CN115145005A

CN115145005A - 一种适应中心遮挡的激光扫描镜头及其应用

Info

Publication number: CN115145005A
Application number: CN202210728696.4A
Authority: CN
Inventors: 黄腾超; 孙澍宇; 陈刚; 陈依铭; 黄建强
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2042-06-24
Also published as: CN115145005B

Abstract

本发明提出了一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，属于光学镜头领域。激光扫描镜头包括沿着物方到像方的方向在光轴上依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，最终将光能量汇聚到探测器光敏面上；第一透镜为双凸正透镜，第二透镜至第四透镜为凹凸球面正透镜，第五透镜为平凸球面正透镜。系统工作的典型波长为1550nm，系统总焦距F和入瞳孔径D满足：1.30<D/F<1.50，第一透镜前有1cm×1cm的矩形遮挡。该激光扫描镜头可以在1‑50m的范围内提高扫描镜头的光能量收集能力，同时避免因为中心遮挡引起的光敏面暗斑，使得该镜头在应用在三维激光扫描仪光路中时能够稳定工作。

Description

一种适应中心遮挡的激光扫描镜头及其应用

技术领域

本发明设计光学镜头领域，具体地涉及一种适应中心遮挡的激光扫描镜头及其应用。

背景技术

随着工业场景的复杂化与大型化，对于整体场景建模与识别的需求日益提高。三维激光扫描仪基于飞行时间法(Time of Flight,TOF)测量实时场景的区域目标位置，基于高频率的脉冲激光照射场景中目标，同时生成深度点云数据，方便工程中的后续处理规划。

三维激光扫描仪需要激光出射和接收两套光学系统。调制后的激光信号通过反射棱镜反射后再通过旋转反射镜实时扫描周围景物，景物反射回的光线再经过接收光学系统进入探测器，解算实时目标距离。扫描仪的探测距离由近到远实时变化且不可预测，所以镜头不可变焦且需要拥有较大景深。为保证点云数据与目标距离的无系统误差，需要保证发射与接收系统的光路一致性，因此需要将第一反射镜的位置安置在接收系统的中心位置处，因此接收光学系统会存在不可避免的中心光线缺失，由于三维激光扫描仪为高频率探测设备，需要高带宽的光敏单元一般面积较小，所以需要开发一种能够弥补中心光线缺失带来影响，同时兼顾扫描仪由远到近景深需求的扫描镜头，保证扫描仪的正常工作。

发明内容

本发明针对三维激光扫描仪的特定结构，即在光学系统中心处具有遮光反射棱镜的特点提供一种工作于红外波长(1550nm)的适应中心遮挡的激光扫描镜头，其利用正透镜的球差特性弥补了中心光线缺失带来的暗斑；同时基于三维扫描仪同时接收近处(不可视为无穷远)和远处(可视为无穷远)的扫描要求提高镜头的景深，契合三维激光扫描仪的光学性能需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜沿着物方到像方的方向在光轴上依次设置，第一透镜为双凸正透镜，第二透镜、第三透镜、第四透镜均为凹凸球面正透镜，第五透镜为平凸正透镜；

所述激光扫描镜头的总焦距F和入瞳孔径D满足：1.30<D/F<1.50；激光扫描镜头的总光学长度L和总焦距F满足：0.30<F/L<0.40。

作为本发明的优选，所述第一透镜的物侧面曲率半径R1、所述第一透镜的像侧面曲率半径R2、所述第一透镜的入瞳孔径D1、所述第一透镜的光轴上厚度d1、所述第一透镜的有效焦距f1、以及总光学长度L满足：

-0.5≤R1/R2≤-0.15；

2.50≤R1/d1≤3.00；

-13.50≤R2/d1≤-13.00；

0.40≤D1/f1≤0.70；

0.20≤d1/L≤0.50。

进一步优选为：

-0.30≤R1/R2≤-0.20；

2.80≤R1/d1≤2.90；

-13.20≤R2/d1≤-13.10；

0.45≤D1/f1≤0.55；

0.30≤d1/L≤0.35。

作为本发明的优选，所述第二透镜的物侧面曲率半径R3、所述第二透镜的像侧面曲率半径R4、所述第二透镜的入瞳孔径D2、所述第二透镜的光轴上厚度d2、所述第二透镜的有效焦距f2、以及总光学长度L满足：

