JPH11242690A - Method and device for designing optical system and medium recorded with program for implementing the method - Google Patents

Method and device for designing optical system and medium recorded with program for implementing the method

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JPH11242690A
JPH11242690A JP10031516A JP3151698A JPH11242690A JP H11242690 A JPH11242690 A JP H11242690A JP 10031516 A JP10031516 A JP 10031516A JP 3151698 A JP3151698 A JP 3151698A JP H11242690 A JPH11242690 A JP H11242690A
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JP
Japan
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individual
optical system
parent
individuals
population
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Withdrawn
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JP10031516A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Yoshida
幸司 吉田
Isao Ono
功 小野
Yoshihiro Tatezawa
嘉浩 立沢
Shigenobu Kobayashi
重信 小林
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical system as a global optimal solution in a practicable time independent of initial data given in advance by selecting at least two parent individuals from a population of an n-th generation and newly generating a population consisting of plural child individuals and generating a population of the next generation. SOLUTION: A parent 1 and a parent 2 out of selected parents are made to be one's parents to generate two children in accordance with a normal distribution set around them. The standard deviation of the normal distribution is so set that the component σ1 in the direction of the major axis connecting the parents is proportional to the distance between the parents (σ1=αd1, d1: the distance between parents 1 and 2), and the component σ2 in the directions of the minor axis is proportional to the distance between the major axis and a parent 3 (σ2=βd2, d2: the distance from the parent 3 to the axis connecting parents 1 and 2). The crossing operator is effective for functions, where there is a strong dependence between variables, or a multi-peak function. Thus, unnecessary retrieval is eliminated, and an optimal solution or its approximate value can be obtained in a shorter time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、少なくとも1つ
の光学要素(レンズ要素、反射鏡等)を含む光学系、例
えば、写真用レンズ、顕微鏡用レンズ、一括露光方式や
走査露光方式の投影露光装置(ステップ・アンド・リピ
ート型ステッパーやステップ・アンド・スキャン型ステ
ッパーなど)における投影光学系などの設計方法、装置
等に関し、特に、設計されるべき光学系に属する各レン
ズ要素が厳密には設計値どおりに加工されなかった場合
における最適な再配置(つまり配置の補正)や、このよ
うに設計値どおりに加工されなかったレンズ要素を含む
光学系を複数製造した場合における各レンズ要素同士の
組み合わせの最適化も可能にする光学系の設計方法、装
置等に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system including at least one optical element (lens element, reflecting mirror, etc.), for example, a photographic lens, a microscope lens, a batch exposure system or a scanning exposure system. (Step and repeat type stepper, step and scan type stepper, etc.), such as a design method and an apparatus such as a projection optical system, particularly, each lens element belonging to the optical system to be designed is strictly a design value Optimal rearrangement in the case where processing is not performed in the same way (that is, correction of the arrangement), and the combination of each lens element in the case where a plurality of optical systems including lens elements that are not processed in accordance with the design values are manufactured. The present invention relates to a method and apparatus for designing an optical system that enables optimization.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、レンズ要素を含む光学系の設
計は極めて困難な問題として知られている。このこと
は、多次元、超多峰性、変数間の強い依存関係、複雑な
制約条件などの要因が問題を難しくしているからであ
る。また、設計されるべき光学系の評価基準も、ザイデ
ル(Seidel)の五収差をはじめ、大きさやコストなど、数
多くの評価基準が存在する。
2. Description of the Related Art Conventionally, designing an optical system including a lens element has been known as a very difficult problem. This is because factors such as multidimensions, hypermultimodality, strong dependencies between variables, and complex constraints make the problem difficult. In addition, there are many evaluation criteria for an optical system to be designed, such as Seidel's five aberrations, such as size and cost.

【0003】従来の光学系の設計方法では、初期解周辺
の局所探索が基本となっており、初期解が適切でない場
合、局所解に陥り、探索は失敗する。そのため、目標の
性能を持つ光学系を見つけるために、初期解を試行錯誤
的に変える方法がとられていた。また、従来の探索で
は、基本的に1つの評価基準しか最適化できないため、
多くの評価基準があるにもかかわらず、トレードオフ比
を設定して単目的化している(松居吉哉:レンズ設計
法、共立出版 (1986);中川治平:レンズ設計工学、東
海大学出版会 (1986);草川徹:レンズ光学、東海大学
出版会 (1988))。
In a conventional optical system design method, a local search around the initial solution is fundamental. If the initial solution is not appropriate, the search falls into a local solution and the search fails. Therefore, in order to find an optical system having a target performance, a method of changing an initial solution by trial and error has been adopted. In addition, since the conventional search can basically optimize only one evaluation criterion,
Despite the fact that there are many evaluation criteria, the trade-off ratio has been set and made simpler (Yoshiya Matsui: Lens Design Method, Kyoritsu Publishing (1986); Nakagawa Jihei: Lens Design Engineering, Tokai University Press (1986) Toru Kusakawa: Lens Optics, Tokai University Press (1988)).

【0004】なお、目標の性能を有する光学系を得るた
めのトレードオフ比は予め知ることができない。このよ
うに、局所探索のための初期解の探索及び評価基準間の
トレードオフ比の探索において、エキスパートの負担が
非常に重くなっているのが現状である。さらに、従来の
光学系の修正方法では、予め設計者によって与えられた
1つの光学系データを初期データとして、この光学系に
属するそれぞれの光学素子(レンズ要素、反射鏡等)にお
ける境界面の曲率、境界面間の距離、境界面間に位置す
る空間(レンズ要素やレンズ要素間の空気レンズ)の屈
折率などの複数のパラメータを、そのときのレンズ光学
系の持つ性能を示す評価関数の増減を指標に変更する。
A trade-off ratio for obtaining an optical system having a target performance cannot be known in advance. As described above, at present, the burden on the expert is extremely heavy in the search for the initial solution for the local search and the search for the trade-off ratio between the evaluation criteria. Further, in the conventional optical system correction method, the curvature of the boundary surface of each optical element (lens element, reflecting mirror, etc.) belonging to this optical system is defined as one optical system data given in advance by a designer as initial data. , The distance between boundary surfaces, the refractive index of the space located between the boundary surfaces (lens elements and the air lens between lens elements), etc. To the index.

【0005】そして、変更された複数のパラメータによ
り表現される光学系データを新たな解(すなわち改善対
象の光学系)とし、同様の改善の手続きが繰り返され
る。例えば、光学性能の良否が評価関数の増減に反映さ
れる場合には、評価関数が増加するように複数のパラメ
ータを変更し、それぞれを新しいパラメータの値として
更新する。
[0005] Then, the optical system data represented by the plurality of changed parameters is set as a new solution (that is, an optical system to be improved), and a similar improvement procedure is repeated. For example, when the quality of the optical performance is reflected in the increase or decrease of the evaluation function, a plurality of parameters are changed so that the evaluation function increases, and each is updated as a new parameter value.

【0006】一方、遺伝的アルゴリズム(Genetic Algor
ithm:GA)は、生物の進化過程を工学的に模倣した最適化
手法の1つとして知られている。この遺伝的アルゴリズ
ム(以下、GAという)は、生成検査法であり、2つの
解候補の間の優劣関係さえ評価できればよいという特徴
を持つ。そのため、評価関数の微分可能性などの条件が
必要なく、複雑な制約条件を持つ問題に対しても有効で
ある。また、GAは複数の解候補の集団を用いて探索す
るという特徴を持ち、大域的探索手法として注目されて
いる。さらに、上記2つの特徴を生かして、複数の評価
基準を陽に扱い、パレート最適解集合を一度の探索で求
める多目的最適化手法として注目を集めている。
On the other hand, a genetic algorithm (Genetic Algor
Ithm: GA) is known as one of the optimization methods that imitate the evolutionary process of living organisms by engineering. This genetic algorithm (hereinafter, referred to as GA) is a generative test method, and has a feature that it is only necessary to evaluate the superiority or inferiority between two solution candidates. Therefore, conditions such as differentiability of the evaluation function are not required, and the present invention is effective for problems having complicated constraints. Further, GA has a feature that a search is performed using a group of a plurality of solution candidates, and is attracting attention as a global search method. Furthermore, taking advantage of the above two characteristics, a plurality of evaluation criteria are explicitly handled, and attention is being paid to a multi-objective optimization method for finding a Pareto optimal solution set by a single search.

【0007】なお、例えば、M.WALK AND J.NIKLAUS,"So
me Remarks on Computer-Aided Design of Optical Len
s System"(JOURNAL OF OPTIMIZATION THEORY AND APPLI
CATION: Vol.59, No.2, pp.173-181, NOVEMBER 1988)
や、X.CHEN AND K.YAMAMOTO,"Genetic algorism and it
s application in lens design"(SPIE, Vol.2863, PP.2
16-221)には、光学系の設計に上記GAが適用された技
術が示されている。
[0007] For example, M.WALK AND J.NIKLAUS, "So
me Remarks on Computer-Aided Design of Optical Len
s System "(JOURNAL OF OPTIMIZATION THEORY AND APPLI
CATION: Vol.59, No.2, pp.173-181, NOVEMBER 1988)
Ya, X.CHEN AND K.YAMAMOTO, "Genetic algorism and it
s application in lens design "(SPIE, Vol.2863, PP.2
16-221) shows a technique in which the above GA is applied to the design of an optical system.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学系の設計方法及び修正方法では、評価関数が一度局
所的に極大値に到達すると、改善の手続きを繰り返して
も、それ以上の改善は行われない。このような状況下で
得られた複数のパラメータに対応する光学系は、局所最
適解すなわち局所最適な光学系であり、真の最適解すな
わち大域的最適解である可能性は極めて低い。したがっ
て、従来の光学系の設計方法及び修正方法で得られる解
としての光学系の性能は、最初に設計者が初期解として
与える光学系に依存してしまう。つまり、最初に設計者
が初期解として与える光学系に比べ、最適解の光学系の
様相が大きく異なるような場合には、最適解は出現しな
い可能性が極めて高い。
However, in the conventional optical system design method and correction method, once the evaluation function locally reaches a local maximum value, even if the improvement procedure is repeated, further improvement is not achieved. I can't. The optical system corresponding to a plurality of parameters obtained in such a situation is a local optimal solution, that is, a local optimal optical system, and is very unlikely to be a true optimal solution, that is, a global optimal solution. Therefore, the performance of the optical system as a solution obtained by the conventional optical system design method and correction method depends on the optical system initially given as an initial solution by the designer. That is, when the optical system of the optimal solution is significantly different from the optical system initially given as the initial solution by the designer, it is highly likely that the optimal solution does not appear.

【0009】また、光学系を遺伝的アルゴリズムを用い
て設計する従来技術では、GA中で用いられる遺伝的オ
ペレータが、離散的な数しか扱えないため、本来連続値
である光学系を特徴付ける複数のパラメータを離散化す
る必要があり、十分な精度を持つ解を実用的な時間で得
ることが困難であった。すなわち、離散的にGAを実行
する従来技術では、図24に示されたように、コード化
/交叉手法として、親個体や子個体を構成する複数のパ
ラメータおのおのをバイナリコードで表現し、該バイナ
リーコードと一点交叉の組合わせ、該バイナリコードと
二点交叉の組合わせ、あるいは該バイナリコードと一様
交叉の組合わせがよく利用される。なお、図24(a)
はバイナリーコードで表現された親個体のパラメータの
1つから一点交叉により子個体のパラメータの1つを生
成する工程を示す図、図24(b)はバイナリーコード
で表現された親個体のパラメータの1つから二点交叉に
より子個体のパラメータの1つを生成する工程を示す
図、そして図24(c)はバイナリーコードで表現され
た親個体のパラメータの1つから一様交叉により子個体
のパラメータの1つを生成する工程を示す図である。
In the prior art for designing an optical system using a genetic algorithm, the genetic operator used in the GA can handle only a discrete number. It was necessary to discretize the parameters, and it was difficult to obtain a solution with sufficient accuracy in a practical time. That is, in the conventional technology for discretely executing GA, as shown in FIG. 24, each of a plurality of parameters constituting a parent individual and a child individual is represented by a binary code as a coding / crossover method, and the binary A combination of a code and a one-point crossover, a combination of the binary code and a two-point crossover, or a combination of the binary code and a uniform crossover is often used. FIG. 24 (a)
FIG. 24B is a diagram showing a step of generating one of the parameters of the child individual by one-point crossover from one of the parameters of the parent individual represented by the binary code, and FIG. FIG. 24C is a diagram showing a step of generating one of the parameters of the child individual from one of the parameters of the parent individual by two-point crossover, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a step of generating one of parameters.

【0010】このように離散的なGAでは、遺伝子型の
空間の位相構造(バイナリーコード)と、表現型の空間
の位相構造(実際の値)とが大幅に異なることとなる。
このことは、親個体の形質(特性)が新たに生成される
子個体に引き継がれにくくなることを意味する。したが
って、ある世代の親個体が最適解に近付いたとしても、
次世代の子個体は該親個体よりも最適解から外れてしま
う確率が極端に高くなり、無駄な探索が著しく多くなる
という課題がある。
As described above, in the discrete GA, the topological structure (binary code) of the genotype space and the topological structure (actual value) of the phenotype space are significantly different.
This means that the traits (characteristics) of the parent individual are less likely to be inherited by newly generated child individuals. Therefore, even if a parent of a certain generation approaches the optimal solution,
The next-generation offspring individual has a problem that the probability of deviating from the optimal solution becomes extremely higher than that of the parent individual, resulting in a remarkable increase in unnecessary searches.

【0011】つまり、離散的なGAでは、十分な精度を
得ようとする場合、各パラメータの離散化の程度を細か
くする必要があり、必然的に遺伝子情報が多くなるため
に著しい計算時間の増加を招いてしまう。逆に、実用的
な計算時間で解を得るために各パラメータを粗く離散化
すれば、離散化の最小刻みの間に最適解が存在する場
合、これを見逃す危険性を持っていた。
In other words, in the case of a discrete GA, in order to obtain sufficient accuracy, it is necessary to make the degree of discretization of each parameter fine, and the amount of genetic information inevitably increases, resulting in a significant increase in calculation time. Will be invited. Conversely, if each parameter is roughly discretized in order to obtain a solution in a practical calculation time, there is a risk that an optimal solution may be overlooked if it exists between the minimum steps of discretization.

【0012】また、設計された光学系の評価基準を考え
た場合、実際の性能面で相反することの多い複数の評価
基準(例えば、解像度と歪曲)が存在するが、上述され
た従来技術では、いずれも複数の評価基準の相反性を予
め一意に重み付けすることで、複数の評価基準を1つの
評価関数として統合して表している。ところが、予め設
定する重み付けが妥当かどうかは、複数の評価基準おの
おのの重みを変更しながら様々な最適解を得て初めて確
認できるものである。また、各評価基準に適合する解
は、一般にパレート最適解と呼ばれ、パレート最適解は
様々な重み付けに対応して複数存在する。
Further, when considering the evaluation criteria of the designed optical system, there are a plurality of evaluation criteria (for example, resolution and distortion) that often conflict with each other in terms of actual performance. In each case, the reciprocity of the plurality of evaluation criteria is uniquely weighted in advance, so that the plurality of evaluation criteria are integrated and represented as one evaluation function. However, whether the weighting set in advance is appropriate can be confirmed only after obtaining various optimum solutions while changing the weight of each of the plurality of evaluation criteria. A solution that meets each evaluation criterion is generally called a Pareto optimal solution, and there are a plurality of Pareto optimal solutions corresponding to various weightings.

【0013】したがって、設計された光学系の評価基準
が複数存在する場合は、各評価基準に適合するよう多目
的最適化が行われなけれる必要があるにもかかわらず、
従来の光学系の設計方法及び修正方法では、必ずしも得
られた解が最適解であるとは判断できない。この発明は
上述のような課題を解決するためになされたものであ
り、予め与えられる初期データに依存することなく、大
域的最適解としての光学系を実用的な時間内で得る光学
系の設計方法、装置、及び該設計方法を実現するプログ
ラムが記録された媒体を提供することを主な目的として
いる。
Therefore, when there are a plurality of evaluation criteria for the designed optical system, it is necessary to perform multi-objective optimization so as to meet each evaluation criteria.
With the conventional optical system design method and correction method, the obtained solution cannot always be determined to be the optimal solution. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has been designed to obtain an optical system as a global optimum solution within a practical time without depending on initial data given in advance. It is a main object to provide a method, an apparatus, and a medium on which a program for implementing the design method is recorded.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明に係る光学系の
設計方法は、少なくとも1つの光学要素(レンズ要素、
反射鏡等)を含む光学系を、進化的計算法(遺伝的アル
ゴリズム)を用いて設計する方法であり、連続値を直接
扱う遺伝的オペレータを用いて光学系を最適化すること
を特徴としている。すなわち、当該光学系の設計方法
は、設計すべき光学系データの個体を複数有するn(≧
1、n=1は初期集団)世代集団から、少なくとも2つ
の親個体を選択する選択工程と、選択された親個体に対
して、交叉オペレータ及び突然変異オペレータの少なく
ともいずれかの遺伝的オペレータを適用することによ
り、複数の子個体からなる集団を新たに生成する子生成
工程と、次世代集団を生成する淘汰工程とを、少なくと
も備えている。
The method for designing an optical system according to the present invention includes at least one optical element (lens element,
This is a method of designing an optical system including a reflecting mirror using an evolutionary calculation method (a genetic algorithm), and is characterized by optimizing the optical system using a genetic operator that directly handles continuous values. . In other words, the design method of the optical system is such that n (≧
A selection step of selecting at least two parent individuals from a generation population, and applying at least one of a crossover operator and a mutation operator to the selected parent individuals By doing so, at least a child generation step of newly generating a group consisting of a plurality of child individuals and a selection step of generating a next-generation group are provided.

