35mmF2.8共口径镜头设计求助

91636SQss

最近做的一个镜头设计，相机靶面2/3英寸，像元大小3.45umx3.45um，500万像素，镜头设计只有一个要求，共口径成像，所以后截距要留长，能够塞下一个分光棱镜，最后这个镜头也是自己用的，没有甲方给指标。
镜头的设计指标都是自己定的（很保守）：
1、efl=35mm
2、F2.8
3、对焦0.5m-inf
4、mtf尽可能高
5、镜片不超过7片，材料不限，成本尽可能低
6、暂定总长不超过100mm
目前的无限远物距设计结果如下（附件里有设计文件）：



设计之前初步了解了一下适配500万像素的工业镜头参数，感觉各厂商的镜头F数做的都很小，35mm镜头一般都在F1.6，但是后截距没有能满足我的设计需求的。
我想向大家请教的问题如下：
问题1：设计焦距选择35mm主要是想着能留出一个较长的后截距，但是视场角只有18度了，在镜片数不变的情况下，将焦距设计为20mm或者18mm是不是就没法留出这么大的后截距了，但是确实想要更大一点儿的视场角
问题2：F数设计问题，之前看过别人设计的一个F3.85的镜头，也是长后截距共口径成像，经棱镜分光之后也能在1200万像素（4096x3000，3.45um）的相机上清晰成像，所以选了F2.8进行我的设计，想问一下大家这个F数选择的合适不合适，因为确实找到的各厂商35mm镜头大多是F1.6，但是没法获取他们的MTF曲线，不确定具体的像质表现
问题3：我的MTF曲线目前优化到这个程度，但自己不确定这个MTF性能是否可以满足500像素的相机需求，因为没有明确的参考，不太清楚市面上的工业镜头MTF大概达到什么水平算是优秀的，希望专业大佬不吝赐教
问题4：对焦距离我选择的是500mm，1m，3m，5m，最开始是想最近对焦做到350mm，但是500mm的时候MTF很难优化上去了，而且子午弧矢明显不一致，想问一下大家又没有什么好方法优化最近物距对焦性能，而且，很奇怪的是1m，3m，5m物距的MTF和点列图表现比无限远物距更好，这正常嘛，哦对了，对焦方式采取的是整组对焦，调节最后一片镜片到棱镜前表面的距离
问题5：本人光机设计经验基本为0，想问一下各位大佬，这个系统的整体布局，镜片的形状，还有光机设计的难度如何，棱镜后表面到像面的距离现在是10mm左右，还有办法衔接上C接口嘛
最后，问题还是比较多的，麻烦各位论坛大佬了，本人金币有限，但是也设置了一些回帖奖励
附件是这个镜头的设计文件，方便的话请帮帮孩子吧

柒小凡

自己也是机设转光设小白学习中，看到楼主设计里面控制Z系数和我之前一样都是按公式一步步写操作数。这边分享一个论坛里面获取控制Z系数的宏，使用起来比较方便。（第一枚Z系数偏小了，第三枚Z系数也还差一点）
这个设计做C接口没有问题，不过机械后焦比较短需要注意下机械后焦是否会和相机的结构干涉。（见附件图片）
另外，分光棱镜的固定方式需要考虑下（主要看和相机是否有相对位置固定要求）

其他的回答不上，等站内大佬指点一二

白云飞飞飞

是做投影用吗还是其他

大白小帅

问题1：焦距小了也是可以设置十几mm的后焦距的，整体对焦你只能注重近或者远一个方向，总会有一个方向不好，这种一般用的都是最多用到1.5m，注重近距离，或者你选择浮动对焦
问题2：500w像素、2/3"的市面上大部分都是F1.4，而且整体对焦，放掉远距离，不然整体价格下不来
问题3：首先第一个还没开始多重结构优化，MTF肯定会下降；第一片太弯定心系数太小，这个用个类双高斯去优化，MTF会好很多，论坛一大堆结构，可以找找
问题4，优化我一般先选两个，中间跟无穷远，然后再加入近摄距离，注重近距离
问题5，C口随便都能做，法兰距17.526内镜片口径别超过20mm，给结构留点余量，第3/4片弄成胶合试一下

91636SQss

柒小凡 发表于 2025-10-17 08:36
自己也是机设转光设小白学习中，看到楼主设计里面控制Z系数和我之前一样都是按公式一步步写操作数。这边分 ...

感谢大佬提供的光机指导和定心系数宏，不过我这边的光机可能不是像传统设计一样，文件里没给大家说明白共口径的结构，类似于这种（附件图片），设计的时候因为还得考虑对焦，就先用多重结构做对焦了，太多结构电脑优化的慢

91636SQss

白云飞飞飞 发表于 2025-10-17 08:58
是做投影用吗还是其他

不是投影用，就是将一个成像光路分成两路分别成像到两个规格相同的相机上，因为俩光路的光学参数完全一致，就想着先设计一个，最后设计完之后，再加组态分光

91636SQss

大白小帅 发表于 2025-10-17 09:01
问题1：焦距小了也是可以设置十几mm的后焦距的，整体对焦你只能注重近或者远一个方向，总会有一个方向不好 ...

感谢大佬回复，这个镜头确实设计着想在室内使用，近距离0.5m-5m感觉就能覆盖我全部的使用需求了，那么这时候无穷远物距的像质只要不下降特别多就能接受
我先按照您给的意见基于双高斯改进试试，定心系数这个确实考虑的比较晚，导致现在两片镜片比较难控
还是决定先按原参数改进设计，继续和各位交流

柒小凡

91636SQss 发表于 2025-10-17 09:54
感谢大佬提供的光机指导和定心系数宏，不过我这边的光机可能不是像传统设计一样，文件里没给大家说明白共 ...

这种分光结构的话，棱镜要考虑做在一个固定的支架上，支架直接固定在相机上面。不然棱镜跟着镜头C接口旋入相机的话没办法做到相对位置固定。

建议是接口和支架(棱镜放置在支架内)做成一体的直接通过螺钉固定在相机结构上面（相当于定制接口）