0.30≤R3/R4≤0.60；

2.50≤R3/d2≤3.00；

6.50≤R4/d2≤7.00；

0.10≤D2/f2≤0.60；

0.10≤d2/L≤0.50。

进一步优选为：

0.40≤R3/R4≤0.45；

2.70≤R3/d2≤2.80；

6.80≤R4/d2≤6.90；

0.20≤D2/f2≤0.25；

0.15≤d2/L≤0.20。

作为本发明的优选，所述第三透镜的物侧面曲率半径R5、所述第三透镜的像侧面曲率半径R6、所述第三透镜的入瞳孔径D3、所述第三透镜的光轴上厚度d3、所述第三透镜的有效焦距f3、以及总光学长度L满足：

1.00≤R5/R6≤1.50；

-3.00≤R5/d3≤-2.50；

-2.50≤R6/d3≤-2.00；

0.02≤D3/f3≤0.50；

0.20≤d3/L≤0.50。

进一步优选为：

1.10≤R5/R6≤1.20；

-2.80≤R5/d3≤-2.70；

-2.50≤R6/d3≤-2.40；

0.05≤D3/f3≤0.10；

0.20≤d3/L≤0.25。

作为本发明的优选，所述第四透镜的物侧面曲率半径R7、所述第四透镜的像侧面曲率半径R8、所述第四透镜的入瞳孔径D4、所述第四透镜的光轴上厚度d4、所述第四透镜的有效焦距f4、以及总光学长度L满足：

2.00≤R7/R8≤2.50；

-22.50≤R7/d4≤-22.00；

-11.00≤R8/d4≤-10.50；

0.02≤D4/f4≤0.50；

0.02≤d4/L≤0.50。

进一步优选为：

2.00≤R7/R8≤2.10；

-22.20≤R7/d4≤-22.10；

-10.80≤R8/d4≤-10.70；

0.05≤D4/f4≤0.10；

0.05≤d4/L≤0.10。

作为本发明的优选，所述第五透镜的物侧面曲率半径R9、所述第五透镜的像侧面曲率半径R10、所述第五透镜的入瞳孔径D5、所述第五透镜的光轴上厚度d5、所述第五透镜的有效焦距f5、以及总光学长度L满足：

1.50≤R9/d5≤2.00；

R10＝∞；

0.10≤D5/f5≤0.60；

0.02≤d5/L≤0.50。

进一步优选为：

1.70≤R9/d5≤1.80；

0.20≤D5/f5≤0.30；

0.05≤d5/L≤0.10。

作为本发明的优选，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜中相邻透镜之间的空气间隔满足：

2.50≤d12≤3.00；

6.00≤d23≤6.50；

1.50≤d34≤2.00；

1.50≤d45≤2.00；

进一步优选为：

2.80≤d12≤2.90；

6.20≤d23≤6.30；

1.80≤d34≤1.90；

1.90≤d45≤2.00。

其中，d12为第一透镜和第二透镜之间的空气间隔，d23为第二透镜和第三透镜之间的空气间隔，d34为第三透镜和第四透镜之间的空气间隔，d45为第四透镜和第五透镜之间的空气间隔。

作为本发明的优选，所述的总光学长度L满足：

L≤81mm。

作为本发明的优选，所述的入瞳孔径D满足：

D≥35mm。

上述的适应中心遮挡的激光扫描镜头在三维激光扫描仪中的应用，所述第五透镜与光电探测器光敏面的距离d_ima满足：

1.405≤d_ima≤1.425。

与现有技术相比，本发明具备的优势在于：

本发明采用五片正透镜叠加的方式减小整体镜头的焦距，从而增大了镜头的景深，使得镜头在1m-50m的光线弥散得到了有效的控制，同时这种设计方式利用了正透镜本身存在的球差，使目标反射回的轴旁光线和远轴光线汇聚在不同位置，这样在轴旁光线被遮挡时仍能在探测器中心位置接收到光强信号。

本发明严格控制探测器光敏面的位置，即目标位于近处时远轴光线汇聚的位置，这样在扫描近处物体时即可利用远轴光线汇聚在探测器中心填补暗斑，而目标在远处时，镜头具有的小F数能够保证中心缺失的部分较小，不影响光能量接收。经过验证，其在1-50m的范围内均有较好的能量收集效果，且探测器在范围内均有相当的能量输入，可以满足三维激光扫描仪的应用需求。

