CN108132524B

CN108132524B - 光学成像镜头

Info

Publication number: CN108132524B
Application number: CN201711477802.1A
Authority: CN
Inventors: 廖华滨; 刘新明
Original assignee: YUJING PHOTOELECTRIC (XIAMEN) CO Ltd
Current assignee: YUJING PHOTOELECTRIC (XIAMEN) CO Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: US20190204540A1; US10444468B2; CN108132524A; TWI682192B; TW201930949A

Abstract

本发明公开了光学成像镜头，包含有第一透镜至第七透镜共七片透镜。其中第一透镜的一像侧面的一光轴区域为凹面，第三透镜的一物侧面的一圆周区域为凹面，第四透镜具有正屈光率，第四透镜的一物侧面的一光轴区域为凹面，第六透镜的一像侧面的一光轴区域为凹面。其中光学成像镜头只有上述该第一透镜至该第七透镜共七片透镜具有屈光率，另第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜与第七透镜的阿贝数(Abbe number)分别定义为υ3、υ4、υ5、υ6与υ7，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000。所述光学成像镜头具有缩减光学镜头之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的优点。

Description

光学成像镜头

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种光学成像镜头。

背景技术

消费性电子产品的规格日新月异，追求轻薄短小的脚步也未曾放慢，因此光学镜头等电子产品的关键零组件在规格上也必须持续提升，以符合消费者的需求。而光学镜头最重要的特性为成像质量与体积，另外，提升视场角度及扩大光圈的特色也日趋重要。其中，就成像质量而言，随着影像感测技术之进步，消费者对于成像质量等的要求也将更加提高，因此在光学镜头设计领域中，除了追求镜头薄型化，同时也必须兼顾镜头成像质量及性能。

然而，光学镜头设计并非单纯将成像质量佳的镜头等比例缩小就能制作出兼具成像质量与微型化的光学镜头，设计过程不仅牵涉到材料特性，还必须考虑到制作、组装良率等生产面的实际问题。因此，微型化镜头的技术难度明显高出传统镜头，故如何制作出符合消费性电子产品需求的光学镜头，并持续提升其成像质量，长久以来一直是本领域产、官、学界所持续精进的目标。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种具有缩减光学镜头之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的光学成像镜头。

本发明七片式光学成像镜头从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，都分别具有朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，以及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

本实施例中，第一透镜的像侧面的一光轴区域为凹面，第三透镜的物侧面的一圆周区域为凹面，第四透镜具有正屈光率，第四透镜的物侧面的一光轴区域为凹面，第六透镜的像侧面的一光轴区域为凹面，其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第七透镜共七片透镜具有屈光率，另第三透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ3，第四透镜的阿贝数定义为υ4，第五透镜的阿贝数定义为υ5，第六透镜的阿贝数定义为υ6，第七透镜的阿贝数定义为υ7，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000。

本发明在第二方面，提出一种缩减光学镜头之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学成像镜头。本发明七片式光学成像镜头从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，都分别具有朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，以及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

本实施例中，第三透镜的物侧面的一圆周区域为凹面，第四透镜具有正屈光率，第四透镜的物侧面的一光轴区域为凹面，第五透镜的像侧面的一光轴区域为凸面，第六透镜的像侧面的一光轴区域为凹面，其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第七透镜共七片透镜具有屈光率，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000。

本发明在第三方面，提出一种缩减光学镜头之系统长度、确保成像质量、加强物体成像的清晰度、具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学成像镜头。本发明七片式光学成像镜头从物侧至像侧，在光轴上依序安排有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，都分别具有朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，以及朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

本实施例中，第三透镜的物侧面的一圆周区域为凹面，第四透镜具有正屈光率，第四透镜的物侧面的一光轴区域为凹面，第六透镜的像侧面的一光轴区域为凹面，第七透镜具有负屈光率，其中，光学成像镜头只有上述第一透镜至第七透镜共七片透镜具有屈光率，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000。

在本发明光学成像镜头中，该光学成像镜头满足以下任何条件之一：

BFL/T1≤1.400。

TL/(G45+G56+G67)≤6.900。

(T3+T7)/T6≤1.300。

ALT/(T4+T5)≤3.100。

T5/G23≤2.500。

EFL/AAG≤3.100。

BFL/T4≤1.500。

TL/T1≤6.700。

(T3+T7)/G45≤1.900。

ALT/AAG≤2.100。

T5/G34≤1.300。

TTL/EFL≤2.500。

BFL/G67≤2.100。

TL/T4≤7.300。

(T3+T7)/(G45+G56)≤1.500。

T3/T2≤1.600。

T2/(G12+G23)≤1.500。

本发明所述第三透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ3，第四透镜的阿贝数定义为υ4，第五透镜的阿贝数定义为υ5，第六透镜的阿贝数定义为υ6，第七透镜的阿贝数定义为υ7，BFL定义为该第七透镜的该像侧面至成像面在该光轴上的长度，TL定义为该第一透镜的该物侧面到该第七透镜的该像侧面在该光轴上的距离，ALT定义为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜之中心厚度总和，EFL定义为该光学镜头系统有效焦距，AAG定义为该第一透镜到该第七透镜在光轴上的六个空气间隙总和，TTL定义为该第一透镜的该物侧面至成像面在光轴上的长度，T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度，T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度，T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度，T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5定义为该第五透镜在该光轴上的厚度，T6定义为该第六透镜在该光轴上的厚度，T7定义为该第七透镜在该光轴上的厚度，G12为该第一透镜与该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G23为该第二透镜与该第三透镜在该光轴上的空气间隙，G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，G56为该第五透镜与该第六透镜在该光轴上的空气间隙，G67为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙。

