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。
>G#SfE$0 HgY [Q}7s 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。
@*>kOZ (3 $tm%=g^ 无焦镜头的建模
9Ub##5$[, YmwUl> @{ 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
9I1D'7wI^^ &d,!^9 
(D5sJ$&E@\ AT{rg/oSf 无焦镜头的像质分析
oeKVcVP|'& (i 2R1HCa 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
c;6[lv #S 4lRVt5 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
e #!YdXSx E &z`BPd 
mG\$W#+j /BN_K8nb` 无焦 DSEARCH
3bU(ea^e$ %noByq,? 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。
NB^+Hcb$ <@4 48,9& 
:@~W$f\y _ J t 无焦的像差控制
'( ( pW [aS<u`/g| 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
{r> iUgg /XVjcD66c 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
V$?@
z>7 '-KYeT\; 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。
Y?'Krw ` _uf ,7R- 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。
2j =i\ B *DUP$@}k 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
;udV"7C 'qy
LQ:6 PYA为边缘光线高度，可控制像高。
%a\L^w)Xn Tb!Fv W PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
l^k/Y
] BN>t"9XpW PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
'_~qAx@F#c A||,|He~ PUB是主光线角度。
b/s oU2?^ a\l?7Jr 
}n x 5 zg>)Lq|VsT 示例的DSEARCH宏
S.,5vI "s, om oD + 
(ebC80M x@LNjlP 
cp_<y )__ <y2HzBC 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
;@<Rh^g] T 0e- X 搜索宏
^B? brH} 请评论区留言联系工作人员获取代码
% B^BN|r E'
_6v 
MXa(Oi2G g Ys@OgdS@: 
/UG]hJ-wn YAP,#a 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
dRL*TT0NW /g )( 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
XVfw0-O B{ tROuN< YA控制
:\F1S:&P 5q,ZH6\
{ 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
OB4nE}NO [[7=rn}@< 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
d=C&b ] {2.zzev' 
SpC6dkxD\ N8KH.P+ 
mJ> msI
@ J KTn YA+PYA控制
^xX1G _{ 8pXqgIbmb 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
d+WNg2# v S;^'Ek"Z. 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
x8!uI)#tS ]o?r( 1 
lx{ '
bzv q:MSV{k 
z7_h$v 'm^]X3y* 
}eAV 8LU 0[ZB ^ YA+CAO控制
#b9V&/ln (Xl+Zi>\{ 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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RxE.t[ ?*^ HZ~O1 
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|_s6] 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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]&OI.p w0X})&,{`m '{w[) .c. 优化宏
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M#k$[w}= '#a;n 基本参数
&NX 7 39~te%;C7 
u7S C_3R eD|"?@cE 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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