ZEMAX软件的优化函数构成以及优化函数算法的心得
zemax优化操作函数汇总
优化函数1、像差SPHA(球差)：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重指定表面产生的球差贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为零，则为整个系统的总和COMA(彗差) ：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重指定表面产生的贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是针对整个系统。
这是由塞得和数计算得到的第三级彗差，对非近轴系统无效.ASTI(像散)：指定表面产生像散的贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是针对整个系统。
这是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近轴系统无效FCUR(场曲)：指定表面产生的场曲贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是计算整个系统的场曲。
这是由塞得系数计算出的第三级场曲，对非近轴系统无效.DIST(畸变)：指定表面产生的畸变贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则使用整个系统。
同样，如果表面编号值为0，则畸变以百分数形式给出。
这是由塞得系数计算出的第三级畸变，对与非近轴系统无效.DIMX(最大畸变值)：它与DIST 相似，只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限。
视场的整数编号可以是0，这说明使用最大的视场坐标，也可以是任何有效的视场编号。
注意，最大的畸变不一定总是在最大视场处产生。
得到的值总是以百分数为单位，以系统作为一个整体。
这个操作数对于非旋转对称系统可能无效。
AXCL(轴向色差)：以镜头长度单位为单位的轴向色差。
这是两种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。
这个距离是沿着Z 轴测量的。
对非近轴系统无效.LACL(垂轴色差)：这是定义的两种极端波长的主光线截点的y方向的距离。
对于非近轴系统无效TRAR(垂轴像差)：在像面半径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.TRAX(x方向垂轴像差)：在像面x方向测定的相对于主光线的垂轴像差TRAY(Y方向垂轴像差)：在像面Y方向测定的相对于主光线的垂轴像差TRAI(垂轴像差)：在指定表面半口径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.类似于TRAR，只不过是针对一个表面，而不是指定的像面.OPDC(光程差)：指定波长的主光线的光程差.PETZ(匹兹伐曲率半径)：以镜头长度单位表示,对非近轴系统无效PETC(匹兹伐曲率)：以镜头长度单位的倒数表示,对非近轴系统无效RSCH：相对于主光线的RMS 斑点尺寸（光线像差）。
ZEMAX优化函数结构浅探
ZEMAX优化函数结构浅探ZEMAX是一种光学设计和仿真软件，可以用于光学系统的快速设计和分析。
它的优化功能可以自动光学系统参数的最佳解，以满足设计需求。
ZEMAX中的优化函数结构是一种用于定义优化问题的方式，可以控制算法的行为以及优化过程中参数的变化方式。
在本文中，我们将对ZEMAX优化函数结构进行详细介绍。
优化函数结构包括两个主要部分：自变量和目标函数。
自变量是指需要被优化的系统参数，如曲率半径、物体和像点位置等。
目标函数是用来评估系统性能的指标，如像差、套筒直径等。