本发明所述光学成像镜头主要用于拍摄影像及录像之，并可以应用于可携式电子产品中，例如：行动电话、相机、平板计算机、或是个人数字助理(Personal DigitalAssistant,PDA)、车用摄影装置中。

附图说明

图1至图5是本发明光学成像镜头判断曲率形状方法之示意图。

图6是本发明光学成像镜头的第一实施例之示意图。

图7是第一实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图8是本发明光学成像镜头的第二实施例之示意图。

图9是第二实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图10是本发明光学成像镜头的第三实施例之示意图。

图11是第三实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图12是本发明光学成像镜头的第四实施例之示意图。

图13是第四实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图14是本发明光学成像镜头的第五实施例之示意图。

图15是第五实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图16是本发明光学成像镜头的第六实施例之示意图。

图17是第六实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图18是本发明光学成像镜头的第七实施例之示意图。

图19是第七实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图20是本发明光学成像镜头的第八实施例之示意图。

图21是第八实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图22是本发明光学成像镜头的第九实施例之示意图。

图23是第九实施例的光学成像镜头之纵向球差与各项像差图示意图。

图24是第一实施例详细的光学数据表格图。

图25是第一实施例详细的非球面数据表格图。

图26是第二实施例详细的光学数据表格图。

图27是第二实施例详细的非球面数据表格图。

图28是第三实施例详细的光学数据表格图。

图29是第三实施例详细的非球面数据表格图。

图30是第四实施例详细的光学数据表格图。

图31是第四实施例详细的非球面数据表格图。

图32是第五实施例详细的光学数据表格图。

图33是第五实施例详细的非球面数据表格图。

图34是第六实施例详细的光学数据表格图。

图35是第六实施例详细的非球面数据表格图。

图36是第七实施例详细的光学数据表格图。

图37是第七实施例详细的非球面数据表格图。

图38是第八实施例详细的光学数据表格图。

图39是第八实施例详细的非球面数据表格图。

图40是第九实施例详细的光学数据表格图。

图41是第九实施例详细的非球面数据表格图。

图42是各实施例之重要参数表格图。

图43是各实施例之重要参数表格图。

图44是各实施例之重要参数表格图。

图45是各实施例之重要参数表格图。

具体实施方式

本说明书之光学系统包含至少一透镜，接收入射光学系统之平行于光轴至相对光轴呈半视角(HFOV)角度内的成像光线。成像光线通过光学系统于成像面上成像。所言之「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来之近轴屈光率为正(或为负)。所言之「透镜之物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。成像光线包括至少两类光线：主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm(如图1所示)。透镜之物侧面(或像侧面)可依不同位置区分为不同区域，包含光轴区域、圆周区域、或在部分实施例中的一个或多个中继区域，该些区域的说明将于下方详细阐述。

附图中的符号说明：1光学成像镜头；2物侧；3像侧；4光轴；10第一透镜；11物侧面；12像侧面；13光轴区域；14圆周区域；16光轴区域；17圆周区域；17’圆周区域；20第二透镜；21物侧面；22像侧面；23光轴区域；24圆周区域；24’圆周区域；26光轴区域；27圆周区域；30第三透镜；31物侧面；32像侧面；33光轴区域；34圆周区域；36光轴区域；37圆周区域；37’圆周区域；40第四透镜；41物侧面；42像侧面；43光轴区域；44圆周区域；44’圆周区域；46光轴区域；47圆周区域；50第五透镜；51物侧面；52像侧面；53光轴区域；54圆周区域；56光轴区域；57圆周区域；57’圆周区域；60第六透镜；61物侧面；62像侧面；63光轴区域；64圆周区域；66光轴区域；67圆周区域；67’圆周区域；70第七透镜；71物侧面；72像侧面；73光轴区域；73’光轴区域；74圆周区域；74’圆周区域；76光轴区域；76’光轴区域；77圆周区域；80光圈；90滤光片；91成像面；100透镜；110物侧面；120像侧面；130组装部；200透镜；211平行光线；212平行光线；300透镜；320像侧面；400透镜；410物侧面；500透镜；510物侧面；A1物侧；A2像侧；CP中心点；CP1第一中心点；CP2第二中心点；TP1第一转换点；TP2第二转换点；OB光学边界；I光轴；Lc主光线；Lm边缘光线；EL延伸线；Z1光轴区域；Z2圆周区域；Z3中继区域；M相交点；R相交点；T1～T7各透镜在光轴上的厚度。