【0015】特に、設計されるべき光学系の候補である
個体は、例えば設計されるべき光学系に含まれるレンズ
要素、反射鏡等を規定する境界面の曲率、該境界面間の
距離、該境界面間に位置する空間の屈折率等を成分とす
る実数ベクトルで与えられ、該個体の光学系データ(表
現型)から遺伝子型への写像を行っている。なお、光学
系の最適化は、該実数ベクトルのすべての成分について
行う必要はなく、特定のベクトル成分(設計されるべき
光学系を特徴付ける複数のパラメータのうちの少なくと
も1つ)について、個別に行うことが可能である。
In particular, an individual which is a candidate for an optical system to be designed includes, for example, the curvature of a boundary surface defining a lens element, a reflecting mirror, and the like included in the optical system to be designed, a distance between the boundary surfaces, Given as a real number vector having a component such as a refractive index of a space located between the boundary surfaces, mapping from the optical system data (phenotype) of the individual to a genotype is performed. The optimization of the optical system need not be performed for all components of the real number vector, but is performed individually for specific vector components (at least one of a plurality of parameters characterizing the optical system to be designed). It is possible.

【0016】また、この発明に係る光学系の設計方法に
おいて、上記子生成工程では、交叉オペレータ(交叉工
程)及び突然変異オペレータ(突然変異工程)の少なく
ともいずれかにより子個体が生成される。すなわち、交
叉オペレータは、選択された親個体の実数ベクトル成分
に基づいて設定された連続的な所定の生起確率分布で定
義される部分空間内から、該生起確率に従って出現する
値を有する実数ベクトルを、子個体として生成する。ま
た、突然変異オペレータは、選択された親個体のうち少
なくとも1つの親個体に近付くに連れて生起確率が高く
なる連続的な所定の生起確率分布で定義される部分空間
内から、該生起確率に従って出現する値を成分とする実
数ベクトルを、子個体として生成する。
In the method of designing an optical system according to the present invention, in the child generation step, a child individual is generated by at least one of a crossover operator (crossover step) and a mutation operator (mutation step). That is, the crossover operator sets a real vector having a value that appears in accordance with the occurrence probability from a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution set based on the real vector component of the selected parent individual. , As child individuals. In addition, the mutation operator, according to the occurrence probability, from within a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution in which the occurrence probability increases as approaching at least one parent individual among the selected parent individuals. A real number vector having the appearing value as a component is generated as a child individual.

【0017】したがって、上記選択工程、子生成工程、
及び淘汰工程が繰り返し実行される探索課程において、
選択された親個体から新たに生成される子個体には、親
個体の形質(特性)が引き継がれ、無駄な探索が避けら
れる。すなわち、係る探索課程の初期段階では、親個体
同志は離れておりかつ該親個体間の距離に応じて各個体
も様々な空間に散らばっているため広範囲の探索が実施
されるが、探索が進むにつれて(上記各工程の実行回数
が増加するに従い)、親個体同志の距離も近付くため、
該親個体間の距離距離に応じて最適解が存在する部分空
間内により多くの子個体が生成されることとなる。
Therefore, the selecting step, the child generating step,
And in the search process in which the selection process is repeatedly executed,
The child individual newly generated from the selected parent individual inherits the traits (characteristics) of the parent individual, thereby avoiding unnecessary searching. That is, in the initial stage of the search process, the parent individuals are separated from each other, and each individual is scattered in various spaces according to the distance between the parent individuals. (As the number of executions of each of the above steps increases), the distance between parent individuals also approaches,
According to the distance between the parent individuals, more child individuals are generated in the subspace where the optimal solution exists.

【0018】なお、上記交叉オペレータは、連続値を直
接的に扱う遺伝的オペレータであって、例えばUNDX
(Ono,I. and Kobayashi, S : A Real-coded Genetic A
lgorithm for Function Optimization Using Unimodal
Normal Disttribution Crossover, Prpoceeding of 7th
International Conference on Genetic Algorithms,p
p.246-253 (1997))や、BLX−α(N.J.Radcliffe :
Formal Analysis andRandom Respectful Recombinatio
n, Proceeding of the Fourth InternationalConferenc
e on Genetic Algorithms, pp.222-229, 1991);ND
X(I.Ono, M.Yamamura and S.Kobayashi : A Genetic
Algorithm with Characteristic Preservation for Fun
ction Optimization, Proceedings of IIZUKA '96, pp.
511-514,1996);またはUNDX(Ono,I. and Kobayas
hi, S : A Real-coded GeneticAlgorithm for Function
Optimization Using Unimodal Normal DisttributionC
rossover, Prpoceeding of 7th International Confere
nce on Genetic Algorithms, pp.246-253 (1997))など
が利用できる。
The crossover operator is a genetic operator that directly handles continuous values, and is, for example, UNDX.
(Ono, I. and Kobayashi, S: A Real-coded Genetic A
lgorithm for Function Optimization Using Unimodal
Normal Disttribution Crossover, Prpoceeding of 7th
International Conference on Genetic Algorithms, p
p.246-253 (1997)) and BLX-α (NJRadcliffe:
Formal Analysis andRandom Respectful Recombinatio
n, Proceeding of the Fourth InternationalConferenc
e on Genetic Algorithms, pp. 222-229, 1991); ND
X (I. Ono, M. Yamamura and S. Kobayashi: A Genetic
Algorithm with Characteristic Preservation for Fun
ction Optimization, Proceedings of IIZUKA '96, pp.
511-514, 1996); or UNDX (Ono, I. and Kobayas).
hi, S: A Real-coded GeneticAlgorithm for Function
Optimization Using Unimodal Normal DisttributionC
rossover, Prpoceeding of 7th International Confere
nce on Genetic Algorithms, pp.246-253 (1997)).

【0019】さらに、上記淘汰工程では、親個体を含む
n世代集団と新たに生成される子個体の集団から、次世
代集団の個体とすべき個体を選択する。ここで、上記淘
汰工程では、多目的最適化を実現するため、生成された
子個体を含む集団から、1種類又は2種類以上の評価基
準のうち少なくともいずれかの基準を満たす個体を選択
する。また、この個体選択は、所定の評価基準に最も適
合する個体から順に、各個体の適合度に比例して順次次
世代の個体とすべき個体を選択していくことが好まし
い。
Further, in the selection step, an individual to be an individual of the next generation population is selected from an n generation population including a parent individual and a newly generated child individual population. Here, in the selection step, in order to realize multi-objective optimization, an individual that satisfies at least one of one or two or more evaluation criteria is selected from a population including the generated child individuals. In this individual selection, it is preferable to sequentially select individuals to be the next-generation individuals in proportion to the fitness of each individual, starting with the individual that best meets the predetermined evaluation criteria.

【0020】さらに、この発明に係る光学系の設計方法
では、上記淘汰工程において、選択された個体をn世代
集団中の選択されなかった個体と置換することにより、
次世代集団を生成するのが好ましい。なお、この発明に
係る光学系の設計方法は、所定の言語で記述されたプロ
グラムで実現することも可能であり、このプログラム
は、例えば、メモリ(RAM、ROM)を有する演算回
路や、入出力部、演算部、記憶部、及び制御部を基本構
成とするコンピュータで実行される。特に、コンピュー
タで実行する場合には、当該光学系の設計方法を実現す
るプログラムは、CD、MO、FD、ハードディスク、
磁気テープ、ROM等の所定の記録媒体に、光学的ある
いは磁気的に記録されるのが好ましい。
Further, in the method of designing an optical system according to the present invention, in the selection step, the selected individuals are replaced with the unselected individuals in the n generation population.
Preferably, a next generation population is generated. The method of designing an optical system according to the present invention can be realized by a program described in a predetermined language. This program includes, for example, an arithmetic circuit having a memory (RAM, ROM), an input / output It is executed by a computer having a basic configuration including a unit, a calculation unit, a storage unit, and a control unit. In particular, when the program is executed by a computer, a program for realizing the method of designing the optical system includes a CD, an MO, an FD, a hard disk,
It is preferable that the information is optically or magnetically recorded on a predetermined recording medium such as a magnetic tape or a ROM.

【0021】以上の構成により、この発明は、与えられ
た初期解に依存しない大域的最適解としての光学系を自
動生成することが可能となる。すなわち、任意に与えら
れた初期解から、最適な光学系を特徴付ける複数のパラ
メータ(実数ベクトルの各成分)の最適解あるいは最適
解の近似解を実用的な時間内に求めることが可能とな
る。
With the above arrangement, the present invention makes it possible to automatically generate an optical system as a global optimal solution that does not depend on a given initial solution. In other words, it is possible to obtain an optimal solution of a plurality of parameters (each component of a real number vector) characterizing the optimal optical system or an approximate solution of the optimal solution from an arbitrarily given initial solution within a practical time.

【0022】なお、従来の光学系の設計方法及び修正方
法において、一度局所最適解に陥り、改善手続きを繰り
返しても評価関数の増減に変化が殆ど見られない場合に
は、このときに得られた光学系の局所最適解を1つの解
の候補としてメモリ上に一旦格納し、この解が持つ複数
のパラメータのうち1つ以上のパラメータを任意に変化
させたものを新たに改善対象となる光学系として改めて
改善手続きをやり直し、別の局所最適解を得る操作を繰
り返すことで、複数の局所最適解を得る方法も考えられ
る。しかし、光学素子の枚数の増加などにより光学系が
複雑になるほど、一般に局所最適解は莫大に多くなるた
め、この方法で大域的最適解を求めるのは困難である。
In the conventional optical system design method and correction method, if a local optimal solution is once found and there is hardly any change in the increase or decrease of the evaluation function even when the improvement procedure is repeated, it is obtained at this time. The local optimal solution of the obtained optical system is temporarily stored in a memory as a single solution candidate, and one or more of the plurality of parameters of the solution that are arbitrarily changed is newly obtained as an optical object to be improved. A method of obtaining a plurality of local optimal solutions by repeating the improvement procedure again as a system and repeating the operation of obtaining another local optimal solution is also conceivable. However, as the optical system becomes more complicated due to an increase in the number of optical elements and the like, the local optimal solution generally becomes enormous, and it is difficult to find a global optimal solution by this method.

【0023】また、複数の相反する評価基準に対応して
複数存在するはずの多目的最適解としての複数の光学系
を、上記淘汰工程において同時選択できるため、光学系
を評価する複数の評価基準が与えられた場合に、複数の
評価基準を同時に扱う多目的最適化を行うことで、複数
のパレート最適解あるいは複数のパレート最適解の近似
解を実用的な時間内に求めることが可能となる。
In addition, since a plurality of optical systems as multi-objective optimal solutions which should exist in correspondence with a plurality of conflicting evaluation criteria can be simultaneously selected in the selection step, a plurality of evaluation criteria for evaluating the optical system are required. When given, by performing multi-objective optimization that simultaneously handles a plurality of evaluation criteria, it becomes possible to obtain a plurality of Pareto optimal solutions or an approximate solution of a plurality of Pareto optimal solutions within a practical time.

【0024】さらに、この発明によれば、ユーザが任意
に指定した(複数の)特定のパラメータに対する制約を
充足する範囲においても、最適な光学系を特徴付けるパ
ラメータの最適解あるいは該最適解の近似解を実用的な
計算時間内に求めることができる。例えば、第一レンズ
の第一面は凸でなければならないという制約、第二レン
ズの硝材の屈折率はx(例えば、1.5266)、y(例え
ば、1.6010)、またはz(例えば、1.7294)でなければ
ならないという制約などが与えられた場合であっても、
このような制約を満たす範囲で多目的最適化が可能であ
る。
Further, according to the present invention, the optimal solution of the parameter characterizing the optimal optical system or the approximate solution of the optimal solution is satisfied even within the range satisfying the constraint on the specific parameter (s) arbitrarily designated by the user. Can be obtained within a practical calculation time. For example, the constraint that the first surface of the first lens must be convex, the refractive index of the glass material of the second lens must be x (eg, 1.5266), y (eg, 1.6010), or z (eg, 1.7294). Even if restrictions are given,
Multi-objective optimization is possible within a range satisfying such restrictions.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光学系の設
計方法、装置、及び該設計方法を実現するプログラムが
記録された記録媒体の各実施形態を図1〜図23を用い
て説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。この発明に係る光学系の設計方法は、
所定の言語で記述されたプログラムで実現することも可
能である。また、このプログラムは、例えば、メモリ
(RAM、ROM)を有する演算回路や、図1に示され
たようなコンピュータ1により実行される。特に、図1
に示されたコンピュータ1は、主制御系100として、
制御部101、演算部102、及び記憶部103(メモ
リ)を備え、さらに周辺装置として、入力部104、出
力部105、及びハードディスク等の外部記憶装置10
6を備える。なお、出力部105にはCRT115や液
晶ディスプレイ等の表示装置が含まれる。また、この発
明に係る光学系の設計方法を、図1のようなコンピュー
タ1で実行する場合には、当該光学系の設計方法を実現
するプログラムは、上記外部記憶装置106に記録させ
たり、CD115、MO、FD、磁気テープ、ROM等
の所定の記録媒体に、光学的あるいは磁気的に記録され
るのが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an optical system designing method and apparatus according to the present invention and a recording medium on which a program for realizing the designing method is recorded will be described below with reference to FIGS. . In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The method for designing an optical system according to the present invention includes:
It can also be realized by a program described in a predetermined language. This program is executed by, for example, an arithmetic circuit having a memory (RAM, ROM) or a computer 1 as shown in FIG. In particular, FIG.
The computer 1 shown in FIG.
It includes a control unit 101, a calculation unit 102, and a storage unit 103 (memory).
6 is provided. The output unit 105 includes a display device such as a CRT 115 and a liquid crystal display. When the method for designing an optical system according to the present invention is executed by the computer 1 as shown in FIG. 1, a program for implementing the method for designing an optical system may be stored in the external storage device 106 or the CD 115 , MO, FD, magnetic tape, ROM, etc., it is preferable that the information is optically or magnetically recorded.

【0026】次に、理解を容易にするため、以下にこの
明細書中で使用される各用語の定義を列挙する。 個体:遺伝子によって特徴づけられた自律個; 集団:個体の集まり; 集団サイズ:集団内に存在が許される個体数; 遺伝子:遺伝情報を表す基本的な構成要素; 対立遺伝子:各遺伝子が取り得る値; 染色体:ストリング(文字列),ベクター(数字列),あるい
はそれらの混在として表現される遺伝子; 遺伝子座:染色体上の遺伝子の位置; 表現型:染色体によって発現される形質の外部表現; 遺伝子型:形質を規定する遺伝子表現(内部表現); コード化:表現型から遺伝子型への写像; デコード化:遺伝子型から表現型への逆写像; 適応度:個体の環境に対する適応の度合いを表すスカラ
ーの評価値(最適化問題を対象とする場合、目的関数の
値そのもの、あるいは制約条件を考慮したペナルティ関
数の値が設定される); 遺伝的操作:交叉、突然変異、選択の操作 選択:適応度による個体の選択淘汰(適応度の違いを考
慮の上、交配のための個体のペアをつくること); 交叉:個体間での遺伝子の組み換え(個体のペア間で両
方が持っている染色体を相互に組み替え、新しい個体を
作ること); 突然変異:対立遺伝子への置き換え(ある遺伝子座の値
を他の対立遺伝子に置きかえること); 世代:遺伝的操作の1サイクル; 多様性:遺伝子の多様さを保持する度合い; 並列化:分散化された集団でのモデル; 移民:複数の集団間での個体の交換; 以下の説明では、2つの評価基準を考え、まず、2つの
評価基準を単目的化した3枚組のレンズ系と4枚組のレ
ンズ系を設計にこの発明に係る光学系の設計方法を適用
し、当該設計方法の大域的探索能力を確認する(第1実
施形態)。次に、2つの評価基準を多目的のまま扱い、
3枚組レンズ系の設計について、この発明に係る光学系
の設計方法の優れた多目的最適化能力を示すことする
(第2実施形態)。
Next, in order to facilitate understanding, the definitions of the terms used in this specification are listed below. Individuals: autonomous individuals characterized by genes; populations: collections of individuals; population size: the number of individuals allowed to exist in the population; genes: basic components that represent genetic information; alleles: each gene can take Chromosome: a gene expressed as a string (character string), vector (numerical string), or a mixture thereof; locus: location of the gene on the chromosome; phenotype: external expression of a trait expressed by the chromosome; gene Type: Gene expression that defines the trait (internal expression); Encoding: Mapping from phenotype to genotype; Decoding: Inverse mapping from genotype to phenotype; Fitness: Indicates the degree of adaptation of the individual to the environment Evaluation value of scalar (when targeting an optimization problem, the value of the objective function itself or the value of the penalty function considering the constraint conditions is set); Genetic operation: crossover, Mutation and selection operations Selection: Selection of individuals by fitness (creating a pair of individuals for mating considering differences in fitness); Crossover: Genetic recombination between individuals (pair of individuals) Mutation of both chromosomes between them to create a new individual); Mutation: Replacement with an allele (replacement of the value of one locus with another allele); Generation: Genetic manipulation 1 cycle; Diversity: Degree of preserving gene diversity; Parallelization: Model in a decentralized population; Immigration: Exchange of individuals between multiple populations; First, the design method of the optical system according to the present invention is applied to the design of a three-lens lens system and a four-lens lens system in which two evaluation criteria are made single-purpose, and the global search capability of the designing method is improved. Confirm (first embodiment). Next, treat the two evaluation criteria as multipurpose,
Regarding the design of a triplet lens system, the excellent multi-objective optimization ability of the method for designing an optical system according to the present invention will be shown (second embodiment).

【0027】この発明に係る光学系の設計方法における
実施形態では、レンズ系の設計仕様としては、焦点距離
f、明るさF、及び画角2wがユーザにより設定される
ものとし、各レンズ面(光学系を構成する光学要素の各
境界面)の曲率半径ri、レンズ厚とレンズ間距離diを
最適化することを考える。なお、ガラスの屈折率、レン
ズの枚数Nは予め与えられることにする。最もフィルム
面(像面)側にあるレンズ面の曲率半径と該レンズ面か
らフィルム面)までの距離は、近軸追跡を用いて与えら
れた焦点距離を満たすように補正される。したがって、
N枚組のレンズ系設計は4N−2次元の関数最適化に等
しい。
In the embodiment of the optical system designing method according to the present invention, the design specifications of the lens system are such that the focal length f, the brightness F, and the angle of view 2w are set by the user, and each lens surface ( Consider optimizing the radius of curvature ri of each boundary surface of the optical elements constituting the optical system, the lens thickness, and the inter-lens distance di. The refractive index of glass and the number N of lenses are given in advance. The radius of curvature of the lens surface closest to the film surface (image surface) and the distance from the lens surface to the film surface) are corrected to satisfy the given focal length using paraxial tracking. Therefore,
An N-piece lens system design is equivalent to 4N-2 dimensional function optimization.

