1.簡介

OpticStudio的優(yōu)化功能允許用戶通過將系統(tǒng)參數(shù)設為變量，在評價函數(shù)編輯器中定義性能標準來改進設計。這個過程會對設計產生巨大的影響，所以選擇合適的變量和標準非常重要。序列模式和非序列模式中可用的標準類型有所不同。本文為非序列系統(tǒng)的優(yōu)化提供了一種建議方式。

例如，通過優(yōu)化自由曲面反射鏡，最大限度地將LED的亮度從23 Cd提高到大于250 Cd，只需幾分鐘。

2.阻尼最小二乘法與正交下降法對比

OpticStudio中有兩種局部優(yōu)化算法:阻尼最小二乘法(DLS)和正交下降法(OD)。DLS運用數(shù)值微分計算，在一個較小的評價函數(shù)設計的解空間里確定優(yōu)化方向。這種梯度方法是為光學系統(tǒng)設計專門開發(fā)的，被推薦用于所有成像和經典光學優(yōu)化問題。然而，在純非序列系統(tǒng)優(yōu)化中，由于采用像素探測器進行探測，DLS的優(yōu)化效果較差。并且評價函數(shù)本身是不連續(xù)的，這也可能導致梯度搜尋方法失敗。

下面是當評價函數(shù)只有一個變量時，對非序列系統(tǒng)的評價函數(shù)進行查看。

可以看出，很長一段區(qū)間內評價函數(shù)根本沒有變化，發(fā)生的變化是突然且不連續(xù)的。這使得通過梯度搜尋方法進行優(yōu)化變得困難。

正交下降優(yōu)化利用變量的正交化和解空間的離散采樣來降低評價函數(shù)值。OD算法不計算評價函數(shù)的數(shù)值微分。對于評價函數(shù)存在原本噪聲的系統(tǒng)而言，例如非序列系統(tǒng)，OD通常比DLS算法要好。它在照度最大化、亮度增強和均勻性優(yōu)化等優(yōu)化問題中非常有用。

3.像素插值和非相干強度數(shù)據(jù)（NSDD）

除了使用的特定算法外，OpticStudio中還有幾個能夠顯著提升非序列系統(tǒng)優(yōu)化效率的功能。

如上所述，由于探測器的像素特性，非序列的解空間往往是不連續(xù)的。如果一條給定光線中的能量只分配給一個像素，那么當系統(tǒng)更改導致光線在該像素內的任何位置移動時，就沒有數(shù)量上的差異。因此，當一條光線跨越邊界進入一個新的像素時就需要對不連續(xù)的評價函數(shù)求微分，優(yōu)化非常困難。

這可以通過觀察入射到探測器上的一條光線來說明。下面的通用繪圖顯示了探測器上的輻照度質心如何隨著光線位置的變化而變化。