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。
L Nj|t)O v j"f ]pzg& 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。
4X^0 :.bT& k 07O.9> 无焦镜头的建模
/q]WV^H ( \]_/ W 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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Dgdh3q; tJ 6:$dh 无焦镜头的像质分析
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Qog' :r|dXW 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。
Y yI|^f8C /6>2,S8Ar 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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?9AByg 'Y[\[]3[8 无焦 DSEARCH
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;i 4p F%G 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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L -Z1Xs ~,ac{%8 x 无焦的像差控制
@mW0EJ8bb 2f4 *r^ 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。
'I;pS)sb b+h Z<U/ 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。
55hJRm3 i<-#yL5 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。
wZ29/{, +&JF|#FQ` 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。
Ff|?<\x0}A W(EU*~<U C 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
t@b';Cuv GAQVeL1 PYA为边缘光线高度，可控制像高。
l'c|I
&Y] R\6#J0 &Y- PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
9erTb?@S ='>k|s: PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
,)%nLc BoFJ8Ukq| PUB是主光线角度。
1#X MUbFc F)!B%4 
nAg|m,gA }&ZO
q'B 示例的DSEARCH宏
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5 '.j+{" 
Hz28L $ N 9_9{M{ 
_^Rf*G ! J/=b1{d"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：
;p) gTQa ASPfzW2 搜索宏
2#ypM 9 请评论区留言联系工作人员获取代码
Iy\K&)5? !%sj- RMvG 
-S Z^;t qJUu9[3'm 
Bz]j&` J$@3,=L6V 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
<{:$ ]3 e CdMDSFO3 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。
n`;=^^ B /zM YA控制
UjUDP>iz.> p e |k}{ 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
KGFmC[ e &#qj^ 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。
@/yef3 V;Te =4 
K%Jy ?7
U Q(>89*b& 
|'Z6M];8t Tgc)'8A;BN YA+PYA控制
Em %"] B =X]$J@j 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
yIO oVi\m WR%x4 \,d# 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
=; `+^ 9g|o17 
hZU @35~BN +'x|VPY.PG 
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~ f;d3dJ]/ 9YwK1[G6/ YA+CAO控制
%\Z{~(&-v mtOCk 5E 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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#"jEc*&= C{H:-"\J9 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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#ODJ Xb@lKX5Re |kB1>$ 优化宏
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E(P1 请评论区留言联系工作人员获取代码
G];5'd~C;d WPP z/c|j 基本参数
A'^y+42jY .v?Ir) 
vc0'x4 E Z15 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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