具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接设在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本申请一实施例提供的一种光学镜头，用于对物体进行成像，从物侧到像侧依次包括位于同一光路上的光阑、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及成像面；第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1包括第一物端面和第一像端面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2包括第二物端面和第二像端面；第三透镜L3具有负光焦度，第三透镜L3包括第三物端面和第三像端面；第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜L4包括第四物端面和第四像端面；第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜L5包括第五物端面和第五像端面；第一物端面、第二物端面、第四物端面、第四像端面、第五物端面以及第五像端面均为凸面；第一像端面、第二像端面、第三物端面以及第三像端面均为凹面；第三透镜L3和第四透镜L4组合成胶合透镜组；胶合透镜组满足以下关系式：

其中，f表示光学镜头的焦距；f_g1表示胶合透镜组的焦距；FOV表示光学镜头的视场角。

于本实施例中，关系式(1)能够限定胶合透镜组的结构及整个光学镜头的结构，具体的是限定光学镜头整体的焦距和总长，即可控制结构的小型化设计。采用的光学镜头结构为：从物侧到像侧依次包括位于同一光路上的光阑、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及成像面，结合每个透镜特定的表面形状搭配和满足关系式(1)的焦距分配，在满足高像素的同时结构更加紧凑。

在其中一个实施例中，光学镜头还包括滤光片L6；滤光片L6设置于第五透镜L5和成像面之间的光路上，能够对第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5形成保护。且滤光片L6具有过滤作用，因此能够进一步提高成像效果。滤光片L6通常是平面结构。而第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的镜片由多种形式。比如：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5为球面镜片。又或者，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5为非球面镜片。需要知道的是，球面镜片是指镜片的内外两面都为球面，或一面是球面，另一半是平面。而非球面镜片的面形是由多像高次方程决定面形上各点的半径均不相同的镜片。优选的，可以选择非球面镜片，其能够降低镜片厚度。

下面对光学镜头需要满足的各关系式或条件式进行详细说明。

在其中一个实施例中，光阑为孔径光阑，其与第一透镜L1的距离小于等于0.4mm；在一个实施例中，孔径光阑和第一透镜L1的距离可以为0.2mm。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下关系式：

TTL/f≤1.3 (2)；

其中，TTL表示光学镜头的光学总长；f表示光学镜头的焦距。在本实施例中，光学镜头在满足关系式(1)的同时，也满足关系式(2)，通过限定焦距来限定光学总长，能够合理分配焦距降低像差；同时也有利于限制光学镜头的整体尺寸。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下关系式：

BFL/TL≤0.6 (3)；

其中，BFL表示光学镜头的光学后焦；TL表示光学镜头的透镜组长度。在本实施例中，光学镜头在满足关系式(1)的同时，也满足关系式(3)。通过限定光学后焦来限定透镜组长度，能够合理分配焦距提高像素；同时也有利于限制光学镜头的整体尺寸。于其他实施例中，光学镜头也可以是同时满足关系式(1)、关系式(2)以及关系式(3)，对此并不进行限制。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下关系式：

其中，R4表示第二像端面的中心曲率半径；R5表示第三物端面的中心曲率半径。利用关系式(4)来合理的限定第二像端面的中心曲率半径和第三物端面的中心曲率半径，来限定第二透镜L2和第三透镜L3的形状，是的第二透镜L2和第三透镜L3均具有负光焦度，，有利于减小后续透镜的口径和总长，实现所述光学镜头小型化。于一个实施例中，光学镜头可以同时满足关系式(1)、关系式(2)、关系式(3)以及关系式(4)。于另一个实施例中，光学镜头可以同时满足关系式(1)、关系式(2)以及关系式(4)。如前所述，满足的关系式越多，光学镜头达到的效果越好，即结构更加紧凑，同时成像质量也能够保障。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下条件式(5)：

f1≤21mm；f2≤-31mm；f5≤19mm； (5)；

其中，f1表示第一透镜L1组的焦距；f2表示第二透镜L2的焦距；f5表示第五透镜L5的焦距。在本实施例中，利用条件式(5)对第一透镜L1、第二透镜L2以及第五透镜L5的焦距进行分配，进一步优化焦距的分配方案，来限制光学镜头的结构。

为了控制成本，同时使镜片具有良好的加工性能，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的材质可以均为玻璃材质，那么对各镜片的材料提出要求。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下条件式(6)：

