1.本技术涉及雷达技术领域，光学光雷具体而言，和激涉及一种光学镜头和激光雷达。制作
背景技术：
2.激光雷达的光学光雷接收模块中往往使用接收镜头接收反射的激光。对于激光雷达的和激接收镜头来说，需要其具备采集微弱光信号的制作能力，因此要尽可能实现更小的光学光雷相对孔径(fno)，来增加镜头的和激通光能力。为了更好地实现环境光抑制，制作接收镜头需要实现更小的光学光雷主光线角度(chief ray angle，cra)。和激但现有的制作镜头结构要实现较小的fno以及cra，会造成体积很大，光学光雷难以放到激光雷达内部使用。和激
技术实现要素：
3.本技术的制作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。本技术的另一目的包括提供一种激光雷达。
4.本技术的实施例可以这样实现：
5.第一方面，本技术提供一种光学镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括：
6.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；
7.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；
8.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；
9.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；
10.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；
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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
°
。
18.在可选的实施方式中，光学镜头的光圈值fno满足：fno≤1.33。
19.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。
20.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％。
21.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。
22.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，
23.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，
24.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，
25.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，
26.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。
27.在可选的实施方式中，第一透镜的折射率不低于1.7。
28.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。
29.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。
30.第二方面，本技术提供一种激光雷达，包括前述实施方式中任一项的光学镜头。
31.本技术实施例的有益效果包括，例如：
32.本技术提供的光学镜头，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。本技术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，本技术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。
33.本技术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。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本技术一种实施例中光学镜头的示意图；
36.图2为表1实施例中光学镜头的f-theta畸变曲线图；
37.图3为表1实施例中光学镜头的相对照度曲线图。
38.图标：010-光学镜头；100-第一透镜；110-孔径光阑；200-第二透镜；300-第三透镜；400-第四透镜；500-第五透镜；600-滤光片。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。
45.在日益发展的自动驾驶领域中，激光雷达成为了重要的3d感知传感器。在实际应用中，汽车对于激光雷达性能要求越来越高，并要求其体积越来越小。激光雷达的探测方式属于一种主动探测，因此对于接收镜头来说，需要尽可能多的将被测目标反射的信号进行收集。与普通光学镜头不同，相对于成像质量，更重要的是尽可能多地收集反射的激光，使得激光雷达能探测更远距离的微弱信号，这就需要镜头具备较大的通光量，即需要较大的光圈。同时，由于激光雷达高角分辨率的指标，其对镜头来说要求更小的畸变，以保证角分辨率一致性。并且，激光雷达是主动探测，其接收镜头只需要接收发射的激光波长，其余环境光都是干扰光，需要用滤光片将其过滤，因此需要窄带滤光片实现环境光抑制。滤光片的透过中心波长与入射角相关，因此为了减小滤光片带宽，需要减小透过滤光片的入射角，为了更好地实现环境光抑制，镜头需要实现更小的cra(主光线角度)。因此对于激光雷达接收镜头来说，要尽可能实现更小的fno(相对孔径或光圈值，值越小通光量越大)、更小的体积、更小的畸变以及更小的cra。
