CN108957692B - 光学成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像镜头，其包含有第一透镜至第七透镜共七片透镜，其中第一透镜、第五透镜、第六透镜的材质为塑胶，第二透镜的像侧面的光轴区域为凸面、第三透镜的像侧面的光轴区域为凸面、第四透镜的物侧面的光轴区域为凸面、以及第七透镜的像侧面的光轴区域为凹面。本发明通过控制各透镜的凹凸曲面排列，并在符合(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200的限制之下，达到扩大视场角以及缩短镜头长度的同时，有良好的成像质量的功效。

Description

光学成像镜头
技术领域
本发明是有关于一种光学成像镜头，具体地，本发明特别是针对一种主要用于拍摄影像及录像的光学成像镜头，并可以应用于例如：行动电话、相机、平板计算机、或是个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等便携式电子产品中。
背景技术
近年来，光学成像镜头不断演进，除了要求镜头轻薄短小，改善镜头的像差及色差等成像质量也越来越重要。然而因应需求，增加光学透镜的片数会使得第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离增大，不利手机、数位相机及车用镜头的薄型化。
除此之外，如何扩大镜头的视场角度也是一项光学成像镜头在设计上的重点。因此，如何提供一种成像质量良好、轻薄短小又兼具大视场角的光学成像镜头一直都是设计的发展目标。所以，仍有提供一种镜头成像质量良好、视场角度大且镜头长度又短的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种缩减光学镜头的系统长度、确保成像质量、较大的视场角、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。
本发明的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。
在本发明的一实施例中，第一透镜的材质为塑胶，第二透镜的像侧面的光轴区域为凸面，第三透镜的像侧面的光轴区域为凸面，第四透镜的物侧面的光轴区域为凸面，第五透镜的材质为塑胶，第六透镜的材质为塑胶，第七透镜的像侧面的光轴区域为凹面，其中，本发明的光学成像镜头只有上述第一透镜至第七透镜总共七片透镜具有屈光率，并且满足条件式：(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200；其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，T4为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5为该第五透镜在该光轴上的厚度，T6为该第六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，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。
在本发明的另一实施例中，第一透镜的材质为塑胶，第二透镜的像侧面的光轴区域为凸面，第三透镜的像侧面的光轴区域为凸面，第四透镜的物侧面的光轴区域为凸面，第五透镜的材质为塑胶，第六透镜的像侧面的圆周区域为凸面，第七透镜的材质为塑胶，其中，本发明的光学成像镜头只有上述第一透镜至第七透镜总共七片透镜具有屈光率，并且满足条件式：(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200；其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，T4为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5为该第五透镜在该光轴上的厚度，T6为该第六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，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。
在本发明光学成像镜头中，实施例还可以满足以下条件：
ALT/AAG≧3.700；
AAG/(G12+G23+G34)≦2.300；
EFL/(T1+T2+T3)≦3.100；
BFL/(T5+G67)≦3.000；
TTL/BFL≦6.000；
ALT/(G56+T6)≧3.500；
TL/(T5+T6+T7)≦3.000；
TTL/(T4+T5)≦7.500；
(T4+G45+T5)/T3≦4.000；
ALT/(T6+G67)≧4.000；
AAG/(G12+G34+G56)≦1.900；
EFL/(G67+T7)≧2.800；
(G45+T5)/T4≧2.300；
EFL/AAG≧2.000；
(T1+T3)/(G12+G34)≦2.500；
(T2+T3)/G12≦2.500；
TL/(T7+BFL)≦3.200；
EFL/(T1+G12)≦3.600；
其中T1为第一透镜在光轴上的厚度、T2为第二透镜在光轴上的厚度、T7为第七透镜在光轴上的厚度、G12为第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隙、G67为第六透镜与第七透镜在光轴上的空气间隙、TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，即光学成像镜头的系统长度、TL为第一透镜的物侧面到第七透镜的像侧面在光轴上的距离、ALT为第一透镜到第七透镜在光轴上的七个透镜的厚度总和、AAG为第一透镜到第七透镜在光轴上的六个空气间隙总和、EFL为光学成像镜头系统焦距、BFL为第七透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离。
由上述中可以得知，本发明的光学成像镜头通过控制各透镜的凹凸曲面排列，并以至少一关系式控制相关参数，达到扩大视场角以及缩短镜头长度的同时，有良好的成像质量的功效。
附图说明
图1是本发明的一实施例的透镜的径向剖视图；
图2是本发明的一实施例的透镜面形与光线焦点的关系示意图；
图3是范例一的透镜面形与有效半径的关系图；
图4是范例二的透镜面形与有效半径的关系图；
图5是范例三的透镜面形与有效半径的关系图；
图6是本发明光学成像镜头的第一实施例的示意图；
图7的A至D为第一实施例的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图8为本发明光学成像镜头的第二实施例的示意图；
图9的A至D为第二实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图10为本发明光学成像镜头的第三实施例的示意图；
图11的A至D为第三实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图12为本发明光学成像镜头的第四实施例的示意图；
图13的A至D为第四实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图14为本发明光学成像镜头的第五实施例的示意图；
图15的A至D为第五实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图16为本发明光学成像镜头的第六实施例的示意图；
