WO2022179632A1 - 长焦镜头、摄像头模组及电子设备 - Google Patents

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    • H04N23/958—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems for extended depth of field imaging

Definitions

  • the first lens group includes a first reflector and a first lens
  • the first lens has a positive refractive power and is located on the object side of the first reflector
  • the first reflector changes the propagation direction of the optical axis by The first direction is changed to a second direction, and the second direction intersects the first direction.
  • the first reflector is a prism
  • the image side of the first lens is a plane and is fixedly connected to the object side of the first reflector
  • the curvature radius R1 of the object side of the first lens is related to the refraction of the first lens.
  • the ratio N1 satisfies: R1/N1>4.
  • the camera module 40 includes a telephoto lens 1 , a photosensitive element 2 and a filter 3 .
  • the photosensitive element 2 is located on the image side of the telephoto lens 1 .
  • the camera module 40 may further include a circuit board (not shown in the figure), and the photosensitive element 2 may be fixed on the circuit board.
  • the filter 3 can be located between the telephoto lens 1 and the photosensitive element 2 . The light can pass through the telephoto lens 1 and irradiate to the photosensitive surface of the photosensitive element 2 .
  • the combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2 and the combined focal length of the second lens group G2 and the third lens group G3 decrease.
  • the second lens group G2 moves a small displacement to achieve focusing, and the second lens group G2 has a small focusing stroke, which effectively suppresses the deterioration of aberrations caused by focusing, so that the telephoto lens has a strong focusing ability.
  • the telephoto lens has high image quality and strong macro capability.
  • the focusing stroke required by the telephoto lens 1 for focusing is small, it is also beneficial to reduce the volume of the motor used to drive the second lens group G2 to move, so that the camera module 40 can be more easily miniaturized.
  • the first reflector 11 is a prism, the prism includes a first surface, a second surface and an inclined surface, the first surface of the prism is the object side surface, the second surface of the prism is the image side surface, and the inclined surface of the prism is the reflecting surface 111 .
  • the first reflecting member 11 may be a reflecting mirror, which is not strictly limited in this embodiment of the present application.
  • the first lens group G1 includes at least two lenses with different materials to reduce aberrations.
  • the material of one lens of the first lens group G1 is different from that of the other lens, it can be considered that the first lens group G1 includes at least two lenses with different materials.
  • the two lenses with different materials may have different temperature characteristics, such as thermal expansion coefficient, temperature coefficient of refractive index of light, etc., so as to reduce the influence of ambient temperature.
  • two lenses of different materials can be made of glass and plastic, respectively.
  • the astigmatic field curve is used to indicate the deviation of the beamlet converging points in different fields of view from the ideal imaging plane
  • X is the sagittal beam
  • Y is the meridional beam
  • the abscissa is the deviation along the optical axis
  • the ordinate is the corresponding field of view.
  • the curvature of field in both directions is small, and the system has a good depth of focus.
  • the distortion map is used to characterize the relative deviation of the beam convergence point (actual image height) from the ideal image height in different fields of view. As shown in Figure 6, all are within 1%, which can ensure that there is no obvious deformation of the picture.
  • the effective focal length is 16.85mm; when the telephoto lens 1 focuses on close-up, the combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2 is 12.579mm, and the combined focal length of the second lens group G2 and the third lens group G3 is 47.66mm , the effective focal length of the telephoto lens 1 is 16.17mm. Therefore, during the focusing process of the telephoto lens 1 switching from the distant view to the close view, the second lens group G2 moves to the object side, the focusing stroke is short, and the focusing ability is strong. The combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2, the first The combined focal length of the second lens group G2 and the third lens group G3 and the effective focal length of the telephoto lens 1 are both reduced.
  • Table 3d and Table 3e are the basic parameters of the telephoto lens 1 shown in FIG. 9 in a possible embodiment.
  • f1 to f7 in Table 3d are the focal lengths of the first lens L1 to the seventh lens L7, respectively, and F1 to F3 in Table 3e are the focal lengths of the first lens group G1 to the third lens group G3, respectively.
  • FIG. 10 is a simulation effect diagram of the telephoto lens 1 shown in FIG. 9 in a possible embodiment.
  • the axial chromatic aberration curve includes spherical aberration curves corresponding to different wavebands of the system (including 650nm, 610nm, 555nm, 510nm, 470nm), the abscissa is the deviation value along the optical axis, and the ordinate is at the pupil normalized coordinates at .
  • the values shown in Figure 10 are all small, and the on-axis aberration (spherical aberration, chromatic aberration, etc.) of the telephoto lens 1 is well corrected.
  • the axial chromatic aberration curve includes spherical aberration curves corresponding to different wavebands of the system (including 650nm, 610nm, 555nm, 510nm, 470nm), the abscissa is the deviation value along the optical axis, and the ordinate is at the pupil normalized coordinates at .
