据表里MAP4单元格SF4上单击然后按DEL键删除（CTRL+X）移除第四个边界。2单击MAP3单元格输入SF2作为三角形边界的新角点。您的一般约束选项卡将如下所示：特殊约束当您需要定义优化的边界条件里有许多选项可以被约束。这些包括物理的和光学属性（总长，焦距，畸变，真实光线属性，近轴光线属性等）。有以下几种约束形式：包括等号，大于号和/或小于号，最小（不直接约束，但是根据目标值求最小）。您也可以只指明约束是显示（在每次循环时被计算并显示，但是不进行任何控制）。约束及约束的形式在在线文档的第三章有详细的阐述。对大部分镜头而言，至少得有一个特殊约束来保持系统的比例。这可以是在像面上的近轴或实际光线高度，近轴光线的斜度或真实光线的方向余弦。但是最平常的是近轴有效焦距（EFL），在这里您将用到它。1选中AUTO对话框中的特殊约束选项卡。这个表格开始出来的时候是空的（没有缺省的特殊约束被定义）。2点插入特殊约束按钮（Insert Specific Constraint），位于对话框的最下面。编辑约束对话框被显示（Edit Constraint），有效焦距（Effective Focal length）是缺省的约束（因为这是最普通的应用）。对这一项您可能只需要点OK即可，但是首先要注意的是在上方的左边您可以选择几个类别，每个类
