CN113163073B - 镜头、摄像模组及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种镜头、摄像模组以及终端设备，该镜头包括物面、像面、光阑、滤光片、转像元件和三个透镜，通过对三个透镜的光焦度和表面结构进行配合设计，从而实现更长的焦距、更轻薄的效果。通过将该镜头应用至取像装置和终端设备中，增强取像装置和终端设备的功能，且不会增加取像装置和终端设备的厚度，提高用户体验。本方案适用于智能家居、智能车载设备、智能可穿戴设备、智能手机、人工智能领域设备等。
Description
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，特别涉及镜头、摄像模组及终端设备。
背景技术
近年来，随着终端设备技术的发展，拍摄功能已经成为很多智能终端设备(如智能手机)的必备功能，镜头成为终端设备中必备组件之一。在多摄的组合式变焦系统中，长焦镜头组设计是不可或缺的一部分。现有的多摄的组合式变焦系统中，长焦镜头和广角镜头的等效焦距比在3～5倍之间，与传统的变焦镜头相比变焦倍数太小。此外，现有的长焦镜头的尺寸较大，难以同时满足便携式电子产品更轻薄的需求。
因此，亟需一种兼具小尺寸和高倍焦距的长焦镜头来满足市场的需求。
发明内容
本申请提供了一种镜头、摄像模组及终端设备，以解决现有技术。
为了达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种镜头，包括沿光轴从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；该第一透镜具有正光焦度，该第一透镜的物方侧表面近光轴处为凸面；该第二透镜具有负光焦度，该第二透镜的像方侧表面近光轴处为凹面；该第三透镜具有正光焦度；该镜头的光学长度为TTL，该镜头的后焦距度为BFL，TTL和BFL满足：0.7≤BFL/TTL≤0.96。该镜头利用各透镜的光焦度和表面结构相互配合，并通过BFL/TTL的合理限制，可以减少光学系统(或摄像模组)的长度，最大化后焦长度，同时保证镜头的小型化、长焦距，方便进行光路折叠。只需要三个透镜就可以实现6倍以上的长焦，使得摄像模组的厚度可以更小。
示例性的，该镜头的有效焦距为EFL(Effective track length)，EFL和BFL满足：0.85≤BFL/EFL≤1.2。通过BFL/EFL的合理限制，可以实现该镜头的长焦距，又有利于将转像元件等器件放置在光路中，实现光路的折叠，从而保证镜头的小型化。
第二方面，本申请实施例提供一种摄像模组，包括图像传感器，所述摄像模组还包括第一方面中的镜头，所述图像传感器位于所述镜头的像方。通过在摄像模组中设置该镜头，可以缩短取像装置的镜头长度，在保证摄像模组的厚度较薄的前提下，可以实现长焦、小像差、小温漂结合的取像装置。
第三方面，本申请实施例提供一种终端设备，包括第三方面中的摄像模组。通过在终端设备中设置具有该镜头的摄像模组，可实现长焦(特别是6倍以上长焦)下的各种拍摄应用场景，增强了终端设备的功能，提高了用户体验。终端设备可以是手机、平板电脑等设备。
第四方面，本申请实施例提供一种手机，包括：壳体；显示器；扩音器；麦克风；以及一个或多个第三方面中的摄像模组，至少一个所述镜头位于所述显示器所在的面，或/和，至少一个所述镜头位于背对所述显示器的面。通过在手机中设置具有该镜头的摄像模组，可实现长焦(特别是6倍以上长焦)下的各种拍摄应用场景，提高拍摄的质量，增强了手机的功能，并可以有效地降低手机的厚度，提高了用户体验。本方案适用于智能家居、智能车载设备、智能可穿戴设备、智能手机、人工智能领域设备等。
附图说明
图1为本申请实施例一的镜头的结构示意图；
图2为本申请实施例一中进行切边的示意图；
图3为本申请实施例一提供的镜头的球面像差仿真示意图；
图4为本申请实施例一提供的镜头的场曲仿真示意图；
图5为本申请实施例一提供的镜头的畸变仿真示意图；
图6为本申请实施例二提供的镜头的结构示意图；
图7为本申请实施例二提供的镜头的球面像差仿真示意图；
图8为本申请实施例二提供的镜头的场曲仿真示意图；
图9为本申请实施例二提供的镜头的畸变仿真示意图；
图10为本申请实施例三提供的镜头的结构示意图；
图11为本申请实施例三提供的镜头的球面像差仿真示意图；
图12为本申请实施例三提供的镜头的场曲仿真示意图；
图13为本申请实施例三提供的镜头的畸变仿真示意图；
图14为本申请实施例四提供的镜头的结构示意图；
图15为本申请实施例四提供的镜头的球面像差仿真示意图；
图16为本申请实施例四提供的镜头的场曲仿真示意图；
图17为本申请实施例四提供的镜头的畸变仿真示意图；
图18为本申请实施例五提供的镜头的结构示意图；
图19为本申请实施例五提供的镜头的球面像差仿真示意图；
图20为本申请实施例五提供的镜头的场曲仿真示意图；