通过不断优化自变量，使目标函数达到最小值或最大值，就可以得到最佳的系统参数。
在ZEMAX中，自变量可以分为两类：设计变量和全局变量。
设计变量是指会随着优化过程而改变的参数，如透镜的曲率半径。
全局变量是指不会改变的参数，如透镜的材料和厚度。
ZEMAX提供了多种目标函数类型，可以根据不同的设计需求选择合适的目标函数。
常用的目标函数类型包括像差、光通量、曲率等。
用户可以根据具体的优化目标选择适合的目标函数类型，并根据需要进行自定义。
目标函数可以是一个或多个输出变量的组合，也可以是一些复杂的计算公式。
在ZEMAX中，优化过程是通过算法来实现的。
ZEMAX提供了多种算法，包括遗传算法、模拟退火算法和单纯形法等。
用户可以根据问题的复杂程度和计算资源的限制选择合适的算法。
ZEMAX还提供了一些优化算法参数的设置，如初始解、迭代次数和收敛准则等，可以帮助用户更好地控制优化过程。
在实际应用中，ZEMAX优化函数结构的设计需要考虑以下几个方面。
首先，需要明确系统的设计需求和优化目标，以确定自变量和目标函数的选择。
其次，需要根据具体问题的要求来选择适当的算法，并进行相关参数的设置。
此外，还需要进行多次的优化试验和结果分析，以便找到最佳的系统参数。
总的来说，ZEMAX优化函数结构是一种能够自动最佳解的设计工具，可以在光学系统设计过程中提供快速准确的优化结果。
zemax主要优化函数
ZERN：泽尼克边缘系数。系数项 波长Int1，Int2，Hx 和Hy 数据值分别用来说明泽尼克系数项的编号（1-37），波长编号，采样密度（1=32*32，2=64*64，等等），和视场位置。注意如果你多个仅系数项编号不同的ZERN 操作数，则在编辑界面中它们应被放在相邻行中。否则将降低计算速度
GMTS：弧矢的几何传递函数响应曲线，详细内容参见操作数GMTA. i SDlS G
GMTT：子午的几何传递函数响应曲线，详细内容参见操作数GMTA.WbP Bp{
| Gy =< Y
3、基本光学特性 /X2 A u
#] ./ u(
EFFL：有效焦距，以镜头长度单位表示。它是针对近轴系统的，对于非近轴系统可能会不准确U:o`/4"xl
RWCH:环带 波长 Hx，Hy，相对于主光线的RMS 波前差。其单位为波长。由于已减去平均OPD，这个RMS 实际上是指标准的波前偏差。参见RWCE。详细内容可参见RSCHB
RWCE：环带 波长 Hx，Hy，相对于衍射质心的 RMS 波前差。这个操作数对于最小化波前偏差是有用的，这个波前偏差于斯特列尔比率和MTF 曲线下的面积成正比。 其单位为波长。参见RWCH。详细内容可参见RSCH
zemax主要优化函数表2008年07月28日 星期一 00:53优化函数
1、像差
SPHA(球差)：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重
指定表面产生的球差贡献值，以波长表示。如果表面编号值为零，则为整个系统的总和
COMA(彗差) ：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重
ZEMAX优化操作数汇总
ZEMAX优化操作数汇总
Zemax有完整的设计、模拟和优化工具组合，这样，您可以使用这些
工具来完成任何光学设计、制造、维护和测试任务。
它的优化功能有助于
加快设计的完成， Zemax优化可以进行整体结构图和衍射正（DPR）优化，可以实现准确、稳定和可控的优化过程，根据实际应用需求来配置最佳优
化策略。
一、基本概念
Zemax优化任务是基于极小化指标、优化变量和优化约束，它可以自
动确定最佳参数来满足用户设定的最小优化指标。
1.优化指标：优化指标是指需要极小化的目标，比如最小化光斑不均
匀度，最大化衍射正反差等。
2.优化变量：优化变量是指需要最佳化的光学系统元素，比如焦距、
衍射正的外径和光学厚度等。
3.优化约束：优化约束是指需要限制的变量的范围，比如限制设计的