图17的A至D为第六实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图18为本发明光学成像镜头的第七实施例的示意图；
图19的A至D为第七实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图20为本发明光学成像镜头的第八实施例的示意图；
图21的A至D为第八实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图22为本发明光学成像镜头的第九实施例的示意图；
图23的A至D为第九实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图24为本发明光学成像镜头的第十实施例的示意图；
图25的A至D为第十实施的光学成像镜头的纵向球差、在弧矢方向的场曲像差、在子午方向的场曲像差及畸变像差的示意图；
图26为本发明的第一实施例详细的光学数据；
图27为本发明的第一实施例详细的非球面数据；
图28为本发明的第二实施例详细的光学数据；
图29为本发明的第二实施例详细的非球面数据；
图30为本发明的第三实施例详细的光学数据；
图31为本发明的第三实施例详细的非球面数据；
图32为本发明的第四实施例详细的光学数据；
图33为本发明的第四实施例详细的非球面数据；
图34为本发明的第五实施例详细的光学数据；
图35为本发明的第五实施例详细的非球面数据；
图36为本发明的第六实施例详细的光学数据；
图37为本发明的第六实施例详细的非球面数据；
图38为本发明的第七实施例详细的光学数据；
图39为本发明的第七实施例详细的非球面数据；
图40为本发明的第八实施例详细的光学数据；
图41为本发明的第八实施例详细的非球面数据；
图42为本发明的第九实施例详细的光学数据；
图43为本发明的第九实施例详细的非球面数据；
图44为本发明的第十实施例详细的光学数据；
图45为本发明的第十实施例详细的非球面数据；
图46为上述各实施例的重要参数表；
图47为上述各实施例的另一些重要参数表。
符号说明
1 光学成像镜头
A1 物侧
A2 像侧
I 光轴
10 第一透镜
11、21、31、41、51、61、71、110、410、510 物侧面
12、22、32、42、52、62、72、120、320 像侧面
13、16、23、26、33、36、43、46、53、56、63、66、73、76、Z1 光轴区域
14、17、24、27、34、37、44、47、54、57、64、67、74、77、Z2 圆周区域
20 第二透镜
30 第三透镜
40 第四透镜
50 第五透镜
60 第六透镜
70 第七透镜
80 光圈
90 滤光片
91 成像面
100 透镜
130 组装部
200 透镜
211、212 平行光线
300 透镜
400 透镜
500 透镜
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
Lc 主光线
Lm 边缘光线
EL 延伸线
Z3 中继区域
M、R 相交点
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7 各透镜在光轴上的厚度
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要是用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域具有通常知识者应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书的光学系统包含至少一透镜，接收入射光学系统的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。所说的「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的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(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(chiefray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm(如图1所示)。透镜的物侧面(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。
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。定义透镜表面的光学边界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与透镜表面的光学边界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的光线通过一区域后，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的光线通过一区域后，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组装于光学系统的一相对应元件(图未示)。成像光线并不会到达该组装部130。组装部130的结构与形状仅为说明本发明的示例，不以此限制本发明的范围。下列讨论的透镜的组装部130可能会在图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。在图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的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资料表(lens data 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上述藉由光线/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的光线的焦点位于透镜的物侧或像侧来判断面形凹凸。本说明书所描述的「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，包含上述的光轴区域、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。在图3中，由于光轴区域Z1为凹面，面形在转换点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也为凸面。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所示的透镜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A1至成像的像侧A2，沿着光轴(optical axis)I，主要由七片透镜所构成，依序包含有第一透镜10、光圈80、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以及成像面(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与第七透镜70都可以是由透明的塑胶材质所制成，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与第七透镜70这七片透镜而已。光轴I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，设置于适当的位置。在图6中，光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。当由位于物侧A1的待拍摄物(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，即会依序经由第一透镜10、光圈80、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A2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，滤光片90是设于第七透镜70与成像面91之间，其可以是具有各种合适功能的滤镜。举例而言，滤光片90可以为一红外线截止滤光片(infrared cut-off filter)，其用以避免光线中的红外线传递至成像面91而影响成像质量。
