РОС - программа расчёта оптики телескопов

[Дмитрий Серегин]

Приукрасил внешний вид трассировкой дополнительных лучей  (2я илл.):

Спасибо!

[ekvi]

Теперь надо вид внеосевых исправлять (верх.илл.).
На нижней - исправлено:

[student_alex]

Как Вы считаете перенос данной программы на мобильные устройства имеет ли смысл?

[xd]

Думаю что нет.

[ekvi]

Как Вы считаете перенос данной программы на мобильные устройства имеет ли смысл?

Была бы польза.

[serega2007]

     Можно ли построить график изображения от сферы , например диаметром 390 и фокусом 1340 в фокусе краевой зоны .
     Задача имеет практическое значение . С меня Кока-Кола . Питерского разлива .

[serega2007]

    Быть может задача не ясно обозначена ?
    В фокус краевых лучей ставим экран плашмя . Что на нем нарисуется от звездочки в бесконечности ?

[ekvi]

Можно ли построить график изображения от сферы , например диаметром 390 и фокусом 1340 в фокусе краевой зоны .

Да, выделено то, в чём

задача не ясно обозначена

м.б. имелось в виду то, что изображено на иллюстрации?
При жуткой волновой ошибке - шестьсот лямбд! - построить ФРТ даже для центральной точки поля невозможно.

[ekvi]

Подключил к РОС оптимизатор на базе алгоритма Марквардта, основанный на вторых производных целевой функции, - для того, чтобы пользователь имел возможность лично убедиться, что даже алгоритм "отжига" со своим методом случайного тыка оказывается эффективней.
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU
За одним восстановил использование Симплекса (см. илл.).
Программные коды алгоритмов оптимизации заимствованы у французского математика Jean Debord.

[serega2007]

    Вот конкретно , что мне надо .
    Получить график от сферы в масштабе графика от параболы .

[ekvi]

Минимальное пятно (ср.кв. величина) для такой сферы Ф1117 мкм, а у параболы - кружок Эйри Ф2.33 мкм,т.е. в 500 раз меньше, и плотность - в 250000 раз выше, чем у сферы. Причём влияние дифракции на распределение освещённости в пятне сферы вряд ли будет заметно. Точнее, дело обстоит так: 16% (а м.б., значительно меньше?) света, отраженного от края сферического зеркала, построят дифракционный кружок Ф2.3 мкм с амплитудой в центре, во много раз меньшей, чем у параболоида; а остальные 84% (или ещё больше?) неравномерно рассеются по кругу Ф1 мм и, будучи далеко не в фазе, никак не повзаимодействуют с 16% краевой части волны. А если учесть ещё и немонохроматичность реального освещения, то картина будет еще экзотичней ...
В этом случае целесообразнее не маять теорию, а заснять при одинаковом потоке две картинки на матрицу: от параболоида и от сферы - и экспериментально сравнить распределение освещенности. Только надо иметь в виду ещё один нюанс: при F/D = 1.719 малейшая расфокусировка приводит к существенному перераспределению освещенности по пятну.
Вот так, приблизительно. Цифра 250 000 не располагает всерьёз браться за численное решение задачи.

[ekvi]

Несколько слов про оптимизацию ...
В начале 1980х один мой приятель, физхимик, склонял меня не изобретать велосипед, а использовать к тому времени уже разработанные алгоритмы оптимизации: симплекс и БФГС. Я с порога отверг его предложение, сославшись на необычайную сложность оптики. Однако сама жизнь убедила в целесообразности использования универсальных алгоритмов.
Сегодня я учёл свою ошибку и не только восстановил возможность использования в РОС разных алгоритмов оптимизации, но и расширил для пользователя доступ к их параметрам:
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU
Эксперименты показывают, что путём варьирования параметров можно на одних и тех же алгоритмах всякий раз достигать различных "локальных" минимумов у оптимизируемой системы. Таким образом, локальные алгоритмы становятся "глобальными".
Поскольку рукопашный поиск минимума в диалоговом режиме занятие не для слабонервных, то придётся разрабытывать гибридный алгоритм. Например, вначале система оптимизируется по Марквардту, затем - по БФГС, а в конце - по симплексу. Возможно, потребуется разработать процедуру с адаптивным алгоритмом (см. на илл. mixAlgo).

[serega2007]

    Работа вилкой - обычное явление . По меньшей мере , раньше .

[Владилен]

Например, вначале система оптимизируется по Марквардту, затем - по БФГС, а в конце - по симплексу. Возможно, потребуется разработать процедуру с адаптивным алгоритмом (см. на илл. mixAlgo).

А может метод Монте Карло или ковровой бомбардировки? 100% гарантия в заданных диапазонах :-)

[nolv]

"Простейшим элементарным приемом расчета оптической системы является подбор элементов этой системы на удачу..."

[Алексей Юдин]

Да, именно. И в те годы это было достаточно актуально, а сейчас вообще мрак...

[ekvi]

А может метод Монте Карло или ковровой бомбардировки? 100% гарантия в заданных диапазонах

Кстати, метод наименьших квадратов (МНК) - тоже "ковровый бомбардир".
Да, при планировании эксперимента и когда область "злачных" решений неизвестна, эти методы - самое то.
Но в случае с оптикой, тем более астрономической, всё, как правило, давно уже открыто, требуется "достать" аналог, отмасштабировать его, подправить или изменить толщины и стёкла и запустить на оптимизацию. Собственно, решением этого круга проблем РОС и ограничился. Желающие расширить или углубить область задач могут модернизировать программный код, доступный для отечественных энтузиастов.

"Простейшим элементарным приемом расчета оптической системы является подбор элементов этой системы на удачу..."

На самом деле делается ещё проще.
Дональд Дилворс, автор программы "Синопсис", расчёт любого многолинзового объектива начинает с плоскопараллельных пластин: задаёт стёкла, число пластин, фокусное расстояние и выходные характеристики. Всё остальное оптимизатор, основанный на методе "отжига" и алгоритме PSD, решает сам - см.: http://www.osdoptics.com/Optimization%20challenge.htm

[ekvi]

В РОС также можно начать расчёт своей системы с "болванки": задаётся ряд деталей из известных стёкол, эти детали имеют произвольные радиуса и расстановку, но заданные диаметр входного зрачка, эквивалентный фокус и размер поля. Оптимизатор организует систему до качества, на которое она способна по своей природе. На иллюстрациях - пример: исходный Райт Ф 280/4 и его конечный вариант, полученный на алгоритме BFGS через 30 сек, что в 4 раза дольше, чем в Синопсисе (у моей Тошибы одно ядро и такт. частота 1.8 ГГц).

[ekvi]

На иллюстрациях сопоставлены разные алгоритмы оптимизации Кассегрена Гамильтона.
Неоспоримым преимуществом обладает алгоритм BFGS, который по эффективности, по моим оценкам, не уступает оригинальному PSD от Д. Дилворса (в РОС пока используется его эмулятор).

[ekvi]

А на этой иллюстрации приведён конечный результат оптимизации зеркально-линзового Кассегрена по алгоритму BFGS.