CN110119021A - 光学镜片组 - Google Patents

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CN110119021A CN201910423777.1A CN201910423777A CN110119021A CN 110119021 A CN110119021 A CN 110119021A CN 201910423777 A CN201910423777 A CN 201910423777A CN 110119021 A CN110119021 A CN 110119021A
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Abstract

本发明公开了光学镜片组，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，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜且上述透镜符合一定光学条件的限定。

Description

光学镜片组
本申请是申请日2016年12月30日、申请号201611254134.1、名称为“光学镜片组”的分案申请。
技术领域
本发明涉及光学镜片组。具体而言，本发明特别是指一种主要用于拍摄影像及录像之光学镜片组，并可以应用于可携式电子产品中，例如：移动电话、相机、平板计算机、或是个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)中。
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不外乎就是成像质量与体积。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。
以一种七片式透镜结构而言，以往之发明，第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离大，将不利手机和数字相机的薄型化。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
于是，本发明在第一方面，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镜片组。本发明七片式光学镜片组从物侧至像侧，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的物侧面以及朝向像侧的像侧面。
该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第二透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部。该第三透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凸面部。该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部。该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜。Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙、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，并且满足Tmax/G67≦2.3和TL/Tmin≦20。
在本发明光学镜片组中，EFL为该光学镜片组的有效焦距、BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足EFL/BFL≦4.7。
还有，本发明在第二方面，又提出另一种能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、且具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学镜片组。本发明七片式光学镜片组从物侧至像侧，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的物侧面以及朝向像侧的像侧面。
该第一透镜具有正屈光率。该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第二透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部。该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜。Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙、EFL为该光学镜片组的有效焦距、BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足Tmax/G67≦2.3和EFL/BFL≦4.7。
在本发明光学镜片组中，Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度、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，并且满足TL/Tmin≦20。
还有，本发明在第三方面，又提出另一种能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、且具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学镜片组。本发明七片式光学镜片组从物侧至像侧，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的物侧面以及朝向像侧的像侧面。
该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部。该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第七透镜具有负屈光率。该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
还有，本发明在第四方面，又提出另一种能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、且具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学镜片组。本发明七片式光学镜片组从物侧至像侧，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的物侧面以及朝向像侧的像侧面。
该第一透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部。该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部。该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第七透镜具有负屈光率。该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
还有，本发明在第五方面，又提出另一种能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、且具备良好光学性能以及技术上可行的七片式光学镜片组。本发明七片式光学镜片组从物侧至像侧，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的物侧面以及朝向像侧的像侧面。