附图说明

下面给出对发明实施方案附图的简要介绍，参照阅读会对本发明的优点和总体结构有更清晰的认识，本领域相关人士也能根据附图得到其他和本发明有关的特征参数。

图1是本发明示出的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头的整体光路图；

图2是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头在三维扫描仪中应用的结构示意图；

图3是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头物距50m时的像面汇聚图；

图4是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头物距10m时的像面汇聚图；

图5是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头物距5m时的像面汇聚图；

图6是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头物距1m时的像面汇聚图；

图7是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头在给定光源且具有遮挡下物距50m的像面照度分布图；

图8是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头在给定光源且具有遮挡下物距10m的像面照度分布图；

图9是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头在给定光源且具有遮挡下物距5m的像面照度分布图；

图10是图1所示适应中心遮挡的激光扫描镜头在给定光源下物距1m的像面照度分布图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的优点及特性，下面结合附图对本发明进行具体阐述。所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。

参考附图1，本发明提供了了一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，该扫描镜头是为由五片透镜组成的光学系统。具体的，所述适应中心遮挡的激光扫描镜头，由物侧到像侧依次为：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5。

在本实施方式中，第一透镜1为双凸正透镜，第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4均为凸凹球面正透镜，第五透镜5为平凸正透镜。

图2所示为本实施方式中适应中心遮挡的激光扫描镜头在三维扫描仪中应用的结构示意图，图中包含适应中心遮挡的激光扫描镜头、光电探测器6、激光发射单元7、反射棱镜8和旋转反射镜9。反射棱镜8即为本发明提出的适应中心遮挡的激光扫描镜头所要克服的中心遮挡。

在本实施方式中，所有透镜采用同样的玻璃材质。定义透镜材料的d线折射率为nd1，阿贝数为v1，由于扫描镜头工作在红外波长区域，所采用玻璃材质满足14<v1/nd1<20；优选地，满足14<v1/nd1<14.5。满足该关系式有利于系统对特定波长光线的采集，采用统一材质有利于提高系统的可实现性与工业化。

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头的总焦距F和入瞳孔径D满足：1.30<D/F<1.50。具有足够大的相对孔径是很有必要的，这有利于提高相机的景深，在三维扫描仪工作时，目标距离可能在极短的时间内产生突变，因此光学系统不可变焦，所以尽可能提高相机的景深有利于探测器位置不变的情况下目标由近(1-5m)到远(5-50m)变化时光斑的变化尽量不明显，从而提高探测器光敏面内积分的光能量。

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头中的第一透镜1的物侧面曲率半径R1、第一透镜1的像侧面曲率半径R2、第一透镜1的光轴上厚度d1满足：

-0.5≤R1/R2≤-0.15 (1)

2.50≤R1/d1≤3.00 (2)

-13.50≤R2/d1≤-13.00 (3)

关系式(1)-(3)组合约束了第一透镜1的光焦度，将第一透镜1光焦度控制在合理范围内可以在第一透镜1处对目标光束做较好的偏折，方便后续镜头对光线的聚焦处理。进一步地，优选条件满足：

-0.30≤R1/R2≤-0.20 (4)

2.80≤R1/d1≤2.90 (5)

-13.20≤R2/d1≤-13.10 (6)

可以达到更优选的系统性能。

本实施方式中，第一透镜1的有效焦距f1、第一透镜1的入瞳孔径D1、第一透镜1的轴上厚度d1和适应中心遮挡的激光扫描镜头的光学总长L满足：

0.40≤D1/f1≤0.70 (7)

0.20≤d1/L≤0.50 (8)

其中，关系式(7)规定了第一透镜1的相对孔径，通过将第一透镜1的相对孔径控制在合理范围有利于在增大系统总体相对孔径的前提下保证前序透镜不将光纤偏折得过于倾斜，这样更有利于系统整体对光线的处理；满足关系式(8)有利于缩短系统长度，且利于透镜加工并减小制造误差。优选地，优选条件满足：

0.45≤D1/f1≤0.55 (9)

0.30≤d1/L≤0.35 (10)

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头中的第二透镜2的物侧面曲率半径R3、第二透镜2的像侧面曲率半径R4、第二透镜2的光轴上厚度d2满足：

0.30≤R3/R4≤0.60 (11)

2.50≤R3/d2≤3.00 (12)

6.50≤R4/d2≤7.00 (13)

关系式(11)-(13)组合约束了第二透镜2的光焦度，将第二透镜2光焦度控制在合理范围内可以在第二透镜2处对目标光束做较好的偏折，方便后续镜头对光线的聚焦处理。进一步地，优选条件满足：

0.40≤R3/R4≤0.45 (14)