【0028】設計されたレンズ系は、主光線を中心とし
た合計11本の光線を、0°、0.65w°、w°の3
通りの入射角で当該レンズ系を通過させてることにより
作成された3つのスポットダイアグラムに基づいて評価
される。なお、2つの評価基準、歪曲(Distortion:D)と
解像度(Resolution:R)とする。この実施形態において、
歪曲Dは、以下の数1に示されたように、理想的な結像
位置(f・tanw)と主光線の像点との距離で与えられる。
この実施形態において、解像度Rは、以下の数2に示さ
れたように、主光線の像点からその他10本の光線の像
点の散らばり具合を標準偏差で与えられる。
The designed lens system converts a total of eleven rays centered on the principal ray into three rays of 0 °, 0.65 w °, and w °.
It is evaluated based on three spot diagrams created by passing through the lens system at different angles of incidence. Note that the two evaluation criteria are distortion (Distortion: D) and resolution (Resolution: R). In this embodiment,
The distortion D is given by the distance between the ideal image forming position (ftanw) and the image point of the principal ray, as shown in Expression 1 below.
In this embodiment, the resolution R is given by the standard deviation of the degree of dispersion of the image points of the other ten rays from the image point of the principal ray, as shown in the following Expression 2.

【0029】[0029]

【数1】 (Equation 1)

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】ただし、(xideal,yideal)は理想的な結
像位置、(x0,y0)は主光線の像点の位置、(xk,yk)
はその他の10本の光線の像点の位置をそれぞれ表す。
次に、遺伝的アルゴリズム(GA)について説明する。
GAは生物の進化過程を模倣した工学的モデルであり、
その一般的なアルゴリズムは以下のように構成されてい
る。すなわち、 (1)初期集団の生成(Generation of Initial Populat
ion) 複数の個体(解候補)を生成し、初期集団とする。 (2)複製のための選択(Selection for Reproduction) 親となる個体(親個体)を集団から選ぶ。 (3)子の生成(Generation of Children) 親個体に交叉オペレータや突然変異オペレータを適用
し、子個体(新しい解候補)を生成する。 (4)生存のための選択(Selection for Survival) 現在の世代集団中の個体と上記工程(3)で生成された
子個体の集団から、次世代集団を構成する個体を選ぶ。 (5)所定の終了条件を満たすまで、上記工程(2)〜
(4)を繰り返す。
Where (xideal, yideal) is an ideal image forming position, (x0, y0) is the position of the image point of the principal ray, and (xk, yk)
Represents the positions of the image points of the other ten rays.
Next, a genetic algorithm (GA) will be described.
GA is an engineering model that mimics the evolutionary process of living things,
The general algorithm is configured as follows. That is, (1) Generation of Initial Populat
ion) Generate a plurality of individuals (solution candidates) and use them as the initial population. (2) Selection for Reproduction A parent individual (parent individual) is selected from a population. (3) Generation of Children A crossover operator or a mutation operator is applied to a parent individual to generate a child individual (new solution candidate). (4) Selection for Survival From among individuals in the current generation population and the population of offspring individuals generated in the above step (3), individuals constituting the next generation population are selected. (5) Steps (2) to (5) until a predetermined termination condition is satisfied.
Repeat (4).

【0032】GAの設計項目は、コード化/交叉・突然
変異設計と、世代モデル設計に大別される。コード化/
交叉・突然変異設計は、個体の表現法と新しい個体の生
成法の設計であり問題領域に依存するが、GAの性能は
コード化/交叉・突然変異の設計に大きく左右されるた
め、非常に重要な設計項目である。一方、世代交代モデ
ル設計は、子を生成するための親の選択法と次世代集団
へ残す個体の選択法の設計であり、これを工夫すること
により、多目的最適化において複数のトレードオフの関
係にある解集合を一度に探索できるようになる。
GA design items are broadly classified into coding / crossover / mutation design and generation model design. Coding /
Crossover / mutation design is a design of an individual expression method and a new individual generation method and depends on the problem domain. However, since the performance of GA is greatly influenced by the coding / crossover / mutation design, it is very This is an important design item. On the other hand, generational alternation model design is a method of selecting a parent to generate offspring and a method of selecting individuals to be left in the next generation population. By devising this, the relationship between multiple trade-offs in multi-objective optimization is improved. At a time.

【0033】次に、コード化/交叉の設計につき説明す
る。この発明に係る光学系の設計方法における実施形態
では、コード化として実数ベクトル表現が採用されてい
る。個体は曲率半径と面間距離を成分(設計されるべき
光学系の各候補を特徴付けるパラメータ)とする実数ベ
クトル(r1,r2,...,rn,d1,d2,...dn)で表される。
Next, the coding / crossover design will be described. In the embodiment of the method for designing an optical system according to the present invention, a real vector expression is adopted as coding. Individuals are represented by real vectors (r1, r2, ..., rn, d1, d2, ... dn) whose components are the radius of curvature and the distance between surfaces (parameters that characterize each candidate of the optical system to be designed). Is done.

【0034】また、この実施形態では、交叉オペレータ
としてUNDX(Ono,I. and Kobayashi, S : A Real-c
oded Genetic Algorithm for Function Optimization U
singUnimodal Normal Disttribution Crossover, Prpoc
eeding of 7th International Conference on Genetic
Algorithms, pp.246-253 (1997))が採用されている。
UNDXは、図2に示されたように、選択された親のう
ち親1及び親2を両親として、それらの周辺に設定され
た正規分布にしたがって2つの子を生成する。正規分布
の標準偏差は、両親を結ぶ主軸方向の成分σ1が両親間
の距離に比例(σ1=αd1、d1:親1と親2の距
離)し、それ以外の軸の成分σ2では主軸と親3の距離
に比例(σ2=βd3、d3:親3から親1と親2を結
ぶ軸までの距離)するよう設定される。なお、図2は2
変数の場合が示されている。
In this embodiment, UNDX (Ono, I. and Kobayashi, S: A Real-c
oded Genetic Algorithm for Function Optimization U
singUnimodal Normal Disttribution Crossover, Prpoc
eeding of 7th International Conference on Genetic
Algorithms, pp.246-253 (1997)).
UNDX generates two children according to a normal distribution set around parents 1 and 2 among the selected parents, as shown in FIG. The standard deviation of the normal distribution is such that the component σ1 in the main axis direction connecting the parents is proportional to the distance between the parents (σ1 = αd1, d1: the distance between the parent 1 and the parent 2), and the component σ2 of the other axes is the main axis and the parent. 3 (σ2 = βd3, d3: distance from parent 3 to axis connecting parent 1 and parent 2). FIG.
The case of variables is shown.

【0035】この交叉オペレータは、変数間に強い依存
性が存在する関数や多峰性関数に対して有効である。こ
れは、UNDXが親同時の距離が離れている探索序盤で
は大域的に、親同士が近い終盤では局所的に探索を行
い、また、座標系にあまり依存せずに探索を行うことが
できるためと考えられる。 (第1実施形態)この発明に係る第1実施形態の光学系
の設計方法では、解像度Rと歪曲Dのトレードオフ比を
与えて線形結像することによりスカラーの評価値を設定
し、実験によりGAの大域的探索能力に関する有効性を
確認する。
The crossover operator is effective for a function having a strong dependency between variables and a multimodal function. This is because UNDX can search globally at the beginning of the search where the parent is at the same distance as the parent, and locally at the end of the period when the parents are close to each other, and can search independently of the coordinate system. it is conceivable that. (First Embodiment) In an optical system designing method according to a first embodiment of the present invention, a scalar evaluation value is set by giving a trade-off ratio of resolution R and distortion D to form a linear image, and an experiment is performed. To confirm the effectiveness of GA for global search ability.

【0036】当該実施例1のGAの世代交代モデルとし
ては、図3に示されたMGGモデル(Satoh, H., Yamamur
a, M. and Kobayashi, S. : Minimal Generation Gap M
odelfor GAs Considering Both Exoplortion and Explo
itation, Proceedings of IIZUKA '96, pp.494-497 (19
96))が用いられる。この世代交代モデルでは、集団中
からランダムに2個体が親としてn回の交叉が行われ
る。そして、親子の個体のうちから最良の1個体とルー
レット選択で選ばれた1個体が集団中に戻されるとで世
代交代が行われる。
As the generational alternation model of the GA of the first embodiment, an MGG model (Satoh, H., Yamamur) shown in FIG.
a, M. and Kobayashi, S .: Minimal Generation Gap M
odelfor GAs Considering Both Exoplortion and Explo
itation, Proceedings of IIZUKA '96, pp.494-497 (19
96)) is used. In this generation alternation model, two individuals are randomly crossed n times from the population as parents. Then, when the best one individual among the parent and child individuals and the one individual selected by roulette selection are returned to the group, generation change is performed.

【0037】この第1実施形態における設計方法の有効
性を確認するために、3枚組のレンズ系と4枚組のレン
ズ系の最適化をそれぞれ行った。4枚組のレンズ系につ
いては、設計仕様を変えて3通りの実験を行った。全て
の実験で、集団の個体数は100、交叉回数nは10
0、UNDXのαは0.5、βは0.35である。ま
た、歪曲Dと解像度Rのトレードオフ比は1:1であ
る。 (実験1)第1実施形態の実験1として、3枚組のレン
ズ系の最適化を行った。設計仕様は焦点距離f=100
mm、明るさF=3.0、画角2w=38.0°とし
た。この実験は、図4(a)、(b)に示されたような
ランダムなレンズL1〜L3からなる初期集団から始め
て、400万個のレンズを評価した段階で打ち切りとし
た。なお、図4において、Sは絞り、Iは像面を示す。
また、得られた光学系のレンズ形状及びスポットダイア
クラムは図5に、収差図は図6にそれぞれ示されてい
る。スポットダイアグラムは±0.5mmの範囲で表示
されている。 (実験2)第1実施形態の実験2として、4枚組のレン
ズ系の最適化を行った。設計仕様は、標準レンズ仕様と
してf=50mm、F=3.0、2w=46°、望遠レ
ンズ仕様としてf=135mm、F=2.8、2w=1
8.2°、広角レンズ仕様としてf=20mm、F=
5.6、2w=92°の3通りである。3枚組のレンズ
系と同様に、ランダムな形状のレンズL1〜L4から探
索を開始し、評価回数は100万回で探索を打ち切っ
た。得られた光学系のレンズ形状及びスポットダイアグ
ラムは図7〜図9にそれぞれ示されており、それぞれ、
図7は標準レンズ仕様の場合に得られた光学系、図8は
望遠レンズ仕様の場合に得られた光学系、図9は広角レ
ンズ仕様の場合に得られた光学系である。
In order to confirm the effectiveness of the design method in the first embodiment, the optimization of the three-lens lens system and the four-lens lens system was performed. With respect to the four-lens lens system, three types of experiments were performed with different design specifications. In all experiments, the population was 100 individuals and the number of crossings n was 10
0, α of UNDX is 0.5, β is 0.35. The trade-off ratio between the distortion D and the resolution R is 1: 1. (Experiment 1) As Experiment 1 of the first embodiment, optimization of a three-unit lens system was performed. Design specification is focal length f = 100
mm, brightness F = 3.0, and angle of view 2w = 38.0 °. In this experiment, starting from an initial group of random lenses L1 to L3 as shown in FIGS. 4A and 4B, the evaluation was terminated when 4 million lenses were evaluated. In FIG. 4, S indicates an aperture and I indicates an image plane.
FIG. 5 shows the lens shape and the spot diaphragm of the obtained optical system, and FIG. 6 shows the aberration diagram. The spot diagram is displayed in a range of ± 0.5 mm. (Experiment 2) As Experiment 2 of the first embodiment, optimization of a four-lens set was performed. The design specifications are f = 50 mm, F = 3.0, 2w = 46 ° as standard lens specifications, f = 135 mm, F = 2.8, 2w = 1 as telephoto lens specifications.
8.2 °, f = 20 mm as wide-angle lens specification, F =
5.6, 2w = 92 °. Similar to the three-lens lens system, the search was started from randomly shaped lenses L1 to L4, and the number of evaluations was 1,000,000 and the search was terminated. The lens shapes and spot diagrams of the obtained optical system are shown in FIGS. 7 to 9, respectively.
7 shows an optical system obtained in the case of the standard lens specification, FIG. 8 shows an optical system obtained in the case of the telephoto lens specification, and FIG. 9 shows an optical system obtained in the case of the wide-angle lens specification.

【0038】この第1実施形態における実験1では、1
0回の試行全てで図5に示されたような形状のレンズを
有するレンズ系、すなわちトリプレットが選られた。知
識に依存せずに、全くランダムなレンズ系から探索をは
じめて、経験的に最適であるといわれるトリプレットを
得られたことから、GAによるレンズ系の大域的探索が
有効なことが確認されたといえる。
In Experiment 1 of the first embodiment, 1
In all zero trials, a lens system having a lens shape as shown in FIG. 5, ie, a triplet, was selected. The search was started from a completely random lens system without depending on knowledge, and the empirically-optimized triplet was obtained.It can be said that the global search of the lens system by GA was effective. .

【0039】また、実験2においても、それぞれの設計
仕様で比較的性能のよいレンズ系を得ることができてい
る。望遠レンズと広角レンズでは、図8及び図9に示さ
れたように、各試行でほとんど同じ形状のものが得られ
たが(それぞれ2パターンづつ)、標準レンズにおいて
は、図7に示されたように、様々な形状のレンズ(6パ
ターン)が得られた。 (第2実施形態)次に、この発明に係る第2実施形態と
して、GAによる多目的最適化について説明する。
Also, in Experiment 2, a relatively high-performance lens system was obtained with each design specification. In the telephoto lens and the wide-angle lens, almost the same shape was obtained in each trial as shown in FIGS. 8 and 9 (two patterns each), but in the standard lens, it was shown in FIG. Thus, lenses of various shapes (six patterns) were obtained. (Second Embodiment) Next, a multi-objective optimization by GA will be described as a second embodiment according to the present invention.

【0040】この第2実施形態では、歪曲と解像度の2
目的を陽に設定し、GAの多目的最適化能力に関する有
効性を確認する。また、この第2実施形態では、世代交
代モデルとして、非パレート解淘汰戦略(小林重信、吉
田幸司、山村雅幸:GAによるパレート最適な設定木集
合の生成、人工知能学会誌、vol.11, No.5, pp.778-785
(1996))に基づくモデルが用いられる(図10参照)。
In the second embodiment, the distortion and the resolution
The objectives are set explicitly to confirm the effectiveness of the GA with regard to its multi-objective optimization capabilities. In the second embodiment, as a generation alternation model, a non-Pareto solution selection strategy (Shigenobu Kobayashi, Koji Yoshida, Masayuki Yamamura: Generation of Pareto optimal setting tree set by GA, Journal of the Japanese Society for Artificial Intelligence, vol. 11, No. .5, pp.778-785
(1996)) (see FIG. 10).

【0041】集団からランダムにn組を選択して交叉を
行う。生成された子を現集団と合わせてパレート解でな
い個体を淘汰し、パレート解のみで次世代の集団とす
る。パレート解とは、他の全ての解に対して、少なくと
も1つの評価基準において優れているような解のことで
ある。これによって解像度と歪曲のトレードオフ比を設
定することなく、陽に多目的最適化を行うことができ
る。
Crossover is performed by selecting n sets at random from the group. The generated offspring are combined with the current population to eliminate individuals that are not Pareto solutions, and the Pareto solution alone is used as the next generation population. A Pareto solution is a solution that is superior to all other solutions in at least one criterion. This allows explicit multi-objective optimization without setting a trade-off ratio between resolution and distortion.

【0042】この第2実施形態では、3枚組のレンズ系
を対象にした実験により、GAによる多目的最適化の有
効性を確認する。用意された初期集団は、単目的GAに
よる探索で得られたパレート解5個、交叉回数nは4
0、そして、評価回数は160万回(探索は評価回数1
60万回まで行われる)である。レンズ系の設計仕様は
上述された第1実施形態の実験1と同じである。図11
には、得られたパレート解集合が歪曲−解像度の平面に
プロットされている。なお、得られたパレート解の数は
750個である。
In the second embodiment, the effectiveness of the multi-objective optimization by GA is confirmed by experiments on a three-lens lens system. The prepared initial population is 5 Pareto solutions obtained by the search with the single-purpose GA, and the number of crossovers n is 4
0, and the number of evaluations is 1.6 million (the search is 1
Up to 600,000 times). The design specifications of the lens system are the same as those in Experiment 1 of the first embodiment described above. FIG.
In, the resulting Pareto solution set is plotted on the distortion-resolution plane. The number of Pareto solutions obtained is 750.

【0043】なお、この第2実施形態でも、図11に示
されたパレート解集合からさらに探索を続けると、パレ
ート解曲面を左下の方向に進化させることができる。し
かしながら、進化の速さは鈍化しており、真のパレート
最適解曲面に十分近づいているものと推測される。ま
た、ある値までは歪曲を犠牲にせずに解像度も改善され
るが、それより先では歪曲を犠牲にしても解像度の改善
が難しいことが分かった。得られた解の形状は全てトリ
プレットであり、この設計仕様では全領域でトリプレッ
トが最適であると考えられる。
In the second embodiment, when the search is further continued from the Pareto solution set shown in FIG. 11, the Pareto solution surface can be evolved in the lower left direction. However, the speed of evolution has slowed, and it is presumed that it is sufficiently close to the true Pareto optimal solution surface. In addition, up to a certain value, the resolution is improved without sacrificing the distortion, but it is found that it is difficult to improve the resolution after that, even if the distortion is sacrificed. All the shapes of the obtained solutions are triplets, and in this design specification, it is considered that the triplet is optimal in all regions.

