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光学镜头设计自动化与多目标优化

📚 共计 30 章节
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01
镜头设计概述
光学设计的基本流程、自动优化的意义、课程整体框架介绍。
入门框架
02
光学设计软件基础
Zemax / Code V 环境搭建、界面布局、常用快捷键与宏语言入门。
软件环境
03
评价函数构建
RMS vs PTV、Spot Diagram、MTF、波像差，如何选择合适的评价函数。
评价像质
04
变量选择策略
曲率半径、厚度、非球面系数、玻璃材料，哪些该动哪些不该动。
变量策略
05
局部优化算法
Damped Least Squares (DLS)、Orthogonal Descent，原理与实战对比。
算法局部
06
全局优化算法
Global Search、Hammer Optimization、Simulated Annealing，何时用、怎么用。
全局搜索
07
锥形优化与退火
Conic Optimization 技巧，避免陷入局部极小值。
锥形退火
08
玻璃材料优化
玻璃库筛选、虚拟玻璃替换、实际玻璃映射的坑。
材料玻璃
09
非球面优化
非球面阶数选择、系数约束、加工可行性评估。
非球面工艺
10
多重结构优化
变焦镜头、双视场系统，权重分配与同步优化。
多重结构变焦
11
公差分析入门
灵敏度分析、反灵敏度分析、Monte Carlo 模拟。
公差分析
12
公差分配与优化
将公差纳入优化循环，实现稳健设计。
稳健分配
13
热分析优化
温度变化对像质的影响，无热化设计技巧。
热无热化
14
偏振与镀膜优化
膜层设计、偏振像差、PBS 系统优化。
偏振镀膜
15
衍射光学元件优化
DOE 相位函数优化、效率与杂散光控制。
DOE衍射
16
自由曲面优化
Zernike 多项式、XY 多项式，自由曲面在成像系统中的应用。
自由曲面多项式
17
优化脚本编写
ZPL / Macro 语言自动化优化流程，批量处理。
脚本自动化
18
Python 与光学软件交互
PyZDDE、Python 调用 Zemax 进行自动化优化。
Python交互
19
机器学习辅助优化
代理模型、贝叶斯优化、遗传算法在镜头设计中的应用。
机器学习代理
20
优化收敛判断
如何判断优化是否完成，避免过优化与欠优化。
收敛判断
21
像差平衡技巧
球差、彗差、像散、场曲、畸变的权衡艺术。
像差平衡
22
渐晕与相对照度优化
边缘光线控制，提升系统均匀性。
渐晕照度
23
杂散光分析与优化
鬼像、眩光路径分析，结构优化抑制。
杂散光鬼像
24
远心系统优化
物方/像方远心设计，主光线角度约束。
远心主光线
25
大视场系统优化
广角镜头、鱼眼镜头，畸变与像质平衡。
广角鱼眼
26
高数值孔径系统优化
显微物镜、光刻物镜，NA 与景深权衡。
高NA显微
27
激光光学系统优化
高斯光束传播、BPP、M² 因子优化。
激光高斯
28
照明系统优化
LED 准直、均匀照明、自由曲面透镜设计。
照明均匀
29
优化结果验证
实验测试与仿真对比，迭代修正流程。
验证迭代
30
课程总结与进阶路径
常见失败案例复盘、推荐书籍与工具、社区资源。
总结进阶
专注课程资料整理