图1为透镜100的径向剖视图。定义透镜100表面上的二参考点：中心点及转换点。透镜表面的中心点为该表面与光轴I的一交点。如图1所例示，第一中心点CP1位于透镜100的物侧面110，第二中心点CP2位于透镜100的像侧面120。转换点是位于透镜表面上的一点，且该点的切线与光轴I垂直。定义透镜表面之光学边界OB为通过该透镜表面径向最外侧的边缘光线Lm与该透镜表面相交的一点。所有的转换点皆位于光轴I与透镜表面之光学边界OB之间。除此之外，若单一透镜表面有复数个转换点，则该些转换点由径向向外的方向依序自第一转换点开始命名。例如，第一转换点TP1(最靠近光轴I)、第二转换点TP2(如图4所示)及第N转换点(距离光轴I最远)。

定义从中心点至第一转换点TP1的范围为光轴区域，其中，该光轴区域包含中心点。定义距离光轴I最远的第N转换点径向向外至光学边界OB的区域为圆周区域。在部分实施例中，可另包含介于光轴区域与圆周区域之间的中继区域，中继区域的数量取决于转换点的数量。

当平行光轴I之光线通过一区域后，若光线朝光轴I偏折且与光轴I的交点位在透镜像侧A2，则该区域为凸面。当平行光轴I之光线通过一区域后，若光线的延伸线与光轴I的交点位在透镜物侧A1，则该区域为凹面。

除此之外，参见图1，透镜100还可包含一由光学边界OB径向向外延伸的组装部130。组装部130一般来说用以供该透镜100组装于光学系统之一相对应组件(图未示)。成像光线并不会到达该组装部130。组装部130之结构与形状仅为说明本发明之示例，不以此限制本发明的范围。下列讨论之透镜的组装部130可能会在图式中被部分或全部省略。

参见图2，定义中心点CP与第一转换点TP1之间为光轴区域Z1。定义第一转换点TP1与透镜表面的光学边界OB之间为圆周区域Z2。如图2所示，平行光线211在通过光轴区域Z1后与光轴I在透镜200的像侧A2相交，即平行光线211通过光轴区域Z1的焦点位于透镜200像侧A2的R点。由于光线与光轴I相交于透镜200像侧A2，故光轴区域Z1为凸面。反之，平行光线212在通过圆周区域Z2后发散。如图2所示，平行光线212通过圆周区域Z2后的延伸线EL与光轴I在透镜200的物侧A1相交，即平行光线212通过圆周区域Z2的焦点位于透镜200物侧A1的M点。由于光线的延伸线EL与光轴I相交于透镜200物侧A1，故圆周区域Z2为凹面。于图2所示的透镜200中，第一转换点TP1是光轴区域与圆周区域的分界，即第一转换点TP1为凸面转凹面的分界点。

另一方面，光轴区域的面形凹凸判断还可依该领域中通常知识者的判断方式，即藉由近轴的曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜之光轴区域面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜数据表(lensdata sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面的光轴区域为凸面；当R值为负时，判定物侧面的光轴区域为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面的光轴区域为凹面；当R值为负时，判定像侧面的光轴区域为凸面。此方法判定的结果与前述藉由光线/光线延伸线与光轴的交点判定方式的结果一致，光线/光线延伸线与光轴交点的判定方式即为以一平行光轴之光线的焦点位于透镜之物侧或像侧来判断面形凹凸。本说明书所描述之「一区域为凸面(或凹面)」、「一区域为凸(或凹)」或「一凸面(或凹面)区域」可被替换使用。

图3至图5提供了在各个情况下判断透镜区域的面形及区域分界的范例，包含前述之光轴区域、圆周区域及中继区域。

图3为透镜300的径向剖视图。参见图3，透镜300的像侧面320在光学边界OB内仅存在一个转换点TP1。透镜300的像侧面320的光轴区域Z1及圆周区域Z2如图3所示。此像侧面320的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凹面。

一般来说，以转换点为界的各个区域面形会与相邻的区域面形相反，因此，可用转换点来界定面形的转变，即自转换点由凹面转凸面或由凸面转凹面。于图3中，由于光轴区域Z1为凹面，面形于转换点TP1转变，故圆周区域Z2为凸面。

图4为透镜400的径向剖视图。参见图4，透镜400的物侧面410存在一第一转换点TP1及一第二转换点TP2。定义光轴I与第一转换点TP1之间为物侧面410的光轴区域Z1。此物侧面410的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凸面。

