如何设计折反混合全景探测系统

概述

这篇文章介绍了如何在OpticStudio中设计折反混合全景探测系统 (Catadioptric Omnidirectional Sensor) 并讲解了基本的设计思路和设计技巧。本文使用的附件请从以下链接下载：https://customers.zemax.com/ZMXLLC/media/Knowledge-Base/Attachments/12104_Catadioptic-Sensor-KBA-Files.zip 

介绍

全景探测系统（或全景相机）是一个能提供360°水平方向视野的成像系统，其视野范围为球形或半球形。这类系统常用于广角成像，例如应用于监控系统、全景摄影或无人驾驶的自动导航系统中。

全景探测系统通常使用折反混合光学系统。这类系统同时包含反射和透射元件来实现全景成像。如下图所示，折反混合系统可以在水平参考平面上实现360°的视场角，在竖直方向上实现从θ到θ`的视场角（其中θ根据不同应用需求而不同）。

系统设计：技术指标

在进行设计之前，我们必须首先明确系统的总体指标要求。这包括系统的物理限制，例如最大封装尺寸，透镜直径以及玻璃种类等等。除此之外更重要的是系统的光学参数：视场角 (FOV)，各个视场下的光斑大小，F数，入瞳直径 (EPD) 以及工作波长等。如果需要更加详细的描述，还可以列出系统的有效焦距 (EFL)。但是有效焦距可以通过F数和入瞳直径计算得到，因此该参数可以忽略。对于本系统来说，技术指标如下所示：

设计者需要时刻注意，这些指标是基于系统的实际应用而提出来得。例如对于MTF的指标要求是根据商用CMOS传感器的像素尺寸决定的奈奎斯特频率 (Nyquist frequency) 确定的。

系统设计：设计思路