2.70≤R3/d2≤2.80 (15)

6.80≤R4/d2≤6.90 (16)

可以达到更优选的系统性能。

本实施方式中，第二透镜2的有效焦距f2、第二透镜2的入瞳孔径D2、第二透镜2的轴上厚度d2和适应中心遮挡的激光扫描镜头的光学总长L满足：

0.10≤D2/f2≤0.60 (17)

0.10≤d2/L≤0.50 (18)

其中，关系式(17)规定了第二透镜2的相对孔径，通过将第二透镜2的相对孔径控制在合理范围有利于在增大系统总体相对孔径的前提下保证前序透镜不将光纤偏折得过于倾斜，这样更有利于系统整体对光线的处理；满足关系式(18)有利于缩短系统长度，且利于透镜加工并减小制造误差。优选地，满足：

0.20≤D2/f2≤0.25 (19)

0.15≤d2/L≤0.20 (20)

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头中的第三透镜3的物侧面曲率半径R5、第三透镜3的像侧面曲率半径R6、第三透镜3的光轴上厚度d3满足：

1.00≤R5/R6≤1.50 (21)

-3.00≤R5/d3≤-2.50 (22)

-2.50≤R6/d3≤-2.00 (23)

关系式(21)-(23)组合约束了第三透镜3的光焦度，将第三透镜3光焦度控制在合理范围内可以在第三透镜3处将前序透镜偏折的光线平滑化及收束化，方便后续镜头对光线的聚焦处理。进一步地，优选条件满足

1.10≤R5/R6≤1.20 (24)

-2.80≤R5/d3≤-2.70 (25)

-2.50≤R6/d3≤-2.40 (26)

可以达到更优选的系统性能。

本实施方式中，第三透镜3的有效焦距f3、第三透镜3的入瞳孔径D3、第三透镜3的轴上厚度d3和适应中心遮挡的激光扫描镜头的光学总长L满足：

0.02≤D3/f3≤0.50 (27)

0.20≤d3/L≤0.50 (28)

其中，关系式(27)规定了第三透镜3的相对孔径，通过将第三透镜3的相对孔径控制在合理范围有利于稳定系统对光线的收束能力的同时利于后续焦距较大凸透镜对光线的进一步偏折；满足关系式(28)有利于缩短系统长度，且利于透镜加工并减小制造误差。优选地，满足：

0.05≤D3/f3≤0.10 (29)

0.20≤d3/L≤0.25 (30)

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头系统第四透镜4的物侧面曲率半径R7、第四透镜4的像侧面曲率半径R8、第四透镜4的光轴上厚度d4满足：

2.00≤R7/R8≤2.50 (31)

-22.50≤R7/d4≤-22.00 (32)

-11.00≤R8/d4≤-10.50 (33)

关系式(31)-(33)组合约束了第四透镜4的光焦度，将第四透镜4光焦度控制在合理范围内可以在第四透镜4处将前序透镜偏折的光线平滑化及收束化，方便后续镜头对光线的聚焦处理。进一步地，优选条件满足

2.00≤R7/R8≤2.10 (34)

-22.20≤R7/d4≤-22.10 (35)

-10.80≤R8/d4≤-10.70 (36)

可以达到更优选的系统性能。

本实施方式中，第四透镜4的有效焦距f4、第四透镜4的入瞳孔径D4、第四透镜4的轴上厚度d4和适应中心遮挡的激光扫描镜头的光学总长L满足：

0.02≤D4/f4≤0.50 (37)

0.02≤d4/L≤0.50 (38)

其中，关系式(37)规定了第四透镜4的相对孔径，通过将第四透镜4的相对孔径控制在合理范围有利于在进一步增大系统整体相对孔径的同时利于将光线进一步平整化又不至于偏折过大，准备好最后一片凸透镜对光线的进一步偏折和汇聚；满足关系式(38)有利于缩短系统长度，且利于透镜加工并减小制造误差。优选地，满足：

0.05≤D4/f4≤0.10 (39)

0.05≤d4/L≤0.10 (40)

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头系统第五透镜5的物侧面曲率半径R9、第五透镜5的像侧面曲率半径R10、第五透镜5的光轴上厚度d5满足：

1.50≤R9/d5≤2.00 (41)

R10＝∞ (42)

关系式(41)约束了第五透镜5的光焦度，将第五透镜5光焦度控制在合理范围内可以将前序系统收束后的光线汇聚到光敏面上，同时保证足够大的系统相对孔径，关系式(42)确保第五透镜5的最后一面即整体光学系统的最后一面不引入额外像差。进一步地，优选条件满足

