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。
^O#>LbM"x dux.Z9X? 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。
@ev"{dY }H^h ~E 无焦镜头的建模
#NU@7Q[4 c2Q KI~\x 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
kj_MzgC'? LH7m >/LJr 
us j:I`> >KPxksFR8 无焦镜头的像质分析
7Gwn ,&) aQjs5RbP~ 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。
;gS)o#v0 muh[wo 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。
&8p]yo2zO w ]8+
OP 
Iw)}YZmn M]c"4 b; 无焦 DSEARCH
52X[ { s7(NFX5 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。
]ySm|&aU f4%Z~3P 
E}?n^Zf O5 2 B 无焦的像差控制
WC& V9Yk 5;WESk 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。
2IfcdYG @c;XwU]2t 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。
l k~VvRq @477| LO 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。
v2w|?26L f # :B14E 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。
` nd/N# &`@S_YL r 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
wh Hp}r 8dPDs#Zl PYA为边缘光线高度，可控制像高。
]|m?pt ^(+ X|t PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
cn ~/P|B[ 6!39t PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
^LI\W'K Dj 9 v9 PUB是主光线角度。
\wjT|z1+Y :)9CG!2y<M 
Rb/|ae X E#a# 示例的DSEARCH宏
As{Q9o5j/ E z1-Nx 
*x!j:/S`n i C)+5L# ' 
]F{F+r XY`{F.2h 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
r+Pfq[z& t6q7 w 搜索宏
HfOaJ'+e< 请评论区留言联系工作人员获取代码
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[ O#_\@f #[ 
~|Nj+A *w#^`yeo 
Lo<WK w,T -vf 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。
c)j60y 9^?2{aP % 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。
2tw3 =) i}L*PCP YA控制
{^@vCBE+ )H1\4LeP 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
l5 T0x=y9! " k0gZb 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。
#Zg pm"MW r1&eA% eh 
og?L 9 g#iRkz%l)& 
P<CPA7K %ONU0xtq k YA+PYA控制
5(>ux@[qI: 5E#8F 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。
%N #A1 l3Qt_I)L 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：
!ra,HkU' r0Zj'F_e 
03 n+kh g8R@ol 0 
\IhHbcF`d +<T361eyY 
$ba*=/{[q Yc:>Yzj(z YA+CAO控制
en"\2+{Cg .wO-2h{Q 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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2c'< rkA v*kX?J#]5 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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G|I}x/X"Q7 !S'!oinV 9JqT"zj ^)o#/"JA 优化宏
mT>RQ . ?@^gpVK{ 请评论区留言联系工作人员获取代码
:(K JLa] OWp`W at 基本参数
RNopx3 !y862oKD 
e F(oH n, DH"_.j 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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