定义第二转换点TP2与透镜400的物侧面410的光学边界OB之间为圆周区域Z2，该物侧面410的该圆周区域Z2亦为凸面。除此之外，定义第一转换点TP1与第二转换点TP2之间为中继区域Z3，该物侧面410的该中继区域Z3为凹面。再次参见图4，物侧面410由光轴I径向向外依序包含光轴I与第一转换点TP1之间的光轴区域Z1、位于第一转换点TP1与第二转换点TP2之间的中继区域Z3，及第二转换点TP2与透镜400的物侧面410的光学边界OB之间的圆周区域Z2。由于光轴区域Z1为凸面，面形自第一转换点TP1转变为凹，故中继区域Z3为凹面，又面形自第二转换点TP2再转变为凸，故圆周区域Z2为凸面。

图5为透镜500的径向剖视图。透镜500的物侧面510无转换点。对于无转换点的透镜表面，例如透镜500的物侧面510，定义自光轴I起算至透镜表面光学边界OB之间距离的0～50％为光轴区域，自光轴I起算至透镜表面光学边界OB之间距离的50～100％为圆周区域。参见图5所示之透镜500，定义光轴I至自光轴I起算到透镜500表面光学边界OB之间距离的50％为物侧面510的光轴区域Z1。此物侧面510的R值为正(即R>0)，因此，光轴区域Z1为凸面。由于透镜500的物侧面510无转换点，因此物侧面510的圆周区域Z2亦为凸面。透镜500更可具有组装部(图未示)自圆周区域Z2径向向外延伸。

如图6所示，本发明光学成像镜头1，从放置物体(图未示)的物侧2至成像的像侧3，沿着光轴(optical axis)4，依序包含有光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70、滤光片90及成像面(image plane)91。一般说来，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70都可以是由透明的塑料材质所制成，但本发明不以此为限。各镜片都有适当的屈光率。在本发明光学成像镜头1中，具有屈光率的镜片总共只有第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70等这七片透镜而已。光轴4为整个光学成像镜头1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学成像镜头1的光轴都是相同的。

此外，本光学成像镜头1还包含光圈(aperture stop)80，而设置于适当之位置。在图6中，光圈80是设置在物侧2与第一透镜10之间。当由位于物侧2之待拍摄物(图未示)所发出的光线(图未示)进入本发明光学成像镜头1时，即会依序经由光圈80、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70与滤光片90之后，会在像侧3的成像面91上聚焦而形成清晰的影像。在本发明各实施例中，选择性设置的滤光片90是设于第七透镜70朝向像侧的一面72与成像面91之间，其可以是具有各种合适功能之滤镜，而可滤除特定波长的光线(例如红外线)。

本发明光学成像镜头1中之各个透镜，都分别具有朝向物侧2的物侧面，与朝向像侧3的像侧面。另外，本发明光学成像镜头1中之各个透镜，亦都具有光轴区域与圆周区域。例如，第一透镜10具有物侧面11与像侧面12；第二透镜20具有物侧面21与像侧面22；第三透镜30具有物侧面31与像侧面32；第四透镜40具有物侧面41与像侧面42；第五透镜50具有物侧面51与像侧面52；第六透镜60具有物侧面61与像侧面62；第七透镜70具有物侧面71与像侧面72。各物侧面与像侧面又有光轴区域以及圆周区域。

本发明光学成像镜头1中之各个透镜，还都分别具有位在光轴4上的中心厚度T。例如，第一透镜10具有第一透镜厚度T1、第二透镜20具有第二透镜厚度T2、第三透镜30具有第三透镜厚度T3、第四透镜40具有第四透镜厚度T4、第五透镜50具有第五透镜厚度T5、第六透镜60具有第六透镜厚度T6、第七透镜70具有第七透镜厚度T7。所以，在光轴4上光学成像镜头1中透镜的中心厚度总和称为ALT。也就是，ALT＝T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7。

另外，本发明光学成像镜头1中，在各个透镜之间又具有位在光轴4上的空气间隙(airgap)。例如，第一透镜10到第二透镜20之间的空气间隙宽度称为G12、第二透镜20到第三透镜30之间的空气间隙宽度称为G23、第三透镜30到第四透镜40之间的空气间隙宽度称为G34、第四透镜40到第五透镜50之间的空气间隙宽度称为G45、第五透镜50到第六透镜60之间的空气间隙宽度称为G56、第六透镜60到第七透镜70之间的空气间隙宽度称为G67。所以，在第一透镜10到第七透镜70之间，位于光轴4上各透镜间的六个空气间隙宽度之总和即称为AAG。亦即，AAG＝G12+G23+G34+G45+G56+G67。

另外，第一透镜10的物侧面11至成像面91在光轴上的长度为TTL。光学成像镜头的有效焦距为EFL，第七透镜70的像侧面72至成像面91在光轴4上的长度为BFL、TL为第一透镜10的物侧面11至第七透镜70的像侧面72在光轴4上的长度。G7F代表第七透镜70到滤光片90之间在光轴4上的间隙宽度、TF代表滤光片90在光轴4上的厚度、GFP代表滤光片90到成像面91之间在光轴4上的间隙宽度、BFL为第七透镜70的像侧面72到成像面91在光轴4上的距离、即BFL＝G7F+TF+GFP。