该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部。该第三透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部。该第七透镜具有负屈光率。该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
在本发明光学镜片组中，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙，并且满足Tmax/G67≦2.3。
在本发明光学镜片组中，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长度、Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙，并且满足TTL/Gmax≦11.9。
在本发明光学镜片组中，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、TTL为该第一透镜的该物侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足TTL/AAG≦4.5。
在本发明光学镜片组中，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之中心厚度总和、Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙，并且满足ALT/Gmax≦7。
在本发明光学镜片组中，T1为该第一透镜在该光轴上的中心厚度、T2为该第二透镜在该光轴上的中心厚度、T3为该第三透镜在该光轴上的中心厚度、T5为该第五透镜在该光轴上的中心厚度、T6为该第六透镜在该光轴上的中心厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足(T5+T6+T7)/(T1+T2+T3)≦1.3。
在本发明光学镜片组中，ALT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，并且满足ALT/AAG≦2.8。
在本发明光学镜片组中，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、T4为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足TL/T4≦14.4。
在本发明光学镜片组中，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长度，并且满足TL/BFL≦5.1。
在本发明光学镜片组中，Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙、Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度，并且满足Gmax/Tmin≦2.5。
在本发明光学镜片组中，EFL为该光学镜片组的有效焦距、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的一空气间隙，并且满足EFL/G67≦13。
在本发明光学镜片组中，T1为该第一透镜在该光轴上的中心厚度、T2为该第二透镜在该光轴上的中心厚度、T5为该第五透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足(T1+T5)/T2≦5.5。
在本发明光学镜片组中，T6为该第六透镜在该光轴上的中心厚度、G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙，并且满足T6/G34≦10。
在本发明光学镜片组中，G12为该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙、G23为该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的空气间隙、G45为该第四透镜与该第五透镜之间在该光轴上的空气间隙、G56为该第五透镜与该第六透镜之间在该光轴上的一空气间隙，并且满足(G12+G23+G56)/G45≦2。
附图说明
图1为本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。
图2为本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。
图3为本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。
图4为本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。
图5为本发明光学镜片组判断曲率形状方法之示意图。
图6为本发明七片式光学镜片组的第一实施例之示意图。
图7A为第一实施例在成像面上的纵向球差图。
图7B为第一实施例在弧矢方向的像散像差图。
图7C为第一实施例在子午方向的像散像差图。
图7D为第一实施例的畸变像差图。
图8为本发明七片式光学镜片组的第二实施例之示意图。
图9A为第二实施例在成像面上的纵向球差图。
图9B为第二实施例在弧矢方向的像散像差图。
图9C为第二实施例在子午方向的像散像差图。
图9D为第二实施例的畸变像差图。
图10为本发明七片式光学镜片组的第三实施例之示意图。
图11A为第三实施例在成像面上的纵向球差图。
图11B为第三实施例在弧矢方向的像散像差图。
图11C为第三实施例在子午方向的像散像差图。
图11D为第三实施例的畸变像差图。
图12为本发明七片式光学镜片组的第四实施例之示意图。
图13A为第四实施例在成像面上的纵向球差图。
图13B为第四实施例在弧矢方向的像散像差图。
图13C为第四实施例在子午方向的像散像差图。
图13D为第四实施例的畸变像差图。
图14为本发明七片式光学镜片组的第五实施例之示意图。
图15A为第五实施例在成像面上的纵向球差图。
图15B为第五实施例在弧矢方向的像散像差图。
图15C为第五实施例在子午方向的像散像差图。
图15D为第五实施例的畸变像差图。
图16为本发明七片式光学镜片组的第六实施例之示意图。
图17A为第六实施例在成像面上的纵向球差图。
图17B为第六实施例在弧矢方向的像散像差图。
图17C为第六实施例在子午方向的像散像差图。
图17D为第六实施例的畸变像差图。
图18为本发明七片式光学镜片组的第七实施例之示意图。
图19A为第七实施例在成像面上的纵向球差图。
图19B为第七实施例在弧矢方向的像散像差图。
图19C为第七实施例在子午方向的像散像差图。
图19D为第七实施例的畸变像差图。
图20表示第一实施例详细的光学数据表格图。
图21表示第一实施例详细的非球面数据表格图。
图22表示第二实施例详细的光学数据表格图。
图23表示第二实施例详细的非球面数据表格图。
图24表示第三实施例详细的光学数据表格图。
图25表示第三实施例详细的非球面数据表格图。
图26表示第四实施例详细的光学数据表格图。
图27表示第四实施例详细的非球面数据表格图。
图28表示第五实施例详细的光学数据表格图。
图29表示第五实施例详细的非球面数据表格图。
图30表示第六实施例详细的光学数据表格图。
图31表示第六实施例详细的非球面数据表格图。
图32表示第七实施例详细的光学数据表格图。
图33表示第七实施例详细的非球面数据表格图。