图21为本申请实施例五提供的镜头的畸变仿真示意图；
图22A和图22B为本申请实施例八提供的手机的示意图。
附图标记：
OA-光轴；
ST-光阑；
L1-第一透镜；
L2-第二透镜；
L3-第三透镜；
11-转像元件；
12-滤光片；
13-图像传感器；
S1-第一透镜L1的物方侧表面，即第一透镜朝向物方的面；
S2-第一透镜L1的像方侧表面，即第一透镜朝向像方的面；
S3-第二透镜L2的物方侧表面，即第二透镜朝向物方的面；
S4-第二透镜L2的像方侧表面，即第二透镜朝向像方的面；
S5-第三透镜L3的物方侧表面，即第三透镜朝向物方的面；
S6-第三透镜L3的像方侧表面，即第三透镜朝向像方的面；
S7-转像元件11的物方侧表面，即转像元件朝向物方的面；
S8-转像元件11的像方侧表面，即转像元件朝向像方的面；
S9-滤光片12的物方侧表面，即滤光片朝向物方的面；
S10-滤光片12的像方侧表面，即滤光片朝向像方的面；
S11-像面，即图像传感器所在的面。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
通常来说，终端设备的镜头组采用4片～7片透镜结构设计，可实现2～5倍焦距。为了获取高品质的画质，需要足够大的光学空间来平衡不同的像差，像差包括色差及单色像差(包括像散、畸变、球面像差等)。大的光学空间与镜头组小型化的需求相悖。
其中，镜头组的焦距和后截距随温度发生变化，称为温度效应。一种方案为，在终端设备进行温度补偿，监控镜头组的环境温度，计算音圈马达(voice coil motor，简称VCM，音圈马达可以调节透镜的位置以改变焦距)的步进量，推动透镜进行对焦。这样的方案要求音圈马达VCM具有更大行程(Stroke)，增加音圈马达VCM的功耗和设计难度，且容易进入音圈马达的非线性区。另外，终端设备的温度补偿的算法精度有限，难以根据复杂的温度场景进行实时补偿。
随着镜头组焦距的增长，温度效应更加明显，且对色差的要求更为严苛。特别是在终端设备要求镜头组的尺寸越来越小的前提下，能同时满足小尺寸和长焦的需求，又解决温度效应和色差的问题，已经成为业界公认的难题。
为解决上述难题，本申请实施例提供一种镜头、摄像模组和电子设备，下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
本申请实施例涉及镜头、摄像模组和电子设备，该镜头为用于日常使用电子设备的长焦镜头，例如，等效焦距比大于等于6倍，等效焦距大于等于150mm。等效焦距(Equivalent Focal Length，EFL)指不同画幅的镜头焦距等效为35mm全画幅镜头时的焦距，是等比例的关系。等效焦距＝43.3*实际焦距/图像传感器靶面对角线长度。该电子设备可以是手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、可穿戴设备、增强现实(Augmented Reality，AR)设备、虚拟现实(VirtualReality，VR)设备、监控设备、车载设备、智能家居等电子设备。
以下对上述实施例涉及到的概念进行简单说明：
镜头：是利用透镜的折射原理，使景物光线通过镜头，在聚焦平面上形成清晰的影像的部件。
像差：是指镜头中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差又分为两大类：色差与单色像差。色差是由于透镜材质的折射率是波长的函数，不同波长的光通过透镜时因折射率不同而产生色散现象，光的折射率随着波长的增加而减小的色散可称为正常色散，而折射率随波长的增加而增加的色散可称为负色散(或称反常色散)。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差，按产生的效果，单色像差又分成“使成像模糊”和“使成像变形”两类。前一类有球面像差、像散等，后一类有像场弯曲、畸变等。色差包括轴向色差和轴外色差。轴向色差指的是沿着光轴的方向，因为透镜对不同波长的光折射率不同，所以不同颜色的光的焦点不同。
光焦度：光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征镜头偏折光线的能力。如果光焦度为正，则该透镜具有汇聚作用，如果光焦度为负，则该透镜具有发散作用。
焦距：镜头的主平面至对应的焦点的距离。
孔径光阑：入射孔径角最小的光阑，称为孔径光阑。
物方：透镜上最靠近实物体的一侧为物方。
像方：透镜上最靠近成像方的一侧为像方。
温度效应：又称温漂现象，就是指透镜表面形状及尺寸和折射率随着温度的升高而发生改变。
