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。
+V v+K(lh$ |c -LSs'\ 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。
.
,NB( s` ST1Ts 5I 无焦镜头的建模
fUa g1 d Wf02$c0#K 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
{g/wY%u= v@ONo?) 
!>;w!^U }IUP5O6 无焦镜头的像质分析
Zcd7*EBdx coQ[@vu 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。
CKARg8o 4 9w=kzo 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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%(Y $8U sV0Z 
*)VAaGUX> > M^&F6 无焦 DSEARCH
$"fo^?d/s 5ouQQ)vA SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
xcSR{IZ ZL91m`r 
hN4VlNKu `!c,y ~r[ 无焦的像差控制
9G:TW|)L[Q (-(*XNC 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
]xq::a{Oy Jirct,k 设置AFOCAL之后，DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度，就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。
{ vfq J~J@ ]5/ 所以一般情况下不需要额外的指令去控制出射光线的平行度。
Z H-5 Qy_ .w'vD/q; 对于AFOCAL系统来说，BACK量是最后两个（虚拟）表面到之前的表面距离，这就方便控制目镜的接目距，在这个案例里我们使用BACK 20 0.1。
O<`R~ g3rRhS 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
Zd<[=%d nUq y1 ( PYA为边缘光线高度，可控制像高。
VN|G 5* ]V<"(?,K PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
7Dl%UG] 1p CkWe PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
UvD-C?u' p 3 7|zX PUB是主光线角度。
wW()Zy0) =h\E<d w 
fOW_h F"BL #g66 示例的DSEARCH宏
eUs-5
L X8b#[40: 
,I39&;Iq 0#`)Prop6 
8*)4"rS ; .0LRWcJ 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
j)Lo'&Y~= 7sguGwg) _ 搜索宏
N?^_= KE@ 请评论区留言联系工作人员获取代码
CXa Ld7nMX 96)v#B?p 
]- EN/V j]4,6` b\ 
Bt6xV<jD gUb
"3g0 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
qz lER dgY5ccP 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
Fva]*5 HqRCjD YA控制
[k ~C+FI XC}1_VWs 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
Xr2 Wa h {H]xe[Q 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
i]@c.Q iFN bQpoXs0w; 
6>lW5U^yA\ XJ\_ V[WA 
`=v@i9cTZ iW-t}}Z>B YA+PYA控制
p `L L sOC |
B 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
_]_L F[ d~,n_E$q; 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：
kw;wlFU; v'$yk Z!Z 
S}O5l}E $4: ~* IQ 
) _ #T c H<{*ub4'L* 
=3pD:L "| \94 YA+CAO控制
qWkx:-g] Upu%.[7 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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L% zuI& q eNivlJ,K|@ 
8@Q"YA 3d+ o` 2 5 
ruWye1X; HN^w'I'bp 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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]KzJ u`O%G Aw5K3@Ltz S [ i$ e T<_+3kw 优化宏
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}7kk 请评论区留言联系工作人员获取代码
&(GopWR`e yM W'-\ 基本参数
;A`IYRzt g+VRT, r 
;Kt'Sit r';Hxa ' 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：
JHHb | 01'y^`\xQ 
