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。
t'ql[ zK@@p+n_#. 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。
1= V- V< C LRdm ^B 无焦镜头的建模
|CRn c: t b}V5VH 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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KbeC"mi 
Ysv"
6b} N~'c _l 无焦镜头的像质分析
]h5tgi?_l E7hY8#G 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。
xJ .M;SF4 O:K2Y5R?B 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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CpT j JXb r9?Mw06Wc5 无焦 DSEARCH
dSHDWu& TB31-
() 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。
K{+2G&i \s\?l(ooq" 
q!@4~plz a d\ot#V 无焦的像差控制
GTHt'[t@; I7 ]8Y=xf 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。
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c}c ' J<lW<:!3] 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。
{_*yGK48n |Y.?_lC 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。
&H+xz N +b 6v!7_ 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。
^<6[.) 19 #\+LWA 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
8{ I|$*nB nJ;.Td PYA为边缘光线高度，可控制像高。
- nwypu [# iz/q~} PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
~V6D < "r2 r PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
GLODVcjf 0*v2y*2V PUB是主光线角度。
wuo,kM ),!qTjD 
-Qe'YBy: l+b~KU7~l 示例的DSEARCH宏
(h
`V+ nr3==21Om4 
[ N'h%1]\ 3(UVg! t 
*NQ/UXE v` r:=K 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
(V@HR9?W) "wc<B4" 搜索宏
J~ - 4C) 请评论区留言联系工作人员获取代码
w2J<WC+_< cc3 4e 
}PpUAt~ g ;n},"& 
A %-6`> BJ0?kX@ 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
WF "k[2 IGN1gs 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
D)Dr__x XfmwVjy YA控制
c[e}w+ uB i6N',&jFU 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
L0]_X#s># t g/H2p^Y 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
PaN"sf y> (w\K9W 
YbLW/ E\T /7LR;>B j 
BORA(, *$*ce|V5 YA+PYA控制
B\n[.(].r rQ9'bCSr% 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。
_a MF?Pj~m -{_PuJ " 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：
LIdF 0 O1kl70,`R 
XZwK6F)L \ (T /O~b2 
c:g'.'/* kNL\m[W8$ 
QdC<Sk!G l@:0e]8|o YA+CAO控制
PxE3K-S)G [ 1KuzCcK} 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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(4EI-e*6 RX5dO% 
cs'{5!i] dq[xwRU1 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。
DFTyMB1H )F2OT<]m, 
;({W#Wa 1!gbTeVlY GM<-&s!Uj e 3TI|e_ 优化宏
BVO<e \>3 w1DV\Ap* 请评论区留言联系工作人员获取代码
O1mK e%'| xZv# Es%# 基本参数
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X 3Ims6I] 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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