【0044】図12は、上述された第1実施形態の実験
1で得られた最良解P(図5に示されたレンズ系)が図
11の拡大図上にプロットされた状態を示している。な
お、図中のSは、単目的化された評価基準により発見さ
れた解を支配しているレンズ系である。この図12から
も分かるように、第2実施形態(多目的最適化)は、明
らかに単目的GAによって得られた解よりも優れた解が
多数得られていることが分かる。これは、多目的である
問題を無理に単目的化すると問題を難しくしてしまう可
能性があることを示唆していると考えられる。
FIG. 12 shows a state in which the best solution P (the lens system shown in FIG. 5) obtained in Experiment 1 of the first embodiment described above is plotted on the enlarged view of FIG. . It should be noted that S in the figure is a lens system that governs a solution found based on a single-purpose evaluation criterion. As can be seen from FIG. 12, in the second embodiment (multi-objective optimization), it is apparent that many better solutions than the solution obtained by the single-purpose GA are obtained. This suggests that forcing a multipurpose problem into a single purpose may make the problem more difficult.

【0045】複数の評価基準を線形結像して単目的化し
てから探索により1つのレンズを求めるよりも、トレー
ドオフの関係にある複数のレンズを一度の探索により求
めてしまい、その中より設計者の選好判断に従い適切な
レンズを選択する方が自然であると思われる。以上のよ
うに、この発明に係る光学系の設計方法における実施形
態は、上述の実験によりその有効性は明らかである。特
に、各評価基準を陽に扱う多目的GAでは、複数の性能
の異なるレンズを一度に探索することができる。
Rather than finding a single lens by searching after linearly imaging a plurality of evaluation criteria to obtain a single objective, a plurality of lenses having a trade-off relationship are found by a single search. It seems natural to select an appropriate lens according to the preference of the person. As described above, the effectiveness of the embodiment of the optical system designing method according to the present invention is apparent from the above-described experiments. In particular, in a multipurpose GA that explicitly handles each evaluation criterion, a plurality of lenses having different performances can be searched at once.

【0046】この発明に係る光学系の設計方法は、下記
の(1)、又は(1a)と(2)という遺伝的アルゴリ
ズムの原理が有している2つの特徴から、近似最適解を
順次選択し、最終的には最適解を出力する原理が採用さ
れているため、所要計算時間の多少に応じた近似解ある
いは最適解が効率良く生成できる。 (1)交叉オペレータのみよる問題空間の局所的探索と
大域的探索との同時進行、(1a)交叉オペレータと突
然変異オペレータの組み合わせによる、問題空間の局所
的探索と大域的探索の同時進行、(2)一連の遺伝的オ
ペレータの操作を一世代とし、各世代の最良遺伝子を含
む有限個の遺伝子を対象に、繰り返し一連の操作を行う
世代交代、また、遺伝的アルゴリズムの染色体は、パラ
メータ数に対応する長さのストリング(遺伝子を変数と
する変数列)で表記され、それぞれのパラメータの現れ
る位置(遺伝子座)の遺伝子が、設計されるべきレンズ系
を特徴付ける各パラメータに対応している。
The method for designing an optical system according to the present invention sequentially selects an approximate optimal solution from the following two features of the principle of the genetic algorithm (1) or (1a) and (2). Finally, since the principle of outputting the optimal solution is adopted, an approximate solution or an optimal solution according to the required calculation time can be efficiently generated. (1) Simultaneous progress of local search and global search of problem space only by crossover operator, (1a) Simultaneous progression of local search and global search of problem space by combination of crossover operator and mutation operator, ( 2) A series of operations of a genetic operator is defined as one generation, and generational alternation is performed by repeating a series of operations on a finite number of genes including the best gene of each generation. The gene at the position (locus) where each parameter appears is represented by a string (variable string with the gene as a variable) of the corresponding length, and corresponds to each parameter characterizing the lens system to be designed.

【0047】交叉オペレータは、1対2個の親となる遺
伝子から、各パラメータについて、2つの親の持つパラ
メータで定義される部分空間内に所定の確率で出現する
値を子の遺伝子の持つパラメータとするように作用す
る。さらに突然変異オペレータを併せて用いるときに
は、各パラメータについて、任意に1つ選んだ親の持つ
パラメータの値に近付くにつれて生起確率が高くなる連
続的な所定の生起確率分布に従って出現した値をパラメ
ータ値として持つ子個体の遺伝子が生成される。
The crossover operator determines, for each parameter, a value that appears at a predetermined probability in a subspace defined by the parameters of the two parents from the one-to-two parent genes. It works as follows. Further, when the mutation operator is used together, for each parameter, a value that appears according to a continuous predetermined occurrence probability distribution in which the occurrence probability increases as the value approaches the parameter of the arbitrarily selected parent is set as a parameter value. Genes of offspring individuals are generated.

【0048】このように、内部的に生成される解の候補
は常に直接評価可能なので、任意に与えられた制約を満
たさない場合には死滅させれば良く、評価基準に対応す
る目的関数が複数の場合にも、多目的な評価が可能とな
る。さらに、GA実行中において、記憶している複数の
(任意の制約を充足している)遺伝子の中で最良の解
(あるいはパレート最適な解)は、常に保持されるよう
に世代交代されかつ優良であるほど死滅しにくくなるよ
う選択されて、次世代に残されるため、効率の良い多点
同時探索が可能である。 (第3実施形態)以下、図13〜図15を用いて、この
発明に係る光学系の設計方法における第3実施形態を説
明する。この第3実施形態は、屈折率を既知とする3枚
組のレンズ系である写真用レンズ系の最適解を求めるも
のである。すなわち、3枚のレンズそれぞれの屈折率
は、ユーザにより設定され制約条件となる。
As described above, the internally generated solution candidates can always be directly evaluated. Therefore, if the arbitrarily given constraints are not satisfied, the candidate may be killed. In this case, multi-purpose evaluation is possible. Furthermore, during GA execution, the best solution (or Pareto-optimal solution) among a plurality of memorized (satisfying any constraints) genes is alternately changed so as to be always maintained and excellent. Is selected so as to be less likely to die, and is left for the next generation, so that efficient multipoint simultaneous search is possible. (Third Embodiment) A third embodiment of the method for designing an optical system according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the third embodiment, an optimal solution of a photographic lens system, which is a three-unit lens system having a known refractive index, is obtained. That is, the refractive index of each of the three lenses is set by the user and is a constraint.

【0049】図13は、写真用レンズ系の構成の概略図
である。この図中のgは像面である。また、この図の写
真用レンズ系は3枚レンズ構成の例であるため、それぞ
れに曲率を持つa〜gの6つの境界面と、d1〜d6の
6つの境界面間距離(AB間をd1、BC間をd2、C
D間をd3、DE間をd4、EF間をd5、FG間をd
6)が存在する。
FIG. 13 is a schematic view of the configuration of a photographic lens system. G in this figure is the image plane. Also, since the photographic lens system in this figure is an example of a three-lens configuration, there are six boundary surfaces a to g, each having a curvature, and six boundary surfaces d1 to d6 (distance between AB is d1). , BC between d2 and C
D3 between D, d4 between DE, d5 between EF, d between FG
6) exists.

【0050】図13の写真用レンズ系では、各レンズ境
界面間の屈折率が予め与えられるが、各レンズ境界面間
の屈折率に自由度があるなら、そのぶんだけパラメータ
数は増える。また、レンズ光学系の画角及び合成焦点距
離は、通常、設計者から与えられるの制約であるので、
a〜gのうちの6つ(例えばa〜f)、及びd1〜d6
のうちの5つ(例えばd1〜d5)が決まれば、残りの
2つのパラメータ(例えばg及びd6)は自ずと決まる
の。したがって、この第3実施形態は10パラメータの
同時最適化問題となる。
In the photographic lens system shown in FIG. 13, the refractive index between the lens boundary surfaces is given in advance. If the refractive index between the lens boundary surfaces has a degree of freedom, the number of parameters increases by that amount. Also, the angle of view and the combined focal length of the lens optical system are usually constraints given by the designer,
6 of a to g (for example, a to f), and d1 to d6
When five of the parameters (for example, d1 to d5) are determined, the remaining two parameters (for example, g and d6) are naturally determined. Therefore, the third embodiment is a problem of simultaneous optimization of 10 parameters.

【0051】なお、d1〜d6については境界面間距離
をそのまま(つまり、物理的に干渉しないためには、d
1〜d6>0が必要条件)用い、a〜gの各曲率を示す
ためには、曲率半径の逆数を用いることとする。逆数を
用いるのは、平面(つまり曲率半径が無限大)が僅かに
変化すると、面形状が凸に凹にも遷移することへの対応
づけを、パラメータ空間上においても連続的に取り扱う
ためである。
For d1 to d6, the distance between the boundary surfaces is kept as it is (that is, in order not to physically interfere,
1-d6> 0 is a necessary condition), and the reciprocal of the radius of curvature is used to indicate each of the curvatures a to g. The reason for using the reciprocal is that when the plane (that is, the radius of curvature is infinite) changes slightly, the correspondence to the transition of the surface shape from convex to concave is treated continuously in the parameter space. .

【0052】なお、レンズ系の評価基準は様々であり、
それに伴って種々の評価関数が定義可能である。ザイデ
ルの5収差に代表される5つの評価基準が有名でこの実
施形態にも適用可能だが、この実施形態では簡単のた
め、スポットダイヤグラムによる光線追跡を用い、相反
する2つの評価基準を用いた例を挙げる。図14は、一
般にトリプレット型と称される写真用レンズ系を特徴付
ける遺伝子表現である。同図の左側が対象物側、右側が
像側である。対象物側の無限遠からの光を仮定し平行光
束で表すと、この光束は像面gにおいて1つの点に収束
するはずである。また、同図の左側から、レンズ系の光
軸に対して平行な平行光束(図中、実線で示された光
束)、光軸となす角がレンズ系の仕様最大画角であるよ
うな平行光束(図中、破線で示された光束)、及び光軸
となす角がレンズ系の仕様最大画角の半分程度であるよ
うな平行光束(図中、一点破線で示された光束)を代表
的に考えれば、像面全体における結像された像の評価が
可能になる。
There are various evaluation criteria for the lens system.
Accordingly, various evaluation functions can be defined. Five evaluation criteria represented by Seidel's five aberrations are well-known and can be applied to this embodiment. However, in this embodiment, for simplicity, an example using ray tracing by a spot diagram and two opposite evaluation criteria is used. Are listed. FIG. 14 is a genetic expression characterizing a photographic lens system commonly referred to as a triplet type. The left side of the figure is the object side, and the right side is the image side. Assuming light from infinity on the object side as a parallel light flux, this light flux should converge to one point on the image plane g. Also, from the left side of the figure, a parallel light beam parallel to the optical axis of the lens system (a light beam shown by a solid line in the figure), and a parallel light beam whose angle with the optical axis is the specified maximum angle of view of the lens system. Representative examples are a light beam (a light beam indicated by a broken line in the figure) and a parallel light beam (a light beam indicated by a dashed line in the figure) whose angle with the optical axis is about half of the maximum specification angle of view of the lens system. From a viewpoint, it is possible to evaluate an image formed on the entire image plane.

【0053】例えば、評価基準の1つとして、この収束
の程度を、上記光束の近軸上光線、上記光束の最大外郭
径(通常は入射瞳径に相当する径を用いる)上の光線、
及び2つの光線の中間的な径(例えば、最大外郭径の70
%程度および80%程度の径)上の光線という3種類の光線
の像面到達点について、近軸上光線の像面到達位置から
のばらつきで評価することを考える。この評価基準は、
サジタル、コマ、フレアをそれぞれ無視すれば、像面上
に結ぶ像の解像度に概ね相当する。このばらつきを、上
述の3種類の平行光束について考慮すれば、結像された
像の解像度についての概ねの評価が可能になる。
For example, as one of the evaluation criteria, the degree of convergence is determined by the paraxial ray of the light beam, the light beam on the maximum outer diameter of the light beam (usually using the diameter corresponding to the entrance pupil diameter),
And the intermediate diameter of the two rays (for example, the maximum outer diameter of 70).
It is considered that three types of light rays, that is, light rays on the image plane having a diameter of about% and about 80%) are evaluated based on variations from the image plane arrival positions of paraxial rays. This criterion is
If sagittal, coma, and flare are ignored, respectively, they roughly correspond to the resolution of the image formed on the image plane. Considering this variation with respect to the above-mentioned three types of parallel light flux, it is possible to roughly evaluate the resolution of the formed image.

【0054】また、例えば、別の評価基準の1つとし
て、上述の3種類の平行光束のそれぞれについて、主光
線が像面に到達する位置と、理論上結像すべき位置の偏
差を計測することを考える。それぞれの主光線に対応し
て得られる3つの主光線の理論値からの偏差を総合評価
する(例えば、この偏差の平均値からの標準偏差を計測
する)ことで得られる評価値は、結像する像の歪曲に概
ねに相当する。
Further, for example, as another evaluation criterion, for each of the above three types of parallel light beams, the deviation between the position at which the principal ray reaches the image plane and the position at which the image is theoretically formed is measured. Think about it. An evaluation value obtained by comprehensively evaluating deviations from the theoretical values of three principal rays obtained for each of the principal rays (for example, measuring a standard deviation from an average value of the deviations) is an imaging value. This roughly corresponds to the distortion of the image.

【0055】上述のように、2つの異なる評価基準を用
い、2つの評価(解像度と歪曲)に対応する2つの目的
関数をどちらも最小化するような多目的最適化を行った
場合には、2つの目的関数の値のうち、片方が極めて小
さく他方は大きいような解、及びどちらもそこそこに小
さい解など、数多くの多目的最適解(パレート最適解)
が存在するようになる。
As described above, when two different evaluation criteria are used and multi-objective optimization is performed to minimize both of the two objective functions corresponding to the two evaluations (resolution and distortion), 2 Many multi-objective optimal solutions (Pareto optimal solutions), such as a solution in which one of the objective function values is extremely small and the other is large, and both are fairly small
Will be present.

【0056】この発明に係る光学系の設計方法における
実施例では、進化的計算方法の一つである遺伝的アルゴ
リズム(Genetic Algorithm)における遺伝的オペレー
タとして、連続値を直接操作する交叉オペレータ、又は
連続値を直接操作する交叉オペレータと連続値を直接取
り扱う突然変異オペレータの両方が用いられる。図15
は、図13に示された3枚レンズ構成のレンズ系を特徴
付ける、10個の連続値パラメータの遺伝子表現であ
る。同図のa〜g及びd1〜d5には、それぞれ1つず
つ、対応するレンズ系のパラメータが連続値のまま記憶
される。このような遺伝子のうち、最低限の制約条件を
満たす遺伝子がn個(n>1)任意に生成される。
In the embodiment of the method of designing an optical system according to the present invention, as a genetic operator in a genetic algorithm which is one of evolutionary calculation methods, a crossover operator for directly operating a continuous value or a continuous operator Both crossover operators, which operate directly on values, and mutation operators, which operate directly on continuous values, are used. FIG.
Is a genetic representation of ten continuous value parameters characterizing the three-lens lens system shown in FIG. In each of a to g and d1 to d5 in the drawing, corresponding ones of the parameters of the lens system are stored as continuous values. Among such genes, n genes (n> 1) that satisfies the minimum constraint are arbitrarily generated.

【0057】そして、適当に選ばれた1対2個の遺伝子
に対し連続値を直接扱う交叉オペレータが適用される。
交叉オペレータは、2つの遺伝子中の対応するパラメー
タ同士(例えば、一方の遺伝子のパラメータaの値がa
v1で、他方の遺伝子のパラメータaの値がav2とす
る)から、そのパラメータ(aの)空間上に新生遺伝子
の生起確率分布が設定される。
Then, a crossover operator which directly handles continuous values for one to two genes appropriately selected is applied.
The crossover operator determines that the corresponding parameters in the two genes (for example, the value of the parameter a of one gene is a
In v1, the value of parameter a of the other gene is assumed to be av2), and the occurrence probability distribution of the new gene is set on the parameter (a) space.

【0058】この生起確率分布は、av1及びav2に
近付くに従って生起確率が高くなる形状を持つのが一般
的である。そして、この生起確率分布により定義される
部分空間内から、該生起確率に従って出現する、新生遺
伝子が持つべきパラメータaの値が2つ(例えばav3
及びav4)選ばれる。このような作業は、全て(図1
5の例では10個)のパラメータについて行われる。
The occurrence probability distribution generally has a shape in which the occurrence probability increases as approaching av1 and av2. Then, from within the subspace defined by the occurrence probability distribution, two values of the parameter a that the new gene should have, which appear according to the occurrence probability, (for example, av3
And av4) are selected. All of these tasks (see FIG. 1)
(In the example of 5, 10 parameters).

【0059】なお、この第3実施形態では、個々のパラ
メータを独立に扱う方法や、NDXのようにパラメータ
間の相関も考慮して、複数のパラメータあるいは全ての
パラメータを同時に選ぶ方法が適用可能である。このよ
うに、n個の遺伝子集団から、予め設定された交叉率P
cに従ってPc×n回だけ、1対2個の遺伝子は評価結
果の良好なものほど選ばれ易く修正されて復元抽出され
る。なお、抽出された遺伝子集団には再度交叉オペレー
タが適用される。
In the third embodiment, a method of treating individual parameters independently or a method of simultaneously selecting a plurality of parameters or all parameters in consideration of the correlation between parameters, such as NDX, can be applied. is there. Thus, from the n gene populations, the preset crossover rate P
According to c, Pc × n times, the one-to-two genes are more easily selected as the evaluation results are better, and are modified and extracted. The crossover operator is applied again to the extracted gene group.

【0060】こうして、遺伝子中の遺伝子数はn個から
n×(1+2Pc)個に増える。評価関数が単一の場合
(つまり、評価基準が単一の場合、あるいは複数の評価
基準がまとめられ、1つの評価関数で表された場合)
は、評価値の最良な遺伝子は必ず残され、さらに遺伝子
集団中の遺伝子数はn個になるまで、評価値の良好な遺
伝子ほど選ばれ易くなるように非復元抽出されて残され
る。なお、他の2×n×Pc個の遺伝子は消去される。
こうして新たなn個の遺伝子集団が生成される。このよ
うに生成された遺伝子集団は遺伝的アルゴリズムの1世
代と呼ばれる。このような世代交代が繰り返されると、
十分な計算時間さえ許されれば、いずれ最適解が導かれ
るし、十分な計算時間が得られない場合においても、計
算時間に見合った優良な解が効率よく生成される。
Thus, the number of genes in the gene increases from n to n × (1 + 2Pc). When there is a single evaluation function (that is, when there is a single evaluation criterion, or when multiple evaluation criteria are put together and represented by one evaluation function)
Are always left unreconstructed and extracted so that genes with better evaluation values are more easily selected until the number of genes in the gene population reaches n. The other 2 × n × Pc genes are deleted.
Thus, a new n gene population is generated. The gene population generated in this way is called one generation of a genetic algorithm. When such generational changes are repeated,
As long as sufficient calculation time is allowed, an optimal solution will be eventually derived, and even when sufficient calculation time cannot be obtained, a good solution corresponding to the calculation time is efficiently generated.