  • the values shown in FIG. 12 are all small, and the on-axis aberration (spherical aberration, chromatic aberration, etc.) of the telephoto lens 1 is well corrected.
  • the second lens group G2 moves to the image side during the focusing process that the telephoto lens 1 is switched from a distant view to a close view, and the combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2 decreases,
  • the first lens group G1 may have negative refractive power
  • the second lens group G2 may have positive refractive power
  • the third lens group G3 may have negative refractive power power.

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Abstract

一种长焦镜头（1）、摄像头模组（40）及电子设备（100）。长焦镜头（1）包括沿物侧到像侧排列的第一透镜组（G1）、第二透镜组（G2）以及第三透镜组（G3），第一透镜组（G1）和第三透镜组（G3）为固定透镜组，第二透镜组（G2）为对焦透镜组；在长焦镜头（1）从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组（G2）沿光轴向物侧移动，第一透镜组（G1）和第二透镜组（G2）的组合焦距减小，第二透镜组（G2）和第三透镜组（G3）的组合焦距减小。长焦镜头（1）的对焦能力较强，成像质量较高。

Description

长焦镜头、摄像头模组及电子设备
本申请要求于2021年02月27日提交中国专利局、申请号为202110221352.X、申请名称为“一种透镜系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中，本申请要求于2021年07月19日提交中国专利局、申请号为202110815848.X、申请名称为“长焦镜头、摄像头模组及电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及拍摄设备技术领域，尤其涉及一种长焦镜头、摄像头模组及电子设备。
背景技术
随着手机等便携式电子设备的不断发展，用户对电子设备的摄像头模组的拍照性能的要求愈来愈高，例如，设置长焦镜头组已经成为摄像头模组的发展趋势。然而，目前的摄像头模组在拍摄过程中，其镜头通常需要较大的对焦行程以实现对焦，镜头的对焦能力较弱，并且也会造成系统像差的急剧变化，导致成像质量较差。
发明内容
本申请提供了一种长焦镜头、摄像头模组及电子设备，长焦镜头的对焦能力较强，成像质量较高。
第一方面，本申请提供一种长焦镜头，包括：沿物侧到像侧排列的第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组，第一透镜组和第三透镜组为固定透镜组，第二透镜组为对焦透镜组；在长焦镜头从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组沿光轴向物侧移动，第一透镜组和第二透镜组的组合焦距减小，第二透镜组和第三透镜组的组合焦距减小。
在本实现方式中，第二透镜组向物侧移动时，第一透镜组和第二透镜组的组合焦距以及第二透镜组和第三透镜组的组合焦距都呈减小的趋势，第二透镜组移动较小的位移(也即较小的对焦行程)即可实现长焦镜头的对焦过程，较小的对焦行程能够有效抑制由于对焦引起的像差问题，使得长焦镜头具有较强的对焦能力，不仅能够进行远景拍摄，还能够对近景(例如微距景象)进行拍摄，且具有较高的成像质量，成像清晰度高。同时，由于长焦镜头对焦所需要的对焦行程较小，也有利于减小用于驱动第二透镜组移动的马达的体积，使得摄像头模组更易实现小型化。
其中，第一透镜组与第二透镜组之间形成第一安全距离，第二透镜组与第三透镜组之间形成第二安全距离，以在长焦镜头的对焦过程中，确保各光学元件之间不发生碰撞。其中，第一安全距离需要兼顾对焦行程、镜头支撑件余量及温度影响等因素。
一种可能的实现方式中，第一透镜组具有正光焦度，第二透镜组具有正光焦度，第三透镜组具有负光焦度。
在本实现方式中，长焦镜头通过合理配置第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的光焦度，使得第二透镜组在对焦过程中，通过较小的对焦行程即可完成对焦，较小的对焦行程能够有效抑制由于对焦引起的像差恶化，使得长焦镜头具有较强的对焦能力，从而具有较高的 成像质量，较强的微距能力。同时，由于长焦镜头对焦所需要的对焦行程较小，也有利于减小用于驱动第二透镜组移动的马达的体积，使得摄像头模组更易实现小型化。
此外，由于第三透镜组为靠近成像面的具有负光焦度的透镜组，起到了平场镜的作用，能够补偿部分由对焦引起的场曲变化，从而增强了第二透镜组的对焦能力，使得长焦镜头的对焦能力强，摄像头模组的成像质量更高。
一种可能的实现方式中，第二透镜组的焦距F2与长焦镜头的有效焦距EFL满足：0.2＜F2/EFL＜1.9。在本实现方式中，通过设置F2/EFL＜1.9，使得第二透镜组移动较小的位移即可实现对焦，达到减小对焦行程的效果，提高对焦能力；通过设置0.2＜F2/EFL，有利于控制经过第二透镜组的光束的像差，使得第三透镜组更易进行像差校正，长焦镜头具有较佳的成像质量；因此通过对第二透镜组的焦距F2与长焦镜头的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，能够兼顾长焦镜头的对焦能力和成像质量。
一种可能的实现方式中，第三透镜组的焦距F3与长焦镜头的有效焦距EFL满足：-50＜F3/EFL＜-0.05。在本实现方式中，因此通过对第三透镜组的焦距F3与长焦镜头的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，使得长焦镜头能够在较小的组装敏感度下，平衡远景拍摄和近景拍摄的像质差异，获得更均匀的像质。
一种可能的实现方式中，第一透镜组的焦距F1与长焦镜头的有效焦距EFL满足：0.5＜F1/EFL＜50。在本实现方式中，通过设置F1/EFL＜50，能够有效降低长焦镜头的光圈值；通过设置0.5＜F1/EFL，降低了第一透镜组的加工难度，使得第一透镜组易于加工，也即第一透镜组的工艺性较好；因此通过对第一透镜组的焦距F1与长焦镜头的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，能够兼顾长焦镜头的光圈值和第一透镜组的工艺性。
可以理解的是，上述对第一透镜组的焦距F1、第二透镜组的焦距F2及第三透镜组的焦距F3与长焦镜头的有效焦距EFL的比值范围的限定可以彼此独立存在，也可以相互结合。当上述三个比值范围彼此结合时，长焦镜头能够获得更佳的光圈值、对焦能力、成像质量及工艺性；其中，在部分实现方式中，摄像头模组可以通过长焦镜头实现10cm以内的微距拍摄，摄像头模组的微距能力强。
一种可能的实现方式中，第一透镜组包括第一反射件和第一透镜，第一透镜具有正光焦度且位于第一反射件的物侧，第一反射件将光轴的传播方向由第一方向改变为第二方向，第二方向与第一方向相交。
在本实现方式中，长焦镜头通过在第一透镜组设置第一反射件，改变光线的传播方向，使得光束于第二透镜组和第三透镜组中的传播方向可以与光束进入电子设备的方向不同，从而使摄像头模组的放置位置、角度、空间等都更加灵活，长焦镜头能够应用于潜望式的摄像头模组中。此外，光束经过第一透镜开始收缩，经第一反射件反射后达到第二透镜组时，已经经过较长光程的收缩，光束直径较小，因此第二透镜组不再成为长焦镜头的通光孔径的最大限制，有效增加了通光孔径，实现了较小的光圈值。
此外，由于第一透镜具有正光焦度，第一透镜对光束进行收缩，使得进入第二透镜组的光束的直径较小，第二透镜组和第三透镜组的口径不再成为通光孔径的最大限制，从而能够在兼顾模组尺寸的同时，有效地增加了长焦镜头的通光孔径，长焦镜头具有较小的光圈值。其中，本实现方式中长焦镜头的光圈值可以小于2.8。
一种可能的实现方式中，第一反射件为棱镜，第一透镜的像侧面为平面且固定连接第一反射件的物侧面，第一透镜的物侧面的曲率半径R1与第一透镜的折射率N1满足：R1/N1＞4。
在本实现方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径R1的大小合适，易于加工。第一透镜 可以在缩小光圈值的同时，确保良好的像质。
一种可能的实现方式中，第一反射件的反射面可以为平面，具有良好的加工性。在另一种可能的实现方式中，第一反射件的反射面也可以是球面、柱面或自由曲面。此时，第一反射件的反射面在实现光线反射时，还可以校正像散等像差，以实现进一步提高像质或降低体积。
一种可能的实现方式中，第一透镜组包括至少两片透镜，第一透镜组的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件的物侧或像侧。当第一透镜组的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件的物侧时，第一透镜组的至少两片透镜均位于第一反射件的物侧；当第一透镜组的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件的像侧时，第一透镜组的部分透镜位于第一反射件的物侧，部分透镜位于第一反射件的像侧。其中，当第一透镜组的透镜分设于第一反射件的两侧时，第一透镜组的空间利用率高，透镜易排布。
一种可能的实现方式中，第一透镜组还包括具有负光焦度的、位于第一反射件的像侧的至少一片透镜。在本实现方式中，位于第一反射件的像侧的透镜或透镜组具有负光焦度，能够降低光束在第二透镜组的入射角，以降低第二透镜组的设计难度，实现更好的成像效果。
一种可能的实现方式中，第一透镜组还可以包括具有负光焦度的、位于第一反射件的物侧的透镜，该透镜与第一透镜配合使用，形成正负透镜配合结构，可以更好地解决色差等像差问题。
一种可能的实现方式中，第二透镜组包括至少一片透镜，第二透镜组的最靠近物侧的第一片透镜可以具有负光焦度。在本实现方式中，第二透镜组的第一片透镜能够配合具有正光焦度的第一透镜组，以解决色差等像差问题。
另一种可能的实现方式中，第二透镜组包括至少一片透镜。当第一透镜组包括具有负光焦度的、位于第一反射件的像侧的至少一片透镜时，第二透镜组的最靠近物侧的第一片透镜可以具有正光焦度。此时，经过第一透镜组的光束能够顺利进入第二透镜组，有利于提高长焦镜头的成像质量。
一种可能的实现方式中，第三透镜组包括第二反射件，第二反射件将光轴的传播方向由第二方向改变为第三方向，第三方向与第二方向相交；第三透镜组包括位于第二反射件的物侧或像侧的至少一片透镜，或者，第三透镜组包括位于第二反射件的物侧的至少一片透镜和位于第二反射件的像侧的至少一片透镜。
在本实现方式中，光轴包括自第一透镜的物侧面至第一反射件的反射面的第一部分、自第一反射件的反射面至第二反射件的反射面的第二部分以及第二反射件的反射面至感光元件的第三部分。长焦镜头从远景切换至近景的对焦过程中，第一透镜组和第三透镜组不动，第二透镜组沿光轴的第二部分向靠近第一透镜组的方向移动，以实现对焦。由于光轴的第一部分、第二部分及第三部分在对焦过程中不发生变化，长焦镜头的光学系统厚度尺寸为光轴的第一部分和光轴的第三部分的和，长焦镜头的对焦行程不造成光学系统厚度增加，有利于长焦镜头和摄像头模组的小型化。
此外，由于长焦镜头设有第一反射件和第二反射件，使得感光元件的靶面平行于第一透镜,靶面的大小不受电子设备的厚度方向的尺寸限定，从而有利于摄像头模组的大靶面设计。
一种可能的实现方式中，第二反射件的反射面可以为平面，具有良好的加工性。在另一种可能的实现方式中，第二反射件的反射面也可以为球面、柱面或自由曲面。此时，第二反射件的反射面在实现光线反射时，还可以校正像散等像差，以实现进一步提高像质或降低体积。
一种可能的实现方式中，第三透镜组包括第二反射件，第二反射件将光轴的传播方向由第二方向改变为第三方向，第三方向与第二方向相交；第三透镜组还包括具有负光焦度的、位于第二反射件的像侧的至少一片透镜，可以有效补偿像质，提高长焦镜头的成像质量。
一种可能的实现方式中，第一透镜组包括一片具有正光焦度的透镜，透镜的阿贝数大于40。此时，第一透镜组能够确保不产生过大的残余色差，减少位于其像侧的透镜组的设计难度。
一种可能的实现方式中，长焦镜头还包括孔径光阑，孔径光阑安装于第二透镜组。此时，孔径光阑的光圈调节效果更佳，能够提高长焦镜头的成像质量。
一种可能的实现方式中，长焦镜头的至少一个透镜的光学表面为非球面或自由曲面，以使成像画面具有更均衡的画质，校正像差。
一种可能的实现方式中，长焦镜头的至少一个透镜的光学表面形成衍射光栅结构。在本实现方式中，通过合理设置衍射光栅结构，能够减少色差，也能够减少长焦镜头的体积。
一种可能的实现方式中，长焦镜头还包括液体透镜，液体透镜位于第一透镜组与第二透镜组之间。在本实现方式中，可以通过液体透镜增强调焦效果，以实现超微距拍摄。
第二方面，本申请还提供一种摄像头模组，包括感光元件和上述任一项的长焦镜头，感光元件位于长焦镜头的像侧。摄像头模组的对焦能力强，成像质量高。
第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括图像处理器和上述摄像头模组，图像处理器与摄像头模组通信连接，图像处理器用于从摄像头模组获取图像数据，并处理图像数据。
附图说明
图1是本申请实现方式提供的电子设备在一些实施例中的结构示意图；
图2是图1所示电子设备沿A-A线剖开的部分结构示意图；
图3是图2所示摄像头模组在一些实施例中的部分结构示意图；
