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。
8 F'i5i &tKs
t,UR8 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。
#Xri%&~ 56*}}B$? 无焦镜头的建模
Y$EqBN y'Xg" 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
F]W'spF, ,SJB 3if 
+|Q8P?YD_ !cLX1S 无焦镜头的像质分析
nD.4c-hd$q Z\xR+ 3 有焦镜头评价
成像质量，一般会在距离空间，比如用RMS光斑尺寸评价。
TeQWrm s TD,W *(b 无焦的
光线分析输出是在角度空间（即光线角度）中，而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时，像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。
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v dW K/G|MT)
'r4 j;Jn fL"-K 无焦 DSEARCH
KEsMes(* zb~!>
QIz{ SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头，会自动将一些尺寸量转换为角度量进行
优化。
W)V"QrFK !l_ 1r$ 
XN]kNJX 4NwGP^ n 无焦的像差控制
%Md;=,a:6 HPp Kti7g 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。
ro6peUL*2` Z SYXUFz 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。
}MrR svN /bVU^v o 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*-+j*e|_P -U"(CGb5 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。
?`,UW; Br6 I2%{6g@ 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
sxl29y^* " 9 h]P^ PYA为边缘光线高度，可控制像高。
M'HmVg4' !3 $Ph PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
{ DBgW }, GKtG#jZ& PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
Gs.id^Sf >&e|ins^N
PUB是主光线角度。
J^ryUO o}b A%oHx|PD 
EdE,K1gD kfg9l?R$I< 示例的DSEARCH宏
+Ld4 e] xgL*O>l) 
DK&J "0jz, 1Xt% O86 
>Rjk d>K3 jUZ84Gm{ 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
4iRcmsP &I:5<zK{ 搜索宏
M2[;b+ W9 请评论区留言联系工作人员获取代码
5sEq`P} 5
C * b!E: 
3rTYe6q$U nv*q
N\i' 
}9aYU;9D Q~#udEajI 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
&2Q 4{i HzF 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
BE:HO^-.1 dMQtW3stY YA控制
5K; jW 6^s=25>p 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
xYRN~nr cMsm[D{b 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
hoD (G X YbND 2 i 
+tkD T@ ` 0j7W\'!t 
35?et-=w H.hF`n YA+PYA控制
>pbO\=j ]X <6)Ogv", 在这个宏中，我们添加了指令M 3 10 A PYA 11，用PYA（近轴边缘光线高度）来控制光阑（表面11）的大小为3。
B4r4PSB>! 9sFZs]uM 通过运行CAP命令，我们发现表面11的通光孔径实际上是4.6，大于控制目标3。这是因为我们控制了近轴边缘光线的高度（红色的光线），但是通光孔径是由主光线（蓝色和绿色的光线）的真实光线高度决定的，如下图所示：
Z[R E | l{ [, 3o 
y-)|u:~h "H" 4(3 
!=3[Bm G Vi?[yu<F 
|yx] TD{~P Q35$GFj"jD YA+CAO控制
Pb]: i+c) |`1lCyV\tE 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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|77.Lqqy, KbQ UA$gL= 
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0D+[W5TB &q^\*<B.^ 使用指令STOP Telecentric 可以指定物方远心，在不同视场的入射主光线是相互平行的。
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!1$Q Nxgi { Iy<iV LuM:dJ ?n)d: )Ud" 优化宏
Hm!ffqO_ l=ehoyER 请评论区留言联系工作人员获取代码
47 xyS%X [APwHIS 基本参数
0+L:+S FNL[6. !PV 
``$Dgj[ V9&7K65-1 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：
Z0uo.
H@.N M!Q27wT8 O 