1.70≤R9/d5≤1.80 (43)

可以达到更优选的系统性能。

本实施方式中，第五透镜5的有效焦距f5、第五透镜5的入瞳孔径D5、第五透镜5的轴上厚度d5和适应中心遮挡的激光扫描镜头的光学总长L满足：

0.10≤D5/f5≤0.60 (44)

0.02≤d5/L≤0.50 (45)

其中，关系式(44)规定了第五透镜5的相对孔径，通过将第五透镜5的相对孔径控制在合理范围有利于在进一步增大系统整体相对孔径的同时对光线进行最终的偏折与汇聚，同时将系统总球差控制在需要的范围内以满足解决中心遮挡影响的系统需求；满足关系式(45)有利于缩短系统长度，且利于透镜加工并减小制造误差。优选地，满足：

0.20≤D5/f5≤0.30 (46)

0.05≤d5/L≤0.10 (47)

本实施方式中，第五透镜5距离光电探测器光敏面的放置位置距离d_ima满足：

1.405≤d_ima≤1.425 (48)

关系式(48)规定了光学系统在装配时第五透镜5距离探测器光敏面的位置，将探测器安置在合理范围内可以使整个系统避免由于中心遮挡在原有焦点位置引起的中心暗斑，同时在由近到远的距离内均可保证光敏面中能够接收相当的光能量。

本实施方式中，适应中心遮挡的激光扫描镜头的总光学长度L小于或等于81毫米，有利于实现大景深的光学特性以及实现轻薄化。

本实施方式中适应中心遮挡的激光扫描镜头的入瞳孔径D满足：D≥35mm。满足该要求可以保证光学系统具有足够大的孔径来接收足够多的激光能量。

当满足上述各关系式时，适应中心遮挡的激光扫描镜头在具有大景深和大相对孔径

的同时能够在1-50m的动态范围内探测目标距离同时避免由于三维激光扫描仪结构特性产生

的镜头中心遮挡；由于本扫描镜头为非成像系统，对像差无要求，所以本系统使用五片正光

焦度的透镜最大程度减小系统焦距以提高相对孔径，同时正确利用正透镜叠加所产生的球差

使轴外光线弥补轴旁光线产生的暗斑保证较小的光敏面中心也能接收到足够的光信号。

下面将用实例进行说明本发明的适应中心遮挡的激光扫描镜头。焦距、轴上距离、曲率半径、轴上厚度的单位为mm。

以下示出了图1所示的适应中心遮挡的激光扫描镜头的设计数据。

表1列出了适应中心遮挡的激光扫描镜头的第一透镜1至第五透镜5的物侧面曲率半径和像侧面曲率半径R、各透镜的轴上厚度以及相邻两透镜间的距离d、以及镜头玻璃材料的折射率nd及阿贝数vd。需要说明的是，本实施方式中，R与d的单位均为毫米(mm)。

【表1】

其中，各符号的含义如下。

R：光学面中心处的曲率半径；

S1：孔径光阑；

R1：第一透镜1的物侧面的曲率半径；

R2：第一透镜1的像侧面的曲率半径；

R3：第二透镜2的物侧面的曲率半径；

R4：第二透镜2的像侧面的曲率半径；

R5：第三透镜3的物侧面的曲率半径；

R6：第三透镜3的像侧面的曲率半径；

R7：第四透镜4的物侧面的曲率半径；

R8：第四透镜4的像侧面的曲率半径；

R9：第五透镜5的物侧面的曲率半径；

R10：第五透镜5的像侧面的曲率半径；

d：透镜的沿光轴厚度、透镜之间的沿光轴空气间隔；

d0：光阑到第一透镜1物侧面中心的沿光轴方向距离；

d1：第一透镜1的沿光轴厚度；

d12：第一透镜1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的沿光轴空气间隔；

d2：第二透镜2的沿光轴厚度；

d23：第二透镜2的像侧面到第三透镜3的物侧面的沿光轴空气间隔；

d3：第三透镜3的沿光轴厚度；

d34：第三透镜3的像侧面到第四透镜4的物侧面的沿光轴空气间隔；

d4：第四透镜4的沿光轴厚度；

d45：第四透镜4的像侧面到第五透镜5的沿光轴空气间隔；

d5：第五透镜5的沿光轴厚度；

d_ima：第五透镜5的像侧面到像面的沿光轴空气间隔；

nd：透镜玻璃材料d线的折射率；

vd：透镜玻璃材料阿贝数；

图3、图4、图5和图6分别示出了波长为1550nm的光在物距50m、10m、5m、1m时经过本适应中心遮挡的激光扫描镜头后的光敏面前光路图；由于整个扫描镜头为定焦系统，所以在物距缩小时像面光斑会有增大，但在1-50m的范围内均有较好的能量收集效果。