光学元件不能超出所选材料的范围、设置变量不能超出最小和最大值等。
二、优化算法
1.基于随机的算法：基于随机的算法是指基于随机策略来可能优化参
数的算法，可以用来最优解，但是需要很多的次数。
2.基于梯度的算法：基于梯度的算法是指基于梯度来实现优化算法，
它可以更充分和快速地最优解。
zemax优化函数探讨
（2） 由上面的分析可见：
对于
要严格控制的操作数，可给大的权数。例如，在短焦数码系统中，空气隙对象差就较敏感，
它应严格控制。大至是玻离厚度权的5～15倍。
传函也是应重点控制的量，大至
是玻离厚度权的5～20倍。
而玻璃间隔的权给1。
其它操作数可先给3
，然后试运行，如果有些量基本不受控制，超出了控制范围，可逐渐加大权，直到能受控为
也是系统获得更小解的前题。
B 有人改了操作数，优化并没安预期进行。很可能是没有进行数据更新，因此所改数据还未生效。使所`改数据生效的的操作为
：
→ → →
3 保证优化能进入局部极小值
对于仿型设计，由实际问题，应该有系统的较好的局部极小值，那么在优化过程
中，如何保证系统能收敛于较好的局部极小值？这就要保正迭代步长不要超出偏导矩阵的线
何传函为象质评价操作数，否则选物理传函为象质操作数。经验上1/3英寸，50万象素或1/4
英寸30万象素以下象质的镜头，可用几何传函进行优化，当优化的象质达到后，如果想使镜
头象质进一步提高，就要以物理传函进行优化设计了。这样作是为了在最快收敛条件下，获
得好的优化结果。
2 优化函数
优化函数定义成：
（2） zemax光学成像设计实例：/gxcx1224
其他系列：
/qt1222
考虑了衍射效应）。用这样的光线在象面进行统计计算，就可得到物理传函。Zemax中的MTFT，MTFS,MTFA就是基于上述思想对系统追迹光线进行传函计算的。
（3） 传函操作数的选择
一般情况下，都是用传函作为象质操作
数来进行优化设计的。那么如何选择呢？当像差大于约2-5 个波长的系统进行优化时，选几
zemax优化操作函数
优化函数1、像差SPHA(球差)：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重指定表面产生的球差贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为零，则为整个系统的总和COMA(彗差) ：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重指定表面产生的贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是针对整个系统。
这是由塞得和数计算得到的第三级彗差，对非近轴系统无效.ASTI(像散)：指定表面产生像散的贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是针对整个系统。
这是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近轴系统无效FCUR(场曲)：指定表面产生的场曲贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则是计算整个系统的场曲。
这是由塞得系数计算出的第三级场曲，对非近轴系统无效.DIST(畸变)：指定表面产生的畸变贡献值，以波长表示。
如果表面编号值为0，则使用整个系统。
同样，如果表面编号值为0，则畸变以百分数形式给出。
这是由塞得系数计算出的第三级畸变，对与非近轴系统无效.DIMX(最大畸变值)：它与DIST 相似，只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限。
视场的整数编号可以是0，这说明使用最大的视场坐标，也可以是任何有效的视场编号。
注意，最大的畸变不一定总是在最大视场处产生。
得到的值总是以百分数为单位，以系统作为一个整体。