46.传统镜头要实现更小的fno和cra，会造成体积很大，难以放到激光雷达内部，如果强行放入，则导致激光雷达自身体积较大，难以满足使用需求。为了改善上述现有技术中的至少一个不足之处，本技术实施例提供一种光学镜头，可以作为激光雷达的接收镜头，其通过形状、参数的优化，使得其能够在具备较小体积的情况下同时具备较小的fno和cra，能够更好地满足作为激光雷达接收镜头的使用要求。
47.图1为本技术一种实施例中光学镜头010的示意图。请参考图1，本实施例提供的光学镜头010，沿光轴从物侧到像侧依次包括第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400和第五透镜500。第一透镜100具有正光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面；第二透镜200具有负光焦度，其物侧面s3和像侧面s4均为凹面；第三透镜300具有正光焦度，其物侧面s5和像侧面s6均为凸面；第四透镜400具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凹面；第五透镜500具有负光焦度，其物侧面s9和像侧面s10均为凹面。并且光学镜头
010的光学总长ttl与整体焦距f满足：1.3＜ttl/f＜1.8。该光学镜头010使用五片透镜，通过对形状和参数的优化，使得其能够在保持小型化的同时，减小fno，提高激光雷达的测程，并且减小像面cra和最大入射角，以适配更窄的窄带滤光片600，提高光学镜头010的环境光抑制效果。
48.可选的，本实施例的光学镜头010还包括滤光片600，滤光片600设置于第五透镜500背离第四透镜400的一侧，其物侧面s11朝向第五透镜500，像侧面s12背离第五透镜500。光线依次经过第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500以及滤光片600后，投射至像面s13。
49.进一步的，在本实施例中，第一透镜100的焦距f1与整体焦距f满足：f1/f≤1.4；第二透镜200的焦距f2与整体焦距f满足：|f2/f|≥0.9；第三透镜300的焦距f3与整体焦距f满足：f3/f≤1.1；第四透镜400的焦距f4与整体焦距f满足：f4/f≤1.2；第五透镜500的焦距f5与整体焦距f满足：|f5/f|≥0.6。应当注意，在透镜的光焦度为正的情况下，对应的焦距为正值；在透镜的光焦度为负的情况下，对应的焦距为负值；光学镜头010的整体焦距f(也即五个透镜总体的有效焦距)和光学总长ttl为正值。
50.通过按照上述方式设置各个透镜的焦距与整体焦距f的关系，使得第一透镜100到第五透镜500的焦距设置不会过小，可以使光线偏折比较缓和，提高边缘成像质量，同时使得进入镜头的能量高，从而实现高入光量。因此，本实施例提供的光学镜头010能够在保证良好的成像质量的同时，有效地缩短其光学总长，有利于光学镜头010的小型化。
51.在本实施例中，第一透镜100为正光焦度，其为凸面朝向物侧的弯月透镜。第一透镜100可采用高折射率材料，如采用折射率nd≥1.7的材料，这样有利于收集更多光线进入，增加入射通光量，从而提高该光学镜头010所应用的激光雷达的测距量程。
52.在本实施例中，光学镜头010还包括孔径光阑110，孔径光阑110设置在第一透镜100的物侧面s1上，能够有效减小大视场导致的第一透镜100直径扩大，有利于光学镜头010的小型化。
53.第二透镜200具有负光焦度，其物侧面s3和像侧面s4均为凹面。第二透镜200可将不同视场的光线进行发散，使不同视场的光线落在第三透镜300不同的光瞳位置，对应各视场不同的像高，有利于减小像面cra。
54.第三透镜300具有正光焦度，其物侧面s5和像侧面s6均为凸面，将大视场的光线方向进行转折，使其对应向像面s13中心会聚。通过设置第一个透镜为正光焦度，第二个透镜为负光焦度，第三个透镜为正光焦度，能够减小像面的cra。
55.第四透镜400具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凹面，用于校正球差和减小焦距。
56.第五透镜500具有负光焦度，其物侧面s9和像侧面s10均为凹面。第四透镜400和第五透镜500组合起来，可对边缘光线的成像质量进行优化。
57.进一步的，第四透镜400的焦距f4、第五透镜500的焦距f5以及第四透镜400与第五透镜500的中心间距d满足：f4*f5/(f4+f5-d)≥100mm。应理解，上述不等式左侧表达式为第四透镜400和第五透镜500在间距为d时的组合焦距，换言之，在本实施例中，第四透镜400和第五透镜500的组合焦距不小于100mm。通过将第四透镜400和第五透镜500的组合焦距设置较大(不小于100mm)，使不同视场的光线进入不同的光瞳位置，优化了边缘光线的入射角
度，使像面cra较小。
