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。
`)qVF,Z} yQ3OL# 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。
Kf 2jD4z} +525 {Tj 无焦镜头的建模
w nTV|^Q DI`%zLDcY 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
$5L0.$ Tj lCF `*DM# 
BS q)RV/3 +fx8muz:y 无焦镜头的像质分析
( Y+N@d bln/1iS 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。
aF|d^ U$H @ jJ* 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
v+e|o:o# dq IlD!
oo=#XZkk QRLJ_W^&u 无焦 DSEARCH
x f4{r+ kAM1TWbaVQ SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
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-
}!H3]tr q!f1~ aG 无焦的像差控制
kkvtB<<Y ri1C-TJM) 无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示，可以用此控制像高或放大率。
/U6% %%-D` o$C| J]% 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。
dr{y0`CCN yAL1O 94 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。
W>M~Sk$v g(O;{Q_ 对于AFOCAL系统来说，BACK量是最后两个（虚拟）表面到之前的表面距离，这就方便控制目镜的接目距，在这个案例里我们使用BACK 20 0.1。
g\GdkiI j ~|wos-nM 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
Y${l!+q s cdtWA PYA为边缘光线高度，可控制像高。
0)9"M.AIvo ;eigOU] PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
_ nP;Fx M+wt_ _vHf PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
>QHo@Zqj( m-T~fJ PUB是主光线角度。
Fg/dS6=n`? DWt*jX * 
W9t"aZo r j<pw\k{i 示例的DSEARCH宏
JK#vkCkyM m}$+Hdk+7 
6zIgQ4Bp24 1\dn 1Hh 
A>NsKWf{ ^D@b;EyK 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
I\\QS.2 &X`u9 V 搜索宏
f>$h@/-* 请评论区留言联系工作人员获取代码
gQ~5M'# IfDx@ ?OB 
-{|`H[nmD [ neXFp}S 
,J mbqOV?! # $\fh;!W 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
r^HA a GpC : 9l51oE7 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
"`A :(<x WW@"Z}?k YA控制
Oajv^H,Em ^ _p%Yv 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
=A[5 =
k> Qq 0l* )mX 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
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AB.(CS=i v7trr W} 
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/p 8r i}TwOy<4s YA+PYA控制
vxN0,l j<tq1?? [b 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
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ARh6V&Hi- 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
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|bZM /U= E\2Ml@J 
w,.qCp T$_ ,*,sw:=2 
i4Z4xTn wpPn}[a YA+CAO控制
SKXBrD=- ;~zNqdlH 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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E dt}",s7 j033%p+Xc 
Ef7:y |? ]j.k?P$U} 
G`]w?Di4 PE@+w#i7* 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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OOy}]uYF` =_=*OEgO] s_wUM)! eG] a zt 优化宏
R"6;NPeo 8<PKKDgbfd 请评论区留言联系工作人员获取代码
Z>A{i?#m 2:v <qX 基本参数
|KG&HN fP- 66ohmP@04Z 
LPE ) F RyPeZR 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：
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