这个操作数对于非旋转对称系统可能无效。
AXCL(轴向色差)：以镜头长度单位为单位的轴向色差。
这是两种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。
这个距离是沿着Z 轴测量的。
对非近轴系统无效.LACL(垂轴色差)：这是定义的两种极端波长的主光线截点的y方向的距离。
对于非近轴系统无效TRAR(垂轴像差)：在像面半径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.TRAX(x方向垂轴像差)：在像面x方向测定的相对于主光线的垂轴像差TRAY(Y方向垂轴像差)：在像面Y方向测定的相对于主光线的垂轴像差TRAI(垂轴像差)：在指定表面半口径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.类似于TRAR，只不过是针对一个表面，而不是指定的像面.OPDC(光程差)：指定波长的主光线的光程差.PETZ(匹兹伐曲率半径)：以镜头长度单位表示,对非近轴系统无效PETC(匹兹伐曲率)：以镜头长度单位的倒数表示,对非近轴系统无效RSCH：相对于主光线的RMS 斑点尺寸（光线像差）。
ZEMAX优化操作数汇总
ZEMAX优化操作数汇总1.各种变量优化：ZEMAX可以对各种变量进行优化，包括系统参数、元件参数和材料参数。
例如，可以对透镜曲面的半径、厚度和折射率进行优化，以获得最佳的成像性能。
2.像差优化：ZEMAX可以优化像差，以最小化系统的像差。
它可以优化球差、彗差、色差、畸变等各种像差，并生成最佳的光学系统。
3.波前优化：ZEMAX可以优化波前，以获得最佳的波前形状。
它可以用于修正各种波前畸变，例如球差、彗差和色差。
4.光斑优化：ZEMAX可以优化光斑，以获得最佳的光斑形状和尺寸。
它可以用于优化点光源的光斑，或者控制光源的光斑形状和尺寸。
5.聚焦优化：ZEMAX可以优化聚焦距离，以获得最佳的聚焦性能。
它可以用于优化透镜或镜片的形状和位置，以实现最佳的聚焦效果。
6.薄透镜优化：ZEMAX可以优化薄透镜的参数，以获得最佳的成像性能。
它可以优化透镜的半径、厚度和折射率，以实现最小的像差。
7.波导优化：ZEMAX可以优化波导的参数，以获得最佳的传输特性。
例如，它可以优化波导的宽度和高度，以实现最小的传输损耗。
8.激光优化：ZEMAX可以优化激光光束的参数，以获得最佳的激光束质量。
例如，它可以优化激光光束的直径和发散角，以实现最小的发散和最高的光束质量。
9.过滤器优化：ZEMAX可以优化过滤器的参数，以获得最佳的滤波特性。
它可以优化过滤器的传输曲线、中心波长和带宽，以实现最佳的滤波效果。
10.微透镜阵列优化：ZEMAX可以优化微透镜阵列的参数，以获得最佳的光学性能。
例如，它可以优化微透镜阵列的尺寸、间距和折射率，以实现最佳的成像和聚焦效果。
总之，ZEMAX提供了许多优化操作数，可以用于不同类型的光学系统的设计和分析。
这些优化操作数可以帮助用户获得最佳的成像性能、波前形状、光斑形状和尺寸、聚焦性能等。
zemax优化函数使用方法
zemax优化函数使用方法Zemax是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。
其中的优化函数是Zemax的一个重要功能，可以帮助用户通过自动搜索和调整系统参数，找到最优的设计方案。
本文将介绍Zemax优化函数的使用方法。
一、什么是优化函数在光学系统设计中，我们通常需要通过调整系统的各种参数来实现特定的设计要求。
而优化函数就是帮助我们在众多参数中找到最优解的工具。
其原理是通过数值计算和模拟，自动化地搜索参数空间，以寻找最佳的设计方案。
二、Zemax中的优化函数Zemax中的优化函数可以分为两大类：单变量优化和多变量优化。
单变量优化是指只有一个参数需要进行调整，而多变量优化则是同时调整多个参数。
下面将分别介绍这两种优化函数的使用方法。