Vd1≤82；Vd2≤65；Vd4≤71； (6)；

其中，Vd1表示第一透镜L1的镜片阿贝数；Vd2表示第二透镜L2的镜片阿贝数；Vd4表示第四透镜L4的镜片阿贝数。

在本实施例中，对第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4的镜片阿贝数提出要求。具体的要求为：第一透镜L1的镜片阿贝数Vd1≤82；第二透镜L2的镜片阿贝数Vd2≤65；第四透镜L4的镜片阿贝数Vd4≤71。对于光学镜头来说，这三个条件可以不是同时满足。比如：只要满足其中一个、两个或者同时满足三个都是可以实现。满足其中一个的时候，可以只满足第一透镜L1的镜片阿贝数Vd1≤82；或，第二透镜L2的镜片阿贝数Vd2≤65；或，第四透镜L4的镜片阿贝数Vd4≤71。满足其中两个的时候，可以是只满足第一透镜L1的镜片阿贝数Vd1≤82、第二透镜L2的镜片阿贝数Vd2≤65；也可以是只满足第一透镜L1的镜片阿贝数Vd1≤82、第四透镜L4的镜片阿贝数Vd4≤71；也可以是只满足第二透镜L2的镜片阿贝数Vd2≤65；第四透镜L4的镜片阿贝数Vd4≤71，等情况。在此不一一举例，上述排列组合的情况。而且对于第三透镜L3和第五透镜L5的镜片阿贝数并不进行限制。通过上述参数的设置，合理控制给镜片之间的距离，同时使光学镜头结构更加紧凑，有利于缩短光学镜头的总长。

在其中一个实施例中，光学镜头满足以下条件式(7)：

Nd2≥1.45；Nd3≤1.82；Nd4≤1.63；Nd5≤1.87； (7)；

其中，Nd2表示第二透镜L2的镜片折射率；Nd3表示第三透镜L3的镜片折射率；Nd4表示第四透镜L4的镜片折射率；Nd5表示第五透镜L5的镜片折射率。对于光学镜头来说，这四个条件可以不是同时满足。比如：只要满足其中一个、两个、三个、四个或者同时满足三个都是可以实现。比如，满足一个的情况是：第二透镜L2的镜片折射率Nd2≥1.45，对其他透镜的镜片的折射率并不进行限制。满足两个的情况是：第二透镜L2的镜片折射率Nd2≥1.45，第三透镜L3的镜片折射率Nd2≥1.82，对其他透镜的镜片的折射率并不进行限制。满足三个的情况是：第二透镜L2的镜片折射率Nd2≥1.45，第三透镜L3的镜片折射率Nd2≥1.82，第五透镜L5的镜片折射率Nd5≤1.87，对其他透镜的镜片的折射率并不进行限制。在此不一一举例，上述排列组合的情况。通过上述参数的设置，合理控制给镜片之间的距离，同时使光学镜头结构更加紧凑，有利于缩短光学镜头的总长。

下面提供具体实施例进行详细说明：

实施例一

本实施例提供的光学镜头，用于对物体进行成像，从物侧到像侧依次包括位于同一光路上的光阑、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、滤光片L6以及成像面；第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1包括第一物端面和第一像端面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2包括第二物端面和第二像端面；第三透镜L3具有负光焦度，第三透镜L3包括第三物端面和第三像端面；第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜L4包括第四物端面和第四像端面；第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜L5包括第五物端面和第五像端面；滤光片L6包括第六物端面和第六像端面；其中，第一物端面、第二物端面、第四物端面、第四像端面、第五物端面以及第五像端面均为凸面；第一像端面、第二像端面、第三物端面以及第三像端面均为凹面；第三透镜L3和第四透镜L4组合成胶合透镜组；胶合透镜组满足以下关系式：

其中，f表示光学镜头的焦距；f_g1表示胶合透镜组的焦距；FOV表示光学镜头的视场角。

于本实施例中，光学镜头各镜片的相关参数如表1所示，其中，R代表曲率半径，Tc代表中心厚度，N_d代表材料的d线折射率，V_d代表材料的阿贝数。

表1(各镜片的相关参数)；

基于上述各镜片的相关参数，于本实施例光学镜头的光学技术指标如下：

光学镜头的光学总长TTL≤30.5mm；光学镜头的焦距f：25mm；光学镜头的视场角：18°；光学镜头的光学畸变：1.0％；光学镜头的光圈FNO：FNO≤4.0；镜头像面尺寸：≥φ8mm。

需要知道的是，光学传递函数是指以空间频率为变量，表征成像过程中调制度和横向相移的相对变化的函数。使用光学传递函数来评价成像系统的成像质量，是较准确、直观和常见的方式。其曲线越高、越平滑，表明成像质量越好，对各种像差(如：球差、慧差、象散、场曲、轴向色差、垂轴色差等)进行了很好的校正。

如图2所示，为本实施例光学镜头在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图。图中，横坐标为空间频率，纵坐标为光学传递函数(MTF)值。TS0.0000MM表示位于成像区域的中心。从图中可以看出光学传递函数(MTF)曲线图平滑且集中，而且全视场(半像高Y’＝4.0mm)MTF平均值达到0.6以上，全视场MTF值在100lp/mm情况下，达到0.6以上。由此可见能够达到高像素的成像要求。