【0061】また、評価関数が複数あり、多目的最適化
を行う場合には、新生遺伝子が生成された後の全て(n
×(1+2Pc)個の)の遺伝子集団のうち、多目的最
適である遺伝子だけは残され(あるいは多目的最適であ
る遺伝子が必ず残され、そのk倍(k>1)の、多目的
最適でない遺伝子も併せて残される)、他の遺伝子は死
滅させられて新しい世代の遺伝子集団が形成される。た
だし、この場合、遺伝子集団中の遺伝子数nは世代によ
り可変になるので注意が必要である。
When there are a plurality of evaluation functions and multi-objective optimization is performed, all (n
Of the × (1 + 2Pc) gene population, only the multi-objective optimal gene is left (or the multi-objective optimal gene is always left, and k-fold (k> 1) non-multi-objective optimal genes are also included). Other genes are killed to form a new generation of gene populations. However, in this case, care must be taken because the number n of genes in the gene population varies depending on the generation.

【0062】連続値を直接扱う遺伝的オペレータとし
て、連続値を直接扱う交叉オペレータだけでなく、連続
値を直接扱う突然変異オペレータも利用できる。この場
合、交叉オペレータ適用後の(n×(1+2Pc)個
の)の遺伝子集団の中から、予め設定された突然変異率
Pmに従ってPm×n×(1+2Pc)回だけ、遺伝子
が無作為に復元抽出される。そして、その遺伝子の持つ
任意の(1つ以上の)パラメータが任意に(あるいは、
元の値の近傍に偏った確率分布で)変化させたような突
然変異体である新生遺伝子が生成される。つまり、突然
変異オペレータが用いられた直後の遺伝子集団中の遺伝
子数は、n×(1+Pm)×(1+2Pc)個になる。
そして、上記と同様に、この遺伝子集団の中から次世代
に残す遺伝子が選択され、次世代の遺伝子集団が生成さ
れる。
As a genetic operator that directly handles continuous values, not only a crossover operator that directly handles continuous values, but also a mutation operator that directly handles continuous values can be used. In this case, the gene is randomly reconstructed and extracted Pm × n × (1 + 2Pc) times from the (n × (1 + 2Pc)) gene group after the crossover operator is applied, according to a preset mutation rate Pm. Is done. Then, any (one or more) parameters of the gene are arbitrarily (or
A mutant nascent gene is generated that is altered (with a probability distribution biased near the original value). That is, the number of genes in the gene population immediately after the use of the mutation operator is n × (1 + Pm) × (1 + 2Pc).
Then, in the same manner as described above, a gene to be left in the next generation is selected from this gene population, and a next-generation gene population is generated.

【0063】以上の実施形態では、境界面の曲率半径、
各境界面間の距離を代表的なパラメータとして説明した
が、それぞれ3つのレンズの屈折率、レンズ間の気圧な
どのレンズ設計に関係する連続値のパラメータを追加し
て最適解を求めてもよいことはいうまでもない。以上の
ように、この発明に係る光学系の設計方法は、遺伝的ア
ルゴリズムの原理の2つの特徴から、近似最適解を順次
選択し、最終的には最適解を提示する原理を採用してい
るため、所要計算時間の多少に応じた近似解又は最適解
を効率良く生成できる。 (第4実施形態)次に、図16〜図17を用いて、この
発明に係る光学系の設計方法における第4実施形態を説
明する。
In the above embodiment, the radius of curvature of the boundary surface,
Although the distance between the boundary surfaces has been described as a typical parameter, an optimum solution may be obtained by adding parameters of continuous values related to lens design such as the refractive index of each of the three lenses and the air pressure between the lenses. Needless to say. As described above, the method for designing an optical system according to the present invention employs the principle of sequentially selecting an approximate optimal solution from the two features of the principle of the genetic algorithm and finally presenting the optimal solution. Therefore, an approximate solution or an optimal solution according to the required calculation time can be efficiently generated. (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the method for designing an optical system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0064】なお、この第3実施形態において、各パラ
メータを定義するための図としては、先に説明された図
13を用いる。図16は第4実施形態に係る光学系の設
計方法の手順を説明するためのフローチャート図であ
り、図17は第4実施形態における操作を概略的に示す
図である。図13に示された光学系の個体は、各レンズ
L1〜L3のレンズ面(境界面)の曲率a〜f、レンズ面
間距離(境界面間の距離)AB=d1、BC=d2、CD
=d3、DE=d4、EF=d5、FG=d6及びレン
ズ面間の媒質の屈折率nab=n1、nbc=n2、ncd=
n3、nde=n4、nef=n5、nfg=n6、アッベ数
νab=ν1、νbc=ν2、νcd=ν3、νde=ν4、ν
ef=ν5、νfg=ν6というパラメータを有する。
In the third embodiment, FIG. 13 described above is used as a diagram for defining each parameter. FIG. 16 is a flowchart for explaining the procedure of the method for designing an optical system according to the fourth embodiment, and FIG. 17 is a diagram schematically showing operations in the fourth embodiment. The optical system shown in FIG. 13 includes the curvatures a to f of the lens surfaces (boundary surfaces) of the lenses L1 to L3, the distance between lens surfaces (distance between boundary surfaces) AB = d1, BC = d2, CD
= D3, DE = d4, EF = d5, FG = d6 and the refractive index of the medium between the lens surfaces nab = n1, nbc = n2, ncd =
n3, nde = n4, nef = n5, nfg = n6, Abbe number νab = ν1, νbc = ν2, νcd = ν3, νde = ν4, ν
It has parameters of ef = ν5 and νfg = ν6.

【0065】この光学系が有する染色体は、-a-b-c-d-e
-f-d1-d2-d3-d4-d5-d6-n1-n2-n3-n4-n5-n6-ν1-ν2-ν3
-ν4-ν5-ν6-という遺伝子のストリングで表される。
ここで、各レンズ面の曲率a〜fは連続値であり、ま
た、各レンズ面間隔d1〜d6も連続値である。この第
4実施形態では、上記染色体において、曲率及び面間隔
に対応する遺伝子の値(対立遺伝子)は連続値である。
The chromosome of this optical system is -abcde
-f-d1-d2-d3-d4-d5-d6-n1-n2-n3-n4-n5-n6-ν1-ν2-ν3
It is represented by the gene string -v4-v5-v6-.
Here, the curvatures a to f of the lens surfaces are continuous values, and the lens surface intervals d1 to d6 are also continuous values. In the fourth embodiment, in the chromosome, the values (alleles) of the genes corresponding to the curvature and the surface interval are continuous values.

【0066】次に、図16及び図17を用いて、第4実
施形態の動作を説明するが、ここでは、まず各レンズ面
の曲率a〜f及びレンズ面間隔d1〜d6を同次元で扱
うため、これら各パラメータを、それぞれ−2.048
〜2.048の範囲内で規格化する例について説明す
る。なお、これによりそれぞれの光線に与える影響が連
続的に同等になる。例えば、以下のようなパラメータに
より特徴付けられるレンズ系を考える。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Here, first, the curvature a to f of each lens surface and the lens surface distances d1 to d6 are treated in the same dimension. Therefore, each of these parameters is -2.048
An example of normalization within the range of -2.048 will be described. In this case, the influence on each light beam is continuously equalized. For example, consider a lens system characterized by the following parameters:

【0067】 上記レンズ系において、最も像面側に位置するレンズ面
(最終面)がペンディングされた状態で所望の焦点距離
を得る場合、上記のレンズ系は最大4次元以下のベクト
ルとして表現される。なお、該最終面がペンディングさ
れていない場合には、上記のレンズ系は最大5次元以下
のベクトルとして表現される。
[0067] In the above-mentioned lens system, when a desired focal length is obtained in a state where the lens surface (final surface) located closest to the image plane is pending, the above-mentioned lens system is expressed as a vector having a maximum of four dimensions or less. When the final surface is not pending, the above-described lens system is expressed as a vector having a maximum of five dimensions or less.

【0068】上記のレンズ系5次元ベクトルで規格化す
ることなく表現すると(屈折率は固定値)、(0.0100,-
0.0083,-0.0077,8,5)となる。各パラメータ(各ベクト
ル成分)を規格化するためには、少なくとも曲率、レン
ズ面間隔(ガラス、空気)に関して最大値及び最小値が
設定される必要がある。なお、この最大値及び最小値の
設定はユーザ(設計者)により行われる。例えば、曲率
に−0.5〜+0.5が設定され、媒質としてガラスを
挟んだレンズ面間隔(レンズ厚みに相当)に0.1〜5
0が設定され、そして、媒質として空気を挟んだレンズ
面間隔(レンズ間の空気間隔)に0.1〜100が設定
された場合、各パラメータの規格化値は、以下のように
定義される。
If the above-mentioned lens system is expressed without standardization using the five-dimensional vector (the refractive index is a fixed value), (0.0100,-
0.0083, -0.0077,8,5). In order to normalize each parameter (each vector component), it is necessary to set a maximum value and a minimum value with respect to at least the curvature and the lens surface interval (glass, air). The setting of the maximum value and the minimum value is performed by a user (designer). For example, -0.5 to +0.5 is set for the curvature, and 0.1 to 5 is set for the lens surface distance (corresponding to the lens thickness) sandwiching glass as a medium.
When 0 is set, and when the distance between the lens surfaces (air distance between lenses) sandwiching air as a medium is set to 0.1 to 100, the normalized value of each parameter is defined as follows. .

【0069】(規格化値)=4.096×(パラメータ
値)/(パラメータ最大値−パラメータ最小値) したがって、規格化されたベクトルは、(0.04096,-0.03
39968,-0.0315392,0.6567,0.41042)となる。この第4実
施形態では、まず初期値として世代を示すパラメータt
に0が設定される(ステップST0)。
(Normalized value) = 4.096 × (parameter value) / (parameter maximum value−parameter minimum value) Therefore, the normalized vector is (0.04096, -0.03
39968, -0.0315392, 0.6567, 0.41042). In the fourth embodiment, first, a parameter t indicating a generation is set as an initial value.
Is set to 0 (step ST0).

【0070】続いて、上記パラメータa〜f、d1〜d
6、n1〜n6及びν1〜ν6を成分とする複数のレン
ズデータを生成し、初期集団とする(ステップST
1)。ここで、初期集団となる複数のパラメータの生成
にあたっては、乱数が用いられる。このとき、乱数で生
じた各パラメータは上述されたように規格化される。そ
して、これら各パラメータにより特徴付けられる光学系
(設計されるべき光学系の候補)が所定の拘束条件を満
たし、かつこの光学系に入射されるすべての光線が像面
まで到達可能な場合に、該光学系に対応するパラメータ
を初期集団としている。なお、上記拘束条件としては、
例えば物理的に存在しない光学系(レンズ面間隔が負と
なるような光学系等)を排除する条件が好ましい(探索
が効率的になる)。また、このような拘束条件は、曲率
等の最大値及び最小値を設定する際に、設計者自身が設
定可能である。
Subsequently, the parameters a to f, d1 to d
6, a plurality of lens data having n1 to n6 and ν1 to ν6 as components are generated and set as an initial group (step ST
1). Here, a random number is used to generate a plurality of parameters that serve as an initial group. At this time, each parameter generated by the random number is standardized as described above. Then, when an optical system (candidate of an optical system to be designed) characterized by each of these parameters satisfies a predetermined constraint condition and all light rays incident on this optical system can reach the image plane, The parameters corresponding to the optical system are set as an initial group. In addition, as the constraint conditions,
For example, it is preferable to exclude a physically nonexistent optical system (such as an optical system having a negative lens surface interval) (the search becomes efficient). Further, such a constraint condition can be set by the designer himself when setting the maximum value and the minimum value such as the curvature.

【0071】また、この第4実施形態では、光学系の画
角及び合成焦点距離は、設計者から与えられる制約とし
ているため、光学系の最も像側のレンズ面の曲率f、こ
の最も像側のレンズ面から像面までの距離d6は、該光
学系に対する近軸光線追跡により得られた上記制約が満
たされる値が用いられる。また、この第4実施形態で
は、各レンズL1〜L3の屈折率は予め与えられてお
り、各レンズL1〜L3の間の媒質は空気とするため、
この実施形態にける光学系の染色体は、-a-b-c-d-e-d1-
d2-d3-d4-d5-となる。
In the fourth embodiment, since the angle of view and the combined focal length of the optical system are restricted by the designer, the curvature f of the lens surface closest to the image side of the optical system, As the distance d6 from the lens surface to the image plane, a value that satisfies the above-described constraint obtained by paraxial ray tracing for the optical system is used. In the fourth embodiment, the refractive indexes of the lenses L1 to L3 are given in advance, and the medium between the lenses L1 to L3 is air.
The chromosome of the optical system in this embodiment is -abcde-d1-
d2-d3-d4-d5-.

【0072】このとき、上記初期集団には、異なる染色
体を有する複数の個体が存在することになる。続いて、
世代パラメータtに1を加えた後(ステップST2)、
図17に示されたように、上記初期集団から1組3個の
親Pa1、Pa2、Pa3が選択される(ステップST
3)。なお、t>2の場合には、初期集団からではな
く、現在の世代(t)の1つ前の世代(t−1)の集団
から1組3個の親Pa1、Pa2、Pa3が選択され
る。
At this time, a plurality of individuals having different chromosomes exist in the initial population. continue,
After adding 1 to the generation parameter t (step ST2),
As shown in FIG. 17, a set of three parents Pa1, Pa2, and Pa3 are selected from the initial group (step ST).
3). If t> 2, a set of three parents Pa1, Pa2, and Pa3 are selected not from the initial group but from the group of the generation (t-1) immediately before the current generation (t). You.

【0073】ステップST4では、上記ステップ3で選
択された親Pa1、Pa2、Pa3から新生遺伝子が生
成される。すなわち、交叉が行われる。この第4実施形
態における交叉オペレータには、連続値を直接的に扱う
遺伝的オペレータのうちUNDX(Uni-modal Normal Di
stribution Crossover)が用いられる。このため、以下
の説明では、UNDXが適用された場合のステップST
4における動作を、図18を用いて説明する。
In step ST4, a new gene is generated from the parents Pa1, Pa2, Pa3 selected in step 3 above. That is, crossover is performed. The crossover operator in the fourth embodiment includes UNDX (Uni-modal Normal Diode) among the genetic operators that directly handle continuous values.
distribution crossover) is used. Therefore, in the following description, step ST when UNDX is applied will be described.
4 will be described with reference to FIG.

【0074】まず、個体の染色体が有する遺伝子の数に
対応したn次元の空間を考え、各個体をこのn次元のベ
クトルで表す。この第4実施形態では、上述のように、
10個の遺伝子-a-b-c-d-e-d1-d2-d3-d4-d5-から染色体
が構成されているため、n=10であり、各個体は10
次元のベクトル(a,b,c,d,e,d1,d2,d3,d4,d5)で表される
ことになる。なお、図18は図示のために3次元ベクト
ルで表されている。 サブステップST4−1 まず、図18(a)に示されたように、サブステップS
T4−1では、ステップST3で選択された親Pa1、
Pa2、Pa3にそれぞれ対応する空間上の点VC1、
VC2、VC3が設定される。ここで、点VC1と点V
C2との中点をMとし、点VC3から線分VC1VC2
へ下ろした垂線の足をHとする。 サブステップST4−2 次に、図18(b)に示されたように、サブステップS
T4−2では、中点Mを期待値としてσaを標準偏差と
した正規乱数を発生させる。この正規乱数に従って、線
分VC1VC2上に点P1を生成する(中点Mが頂点と
なるような正規分布に従った確率で線分VC1VC2上
に点P1が生成される)。 サブステップST4−3 さらに、図18(c)に示されたように、サブステップ
ST4−3では、点P1を期待値として、σbを標準偏
差としたn個の正規乱数に従うn次元の正規分布の確率
空間Exが生成される。当該実施形態では10次元の正
規分布の確率空間となる。 サブステップST4−4 図18(d)に示されたように、このサブステップST
4−4では、上記サブステップS4−3で生成されたn
次元の正規分布の確率空間Exを持つn次元の正規乱数
に従って点P2が生成される。すなわち、n次元の正規
分布に従う確率で点P2が生成される。 サブステップST4−5 図18(e)に示されたように、このサブステップST
4−5では、点P1を含みベクトルVC1VC2に垂直
な超平面πが設定される。なお、超平面πはその空間の
次元数から1を引いた次元(n−1次)の面であり、当
該実施形態では9次となる。そして、点P2から超平面
πに落とした足を点P3とする。 サブステップST4−6 図18(f)に示されたように、このサブステップST
4−6では、点P1を起点としてベクトルP1P3と平
行な成分を有し、かつ点P1を期待値としてσcを標準
偏差とした正規乱数に従う長さを持つベクトルP1P4
が得られるような点P4が生成される。ここで、σc
は、ステップS4−1における点Hと点VC3との距離
HVC3のn乗根に比例する。
First, an n-dimensional space corresponding to the number of genes in the chromosome of an individual is considered, and each individual is represented by this n-dimensional vector. In the fourth embodiment, as described above,
Since the chromosome is composed of 10 genes -abcde-d1-d2-d3-d4-d5-, n = 10 and each individual has 10
It is represented by a dimensional vector (a, b, c, d, e, d1, d2, d3, d4, d5). FIG. 18 is represented by a three-dimensional vector for illustration. Sub-step ST4-1 First, as shown in FIG.
In T4-1, the parent Pa1 selected in step ST3,
Points VC1, VC1 on the space respectively corresponding to Pa2, Pa3,
VC2 and VC3 are set. Here, the points VC1 and V
M is the middle point of C2, and a segment VC1VC2 from the point VC3.
Let H be the foot of the perpendicular that has been lowered. Sub-step ST4-2 Next, as shown in FIG.
At T4-2, a normal random number is generated with the midpoint M as the expected value and σa as the standard deviation. In accordance with the normal random numbers, a point P1 is generated on the line segment VC1VC2 (the point P1 is generated on the line segment VC1VC2 with a probability according to a normal distribution such that the midpoint M is a vertex). Substep ST4-3 Further, as shown in FIG. 18C, in substep ST4-3, an n-dimensional normal distribution according to n normal random numbers with the point P1 as an expected value and σb as a standard deviation is used. Is generated. In this embodiment, the probability space has a 10-dimensional normal distribution. Sub-step ST4-4 As shown in FIG.
In 4-4, the n generated in sub-step S4-3 is used.
The point P2 is generated according to an n-dimensional normal random number having a three-dimensional normal distribution probability space Ex. That is, the point P2 is generated with a probability according to the n-dimensional normal distribution. Sub-step ST4-5 As shown in FIG.
In 4-5, a hyperplane π including the point P1 and perpendicular to the vector VC1VC2 is set. The hyperplane π is a surface of dimension (n-1 order) obtained by subtracting 1 from the number of dimensions of the space, and has a ninth order in this embodiment. The foot dropped from the point P2 to the hyperplane π is defined as a point P3. Sub-step ST4-6 As shown in FIG.
In 4-6, a vector P1P4 having a component parallel to the vector P1P3 starting from the point P1 and having a length according to a normal random number with the point P1 as an expected value and σc as a standard deviation.
Are generated such that the point P4 is obtained. Where σc
Is proportional to the nth root of the distance HVC3 between the point H and the point VC3 in step S4-1.