1. 单变量优化函数单变量优化函数可以通过调整一个参数，来寻找最优解。
在Zemax 中，我们可以选择需要调整的参数，并设置其变化的范围和步长。
然后，通过运行优化函数，Zemax会自动搜索参数空间，并给出最优的结果。
2. 多变量优化函数多变量优化函数可以同时调整多个参数，以找到最优解。
在Zemax 中，我们可以选择多个参数，并设置它们的变化范围。
然后，通过运行优化函数，Zemax会自动搜索多个参数的组合，并给出最佳的设计方案。
三、使用优化函数的步骤使用Zemax的优化函数，一般需要按照以下步骤进行操作：1. 定义优化目标：首先，我们需要明确设计的目标和要求，例如最小化像差、最大化光学传输等。
这样才能设置正确的优化函数和参数。
2. 设置参数范围：根据设计要求，我们需要选择需要调整的参数，并设置它们的变化范围。
例如，镜片的曲率半径、透镜的厚度等。
3. 运行优化函数：在Zemax中，我们可以选择不同的优化函数进行计算。
例如，全局优化、局部优化等。
根据设计要求和参数设置，选择适合的优化函数，并运行它。
4. 分析结果：运行完优化函数后，Zemax会给出最优的设计方案。
我们可以通过分析结果，评估设计的优劣，并进行进一步的优化和改进。
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各种光学自动软件最终都归结到优化函数结构和优化过程算法的问题。
最近，本人在使用ZEMAX过程中，仔细分析了一下构成ZEMAX软件的优化函数构成以及优化过程算法，有些心得，留给入门的朋友们共享。
一、 优化函数结构凡使用过SOD88软件(北京理工大学光电工程系开发)或者ZEMAX、CODEV的设计人员都知道，优化的参数包括以下几个种类：光学特性参数，例如焦距、入瞳距离、成像尺寸或者物高、物距，镜片间空气间距、镜片厚度等等；像质参数，例如畸变、场曲、彗差等等。
ZEMAX将所有这些要求达到的目标都作为一个优化元附加一定的权重系数组成一个优化函数，并且通过改变结构参数使得这个优化函数趋向最小。
数学表达式为：，其中 为各个优化元的权重系数， 为系统结构参数光学追迹出来的各个优化元，例如焦距、畸变、彗差等等， 为该优化元的目标值。
优化过程有局部优化和全局优化两种。
局部优化是指，通过改变系统结构参数的数值(半径、厚度、光学玻璃材料)计算出各个优化元的数值，然后构成整个优化函数的值的计算过程。
该过程的思路是解决当前状态已经处于“U”型中的某个位置，迫使其落到“U”中间的最小位置。
全局优化和局部优化不同的是，优化过程类似于一个搜索过程，这个搜索过程在结构参数限定的某个区域内进行优化，优化函数可能经历若干过波峰和波谷(多个极值之间)进行。
由于采用的方法不同，构成了多种全局优化算法。
全局优化能够避开某个局部极值寻找到更加优良的结构形式，使得光学设计距离完全自动化更进了一步。
当然，目前的各种算法都还有一定局限性，例如搜索能力强度、计算复杂程度，由此影响计算速度、计算资源需求量以及误差累计造成的准确度等等问题。
但是不管怎么样，现有的几种光学设计软件基于现有的高度发达计算机水平、光学设计发展水平和数学优化算法等，已经能够很好的满足具有一定光学设计经验知识的设计者们。
二、 ZEMAX的缺省优化函数结构入门的光学设计者通常知道在进行结构优化时选用default 缺省的优化函数，然后加入少量的优化目标例如焦距来进行优化分析，但是对于这个缺省结构怎么构成的常常缺乏深入分析，这在一定程度上限制了我们进一步充分利用软件优化能力的水平发挥。
实际上，缺省函数的构成结构并不复杂，它和ZEMAX提供给设计人员的“Default Merit Function(缺省优化函数)”紧密相关。
如下图所示。
第一行中的“Optimization Function and Reference (优化函数和参数方式)”。
他的主要思想是：从某个视场代表物点发出若干条光线，在像面上有一个分布形式，按照各个象差的定义进行象差数值计算。