图4是图3所示摄像头模组在一些使用状态中的示意图；
图5A是一种长焦镜头的对焦过程的示意图；
图5B是另一种长焦镜头的对焦过程的示意图；
图5C是再一种长焦镜头的对焦过程的示意图；
图6是图3所示长焦镜头在一种可能的实施例中的仿真效果图；
图7是图2所示摄像头模组在另一些实施例中的部分结构示意图；
图8是图7所示长焦镜头在一种可能的实施例中的仿真效果图；
图9是图2所示摄像头模组在另一些实施例中的部分结构示意图；
图10是图9所示长焦镜头在一种可能的实施例中的仿真效果图；
图11是图2所示摄像头模组在另一些实施例中的部分结构示意图；
图12是图11所示长焦镜头在一种可能的实施例中的仿真效果图。
具体实施方式
为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
光焦度(focal power)，等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。
具有正光焦度的透镜或透镜组，透镜或透镜组具有正的焦距，具有会聚光线的效果。
具有负光焦度的透镜或透镜组，透镜或透镜组具有负的焦距，具有发散光线的效果。
焦距(focal length)，也称为焦长，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时，透镜或透镜组的光学中心至焦平面的垂直距离。从实用的角度可以理解为物体在无限远时镜头中心至平面的距离。对于定焦镜头来说，其光学中心的位置是固定不变的；对于长焦镜头来说，镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化。
镜头的有效焦距(effective focal length，EFL)，是指镜头中心到焦点的距离。
物侧面，以透镜为界，被摄物体所在一侧为物侧，透镜靠近物侧的表面称为物侧面。
像侧面，以透镜为界，被摄物体的图像所在的一侧为像侧，透镜靠近像侧的表面称为像侧面。
孔径光阑(aperture diaphragm)，是用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常是在镜头内。
光圈值，又称F数(Fno)，是镜头的焦距/镜头入瞳直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。光圈值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈值越大，景深越小，拍照的背景内容将会虚化，类似长焦镜头的效果。
总长度(total track length，TTL)，指镜头最靠近物侧的表面至成像面的总长度，TTL是形成相机高度的主要因素。
成像面，位于长焦镜头中所有透镜的像侧、且光线依次穿过长焦镜头中各透镜后形成像的载面。
光轴，是一条垂直穿过透镜中心的轴线。镜头光轴是通过镜头的各个透镜的中心的轴线。与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的凸透镜应是所有的光线会聚在透镜后的一点，这个会聚所有光线的一点，即为焦点。
焦点，平行光线经透镜或透镜组折射后的会聚点。
像方焦面，也称为后焦面或第二焦面，为经过像方焦点(也称为后焦点或第二焦点)且垂直于系统光轴的平面。
阿贝数(Abbe)，即色散系数，是光学材料在不同波长下的折射率的差值比，代表材料色散程度大小。
像差：光学系统近轴区具有理想光学系统的性质，物体上的一点发出的近轴光线与像面相交在一点(也即近轴像点)，但是实际穿过镜头不同孔径的光线很难完美的相交在一点，而是与近轴像点的位置有一定偏差，这些差异统称为像差。
轴向色差(longitudinal spherical aber)，也称为纵向色差或位置色差或轴向像差，一束平行于光轴的光线，在经过镜头后会聚于前后不同的位置，这种像差称为位置色差或轴向色差。这是由于镜头对各个波长的光所成像的位置不同，使得最后成像时不同色的光的像方焦平面不能重合，复色光散开形成色散。
畸变(distortion)，也称为失真，光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度。畸变是由于光阑球差的影响，不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度不等于理想像高，两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
ImgH(Image Hight)，表示的是感光芯片上有效像素区域对角线长的一半,也即成像面的像高。
像散(astigmatism)，由于物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。即光束不能 聚焦于一点，成像不清晰，故产生像散。子午细光束和弧矢细光束是旋转对称的光学系统内两个垂直平面内的光束名称。
子午面(meridian plane)，光轴外物点的主光线(主光束)与光轴所构成的平面，称为子午面。
弧矢面(sagittal surface)，过光轴外物点的主光线(主光束)，并与子午面垂直的平面，称为弧矢面。
场曲(curvature of field)，场曲用于表示非中心视场光线经过光学镜头组后的最清晰像点位置与中心视场最清晰像点位置在光轴向的差异。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例提供一种长焦镜头、应用该长焦镜头的摄像头模组以及包括该摄像头模组的电子设备。长焦镜头包括沿物侧到像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，第一透镜组和第三透镜组为固定透镜组，第二透镜组为对焦透镜组，在长焦镜头从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组沿光轴向物侧移动，第一透镜组和第二透镜组的组合焦距减小，第二透镜组和第三透镜组的组合焦距减小。在本实施例中，第二透镜组在对焦过程中，通过较小的对焦行程即可完成对焦，较小的对焦行程能够有效抑制由于对焦引起的像差问题，使得长焦镜头具有较强的对焦能力，不仅能够进行远景拍摄，还能够对近景(例如微距景象)进行拍摄，且具有较高的成像质量，成像清晰度高。其中，电子设备可以是手机、平板电脑、手提电脑、可穿戴设备等具有拍照或摄像功能的设备。
请一并参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的电子设备100在一些实施例中的结构示意图，图2是图1所示电子设备100沿A-A线剖开的部分结构示意图。本实施例中，以电子设备100是手机为例进行描述。
电子设备100包括壳体10、显示屏20、图像处理器30以及摄像头模组40。一些实施例中，壳体10包括边框101和后盖102。边框101与后盖102可以为一体成型结构，也可以通过组装方式形成一体式结构。显示屏20和后盖102分别安装于边框101的两侧，共同围设出整机内腔。
图像处理器30和摄像头模组40收容于整机内腔。图像处理器30与摄像头模组40通信连接，图像处理器30用于从摄像头模组40获取图像数据，并处理图像数据。其中，摄像头模组40与图像处理器30的通信连接可以包括通过走线等电连接方式进行数据传输，也可以通过耦合等方式实现数据传输。可以理解的是，摄像头模组40与图像处理器30还可以通过其它能够实现数据传输的方式实现通信连接。
图像处理器30对数字图像信号进行优化处理，把处理后的信号传到显示器上。图像处理器30可以是图像处理芯片或数字信号处理芯片，它的作用是将感光芯片获得的数据及时快速地传递给中央处理器并刷新感光芯片，因此图像处理器30芯片的好坏，直接影响画面品质(比 如色彩饱和度、清晰度等)。
本实施例中，后盖102设有摄像孔103，摄像头模组40通过摄像孔103采集光线，摄像头模组40作为电子设备100的后置摄像头。示例性的，后盖102包括透光镜片，透光镜片安装于摄像孔103，以允许光线穿过，并且能够防尘、防水。在其他一些实施例中，摄像头模组40也可以作为电子设备100的前置摄像头。
可以理解的是，图1所示实施例的电子设备100的摄像头模组40的安装位置仅仅是示意性的，本申请对摄像头模组40的安装位置不做严格限定。在一些其他的实施例中，摄像头模组40也可以安装于电子设备100的其他位置，例如摄像头模组40可以安装于电子设备100背面的上部中间或右上角。在一些其他的实施例中，电子设备100可以包括终端本体和能够相对终端本体转动、移动或拆卸的辅助部件上，摄像头模组40也可以设置在辅助部件上。
一些实施例中，电子设备100还可以包括模数转换器(也可称为A/D转换器，图中未示出)。模数转换器连接于摄像头模组40与图像处理器30之间。模数转换器用于将摄像头模组40产生的信号转换为数字图像信号并传输至图像处理器30，再通过图像处理器30对数字图像信号进行处理，最终通过显示屏20进行图像或者影像显示。
一些实施例中，电子设备100还可以包括存储器(图中未示出)，存储器与图像处理器30通信连接，图像处理器30对图像数字信号加工处理以后再将图像传输至存储器中，以便于在后续需要查看图像时能够随时从存储中查找图像并在显示屏20上进行显示。一些实施例中，图像处理器30还会对处理后的图像数字信号进行压缩，再存储至存储器中，以节约存储器空间。
如图2所示，一些实施例中，摄像头模组40包括长焦镜头1、感光元件2以及滤光片3。感光元件2位于长焦镜头1的像侧。摄像头模组40还可以包括电路板(图中未示出)，感光元件2可以固定于电路板。滤光片3可以位于长焦镜头1与感光元件2之间。光线能够穿过长焦镜头1照射到感光元件2的感光面。示例性的，摄像头模组40的工作原理为：被摄景物反射的光线通过长焦镜头1生成光学图像投射到感光元件2的感光面，感光元件2将光学图像转为电信号即模拟图像信号并传输至模数转换器，以通过模数转换器转换为数字图像信号给图像处理器30。
其中，感光元件2(也称为图像传感器)是一种半导体芯片，表面包含有几十万到几百万的光电二极管，受到光照射时，会产生电荷。感光元件2可以是电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)，也可以是互补金属氧化物导体器件(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)。电荷藕合器件使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。电荷藕合器件由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当电荷藕合器件表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。互补金属氧化物导体器件主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在互补金属氧化物导体器件上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
其中，长焦镜头1主要利用透镜的折射原理进行成像，即景物光线通过长焦镜头1，在焦平面上形成清晰的影像，并通过位于焦平面上的感光元件2记录景物的影像。
其中，滤光片3用于滤除光线中不需要的波段，防止感光元件2产生伪色或波纹，以提高其有效分辨率和彩色还原性。示例性的，滤光片3可以为红外滤光片。其中，本实施例中滤光片3为独立部件，在其他一些实施例中，也可以取消滤光片结构件，而是通过对长焦镜头1的至少一片光学元件进行表面处理或材料处理，以实现滤光。本申请不对用于实现滤光 的结构件或结构的具体实施例进行严格限定。
其中，长焦镜头1可以是直立式镜头或者是潜望式镜头，本实施例以长焦镜头1是潜望式镜头为例进行描述。长焦镜头1为潜望式镜头时，能够更好地适用于薄型电子设备100中。
请结合参阅图3和图4，图3是图2所示摄像头模组40在一些实施例中的部分结构示意图，图4是图3所示摄像头模组40在一些使用状态中的示意图。
一些实施例中，长焦镜头1包括沿物侧到像侧排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2以及第三透镜组G3。摄像头模组40的感光元件2位于第三透镜组G3的像侧。其中，第一透镜组G1和第三透镜组G3为固定透镜组，第二透镜组G2为对焦透镜组。图3所示摄像头模组40处于远景拍摄模式，图4所示摄像头模组40处于近景拍摄模式，如图3和图4所示，在长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2沿光轴O向物侧移动，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距减小。
在本实施例中，第二透镜组G2向物侧移动时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距以及第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距都呈减小的趋势，第二透镜组G2移动较小的位移即可实现对焦，第二透镜组G2的对焦行程小，有效地抑制由于对焦引起的像差恶化，使得长焦镜头具有较强的对焦能力，长焦镜头的成像质量高，具有较强的微距能力。同时，由于长焦镜头1对焦所需要的对焦行程较小，也有利于减小用于驱动第二透镜组G2移动的马达的体积，使得摄像头模组40更易实现小型化。
其中，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间形成第一安全距离，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间形成第二安全距离，以在长焦镜头1的对焦过程中，确保各光学元件之间不发生碰撞。其中，第一安全距离需要兼顾对焦行程、镜头支撑件余量及温度影响等因素。
一些实施例中，第一透镜组G1包括至少一片透镜，第一透镜组G1具有正光焦度；第二透镜组G2包括至少一片透镜，第二透镜组G2具有正光焦度；第三透镜组G3包括至少一片透镜，第三透镜组G3具有负光焦度。