【0075】以上のステップST4−1〜ST4−6に
より生成された点P4のn次元の座標が新生遺伝子、す
なわち子の染色体のn個のパラメータa,b,c,d,e,f,d1,d
2,d3,d4,d5に対応する。この第4実施形態のステップS
T4では、上述されたサブステップST4−1〜ST4
−6がm回繰り返され、3つの親Pa1、Pa2、Pa
3からm個の新生遺伝子が生成される。
The n-dimensional coordinates of the point P4 generated in the above steps ST4-1 to ST4-6 are the new genes, that is, the n parameters a, b, c, d, e, f, d1 of the child chromosome. , d
Corresponds to 2, d3, d4, d5. Step S of the fourth embodiment
In T4, the above-mentioned sub-steps ST4-1 to ST4
-6 is repeated m times, and three parents Pa1, Pa2, Pa
Three to m new genes are generated.

【0076】上述のステップST4が終了すると、この
ステップS4で生成されたm個の新生遺伝子及び2つの
親Pa1、Pa2の集合(家族集合)の評価値が算出され
る。この第4実施形態では、評価値(適応度)は、単一の
評価基準、あるいは複数の評価基準をまとめて1つの評
価関数φで表される。例えば、k個の評価基準abe(1),a
be(2),...abe(k)が存在する場合には、それぞれの評価
基準abe(1),abe(2),...abe(k)に重み付けをして線形結
合すれば良い。すなわち、評価関数φはφ=W1*abe(1)
+W2*abe(2)+...+Wk*abe(k)となる。そして、上記
家族集合から評価値の最も良い個体と、ルーレット選択
により選ばれた1つの個体とが選択される(ステップS
T5)。
When step ST4 is completed, the evaluation value of the set of m new genes and two parents Pa1 and Pa2 (family set) generated in step S4 is calculated. In the fourth embodiment, the evaluation value (fitness) is represented by a single evaluation criterion or a single evaluation function φ by combining a plurality of evaluation criteria. For example, k evaluation criteria abe (1), a
If be (2), ... abe (k) exists, it is sufficient to weight each evaluation criterion abe (1), abe (2), ... abe (k) and linearly combine them . That is, the evaluation function φ is φ = W1 * abe (1)
+ W2 * abe (2) +... + Wk * abe (k). Then, the individual with the best evaluation value and one individual selected by roulette selection are selected from the family set (step S).
T5).

【0077】なお、ルーレット選択とは、各個体の適応
度(評価値)、あるいは適応度の高低の順位に比例して所
定の確率で個体を選択する手法である。例えば、4つの
個体A、B、C、Dが存在する場合を考えて説明する。
前者の適応度比例方式では、個体Aの適応度が40、個
体Bの適応度が60、個体Cの適応度が100、個体D
の適応度が200とすると、個体Aが選択される確率が
10%、個体Bが選択される確率が15%、個体Cが選
択される確率が25%、個体Dが選択される確率が50
%(A:B:C:D=10:15:25:50)とな
る。また、後者の適応度順位比例方式では、個体Aが選
択される確率が10%、個体Bが選択される確率が20
%、個体Cが選択される確率が30%、個体Dが選択さ
れる確率が40%(A:B:C:D=1:2:3:4)
となる。この第4実施形態では、後者の適応度順位比例
方式(ランキング方式)が用いられているが、この方式
には限定されない。
The roulette selection is a technique for selecting individuals at a predetermined probability in proportion to the fitness (evaluation value) of each individual or the rank of the fitness. For example, a case where four individuals A, B, C, and D exist will be described.
In the former fitness proportional method, the fitness of individual A is 40, the fitness of individual B is 60, the fitness of individual C is 100, and the fitness of individual D is
Is 200, the probability that individual A is selected is 10%, the probability that individual B is selected is 15%, the probability that individual C is selected is 25%, and the probability that individual D is selected is 50
% (A: B: C: D = 10: 15: 25: 50). Also, in the latter fitness rank proportional method, the probability that individual A is selected is 10%, and the probability that individual B is selected is 20%.
%, The probability that individual C is selected is 30%, and the probability that individual D is selected is 40% (A: B: C: D = 1: 2: 3: 4)
Becomes In the fourth embodiment, the latter fitness rank proportional method (ranking method) is used, but the present invention is not limited to this method.

【0078】さらに、ステップS6では、上記ステップ
S5で選択された2つの個体以外の個体を死滅させる
(淘汰)。そして選択された個体を初期集団中の親Pa
1、Pa2と入れ替え、なお、選択された個体と集団中
の親との入れ替えは世代交代と呼ばれる。続いて、ステ
ップST7において、世代交代された集団中の個体から
最良の評価値を有する個体を出力し(最良解提示)、再度
ステップST2の動作が繰り返される。
Further, in step S6, individuals other than the two individuals selected in step S5 are killed (selected). Then, the selected individual is converted to the parent Pa in the initial population.
1, replacement with Pa2, and replacement of the selected individual with a parent in the group is called generational change. Subsequently, in step ST7, the individual having the best evaluation value is output from the individuals in the population whose generation has been changed (best solution presentation), and the operation of step ST2 is repeated again.

【0079】ここで、上記ステップST2〜ST7は、
遺伝的アルゴリズムの第1世代と呼ばれる。なお、2世
代目以降では、世代交代された集団から3つの親Pa
1、Pa2、Pa3を選択することになる。このような
世代交代が繰り返されることにより、与えられた初期解
に依存しない大域的最適解としての光学系を自動生成す
ることができる。
Here, the above steps ST2 to ST7 are as follows:
Called the first generation of genetic algorithms. In the second and subsequent generations, three parent Pas
1, Pa2 and Pa3 are selected. By repeating such generation alternation, an optical system as a global optimal solution that does not depend on a given initial solution can be automatically generated.

【0080】なお、上述の第4実施形態では、交叉オペ
レータのみを用いているが、この交叉オペレータに加え
て突然変異オペレータを用いても良い。まず、交叉オペ
レータに加えて突然変異オペレータを適用する場合につ
き説明する。この第4実施形態では、上記ステップST
5及びST6において、m個の新生遺伝子及び2つの親
Pa1、Pa2の集合(家族集合)から次世代へ残す遺伝
子が選択される。
In the fourth embodiment, only the crossover operator is used. However, a mutation operator may be used in addition to the crossover operator. First, a case where a mutation operator is applied in addition to a crossover operator will be described. In the fourth embodiment, the above-described step ST
In 5 and ST6, a gene to be left to the next generation is selected from a set (family set) of m new genes and two parents Pa1 and Pa2.

【0081】突然変異オペレータを適用する際には、m
個の新生遺伝子及び2つの親Pa1、Pa2の集合(家
族集合)の中から、予め設定されている突然変異率Pm
に従って、Pm×(m+2)回だけ、新たに染色体が無
所為に抽出される。そして、抽出された染色体が有して
いる遺伝子のうち任意の(1つ以上の)染色体が任意に
(あるいは元の値の近傍に偏った確率分布で)変えられ
ることにより、突然変異体である新生遺伝子が生成され
る。その後、m個の新生遺伝子、突然変異体として生成
された新生遺伝子、及び2つの親Pa1、Pa2の集合
から次世代へ残すべき遺伝子が選択される。すなわち、
この集合から最良の評価値の個体及びルーレット選択に
より選択された個体が、集団中の2つの親Pa1、Pa
2と入れ替えられる。
When applying the mutation operator, m
A preset mutation rate Pm from a set of two new genes and two parents Pa1 and Pa2 (family set)
, A new chromosome is randomly extracted only Pm × (m + 2) times. Then, any (one or more) chromosomes among the genes of the extracted chromosomes are optionally
(Or with a probability distribution biased near the original value) produces a mutant, nascent gene. Thereafter, a gene to be left to the next generation is selected from a set of m new genes, a new gene generated as a mutant, and two parents Pa1 and Pa2. That is,
The individuals with the best evaluation value and the individuals selected by roulette selection from this set are the two parents Pa1, Pa
Replaced with 2.

【0082】また、この第4実施形態では、さらに交叉
オペレータと入れ替えて突然変異オペレータのみを適用
することが可能である。この場合には、上述のステップ
ST3〜ST6に代え、複数のレンズデータに対応する
染色体からなる集団から突然変異率Pmに従った回数だ
け、新たに染色体が無所為に抽出される。そして、抽出
された染色体が有する任意の(1つ以上の)遺伝子を元の
値の近傍に偏った確率分布で変化させることにより、突
然変異体が生成される。そして、この突然変異体の集合
から次世代に残す染色体が選択される。
In the fourth embodiment, only the mutation operator can be applied instead of the crossover operator. In this case, instead of steps ST3 to ST6, a new chromosome is randomly extracted from the population of chromosomes corresponding to the plurality of lens data by the number of times according to the mutation rate Pm. Then, a mutant is generated by changing any (one or more) genes of the extracted chromosome with a probability distribution biased near the original value. Then, chromosomes to be left for the next generation are selected from the set of mutants.

【0083】次に、この第4実施形態において、多目的
最適化を行う場合を説明する。上述の通り、当該第4実
施形態では、ステップST5及びST6において、m個
の新生遺伝子及び2つの親Pa1、Pa2の集合(家族
集合)から最良の評価値の個体が選択されるとき、及び
ルーレット選択により個体が選択されるときに1つの評
価関数φが用いられる。そして、これら選択された2つ
の個体は、集団中の2つの親Pa1、Pa2と入れ替え
られる。すなわち、複数の評価基準が存在する場合であ
っても、これら複数の評価基準は線形結合されることに
より、単一の評価関数として扱われる。
Next, a description will be given of a case where multi-objective optimization is performed in the fourth embodiment. As described above, in the fourth embodiment, in steps ST5 and ST6, when an individual having the best evaluation value is selected from a set (family set) of m new genes and two parents Pa1 and Pa2, and roulette When an individual is selected by selection, one evaluation function φ is used. Then, these two selected individuals are replaced with the two parents Pa1 and Pa2 in the group. That is, even when there are a plurality of evaluation criteria, these plurality of evaluation criteria are treated as a single evaluation function by being linearly combined.

【0084】多目的最適化を行う場合には、上述のステ
ップST1及びST5〜ST7に代え、以下のステップ
S11及びS15〜S17が実行される。以下、図19
に示されたフローチャートと図20に示された操作の概
略図を用いて多目的最適化の動作を説明する。ステップ
ST11において、上述のステップST1と異なる点
は、初期集団中の複数の個体(レンズデータ)の複数(k
個)の評価基準に対応する複数の評価関数φ1〜φkの
評価値がそれぞれ算出されることである。
When performing multi-objective optimization, the following steps S11 and S15 to S17 are executed in place of steps ST1 and ST5 to ST7 described above. Hereinafter, FIG.
The operation of the multi-objective optimization will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 20 and the schematic diagram of the operation shown in FIG. The difference between step ST11 and step ST1 is that a plurality (k) of a plurality of individuals (lens data) in the initial group is different.
The evaluation values of a plurality of evaluation functions φ1 to φk corresponding to the evaluation criteria are calculated.

【0085】次に、ステップST15では、上記ステッ
プST4で生成されたm個の新生遺伝子及び2つの親P
a1、Pa2の集合(家族集合)のそれぞれが有している
複数の評価関数φ1〜φkの評価値がそれぞれ算出され
る。そして、これらの評価値からパレート最適でない個
体(非パレート解)が選択される。ここで、パレート最適
な解とは、複数の評価規範が存在するとき、複数の評価
基準のうち少なくとも1つの評価基準が他の解よりも優
れている解のことを意味する。
Next, in step ST15, the m new genes and the two parent Ps generated in step ST4 are generated.
The evaluation values of the plurality of evaluation functions φ1 to φk included in each set (family set) of a1 and Pa2 are calculated. Then, an individual that is not Pareto-optimal (non-Pareto solution) is selected from these evaluation values. Here, the Pareto-optimal solution means a solution in which, when there are a plurality of evaluation criteria, at least one of the plurality of evaluation criteria is superior to the other solutions.

【0086】続いて、ステップST16では、パレート
最適でない個体が淘汰される。すなわち、複数の評価関
数φ1〜φkの評価値のうち、いずれの評価関数におい
ても他の個体より劣っている個体が消去される。ここ
で、残されたパレート最適な個体が次世代の集団とな
り、次世代においては、この集団から交叉オペレータの
ための親が選択されることになる。
Subsequently, in step ST16, individuals that are not Pareto-optimal are eliminated. That is, among the evaluation values of the plurality of evaluation functions φ1 to φk, an individual that is inferior to other individuals in any of the evaluation functions is deleted. Here, the remaining Pareto-optimal individuals become the next-generation group, and in the next generation, a parent for the crossover operator is selected from this group.

【0087】ステップST16の終了後、ステップST
17では、上記ステップST16で得られたパレート最
適な個体が出力され、再度ステップST2から順に各ス
テップが繰り返し実行される。以下、同様にステップS
T2〜ST4及びステップS15〜S16が繰り返され
ることにより、集団中の個体の多目的最適化を行うこと
ができる。
After the end of step ST16, step ST
In step 17, the Pareto-optimal individual obtained in step ST16 is output, and each step is repeatedly executed in order from step ST2 again. Hereinafter, similarly, step S
By repeating T2 to ST4 and steps S15 to S16, multiobjective optimization of individuals in the population can be performed.

【0088】このような多目的最適化が行われる場合で
あっても、交叉オペレータに加えて上述された突然変異
パラメータを適用することは可能である。また、交叉オ
ペレータの代わりに突然変異パラメータ適用することも
できる。以上のステップ(ステップST11、ST2〜
ST4、及びST15〜ST17)が実行されることに
より、光学系の評価基準が複数であっても、これら複数
の評価基準にトレードオフ比(ウエイト)をかけること
なく多目的最適化を実行することができる。これによ
り、集団中の複数の染色体のなかで最良の個体は常に保
持され、優良な個体であればあるほど淘汰されにくくな
るように所定の確率で選択されて次世代に残されるた
め、効率の良い多点同時探索が可能となる。
Even when such multi-objective optimization is performed, it is possible to apply the above-described mutation parameter in addition to the crossover operator. Also, a mutation parameter can be applied instead of the crossover operator. The above steps (steps ST11, ST2 to ST2)
By performing ST4 and ST15 to ST17), even if there are a plurality of evaluation criteria of the optical system, it is possible to execute multi-objective optimization without applying a trade-off ratio (weight) to the plurality of evaluation criteria. it can. As a result, the best individual among the plurality of chromosomes in the population is always retained, and the more excellent individuals are selected with a predetermined probability so as to be less likely to be selected and are left for the next generation, thereby improving efficiency. A good multipoint simultaneous search becomes possible.

【0089】なお、このようなパレート最適化において
は、集団中の個体数は世代数により異なる。ただし、上
述の如きパレート最適化は、非パレート解が淘汰されて
いくため、集団サイズが極めて大きくなることがない利
点を有する。なお、上述の第4実施形態では、交叉オペ
レータとして、UNDXが適用されたが、その代わりに
BLX−αやNDXの適用も可能である。
In such Pareto optimization, the number of individuals in a group differs depending on the number of generations. However, the Pareto optimization as described above has an advantage that the group size does not become extremely large because non-Pareto solutions are eliminated. In the above-described fourth embodiment, UNDX is applied as the crossover operator, but BLX-α or NDX may be applied instead.

【0090】また、例えば複数の評価基準のうちいくつ
かを線形結合して複数の評価関数を作り、これら複数の
評価関数を多目的最適化しても良い。以下、この第4実
施形態に係る光学系の設計方法により、15枚のレンズ
からなる光学系に適用した適応例を示す。 (適応例1)この第4実施形態の適応例1では、マスク
上の回路パターンを縮小倍率のもとでウエハ上に転写す
るための投影光学系を設計するものである。
Further, for example, some of the plurality of evaluation criteria may be linearly combined to form a plurality of evaluation functions, and the plurality of evaluation functions may be multi-objectively optimized. Hereinafter, an application example applied to an optical system including 15 lenses by the method for designing an optical system according to the fourth embodiment will be described. (Application Example 1) In Application Example 1 of the fourth embodiment, a projection optical system for transferring a circuit pattern on a mask onto a wafer at a reduced magnification is designed.