图34表示各实施例之重要参数表格图。
图35表示各实施例之重要参数表格图。
具体实施方式
在开始详细描述本发明之前，首先要说明的是，在本发明图式中，类似的组件是以相同的编号来表示。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。其中，本篇说明书所言之「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光轴上的屈光率为正(或为负)。该像侧面、物侧面定义为成像光线通过的范围，其中成像光线包括了主光线(chief ray)Lc及边缘光线(marginal ray)Lm，如图1所示，I为光轴且此一透镜是以该光轴I为对称轴径向地相互对称，光线通过光轴上的区域为光轴附近区域A，边缘光线通过的区域为圆周附近区域C，此外，该透镜还包含一延伸部E(即圆周附近区域C径向上向外的区域)，用以供该透镜组装于一光学镜片组内，理想的成像光线并不会通过该延伸部E，但该延伸部E之结构与形状并不限于此，以下之实施例为求图式简洁均省略了部分的延伸部。更详细的说，判定面形或光轴附近区域、圆周附近区域、或多个区域的范围的方法如下：
请参照图1，其系一透镜径向上的剖视图。以该剖视图观之，在判断前述区域的范围时，定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点，而一转换点是位于该透镜表面上的一点，且通过该点的一切线与光轴垂直。如果径向上向外有复数个转换点，则依序为第一转换点，第二转换点，而有效半效径上距光轴径向上最远的转换点为第N转换点。中心点和第一转换点之间的范围为光轴附近区域，第N转换点径向上向外的区域为圆周附近区域，中间可依各转换点区分不同的区域。此外，有效半径为边缘光线Lm与透镜表面交点到光轴I上的垂直距离。
如图2所示，该区域的形状凹凸系以平行通过该区域的光线(或光线延伸线)与光轴的交点在像侧或物侧来决定(光线焦点判定方式)。举例言之，当光线通过该区域后，光线会朝像侧聚焦，与光轴的焦点会位在像侧，例如图2中R点，则该区域为凸面部。反之，若光线通过该某区域后，光线会发散，其延伸线与光轴的焦点在物侧，例如图2中M点，则该区域为凹面部，所以中心点到第一转换点间为凸面部，第一转换点径向上向外的区域为凹面部；由图2可知，该转换点即是凸面部转凹面部的分界点，因此可定义该区域与径向上相邻该区域的内侧的区域，系以该转换点为分界具有不同的面形。另外，若是光轴附近区域的面形判断可依该领域中通常知识者的判断方式，以R值(指近轴的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说，当R值为正时，判定为凸面部，当R值为负时，判定为凹面部；以像侧面来说，当R值为正时，判定为凹面部，当R值为负时，判定为凸面部，此方法判定出的凹凸和光线焦点判定方式相同。若该透镜表面上无转换点，该光轴附近区域定义为有效半径的0～50％，圆周附近区域定义为有效半径的50～100％。
图3范例一的透镜像侧表面在有效半径上仅具有第一转换点，则第一区为光轴附近区域，第二区为圆周附近区域。此透镜像侧面的R值为正，故判断光轴附近区域具有一凹面部；圆周附近区域的面形和径向上紧邻该区域的内侧区域不同。即，圆周附近区域和光轴附近区域的面形不同；该圆周附近区域系具有一凸面部。
图4范例二的透镜物侧表面在有效半径上具有第一及第二转换点，则第一区为光轴附近区域，第三区为圆周附近区域。此透镜物侧面的R值为正，故判断光轴附近区域为凸面部；第一转换点与第二转换点间的区域(第二区)具有一凹面部，圆周附近区域(第三区)具有一凸面部。
图5范例三的透镜物侧表面在有效半径上无转换点，此时以有效半径0％～50％为光轴附近区域，50％～100％为圆周附近区域。由于光轴附近区域的R值为正，故此物侧面在光轴附近区域具有一凸面部；而圆周附近区域与光轴附近区域间无转换点，故圆周附近区域具有一凸面部。
如图6所示，本发明光学镜片组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。在本发明光学镜片组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为整个光学镜片组1的光轴，所以每个透镜的光轴和光学镜片组1的光轴都是相同的。
此外，本光学镜片组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是设置在第一透镜10与第二透镜20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)进入本发明光学镜片组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)。
本发明光学镜片组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，本发明光学镜片组1中之各个透镜，亦都具有接近光轴4的光轴附近区域、与远离光轴4的圆周附近区域。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接近光轴4的光轴附近区域以及远离光轴4的圆周附近区域。
本发明光学镜片组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上光学镜片组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，本发明光学镜片组1中，在各个透镜之间又具有位在光轴4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。光学镜片组的有效焦距为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。
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。
其中本发明所述附图中，标号分别表示：1光学镜片组；2物侧；3像侧；4光轴；10第一透镜；11物侧面；12像侧面；13凸面部；14凸面部；16凹面部；17凸面部；17'凹面部；20第二透镜；21物侧面；22像侧面；23凸面部；24凸面部；26凹面部；27凹面部；30第三透镜；31物侧面；32像侧面；33凸面部；34凸面部；36凹面部；37凸面部；40第四透镜；41物侧面；42像侧面；43凸面部；44凹面部；46凹面部；47凹面部；47'凸面部；50第五透镜；51物侧面；52像侧面；53凹面部；54凹面部；56凸面部；57凸面部；60第六透镜；61物侧面；62像侧面；63凸面部；64凹面部；66凹面部；67凸面部；70第七透镜；71物侧面；72像侧面；73凹面部；73'凸面部；74凹面部；76凹面部；77凸面部；80光圈；90滤光片；91成像面；T1～T7各透镜中心厚度；I光轴；A～C区域；E延伸部；Lc主光线；Lm边缘光线。
第一实施例
请参阅图6，例示本发明光学镜片组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7A、弧矢(sagittal)方向的像散像差(astigmatic field aberration)请参考图7B、子午(tangential)方向的像散像差请参考图7C、以及畸变像差(distortion aberration)请参考图7D。所有实施例中各球差图之Y轴代表视场，其最高点均为1.0，实施例中各像散图及畸变图之Y轴代表像高，系统像高为3.241毫米。
