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。
N|Ua|^ R*TCo EKO 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。
$'X*L e@k )+ Wr- Yay 无焦镜头的建模
@DkPJla& scqG$~O) 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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P,iLqat _89
_*t( 无焦镜头的像质分析
]Vl5v5_ #X"\:yN 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。
qB]z"Hfq, $Miii`VS9 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
]Nt97eD) W\U zw,vI 
-5v c0"?E A
i9*w?C 无焦 DSEARCH
I2 j;9Qcz ) 0AE*S SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
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]vQo^nOo UXQ{J5Ox+ 无焦的像差控制
V.Xz
n wc bs-arH 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
Y hLtf(r <?qmB }Y 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
f ` A L{^DZg|E 所以一般情况下不需要额外的指令去控制出射光线的平行度。
!kASEjFz|f ]N=C%#ki! 对于AFOCAL系统来说，BACK量是最后两个（虚拟）表面到之前的表面距离，这就方便控制目镜的接目距，在这个案例里我们使用BACK 20 0.1。
&v4w3'@1 l`I]eTo)^ 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
GeHDc[7 mkE*.I0= PYA为边缘光线高度，可控制像高。
x0lX6
|D h *%T2 PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
,C&h~uRi#f Q^MB%L;D PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
:R_{tQ-WG
n#J$=@ PUB是主光线角度。
Fa+PN9M`?. a
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i $I|JJ J 87<y_P@{ 示例的DSEARCH宏
z(\H.P# MqoQs{x 
m qw !C "E''ZBLO~ 
'd U$QO cWRB= `=qz 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
>P0AGZ wkJB5i^<w 搜索宏
hLm9"N 'Pf 请评论区留言联系工作人员获取代码
"BFW&<1 =JVRm
2#* 
Q.y KbO<[ r `B+ KQ4 
c(Ha"tBJ l?FNYvL 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。
-- ^D )n b$$XriD] 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。
\~?s= LT K FfwZkj{ YA控制
/pk; E$qv vq5I 2 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
@nT8[v r?X^*o9 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。
] @8= e'V 6o p\g].P 
YD+C1*c! -+PPz?0 
2(c# m*Q!b Z^~ 6pH\ YA+PYA控制
% qE#^ U C|lMXp\* 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。
@2$8o]et ?Jr<gn^D 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
{(q U n V 3+%KkN 
]_pL79y 3)-#yO r 
*ap#*}r!Nk s24H.>Z 
A"k,T7 B >L;O, {Px- YA+CAO控制
#[xNE C) W1!eY,1} 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
Y$Ke{6 4 0=5i\*5 p 
LPNv4lT[u .cabw+& 7 
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Bf}_ Jw-= 8xv\Zj + 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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( 0h]<7 P>kx{^ #Nd +X@j C,]Ec2 优化宏
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#mC4\<W8 z[rB/ |2 请评论区留言联系工作人员获取代码
( BGipX4 lm\u(3_ $ 基本参数
,]Ma , 2 yh)q96m-V= 
{h=Ai[|l4Q p (8\w-6 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：
i*tj@5MY- KJ~pY<a? 