根据应用光学理论，两个焦距分别为Fa、Fb的透镜组，以间隔d排布时，组合系统的焦距F满足：1/F＝1/Fa+1/Fb－d/(Fa×Fb)。在本实施例中，由于第一透镜组G1的焦距为正，第二透镜组G2的焦距为正，第二透镜组G2向物侧移动时，第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔减小，因此第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距减小；由于第二透镜组G2的焦距为正，第三透镜组G3的焦距为负，第二透镜组G2向物侧移动时，第二透镜组G2与第三透镜组G3的间隔增大，因此第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距减小。故而，在本实施例中，第二透镜组G2向物侧移动时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距以及第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距都呈减小的趋势，第二透镜组G2移动较小的位移即可实现对焦，有效抑制了由于对焦引起的像差问题。
请结合参阅图5A至图5C，图5A是一种长焦镜头的对焦过程的示意图，图5B是另一种长焦镜头的对焦过程的示意图，图5C是再一种长焦镜头的对焦过程的示意图。图5A至图5C给出了三种长焦镜头的对焦过程的对比，为了方便对比，图5A至图5C的长焦镜头采用具有同样参数的三枚单透镜(g1、g2、g3)。在图5A中，透镜g1、透镜g2及透镜g3形成一个组群g1g2g3，长焦镜头在对焦过程中，组群g1g2g3整体移动。在图5B中，透镜g2和透镜g3形成一个组群g2g3，长焦镜头在对焦过程中，透镜g1不动，组群g2g3移动。在图5C中，长焦镜头在对焦过程中，透镜g1和透镜g3不动，透镜g2移动。实际中每个透镜(g1、g2、g3)都可由更多的透镜替代，以实现更优的功能。
如图5A中(1)所示，长焦镜头对焦于远景时，被远景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于远景成像面，远景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄远景图像。如图5A中(2)所示，长焦镜头对焦于近景时，组群g1g2g3向物侧(也即远离感光元件的一侧)移动S1，被近景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于近景成像面，近景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄近景图像。
比对图5A中(1)和(3)，如图5A中(1)所示，当长焦镜头对焦于远景时，长焦镜头的像方焦面落在感光元件上，近景成像面与像方焦面之间形成间距S；如图5A中(3)所示，当组群g1g2g3向物侧移动S1、以使长焦镜头对焦于近景时，长焦镜头的像方焦面向感光元件前方移动S1’。本方案中，S1’＝S，使得近景成像面能够落在感光元件上(如图5A中(2)所示)，故而摄像头模组能够清晰地拍摄近景图像，完成从远景切换至近景的对焦过程。
其中，组群g1g2g3的移动距离S1即为长焦镜头的对焦行程，由于本方案是通过移动整个镜头实现像方焦面的位置变化，因此S1＝S1’。在本方案中，根据近轴光学公式近似计算，S1’＝EFL×EFL/(物距+EFL)，EFL为组群g1g2g3的焦距，也即长焦镜头的焦距。由该公式可知，S1’仅由EFL和物距决定，无法增大或减小，故而长焦镜头的对焦行程也无法增大或减小。
如图5B中(1)所示，长焦镜头对焦于远景时，被远景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于远景成像面，远景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄远景图像。如图5B中(2)所示，长焦镜头对焦于近景时，透镜g1不动，组群g2g3向物侧(也即远离感光元件的一侧)移动S2，被近景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于近景成像面，近景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄近景图像。
比对图5B中(1)和(3)，如图5B中(1)所示，当长焦镜头对焦于远景时，长焦镜头的像方焦面落在感光元件上，近景成像面与像方焦面之间形成间距S；如图5B中(3)所示，当组群g2g3向物侧移动S2、以使长焦镜头对焦于近景时，长焦镜头的像方焦面向感光元件前方移动S2’。本方案中，S2’＝S，使得近景成像面能够落在感光元件上(如图5B中(2)所示)，故而摄像头模组能够清晰地拍摄近景图像，完成从远景切换至近景的对焦过程。其中，由于本方案各透镜参数及透镜间距与图5A所示方案相同，因此本方案间距S与图5A所示方案的间距S相等，本方案像方焦面位移S2’等于图5A所示方案像方焦面位移S1’。
其中，组群g2g3的移动距离S2即为长焦镜头的对焦行程。在本方案中，对焦过程的本质上是使长焦镜头的焦距变短，引起像方焦面向感光元件前方移动S2’，从而使得近景成像面能够落在感光元件上。为了便于直观说明，可以假设长焦镜头对焦于远景时，透镜g1的煮面和组群g2g3的主面重合，即透镜g1和组群g2g3的近轴等效距离为0，定义透镜g1的焦距为F1，组群g2g3的焦距为F2。由光学理论易得到组合焦距EFL＝F1×F2/(F1+F2-0)。长焦镜头对焦于近景时，组群g2g3向物侧移动S2，透镜g1与组群g2g3产生近轴距离S2(距离减小，S2为负)，此时组合焦距EFL’＝F1×F2/(F1+F2-S2)。以像方焦面位移近似表征焦距变化量，则S2’＝F1×F2/(F1+F2)-F1×F2/(F1+F2-S2)。由于各参量的非线性关系，以上没有按实际模型严格推导。但不难看出，当长焦镜头拆分为两个组群时，在固定的EFL和物距下，通过调整F1和F2,在相同的像方焦面位移S2’的情况下，获得不同的对焦行程S2。故而，申请人可以通过设置合理的F1范围和F2范围，使得对焦行程S2<像方焦面位移S2’。由于S2’＝S1’＝S1，故而本方案(透镜g1固定、组群g2g3移动对焦)相较于图5A所示方案(组群g1g2g3移动对焦)，可以通过设置合理的F1范围和F2范围，使得对焦行程S2小于对焦行程S1，实现缩短对焦行程，提高对焦能力的目的。
如图5C中(1)所示，长焦镜头对焦于远景时，被远景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于远景成像面，远景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄远景图像。如图5C中(2)所示，长焦镜头对焦于近景时，透镜g1和透镜g3不动，透镜g2向物侧(也即远离感光元件的一侧)移动S3，被近景物体反射的光线经过长焦镜头后成像于近景成像面，近景成像面落在感光元件上，摄像头模组能够拍摄近景图像。
比对图5C中(1)和(3)，如图5C中(1)所示，当长焦镜头对焦于远景时，长焦镜头的像方焦面落在感光元件上，近景成像面与像方焦面之间形成间距S；如图5C中(3)所示，当透镜g1和透镜g3不动、透镜g2向物侧移动S3、以使长焦镜头对焦于近景时，长焦镜头的像方焦面向感光元件前方移动S3’。本方案中，S3’＝S，使得近景成像面能够落在感光元件上(如图5C中(2)所示)，故而摄像头模组能够清晰地拍摄近景图像，完成从远景切换至近景的对焦过程。其中，由于本方案各透镜参数及透镜间距与图5B所示方案相同，因此本方案间距S与图5B所示方案的间距S相等，本方案像方焦面位移S3’等于图5B所示方案像方焦面位移S2’。
其中，透镜g2的移动距离S3即为长焦镜头的对焦行程。在本方案中，对焦过程的本质上是使长焦镜头的焦距变短，引起像方焦面向感光元件前方移动S3’，从而使得近景成像面能够落在感光元件上。对比图5B中(3)和图5C中(3)，在对焦过程中，图5B方案的透镜g1与透镜g2的间距缩小、透镜g2与透镜g3的间距不变，图5C方案的透镜g1与透镜g2的间距缩小、透镜g2与透镜g3的间距增加。为了使计算过程更为直观，假设图5B方案的对焦行程S2和图5C方案的对焦行程S3相等，图5B方案的透镜g1与透镜g2的间距和图5C方案的透镜g1与透镜g2的间距缩小相同值，此时两个方案的透镜g1和透镜g2具有相同的光学特征(组合焦距)；将图5B方案的透镜g1与透镜g2视为一个整体，具有焦距F1’，将图5C方案的透镜g1与透镜g2视为一个整体，具有相同的光学特征，同样具有焦距F1’；图5B方案的透镜g3和图5C方案的透镜g3具有相同的光学特征，具有焦距F2’。同时当图5B方案的组群g2g3向像侧移动距离D、图5C方案的透镜g2向像侧移动距离D时，假定图5B方案的透镜g1和透镜g2所形成的整体和透镜g3的近轴等效距离为0，此时图5B方案的整组焦距EFL’＝F1’×F2’/(F1’+F2’-0)，图5C方案中透镜g1和透镜g2所形成的整体和透镜g3的近轴等效距离为D(距离增大，D为正)，图5C方案的整组焦距EFL’＝F1’×F2’/(F1’+F2’-D)，透镜g1和透镜g2具有正光焦度，透镜g3具有负光焦度，F1’×F2’<0。摄像头模组的成像条件为整组焦距EFL’为正，故而F1’+F2’<0、F1’+F2’-d<0，显然F1’×F2’/(F1’+F2’)>F1’×F2’/(F1’+F2’-d)。也就是说，对于相同的移动距离D(也即对焦行程)，图5B方案的组群g2g3移动时焦距的减小量，小于图5C方案的透镜g2移动时焦距的减小量。故而，当图5B方案和图5C方案需要实现相同的焦距变化量时(S3’＝S2’),图5C方案的透镜g2的移动距离S3小于图5B方案的组群g2g3的移动位移S2，故而图5C方案相较于图5B方案能够缩短对焦行程，实现提高对焦能力的目的。
结合图5A至图5C及上述相关描述，本申请实施例的长焦镜头1(对应于图5C方案)在对焦过程中采用第一透镜组G1和第三透镜组G3、第二透镜组G2移动的对焦方式，且通过设置第一透镜组G1和第二透镜组G2的光焦度为正、第三透镜组G3的光焦度为负，使得长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，对焦行程小于镜头包括固定透镜组和移动透镜组、通过移动透镜组移动实现对焦的方案(对应于图5B方案)的对焦行程，也小于整个镜头移动的方案(对应于图5A方案)的对焦行程，长焦镜头1的对焦行程短，对焦能力强。
综上，在本实施例中，长焦镜头1通过合理配置第一透镜组G1、第二透镜组G2及第三 透镜组G3的光焦度，使得第二透镜组G2在对焦过程中，通过较小的对焦行程即可完成对焦，较小的对焦行程能够有效抑制由于对焦引起的像差恶化，使得长焦镜头1具有较强的对焦能力，不仅能够进行远景拍摄，还能够对近景(例如微距景象)进行拍摄，且具有较高的成像质量，成像清晰度高。同时，由于长焦镜头1对焦所需要的对焦行程较小，也有利于减小用于驱动第二透镜组G2移动的马达的体积，使得摄像头模组40更易实现小型化。
此外，由于第三透镜组G3为靠近成像面的具有负光焦度的透镜组，起到了平场镜的作用，能够补偿部分由对焦引起的场曲变化，从而增强了第二透镜组G2的对焦能力，使得长焦镜头1的对焦能力强，摄像头模组40的成像质量更高。
一些实施例中，第二透镜组G2的焦距F2与长焦镜头1的有效焦距EFL满足：0.2＜F2/EFL＜1.9。在本实施例中，通过设置F2/EFL＜1.9，使得第二透镜组G2移动较小的位移即可实现对焦，达到减小对焦行程的效果，提高对焦能力；通过设置0.2＜F2/EFL，有利于控制经过第二透镜组G2的光束的像差，使得第三透镜组G3更易进行像差校正，长焦镜头1具有较佳的成像质量；因此通过对第二透镜组G2的焦距F2与长焦镜头1的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，能够兼顾长焦镜头1的对焦能力和成像质量。
一些实施例中，第三透镜组G3的焦距F3与长焦镜头1的有效焦距EFL满足：-50＜F3/EFL＜-0.05。若F3/EFL小于-50，则第二透镜组G2与第三透镜组G3的间距变化对长焦镜头1的有效焦距EFL的影响不明显，不利于平衡远近景像质。若F3/EFL大于-0.05，则会使第三透镜组G3具有较强的负光焦度(形状更凹)，导致第三透镜组在组装使得组装敏感度更高，长焦镜头1的组装难度大。在本实施例中，通过对第三透镜组G3的焦距F3与长焦镜头1的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，使得长焦镜头1能够在较小的组装敏感度下，平衡远景拍摄和近景拍摄的像质差异，获得更均匀的像质。组装敏感度小时，长焦镜头1在组装时允许的偏差(公差)范围更大，易于组装。
一些实施例中，第一透镜组G1的焦距F1与长焦镜头1的有效焦距EFL满足：0.5＜F1/EFL＜50。在本实施例中，通过设置F1/EFL＜50，能够有效降低长焦镜头1的光圈值；通过设置0.5＜F1/EFL，降低了第一透镜组G1的加工难度，使得第一透镜组G1易于加工，也即第一透镜组G1的工艺性较好；因此通过对第一透镜组G1的焦距F1与长焦镜头1的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，能够兼顾长焦镜头1的光圈值和第一透镜组G1的工艺性。
可以理解的是，上述对第一透镜组G1的焦距F1、第二透镜组G2的焦距F2及第三透镜组G3的焦距F3与长焦镜头1的有效焦距EFL的比值范围的限定可以彼此独立存在，也可以相互结合。当上述三个比值范围彼此结合时，长焦镜头1能够获得更佳的光圈值、对焦能力、成像质量及工艺性；其中，在部分实施例中，摄像头模组40可以通过长焦镜头1既可以实现远景拍摄，又可以实现10cm以内的微距拍摄。
