CN218181195U - 一种光学镜头 - Google Patents

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CN218181195U CN202222161351.3U CN202222161351U CN218181195U CN 218181195 U CN218181195 U CN 218181195U CN 202222161351 U CN202222161351 U CN 202222161351U CN 218181195 U CN218181195 U CN 218181195U
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optical lens
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米士隆
韩妮
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种光学镜头。该光学镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；第一透镜至第七透镜的光焦度与光学镜头的光焦度满足一定的比例关系。本实用新型实施例提供的光学镜头，可以利用各透镜的光焦度配合，实现大光圈小型化的光学镜头，同时能够利用各透镜的光焦度配合，对镜头的像差进行校正，保证该光学镜头具有较高的解像力，具有宽视野、大光圈和大像面的特点，同时能够满足‑40℃～95℃温度下的使用要求。

Description

一种光学镜头
技术领域
本实用新型实施例涉及汽车驾驶技术领域，尤其涉及一种光学镜头。
背景技术
随着科技的进步，汽车行业有了较大的改革，高级驾驶辅助系统和自动驾驶系统步入人们视线。先进的汽车技术尝试教会汽车自主观察、思考和学习，而车载摄像头就是这些技术观察的“眼睛”，跟随汽车技术一起进步的还有车载摄像头。
目前，辅助驾驶系统和自动驾驶系统对车载摄像头的要求随之提高，市场上对车载摄像头中光学镜头的主流要求已变为大光圈、小型化、广角等，然而现有技术中的车载镜头无法兼具上述优点，无法满足汽车行业逐渐增高的要求。
实用新型内容
本实用新型提供一种光学镜头，以在实现光学镜头乃至摄像头的高品质成像的同时，满足大光圈、小型化、广角的要求。
本实用新型实施例提供了一种光学镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；
所述第一透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000011
所述第二透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000012
所述第三透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000013
所述第四透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000014
所述第五透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000015
所述第六透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000016
所述第七透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000017
所述光学镜头的光焦度为
Figure BDA0003801798140000021
所述光学镜头满足：
Figure BDA0003801798140000022
Figure BDA0003801798140000023
Figure BDA0003801798140000024
Figure BDA0003801798140000025
Figure BDA0003801798140000026
Figure BDA0003801798140000027
Figure BDA0003801798140000028
可选地，所述第一透镜和第二透镜的组合光焦度为
Figure BDA0003801798140000029
所述光学镜头满足：
Figure BDA00038017981400000210
可选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第六透镜具有负光焦度，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜具有正光焦度。
可选地，所述第五透镜和所述第六透镜相对的表面相互胶合形成胶合透镜。
可选地，所述第五透镜的阿贝数为v5，所述第六透镜的阿贝数为v6；
所述第五透镜和所述第六透镜满足：
Figure BDA00038017981400000211
v5-v6＞25。
可选地，所述第一透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜为球面透镜，所述第二透镜和所述第四透镜为非球面透镜。
可选地，所述第一透镜的折射率Nd1满足：Nd1＞1.75。
可选地，所述光学镜头为全玻镜头。
可选地，还包括光阑，所述光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间或所述第四透镜和所述第五透镜之间。
本实用新型实施例提供的光学镜头，通过沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；第一透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000031
第二透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000032
第三透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000033
第四透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000034
第五透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000035
第六透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000036
第七透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000037
光学镜头的光焦度为
Figure BDA0003801798140000038
