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。
sI,cX#h&Y Y9.3`VX 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。
Wn<?_}sa|z @A[)\E1 无焦镜头的建模
J/] %zwDwS QqM[W/&R 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
\8CCa(H K V5
'-Sv1 
f 3UCELJ / -M:6 无焦镜头的像质分析
XIcUoKg^ HLyA zB~r 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。
(\: Rnl zs=3e~o3 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。
O-,
"/Z -2.7Z`*( 
k_pv6YrE y ##h(y 无焦 DSEARCH
Y3 $jNuV QE] 'Dc% SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
]J Yz(m[ BlJi Hz! 
I%d=c0>% [F<E0rjwM 无焦的像差控制
(T1< (YZ LL<xygd 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
]B/> =t "E 0)&!$@HW 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。
93*csO?Db J3yK^@&& 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。
Y"FV#<9@7E _c-3eQ1 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。
:jTSO d[r ;yNc 7Vl 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
3Gs\Q{O: o\8?CNm1( PYA为边缘光线高度，可控制像高。
_=g&^_ #t M+ [ho] PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
xvl$,\iqE joY7Vk!< o PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
vr;`h/ Lu#q o^ PUB是主光线角度。
uw mN !!TS VR (R. 
}nr jA0WN =Jm[1Mgt 示例的DSEARCH宏
t:1 0
sq$v6x s l 
3)G~ud FWb p;v{ 
0B.Gt&O al )oIh?-WL 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
Pb&tWv\ql x2!R&q8U> 搜索宏
*OLqr/ yb 请评论区留言联系工作人员获取代码
=E9\fRGU
Lt*P& 
/1 OCK= D:T]$<=9 
J,}h{-Xy ` +a5F:3$ 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。
H )ej]DXy ^xe+(83S2? 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。
K6DN >0sY 6n]+(= YA控制
Gxw1P@<F: 6ll!7U(9( 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
"B QnP9 |5 V0_79
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。
xF8r+{_J) V\`Z|'WIQD 
8w5}9}xF ]oP1c-GEk 
b~aM=7 1 o]1BWwtY& YA+PYA控制
NW1 Jr/ #RlZxtx.O 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。
ABCm2$< (%6fMVp 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
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!A:8 PYCN3s#Gi 
=F+v+zP7P NWf=mrS8@$ 
&5 "! 0 i.mv`u Dm 
J5{;+ysUMl _[HZ[ 9c! YA+CAO控制
%#2$B+ Y5aG^wE[: 在这个宏中，我们用CAO操作数来控制光阑的大小为3。我们可以看到，现在来自不同视场的光线很好地填充了光阑。通过运行CAP命令，光阑孔径大小与我们的目标非常接近。然而，在这个系统中，BACK（从最后一个镜头表面（表面10）到STOP表面（表面11）的距离）要比之前的小。为了保持理想的BACK目标，我们需要在DSEARCH中增加该控制的权重，或者在搜索后的优化中尝试优化它。
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B%tF|KKj w9'>&W8T 
OHndZ$'fI +4 k =Y 
ep6+YK:cn Da-Lf2qT9 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。
YY;<y%:8Z F x^wV^q3 
3L &: mi=mwN%UB 1Dr&BXvf]8 w5>[hQR\ 优化宏
EJn]C=_( @;egnXxF< 请评论区留言联系工作人员获取代码
iwF_'I$#N WZ-~F /:c% 基本参数
S>oEk3zlw `vBBJ@f4) 
70qEqNoC Kn^+kHh: 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：
Bt<)1_ a&'9[9E1 