第一个框中有“RMS(方均根)”和“PTV(峰谷差)”，第二个框中有差值计算的各种依据：WaveFront(波前)、Spot Radius(像点尺寸)、Spot X(X方向度量尺寸)、Spot Y(Y方向度量尺寸)、Spot X+Y(X和Y方向平均度量尺寸)。
第三个框中有“Cetriod(重 心点)”、“Chief Ray(主光线)”、“Mean（平均值）”。
举例说明各自配合的含义，缺省状况一般是：峰谷值＋波前＋质心点，优化的目标是：通过重心的光线到达像面时的相位和其他光线该相位状态时所在的位置有一个位置差别，将这些位置差别减小到最少，即认为各种像差都可能趋近于零。
从定义而言，这个组合适合于象差不是很大的场合，对于小象差系统其优化能力非常明显。
对于较大象差系统，采用“RMS + Spot Radius + Chief Ray”效果更为明显，后者以到达像面上的各条光线与主光线的差别来进行度量。
当然，这两种方法对于畸变的校正能力是有限的，因此对于畸变要求较高的系统需要加入畸变这个优化目标元进行优化校正。
那么，优化所使用的光线如何获得呢？其实这些光线的分布形式也是从缺省函数中定义的，如左图：软件提供了两种分布形式，一种是“高斯积分”形式：将轴对称的入瞳面分为数个环和扇面，每一个扇面中选择中心光线作为代表进行计算，每一个视场的所选用的光线数目都是两者的乘积；后一种模式是“矩阵模式”，它对于轴对称的入瞳按照正方形进行各种密度的抽样，一般而言，矩阵模式因为具有去渐晕的能力，在实际的设计中可能更为贴近实际效果。
不过由于设计人员的习惯性，一般采用传统的按照孔径直径进行选择的前种方法。
通常，光线的数量越多，抽样越密，计算得精确度越高，这主要取决于设计人员的实际系统和计算机资源。
以上的设置就构成了每一个视场对应点的优化结构，这些光线的具体分布与视场大小或者物面尺寸、入瞳直径或者相对孔径有关。
显然，每一条光线的优化目标都是和所选择的参考光线的差别为零，因此在优化函数列表中可以看到“target 值”都为零。
这样构成的结构在优化函数列表中占据了空间的绝大部分。
总数目 = 视场数目 * 光谱数目 * 每点抽样光线数目(例如Rings * Arms)。
除此之外，通常实际的设计过程中由于工程实践需要对镜片的厚度以及边缘厚度、空气间距进行设置，这也作为一个优化元进入了优化函数。
这就是MNCG、MNEA、MNEG、MXCG、MXCA等，他们限制了镜片和空气的厚度。
在设计人员没有进行自定义设置前，都可以在表格的空格处看到：缺省函数以及优化方式的说明。
三、 究竟哪些优化元需要自定义从上面的分析中已经知道，缺省的优化函数大体上解决了两个问题：第一个是光线的集中性，即通过各种优化模式使得物点发出的各条光线集中到像点上；第二个是工程问题，为了工程实现而限定镜片的厚度、空气厚度以及边缘厚度等，便于保证像质情况下留有固定镜片位置的余量。
由此可见光学性能参数大部分是没有作为优化目标元的。
例如：焦距、入瞳或出瞳距离、渐晕系数等等。
对于像质的目标，由于缺省情况下度量的角度不一样，设计者对某种象差严格有要求的具体设计系统，仍然需要自行设置。
因为缺省的光线评价计算出来的是一个总量，这个总量中各个像差的具体分布可能有很大的差别，例如场曲和彗差。
另外，对于畸变有严格要求的系统也需要进行限制。
当然，有一个问题就会出现，相互有关联的两个象差作为目标元自行设置之后，会出现一定的冲突，也就是说不一定优化效果很明显甚至于设计结构恶化。
这种情况下，需要设计人员干预进行。
常见的问题，例如目镜设计中对于彗差和畸变的校正，就容易出现反复的情况。
解决这个问题，不能单靠软件功能，而需要经验和一定的理论基础。
ZEMAX优化函数结构浅探许正光各种光学自动软件最终都归结到优化函数结构和优化过程算法的问题。
最近，本人在使用ZEMAX过程中，仔细分析了一下构成ZEMAX软件的优化函数构成以及优化过程算法，有些心得，留给入门的朋友们共享。