本发明光学成像镜头1中的各个透镜，都分别具有朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面，与朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面。另外，本发明光学成像镜头1中的各个透镜，也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分别有光轴区域以及圆周区域。
本发明光学成像镜头1中的各个透镜，还都分别具有位在光轴I上的厚度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则具有第七透镜厚度T7。所以，本发明光学成像镜头1中透镜的厚度在光轴I上的总和称为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I上的空气间隙(air gap)。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I上各透镜间的六个空气间隙宽度的总和即称为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I上的距离为光学成像镜头1的系统长度TTL。光学成像镜头1的系统焦距为EFL、第七透镜70的像侧面72至成像面91在光轴I上的距离为BFL、第一透镜10的物侧面11至第七透镜70的像侧面72在光轴I上的距离为TL。
当安排滤光片90介于第七透镜70和成像面91之间时，G7F代表第七透镜70到滤光片90之间在光轴I上的空气间隙、TF代表滤光片90在光轴I上的厚度、GFP代表滤光片90到成像面91之间在光轴I上的空气间隙、BFL为第七透镜70的像侧面72到成像面91在光轴I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；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40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；υ7为第七透镜70的阿贝系数。
第一实施例
请参阅图6，图6为本发明光学成像镜头1的第一实施例的示意图。第一实施例在成像面91上的纵向球差(longitudinal spherical aberration)请参考图7A、弧矢(sagittal)方向的场曲(field curvature)像差请参考图7B、子午(tangential)方向的场曲像差请参考图7C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7D。所有实施例中各球差图的Y轴代表视场，其最高点均为1.0，实施例中各像差图及畸变图的Y轴代表像高，第一实施例的系统像高(Image Height，ImagH)为2.940mm。
第一实施例的光学成像镜头1主要由七片具有屈光率的透镜、光圈80、与成像面91所构成。第一实施例的光圈80是设置在第一透镜10与第二透镜20之间。
第一透镜10具有负屈光率。第一透镜10的物侧面11的光轴区域13为凸面以及其圆周区域14为凸面，第一透镜10的像侧面12的光轴区域16为凹面以及其圆周区域17为凹面。第一透镜的物侧面11及像侧面12均为非球面，但不以此为限。
第二透镜20具有正屈光率。第二透镜20的物侧面21的光轴区域23为凸面以及其圆周区域24为凸面，第二透镜20的像侧面22的光轴区域26为凸面以及其圆周区域27为凸面。第二透镜20的物侧面21及像侧面22均为非球面，但不以此为限。
第三透镜30具有正屈光率，第三透镜30的物侧面31的光轴区域33为凹面以及其圆周区域34为凹面，而第三透镜30的像侧面32的光轴区域36为凸面以及其圆周区域37为凸面。第三透镜30的物侧面31及像侧面32均为非球面，但不以此为限。
第四透镜40具有负屈光率，第四透镜40的物侧面41的光轴区域43为凸面以及其圆周区域44为凹面，而第四透镜40的像侧面42的光轴区域46为凹面以及其圆周区域47为凸面。第四透镜40的物侧面41及像侧面42均为非球面，但不以此为限。
第五透镜50具有正屈光率，第五透镜50的物侧面51的光轴区域53为凸面以及其圆周区域54为凸面，而第五透镜50的像侧面52的光轴区域56为凸面以及其圆周区域57为凸面。第五透镜50的物侧面51及像侧面52均为非球面，但不以此为限。
第六透镜60具有正屈光率，第六透镜60的物侧面61的光轴区域63为凹面以及其圆周区域64为凹面，而第六透镜60的像侧面62的光轴区域66为凸面以及其圆周区域67为凸面。第六透镜60的物侧面61及像侧面62均为非球面，但不以此为限。
第七透镜70具有负屈光率，第七透镜70的物侧面71的光轴区域73为凸面以及其圆周区域74为凹面，而第七透镜70的像侧面72的光轴区域76为凹面以及其圆周区域77为凸面。第七透镜70的物侧面71及像侧面72均为非球面，但不以此为限。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，则此等非球面是由下列公式所定义：
其中：
Y表示非球面曲面上的点与光轴I的垂直距离；
Z表示非球面的深度(非球面上距离光轴I为Y的点，其与相切于非球面光轴I上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
R表示透镜表面近光轴I处的曲率半径；
K为锥面系数(conic constant)；
a2i为第2i阶非球面系数。
第一实施例光学透镜系统的光学数据如图26所示，非球面数据如图27所示。在以下实施例的光学透镜系统中，整体光学透镜系统的光圈值(f-number)为Fno、系统焦距为(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，光学成像镜头的像高、曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米(mm)。本实施例中，TTL＝6.706mm；EFL＝2.198mm；HFOV＝60.085度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。
第二实施例
请参阅图8，图8为本发明光学成像镜头1的第二实施例的示意图。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面型的光轴区域与圆周区域，而其余与第一实施例的透镜相同的面型的光轴区域与圆周区域，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9A、弧矢方向的场曲像差请参考图9B、子午方向的场曲像差请参考图9C、畸变像差请参考图9D。第二实施例的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，第五透镜50的物侧面51的光轴区域53为凹面。