图7、图8、图9和图10则分别示出了波长为1550nm的光在物距50m、10m、5m、1m时经过本适应中心遮挡的激光扫描镜头后的像面辐射照度分布图。设定的光源为半径5mm圆形朗伯辐射体，设定的光源辐射照度为1000瓦/平方米，设定的像面大小为直径0.2mm圆形探测器，各图左侧为像面照度灰度分布图，右侧为像面照度的剖面曲线图。可以看到系统在1-50m的范围内具有良好的光能量收集性能，能够满足其在三维激光扫描仪中应用的需求。

以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，包括第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)沿着物方到像方的方向在光轴上依次设置，第一透镜(1)为双凸正透镜，第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)均为凹凸球面正透镜，第五透镜(5)为平凸正透镜；

2.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于：所述第一透镜(1)的物侧面曲率半径R1、所述第一透镜(1)的像侧面曲率半径R2、所述第一透镜(1)的入瞳孔径D1、所述第一透镜(1)的光轴上厚度d1、所述第一透镜(1)的有效焦距f1、以及总光学长度L满足：

-0.5≤R1/R2≤-0.15；

2.50≤R1/d1≤3.00；

-13.50≤R2/d1≤-13.00；

0.40≤D1/f1≤0.70；

0.20≤d1/L≤0.50。

3.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于：所述第二透镜(2)的物侧面曲率半径R3、所述第二透镜(2)的像侧面曲率半径R4、所述第二透镜(2)的入瞳孔径D2、所述第二透镜(2)的光轴上厚度d2、所述第二透镜(2)的有效焦距f2、以及总光学长度L满足：

0.30≤R3/R4≤0.60；

2.50≤R3/d2≤3.00；

6.50≤R4/d2≤7.00；

0.10≤D2/f2≤0.60；

0.10≤d2/L≤0.50。

4.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于：所述第三透镜(3)的物侧面曲率半径R5、所述第三透镜(3)的像侧面曲率半径R6、所述第三透镜(3)的入瞳孔径D3、所述第三透镜(3)的光轴上厚度d3、所述第三透镜(3)的有效焦距f3、以及总光学长度L满足：

1.00≤R5/R6≤1.50；

-3.00≤R5/d3≤-2.50；

-2.50≤R6/d3≤-2.00；

0.05≤D3/f3≤0.50；

0.20≤d3/L≤0.50。

5.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于：所述第四透镜(4)的物侧面曲率半径R7、所述第四透镜(4)的像侧面曲率半径R8、所述第四透镜(4)的入瞳孔径D4、所述第四透镜(4)的光轴上厚度d4、所述第四透镜(4)的有效焦距f4、以及总光学长度L满足：

2.00≤R7/R8≤2.50；

-22.50≤R7/d4≤-22.00；

-11.00≤R8/d4≤-10.50；

0.05≤D4/f4≤0.50；

0.05≤d4/L≤0.50。

6.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于，所述第五透镜(5)的物侧面曲率半径R9、所述第五透镜(5)的像侧面曲率半径R10、所述第五透镜(5)的入瞳孔径D5、所述第五透镜(5)的光轴上厚度d5、所述第五透镜(5)的有效焦距f5、以及总光学长度L满足：

1.50≤R9/d5≤2.00；

R10＝∞；

0.10≤D5/f5≤0.60；

0.05≤d5/L≤0.50。

7.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜中相邻透镜之间的空气间隔满足：

2.50≤d12≤3.00；

6.00≤d23≤6.50；

1.50≤d34≤2.00；

1.50≤d45≤2.00；

8.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于，所述的总光学长度L满足：

L≤81mm。

9.根据权利要求1所述的一种适应中心遮挡的激光扫描镜头，其特征在于，所述的入瞳孔径D满足：

D≥35mm。

10.如权利要求1-9任一权利要求所述的适应中心遮挡的激光扫描镜头在三维激光扫描仪中的应用，其特征在于，所述第五透镜与光电探测器光敏面的距离d_ima满足：

1.405≤d_ima≤1.425。