Mod automatisk design til friformsoptik

Designet af et optisk system kræver af designeren en betydelig indsats, viden, færdigheder og erfaring. I dette arbejde, der foreslås en automatisk designmetode til friformsoptik, hvor specifikationer og begrænsninger er de eneste input, der kræves, og en række forskellige resultater kan opnås automatisk. Outputresultaterne har forskellige strukturer og optiske effektfordelinger med høje billedkvaliteter. Ved at implementere denne metode, designere kan realisere et overblik over løsningsrummet og også fokusere på specifikke designs.

I de tidlige dage med optisk design, mennesker skulle være dygtige til aberrationsteori og udføre en enorm mængde numeriske beregninger, og derfor er matematiske færdigheder og talenter meget vigtige. Fremkomsten af ​​elektroniske computere har befriet mennesker fra tunge beregningsopgaver, og realiserede hurtig real ray -sporing og været i stand til at løse komplekse aberration -ligninger. Siden da, anvendelsen og udviklingen af ​​optimeringsalgoritmer og software til optisk design har i høj grad forbedret hastigheden og effekten af ​​optisk design. Imidlertid, optisk design kræver stadig løsning eller at finde en indledende løsning som udgangspunkt for optimering, hvilket i høj grad vil bestemme det endelige resultat af optimering. I øvrigt, optimering er i det væsentlige en proces med forsøg og fejl, og effekten af ​​optimering er tæt forbundet med designerens oplevelse. Derfor, optisk design er både en kunst og en videnskab.

Selvom der er flere og flere automatiserede værktøjer, Optisk design uden menneskelig vejledning betragtes generelt som umuligt. Det fremtidige optiske design, vi ser frem til, vil være:indtast systemets specifikationer og begrænsninger i starten af ​​designet, og derefter kan et stort antal designresultater af høj kvalitet med forskellige strukturer automatisk udsendes. Designernes hovedopgave vil være omfattende at overveje faktorer som fremstillbarhed, systemstruktur, etc., og vælg det endelige design fra outputresultaterne.

Mod dette ultimative mål med optisk design, i et nyt papir udgivet i Let videnskab og applikation , et hold forskere, ledet af professor Jun Zhu fra State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Institut for præcisionsinstrument, Tsinghua Universitet, Kina, har udviklet en resultatdiversificeret automatisk designmetode til friformsoptik. Med systemets specifikationer (synsfelt, brændvidde, indgangselevdiameter) som den eneste input, en række forskellige treformede billedbehandlingssystemer opnås automatisk, som har forskellige strukturer og diffraktionsbegrænsede høje billedkvaliteter. Denne funktion realiseres for første gang inden for optisk design.

Den foreslåede metode er i stand til at udføre en grov søgning af løsningsrummet for freeform-systemer med tre spejle for at opnå en lang række systemer af høj kvalitet, så man kan have overblik over løsningerne. Denne metode er også mulig at lade en fokusere på specifikke designs og foretage fine søgninger for at opnå flere lignende designs eller designs med højere billedkvaliteter. Gennem forskellige niveauer af grov og fin søgning, flere og bedre friformsdesign kunne dukke op.

Den resultatdiversificerede automatiske designmetode, der foreslås i denne forskning, giver en helt ny tilnærmelse til realiseringen af ​​fuldautomatisk optisk design. Det gør det muligt for folk at få en række designs af høj kvalitet med kun grundlæggende viden om optisk design. Inden for videnskabelig forskning, mennesker kan udforske løsningsrummet for optiske systemer og grænserne for systemets ydeevne baseret på de massive opnåede resultater, eller forsker i disciplinerne optisk design. Inden for tekniske applikationer, optiske designværktøjer baseret på den foreslåede metode forventes at ændre arbejdstilstand og kerneindhold i optisk design. Designere kan fokusere på systemspecifikationer, fremstillbarhed, og omkostninger, etc.