光学镜头满足上述的光焦度比例关系，可以利用各透镜的光焦度配合，实现大光圈小型化的光学镜头，同时能够利用各透镜的光焦度配合，对镜头的像差进行校正，保证该光学镜头具有较高的解像力。本实用新型实施例提供的光学镜头，可以保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，具有宽视野、大光圈和大像面的特点，在实现良好像质的同时，能够满足-40℃～95℃温度下的使用要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种光学镜头的结构示意图；
图2是图1所示实施例一中的光学镜头的光线扇形图；
图3是本实用新型实施例二提供的一种光学镜头的结构示意图；
图4是图3所示实施例二中的光学镜头的光线扇形图；
图5是本实用新型实施例三提供的一种光学镜头的结构示意图；
图6是图5所示实施例三中的光学镜头的光线扇形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。需要注意的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1是本实用新型实施例一提供的一种光学镜头的结构示意图，参考图1，该光学镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17；第一透镜11的光焦度为
Figure BDA0003801798140000041
第二透镜12的光焦度为
Figure BDA0003801798140000042
第三透镜13的光焦度为
Figure BDA0003801798140000043
第四透镜14的光焦度为
Figure BDA0003801798140000044
第五透镜15的光焦度为
Figure BDA0003801798140000045
第六透镜16的光焦度为
Figure BDA0003801798140000046
第七透镜17的光焦度为
Figure BDA0003801798140000047
光学镜头的光焦度为
Figure BDA0003801798140000048
光学镜头满足：
Figure BDA0003801798140000049
Figure BDA00038017981400000410
Figure BDA00038017981400000411
Figure BDA00038017981400000412
Figure BDA00038017981400000413
Figure BDA00038017981400000414
Figure BDA0003801798140000051
其中，透镜的光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。在如图1所示的光学镜头中，设置第一透镜11、第二透镜12和第七透镜17具有负的光焦度，而第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15和第六透镜16具有正的光焦度，可以利用各透镜对光线进行汇聚或发散。通过合理设置各透镜相对整个光学镜头的光焦度比例关系，实际上是限制了各透镜在整个镜头中相对的光束汇聚或发散效果，上述提供的各透镜光焦度与光学镜头的光焦度比例，是通过合理试验获得的比例关系，在该光焦度比例关系下，整个定焦镜头可以对畸变、球差等各类像差进行校正和平衡，保证成像的质量的同时，满足大光圈、小型化、广角的要求。
示例性地，第一透镜11可设置为凸凹透镜，第二透镜12可设置为双凹透镜，第三透镜13可设置为凹凸透镜，第四透镜14可设置为双凸透镜，第五透镜15可设置为双凸透镜，第六透镜16可设置为双凹透镜，第七透镜17可设置为双凸透镜。
本实用新型实施例提供的光学镜头，通过沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；第一透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000052
第二透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000053
第三透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000054
第四透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000055
第五透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000056
第六透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000057
第七透镜的光焦度为
Figure BDA0003801798140000058
光学镜头的光焦度为
Figure BDA0003801798140000059
光学镜头满足上述的光焦度比例关系，可以利用各透镜的光焦度配合，实现大光圈小型化的光学镜头，同时能够利用各透镜的光焦度配合，对镜头的像差进行校正，保证该光学镜头具有较高的解像力。本实用新型实施例提供的光学镜头，可以保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，具有宽视野、大光圈和大像面的特点，在实现良好像质的同时，能够满足-40℃～95℃温度下的使用要求。
进一步地，本实用新型实施例中还可设置第一透镜11和第二透镜12的组合光焦度为
Figure BDA0003801798140000061
光学镜头满足：
Figure BDA0003801798140000062
此外本实用新型实施例的光学镜头中各透镜可满足以下光焦度条件：第一透镜11、第二透镜12、第六透镜16具有负光焦度，第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15和第七透镜17具有正光焦度。
其中，设置第一透镜11和第二透镜12为负的光焦度，将该两个透镜的组合镜组的光焦度设置为负光焦度的同时，还将其设置与整个光学镜头满足上述比例，可以通过该两个透镜配合起到控制光学系统入射角的作用，保证大的视场角；在此基础上，通过其他透镜的正负光焦度配合，可对该大视场角的光学镜头的像差进行校正，保证该光学镜头具有较高的解像力。
可选地，为了提高像差校正质量，可选将第五透镜15和第六透镜16胶合组成胶合透镜。更进一步地，在一具体实施例中，还可选第五透镜15的阿贝数为v5，第六透镜16的阿贝数为v6；第五透镜15和第六透镜16满足：
Figure BDA0003801798140000063
Figure BDA0003801798140000064
