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。
} A}Vd:# 33NzQb 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。
c1 1?Kq wpOM~!9R 无焦镜头的建模
O*9d[jw[ wdR k+ 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
z=TuUl@ 2lxA/.f 
tw<}7l_>Au vZI x > 无焦镜头的像质分析
/Tp>aW%}" 1Ch0O__2L 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。
q ;e/gP2 _
Uv3g lK 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。
&izk$~ ZU5; w 
)Nl xW5 F ZfhiIf 无焦 DSEARCH
?IR+O CAA 9iGp0_J SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
-V:7j8 |w.5*]?H 
y9 K'(/ B{NGrC`5) 无焦的像差控制
J_&G\b.9/ P ,7beHjf 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
'l._00yu dhi9=Co; 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
:qvaI, Uy$?B"Z 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。
O y y E0 n)rSg zI 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。
z5t"o ! | $c~Jq 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
9TV1[+JWe
ljjnqQ% PYA为边缘光线高度，可控制像高。
?^
`EI} g oY7 eVu z PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
NV9H"fI . q9i10C PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
/@]@Tz@' R TeG\U PUB是主光线角度。
(?~*.g! 8\CmM\R 
Y> PC> mf)E%qo 示例的DSEARCH宏
M}`G}* \m1jV>q 
ri1:q.:I] G:{\-R' 
nWv6I& d]QCk &XU 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
&!O~ f Y,s@FGI 2 搜索宏
T'e
p&tNY 请评论区留言联系工作人员获取代码
i{6wns?KMj F9 C3i 
}A 'Ro/n o:Q.XWa@MG 
\9s x_T wv_<be[?* 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
{]dH+J7 Z;nUS,?om 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
b#E! wMClS MuQ'L=i J YA控制
#~`]eM5`J 7c.LyvM 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
WHvU|rJ Ba /^CS 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
;#Pc^Yzc1 DX%D8atrr 
Y+'522er Wg
?P" 
Jd p@3mP
m5rJY/ YA+PYA控制
1I -LGe[Q z^=e3~-J 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
=Ft Ja3mHK -!b@\= 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
%1jApCJ <UMT:`h1MZ 
eq#x~O4 :[ A P^ 
=y kOh_M =ap6IVR 
`Ufv,_n g2'Q )w YA+CAO控制
} lzN)e p~xrl jP$ 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。
]
336Fg T ,$qqHSd1M 
;y{ VdT g}]EIv{ 
r\-25F<e5 k-LT'>CWl 
AIXvS*Y , X0 .-q%5 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
*!gj$GK@% U|% y `PZ 
iWN-X
( g#ZuRL "k${5wk#Fl dLS nhZ 优化宏
j bHk QxGQF| 请评论区留言联系工作人员获取代码
m7 XJe[O r $du-U 基本参数
@J~y_J{ :` Kr|3bQ 
/ -=(51}E n(Up?_ 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：
OU(z};Is6Z - ?b@ 6 U 
