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。
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.`; )Qc$UI8L 在
激光光学中会用到无焦系统，例如扩束器、红外线及前视红外线系统、相机变焦镜头、像 teleside 转换器等
望远镜头配件以及结合相机及望远镜的无焦摄影。
O| 2Q-
@D g$tW9 Q 无焦镜头的建模
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Na<LZ 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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q}!4b'z^ 7-dwr?j7 无焦镜头的像质分析
Vh<`MS0X @K/I a!Lw 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。
d.Z]R&X08 jBC9Vt;B 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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H07j& Y!L jy
[/ 无焦 DSEARCH
)~ /U+,
nqBu C 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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6"G pE5'* &Yg/ 08* 无焦的像差控制
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DV-wPX 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。
:m d3@r '] z+*Z<c5d 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。
{#,FlR2 Iqsk\2W]a3 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。
.N=hA / >C~a]} 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。
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0cj 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
U3}R^W~eb f[b YjIX PYA为边缘光线高度，可控制像高。
{0 ~0 9#<Og>t2y PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
j;)g+9` 0?SLRz8 PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
1c#'5~ nB (fa?f tK PUB是主光线角度。
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pGY]Vw Y :OCux Sc%5 示例的DSEARCH宏
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}4SSo)Uv/ vo(NB
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IY6_JGe_w oDP((I2- 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
jJ!-hg4 ?] {X<4wxeTo 搜索宏
*ldMr{s<R 请评论区留言联系工作人员获取代码
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tvT8UW' i 1I>RK 
|<-F|v 9og *xg`Kwl5Kl 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。
xs!g{~V{ u\R`IZ&O 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。
HDVl5X`j' `E5"Pmg YA控制
]A72) 1 yv)nW::D( 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
Y#&0x_Z G4Kmt98I 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。
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{kPe#n>xT 4r[pMJi q 
?96-" l 5m^Hi} S _ YA+PYA控制
Mf:M3H%YV+ 0UGiPH,() 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。
p x|> v8 *i?rJH 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{z>D`d goDV2 alC^ YA+CAO控制
@%OPy|=,{ X<~k =qwA 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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@up &q Nfv="t9e 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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7\ IL /~40rXH2C 基本参数
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wJ6_I$ > Bk,2WtVX 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：
\B_i$<Sz .iFViVZC 
