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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8FP >G -?e! 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。
6CzvRvA*P Q-3J0= 无焦镜头的建模
hJL0M ! ~(L<uFU V 在 SYNOPSYS 中，建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。
rea}Uq+po OW5|oG
]q\= %#;(]7Zq 无焦镜头的像质分析
_jI)!rfb "q#kh,-C 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。
) a2m<"
_ }%# Yz 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。
Tx&qp#FS wBaFC\CW 
(/UMi,Ho >ww1:Sn 无焦 DSEARCH
=u1w\>( 2Y 1Yx[,GyC>& 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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mJ#B<I' ;`Ch2b1+ 无焦的像差控制
0}3'h#33= ~$`YzK^*X 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。
J!gWRw5 {?M*ZRO' 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。
Hw-oh?= IF21T 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。
e Eb1R} @ /3HWP `<x 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。
fP4IOlHkE Zvw3C%In 对于无焦系统，有额外的几个控制近轴光线的
参数：
XhkL)) FcG dg@/HLZ PYA为边缘光线高度，可控制像高。
Bwvc@(3v Gb) iB PUA是边缘光线角度，可以控制远心率。
a-A4xL.gm wEn&zZjx PYB是主光线的高度，可以控制光阑。
[==Z1Q;= 9'r3L)[ PUB是主光线角度。
+as\>"Cj+2 *j; r|P;g 
* =N 6_ 7)X&fV6<8 示例的DSEARCH宏
bI0+J ) ]cY'6'}Hz 
dK`O,[} @ dU3d\!} 
p%qL0
!ZcA Ltq 运行搜索宏可以得到10个初始结构，选择合适的初始结构：
ju 6_L< PqeQe 5 搜索宏
;SP3nU )) 请评论区留言联系工作人员获取代码
R$3+ 01j| WK5bt2x 
0-O.*Q^ KFrmH 
yKy)fn! {oC 69n: 这里，STOP LAST和STOP FIX在DSERACH宏中被用来设置光阑在最后一个表面。
5~6y.S `I:,[3_/ 但是GOALS的STOP LAST和STOP FIX只控制近轴光线。如下图所示，在近轴光线追迹的结果中，光阑确实是在最后一个表面，但在PAD图里实际看到光阑在像面前方一定距离。
Ss/="jC eWs^[^c.< YA控制
/]>{"sS( cLF>Jvs*J 这个宏添加了指令 M 0 10 A P YA 1 0 0 0 11
_Dt TG<E 30-w TcG 改为用YA控制真实边缘光线坐标在表面11为0，再次运行搜索，近轴光阑和真实光阑都在最后一个表面。
r>eXw5Pr7 Bd[}A9O[ 
AFA*_9Ut AH,F[ vS 
`-\JjMSQ1 u _^ =]K; YA+PYA控制
_ !vbX
mb 4s2ex{$+MA 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 Qay
sdb 1Tkdr 2 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：
j C7XdYp FkkB#Jk4 
Z@u mbyM 0 pz
X!f1~ 
B75SLK:h= t, YAk
?} 
5 jk4k c ~+ur*3 X YA+CAO控制
W%:zvqg
v t0(hc7` 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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9|DC<Zn&B# >{8H==P 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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4'*K\Ul).H ["9$H L &Gl&m @-j RT9@&5>il 优化宏
Czn7,KE8X Rl8-a8j$f. 请评论区留言联系工作人员获取代码
,|/$|$' Pl>t\`1:|A 基本参数
W=:+f)D $4]PN 2d& 
=7> ~u 8&bj7w,K 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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