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。
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] 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。
tB i16= 6bXR?0$*M. 无焦镜头的建模
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@UH _'"whZ)2 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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c*A ~O s1ir. 无焦镜头的像质分析
Arzyq_ Yk ~dFdO7 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。
{hmC=j Z WH9E.uj 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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wcI? . O ^+H:Y| 无焦 DSEARCH
(v'#~ )R_` c6@7>PM 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。
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Q*J8`J:#^R ]?#E5(V@x 无焦的像差控制
k nsTy0] jrK RXS 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。
sBLf (Q, >Yf)]e- 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。
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\[57Dmo 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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b^ BM,]Wjfdj 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。
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g "^UJC- 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
-s zSA Q,f~7IVX PYA为边缘光线高度，可控制像高。
0S%xm'|N Ddr.kXIpo PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
Us.")GiHE [K=M; $iQ PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
26&$vgO~: ?m(]@6qa PUB是主光线角度。
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u3B[1Ae:K Wz%b,! 示例的DSEARCH宏
VPh0{(O^= djk?;^ 8 
LrGLIt` OA BMI gX 
#aeKK7[ 5vmc'Om 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
e}u68|\EC cOq'MD r 搜索宏
L2,.af6+ 请评论区留言联系工作人员获取代码
)43\q Iu\ v/m} {&K 
,'nd~{pX"( I0qS x{K 
sMn)[k
vX ]VCVV!G_=n 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。
<?>1eU%
O)jpnNz 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。
[B,w\PLub UD!-.I] YA控制
) {I0 H:k?#7D( 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
[qL{w&R kF@Z4MB}yr 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。
].Sz2vI .DX -bi X, 
k Xg&}n7 LJc"T)>$` 
-`8pahI '-l.2IUyT YA+PYA控制
1o8C4?T& #lY_ XV. 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
3T= ?!|e f'oO/0lx 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
Ct<]('Hm( 8)o%0#;0B 
_t/~C*=:=
F%tV^$% 
+L,V_z GyZpdp! 
=`KA@~XH4 Uk'bOp YA+CAO控制
Mg p+#w+, {44#<A< 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。
Nrn_Gy>|D z @21Z`, 
c<a)Yqf"] PNs*+/-S 
II'"Nkxd fjd)/Gg 
}|OwUdE!R9 EvKzpxCh 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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0 r,HIoeAKP srQGqE~ 优化宏
b]b+PK*h &<LBz| 请评论区留言联系工作人员获取代码
l8 6gs6> bs&>QsI?j 基本参数
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K@z&G 6]sP " 
eBWgAf. k ]Zz.n5c 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：
}0Ie Kpu5 x']Fe7nv