另外，再定义：f1为第一透镜10的焦距；f2为第二透镜20的焦距；f3为第三透镜30的焦距；f4为第四透镜40的焦距；f5为第五透镜50的焦距；f6为第六透镜60的焦距；f7为第七透镜70的焦距；n1为第一透镜10的折射率；n2为第二透镜20的折射率；n3为第三透镜30的折射率；n4为第四透镜40的折射率；n5为第五透镜50的折射率；n6为第六透镜60的折射率；n7为第七透镜70的折射率；υ1为第一透镜10的阿贝系数(Abbe number)；υ2为第二透镜20的阿贝系数；υ3为第三透镜30的阿贝系数；υ4为第四透镜10的阿贝系数；υ5为第五透镜50的阿贝系数；υ6为第六透镜60的阿贝系数；及υ7为第七透镜70的阿贝系数。

实施例1

请参阅图6，例示本发明光学成像镜头1的第一实施例。第一实施例在成像面91上的纵向球差(longitudinal spherical aberration)请参考图7的A、弧矢(sagittal)方向的场曲像差(astigmatic field aberration)请参考图7的B、子午(tangential)方向的场曲像差请参考图7的C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7的D。所有实施例中各球差图之Y轴代表视场，其最高点均为1.0，实施例中各场曲图及畸变图之Y轴代表像高，系统像高为3.500毫米。

第一实施例之光学成像镜头系统1主要由七枚具有屈光率之透镜、光圈80、滤光片90、与成像面91所构成。光圈80是设置在第一透镜10与物侧2之间。滤光片90可以防止特定波长的光线(例如红外线)投射至成像面而影响成像质量。

第一透镜10具有正屈光率。朝向物侧2的物侧面11具有光轴区域13为凸面以及圆周区域14为凸面，朝向像侧3的像侧面12具有光轴区域16为凹面以及圆周区域17为凹面。第一透镜之物侧面11及像侧面12均为非球面。

第二透镜20具有负屈光率。朝向物侧2的物侧面21具有光轴区域23为凸面以及圆周区域24为凸面，朝向像侧3的像侧面22具有光轴区域26为凹面以及圆周区域27为凹面。第二透镜20之物侧面21及像侧面22均为非球面。

第三透镜30具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面31具有光轴区域33为凸面以及圆周区域34为凹面，而朝向像侧3的像侧面32具有光轴区域36为凹面以及圆周区域37为凹面。第三透镜30之物侧面31及像侧面32均为非球面。

第四透镜40具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面41具有光轴区域43为凹面以及圆周区域44为凹面，而朝向像侧3的像侧面42具有光轴区域46为凸面以及圆周区域47为凸面。第四透镜40之物侧面41及像侧面42均为非球面。

第五透镜50具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面51具有光轴区域53为凹面以及圆周区域54为凹面，朝向像侧3的第五像侧面52具有光轴区域56为凸面以及圆周区域57为凸面。另外，第五透镜50之物侧面51与第五像侧面52均为非球面。

第六透镜60具有正屈光率，朝向物侧2的物侧面61具有光轴区域63为凸面以及圆周区域64为凹面，朝向像侧3的像侧面62具有光轴区域66为凹面以及圆周区域67为凹面。另外，第六透镜60之物侧面61与像侧面62均为非球面。

第七透镜70具有负屈光率，朝向物侧2的物侧面71具有光轴区域73为凹面以及圆周区域74为凹面，朝向像侧3的像侧面72具有光轴区域76为凹面以及圆周区域77为凸面。另外，第七透镜70之物侧面71与像侧面72均为非球面。滤光片90位于第七透镜70的像侧面72以及成像面91之间。

在本发明光学成像镜头1中，从第一透镜10到第七透镜70中，所有的物侧面11/21/31/41/51/61/71与像侧面12/22/32/42/52/62/72共计十四个曲面。若为非球面，则此等非球面系经由下列公式所定义：

其中：

R表示透镜表面之曲率半径；

Z表示非球面之深度(非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；

Y表示非球面曲面上的点与光轴的垂直距离；

K为圆锥系数(conic constant)；

a_i为第i阶非球面系数。

第一实施例光学透镜系统的光学数据如图24所示，非球面数据如图25所示。在以下实施例之光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值(f-number)为Fno、有效焦距为(EFL)、半视角(Half Field of View，简称HFOV)为整体光学透镜系统中最大视角(Fieldof View)的一半，又曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米(mm)。本实施例中，像高＝3.500毫米；EFL＝5.216毫米；HFOV＝32.753度；TTL＝6.271毫米；Fno＝1.811。