第二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，TTL＝5.132mm；EFL＝1.827mm；HFOV＝60.087度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第二实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，2.第二实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第三实施例
请参阅图10，图10为本发明光学成像镜头1的第三实施例的示意图。第三实施例在成像面91上的纵向球差请参考图11A、弧矢方向的场曲像差请参考图11B、子午方向的场曲像差请参考图11C、畸变像差请参考图11D。第三实施例的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，第四透镜40的像侧面42的圆周区域47为凹面、第五透镜50的物侧面51的圆周区域54为凹面。
第三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，TTL＝5.408mm；EFL＝2.106mm；HFOV＝60.085度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第三实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，2.第三实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第四实施例
请参阅图12，图12为本发明光学成像镜头1的第四实施例的示意图。第四实施例在成像面91上的纵向球差请参考图13A、弧矢方向的场曲像差请参考图13B、子午方向的场曲像差请参考图13C、畸变像差请参考图13D。第四实施例的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的光轴区域73为凹面。
第四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，TTL＝5.057mm；EFL＝1.989mm；HFOV＝60.087度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：第四实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第五实施例
请参阅图14，图14为发明光学成像镜头1的第五实施例的示意图。第五实施例在成像面91上的纵向球差请参考图15A、弧矢方向的场曲像差请参考图15B、子午方向的场曲像差请参考图15C、畸变像差请参考图15D。第五实施例的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。
第五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，TTL＝5.847mm；EFL＝2.073mm；HFOV＝60.086度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第五实施例的纵向球差优于第一实施例，2.第五实施例的子午方向的场曲像差小于第一实施例的子午方向的场曲像差，3.第五实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第六实施例
请参阅图16，图16为本发明光学成像镜头1的第六实施例的示意图。第六实施例在成像面91上的纵向球差请参考图17A、弧矢方向的场曲像差请参考图17B、子午方向的场曲像差请参考图17C、畸变像差请参考图17D。第六实施例的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的光轴区域73为凹面。
第六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，TTL＝5.650mm；EFL＝2.041mm；HFOV＝60.089度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第六实施例子午方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差，2.第六实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第七实施例
请参阅图18，图18为本发明光学成像镜头1的第七实施例的示意图。第七实施例在成像面91上的纵向球差请参考图19A、弧矢方向的场曲像差请参考图19B、子午方向的场曲像差请参考图19C、畸变像差请参考图19D。第七实施例的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。
第七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，TTL＝5.089mm；EFL＝2.051mm；HFOV＝60.085度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第七实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，2.第七实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第八实施例
请参阅图20，图20为本发明光学成像镜头1的第八实施例的示意图。第八实施例在成像面91上的纵向球差请参考图21A、弧矢方向的场曲像差请参考图21B、子午方向的场曲像差请参考图21C、畸变像差请参考图21D。第八实施例的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，第七透镜70的物侧面71的光轴区域73为凹面。
第八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，TTL＝5.042mm；EFL＝2.048mm；HFOV＝60.087度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第八实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，2.第八实施例子午方向的场曲像差小于第一实施例子午方向的场曲像差，3.第八实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第九实施例
请参阅图22，图22为本发明光学成像镜头1的第九实施例的示意图。第九实施例在成像面91上的纵向球差请参考图23A、弧矢方向的场曲像差请参考图23B、子午方向的场曲像差请参考图23C、畸变像差请参考图23D。第九实施例的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。
第九实施例详细的光学数据如图42所示，非球面数据如图43所示，本实施例中，TTL＝5.283mm；EFL＝2.025mm；HFOV＝60.088度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：1.第九实施例的纵向球差小于第一实施例的纵向球差，2.第九实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