58.进一步的，本实施例中光学镜头010的最大视场角fov满足：25
°
≤fov≤30
°
。在最大视场角fov满足上述范围的情况下，可以保证该光学镜头010在应用于激光雷达的接收镜头时，满足需要的视场角的特性。
59.进一步的，本实施例中，光学镜头010的光圈值fno满足：fno≤1.33。如此能够使光学镜头010具有大光圈的特性，增加入射通光量。
60.可选的，光学镜头010的最大视场角对应的相对照度ri满足：ri＞75％。在满足上述条件式的情况下，有利于提高边缘视场照度，从而提高激光雷达阵列探测器上收集能量一致性，从而提高测程的一致性。
61.可选的，第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400以及第五透镜500均为球面透镜，具体为玻璃球面透镜。各个透镜采用球面透镜能够降低制造成本。在各个透镜满足上述形状、参数要求时，即便采用成本较低的球面透镜也能够兼顾较小的尺寸、较小的fno和cra、较小的畸变以及较高的角分辨率一致性。在可选的其他实施例中，各个透镜也可以采用非球面透镜。
62.可选的，第一透镜100的物侧面s1的曲率半径为16～21mm，像侧面s2的曲率半径为220～250mm，厚度为3～5mm；
63.第二透镜200的物侧面s3的曲率半径为-12～-16mm，像侧面s4的曲率半径为40～50mm，厚度为1～2mm；
64.第三透镜300的物侧面s5的曲率半径为60～70mm，像侧面s6的曲率半径为-18～-25mm，厚度为4～5mm；
65.第四透镜400的物侧面s7的曲率半径为15～20mm，像侧面s8的曲率半径为50～60mm，厚度为4～5mm；
66.第五透镜500的物侧面s9的曲率半径为-20～-25mm，像侧面s10的曲率半径为40～45mm，厚度为1～2mm。
67.上述曲率半径为正表示该面为凸面，曲率半径为负表示该面为凹面。
68.可选的，滤光片600的厚度为0.3～1mm。
69.表1为本技术一个具体实施例的光学镜头010中各个透镜的参数，其中nd为折射率，vd为阿贝数。
70.表1：
71.[0072][0073]
每一个透镜对应的两个厚度参数中，上面一栏对应的是该透镜的厚度，下面一栏对应的是该透镜与后一透镜之间的距离。从上表计算可得，本实施例的光学镜头010从第一透镜100的物侧面s1至像面s13的距离为35.21mm，具备较小的尺寸。
[0074]
图2为表1实施例中光学镜头010的f-theta畸变曲线图。其中，横坐标为畸变百分比，纵坐标为半视场角。从图2可知，在最大半视场角12.5
°
时，光学镜头的畸变不到3％，对应激光雷达角分辨率偏差为3％，对应激光雷达视场角偏差为0.375
°
，视场角偏差较小，基本不影响激光雷达应用。
[0075]
图3为表1实施例中光学镜头010的相对照度曲线图。其中，横坐标为半视场角，纵坐标为像面相对照度。从图3可知，在最大半视场角12.5
°
时，镜头像面照度相对中心视场的比例为79％，表示最大半视场角的接收探测器通道由于接收镜头带来的信号强度衰减到中心视场角的79％，根据激光雷达方程，量程与信号强度的平方根成正比，因此，最大视场角接收探测器通道的量程约为中心视场角的89％，不同视场角接收探测器通道的量程差异相对较小。
[0076]
本技术实施例还提供一种激光雷达(图中未示出)，其包括上述实施例提供的光学镜头010。此外，激光雷达还包括用于实现雷达基本功能的模块或组件，比如激光发射模块、振镜、转镜等；激光雷达其他组件的具体结构、原理可以参考现有技术，此处不再赘述。
[0077]
本实施例提供的光学镜头010具有以下优点：
[0078]
1、通过优化各个透镜的形状、材料，并合理分配各个透镜的光焦度，能够减小fno，因此可以在小体积下实现更高的入射光量，提高激光雷达测程；
[0079]
2、减小像面cra和最大入射角，以适配更窄的窄带滤光片，提高环境光抑制效果(即提高抗环境光能力)；
[0080]
3、该光学镜头010能够减小畸变，提高激光雷达阵列探测器之间的角分辨率一致性；
[0081]
4、平衡镜头畸变、口径与像面相对照度的关系，提高激光雷达阵列探测器上收集能量一致性，从而提高测程的一致性；
[0082]
5、减小像散，降低光学镜头010和接收芯片装调的难度，提高阵列探测器之间装调效果的一致性；
[0083]
6、将所有透镜的物侧面、像侧面均设置为球面，可以有效降低光学镜头010的成本和扩大产能；
[0084]
7、通过合理地设置各个透镜的折射率和阿贝数，有助于实现光线在光学镜头010中平缓过度，不会产生过大角度的偏折，从而获得高入射光量和低公差灵敏度。
[0085]
综上所述，本技术提供的光学镜头，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。本技术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，本技术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。
[0086]
本技术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。
[0087]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。