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。
mu*wX'.' mZORV3bN 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。
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G \<I y|X[NSA 无焦镜头的建模
% 'P58 ?qdG)jo= 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
&iuc4" ' 3) =$BSC% 
(FBK P#x)^ :Y "f .> 无焦镜头的像质分析
Qf"gH <vT HYtkSsXLN 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
@ wB$qd;v s+4G`mq>* 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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afYjF< 3 
N3E=t#n hhwV )Z 无焦 DSEARCH
idV4hMF9 Pocm. 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。
hD;[}8qN{ m]V5 }-?al 
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s_g/Q &a O3N 无焦的像差控制
ybfNG@N* IF uz' 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。
/QG8\wX E2 , ! c . 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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| WJ=^r@Sf 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。
5gi`&t` XjWoUnz 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。
6kHAoERp b{9q 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
R5qC;_0cV +Dk sWb D PYA为边缘光线高度，可控制像高。
Ig]Gg/1G 'Exj|Y& PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
w $pBACX ?DA,]aa- PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
:v=Yo J
v'$6[? PUB是主光线角度。
( @mvNlc: cs,%Zk.xjw 
1)vdM(y3j GYZzWN }U 示例的DSEARCH宏
,qyH B2v q*,];j/>k 
U k5jZ| g6+}'MN:5 
/wVrr%SN j $a,93P5 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
B$sB 1M0q d0eMDIm3R\ 搜索宏
?u"MsnCXYn 请评论区留言联系工作人员获取代码
0 @~[SXR u-=%gx"Di 
x) h5W+$ ` A])4q$ 
Ag^Cb'3X #toKT_ 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。
6M qJy6 Z[s{ 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。
Q3*@m H"6Sj-<= YA控制
:VX?j 3qW YD 1u 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
+ v{<< q0,Diouq 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。
_py%L+&{ #/\5a;Elc 
F_$eu-y -=I*{dzly 
iZ yhj%# !inonR YA+PYA控制
= rFgOdj "z8L}IC!e5 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
q4C$-W%rj J.N%=-8 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：
IDyf9Zra? "hdc B
0 
8&\<p7}=h >LRt,.hy6 
$fR[zBxA E`}KVi57 
T.]+T[}! sluR @[l YA+CAO控制
Ew~piuj
s>~ h<B 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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&W)Lzpx8c :80!-F*\ 
?{ns1nW: u2,V34b- 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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R] L|&{ W7r1!/ccj Z6#}6Y{ z'GYU= 优化宏
<1cYz\/ !M o[pv.:w 请评论区留言联系工作人员获取代码
[R:\ 8(J&_7u 基本参数
KAH9?zI)M H}5zKv.T 
,R_ KLd Q$ r1beA 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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