第十实施例
请参阅图24，图24为本发明光学成像镜头1的第十实施例的示意图。第十实施例在成像面91上的纵向球差请参考图25A、弧矢方向的场曲像差请参考图25B、子午方向的场曲像差请参考图25C、畸变像差请参考图25D。第十实施例的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。
第十实施例详细的光学数据如图44所示，非球面数据如图45所示，本实施例中，TTL＝5.252mm；EFL＝2.129mm；HFOV＝59.677度；像高＝2.940mm；Fno＝1.85。特别是：第十实施例的畸变像差小于第一实施例的畸变像差。
另外，各实施例的重要参数则分别整理于图46与图47中。
申请人发现，本发明的透镜配置，具有以下的特征，以及可以达成的对应功效：
1.本发明实施例通过个别透镜面形的设计，例如：第二透镜20的像侧面22的光轴区域26为凸面、第三透镜30像侧面32的光轴区域36为凸面、第四透镜40物侧面41的光轴区域43为凸面，以上的面形再搭配第七透镜70像侧面72的光轴区域76为凹面、或搭配第六透镜60像侧面62的圆周区域67为凸面，皆可有效达到修正光学系统球差、像差以及降低畸变的目的。
2.符合(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200具有扩大光学透镜系统视场角度的效果，而较佳的范围为1.200≦(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≦2.500。
3.透镜材质若选用塑胶，可以有效降低成本，以及可以减轻重量。
4.为了达成缩短透镜系统长度，适当地调整透镜间的空气间隙或是透镜厚度，但又同时考量制作的难易程度及须确保成像质量，因此若满足以下条件式的数值限定，能有较佳的配置：
1)ALT/AAG≧3.700，较佳的范围为3.700≦ALT/AAG≦4.500；
2)AAG/(G12+G23+G34)≦2.300，较佳的范围为1.000≦AAG/(G12+G23+G34)≦2.300；
3)EFL/(T1+T2+T3)≦3.100，较佳的范围为1.100≦EFL/(T1+T2+T3)≦3.100；
4)BFL/(T5+G67)≦3.000，较佳的范围为0.800≦BFL/(T5+G67)≦3.000；
5)TTL/BFL≦6.000，较佳的范围为3.500≦TTL/BFL≦6.000；
6)ALT/(G56+T6)≧3.500，较佳的范围为3.500≦ALT/(G56+T6)≦6.500；
7)TL/(T5+T6+T7)≦3.000，较佳的范围为1.700≦TL/(T5+T6+T7)≦3.000；
8)TTL/(T4+T5)≦7.500，较佳的范围为4.700≦TTL/(T4+T5)≦7.500；
9)(T4+G45+T5)/T3≦4.000，较佳的范围为1.800≦(T4+G45+T5)/T3≦4.000；
10)ALT/(T6+G67)≧4.000，较佳的范围为4.000≦ALT/(T6+G67)≦9.200；
11)AAG/(G12+G34+G56)≦1.900，较佳的范围为1.000≦AAG/(G12+G34+G56)≦1.900；
12)EFL/(G67+T7)≧2.800，较佳的范围为2.800≦EFL/(G67+T7)≦4.500；
13)(G45+T5)/T4≧2.300，较佳的范围为2.300≦(G45+T5)/T4≦4.000；
14)EFL/AAG≧2.000，较佳的范围为2.000≦EFL/AAG≦2.800；
15)(T1+T3)/(G12+G34)≦2.500，较佳的范围为0.500≦(T1+T3)/(G12+G34)≦2.500；
16)(T2+T3)/G12≦2.500，较佳的范围为0.800≦(T2+T3)/G12≦2.500；
17)TL/(T7+BFL)≦3.200，较佳的范围为2.000≦TL/(T7+BFL)≦3.200；
18)EFL/(T1+G12)≦3.600，较佳的范围为1.500≦EFL/(T1+G12)≦3.600。
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、缩小光圈值、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
上述所列的示例性限定关系式，亦可任意选择性地合并不等数量施用于本发明的实施态样中，并不限于此。在实施本发明时，除了上述关系式之外，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他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的情况之下，选择性地合并施用于本发明之其他实施例当中。
本发明的各个实施例所揭露的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。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (20)

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且使成像光线通过的一物侧面以及朝向该像侧且使成像光线通过的一像侧面，其特征在于，该光学成像镜头包含：
该第一透镜具有负屈光率且该第一透镜的材质为塑胶；
该第二透镜具有正屈光率且该第二透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；
该第三透镜具有正屈光率且该第三透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；
该第四透镜具有负屈光率且该第四透镜的该物侧面的一光轴区域为凸面；
该第五透镜具有正屈光率且该第五透镜的材质为塑胶；
该第六透镜具有正屈光率且该第六透镜的材质为塑胶；以及
该第七透镜具有负屈光率且该第七透镜的该像侧面的一光轴区域为凹面；
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，并且满足条件式：(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200；
其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，T4为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5为该第五透镜在该光轴上的厚度，T6为该第六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，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。
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且使成像光线通过的一物侧面以及朝向该像侧且使成像光线通过的一像侧面，其特征在于，该光学成像镜头包含：
该第一透镜具有负屈光率且该第一透镜的材质为塑胶；
该第二透镜具有正屈光率且该第二透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；
该第三透镜具有正屈光率且该第三透镜的该像侧面的一光轴区域为凸面；
该第四透镜具有负屈光率且该第四透镜的该物侧面的一光轴区域为凸面；
该第五透镜具有正屈光率且该第五透镜的材质为塑胶；
