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。
Xq^{P2\w1 a8$pc>2E 在
激光光学中会用到无焦系统，例如扩束器、红外线及前视红外线系统、相机变焦镜头、像 teleside 转换器等
望远镜头配件以及结合相机及望远镜的无焦摄影。
r{&"]'/X `"4EE}eQc 无焦镜头的建模
V@f#/"u' }1 ^.A84a 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
X[ 6 z HEN9D/O= 
s yvi/6 8 EH3zm4 无焦镜头的像质分析
.?NAq[H% 9Ua@- 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
JwcP[w2 r6G)R+ # 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
"rJL ^ \r =v9;HPiO 
>?<d}9X sBL^NDq a2 无焦 DSEARCH
HrxEC)V6# R 5zV= N SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
Lq^/Z4L @DR&e^Zz 
[*v\X %+ z ZQoY_UI 无焦的像差控制
z>~3*a9&
)G& OX 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
H R ktRdf6:~ 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
,55`s#; 0}N^l=jQ 所以一般情况下不需要额外的指令去控制出射光线的平行度。
=c'LG /2 N%Z 对于AFOCAL系统来说，BACK量是最后两个（虚拟）表面到之前的表面距离，这就方便控制目镜的接目距，在这个案例里我们使用BACK 20 0.1。
zFIKB9NUn 2$ = HDwv 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
gE~31:a^ GS%Dn^l PYA为边缘光线高度，可控制像高。
f [D#QC xm5 D$m3# PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
0M p>X duCm+4,. PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
%iv'/B8 gK'MUZ() PUB是主光线角度。
xB#E&}Ho =%p{ " < 
OoNAW< +F R"Gt$ g 示例的DSEARCH宏
.Pi67Kj, MRc^lYj{
WjB [e> bUNp>H>L 
Jo ^ o`9 4w,}1uNEf 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 5SYj t/CNxfY 搜索宏
jQhf)B 请评论区留言联系工作人员获取代码
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qCMcN<:> -h}J %UV 
gE&f}M - "?!IPX2\S 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。
~Y(M>u.+! c/u;v6 9r 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。
[Zf< r1m v|xlI4 YA控制
WBGYk); LuVj9+1 S 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
|w5#a_adM `#V"@Go 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。
\r2w@F{C yRtFUlm` 
+2?[=g4;} ;"3Mm$ 
)I#kG{z|P; {2nXItso YA+PYA控制
:1iw_GhJf B.|vmq,u 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。
aj\'qRrU$ #% 5>}$ 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：
ch&r. AYi$LsLhO 
|lv 4X }H &Fi8@0 Fh 
V6L_aee}CK P+/L, u 
ms $o ,[ PIA&s6U YA+CAO控制
1ysA ~2 O
Rfl v+ 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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zb<+x(0y" fkYQ3d,` 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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`>*P(yIN 优化宏
c]9OP9F kO4C^pl"v 请评论区留言联系工作人员获取代码
, R)[$n U t%ie=c 基本参数
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1~*_H_Q't Pyo Lk 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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