实施例2

请参阅图8，例示本发明光学成像镜头1的第二实施例。请注意，从第二实施例开始，为简化并清楚表达图式，仅在图上特别标示各透镜与第一实施例不同之面型，而其余与第一实施例的透镜相同的面型，例如凹面或是凸面则不另外标示。第二实施例在成像面91上的纵向球差请参考图9的A、弧矢方向的场曲像差请参考图9的B、子午方向的场曲像差请参考图9的C、畸变像差请参考图9的D。第二实施例之设计与第一实施例类似，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第三透镜30具有负屈光率，第三透镜30的像侧面32的圆周区域37’为凸面，第五透镜50具有负屈光率，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面，第七透镜70的物侧面71的光轴区域73’为凸面。

第二实施例详细的光学数据如图26所示，非球面数据如图27所示。本实施例中，像高＝3.373毫米；EFL＝4.029毫米；HFOV＝37.199度；TTL＝6.094毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例3

请参阅图10，例示本发明光学成像镜头1的第三实施例。第三实施例在成像面91上的纵向球差请参考图11的A、弧矢方向的场曲像差请参考图11的B、子午方向的场曲像差请参考图11的C、畸变像差请参考图11的D。第三实施例之设计与第一实施例类似，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面。

第三实施例详细的光学数据如图28所示，非球面数据如图29所示，本实施例中，像高＝3.400毫米；EFL＝4.276毫米；HFOV＝35.300度；TTL＝5.610毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例4

请参阅图12，例示本发明光学成像镜头1的第四实施例。第四实施例在成像面91上的纵向球差请参考图13的A、弧矢方向的场曲像差请参考图13的B、子午方向的场曲像差请参考图13的C、畸变像差请参考图13的D。第四实施例之设计与第一实施例类似，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面，第七透镜70的物侧面71的圆周区域74’为凸面。

第四实施例详细的光学数据如图30所示，非球面数据如图31所示，本实施例中，像高＝3.500毫米；EFL＝4.472毫米；HFOV＝35.402度；TTL＝5.808毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例5

请参阅图14，例示本发明光学成像镜头1的第五实施例。第五实施例在成像面91上的纵向球差请参考图15的A、弧矢方向的场曲像差请参考图15的B、子午方向的场曲像差请参考图15的C、畸变像差请参考图15的D。第五实施例之设计与第一实施例类似，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第四透镜40的物侧面41的圆周区域44’为凸面，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面。

第五实施例详细的光学数据如图32所示，非球面数据如图33所示，本实施例中，像高＝3.500毫米；EFL＝4.465毫米；HFOV＝35.512度；TTL＝5.500毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例6

请参阅图16，例示本发明光学成像镜头1的第六实施例。第六实施例在成像面91上的纵向球差请参考图17的A、弧矢方向的场曲像差请参考图17的B、子午方向的场曲像差请参考图17的C、畸变像差请参考图17的D。第六实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第二透镜20的物侧面21的圆周区域24’为凹面，第三透镜30具有负屈光率，第三透镜30的像侧面32的圆周区域37’为凸面，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面，第七透镜70的像侧面72的光轴区域76’为凸面。

第六实施例详细的光学数据如图34所示，非球面数据如图35所示，本实施例中，像高＝2.737毫米；EFL＝2.958毫米；HFOV＝38.699度；TTL＝6.059毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例7

请参阅图18，例示本发明光学成像镜头1的第七实施例。第七实施例在成像面91上的纵向球差请参考图19的A、弧矢方向的场曲像差请参考图19的B、子午方向的场曲像差请参考图19的C、畸变像差请参考图19的D。第七实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外本实施例中，第一透镜10的像侧面12的圆周区域17’为凸面，第四透镜40的物侧面41的圆周区域44’为凸面，第五透镜50具有负屈光率，第五透镜50的像侧面52的圆周区域57’为凹面，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面，第七透镜70的物侧面71的圆周区域74’为凸面。

第七实施例详细的光学数据如图36所示，非球面数据如图37所示，本实施例中，像高＝3.500毫米；EFL＝5.742毫米；HFOV＝29.836度；TTL＝7.191毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。

实施例8

请参阅图20，例示本发明光学成像镜头1的第八实施例。第八实施例在成像面91上的纵向球差请参考图21的A、弧矢方向的场曲像差请参考图21的B、子午方向的场曲像差请参考图21的C、畸变像差请参考图21的D。第八实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外，本实施例中，第七透镜70的物侧面71的圆周区域74’为凸面。

第八实施例详细的光学数据如图38所示，非球面数据如图39所示，本实施例中，像高＝3.550毫米；EFL＝4.242毫米；HFOV＝37.198度；TTL＝5.441毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

实施例9

请参阅图22，例示本发明光学成像镜头1的第九实施例。第九实施例在成像面91上的纵向球差请参考图23的A、弧矢方向的场曲像差请参考图23的B、子午方向的场曲像差请参考图23的C、畸变像差请参考图23的D。第九实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅透镜屈光率、透镜曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数或是后焦距等相关参数有别。此外，本实施例中，光圈80位于第一透镜10与第二透镜20之间，第六透镜60的像侧面62的圆周区域67’为凸面，第七透镜70的物侧面71的圆周区域74’为凸面。

