基于像差校正的不连续光学玻璃优化方法
Method of discontinuous optical glassoptimization based on aberration correction inoptical design
一、原文链接:https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-33-1-1478
二、论文核心思路
思路比较直白:
固定曲率厚度,计算材料库中的材料替换进系统后的纵向色差横向色差Petzval和。
根据色差相似度排序。
保留前10个,依次试试局部优化,性能更好了则留下,变差了则退回。
然后重新计算像差、排序、依次替换保留好的、循环。
三、摘要及背景
在光学设计中,光学玻璃的选择是一个重要的研究对象,这是像差校正的重要方式。
现有要么像差校正效果不佳,要么耗时过长。为了有效解决光学设计中的消色差问题,本文提出了一种基于自动玻璃选择(AGS)的不连续光学玻璃自动优化方法。
该方法首先计算与光学系统中玻璃材料相关的几种像差,以选择候选光学玻璃,其中包括纵向像差、横向色差和佩茨瓦尔和。然后巧妙地探索候选光学玻璃列表,以优化不连续玻璃。
以平场消色差显微镜和宽角镜头为例,该方法展示了其在像差校正和效率方面的优越性,可以自动化优化,所需计算工作量相对较少,并且能够实现快速稳定的结果收敛。
四、原理
性能筛选
都是利用近轴光线数据和材料数据计算的色差,教材上通常也有,这里不详细介绍。感兴趣和想复现的可以看原文,近轴光线追迹和这些色差公式都很好实现,不过记得写成矩阵形式,可以并行评估整个材料库,速度快。
排序规则
两种情况
1)虚拟玻璃->真实玻璃:直接用最直白的欧几里得距离:(阿贝数距离平方+100倍折射率距离平方)开根
2)寻找更优玻璃时:A,L,P是前面算的三种像差。W是对应权重,根据色差相似度,排序候选玻璃,应该是可以让系统性能波动的不剧烈,实现平滑的替换。
五、实验
这部分文章对比的很详细,图片很多,但我觉得最重要的就是和玻璃专家的对比,结论:性能接近,速度快得多。
以下面这个镜头为例,论文方法0.4小时,玻璃专家3.95小时,性能基本一致(但材料组合明显不同,论文的结论是自己的性价比更好一下,异常色散玻璃数量少)