光学镜头和激光雷达的制作方法

本申请涉及雷达，具体而言，涉及一种光学镜头和激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达的接收模块中往往使用接收镜头接收反射的激光。对于激光雷达的接收镜头来说，需要其具备采集微弱光信号的能力，因此要尽可能实现更小的相对孔径(fno)，来增加镜头的通光能力。为了更好地实现环境光抑制，接收镜头需要实现更小的主光线角度(chief ray angle，cra)。但现有的镜头结构要实现较小的fno以及cra，会造成体积很大，难以放到激光雷达内部使用。

技术实现思路

1、本申请的目的包括提供一种光学镜头，该光学镜头能够具备较小的体积，同时具有较小的fno和cra，保证良好的接收效果。本申请的另一目的包括提供一种激光雷达。

2、本申请的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本申请提供一种光学镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括：

4、具有正光焦度的第一透镜，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

5、具有负光焦度的第二透镜，第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

6、具有正光焦度的第三透镜，第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

7、具有正光焦度的第四透镜，第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

8、具有负光焦度的第五透镜，第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

9、其中，光学镜头的光学总长ttl与整体焦距f满足：1.3＜ttl/f＜1.8。

10、在可选的实施方式中，第一透镜的焦距f1与整体焦距f满足：f1/f≤1.4。

11、在可选的实施方式中，第二透镜的焦距f2与整体焦距f满足：|f2/f|≥0.9。

12、在可选的实施方式中，第三透镜的焦距f3与整体焦距f满足：f3/f≤1.1。

13、在可选的实施方式中，第四透镜的焦距f4与整体焦距f满足：f4/f≤1.2。

14、在可选的实施方式中，第五透镜的焦距f5与整体焦距f满足：|f5/f|≥0.6。

15、在可选的实施方式中，光学镜头的最大视场角fov满足：25°≤fov≤30°。

16、在可选的实施方式中，光学镜头的光圈值fno满足：fno≤1.33。

17、在可选的实施方式中，第四透镜的焦距f4、第五透镜的焦距f5以及第四透镜与第五透镜的中心间距d满足：f4*f5/(f4+f5-d)≥100mm。

18、在可选的实施方式中，光学镜头的最大视场角对应的相对照度ri满足：ri＞75％。

19、在可选的实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜均为球面透镜。

20、在可选的实施方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径为16～21mm，像侧面的曲率半径为220～250mm，厚度为3～5mm；和/或，

21、第二透镜的物侧面的曲率半径为-12～-16mm，像侧面的曲率半径为40～50mm，厚度为1～2mm；和/或，

22、第三透镜的物侧面的曲率半径为60～70mm，像侧面的曲率半径为-18～-25mm，厚度为4～5mm；和/或，

23、第四透镜的物侧面的曲率半径为15～20mm，像侧面的曲率半径为50～60mm，厚度为4～5mm；和/或，

24、第五透镜的物侧面的曲率半径为-20～-25mm，像侧面的曲率半径为40～45mm，厚度为1～2mm。

25、在可选的实施方式中，第一透镜的折射率不低于1.7。

26、在可选的实施方式中，光学镜头还包括滤光片，滤光片设置于第五透镜背离第四透镜的一侧。

27、在可选的实施方式中，光学镜头还包括孔径光阑，孔径光阑设置于第一透镜的物侧面。

28、第二方面，本申请提供一种激光雷达，包括前述实施方式中任一项的光学镜头。

29、本申请实施例的有益效果包括，例如：

30、本申请提供的光学镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；第四透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面。其中，光学镜头的光学总长ttl与整体焦距f满足：1.3＜ttl/f＜1.8。本申请通过优化各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度以及光学总长与整体焦距的比例，使得光学镜头能够具备较小的fno和较小的cra，可以在小体积下实现更高的入射光量，从而提高激光雷达测程、提高抗环境光能力等。另外，本申请提供的光学镜头通过结构和参数的优化，提高了角分辨率一致性，减小了畸变。

31、本申请实施例提供的激光雷达包括上述的光学镜头，其具备较佳性能，容易实现小体积和高测程。

技术特征：

1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到像侧依次包括：

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述整体焦距f满足：f1/f≤1.4。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距f2与所述整体焦距f满足：|f2/f|≥0.9。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距f3与所述整体焦距f满足：f3/f≤1.1。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距f4与所述整体焦距f满足：f4/f≤1.2。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距f5与所述整体焦距f满足：|f5/f|≥0.6。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的最大视场角fov满足：25°≤fov≤30°。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的光圈值fno满足：fno≤1.33。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距f4、所述第五透镜的焦距f5以及所述第四透镜与所述第五透镜的中心间距d满足：f4*f5/(f4+f5-d)≥100mm。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的最大视场角对应的相对照度ri满足：ri＞75％。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜均为球面透镜。

12.根据权利要求11所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为16～21mm，像侧面的曲率半径为220～250mm，厚度为3～5mm；和/或，

13.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率不低于1.7。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括滤光片，所述滤光片设置于所述第五透镜背离所述第四透镜的一侧。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述第一透镜的物侧面。

16.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-15中任一项所述的光学镜头。

技术总结
本申请的实施例提供了一种光学镜头和激光雷达，涉及雷达技术领域。本申请提供的光学镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括正光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜和负光焦度的第五透镜。光学镜头的光学总长TTL与整体焦距f满足：1.3＜TTL/f＜1.8。本申请通过优化各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度以及光学总长与整体焦距的比例，使得光学镜头能够具备较小的FNO和较小的CRA，可以在小体积下实现更高的入射光量，从而提高激光雷达测程、提高抗环境光能力等，同时也能够提高角分辨率一致性，减小畸变。激光雷达包括上述的光学镜头，其具备较佳性能，容易实现小体积和高测程。

技术研发人员：王瑞,杨野
受保护的技术使用者：北醒（北京）光子科技有限公司
技术研发日：20230309
技术公布日：2024/1/13