第九实施例详细的光学数据如图40所示，非球面数据如图41所示，本实施例中，像高＝3.500毫米；EFL＝4.328毫米；HFOV＝38.167度；TTL＝5.465毫米；Fno＝1.500。特别是：本实施例的半视场角比第一实施例大，本实施例的镜头长度较第一实施例短，且本实施例比起第一实施例易于制造因此良率较高。

另外，各实施例之重要参数则分别整理于图42、图43、图44与图45中。

申请人发现，透过以下设计之相互搭配可有效提升视场角同时扩大光圈，且缩短镜头长度并加强物体清晰度以及达到良好的成像质量：

1.第三透镜物侧面的圆周区域为凹面，有助于修正局部像差。第四透镜具有正屈光率及第四透镜物侧面光轴区域为凹面，有利于修正第一透镜至第三透镜产生的像差。第六透镜像侧面的光轴区域为凹面，有有助于修正整体像差。另外，选择性地搭配第一透镜像侧面的光轴区域为凹面，第五透镜像侧面的光轴区域为凸面，或第七透镜具有负屈光率，使镜头设计更易达到良好的光学性能。满足220.000≤υ3+υ4+υ5+υ6+υ7，能够有效降低光学镜头的色像差、提升成像质量，较佳的范围为220.000≤υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≤310.000。

此外，透过以下各参数之数值控制，可协助设计者设计出具备良好光学性能、整体长度有效缩短、且技术上可行之光学成像镜头：

(a)为了达成缩短透镜系统长度，本发明适当的缩短透镜厚度和透镜间的距离，但考虑到透镜组装过程的难易度以及必须兼顾成像质量的前提下，透镜厚度及透镜间的距离彼此需互相调配，或调配特定光学参数于特定镜群数值组合中的比例，故在满足以下条件式的数值限定之下，光学成像系统能达到较佳的配置：

T3/T2≤1.600，较佳的范围为0.600≤T3/T2≤1.600；

T2/(G12+G23)≤1.500，较佳的范围为0.100≤T2/(G12+G23)≤1.500；

T5/G23≤2.500，较佳的范围为0.200≤T5/G23≤2.500；

T5/G34≤1.300，较佳的范围为0.100≤T5/G34≤1.300；

(T3+T7)/G45≤1.900，较佳的范围为0.200≤(T3+T7)/G45≤1.900；

(T3+T7)/T6≤1.300，较佳的范围为0.400≤(T3+T7)/T6≤1.300；

(T3+T7)/(G45+G56)≤1.500，较佳的范围为0.200≤(T3+T7)/(G45+G56)≤1.500；

BFL/T1≤1.400，较佳的范围为0.700≤BFL/T1≤1.400；

BFL/T4≤1.500，较佳的范围为0.500≤BFL/T4≤1.500；

BFL/G67≤2.100，较佳的范围为0.900≤BFL/G67≤2.100；

ALT/AAG≤2.100，较佳的范围为0.600≤ALT/AAG≤2.100；

ALT/(T4+T5)≤3.100，较佳的范围为2.200≤ALT/(T4+T5)≤3.100。

(b)使光学组件参数与镜头长度比值维持一适当值，避免参数过小不利于生产制造，或是避免参数过大而使得镜头长度过长，在满足以下条件式的数值限定之下，光学成像系统能达到较佳的配置。

TTL/EFL≤2.500，较佳的范围为1.200≤TTL/EFL≤2.500；

TL/T1≤6.700，较佳的范围为4.800≤TL/T1≤6.700；

TL/T4≤7.300，较佳的范围为4.600≤TL/T4≤7.300；

TL/(G45+G56+G67)≤6.900，较佳的范围为2.300≤TL/(G45+G56+G67)≤6.900。

(c)缩短EFL有助于视埸角的扩大，所以将EFL趋小设计，若满足以下条件式，在光学系统厚度薄化的过程中，也有可帮助扩大视场角度。

EFL/AAG≤3.100，较佳的范围为1.000≤EFL/AAG≤3.100。

透过本发明各实施例的纵向球差、场曲像差、畸变皆符合使用规范。另外，红、绿、蓝三种代表波长在不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一曲线的偏斜幅度可看出不同高度的离轴光线的成像点偏差皆获得控制而具有良好的球差、像差、畸变抑制能力。进一步参阅成像质量数据，红、绿、蓝三种代表波长彼此间的距离亦相当接近，显示本发明在各种状态下对不同波长光线的集中性佳而具有优良的色散抑制能力，故透过上述可知本发明具备良好光学性能。

此外另可选择实施例参数之任意组合关系增加镜头限制，以利于本发明相同架构的镜头设计。

有鉴于光学系统设计的不可预测性，在本发明的架构之下，符合上述条件式能较佳地使本发明镜头长度缩短、可用光圈增大、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。

