【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请涉及光学设计算法领域，特别是涉及一种增强型适应法在光学自动设计中的优化方法。
技术介绍
1、适应法是光学自动设计技术中最成功的方法之一，也是深受大家欢迎的优化方法。它适用性好，符合多数光学设计人员的传统习惯，能够充分发挥像差理论和设计经验的能动作用，优化过程的进展也便于分析和调整。这些突出的特色使它迅速发展和逐渐普及。但适应法对设计人员本身的要求较高，在控制优化指标时，如果没有正确的选择，没有恰当的先后次序，或者规定的目标值、公差不合理，都可能造成设计的失败。
2、适应法像差自动校正程序的最大特点是：第一，参加校正的像差个数m不能大于自变量个数n；第二，参加校正的像差不能相关。因为适应法所求的解，严格满足像差线性方程组的每个方程式，如果某两种像差相关，像差方程组就无法求解，校正过程就要中断。适应法符合大多数技术人员的传统习惯，便于发挥像差理论正的顺序、目标值及公差的确定等。用户必须在光学设计知识方面具有较高的水平，并且常常碰到一个知识和设计经验的能动作用，但它对初始结构和优化方案的合理性要求较高，如受控指标的选择、进入校最棘手的像差相关问题。
3、现有的适应法优化算法中，一般都需要较长的时间才能达到满意的效果。
技术实现思路
1、现有的适应法优化算法中，一般都需要较长的时间才能达到满意的效果。鉴于此，本申请提出了一种通过对步长精确的控制从而缩短计算机程序对光学系统优化时间的优化方法。
2、具体的，本申请的方案包括：
3、
4、s1、根据系统的光学特性和初始结构像差的大小，确定需要校正的像差并排列校正的次序，以及确定需要校正像差的目标值和公差；
5、s2、通过建立系数矩阵a，求解像差方程组，得出最大因子xmax；
6、s3、将光学系统内可变的透镜表面曲率半径和透镜间空气厚度，依次记为变量xj,j=0，1，2...，为变量序号；
7、s4、基于变量xj进行变步长的内循环迭代，对于第一次循环，不对最大因子进行线性判断；在第一次以后的内循环迭代过程中，如果最大因子xmax大于0.5，则程序一直进行内循环迭代，直到xmax小于0.5；
8、s5、光学系统完成内循环迭代之后，进入增加被控像差循环迭代，按照次序加入一种未被控制的像差，重新进行内循环迭代，完成本次内循环迭代以后，再按照次序增加一种未被控制的像差，重复上述操作直至所有像差全部达到公差以内；如果上述过程中的求解得到的最大因子超出线性范围或违反边界条件，则重新建立新的矩阵重复步骤s2-s5；
9、s6、在所有像差均达到公差范围时，接着逐步收紧公差范围，再校正所有的被控像差，直至程序无解。
10、进一步的，记最大因子的线性参数为k，其定义为：
11、，
12、每次内循环迭代中，基于步长p对每个变量xj单独计算参数改变量，具体计算公式为：
13、，
14、用于下次迭代的变量为都有：
15、，
16、其中，p为步长，为前一次迭代时的最大因子，xj为进行迭代时所选变量的参数值，xmax为最大因子；
17、第一次迭代时不计算k值，将p=0.618作为起始步长，进行参数改变，开始迭代，在后续的多次迭代中，
18、当满足0.9≦k≦1.1时，增加步长使p=1.236；
19、当满足0.8≦k≦0.9、1.1<k≦1.2时，保持步长不变；
20、当满足0.7≦k<0.8、1.2<k≦1.4时，减少步长使p=0.309；
21、当k<0.7或k>1.4时，返回步骤s2,重新建立矩阵。
22、进一步的，步骤s2求解像差方程组的过程包括：
23、
24、其中，a为系数矩阵，x为系数矩阵的解，δf为像差改变量，是第i种像差对于第j个初始结构参数的偏导数，δxi为第i种结构参数的改变量，δxi为第i种计算像差变化量表时该参数的增量，δfi为第i种像差的改变量，基于公式x=at(aat)-1δf计算x的过程，即为求解系数矩阵。
25、进一步的，在线性程度允许的范围内基于初始系数矩阵a不断地求出新的最大因子。
26、进一步的，在求解过程中当校正参数改变或像差改变时采用增加被控像差循环过程，在这一过程中仍然使用系数矩阵a。
27、进一步的，当解的线性程度超过允许的范围时，需要重新计算系数矩阵a，然后再进行像差计算循环和增加被控像差循环。
28、进一步的，在求逆矩阵过程中，如果主元素小于10-10，则认为（aat）-1不存在，致使像差方程组x=at(aat)-1δf的解不存在，这时矩阵(aat)为奇异矩阵，|xmax|的值超出允许范围；在控制像差个数不变的条件下，如果连续两次内循环后求出的|xmax|保持不变或上升，或者以同一系数矩阵为前提进行内循环时，也出现最大因子来回振荡或持续上升的反常现象，则参数的变化不能带来更优的结果；当出现上述情况时，程序进入无解处理。
29、本申请提出的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，至少具有以下优势：在实现快速自适应自动优化的同时，可以根据系统的校正能力，逐步增加进入校正的像差，最大限度地保证优化过程中系统的稳定性，可以根据系统的校正能力，逐步收缩像差公差的范围，可以以此充分挖掘模型的潜力，达到满足需求。
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1.一种增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，步骤S4所述的变步长内循环迭代，包括：
3.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，步骤S2求解像差方程组的过程包括：
4.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，在线性程度允许的范围内基于初始系数矩阵A不断地求出新的最大因子。
5.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，在求解过程中当校正参数改变或像差改变时采用增加被控像差循环过程，在这一过程中仍然使用系数矩阵A。
6.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，当解的线性程度超过允许的范围时，需要重新计算系数矩阵A，然后再进行像差计算循环和增加被控像差循环。
7.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，在求逆矩阵过程中，如果主元素小于10-10，则认为
...【技术特征摘要】
1.一种增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，步骤s4所述的变步长内循环迭代，包括：
3.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，步骤s2求解像差方程组的过程包括：
4.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，在线性程度允许的范围内基于初始系数矩阵a不断地求出新的最大因子。
5.根据权利要求1所述的增强型适应法在光学自动设计中的优化方法，其特征在于，在求解过程中当校正参数改变或像差改变时采用增加被控像差循环过程，在这一过程中仍然使用系数矩阵a。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥彪，张雪菡，
申请(专利权)人：武汉二元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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