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。
Q;xJ/4 Z" _yRD*2 !; 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。
;Zy[2M *8I"7'xh 无焦镜头的建模
*yZ `aKfH 4~ K%,K+Du 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
=o5|W'>` p>l:^ -N;f 
W>j@E|m$ sx n{uRF 无焦镜头的像质分析
#I"s{* -hY@r 7y 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。
X5tx(}j
'N3)>!Y:8 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。
% aqP{mOO 6dncUfB 
6Qk[TL)t @GWJq
3e 无焦 DSEARCH
lv>^P>S(O agk GUK/ 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。
kW7$Gw]- ;Rljx3!N 
*>h| <|T' Gsu?m 无焦的像差控制
:>y;*x0w lc$wjK[w[ 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。
2e9.U/9 +# 3e<+!F 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。
PbnAY{J ph$ vP;} 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。
FuM:~jv ;pw9+zo ^M 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。
neQ~h4 U" { 2)).g 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
P~M[i9 V w{*PZb4 PYA为边缘光线高度，可控制像高。
v5\5:b {/ 3rY\y+m PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
j5wfqi %:v<&^oDlm PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
unih"};ou M-Ek(K3SRf PUB是主光线角度。
?t5<S]'r$ jV[;e 15+ 
k1.%ZZMM nV`U{}x 示例的DSEARCH宏
9a]{|M9
O7CW#F 
TuEM W7. + 
.DI?-=p|_# ?N(<w?Gat 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
L~%7=]m &f}w&k2yj 搜索宏
/,_m\ JkwL 请评论区留言联系工作人员获取代码
58d[>0Xa[g B Dp")[l 
!TivQB Gr 4v&Mz: 
Ze[,0Y!u& `{|w*) mD 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。
0'HQ=pP *7E#=xb 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。
mITNx^p4f ,kf.'N YA控制
zE<Iv\Q q|:wzdmNZ 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
3FtL<7B '. 1Au+X3 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。
hbg$u$1`, 'zb vg0 T 
#N "u 0 2n$Wey[ 
n\ M8>9c R*!s'R YA+PYA控制
uIbAl E <=V{tl 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。
E%D T;1 9|lLce$ 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：
4=o vm[ -pIz-* 
T@=C2
1 =@0J:" c 
tRpY+s~Fq ^86M 94k 
x\U[5d - om9 Z0e YA+CAO控制
"a= Hr4C*r e MHz/;I 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。
E* u *LMm v7SYWO# 
uDP:kM aopZ-^ 
I8YUq SAdE9L =d 
I`_I^C3 1C8xJ 6F 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。
Ku%tM7 ad *V%"q|L8 
vX\9#Hj 6e rYjq W-l +%T! v@soS1 V! 优化宏
Sz@z
0' HWsV_VAw} 请评论区留言联系工作人员获取代码
Xg96I: r'p 4hy -M>!D| 基本参数
5, ,~k= S )rr 
j(Lz& *4 6{buel(|e 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：
H oABo: m~5 unB9 