第一实施例之光学镜片组系统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与第二透镜20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具有位于光轴附近区域的凸面部13以及位于圆周附近区域的凸面部14，朝向像侧3的像侧面12具有位于光轴附近区域的凹面部16以及位于圆周附近区域的凸面部17。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具有位于光轴附近区域的凸面部23以及位于圆周附近区域的凸面部24，朝向像侧3的像侧面22具有位于光轴附近区域的凹面部26以及位于圆周附近区域的凹面部27。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具有位于光轴附近区域的凸面部33以及位于圆周附近区域的凸面部34，而朝向像侧3的像侧面32具有位于光轴附近区域的凹面部36以及在圆周附近的凸面部37。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具有位于光轴附近区域的凸面部43以及位于圆周附近区域的凹面部44，而朝向像侧3的像侧面42具有位于光轴附近区域的凹面部46以及在圆周附近的凹面部47。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具有位于光轴附近区域的凹面部53以及位在圆周附近的凹面部54，朝向像侧3的第五像侧面52具有位于光轴附近区域的凸面部56以及位于圆周附近区域的凸面部57。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具有负屈光率，朝向物侧2的物侧面61具有位于光轴附近区域的凸面部63以及位于圆周附近区域的凹面部64，朝向像侧3的像侧面62具有位于光轴附近区域的凹面部66以及位于圆周附近区域的凸面部67。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具有位于光轴附近区域的凹面部73以及位于圆周附近区域的凹面部74，朝向像侧3的像侧面72具有位于光轴附近区域的凹面部76以及位于圆周附近区域的凸面部77。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。
在本发明光学镜片组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)；
ai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20所示，非球面数据如图21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)。而TTL为5.5600毫米，Fno为1.6239，系统像高为3.241毫米，HFOV为38.0038度。
第二实施例
请参阅图8，例示本发明光学镜片组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，例如凹面部或是凸面部则不另外标示。第二实施例在成像面91上的纵向球差请参考图9A、弧矢方向的像散像差请参考图9B、子午方向的像散像差请参考图9C、畸变像差请参考图9D。第二实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、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，以及第四透镜40的朝向像侧3的像侧面42，具有位于圆周附近的凸面部47'。
第二实施例详细的光学数据如图22所示，非球面数据如图23所示。TTL为5.3991毫米，系统像高为3.238毫米，Fno为1.6025，HFOV为38.0020度。特别是：1.第二实施例的TTL小于第一实施例，2.第二实施例的Fno小于第一实施例，3.第二实施例的成像质量优于第一实施例，4.第二实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。
第三实施例
请参阅图10，例示本发明光学镜片组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11A、弧矢方向的像散像差请参考图11B、子午方向的像散像差请参考图11C、畸变像差请参考图11D。第三实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、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。第一透镜10朝向像侧3的像侧面12，具有位于圆周附近区域的凹面部17'，以及第四透镜40的朝向像侧3的像侧面42，具有位于圆周附近的凸面部47'。
第三实施例详细的光学数据如图24所示，非球面数据如图25所示，TTL为5.3665毫米，系统像高为2.42毫米，Fno为1.6197，HFOV为30.1264度。特别是：1.第三实施例的镜头长度TTL比第一实施例短，2.第三实施例的Fno小于第一实施例，3.第三实施例的成像质量优于第一实施例，4.第三实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。
第四实施例
请参阅图12，例示本发明光学镜片组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13A、弧矢方向的像散像差请参考图13B、子午方向的像散像差请参考图13C、畸变像差请参考图13D。第四实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、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。第一透镜10朝向像侧3的像侧面12，具有位于圆周附近区域的凹面部17'，以及第四透镜40的朝向像侧3的像侧面42，具有位于圆周附近的凸面部47'。
第四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，TTL为5.3157毫米，系统像高为3.225毫米，Fno为1.6115，HFOV为37.9995度。特别是：1.第四实施例的镜头长度TTL比第一实施例短，2.第四实施例的Fno小于第一实施例，3.第四实施例的成像质量优于第一实施例，4.第四实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。
第五实施例
请参阅图14，例示本发明光学镜片组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15A、弧矢方向的像散像差请参考图15B、子午方向的像散像差请参考图15C、畸变像差请参考图15D。第五实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、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28所示，非球面数据如图29所示，TTL为5.3343毫米，系统像高为3.237毫米，Fno为1.6059，HFOV为37.9981度。特别是：1.第五实施例的镜头长度TTL比第一实施例短，2.第五实施例的Fno小于第一实施例，3.第五实施例的成像质量优于第一实施例，4.第五实施例比第一实施例易于制造因此良率较高。
第六实施例
请参阅图16，例示本发明光学镜片组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17A、弧矢方向的像散像差请参考图17B、子午方向的像散像差请参考图17C、畸变像差请参考图17D。第六实施例之设计与第一实施例类似，不同之处在于，仅曲率半径、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。
