当我们使用平行光管对 DUT 进行测试时，平行光管的准直物镜 Lcol 与 DUT 的成像物镜 Ldut 组成了一个光成像系统，靶标通过 Lcol 所成的像便是 Ldut 的物。焦距是Lcol的主要参数之一，在平行光管选型中，焦距的选择体现了对测试精度和设备体积的权衡。

首先，我们把Lcol与Ldut看作一个光学系统。当Ldut焦距和靶标尺寸一定时，Lcol的焦距愈大，靶标的横向放大率愈低，靶标在DUT上的成像愈小，即所得图像的空间频率愈高。假如Lcol的焦距为Ldut的N倍，则可将对靶标的空间频率要求降为所需测试空间频率的1/N，降低靶标制作难度以及靶标的公差、瑕疵对测量结果的影响，如图1所示。

其次，Lcol的焦距与靶标横向（垂轴）位移所产生的角度呈反比（当角度较小时），假如 Lcol 的焦距为 Ldut 的 N 倍，可将靶标横向位置偏差带来的角误差降至 1/N，从而降低测量的角度敏感性，如图2所示。

从计量学视角出发，计量标准应比DUT具有更低的测量不确定度，在工业实践中得到广泛认可的测量不确定度比值为1:4，即仪器的误差应小于DUT公差的1/4。如上所述，假如Lcol的焦距为Ldut的4倍，可将测试系统的靶标制作误差及角误差降至1/4，符合测量不确定度比值的要求。

再次，Lcos 的 F 数为焦距与出瞳直径的比值，对于固定的 F 数，长焦距意味着 ExP 的口径更大，更容易覆盖 EnP。

然而，焦距也是决定平行光管可覆盖视场角的因素之一，当靶标尺寸不变时，焦距愈大，可覆盖的视场角愈小。因此，使用长焦距虽然有利于提升精度，但必须使用足够大的靶标才能覆盖广角镜头所需的视场角。而靶标和光源尺寸的增大，会使平行光管体积、重量和成本陡然上升，从而制约了可选择焦距的上限。