前述所列之示例性限定关系式，亦可任意选择性地合并不等数量施用于本发明之实施态样中，并不限于此。在实施本发明时，除了前述关系式之外，亦可针对单一透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其它更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构，以加强对系统性能及/或分辨率的控制。须注意的是，此些细节需在无冲突之情况之下，选择性地合并施用于本发明之其它实施例当中。

本发明之各个实施例所揭露之光学参数的组合比例关系所得的包含最大最小值以内的数值范围皆可据以实施。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims

1.一种光学成像镜头，从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜以及一第七透镜，各透镜分别具有朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面，该光学成像镜头包含：

该第一透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；

该第三透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面；该第三透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；

该第四透镜具有正屈光率，该第四透镜的该物侧面的一光轴区域为凹面；

该第六透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；

其中，该光学成像镜头只有上述该第一透镜至该第七透镜共七片透镜具有屈光率，另该第三透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ3，该第四透镜的阿贝数定义为υ4，该第五透镜的阿贝数定义为υ5，该第六透镜的阿贝数定义为υ6，该第七透镜的阿贝数定义为υ7，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000。

2.一种光学成像镜头，从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜以及一第七透镜，各透镜分别具有朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面，该光学成像镜头包含：

该第三透镜的该物侧面的一圆周区域为凹面；

该第五透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；

该第六透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；

其中，该光学成像镜头只有上述该第一透镜至该第七透镜共七片透镜具有屈光率，另该第三透镜的阿贝数(Abbe number)定义为υ3，该第四透镜的阿贝数定义为υ4，该第五透镜的阿贝数定义为υ5，该第六透镜的阿贝数定义为υ6，该第七透镜的阿贝数定义为υ7，该第五透镜在该光轴上的厚度定义为T5，该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的空气间隙定义为G34，且符合条件式：υ3+υ4+υ5+υ6+υ7≥220.000，及T5/G34≤1.300。

3.一种光学成像镜头，从一物侧至一像侧沿一光轴依序包含一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜以及一第七透镜，各透镜分别具有朝向该物侧的一物侧面以及朝向该像侧的一像侧面，该光学成像镜头包含：

该第六透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；

该第七透镜具有负屈光率；

4.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中BFL定义为该第七透镜的该像侧面至成像面在该光轴上的长度，T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：BFL/T1≤1.400。

5.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中TL定义为该第一透镜的该物侧面到该第七透镜的该像侧面在该光轴上的距离，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，G56为该第五透镜与该第六透镜在该光轴上的空气间隙，G67为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：TL/(G45+G56+G67)≤6.900。

6.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度，T7定义为该第七透镜在该光轴上的厚度，T6定义为该第六透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：(T3+T7)/T6≤1.300。

7.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中ALT定义为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜之中心厚度总和，T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5定义为该第五透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：ALT/(T4+T5)≤3.100。

8.如权利要求1或3任一项所述光学成像镜头，其中T5定义为该第五透镜在该光轴上的厚度，G23为该第二透镜与该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：T5/G23≤2.500。

9.如权利要求1或3任一项所述光学成像镜头，其中EFL定义为该光学镜头系统有效焦距，AAG定义为该第一透镜到该第七透镜在光轴上的六个空气间隙总和，且该光学成像镜头满足以下条件：EFL/AAG≤3.100。

10.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中BFL定义为该第七透镜的该像侧面至成像面在该光轴上的长度，T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：BFL/T4≤1.500。

11.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中TL定义为该第一透镜的该物侧面到该第七透镜的该像侧面在该光轴上的距离，T1定义为该第一透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：TL/T1≤6.700。

12.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度，T7定义为该第七透镜在该光轴上的厚度，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T3+T7)/G45≤1.900。

13.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中ALT定义为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜之中心厚度总和，AAG定义为该第一透镜到该第七透镜在光轴上的六个空气间隙总和，且该光学成像镜头满足以下条件：ALT/AAG≤2.100。

14.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中TTL定义为该第一透镜的该物侧面至成像面在光轴上的长度，EFL定义为该光学镜头系统有效焦距，且该光学成像镜头满足以下条件：TTL/EFL≤2.500。

15.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中BFL定义为该第七透镜的该像侧面至成像面在该光轴上的长度，G67为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：BFL/G67≤2.100。

16.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中TL定义为该第一透镜的该物侧面到该第七透镜的该像侧面在该光轴上的距离，T4定义为该第四透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：TL/T4≤7.300。

17.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度，T7定义为该第七透镜在该光轴上的厚度，G45为该第四透镜与该第五透镜在该光轴上的空气间隙，G56为该第五透镜与该第六透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：(T3+T7)/(G45+G56)≤1.500。

18.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T3定义为该第三透镜在该光轴上的厚度，T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度，且该光学成像镜头满足以下条件：T3/T2≤1.600。

19.如权利要求1-3任一项所述光学成像镜头，其中T2定义为该第二透镜在该光轴上的厚度，G12为该第一透镜与该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G23为该第二透镜与该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且该光学成像镜头满足以下条件：T2/(G12+G23)≤1.500。