第六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，TTL为5.0626毫米，系统像高为3.176毫米，Fno为1.6014，HFOV为37.9978度。特别是：1.第六实施例的镜头长度TTL比第一实施例短，2.第六实施例的成像质量优于第一实施例，3.第六实施例比第一实施例容易于制造因此良率较高。
第七实施例
请参阅图18，例示本发明光学镜片组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19A、弧矢方向的像散像差请参考图19B、子午方向的像散像差请参考图19C、畸变像差请参考图19D。第七实施例之设计与第一实施例类似，仅曲率半径、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，以及第七透镜70朝向物侧2的物侧面71，具有位于光轴附近区域的凸面部73'。
第七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，TTL为5.5733毫米，系统像高为3.238毫米，Fno为1.6110，HFOV为37.9627度。特别是：1.第七实施例的Fno小于第一实施例，2.第七实施例的成像质量优于第一实施例，3.第七实施例比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34与图35中。其中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。
申请人发现，本案的透镜配置，具有以下的特征，以及可以达成的对应功效：
1.第一透镜像侧面光轴附近区域为凹面，可帮助收集成像光线；第六透镜屈光率为负，及第六透镜像侧面光轴附近区域为凹面，易于调整前五透镜产生的像差；搭配第五透镜物侧面光轴附近区域为凹面，或第七透镜屈光率为负，可达到提高成像质量的效果。
2.若满足条件式5≦5υ1-(υ3+υ4+υ5+υ6+υ7)，较佳的范围为5≦5υ1-(υ3+υ4+υ5+υ6+υ7)≦220时，可以降低球差与色差造成成像质量不佳的问题。
3.透过上述设计之相互搭配，可有效缩短镜头长度，并同时确保成像质量，且加强物体成像的清晰度。
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且技术上可行之光学镜片组。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：
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空气间隙，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空气间隙彼此需互相调配，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。
ALT/Gmax≦7，较佳的范围为3.0≦ALT/Gmax≦7；
Tmax/G67≦2.3，较佳的范围为0.9≦Tmax/G67≦2.3；(T5+T6+T7)/(T1+T2+T3)≦1.3，较佳的范围为0.7≦(T5+T6+T7)/(T1+T2+T3)≦1.3；
ALT/AAG≦2.8，较佳的范围为1.2≦ALT/AAG≦2.8；
Gmax/Tmin≦2.5，较佳的范围为1.5≦Gmax/Tmin≦2.5；
Tmax/T7≦1.8，较佳的范围为1.0≦Tmax/T7≦1.8；
T6/G34≦10，较佳的范围为0.9≦T6/G34≦10；
(G12+G23+G56)/G45≦2，较佳的范围为0.8≦(G12+G23+G56)/G45≦2。
b)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/BFL≦4.7，较佳的范围为4.2≦EFL/BFL≦4.7；
EFL/G67≦13，较佳的范围为6.0≦EFL/G67≦13。
c)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。
TTL/AAG≦4.5，较佳的范围为2.7≦TTL/AAG≦4.5；
TL/Tmin≦20，较佳的范围为16.3≦TL/Tmin≦20；
TTL/Gmax≦11.9，较佳的范围为6.6≦TTL/Gmax≦11.9；
TL/T4≦14.4，较佳的范围为5.5≦TL/T4≦14.4；
TL/BFL≦5.1，较佳的范围为4.2≦TL/BFL≦5.1。
d)借着限制光学组件参数与第二透镜厚度的关系，使得T2不至过小或过大，有利于降低第一镜片产生的像差。
(T1+T5)/T2≦5.5，较佳的范围为3.1≦(T1+T5)/T2≦5.5。
透过本发明各实施例的纵向球差、像散像差、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。
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、可用光圈加大、视场角扩大、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。
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 (20)

1.一种光学镜片组，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，该光学镜片组包含：
该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第二透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部；
该第三透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凸面部；
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部；
该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
其中，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙、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，并且满足Tmax/G67≦2.3和TL/Tmin≦20。
2.如权利要求1所述光学镜片组，其中EFL为该光学镜片组的有效焦距、BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足EFL/BFL≦4.7。
3.一种光学镜片组，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，该光学镜片组包含：
该第一透镜具有正屈光率，该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第二透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部；
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