【0091】この適応例1では、光学系の評価基準とし
て以下に列挙された(1)〜(16)基準が適用され、評価関
数として複数の評価基準を線形結合したものが適用され
る。 ( 1)最大開口数における球面収差 ( 2)最大開口数の75%における球面収差 ( 3)最大物体高におけるサジタル像面 ( 4)最大物体高における最大開口数の70%の上側光線の
メリジオナルコマ ( 5)最大物体高における最大開口数の70%の下側光線の
メリジオナルコマ ( 6)最大物体高における最大開口数の50%の上側光線の
メリジオナルコマ ( 7)最大物体高における最大開口数の50%の下側光線の
メリジオナルコマ ( 8)最大物体高の75%における最大開口数の70%の上側
光線のメリジオナルコマ ( 9)最大物体高の75%における最大開口数の70%の下側
光線のメリジオナルコマ (10)最大物体高の75%における最大開口数の50%の上側
光線のメリジオナルコマ (11)最大物体高の75%における最大開口数の50%の下側
光線のメリジオナルコマ (12)最大物体高の50%における最大開口数の70%の上側
光線のメリジオナルコマ (13)最大物体高の50%における最大開口数の70%の下側
光線のメリジオナルコマ (14)最大物体高の50%における最大開口数の50%の上側
光線のメリジオナルコマ (15)最大物体高の50%における最大開口数の50%の下側
光線のメリジオナルコマ (16)最大物体高における歪曲収差 また、この適応例1では、以下に列挙された(17)〜(19)
の制約条件(拘束条件)が加えられている。 (17)最もレチクル側のレンズ面からレチクルまでの距離
WD>25 (18)全系の倍率β=-3.0(ウエハ側からレチクル側へ光線
追跡したとき) (19)各レンズ面の間隔d<25 当該適応例1では、光学系の設計時に変化させるパラメ
ータは、各レンズ面の曲率及び面間隔である。また、各
レンズ素子の硝材屈折率nは、n=1.56384として予め与
えられる。
In the first application example, the criteria (1) to (16) listed below are applied as evaluation criteria of the optical system, and an evaluation function obtained by linearly combining a plurality of evaluation criteria is applied. (1) Spherical aberration at maximum numerical aperture (2) Spherical aberration at 75% of maximum numerical aperture (3) Sagittal image plane at maximum object height (4) Meridional coma of upper ray at 70% of maximum numerical aperture at maximum object height ( 5) Meridional coma of lower ray at 70% of maximum numerical aperture at maximum object height (6) Meridional coma of upper ray at 50% of maximum numerical aperture at maximum object height (7) 50% of maximum numerical aperture at maximum object height Meridional coma of lower ray (8) Meridional coma of upper ray of 70% of maximum numerical aperture at 75% of maximum object height (9) Meridional coma of lower ray of 70% of maximum numerical aperture at 75% of maximum object height (10 ) Meridional coma of upper ray of 50% of maximum numerical aperture at 75% of maximum object height (11) Meridional coma of lower ray of 50% of maximum numerical aperture at 75% of maximum object height (12) 50% of maximum object height Maximum in Meridional coma of upper ray at 70% of the numerical aperture (13) Meridional coma of lower ray at 70% of maximum numerical aperture at 50% of maximum object height (14) Upper ray of 50% of maximum numerical aperture at 50% of maximum object height (15) Meridional coma of the lower ray of 50% of the maximum numerical aperture at 50% of the maximum object height (16) Distortion aberration at the maximum object height In this application example 1, (17) to (17) are listed below. (19)
Are added. (17) Distance WD from the lens surface closest to the reticle side to the reticle> 25 (18) Magnification β of the entire system = -3.0 (when ray tracing from the wafer side to the reticle side) (19) Distance d < 25 In the first application example, the parameters that are changed when designing the optical system are the curvature and the surface interval of each lens surface. The glass material refractive index n of each lens element is given in advance as n = 1.56384.

【0092】以上の前提のもとで、この第4実施形態に
係る光学系の設計方法でのパラメータは、以下に列挙さ
れたように設定される。 初期集団のサイズ:50 交差回数:30万回 交差オペレータにより生成される子の数:20 UNDXのσa:0.5×VC1VC UNDXのσb:1 UNDXのσc:0.35×(VC1VC2)1/n 上述の適応例1より、以下の表1に示された投影光学系
が生成された。なお、表1において、βは縮小側(ウエ
ハ側)から拡大側(レチクル側)への倍率、Lは共役長(物
像間距離)、NAは縮小側の開口数、WDは最もレチク
ル側のレンズ面からレチクルまでの距離をそれぞれ表し
ている。また、以下の表1において、左端の数値はウエ
ハ面からの面番号を表し、rは曲率半径、dは面間隔、
nは屈折率をそれぞれ表す。
Under the above assumptions, the parameters in the method for designing an optical system according to the fourth embodiment are set as listed below. Initial population size: 50 Number of intersections: 300,000 Number of children generated by the intersection operator: 20 σa of UNDX: 0.5 × VC1VC σb of UNDX: σc of UNDX: 0.35 × (VC1VC2) 1 / n From the adaptation example 1 described above, the projection optical system shown in Table 1 below was generated. In Table 1, β is the magnification from the reduction side (wafer side) to the enlargement side (reticle side), L is the conjugate length (distance between object images), NA is the numerical aperture on the reduction side, and WD is the most reticle side. The distance from the lens surface to the reticle is shown. In Table 1 below, the numerical value at the left end represents the surface number from the wafer surface, r is the radius of curvature, d is the surface interval,
n represents a refractive index, respectively.

【0093】[0093]

【表1】 β=-3.0 L= 380.52758 NA=0.30 WD=24.96409 r d n 0 ∞ 12.49751 1.000000(ウエハ側の共役面) 1 -120.85562 18.23479 1.563840 2 -70.82037 12.67890 1.000000 3 -92.19251 7.16914 1.563840 4 -59.21449 17.55595 1.000000 5 -2708.99510 18.44782 1.563840 6 -132.78761 6.51286 1.000000 7 ∞ 8.63269 1.000000(開口絞り) 8 173.72702 17.51225 1.563840 9 -238.22683 12.06856 1.000000 10 -101.43114 17.11040 1.563840 11 -203.60368 15.33085 1.000000 12 166.15887 5.69882 1.563840 13 -238.28227 3.88554 1.000000 14 -81.50201 6.11086 1.563840 15 -78.07944 6.05381 1.000000 16 74.48074 12.50264 1.563840 17 -220.48073 11.91135 1.000000 18 -82.31072 8.08050 1.563840 19 275.42052 19.38991 1.000000 20 -67.68594 9.24998 1.563840 21 -210.48779 7.57457 1.000000 22 -244.62903 15.02358 1.563840 23 -48.44360 9.91096 1.000000 24 69.69555 8.01551 1.563840 25 97.21932 10.30374 1.000000 26 -28.90898 14.32626 1.563840 27 102.56872 7.92284 1.000000 28 43.32668 8.22930 1.563840 29 2828.72964 10.81079 1.000000 30 243.23452 16.81079 1.563840 31 39.78134 24.96409 1.000000 32 ∞ (レチクル側の共役面) 上記表1で示された投影光学系の断面図を図21に示
し、その諸収差図を図22に示す。ここで、図22
(a)は球面収差図であり、図22(b)は非点収差
図、図22(c)は最大物体高におけるメリジオナルコ
マ、図22(d)は最大物体高の75%におけるメリジオ
ナルコマ、図22(e)は最大物体高の50%におけるメ
リジオナルコマ、図22(f)は光軸上におけるメリジ
オナルコマ、図22(g)は最大物体高におけるサジタ
ルコマ、図22(h)は最大物体高の75%におけるサジ
タルコマ、図22(i)は最大物体高の50%におけるサ
ジタルコマ、図22(j)は光軸上におけるサジタルコ
マ、図22(k)は歪曲収差図である。図22(b)の
非点収差図において、破線はメリジオナル像面を表し、
実線はサジタル像面を表している。また、図22におい
て、NAは開口数、Yは物体高をそれぞれ示している。
[Table 1] β = -3.0 L = 380.52758 NA = 0.30 WD = 24.96409 r dn 0 ∞ 12.49751 1.000000 (conjugated surface on the wafer side) 1 -120.85562 18.23479 1.563840 2 -70.82037 12.67890 1.000000 3 -92.19251 7.16914 1.563840 4 -59.21449 17.55595 1.000000 5 -2708.99510 18.44782 1.563840 6 -132.78761 6.51286 1.000000 7 ∞ 8.63269 1.000000 (aperture stop) 8 173.72702 17.51225 1.563840 9 -238.22683 12.06856 1.000000 10 -101.43114 17.11040 1.563840 11 -203.60368 15.33085 1.000000 12 166.15887 5.69882 1.56322788 -13. 6.11086 1.563840 15 -78.07944 6.05381 1.000000 16 74.48074 12.50264 1.563840 17 -220.48073 11.91135 1.000000 18 -82.31072 8.08050 1.563840 19 275.42052 19.38991 1.000000 20 -67.68594 9.24998 1.563840 21 -210.48779 7.57457 1.000000 22 -244.62903 15.02358 1.563840 23. 97.21932 10.30374 1.000000 26 -28.90898 14.32626 1.563840 27 102.56872 7.92284 1.000000 28 43.32668 8.22930 1.563840 29 2828.72964 10.81079 1.000000 30 243.23452 16.81079 1.563840 31 39.78134 24.96409 1.000000 32 共 役 (Conjugate plane on the reticle side) FIG. 21 is a cross-sectional view of the projection optical system shown in Table 1 above, and FIG. Here, FIG.
22A is a spherical aberration diagram, FIG. 22B is an astigmatism diagram, FIG. 22C is a meridional coma at the maximum object height, FIG. 22D is a meridional coma at 75% of the maximum object height, and FIG. (E) is a meridional coma at 50% of the maximum object height, FIG. 22 (f) is a meridional coma on the optical axis, FIG. 22 (g) is a sagittal coma at the maximum object height, and FIG. 22 (h) is a 75% of the maximum object height. 22 (i) is a sagittal coma at 50% of the maximum object height, FIG. 22 (j) is a sagittal coma on the optical axis, and FIG. 22 (k) is a distortion diagram. In the astigmatism diagram of FIG. 22B, a broken line indicates a meridional image plane,
The solid line represents the sagittal image plane. In FIG. 22, NA indicates the numerical aperture, and Y indicates the object height.

【0094】また、図23には、初期集団のサイズを4
00とし、50の子を生成するようにして2万4千回の
交叉が行われたときの投影光学系の断面図が、適応例2
として示されている。このように各適応例1及び2によ
る光学系の設計方法では、レンズ素子数が多いにもかか
わらず良好な解(個体)を得ることができる。
FIG. 23 shows that the size of the initial group is 4
00, the cross-sectional view of the projection optical system when 24,000 times of crossover are performed so as to generate 50 children is shown in an adaptive example 2.
It is shown as As described above, in the method of designing the optical system according to each of the application examples 1 and 2, a good solution (individual) can be obtained despite the large number of lens elements.

【0095】なお、上述の適応例1及び適応例2では、
各レンズの硝材は所与のものとしたが、これもパラメー
タに含めても良いことはいうまでもない。このとき、硝
材が離散的に存在することが多いため、遺伝的パラメー
タとしては離散的な値を扱うものを用いれば良い。
Note that in the above-mentioned adaptation examples 1 and 2,
Although the glass material of each lens is given, it goes without saying that this may also be included in the parameters. At this time, since the glass material often exists discretely, a genetic parameter that handles discrete values may be used.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、与えら
れた初期解に依存しない大域的最適解としての光学系を
生成することができるという効果がある。また、この発
明では、連続値を陽に扱う遺伝的パラメータを利用して
いるので、親個体から生成される次世代の子個体に該親
個体の形質(特性)を子個体に繰り返し引き継ぐことが
できるので、無駄な探索をする必要がなく、より短時間
に最適解あるいは合い最適解の近似解が得られるという
効果がある。さらに、この発明では、複数の相反する評
価基準に対応して複数存在するはずの多目的最適解とし
ての複数の光学系を同時生成することができるという効
果もある。
As described above, according to the present invention, it is possible to generate an optical system as a global optimal solution that does not depend on a given initial solution. Further, in the present invention, since the genetic parameter that explicitly handles continuous values is used, it is possible to repeatedly inherit the traits (characteristics) of the parent individual to the next-generation offspring individual generated from the parent individual. Since there is no need to perform useless search, there is an effect that an optimal solution or an approximate solution of a matching optimal solution can be obtained in a shorter time. Further, according to the present invention, there is an effect that a plurality of optical systems can be simultaneously generated as a multi-objective optimal solution that should exist in correspondence with a plurality of conflicting evaluation criteria.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る光学系の設計装置及びこの発明
に係る光学系の設計方法を実現するプログラムが記録さ
れた媒体を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a medium on which a program for realizing an optical system designing apparatus and an optical system designing method according to the present invention is recorded.

【図2】この発明に係る光学系の設計方法における交叉
オペレータを説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a crossover operator in the optical system designing method according to the present invention.

【図3】この発明に係る第1実施形態の世代交代モデル
を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a generation alternation model according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明に係る第1実施形態の初期集団の一例
を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an initial group according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明に係る第1実施形態の実験1により得
られた光学系(レンズ系)の光路図である。
FIG. 5 is an optical path diagram of an optical system (lens system) obtained in Experiment 1 of the first embodiment according to the present invention.

【図6】図5に示されたレンズ系の収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the lens system shown in FIG. 5;

【図7】この発明に係る第1実施形態の実験2により得
られたレンズ系(焦点距離50mm、明るさF2.0、
画角46゜)の光路図及びスポットダイヤグラムを示す
図である。
FIG. 7 shows a lens system (focal length 50 mm, brightness F2.0, focal length 50 mm) obtained in Experiment 2 of the first embodiment according to the present invention.
It is a figure which shows the optical path diagram of 46 degree of view, and a spot diagram.

【図8】この発明に係る第1実施形態の実験2により得
られたレンズ系(焦点距離135mm、明るさF2.
8、画角18.2゜)の光路図及びスポットダイヤグラ
ムを示す図である。
FIG. 8 shows a lens system (focal length 135 mm, brightness F2.
8 shows an optical path diagram and a spot diagram at an angle of view of 18.2 °).

【図9】この発明に係る第1実施形態の実験2により得
られたレンズ系(焦点距離20mm、明るさF5.6、
画角92゜)の光路図及びスポットダイヤグラムを示す
図である。
FIG. 9 shows a lens system (focal length: 20 mm, brightness: F5.6, obtained by Experiment 2 of the first embodiment according to the present invention).
It is a figure which shows the optical-path figure of 92 degree of view, and a spot diagram.

【図10】この発明に係る第2実施形態の世代交代モデ
ルを説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a generation alternation model according to a second embodiment of the present invention.

【図11】この発明に係る第2実施形態により得られた
パレート解集合を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a Pareto solution set obtained by the second embodiment according to the present invention.

【図12】この発明に係る第1実施形態の実験1により
得られた最適解を図11上にプロットした状態を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the optimum solution obtained in Experiment 1 of the first embodiment according to the present invention is plotted on FIG. 11;

【図13】この発明に係る第3実施形態におけるパラメ
ータを具体的に説明するための示す図である。
FIG. 13 is a diagram for specifically explaining parameters in a third embodiment according to the present invention.

【図14】図13の写真用レンズを評価する一例とし
て、スポットダイヤグラムを用いた場合に、様々な光束
が像面上で収束する様子を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing how various light beams converge on an image plane when a spot diagram is used as an example of evaluating the photographic lens of FIG. 13;

【図15】図13において、画角、焦点距離、及びそれ
ぞれのレンズ硝材の屈折率が予め与えられ、それぞれが
制約となっている場合に、レンズ光学系を表す複数の連
続値パラメータを連続値のまま遺伝子表記した例(実数
ベクトル)である。
FIG. 15 shows a case where a plurality of continuous value parameters representing a lens optical system are set to continuous values when an angle of view, a focal length, and a refractive index of each lens glass material are given in advance and each of them is a constraint. This is an example (real number vector) in which genes are represented as they are.

【図16】この発明に係る第4実施形態の光学系の設計
方法を説明するためのフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart illustrating a method for designing an optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】この発明に係る第4実施形態の操作を概略的
に示す図である。
FIG. 17 is a view schematically showing the operation of the fourth embodiment according to the present invention.

【図18】UNDXが適用された交叉オペレータを説明
するための図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a crossover operator to which UNDX is applied.

【図19】この発明に係る第4実施形態の光学系の設計
方法において、多目的最適化を行う場合の動作を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart for explaining an operation when performing multi-objective optimization in the optical system designing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図20】この発明に係る第4実施形態の光学系の設計
方法において、多目的最適化を行う際の操作を概略的に
示す図である。
FIG. 20 is a diagram schematically illustrating an operation when performing multi-objective optimization in the optical system designing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図21】この発明に係る第4実施形態により生成され
た投影光学系の光路図である(その1)。
FIG. 21 is an optical path diagram of a projection optical system generated according to a fourth embodiment of the present invention (part 1).

【図22】図21に示された投影光学系の収差図であ
る。
22 is an aberration diagram of the projection optical system shown in FIG.

【図23】この発明に係る第4実施形態により生成され
た投影光学系の光路図である(その2)。
FIG. 23 is an optical path diagram of a projection optical system generated according to a fourth embodiment of the present invention (part 2).