该第六透镜具有正屈光率且该第六透镜的该像侧面的一圆周区域为凸面；以及
该第七透镜具有负屈光率且该第七透镜的材质为塑胶；
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，并且满足条件式：(T5+G56+T6)/(G23+T3+G34+T4+G45)≧1.200；
其中T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，T4为该第四透镜在该光轴上的厚度，T5为该第五透镜在该光轴上的厚度，T6为该第六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，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，当该些透镜表面具有至少一转换点，该转换点的切线与该光轴垂直，则距离该光轴最远的该转换点径向向外至一光学边界的区域为该圆周区域，当该些透镜表面不具有该转换点，则自该光轴起算至该些透镜表面的该光学边界之间距离的50～100％为该圆周区域。
3.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：ALT/AAG≧3.700，其中ALT为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜的厚度总和，AAG为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的六个空气间隙总和。
4.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：AAG/(G12+G23+G34)≦2.300，其中AAG为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的六个空气间隙总和，G12为该第一透镜与该第二透镜在该光轴上的空气间隙。
5.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：EFL/(T1+T2+T3)≦3.100，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。
6.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：BFL/(T5+G67)≦3.000，其中BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的距离，G67为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙。
7.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：TTL/BFL≦6.000，其中TTL为该第一透镜的该物侧面至一成像面在该光轴上的距离，BFL为该第七透镜的该像侧面至该成像面在该光轴上的距离。
8.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：ALT/(G56+T6)≧3.500，其中ALT为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜厚度的总和。
9.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：TL/(T5+T6+T7)≦3.000，其中TL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，T7为该第七透镜在该光轴上的厚度。
10.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：TTL/(T4+T5)≦7.500，其中TTL为该第一透镜的该物侧面至一成像面在该光轴上的距离。
11.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：(T4+G45+T5)/T3≦4.000。
12.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：ALT/(T6+G67)≧4.000，其中ALT为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的七个透镜厚度的总和，G67定义为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙。
13.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：AAG/(G12+G34+G56)≦1.900，其中AAG为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的六个空气间隙总和，G12为该第一透镜与该第二透镜在该光轴上的空气间隙。
14.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：EFL/(G67+T7)≧2.800，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，T7为该第七透镜在该光轴上的厚度，G67为该第六透镜与该第七透镜在该光轴上的空气间隙。
15.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：(G45+T5)/T4≧2.300。
16.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：EFL/AAG≧2.000，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，AAG为该第一透镜到该第七透镜在该光轴上的六个空气间隙总和。
17.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：(T1+T3)/(G12+G34)≦2.500，其中T1为该第一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。
18.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：(T2+T3)/G12≦2.500，其中T2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。
19.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：TL/(T7+BFL)≦3.200，其中TL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，BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的距离，T7为该第七透镜在该光轴上的厚度。
20.根据权利要求1或2所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头更满足以下条件：EFL/(T1+G12)≦3.600，其中EFL为该光学成像镜头的系统焦距，T1为该第一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。
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