本文将展示使用 SYNOPSYS 软件进行无焦
镜头的设计。“无焦”是相对有焦来说的。无焦系统（afocal system）也称为远焦系统或焦外系统，是指对光束没有净发散或净聚焦的
光学系统，系统中共轭物和共轭像都在无穷远处，也就是说
光学系统的等效焦距为无限大。
XKOUQc4!R d hPKHrS 在
激光光学中会用到无焦系统，例如扩束器、红外线及前视红外线系统、相机变焦镜头、像 teleside 转换器等
望远镜头配件以及结合相机及望远镜的无焦摄影。
,U,By~s : fcM:w& 无焦镜头的建模
.1 )RW5|c Rg&- 0b 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
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NR%Y+8^M }Nj97 R 无焦镜头的像质分析
d;[u8t l(W[_ D 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
K]oM8H 1 q}|U4MJm 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
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6(&Y(/ L z9#A. 无焦 DSEARCH
G` h+l< ^WYQ]@rh3 SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
F Vsj; <~em x 'F| 
UM%o\BiO FwAKP>6 * 无焦的像差控制
c~,23wP1 _;9! 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
9v )%dO. IakKi4( 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
'!h /B;*( &-yGVx 所以一般情况下不需要额外的指令去控制出射光线的平行度。
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SJK ~,6b_ W p/ 对于AFOCAL系统来说，BACK量是最后两个（虚拟）表面到之前的表面距离，这就方便控制目镜的接目距，在这个案例里我们使用BACK 20 0.1。
u0)7i.!M [dX`K `k 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
*4Fr&^M\ imL_lw^? PYA为边缘光线高度，可控制像高。
7^TV~E# 5`[n8mU PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
5~
' Ie<Y_ U]~^Z R PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
i8X`HbmN ~ A Qp| PUB是主光线角度。
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E4.SF|=x {04"LAE 示例的DSEARCH宏
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wZ_ 
#.B"q:CW*P XEM'}+d 
\kam c A &<'n^ n 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
qk(P>q8[ ?NNn:t iD 搜索宏
~:Uw g+]j 请评论区留言联系工作人员获取代码
8[%Ao/m Mn: /1eY 
U!w1AY| "O>n@Q| 
Wo$%9!W Ei>m0
~<\ 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
H( ^bC5' %i0?UpA 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
Br>Fpe$q4 36m5bYMd) YA控制
9?T{}| ? 6~meM@ 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
W{cY6@ 6$ Q,Y}j 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
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{4 >mc'dv TB6m0qX ( 
he3SR @\T >n 5:1.g YA+PYA控制
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Qv PD8B 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
3#k itmV d?,M/$h 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
3+7^uR$/I4 k5d\ w@G"~ 
N^?9ZO ^>4o$ } 
w[Gh+L30=5 XV>JD/K2 
tS # `.F~y ]Z<_ " F YA+CAO控制
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在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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{-zMHVw=} OV CR0 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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R/b4NGW@ )bO BQbj W\*-xf|"d ig"uXs 优化宏
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`A%^UCd `<\}FS`' 基本参数
dBC bL.! JM$.O;y
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z(RL<N% D.!~dyI.,$ 无焦的变焦镜头也可以用ZSEARCH功能进行初始结构搜索，不同于有焦镜头用理想像高作为前后变焦位置的目标，而是和DSEARCH一样用PYA和PUB确定最前和最后变焦位置的像方参数，由此确定变焦的搜索目标：
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