一些实施例中，如图3所示，第一透镜组G1可以包括第一反射件11和第一透镜L1。第一透镜L1具有正光焦度且位于第一反射件11的物侧。第一透镜L1用于收缩光束。示例性的，第一透镜L1可以为凸透镜。第一反射件11将光轴O的传播方向由第一方向Z改变为第二方向X，第二方向X与第一方向Z相交。其中，当摄像头模组40安装于电子设备100时，第一方向Z可以平行于电子设备100的厚度方向，第二方向X可以垂直于第一方向Z，例如第二方向X可以平行于电子设备100的长度方向或宽度方向。本申请实施例中，不对第一方向Z和第二方向X的具体方位作严格限定。
在本实施例中，长焦镜头1通过在第一透镜组G1设置第一反射件11，改变光线的传播方向，使得光束于第二透镜组G2和第三透镜组G3中的传播方向可以与光束进入电子设备 100的方向不同，从而使摄像头模组40的放置位置、角度、空间等都更加灵活，长焦镜头1能够应用于潜望式的摄像头模组40中。
此外，光束经过第一透镜L1开始收缩，经第一反射件11反射后达到第二透镜组G2时，已经经过较长光程的收缩，光束直径较小，第二透镜组G2和第三透镜组G3不再成为长焦镜头1的通光孔径的最大限制。因此，在一定的设备厚度下，即使第二透镜组G2和第三透镜组G3的尺寸受到设备厚度的限制，通过设置第一透镜组G1包括正光焦度的第一透镜L1和第一反射件11，能够有效地增加长焦镜头1的通光孔径，实现大光圈。
此外，由于第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1对光束进行收缩，使得进入第二透镜组G2的光束的直径较小，第二透镜组G2和第三透镜组G3的口径不再成为通光孔径的最大限制，从而能够在兼顾模组尺寸的同时，有效地增加了长焦镜头1的通光孔径，长焦镜头1具有较小的光圈值。其中，本实施例中长焦镜头1的光圈值可以小于2.8。
一些实施例中，第一透镜L1的焦距f1与长焦镜头1的有效焦距EFL满足：0.5＜f1/EFL＜50。在本实施例中，通过设置f1/EFL＜50，能够有效降低长焦镜头1的光圈值；通过设置0.5＜f1/EFL，降低了第一透镜L1的加工难度，使得第一透镜L1易于加工，也即第一透镜L1的工艺性较好；因此通过对第一透镜L1的焦距f1与长焦镜头1的有效焦距EFL的比值范围的合理设计，能够兼顾长焦镜头1的光圈值和第一透镜L1的工艺性。
一些实施例中，第一反射件11的反射面111在实现光线反射时，还可以校正像散等像差，以实现进一步提高像质或降低体积。示例性的，如图3所示，第一反射件11的反射面111可以为平面，以具有良好的加工性。在另一些实施例中，第一反射件11的反射面111也可以为球面、柱面或自由曲面。其中，球面可以为凸面或凹面。柱面在一个方向上有曲率，在另一方向上呈直线延伸。示例性的，第一反射件11的反射面111上还可以设有高反膜，以提高反射效率，使得光路完全反射后进入后续光学元件中。
示例性的，第一反射件11为棱镜，棱镜包括第一面、第二面及斜面，棱镜的第一面为物侧面，棱镜的第二面为像侧面，棱镜的斜面为反射面111。在其他一些实施例中，第一反射件11可以为反射镜，本申请实施例对此不作严格限定。
示例性的，第一透镜L1和第一反射件11可以采用同一材质，第一透镜L1和第一反射件11可以采用注塑、模压或抛光磨削等工艺加工成型。例如，第一透镜L1和第一反射件11均可以采用玻璃材料。在其他一些实施例中，第一透镜L1与第一反射件11的材料可以不同。在其他一些实施例中，第一透镜L1和/或第一反射件11可以采用塑料材料。
示例性的，第一透镜L1的物侧面的近光轴处可以为凸面，例如可以为球面，有利于降低加工难度。其中，第一透镜L1的物侧面的曲率半径R1与第一透镜L1的折射率N1满足：R1/N1＞4。在本实施例中，第一透镜L1的物侧面的曲率半径R1的大小合适，易于加工。第一透镜L1可以在缩小光圈值的同时，确保良好的像质。在其他一些实施例中，第一透镜L1的物侧面的近光轴处也可以为非球面。
第一透镜L1和第一反射件11均单独加工，第一透镜L1的像侧面可以为平面，以与第一反射件11胶合在一起，使得第一透镜组G1能够作为一个整体参与后续的长焦镜头1的装配过程，且第一透镜L1与第一反射件11的组装结构紧凑，有利于摄像头模组40的小型化。在其他一些实施例中，第一透镜L1与第一反射件11也可以为一体成型结构，也即两者可以为一体的异形棱镜。
一些实施例中，第一透镜组G1包括一片具有正光焦度的透镜，该透镜的阿贝数大于40。也即，第一透镜L1的阿贝数大于40，以确保不产生过大的残余色差，减少位于其像侧的透 镜组的设计难度。可以理解的是，本实施例中的第一透镜组G1的透镜数量为一个，第一透镜组G1还可以包括第一反射件11、平面镜等非透镜结构，本实施例对此不作严格限定。
在其他一些实施例中，第一透镜组G1可以包括至少两片透镜，第一透镜组G1的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件11的物侧或像侧。当第一透镜组G1的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件11的物侧时，第一透镜组G1的至少两片透镜均位于第一反射件11的物侧；当第一透镜组G1的最靠近像侧的最后一片透镜位于第一反射件11的像侧时，第一透镜组G1的部分透镜位于第一反射件11的物侧，部分透镜位于第一反射件11的像侧。其中，当第一透镜组G1的透镜分设于第一反射件11的两侧时，第一透镜组G1的空间利用率高，透镜易排布。
在其他一些实施例中，第一透镜组G1还可以包括具有负光焦度的、位于第一反射件11的像侧的至少一片透镜。在本实施例中，位于第一反射件11的像侧的透镜或透镜组具有负光焦度，能够降低光束在第二透镜组G2的入射角，以降低第二透镜组G2的设计难度，实现更好的成像效果。
在其他一些实施例中，第一透镜组G1还可以包括具有负光焦度的、位于第一反射件11的物侧的透镜，该透镜与第一透镜L1配合使用，形成正负透镜配合结构，可以更好地解决色差等像差问题。
在其他一些实施例中，第一透镜组G1包括材质不同的至少两片透镜，以减少像差。其中，第一透镜组G1的其中一个透镜与另一个透镜的材质不同时，即可以认为第一透镜组G1包括材质不同的至少两片透镜。其中，材质不同的两片透镜可以具有不同的温度特征，例如热膨胀系数、光折射率温度系数等，以减少环境温度的影响。例如，材质不同的两片透镜可以分别采用玻璃和塑料。
一些实施例中，第二透镜组G2可以包括3至6片透镜。示例性的，第二透镜组G2的最靠近物侧的第一片透镜可以具有负光焦度。在本实施例中，第二透镜组G2的第一片透镜能够配合具有正光焦度的第一透镜L1，以解决色差等像差问题。
本实施例中，如图3所示，以第二透镜组G2包括4片透镜为例进行示意。其中，第二透镜组G2包括沿物侧到像侧排布的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。示例性的，第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2采用树脂材质。第二透镜L2的物侧面的近光轴处为凸面，第二透镜L2的像侧面的近光轴处为凹面，均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3采用树脂材质。第三透镜L3的物侧面的近光轴处为凸面，第三透镜L3的像侧面的近光轴处为凸面，均为非球面。
一些实施例中，第二透镜组G2可以包括材质不同的至少两片透镜，以具有不同的阿贝数，减少色差对画质的影响。其中，第二透镜组G2的其中一个透镜与另一个透镜的材质不同时，即可以认为第二透镜组G2包括材质不同的至少两片透镜。其中，材质不同的两片透镜可以具有不同的温度特征，例如热膨胀系数、光折射率温度系数等，以减少环境温度的影响。例如，材质不同的两片透镜可以分别采用玻璃和塑料。
在其他一些实施例中，当第一透镜组G1包括具有负光焦度的、位于第一反射件11的像侧的至少一片透镜时，第二透镜组G2的最靠近物侧的第一片透镜具有正光焦度。此时，经过第一透镜组G1的光束能够顺利进入第二透镜组G2，有利于提高长焦镜头1的成像质量。
一些实施例中，如图3所示，第三透镜组G3包括第二反射件12，第二反射件12将光轴O的传播方向由第二方向X改变为第三方向Z’，第三方向Z’与第二方向X相交。其中，第三方向Z’可以垂直于第二方向X，例如第三方向Z’可以平行于第一方向Z，以平行于电子 设备100的厚度方向。本申请实施例中，不对第三方向Z’的具体方位作严格限定。示例性的，第二反射件12可以为棱镜或反射镜。
在本实施例中，光轴O包括自第一透镜L1的物侧面至第一反射件11的反射面111的第一部分O1、自第一反射件11的反射面111至第二反射件12的反射面121的第二部分O2以及第二反射件12的反射面121至感光元件2的第三部分03。长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，第一透镜组G1和第三透镜组G3不动，第二透镜组G2沿光轴O的第二部分O2向靠近第一透镜组G1的方向移动，以实现对焦。由于光轴O的第一部分O1、第二部分O2及第三部分03在对焦过程中不发生变化，长焦镜头1的光学系统厚度尺寸为光轴O的第一部分O1和光轴O的第三部分03的和，长焦镜头1的对焦行程不造成光学系统厚度增加，有利于长焦镜头1和摄像头模组40的小型化。
一些实施例中，第二反射件12的反射面121可以为平面，具有良好的加工性。在另一些实施例中，第二反射件12的反射面121在实现光线反射时，还可以校正像散等像差，以实现进一步提高像质或降低体积。示例性的，第二反射件12的反射面121也可以为球面、柱面或自由曲面。其中，球面可以为凸面或凹面。柱面在一个方向上有曲率，在另一方向上呈直线延伸。
一些实施例中，如图3所示，第三透镜组G3还包括位于第二反射件12的物侧的第六透镜L6。沿着光轴O的方向，光线经过第一透镜L1，被第一反射件11反射后，依次经过第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6，然后被第二反射件12反射后，经过滤光片3，最终到达感光元件2。
在本实施例中，由于长焦镜头1设有第一反射件11和第二反射件12，使得感光元件的靶面平行于第一透镜L1,靶面的大小不受电子设备100的厚度方向的尺寸限定，从而有利于摄像头模组40的大靶面设计。
示例性的，第六透镜L6具有负光焦度，用于补偿像质，提高长焦镜头1的成像质量。第六透镜L6采用树脂材质，第六透镜L6可以采用注塑工艺加工成型。在其他一些实施例中，第六透镜L6也可以采用玻璃材质。
其中，第六透镜L6的材质与第二反射件12的材质可以不同。第六透镜L6和第二反射件12可以采用主动对准工艺(AA)进行组装，以实现较好的组装精度。其中，第六透镜L6与第二反射件12可以彼此独立设置，也即两者在光轴O上形成间隔。在其他一些实施例中，第六透镜L6与第二反射件12可以通过胶合等方式固定为一体结构；或者，第六透镜L6与第二反射件12也可以为一体成型结构，也即两者可以为一体的异形棱镜。
在其他一些实施例中，第六透镜L6也可以位于第三透镜组G3的像侧；或者，第三透镜组G3包括多个透镜，多个透镜均位于第二反射件12的物侧或像侧；或者，第三透镜组G3包括多个透镜，多个透镜部分位于第二反射件12的物侧、部分位于第二反射件12的像侧。也即，第三透镜组G3包括位于第二反射件12的物侧或像侧的至少一片透镜，或者，第三透镜组G3包括位于第二反射件12的物侧的至少一片透镜和位于第二反射件12的像侧的至少一片透镜。在本申请中，第三透镜组G3的一片或多片透镜可以有多种排布方式，以更好地适配长焦镜头1的光路需求和组装需求。
在其他一些实施例中，第三透镜组G3可以包括第二反射件12，第二反射件12将光轴O的传播方向由第二方向X改变为第三方向Z’，第三方向Z’与第二方向X相交；第三透镜组G3还包括具有负光焦度的、位于第二反射件12的像侧的至少一片透镜。在本实施例中，通过位于第二反射件12的像侧的至少一片具有负光焦度的透镜，可以有效补偿像质，提高长 焦镜头1的成像质量。
在其他一些实施例中，第三透镜组G3可以包括材质不同的至少两片透镜，以具有不同的阿贝数，减少色差对画质的影响。其中，第三透镜组G3的其中一个透镜与另一个透镜的材质不同时，即可以认为第三透镜组G3包括材质不同的至少两片透镜。其中，材质不同的两片透镜可以具有不同的温度特征，例如热膨胀系数、光折射率温度系数等，以减少环境温度的影响。例如，材质不同的两片透镜可以分别采用玻璃和塑料。
在其他一些实施例中，第一透镜组G1包括第一反射件11，第三透镜组G3不包括第三反射件，光束沿第一方向Z进入第一透镜组G1，被第一反射件11反射至第二方向X，经过第二透镜组G2和第三透镜组G3后，被感光元件2接收。在本实施例中，第二透镜组G2沿第二方向X移动以实现对焦，长焦镜头1的对焦能力强。光轴O包括自第一透镜组G1的物侧面至第一反射件11的反射面111的第一部分O1和自第一反射件11的反射面111至感光元件2的第二部分O2。由于光轴O的第一部分O1和第二部分O2在对焦过程中不发生变化，长焦镜头1和摄像头模组40的厚度尺寸主要受光轴O的第一部分O1的影响，长度尺寸主要受光轴O的第二部分O2的影响，因此有利于长焦镜头1和摄像头模组40的小型化。在其他一些实施例中，第一透镜组G1不包括第一反射件11，第三透镜组G3不包括第三反射件，长焦镜头1为直筒式镜头。
一些实施例中，长焦镜头1的至少一个透镜的光学表面为非球面，非球面形状的光学表面从近轴到外视场区域有不同的光焦度，以使成像画面具有更均衡的画质。和/或，长焦镜头1的至少一个透镜的光学表面可以为自由曲面，以校正像差。其中，非球面为绕光轴O旋转对称的表面；自由曲面可以无对称轴，也可以沿某个方向对称，或者沿某两个方向对称。
一些实施例中，长焦镜头1的多个透镜之间通过主动校准(active alignment，AA)工艺进行组装，以保证组装精度。
一些实施例中，如图3所示，长焦镜头1还包括孔径光阑13，孔径光阑13安装于第二透镜组G2。此时，孔径光阑13的光圈调节效果更佳，能够提高长焦镜头1的成像质量。例如，孔径光阑13可以安装于第二透镜组G2的中间。本实施例中，以孔径光阑13安装于第二透镜L2与第三透镜L3之间为例进行示意。在其他一些实施例中，孔径光阑13也可以安装于第一透镜组G1、第三透镜组G3或长焦镜头1的其他位置，本申请实施例对此不作严格限定。