场曲又称“像场弯曲”，当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。如图3和图4所示，在本实施例中的场曲控制在±0.2mm以内。图中，T代表子午场曲，S代表弧矢场曲。场曲曲线显示作为视场坐标函数当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离。子午场曲数据是沿着Z轴测量的从当前所确定的聚焦面到近轴焦面的距离，并且是在子午(YZ面)上测量的。弧矢场曲数据测量的是在与子午面垂直的平面上测量的距离，示意图中的基线是在光轴上，曲线顶部代表最大视场(角度或高度)，在纵轴上不设置单位，这是因为曲线总是用最大的径向视场来归一化的。

从图4中可知，在本实施例中的畸变控制较好，在1.0％以内。参考多个波长(0.486mm、0.588mm、0.656mm、0.436mm和0.900mm)的曲线在图4中发生了重合。一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张；但因为这是透镜的固有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线)，所以无法消除，只能改善。本实施例提供的定焦镜头畸变仅为1.0％，这样设置畸变是为了平衡焦距，视场角及对应相机靶面的大小，畸变造成的形变可以通过后期图像处理对其进行校正。因此成像可最高可最大支持靶面1/2英寸的探测设备使用。

如图5、图6、图7、图8以及图9所示，为每个视场下的光扇图。比如：IMA:0.000MM表示0视场主光线与成像面(IMA)相交高度为0。EX和EY是指当前视场光扇内特定光瞳上的光线入射到成像面，在成像面上的高度与当前视场的主光线在成像面上的高度之差。PY表示子午光扇上的光瞳坐标；PX表示弧矢光扇上的光瞳坐标。且在每个视场下光扇图都是成对出现。从上述图中可以看出曲线较为集中，球差及色散也控制较好。

如图10、图11、图12、图13以及图14所示，为每个视场下的点图，从上述图中可以看出光斑半径较小，也比较集中，对应的像差和慧差也很好。

本申请采用上述特定的表面形状搭配和合理的焦距分配，在满足高像素的同时结构更加紧凑。光学镜头机械总长不超过31mm；镜片数量较少，加工性好，且成本控制较低；在不同温度下各镜片之间会相互补偿，使得温度特性较好，在5-40℃下，成像性能无明显变化。

实施例二

第二实施例提供的光学镜头与实施例一中的光学镜头的结构相同，不同之处在于，各透镜的参数不同。

具体的，于本实施例中，光学镜头各镜片的相关参数如表2所示，其中，R代表曲率半径，Tc代表中心厚度，N_d代表材料的d线折射率，V_d代表材料的阿贝数。

表2(各镜片的相关参数)；

基于上述各镜片的相关参数，于本实施例光学镜头的光学技术指标如下：

光学镜头的光学总长TTL≤30.5mm；光学镜头的焦距f：25mm；光学镜头的视场角：18°；光学镜头的光学畸变：1.0％；光学镜头的光圈FNO：FNO≤4.0；镜头像面尺寸：≥φ8mm。

在本实施例中，如图15、图16以及图17所示，提供了光学镜头在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图、场曲图以及畸变图。由图可知，本实施例中也能具有类似第一实施例的效果。比如，如图15所示，光学传递函数(MTF)曲线图平滑且集中，而且全视场(半像高Y’＝4.0mm)MTF平均值达到0.6以上，全视场MTF值在100lp/mm情况下，达到0.6以上。如图16所示，本实施例中的场曲控制在±0.2mm以内。如图17所示，在本实施例中的畸变控制较好，在1.0％以内。因此，采用本申请的特定的表面形状搭配和合理的焦距分配，在满足高像素的同时结构更加紧凑。光学镜头机械总长不超过31mm；镜片数量较少，加工性好，且成本控制较低；全视场MTF值在100lp/mm情况下，达到0.6以上。在不同温度下各镜片之间会相互补偿，使得温度特性较好，在5-40℃下，成像性能无明显变化。

于本实施例中提供一种内窥镜，包括连接管和上述任意一个实施例中的光学镜头；连接管与所述光学镜头连接，用于传输光学镜头的光学图像。连接管可以是纤维插入管，还可以是可调输送管。由于光学镜头具有结构小型化的同时能够保障成像质量、加工性好、成本低、具有大靶面等特点，使得内窥镜也具有上述特点。

于本实施例中提供一种成像设备，包括成像元件和上述任意一个实施例中的光学镜头；成像元件用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号。

具体的，成像元件可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补性金属氧化物半导体)图像传感器，还可以是CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器。成像设备可以是电脑或者其他任意一种形态的装载了光学镜头的电子设备。由于光学镜头具有结构小型化的同时能够保障成像质量、加工性好、成本低、具有大靶面等特点，使得成像设备也具有上述特点。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。