v5-v6＞25。
本领域技术人员可以理解的是，第五透镜15和第六透镜16分别为双凸透镜和双凹透镜，在此基础上，通过合理修正第五透镜15和第六透镜16的表面形状，例如曲率半径、非球面的参数等，可以使其相邻近的表面曲率一致然后胶合，同时保证第五透镜15和第六透镜16可以实现正负光焦度的配合，对场曲等像差进行校正。另外，对于胶合的第五透镜15和第六透镜16，设置其阿贝数差v5-v6大于25，能够有助于该光学镜头色差的校正，使成像更清晰。
进一步地，本实施例中的光学镜头还包括光阑20，光阑20位于第三透镜13和第四透镜14之间的光路中。当然，在本实用新型的其他实施例中，还可将光阑20设置在第三透镜13和第五透镜15之间的光路中。
光阑20在光学系统中用于限制光束尺寸，决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少，即用于控制镜头的通光量，也即光阑直接决定了该光学镜头的光圈的大小。本实用新型实施例提供的光学镜头中，光阑设置第三透镜和第四透镜或第四透镜和第五透镜之间，利用整个光学系统腰部位置进行通光量的控制，可以在有效限制光学系统光圈大小的基础上，保证透过该光阑的光线量，确保成像亮度；此外，光阑可以阻挡远轴的光线，有效减少轴外像差，保证成像的清晰度。
在一具体实施例中，还可选第一透镜11、第三透镜13、第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17为球面透镜，第二透镜12和第四透镜14为非球面透镜。
其中，将第四透镜14设置为非球面透镜，并且设置在系统光阑处，则主要可以进行球差的校正。而将第二透镜12设置为非球面透镜，设置其远离光阑，则可以配合第一透镜11有效扩大光学系统视场角的同时，校正光学系统的轴外像差，包括彗差、像散、畸变等。
进一步地，在本实用新型实施例中，还可设置第一透镜11的折射率Nd1满足：Nd1＞1.75。其中透镜折射率大于1.75，表示该透镜具有相对较强的折射能力。
考虑到广角需求，作为光学镜头中光路上的首片透镜的第一透镜11一般会设置较大的光焦度，使光线的弯折能力更强，汇聚更多光线，增加入射角，也即会将第一透镜11的曲率设置的更大，实现大光焦度。换言之，基于镜头视场角较大，为了保证光线的入射角，需要第一枚镜片及第一透镜11满足R/F＜30，其中，R为第一透镜11的物侧面曲率半径，F为该光学镜头的焦距，R值越小，第一透镜11的物侧面形状越凸，外部进入的光线也就越多。基于此，本实施例中设置该第一透镜11具有较大的折射率，且大于1.75，能够增加透镜的光折射能力，辅助实现大广角。反而言之，在相同折射能力的前提下，采用较大折射率的透镜，可以减少该透镜的曲率，也即可使第一透镜11的表面相对更平缓，从而有助于降低镜片的加工难度，保证镜片的可加工性。
可选地，本实用新型实施例中的光学镜头为全玻镜头，即第一透镜11至第七透镜17均采用玻璃制成。此处设置7枚镜片均采用玻璃镜片，其主要目的是利用玻璃材质减少镜片对温度的敏感性，保证不同温度下镜片成像质量，满足-40℃～95℃温度条件下的使用要求，更适用车载镜头的使用场景。
基于以上相同的实用新型构思，本实用新型提供了三种不同的具体实施例，其光焦度关系及设计范围见表1所示：
表1本实用新型三种实施例中光学镜头各光焦度关系及设计范围
Figure BDA0003801798140000081
如图1所示实施例一的光学镜头中各透镜的参数设计值如表2所示：
表2光学镜头各透镜的一种设计值
面序号 面型 曲率半径(mm) 厚度(mm) 折射率 阿贝数 K值
S1 球面 24.68 1 1.8 46.5
S2 球面 6.04 1.99
S3 非球面 -16.61 0.99 1.81 40.7 7.07
S4 非球面 15.1 1.04 14.56
S5 球面 -30.57 4 1.95 18
S6 球面 -12.29 2.16
光阑 球面 PL 0.1
S7 非球面 10.86 1.8 1.62 63.9 7.59
S8 非球面 -6.84 0.1 -1.82
S9 球面 11.55 2.76 1.73 54.7
S10 球面 -6.58 0.6 1.85 23.8
S11 球面 6.36 2.06
S12 球面 13.24 1.37 1.95 32.3
S13 球面 -33.05 1.5
S14 球面 PL 0.7 1.52 64.2
S15 球面 PL 2.45
表2中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
Figure BDA0003801798140000101
其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-D为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶项系数。
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表3所示：
表3各非球面参数
面序号 A B C D
S3 3.559E-04 6.060E-05 -3.363E-06 6.572E-08
S4 1.883E-03 1.030E-04 7.690E-07 1.339E-07
S7 -7.579E-04 -5.510E-05 -3.868E-07 4.570E-09
S8 1.438E-04 -2.702E-05 -1.185E-08 2.473E-07
图2是图1所示实施例一中的光学镜头的光线扇形图，由该光扇图可知，不同视场角下不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)的成像范围均在±50μm以内，保证了不同视场区域的像差相差较小，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
图3是本实用新型实施例二提供的一种光学镜头的结构示意图，图3所示实施例二中光学镜头的焦距关系及折射率设计值如表1所示。该光学镜头中各透镜的一种参数设计值如表4所示：
表4光学镜头各透镜的一种设计值
Figure BDA0003801798140000102
Figure BDA0003801798140000111
表4中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
Figure BDA0003801798140000112
其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-D为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶项系数。