其中，孔径光阑13可以是隔圈结构或者可变扇叶结构；或者，孔径光阑13可以通过表面喷涂工艺实现，例如通过在透镜上喷涂遮光材料形成孔径光阑13。其中，孔径光阑13的位置可以是固定的，也可以是变化的。例如，孔径光阑13的位置是可变的，孔径光阑13可以依据对焦情况调节位置，以位于不同的透镜之间。
一些实施例中，长焦镜头1的至少一个透镜的光学表面可以形成衍射光栅结构。在本实施例中，通过合理设置衍射光栅结构，能够减少色差，也能够减少长焦镜头1的体积。
一些实施例中，长焦镜头1还可以包括液体透镜，液体透镜位于第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。在本实施例中，可以通过液体透镜增强调焦效果，以实现超微距拍摄。其中，液体透镜是将液体作为透镜、通过改变液体的曲率来改变焦距的一种结构件。
一些实施例中，长焦镜头1的至少一个透镜可以采用异形技术，以减少长焦镜头1的尺寸。例如，第二透镜组G2和/或第三透镜组G3的至少一片透镜可以具有用于降低透镜的高度的切口。切口可通过I-CUT工艺实现。通过在第二透镜组G2和/或第三透镜组G3的至少一片透镜上设置用于降低透镜的高度的切口，能够有效缩小长焦镜头1于高度方向上的尺寸， 使长焦镜头1能够更好地适用于小型化的电子设备100，增加了长焦镜头1的适用范围。此外，由于透镜通过切口方式降低其高度，因此透镜可以设置较大的通光口径，从而提高长焦镜头1的通光量，使得长焦镜头1的成像质量较佳。其中，当第二透镜组G2和/或第三透镜组G3的透镜设有切口结构时，通过设置第一透镜组G1的焦距F1与长焦镜头1的有效焦距EFL满足F1/EFL＜50，能够增加第二透镜组G2和/或第三透镜组G3的透镜的切口比例。其中，也可以在镜筒、隔片等透镜的结构支撑件上采用异形技术，以减少长焦镜头1的尺寸。
一些实施例中，长焦镜头1的至少一个透镜的周侧面或支撑面可以进行黑化处理或粗化处理，以消除杂光，提高成像质量。其中，黑化处理可以是涂或镀黑色油墨等消光材料，也可以是贴膜。粗化处理主要是用于增加粗糙度。当然，在其他一些实施例中，长焦镜头1也可以通过其他方式消除杂光，本申请实施例对此不作严格限定。
一些实施例中，摄像头模组40还包括滤光片3，滤光片3位于第二反射件12与感光元件2之间，滤光片3用于滤除不需要的光信号。
一些实施例中，感光元件2可以在垂直于第三方向Z’的平面上移动或者相对第三方向Z’发生倾斜，以实现防抖。此时，感光元件2不具有第三方向Z’上的运动能力，或者具有远小于对焦行程的微弱行程，以减小模组厚度。在另一些实施例中，感光元件2也可以为固定部件。
以下结合数据和仿真结果，呈现图3所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的具化方案。
请一并参考表1a至表1c，其中，表1a是图3所示长焦镜头1在一种可能的实施例中对焦远景时的各透镜和滤光片3的曲率半径、间隔、折射率(Nd)、色散系数。其中，间隔包括透镜本身的厚度和透镜之间的间距。色散系数也即阿贝数。表1b和表1c是图3所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的各透镜的非球面系数。
表1a
Figure PCTCN2022078115-appb-000001
Figure PCTCN2022078115-appb-000002
表1b
面号 K A4 A6 A8 A10
S6 0 -3.086857E-03 -6.569246E-05 2.184781E-06 -1.471867E-07
S7 0 -7.140496E-03 -2.996009E-04 6.310204E-06 7.046764E-07
S8 0 -2.427662E-03 -2.763494E-04 -7.509633E-05 1.487742E-05
S9 0 -2.427662E-03 -2.763494E-04 -7.509633E-05 1.487742E-05
S10 0 2.081017E-02 -3.902594E-03 -2.712081E-04 2.652949E-04
S11 0 9.282729E-03 -3.647184E-03 8.174914E-04 -9.539693E-05
S12 0 -7.813879E-03 -2.605752E-03 7.382689E-04 -1.117228E-04
S13 0 -4.812353E-03 -7.875984E-04 1.494750E-04 -1.786515E-05
S14 0 1.093028E-02 -4.441673E-04 2.294907E-05  
S15 0 7.829013E-03 -1.427205E-04 -3.922251E-05 7.365571E-06
表1c
面号 A12 A14 A16
S6 1.577591E-08    
S7 -1.414221E-08    
S8 -6.502968E-07 8.428151E-09  
S9 -6.502968E-07 8.428151E-09  
S10 -4.562928E-05 3.378032E-06 -9.479117E-08
S11 5.428329E-06 -1.089878E-07 0.000000E+00
S12 8.572041E-06 -2.523950E-07  
S13 1.223210E-06 -2.568614E-08  
S14      
S15 -5.380069E-07 1.446087E-08  
表1a的长焦镜头1的非球面，可以利用但不限于以下非球面曲线方程式进行限定：
Figure PCTCN2022078115-appb-000003
其中，z为非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为曲率；k为锥面系数；α i为第i阶非球面系数，可参阅表1b和表1c。
请结合参阅表1d和表1e，表1d和表1e是图3所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的 基本参数。表1d中的f1至f6分别为第一透镜L1至第六透镜L6的焦距，表1e中F1至F3分别为第一透镜组G1至第三透镜组G3的焦距。
表1d
参数(mm) ImgH EFL f1 f2 f3 f4 f5 f6 光圈值
数值 4.1 16.85 51.54 -18.34 9.96 -21.57 15.07 -27.59 1.79
表1e
Figure PCTCN2022078115-appb-000004
在本实施例中，长焦镜头1的光圈值为1.79。长焦镜头1由远景切换到近景时，例如切换到对焦于微距9.5cm处，第二透镜组G2的对焦行程为2.22mm，相较于常规镜头(通常需要大于4mm)，对焦行程明显缩短。长焦镜头1对焦于远景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为12.67mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为27.23mm，长焦镜头1的有效焦距为16.85mm；长焦镜头1对焦于近景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为12.76mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为23.76mm，长焦镜头1的有效焦距为12.6mm。故而，长焦镜头1在远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2向物侧移动，对焦行程短，对焦能力强，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距、第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距及长焦镜头1的有效焦距均减小。
请参阅图6，图6是图3所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的仿真效果图。
其中，图6包括长焦镜头1的轴向色差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中，轴向色差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650nm、610nm、555nm、510nm、470nm)的球差曲线；其物理意义为，在0度视场发出的相应波长的光，通过光学系统后，相对于理想像点的偏离；其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图6中示值均较小，长焦镜头1的轴上像差(球差，色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离，X为弧矢方向光束，Y为子午方向光束，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为相应视场。当某视场值过大时，则该视场像质较差或存在高级像差。图6所示两方向场曲均较小，系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图6所示均在1％以内，可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图7，图7是图2所示摄像头模组40在另一些实施例中的部分结构示意图。图7所示摄像头模组40包括图3所示摄像头模组40的大部分技术特征，以下主要对两者的区别进行描述，两者相同的大部分内容不再赘述。
一些实施例中，摄像头模组40包括长焦镜头1、滤光片3及感光元件2，长焦镜头1包括沿物侧到像侧排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2及第三透镜组G3，第一透镜组G1和第三透镜组G3为固定透镜组，在长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2沿光轴O向物侧移动。
第一透镜组G1包括第一透镜L1和第一反射件11。第一透镜组G1的第一透镜L1与第一反射件11为一体成型结构。第一透镜L1和第一反射件11采用同一材质，可以采用注塑、模压或抛光磨削等工艺加工成型。在其他一些实施例中，第一透镜L1和第一反射件11可以分别成型、然后通过组装形成一体式结构。
第二透镜组G2包括沿物侧到像侧排列的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。
第三透镜组G3包括第六透镜L6和第二反射件12。第六透镜L6与第二反射件12为一体成型结构。第六透镜L6和第二反射件12采用同一材质，可以采用注塑、模压或抛光磨削等工艺加工成型。在其他一些实施例中，第六透镜L6和第二反射件12可以分别成型、然后通过组装形成一体式结构。示例性的，第六透镜L6可以采用玻璃材质。
光轴O包括自第一透镜L1的物侧面至第一反射件11的反射面111的第一部分O1、自第一反射件11的反射面111至第二反射件12的反射面121的第二部分O2以及第二反射件12的反射面121至感光元件2的第三部分03。
以下结合数据和仿真结果，呈现图7所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的具化方案。
请一并参考表2a至表2b，其中，表2a是图7所示长焦镜头1在一种可能的实施例中对焦远景时的各透镜和滤光片3的曲率半径、间隔、折射率(Nd)、色散系数。其中，间隔包括透镜本身的厚度和透镜之间的间距。色散系数也即阿贝数。表2b是图7所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的各透镜的非球面系数。
表2a
Figure PCTCN2022078115-appb-000005
表2b
面号 K A4 A6 A8 A10 A12
S4 0 -1.317058E-03 -4.888522E-05 3.747733E-07 4.022166E-08 -7.158034E-09
S5 0 -2.597209E-03 -1.420405E-04 8.774383E-08 5.490438E-07 -7.200931E-08
S6 0 -5.458517E-04 -1.003637E-05 1.294163E-06 1.266212E-07 1.217158E-08
S7 0 -2.009456E-03 -2.525067E-05 -6.349402E-06 1.146778E-07 9.573459E-08
S8 0 -6.337364E-04 -2.428101E-04 -5.266427E-06 7.035851E-07 1.652165E-07
S9 0 -1.263295E-03 1.810064E-04 -2.887856E-05 1.672388E-06 2.108518E-08
S10 0 -1.410126E-02 3.777418E-05 -2.955491E-06 -5.550757E-06 2.172836E-07
S11 0 -1.154577E-02 3.071930E-04 1.358399E-05 -3.060037E-06 1.847912E-07
表2a的长焦镜头1的非球面，可以利用但不限于以下非球面曲线方程式进行限定：
Figure PCTCN2022078115-appb-000006
其中，z为非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为曲率；k为锥面系数；α i为第i阶非球面系数，可参阅表2b。
请结合参阅表2c和表2d，表2c和表2d是图7所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的基本参数。表2c中的f1至f6分别为第一透镜L1至第六透镜L6的焦距，表2d中F1至F3分别为第一透镜组G1至第三透镜组G3的焦距。