其中，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙、EFL为该光学镜片组的有效焦距、BFL为该第七透镜的该像侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足Tmax/G67≦2.3和EFL/BFL≦4.7。
4.如权利要求1所述光学镜片组，其中Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度、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，并且满足TL/Tmin≦20。
5.一种光学镜片组，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，该光学镜片组包含：
该第一透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部；
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第七透镜具有负屈光率；
其中，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
6.一种光学镜片组，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，该光学镜片组包含：
该第一透镜的该像侧面具有位于圆周附近区域的一凹面部；
该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部；
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第七透镜具有负屈光率；
其中，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
7.一种光学镜片组，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，该光学镜片组包含：
该第二透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部；
该第三透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第四透镜的该物侧面具有位于光轴附近区域的一凸面部，该第四透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第六透镜的该像侧面具有位于光轴附近区域的一凹面部；
该第七透镜具有负屈光率；
其中，该光学镜片组只有上述七片具有屈光率的透镜，Tmax为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最厚的单片厚度、T7为该第七透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足Tmax/T7≦1.8。
8.如权利要求5或6或7所述光学镜片组，其中G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的空气间隙，并且满足Tmax/G67≦2.3。
9.如权利要求5或6或7所述光学镜片组，其中T1为该第一透镜在该光轴上的中心厚度、T2为该第二透镜在该光轴上的中心厚度、T3为该第三透镜在该光轴上的中心厚度、T5为该第五透镜在该光轴上的中心厚度、T6为该第六透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足(T5+T6+T7)/(T1+T2+T3)≦1.3。
10.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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长度、Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙，并且满足TTL/Gmax≦11.9。
11.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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、TTL为该第一透镜的该物侧面至一成像面在该光轴上的长度，并且满足TTL/AAG≦4.5。
12.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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之中心厚度总和、Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙，并且满足ALT/Gmax≦7。
13.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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之中心厚度总和、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，并且满足ALT/AAG≦2.8。
14.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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、T4为该第四透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足TL/T4≦14.4。
15.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，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长度，并且满足TL/BFL≦5.1。
16.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，其中Gmax为该第一透镜到该第七透镜间最大的空气间隙、Tmin为该第一透镜到该第七透镜中在该光轴上最薄的单片厚度，并且满足Gmax/Tmin≦2.5。
17.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，其中EFL为该光学镜片组的有效焦距、G67为该第六透镜与该第七透镜之间在该光轴上的一空气间隙，并且满足EFL/G67≦13。
18.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，其中T1为该第一透镜在该光轴上的中心厚度、T2为该第二透镜在该光轴上的中心厚度、T5为该第五透镜在该光轴上的中心厚度，并且满足(T1+T5)/T2≦5.5。
19.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，其中T6为该第六透镜在该光轴上的中心厚度、G34为该第三透镜与该第四透镜在该光轴上的一空气间隙，并且满足T6/G34≦10。
20.如权利要求1或3或5或6或7所述光学镜片组，其中G12为该第一透镜与该第二透镜之间在该光轴上的一空气间隙、G23为该第二透镜与该第三透镜之间在该光轴上的空气间隙、G45为该第四透镜与该第五透镜之间在该光轴上的空气间隙、G56为该第五透镜与该第六透镜之间在该光轴上的一空气间隙，并且满足(G12+G23+G56)/G45≦2。
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