一、 优化函数结构凡使用过SOD88软件(北京理工大学光电工程系开发)或者ZEMAX、CODEV的设计人员都知道，优化的参数包括以下几个种类：光学特性参数，例如焦距、入瞳距离、成像尺寸或者物高、物距，镜片间空气间距、镜片厚度等等；像质参数，例如畸变、场曲、彗差等等。
ZEMAX将所有这些要求达到的目标都作为一个优化元附加一定的权重系数组成一个优化函数，并且通过改变结构参数使得这个优化函数趋向最小。
数学表达式为：，其中 为各个优化元的权重系数， 为系统结构参数光学追迹出来的各个优化元，例如焦距、畸变、彗差等等， 为该优化元的目标值。
优化过程有局部优化和全局优化两种。
局部优化是指，通过改变系统结构参数的数值(半径、厚度、光学玻璃材料)计算出各个优化元的数值，然后构成整个优化函数的值的计算过程。
该过程的思路是解决当前状态已经处于“U”型中的某个位置，迫使其落到“U”中间的最小位置。
全局优化和局部优化不同的是，优化过程类似于一个搜索过程，这个搜索过程在结构参数限定的某个区域内进行优化，优化函数可能经历若干过波峰和波谷(多个极值之间)进行。
由于采用的方法不同，构成了多种全局优化算法。
全局优化能够避开某个局部极值寻找到更加优良的结构形式，使得光学设计距离完全自动化更进了一步。
当然，目前的各种算法都还有一定局限性，例如搜索能力强度、计算复杂程度，由此影响计算速度、计算资源需求量以及误差累计造成的准确度等等问题。
但是不管怎么样，现有的几种光学设计软件基于现有的高度发达计算机水平、光学设计发展水平和数学优化算法等，已经能够很好的满足具有一定光学设计经验知识的设计者们。
二、 ZEMAX的缺省优化函数结构入门的光学设计者通常知道在进行结构优化时选用default缺省的优化函数，然后加入少量的优化目标例如焦距来进行优化分析，但是对于这个缺省结构怎么构成的常常缺乏深入分析，这在一定程度上限制了我们进一步充分利用软件优化能力的水平发挥。
实际上，缺省函数的构成结构并不复杂，它和ZEMAX提供给设计人员的“Default Merit Function(缺省优化函数)”紧密相关。
如下图所示。
第一行中的“Optimization Function and Reference (优化函数和参数方式)”。
他的主要思想是：从某个视场代表物点发出若干条光线，在像面上有一个分布形式，按照各个象差的定义进行象差数值计算。
第一个框中有“RMS(方均根)”和“PTV(峰谷差)”，第二个框中有差值计算的各种依据：WaveFront(波前)、Spot Radius(像点尺寸)、Spot X(X方向度量尺寸)、Spot Y(Y方向度量尺寸)、Spot X+Y(X 和Y方向平均度量尺寸)。
第三个框中有“Cetriod(重 心点)”、“Chief Ray(主光线)”、“Mean（平均值）”。
举例说明各自配合的含义，缺省状况一般是：峰谷值＋波前＋质心点，优化的目标是：通过重心的光线到达像面时的相位和其他光线该相位状态时所在的位置有一个位置差别，将这些位置差别减小到最少，即认为各种像差都可能趋近于零。
从定义而言，这个组合适合于象差不是很大的场合，对于小象差系统其优化能力非常明显。
对于较大象差系统，采用“RMS + Spot Radius + Chief Ray”效果更为明显，后者以到达像面上的各条光线与主光线的差别来进行度量。
当然，这两种方法对于畸变的校正能力是有限的，因此对于畸变要求较高的系统需要加入畸变这个优化目标元进行优化校正。
那么，优化所使用的光线如何获得呢？其实这些光线的分布形式也是从缺省函数中定义的，如左图：软件提供了两种分布形式，一种是“高斯积分”形式：将轴对称的入瞳面分为数个环和扇面，每一个扇面中选择中心光线作为代表进行计算，每一个视场的所选用的光线数目都是两者的乘积；后一种模式是“矩阵模式”，它对于轴对称的入瞳按照正方形进行各种密度的抽样，一般而言，矩阵模式因为具有去渐晕的能力，在实际的设计中可能更为贴近实际效果。