表2c
参数(mm) ImgH EFL f1 f2 f3 f4 f5 f6 光圈值
数值 4.1 16.85 50.1 -17.1 7.4 99.1 -51.04 -12.49 2.6
表2d
Figure PCTCN2022078115-appb-000007
在本实施例中，长焦镜头1的光圈值为2.6。长焦镜头1由远景切换到近景时，例如切换到对焦于近景50cm处，第二透镜组G2的对焦行程为0.36mm，相较于常规镜头(通常需要大于0.65mm)，对焦行程明显缩短。长焦镜头1对焦于远景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为12.698mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为52.48mm，长焦镜头1的有效焦距为16.85mm；长焦镜头1对焦于近景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为12.579mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为47.66mm，长焦镜头1的有效焦距为16.17mm。故而，长焦镜头1在远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2向物侧移动，对焦行程短，对焦能力强，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距、第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距及长焦镜头1的有效焦距均减小。
请参阅图8，图8是图7所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的仿真效果图。
其中，图8包括长焦镜头1的轴向色差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中，轴向色差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650nm、610nm、555nm、510nm、470nm)的球差曲线，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图8中示值均较小，长焦镜头1的轴上像差(球差，色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离，X为弧矢方向光束，Y为子午方向光束，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为相应视场。当某视场值过大时，则该视场像质较差或存在高级 像差。图8所示两方向场曲均较小，系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图8所示均在1％以内，可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图9，图9是图2所示摄像头模组40在另一些实施例中的部分结构示意图。图9所示摄像头模组40包括图3所示摄像头模组40的大部分技术特征，以下主要对两者的区别进行描述，两者相同的大部分内容不再赘述。
一些实施例中，摄像头模组40包括长焦镜头1和感光元件2，感光元件2位于长焦镜头1的像侧。长焦镜头1包括沿物侧到像侧排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2及第三透镜组G3，第一透镜组G1和第三透镜组G3为固定透镜组，在长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2沿光轴O向物侧移动。
第一透镜组G1包括第一透镜L1和第一反射件11。第二透镜组G2包括沿物侧到像侧排列的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6。示例性的，第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2采用树脂材质。第二透镜L2的物侧面的近光轴处为凸面，第二透镜L2的像侧面的近光轴处为凹面，均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3采用树脂材质。第三透镜L3的物侧面的近光轴处为凸面，第三透镜L3的像侧面的近光轴处为凹面，均为非球面。第三透镜组G3包括第七透镜L7，第三透镜组G3不包括第二反射件12。第七透镜L7可以采用玻璃材质。光轴O包括自第一透镜L1的物侧面至第一反射件11的反射面111的第一部分O1和自第一反射件11的反射面111至感光元件2的第二部分O2。
一些实施例中，第一透镜组G1和感光元件2可以在不同方向上移动，以在摄像过程中实现防抖。其中，第一透镜组G1和感光元件2的移动方向均垂直于的光轴O的第二部分O2，第一透镜组G1和感光元件2的移动方向相交，例如可以相互垂直。
一些实施例中，摄像头模组40可以不单独设置滤光片。示例性的，第一反射件11的物侧面和/或第一反射件11的像侧面设有滤光膜，用于过滤不需要的光信号。或者，第一反射件11添加有吸收性物质，用于滤除不需要的光信号。当然，在其他一些实施例中，也可以在其他光学元件中通过镀膜或者添加吸收性物质或者其他方式，实现等效于滤光片的光线过滤功能。
以下结合数据和仿真结果，呈现图9所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的具化方案。
请一并参考表3a至表3c，其中，表3a是图9所示长焦镜头1在一种可能的实施例中对焦远景时的各透镜和滤光片3的曲率半径、间隔、折射率(Nd)、色散系数。其中，间隔包括透镜本身的厚度和透镜之间的间距。色散系数也即阿贝数。表3b和表3c是图9所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的各透镜的非球面系数。
表3a
Figure PCTCN2022078115-appb-000008
Figure PCTCN2022078115-appb-000009
表3b
面号 K A4 A6 A8 A10
S6 0 -9.374126E-04 -1.656378E-04 3.143511E-05 -3.075752E-06
S7 0 -1.720488E-03 -2.651492E-04 2.648223E-05 1.861593E-06
S8 0 -2.521112E-04 -1.365630E-04 8.494817E-06 -1.823777E-07
S9 0 -1.817557E-04 -3.172909E-05 -1.081049E-05 1.389196E-07
S10 0 8.439839E-04 1.811318E-05 -3.014406E-06 -3.650348E-07
S11 0 -2.409826E-04 -3.488973E-05 -2.975447E-06 -4.203269E-08
S12 0 -4.152472E-04 -8.384847E-05 -9.764270E-06 -8.990738E-07
S13 0 1.477100E-03 -6.454425E-05 -1.406607E-05 6.082450E-07
S14 0 -1.272468E-03 -7.316947E-05 -2.569879E-05 1.068264E-06
S15 0 -2.838461E-03 1.095766E-04 -1.847506E-05 1.622217E-06
表3c
面号 A12 A14 A16
S6 1.654986E-07 -3.442967E-09  
S7 -3.750079E-07 1.212333E-08 7.954110E-10
S8 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
S9      
S10 -1.669535E-08    
S11 7.158212E-08    
S12 1.961326E-07    
S13 1.745136E-08    
S14 4.365635E-08    
S15 -4.782783E-08    
表3a的长焦镜头1的非球面，可以利用但不限于以下非球面曲线方程式进行限定：
Figure PCTCN2022078115-appb-000010
其中，z为非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为曲率；k为锥面系数；α i为第i阶非球面系数，可参阅表3b和3c。
请结合参阅表3d和表3e，表3d和表3e是图9所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的基本参数。表3d中的f1至f7分别为第一透镜L1至第七透镜L7的焦距，表3e中F1至F3分别为第一透镜组G1至第三透镜组G3的焦距。
表3d
参数(mm) ImgH EFL f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 光圈值
数值 4.1 16.85 115.8 -24.34 11.62 10.3 -142.95 -12.55 -27.53 2.4
表3e
Figure PCTCN2022078115-appb-000011
在本实施例中，长焦镜头1的光圈值为2.4。长焦镜头1由远景切换到近景时，例如切换到对焦于近景1m处，第二透镜组G2的对焦行程为0.284mm，相较于常规镜头(通常需要大于0.3mm)，对焦行程明显缩短。长焦镜头1对焦于远景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为16.34mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为25.16mm，长焦镜头1的有效焦距为16.85mm；长焦镜头1对焦于近景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为16.28mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为24.83mm，长焦镜头1的有效焦距为16.62mm。故而，长焦镜头1在远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2向物侧移动，对焦行程短，对焦能力强，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距、第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距及长焦镜头1的有效焦距均减小。
请参阅图10，图10是图9所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的仿真效果图。
其中，图10包括长焦镜头1的轴向色差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中，轴向色差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650nm、610nm、555nm、510nm、470nm)的球差曲线，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图10中示值均较小，长焦镜头1的轴上像差(球差，色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离，X为弧矢方向光束，Y为子午方向光束，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为相应视场。当某视场值过大时，则该视场像质较差或存在高级像差。图10所示两方向场曲均较小，系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图10所示均在1％以内，可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图11，图11是图2所示摄像头模组40在另一些实施例中的部分结构示意图。图11所示摄像头模组40包括图3所示摄像头模组40的大部分技术特征，以下主要对两者的区别进行描述，两者相同的大部分内容不再赘述。
一些实施例中，摄像头模组40包括长焦镜头1和感光元件2，感光元件2位于长焦镜头1的像侧。长焦镜头1包括沿物侧到像侧排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2及第三透镜组G3，第一透镜组G1和第三透镜组G3为固定透镜组，在长焦镜头1从远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2沿光轴O向物侧移动。
一些实施例中，第一透镜组G1可以包括沿物侧到像侧排列的第一透镜L1、第一反射件11及第二透镜L2。第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1的物侧面的近光轴处为凸面，例如可以为球面，以降低加工难度。第一透镜L1的阿贝数大于40，以确保不产生过大的残余色差，减少位于其像侧的透镜组的设计难度。第二透镜L2具有负光焦度，能够降低光束在第二透镜组G2的入射角，以降低第二透镜组G2的设计难度，实现更好的成像效果。在其他一些实施例中，第一透镜L1的物侧面的近光轴处也可以为非球面。
第二透镜组G2包括沿物侧到像侧排列的第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。其中，第三透镜L3具有正光焦度。第三透镜L3能够会聚自第二透镜L2射出的光束，使得光束顺利进入第二透镜组G2，有利于提高长焦镜头1的成像质量。其中，第三透镜L3可以采用树脂材质，第三透镜L3的物侧面在近光轴处为凸面，第三透镜L3的像侧面在近光轴处为凸面，且均为非球面。