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表5所示：
表5各非球面参数
面序号 A B C D
S3 -5.520E-04 1.736E-05 -5.131E-07 4.918E-08
S4 2.183E-04 1.489E-06 2.869E-06 -6.408E-08
S7 -5.805E-04 -3.680E-05 -8.626E-07 -3.462E-08
S8 7.498E-05 -3.410E-05 2.968E-06 -1.003E-07
图4是图3所示实施例二中的光学镜头的光线扇形图，由该光扇图可知，不同视场角下不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)的成像范围均在±50μm以内，保证了不同视场区域的像差相差较小，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
图5是本实用新型实施例三提供的一种光学镜头的结构示意图，图5所示实施例三中光学镜头的焦距关系及折射率设计值如表1所示。
该光学镜头中各透镜的一种参数设计值如表6所示：
表6光学镜头各透镜的一种设计值
Figure BDA0003801798140000121
Figure BDA0003801798140000131
表6中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
Figure BDA0003801798140000132
其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-D为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶项系数。
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表7所示：
表7各非球面参数
面序号 A B C D
S3 -1.932E-04 -2.238E-06 4.042E-07 -6.295E-08
S4 9.872E-04 2.014E-06 5.167E-06 -4.754E-07
S7 1.439E-04 -1.848E-05 2.733E-06 -1.631E-07
S8 9.699E-04 7.228E-05 -4.887E-06 4.579E-07
图6是图5所示实施例三中的光学镜头的光线扇形图，由该光扇图可知，不同视场角下不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)的成像范围均在±50μm以内，保证了不同视场区域的像差相差较小，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种光学镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；
所述第一透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000011
所述第二透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000012
所述第三透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000013
所述第四透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000014
所述第五透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000015
所述第六透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000017
所述第七透镜的光焦度为
Figure FDA0003801798130000018
所述光学镜头的光焦度为
Figure FDA0003801798130000016
所述光学镜头满足：
Figure FDA0003801798130000019
Figure FDA00038017981300000111
Figure FDA00038017981300000110
Figure FDA00038017981300000112
Figure FDA00038017981300000113
Figure FDA00038017981300000114
Figure FDA00038017981300000115
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜的组合光焦度为
Figure FDA00038017981300000116
所述光学镜头满足：
Figure FDA00038017981300000117
3.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、所述第二透镜、所述第六透镜具有负光焦度，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜具有正光焦度。
4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜和所述第六透镜相对的表面相互胶合形成胶合透镜。
5.根据权利要求4所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜的阿贝数为v5，所述第六透镜的阿贝数为v6；
所述第五透镜和所述第六透镜满足：
Figure FDA0003801798130000021
v5-v6＞25。
6.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、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜为球面透镜，所述第二透镜和所述第四透镜为非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率Nd1满足：Nd1＞1.75。
8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头为全玻镜头。
9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，还包括光阑，所述光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间或所述第四透镜和所述第五透镜之间。
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