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。
Kyt) 2p 0Q,g7K <d 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。
5[l8y , c:S] R" 无焦镜头的建模
p?[Tm*r B0$:b ! 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
^VW
PdH/Fe 2I3h
M D0 
MfO :m[s f|A
r iM 无焦镜头的像质分析
Z 2}a h !J1rRPV 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
M j- vgn&/ "]'?a$\ky: 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。
[AH 6~-\ x JTqDr 
C $Lu]pIL* Tm^89I]L 无焦 DSEARCH
+h^jC9,m~{
vr#+0:| 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。
e+ v({^k q/3ziVd7p 
*D4hq= &wd;EGGT!q 无焦的像差控制
^L1L=c;, AWjJ{#W>9 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。
2Y}?P+:%> 1"8yLvtn 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。
^
&E}r{? ]3ONFa 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。
< 9ig?{' YzosZ! L!< 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。
)}Q(Tl\$ ?oZR.D|SZ 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
V^y^
;0I}[ Z U Kf`m[ PYA为边缘光线高度，可控制像高。
U<XSj#&8| hPq%L c PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
@3fn)YQ' 9[!,c`pw PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
64Lx -avf gh`m*@ PUB是主光线角度。
s}5cSU!| ,1' 4o3 
PFUO8>!pA\ AV 8n( 示例的DSEARCH宏
VxP&j0M> _X ~87 
- (#I3h;I fQrhsuCrC 
Z\[N !Zt| &DqE{bBd! 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
vVGDDDz / HM >lg`S 搜索宏
"5cM54 Z0 请评论区留言联系工作人员获取代码
wf, 7== .xf<=ep 
j4=(H:c~E Pxn,Qw* 
sL E #q+W ' B+ ' (f 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。
Q{e\}wN H>r!i 4l 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。
NvM*h%ChM -}K<ni6 YA控制
!lo/xQ< }68i[v9Njk 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
T843 ": 6TP7 b| 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。
$mF_,| 4k ./(f2+ 
lRh9j l gGfoO[B 
hsu{ey p ZiLj=bh YA+PYA控制
J>d .dq>r .`?@%{ 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
ETs>`#`6o p~LrPWHSTP 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
8enEA^ NnVnUgx 
6q
2_W X -G6U$ 
&/,|+U[ 9 @+5LZR 
qZ@s#UiB C]Q8:6b YA+CAO控制
A 7[:5$ !?Wp+e6 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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J90v!p- NHlk|Y#6b 
:6$>_m=i V)}rEX 
eYx Kp!f [ $[ :"N_ 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
A_KW(;50 7g_]mG [6 
J4 Dry< rj!0GI 6Aocm R0D' a MTu-hA 优化宏
^j7 azn 7`u$ 请评论区留言联系工作人员获取代码
v0L\0&+ 4*$G & TX 基本参数
->N8#XH2= NO :a; 
o=`C<} 4>J
无焦的变焦镜头也可以用ZSEARCH功能进行初始结构搜索，不同于有焦镜头用理想像高作为前后变焦位置的目标，而是和DSEARCH一样用PYA和PUB确定最前和最后变焦位置的像方参数，由此确定变焦的搜索目标：
K(aJi,e> r(9~$_ (vK 