第三透镜组G3包括沿物侧到像侧排列的第六透镜L6、第七透镜L7、第二反射件12及第八透镜L8。其中，第八透镜L8具有负光焦度，且靠近感光元件2，能够很好地补偿像质，提高长焦镜头1的成像质量。
光轴O包括自第一透镜L1的物侧面至第一反射件11的反射面111的第一部分O1、自第一反射件11的反射面111至第二反射件12的反射面121的第二部分O2以及第二反射件12的反射面121至感光元件2的第三部分03。
示例性的，孔径光阑13可以位于第四透镜L4和第五透镜L5之间。其中，孔径光阑13的口径尺寸可根据不同拍摄环境进行调整。
一些实施例中，摄像头模组40可以不单独设置滤光片。示例性的，第二反射件12的物侧面和/或第二反射件12的像侧面设有滤光膜，用于过滤不需要的光信号。或者，第二反射件12添加有吸收性物质，用于滤除不需要的光信号。当然，在其他一些实施例中，也可以在其他光学元件(例如第一反射件11)中通过镀膜或者添加吸收性物质或者其他方式，实现等效于滤光片的光线过滤功能。
以下结合数据和仿真结果，呈现图11所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的具化方案。
请一并参考表4a至表4c，其中，表4a是图11所示长焦镜头1在一种可能的实施例中对焦远景时的各透镜和滤光片3的曲率半径、间隔、折射率(Nd)、色散系数。其中，间隔包括透镜本身的厚度和透镜之间的间距。色散系数也即阿贝数。表4b和表4c是图11所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的各透镜的非球面系数。
表4a
Figure PCTCN2022078115-appb-000012
Figure PCTCN2022078115-appb-000013
表4b
面号 K A4 A6 A8 A10
S6 0 -0.000727045 -1.35E-05 3.16E-07 2.97E-07
S7 0 -0.000290635 -6.51E-05 4.28E-06 3.24E-07
S8 0 0.000914625 -8.66E-05 4.99E-06 -7.49E-08
S9 0 -9.00E-05 4.20E-05 -7.20E-06 1.03E-07
S10 0 0.001082324 -5.21E-05 2.05E-06 -3.20E-07
S11 0 -0.000739066 4.56E-05 -8.99E-07 8.44E-08
S12 0 -0.003403294 6.39E-05 -5.11E-06 3.05E-07
S13 0 -0.000650005 -4.12E-05 2.62E-06 -1.05E-07
S14 0 0.000380046 3.14E-05 4.86E-06 -1.94E-08
S15 0 -0.000208542 -6.60E-05 1.75E-05 -1.05E-06
S16 0 -0.009268407 0.000475272 1.93E-06 1.75E-07
S17 0 -0.007145293 0.000563264 2.58E-06 -3.05E-06
表4c
面号 A12 A14 A16
S6 -2.06E-08 2.97E-10  
S7 -2.45E-08    
S8 -9.44E-09    
S9 1.53E-08    
S10 3.02E-08    
S11 -4.55E-09    
S12 -1.39E-08    
S13 -3.32E-09    
S14 1.54E-09    
S15 2.49E-08    
S16 -6.07E-07 7.55E-08 -2.09E-09
S17 1.39E-07 9.60E-09 -5.27E-10
表4a的长焦镜头1的非球面，可以利用但不限于以下非球面曲线方程式进行限定：
Figure PCTCN2022078115-appb-000014
其中，z为非球面上距离光轴O为r的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为曲率；k为锥面系数；α i为第i阶非球面系数，可参阅表4b和表4c。
请结合参阅表4d和表4e，表4d和表4e是图11所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的基本参数。表4d中的f1至f8分别为第一透镜L1至第八透镜L8的焦距，表4e中F1至F3分别为第一透镜组G1至第三透镜组G3的焦距。
表4d
参数(mm) ImgH EFL f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 光圈值
数值 4.1 16.85 29.91 -24.41 8.97 -19.48 31.63 363.53 -19.88 -57.88 1.95
表4e
Figure PCTCN2022078115-appb-000015
在本实施例中，长焦镜头1的光圈值为1.95。其中，长焦镜头1的光圈值可以根据不同拍摄环境调整。长焦镜头1由远景切换到近景时，例如切换到对焦于近景1m处，第二透镜组G2的对焦行程为0.205mm，相较于常规镜头(通常需要大于0.3mm)，对焦行程明显缩短。长焦镜头1对焦于远景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为14.47mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为13.47mm，长焦镜头1的有效焦距为16.85mm；长焦镜头1对焦于近景时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距为14.46mm，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距为13.26mm，长焦镜头1的有效焦距为16.59mm。故而，长焦镜头1在远景切换至近景的对焦过程中，第二透镜组G2向物侧移动，对焦行程短，对焦能力强，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距、第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距及长焦镜头1的有效焦距均减小。
请参阅图12，图12是图11所示长焦镜头1在一种可能的实施例中的仿真效果图。
其中，图12包括长焦镜头1的轴向色差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中，轴向色 差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650nm、610nm、555nm、510nm、470nm)的球差曲线，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图12中示值均较小，长焦镜头1的轴上像差(球差，色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离，X为弧矢方向光束，Y为子午方向光束，其横坐标为沿光轴方向的偏离值，纵坐标为相应视场。当某视场值过大时，则该视场像质较差或存在高级像差。图12所示两方向场曲均较小，系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图12所示均在1％以内，可以确保画面没有明显的变形。
在其他一些实施例中，在满足长焦镜头1由远景切换为近景的对焦过程中，第二透镜组G2向像侧移动，第一透镜组G1和第二透镜组G2的组合焦距减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3的组合焦距减小的情况下，第一透镜组G1可以具有负光焦度，第二透镜组G2具有正光焦度，第三透镜组G3具有负光焦度。
在本申请实施例中，长焦镜头及摄像头模组在有限的厚度尺寸下，实现了更大的通光孔径，具有大光圈、大靶面，被拍物体处于不同对焦距离时具有更均匀的画质，对焦能力强，成像质量好，拍摄范围广，能够实现微距拍摄。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (20)

  1. 一种长焦镜头，其特征在于，包括：沿物侧到像侧排列的第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组，所述第一透镜组和所述第三透镜组为固定透镜组，所述第二透镜组为对焦透镜组；在所述长焦镜头从远景切换至近景的对焦过程中，所述第二透镜组沿光轴向物侧移动，所述第一透镜组和所述第二透镜组的组合焦距减小，所述第二透镜组和所述第三透镜组的组合焦距减小。
  2. 根据权利要求1所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组具有正光焦度，所述第二透镜组具有正光焦度，所述第三透镜组具有负光焦度。
  3. 根据权利要求1或2所述的长焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组的焦距F2与所述长焦镜头的有效焦距EFL满足：0.2＜F2/EFL＜1.9。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组的焦距F3与所述长焦镜头的有效焦距EFL满足：-50＜F3/EFL＜-0.05。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组的焦距F1与所述长焦镜头的有效焦距EFL满足：0.5＜F1/EFL＜50。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括第一反射件和第一透镜，所述第一透镜具有正光焦度且位于所述第一反射件的物侧，所述第一反射件将所述光轴的传播方向由第一方向改变为第二方向，所述第二方向与所述第一方向相交。
  7. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一反射件为棱镜，所述第一透镜的像侧面为平面且固定连接所述第一反射件的物侧面，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜的折射率N1满足：R1/N1＞4。
  8. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一反射件的反射面为平面、球面、柱面或自由曲面。
  9. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括至少两片透镜，所述第一透镜组的最靠近像侧的最后一片透镜位于所述第一反射件的物侧或像侧。
  10. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组还包括具有负光焦度的、位于所述第一反射件的像侧的至少一片透镜。
  11. 根据权利要求10所述的长焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组包括至少一片透镜，所述第二透镜组的最靠近物侧的第一片透镜具有正光焦度。
  12. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括第二反射件，所述第二反射件将所述光轴的传播方向由所述第二方向改变为第三方向，所述第三方向与所述第二方向相交；
    所述第三透镜组包括位于所述第二反射件的物侧或像侧的至少一片透镜，或者，所述第三透镜组包括位于所述第二反射件的物侧的至少一片透镜和位于所述第二反射件的像侧的至少一片透镜。
  13. 根据权利要求6所述的长焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括第二反射件，所述第二反射件将所述光轴的传播方向由所述第二方向改变为第三方向，所述第三方向与所述第二方向相交；
    所述第三透镜组还包括具有负光焦度的、位于所述第二反射件的像侧的至少一片透镜。
  14. 根据权利要求1至5中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组包 括一片具有正光焦度的透镜，所述透镜的阿贝数大于40。
  15. 根据权利要求1至14中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述长焦镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑安装于所述第二透镜组。
  16. 根据权利要求1至15中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述长焦镜头的至少一个透镜的光学表面为非球面或自由曲面。
  17. 根据权利要求1至16中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述长焦镜头的至少一个透镜的光学表面形成衍射光栅结构。
  18. 根据权利要求1至17中任一项所述的长焦镜头，其特征在于，所述长焦镜头还包括液体透镜，所述液体透镜位于所述第一透镜组与所述第二透镜组之间。
  19. 一种摄像头模组，其特征在于，包括感光元件和权利要求1至18中任一项所述的长焦镜头，所述感光元件位于所述长焦镜头的像侧。
  20. 一种电子设备，其特征在于，包括图像处理器和权利要求19所述的摄像头模组，所述图像处理器与所述摄像头模组通信连接，所述图像处理器用于从所述摄像头模组获取图像数据，并处理所述图像数据。
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