【図24】離散的なGAを用いた従来の光学系の設計方
法において、コード化/交叉手法を説明するための図で
ある。
FIG. 24 is a diagram for describing a coding / crossover method in a conventional optical system design method using discrete GAs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コンピュータ、100…主制御系、101…制御
部、102…演算部、103…メモリ、104…入力
部、105…出力部、114…記録媒体(CD)、11
5…表示装置(CRT)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Computer, 100 ... Main control system, 101 ... Control part, 102 ... Calculation part, 103 ... Memory, 104 ... Input part, 105 ... Output part, 114 ... Recording medium (CD), 11
5. Display device (CRT).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 特許法第30条第1項適用申請有り 平成9年6月26日〜 6月27日 社団法人応用物理学会分科会 日本光学会主 催の「第22回光学シンポジウム(光学技術・学術講演 会)」において文書をもって発表 (72)発明者 小林 重信 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page There is an application for the application of Article 30, Paragraph 1 of the Patent Law June 26-June 27, 1997 The 22nd Optical Symposium (Japan Optical Society) hosted by the Japan Society of Applied Physics ( (72) Inventor Shigenobu Kobayashi 4259 Nagatsuda-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Tokyo Institute of Technology

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の個体からなる集団であって、各個
体は設計されるべき光学系の候補を表現する実数ベクト
ルであるn(≧1)世代集団から、少なくとも2つの親
個体を選択する選択工程と、 前記選択された親個体に対して、遺伝的オペレータとし
て交叉オペレータ及び突然変異オペレータの少なくとも
いずれかを適用することにより、複数の子個体からなる
集団を新たに生成する子生成工程と、 前記n世代の集団及び前記子個体の集団から、次世代集
団の個体とすべき個体を選択する淘汰工程とを、少なく
とも備えた光学系の設計方法。
At least two parent individuals are selected from a population of n (≧ 1) generations, each of which is a real number vector representing a candidate for an optical system to be designed. A selection step, by applying at least one of a crossover operator and a mutation operator as a genetic operator to the selected parent individual, a child generation step of newly generating a population of a plurality of child individuals. A selection step of selecting an individual to be an individual of a next generation population from the population of the n generations and the population of the child individuals.
【請求項2】 前記淘汰工程では、前記n世代の集団及
び前記生成された子個体の集団から、1種類又は2種類
以上の評価基準のうち少なくともいずれかの基準を満た
す個体を、次世代集団の個体として選択することを特徴
とする請求項1記載の光学系の設計方法。
2. The method according to claim 2, wherein, in the selection step, individuals satisfying at least one of one or two or more evaluation criteria are selected from the n generation population and the generated offspring population. The method for designing an optical system according to claim 1, wherein the optical system is selected as an individual.
【請求項3】 前記子生成工程において、前記交叉オペ
レータは、前記選択された親個体おのおのの実数ベクト
ル成分に基づいて設定された連続的な所定の生起確率分
布で定義される部分空間内から、該生起確率に従って出
現する値を成分とする実数ベクトルを、子個体として生
成することを特徴とする請求項1又は2記載の光学系の
設計方法。
3. In the child generation step, the crossover operator includes: a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution set based on a real number vector component of each of the selected parent individuals; 3. The method of designing an optical system according to claim 1, wherein a real number vector having a component appearing according to the occurrence probability as a component is generated as a child individual.
【請求項4】 前記子生成工程において、前記突然変異
オペレータは、前記選択された親個体のうち少なくとも
1つの親個体に近付くに連れて生起確率が高くなる連続
的な所定の生起確率分布で定義される部分空間内から、
該生起確率に従って出現する値を成分とする実数ベクト
ルを、子個体として生成することを特徴とする請求項1
又は2記載の光学系の設計方法。
4. In the child generation step, the mutation operator is defined as a continuous predetermined occurrence probability distribution in which the occurrence probability increases as approaching at least one parent individual among the selected parent individuals. From within the subspace
2. The method according to claim 1, wherein a real number vector having a component appearing according to the occurrence probability as a component is generated as a child individual.
Or the method for designing an optical system according to 2.
【請求項5】 前記選択工程、前記子生成工程、及び前
記淘汰工程は、順に複数回行われることを特徴とする請
求項1〜4のいずれか一項記載の光学系の設計方法。
5. The method for designing an optical system according to claim 1, wherein the selection step, the child generation step, and the selection step are performed a plurality of times in order.
【請求項6】 複数の個体からなる集団であって、各個
体は少なくとも1つの光学要素を含む設計されるべき光
学系の候補を表現している複数のパラメータを有する集
団の生成と、次世代集団の個体とすべき個体の選択とを
繰り返しながら、該設計されるべき光学系を最適化して
いく光学系の設計方法において、 前記個体の複数のパラメータのうち少なくとも1つの選
択されたパラメータについての最適化は、前記生成され
た個体のうちから複数の親個体を選択し、 前記複数の親個体おのおのの選択されたパラメータに基
づいて、連続的な所定の生起確率分布を設定し、 前記生起確率分布で定義される部分空間内から、該生起
確率に従って出現する値を前記選択されたパラメータの
値として有する子個体を新たに生成することを特徴とす
る光学系の設計方法。
6. A generation of a population comprising a plurality of individuals, wherein each individual has a plurality of parameters representing candidates for an optical system to be designed including at least one optical element. In a method for designing an optical system that optimizes an optical system to be designed while repeatedly selecting an individual to be an individual in a group, the method for designing at least one of a plurality of parameters of the individual The optimization includes selecting a plurality of parent individuals from the generated individuals, setting a continuous predetermined occurrence probability distribution based on the selected parameters of each of the plurality of parent individuals, A light which newly generates a child individual having a value which appears according to the occurrence probability as a value of the selected parameter from a subspace defined by a distribution. Academic design method.
【請求項7】 少なくとも前記親個体及び前記生成され
た子個体を含む集団から、1種類又は2種類以上の評価
基準のいずれかに適合する値を前記選択されたパラメー
タの値として有する個体を、次世代集団の個体として選
択することを特徴とする請求項6記載の光学系の設計方
法。
7. An individual having, as a value of the selected parameter, a value matching any one or more of two or more evaluation criteria from a group including at least the parent individual and the generated child individual. 7. The method for designing an optical system according to claim 6, wherein the method is selected as an individual of a next generation population.
【請求項8】 前記個体の選択されたパラメータは、前
記光学素子における境界面の曲率半径、境界面間の距
離、及び境界面間に位置する空間の屈折率のうち少なく
ともいずれかであることを特徴とする請求項5又は6記
載の光学系の設計方法。
8. The method according to claim 8, wherein the selected parameter of the individual is at least one of a radius of curvature of a boundary surface in the optical element, a distance between the boundary surfaces, and a refractive index of a space located between the boundary surfaces. 7. The method for designing an optical system according to claim 5, wherein
【請求項9】 設計されるべき光学系の候補おのおのに
相当する複数の個体の集団であって、各個体は該光学系
を特徴付ける1又は2以上の所定パラメータを成分とす
る実数ベクトルであるn(≧1)世代集団から、少なく
とも2つの親となる実数ベクトルを選択する親選択工程
と、 前記選択された親個体おのおのの実数ベクトル成分に基
づいて設定された連続的な所定の生起確率分布で定義さ
れる表現される部分空間内から、該生起確率に従って出
現する値を成分とする実数ベクトルを、子個体として生
成する交叉工程、及び前記選択された親個体のうち少な
くとも1つの親個体に近付くに連れて生起確率が高くな
る連続的な所定の生起確率分布で定義される部分空間内
から、該生起確率に従って出現する値を成分とする実数
ベクトルを、子個体として生成する突然変異工程の少な
くともいずれかを実行する子生成工程と、 前記n世代集団及び前記生成された子個体から、次世代
集団の個体とすべき個体を選択する淘汰工程とを、少な
くとも備えた光学系の設計方法。
9. A group of a plurality of individuals corresponding to each candidate for an optical system to be designed, each individual being a real vector n having one or more predetermined parameters characterizing the optical system as components. (≧ 1) a parent selecting step of selecting at least two parent real vectors from the generation population, and a continuous predetermined occurrence probability distribution set based on the real vector components of each of the selected parent individuals. A crossing step of generating, as a child individual, a real vector having a value that appears according to the occurrence probability as a component from within the defined and expressed subspace, and approaching at least one parent individual among the selected parent individuals. From a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution in which the occurrence probability increases with the real number vector having a value that appears according to the occurrence probability as a component, A child generation step of performing at least one of a mutation step of generating as an individual, and a selection step of selecting an individual to be an individual of a next generation group from the n generation population and the generated child individuals, How to design an equipped optical system.
【請求項10】 前記淘汰工程では、前記選択された個
体を前記n世代集団中の選択されなかった個体と置換
し、次世代集団を生成することを特徴とする請求項9記
載の光学系の設計方法。
10. The optical system according to claim 9, wherein, in the selection step, the selected individual is replaced with an unselected individual in the n-generation population to generate a next-generation population. Design method.
【請求項11】 前記淘汰工程では、前記親個体及び前
記生成された子個体の集団のうち、所定の評価基準に最
も適合する個体から順に、各個体の適合度に比例して順
次次世代の個体とすべき個体を選択していくことを特徴
とする請求項9又は10記載の光学系の設計方法。
11. The selection step includes, in a group of the parent individual and the generated offspring individual, an individual that most closely matches a predetermined evaluation criterion, and the next generation in succession in proportion to the fitness of each individual. 11. The method for designing an optical system according to claim 9, wherein an individual to be an individual is selected.
【請求項12】 前記淘汰工程では、前記親個体及び前
記生成された子個体の集団から、1種類又は2種類以上
の評価基準のうち少なくともいずれかの基準を満たす個
体を、次世代集団の個体として選択することを特徴とす
る請求項9〜11のいずれか一項記載の光学系の設計方
法。
12. In the selection step, an individual satisfying at least one of one or two or more evaluation criteria is selected from a population of the parent individual and the generated offspring individual. The method for designing an optical system according to claim 9, wherein the method is selected as:
【請求項13】 前記個体の実数ベクトル成分は、前記
光学素子の境界面の曲率半径、境界面間の距離、及び境
界面間に位置する空間の屈折率のうち少なくともいずれ
かであることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一
項記載の光学系の設計方法。
13. The real vector component of the individual is at least one of a radius of curvature of a boundary surface of the optical element, a distance between the boundary surfaces, and a refractive index of a space located between the boundary surfaces. The method for designing an optical system according to any one of claims 9 to 12.
【請求項14】 少なくとも1つの光学要素を含む設計
されるべき光学系の候補をそれぞれ表現している複数の
パラメータの生成と、該生成された複数のパラメータの
うちからの残すべきパラメータの選択を繰り返し実行し
ながら、該設計されるべき光学系を最適化していく演算
部と、生成されたパラメータを一時的に格納するメモリ
とを備えた光学系の設計装置であって、 前記演算部は、前記複数のパラメータとして与えられた
複数の実数ベクトルからなるn(≧1)世代集団から、
少なくとも2つの親となる実数ベクトルを選択する親選
択工程と、 前記選択された親個体おのおのの実数ベクトル成分に基
づいて設定された連続的な所定の生起確率分布で定義さ
れる部分空間内から、該生起確率に従って出現する値を
成分とする実数ベクトルを、子個体として生成する交叉
工程、及び前記選択された親個体のうち少なくとも1つ
の親個体に近付くに連れて生起確率が高くなる連続的な
所定の生起確率分布で定義される部分空間内から、該生
起確率に従って出現する値を成分とする実数ベクトル
を、子個体として生成する突然変異工程の少なくともい
ずれかを実行する子生成工程と、 前記n世代集団及び前記生成された子個体から、次世代
集団の個体とすべき個体を選択する淘汰工程とを、少な
くとも実行することを特徴とする光学系の設計装置。
14. Generating a plurality of parameters each representing a candidate for an optical system to be designed including at least one optical element, and selecting a parameter to be left out of the generated plurality of parameters. While iteratively executing, the optical system design device comprising an arithmetic unit that optimizes the optical system to be designed, and a memory that temporarily stores the generated parameters, wherein the arithmetic unit is From an n (≧ 1) generation group consisting of a plurality of real vectors given as the plurality of parameters,
A parent selection step of selecting at least two parent real vectors, from within a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution set based on the real vector components of each of the selected parent individuals, A crossover step of generating, as a child individual, a real vector having a value that appears according to the occurrence probability as a child individual; and a continuous generation in which the occurrence probability increases as approaching at least one parent individual among the selected parent individuals. A child generation step of executing at least one of a mutation step of generating, as a child individual, a real vector having a component appearing in accordance with the occurrence probability as a component from a subspace defined by a predetermined occurrence probability distribution, at least a selection step of selecting an individual to be an individual of the next generation population from the n generation population and the generated offspring individuals. That the optical system design device.
【請求項15】 演算部は、前記淘汰工程において、前
記選択された個体を前記n世代集団中の選択されなかっ
た個体と置換し、次世代集団を生成することを特徴とす
る請求項14記載の光学系の設計装置。
15. The operation unit according to claim 14, wherein in the selection step, the selected individual is replaced with an unselected individual in the n-generation population to generate a next-generation population. Optical system design equipment.
【請求項16】 前記演算部は、前記淘汰工程におい
て、前記親個体及び前記生成された子個体の集団のう
ち、所定の評価基準に最も適合する個体から順に、各個
体の適合度に比例して順次次世代の個体とすべき個体を
選択していくことを特徴とする請求項14又は15記載
の光学系の設計装置。
16. The computing unit according to claim 1, wherein, in the selection step, among the population of the parent individual and the generated offspring individual, the individual that is most suitable for a predetermined evaluation criterion is in proportion to the fitness of each individual. 16. The optical system designing apparatus according to claim 14, wherein an individual to be a next-generation individual is selected in turn.
【請求項17】 前記演算部は、前記淘汰工程におい
て、前記親個体及び前記生成された子個体の集団から、
1種類又は2種類以上の評価基準のうち少なくともいず
れかの基準を満たす個体を、次世代集団の個体として選
択することを特徴とする請求項14〜16のいずれか一
項記載の光学系の設計装置。
17. The computing unit, in the selection step, comprising: a group of the parent individual and the generated offspring individual
The optical system design according to any one of claims 14 to 16, wherein an individual who satisfies at least one of one or two or more evaluation criteria is selected as an individual of a next-generation population. apparatus.
【請求項18】 前記演算部で取り扱われる前記個体の
実数ベクトル成分は、前記光学素子の境界面の曲率半
径、境界面間の距離、及び境界面間に位置する空間の屈
折率のうち少なくともいずれかであることを特徴とする
請求項14〜17のいずれか一項記載の光学系の設計装
置。
18. The real vector component of the individual handled by the arithmetic unit is at least one of a radius of curvature of a boundary surface of the optical element, a distance between the boundary surfaces, and a refractive index of a space located between the boundary surfaces. The optical system designing apparatus according to any one of claims 14 to 17, wherein:
【請求項19】 設計されるべき光学系の候補おのおの
に相当する複数の個体の集団であって、各個体は該光学
系を特徴付ける1又は2以上の所定パラメータを成分と
する実数ベクトルであるn(≧1)世代集団から、少な
くとも2つの親となる実数ベクトルを選択する親選択工
程と、 前記選択された親個体おのおのの実数ベクトル成分に基
づいて設定された連続的な所定の生起確率分布で定義さ
れる部分空間内から、該生起確率に従って出現する値を
成分とする実数ベクトルを、子個体として生成する交叉
工程、及び前記選択された親個体のうち少なくとも1つ
の親個体に近付くに連れて生起確率が高くなる連続的な
所定の生起確率分布で定義される部分空間内から、該生
起確率に従って出現する値を成分とする実数ベクトル
を、子個体として生成する突然変異工程の少なくともい
ずれかを実行する子生成工程と、 前記n世代集団及び前記生成された子個体から、次世代
集団の個体とすべき個体を選択する淘汰工程とを、少な
くとも備えたプログラムが記録された媒体。
19. A group of a plurality of individuals each corresponding to a candidate optical system to be designed, each individual being a real vector n having one or more predetermined parameters characterizing the optical system as components. (≧ 1) a parent selecting step of selecting at least two parent real vectors from the generation population, and a continuous predetermined occurrence probability distribution set based on the real vector components of each of the selected parent individuals. From within the defined subspace, a crossover step of generating, as a child individual, a real vector having a component that appears according to the occurrence probability as a component, and as the selected parent individual approaches at least one parent individual, From a subspace defined by a continuous predetermined occurrence probability distribution in which the occurrence probability is high, a real vector having a component appearing according to the occurrence probability as a component is defined as a child individual. A child generation step of performing at least one of a mutation step of generating, and a selection step of selecting, from the n generation population and the generated child individuals, individuals to be individuals of a next generation population. Media on which the recorded program is recorded.
【請求項20】 前記淘汰工程では、前記選択された個
体を前記n世代集団中の選択されなかった個体と置換
し、次世代集団を生成することを特徴とするプログラム
が記録された請求項19記載の媒体。
20. The program according to claim 19, wherein in the selection step, the selected individual is replaced with an unselected individual in the n-generation population to generate a next-generation population. The described medium.
【請求項21】 前記淘汰工程では、前記親個体及び前
記生成された子個体の集団のうち、所定の評価基準に最
も適合する個体から順に、各個体の適合度に比例して順
次次世代の個体とすべき個体を選択していくことを特徴
とするプログラムが記録された請求項19又は20記載
の媒体。
21. The selecting step, wherein, in the population of the parent individuals and the generated offspring individuals, the individuals that best meet a predetermined evaluation criterion are sequentially ordered in proportion to the fitness of each individual. 21. The medium according to claim 19, wherein a program for selecting an individual to be an individual is recorded.
【請求項22】 前記淘汰工程では、前記親個体及び前
記生成された子個体の集団から、1種類又は2種類以上
の評価基準のうち少なくともいずれかの基準を満たす個
体を、次世代集団の個体として選択することを特徴とす
るプログラムが記録された請求項19〜21のいずれか
一項記載の媒体。
22. In the selection step, an individual who satisfies at least one criterion among one or two or more types of evaluation criteria is selected from a population of the parent individual and the generated offspring individual. 22. The medium according to any one of claims 19 to 21, wherein the program is recorded as selected as:
【請求項23】 前記個体の実数ベクトル成分は、前記
光学素子の境界面の曲率半径、境界面間の距離、及び境
界面間に位置する空間の屈折率のうち少なくともいずれ
かであることを特徴とするプログラムが記録された請求
項19〜22のいずれか一項記載の媒体。
23. The real vector component of the individual is at least one of a radius of curvature of a boundary surface of the optical element, a distance between the boundary surfaces, and a refractive index of a space located between the boundary surfaces. The medium according to any one of claims 19 to 22, wherein a program to be executed is recorded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7826142B2 (en) 2005-04-29 2010-11-02 Asml Holding N.V. Method for improved optical design using deterministically defined surfaces
JP2014024287A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Mino Shoji Kk Decorative display body, decorative display method, and decorative display system
JP2019518990A (en) * 2016-06-09 2019-07-04 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Projection system modeling method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7826142B2 (en) 2005-04-29 2010-11-02 Asml Holding N.V. Method for improved optical design using deterministically defined surfaces
JP2008096778A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Two-photon laser microscope with automatic optical-axis adjusting function
JP2014024287A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Mino Shoji Kk Decorative display body, decorative display method, and decorative display system
JP2019518990A (en) * 2016-06-09 2019-07-04 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Projection system modeling method
US10678143B2 (en) 2016-06-09 2020-06-09 Asml Netherlands B.V. Projection system modelling method

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