如图1，现对本申请实施例提供的镜头进行说明，图1为镜头在光轴方向的剖面图。该镜头设置于图像传感器与物面之间，以形成实物体的像并反映到图像传感器上，故可将实物体所在一侧称为物方，图像传感器所在一侧称为像方，图像传感器所在的面可称为像面。镜头10与图像传感器13共同形成摄像模组1。该镜头10包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12，第一透镜L1具有正光焦度，其物方侧表面S1近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负光焦度，其像方侧表面S4近光轴处为凹面。第三透镜L3具有正光焦度。
第一透镜L1具有正光焦度，其物方侧表面S1近光轴处为凸面，通过凸面对光束进行聚焦，可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，其像方侧表面S4近光轴处为凹面，通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差，第二透镜L2与第三透镜L3的形状、光焦度相搭配使用，可以有效地消除色差。
第三透镜L3具有正光焦度，有利于确保后焦距、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL(Back focal length，指的是第三透镜L3的像侧表面S6至无穷远物体的像面S11在光轴上的距离)，并可以有效地消除色差。
在本申请实施例中镜头10中，利用各透镜的光焦度和表面结构相互配合，可以减少光学系统(或摄像模组)的长度，最大化后焦长度，同时保证镜头的小型化、长焦距，方便进行光路折叠。只需要三个透镜就可以实现6倍以上的长焦，使得摄像模组1的厚度可以更小。
具体实施例中，镜头10的光学长度为TTL(Total track length，指的是该第一透镜L1的物方侧表面S1最外点至无穷远物体的像面S11在光轴上的距离)，镜头10的后焦距度为BFL(Back focal length，指的是第三透镜L3的像侧表面S6至无穷远物体的像面S11在光轴上的距离)，TTL和BFL满足：0.7≤BFL/TTL≤0.96。通过BFL/TTL的合理限制，可以实现镜头10的长焦距，又有利于将转像元件11等器件放置在光路中，实现光路的折叠，从而保证镜头10的小型化。如果BFL/TTL的值过大，则摄像模组的总体尺寸太大；如果BFL/TTL的值过小，则不利于转像元件11等器件的摆放。
具体实施例中，镜头10的有效焦距为EFL(Effective track length)，EFL和BFL满足：0.85≤BFL/EFL≤1.2。通过BFL/EFL的合理限制，可以实现镜头10的长焦距，又有利于将转像元件11等器件放置在光路中，实现光路的折叠，从而保证镜头10的小型化。如果BFL/EFL的值过大，则摄像模组的总体尺寸太大；如果BFL/EFL的值过小，则不利于转像元件11等器件的摆放。
具体实施例中，第一透镜L1的焦距f1与镜头10的有效焦距EFL的比值满足：0.4≤f1/EFL≤1.8。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头10的长焦距和小型化。如果f1/EFL的值过大，会造成BFL空间不足，不利于转像元件11等器件的摆放；如果f1/EFL的值过小，会造成TTL偏长，摄像模组的总体尺寸会过大。
具体实施例中，第一透镜L1的物方侧表面S1的有效直径为DS1，第一透镜L1的像方侧表面S2的有效直径(effective diameter，即透镜的焦点间距)为DS2，DS1和DS2满足：1≤DS1/DS2≤1.3。通过DS1/DS2的合理限制，能够将第一透镜L1的两个侧表面的有效直径调整至合理数值，从而更好的减小像差，并降低模组1的尺寸。如果DS1/DS2过大，第一透镜L1的工艺性变差，还会引入大量高级像差；如果DS1/DS2过小，则模组1的尺寸会偏大。
具体实施例中，第二透镜L2的物方侧表面S3的曲率半径为R3,第二透镜L2的像方侧表面S4的曲率半径为R4，R3和R4满足：-7≤(R3-R4)/(R3+R4)≤3。通过R3和R4的合理限制，能够将第一透镜L1的两个侧表面的曲率半径调整至合理数值，以矫正轴外像差，并保证镜头整体的组装工艺性。如果(R3-R4)/(R3+R4)过大，则矫正轴外像差的能力较差，如果(R3-R4)/(R3+R4)过小，不利于镜头整体的组装工艺性。
具体实施例中，第一透镜L1的中心厚度为CT1，第二透镜L2的中心厚度为CT2，CT1和CT2满足：0.25≤CT2/CT1≤1.5。其中，中心厚度为：一个透镜中，物方侧表面的中心位置到像方侧表面的中心位置。通过CT1和CT2的合理限制，能够将CT1和CT2调整至合理数值，以矫正轴向像差，并保证镜头整体的组装工艺性。如果CT2/CT1过大，则矫正轴向像差的能力较差，如果CT2/CT1过小，不利于镜头整体的组装工艺性。
具体实施例中，其中，转像元件11可以改变光路的方向，转像元件11可以为平板玻璃或反射棱镜等，以实现光路的折叠。光路在转像元件11中传播的路程为L_1，当转像元件11为平板玻璃时，L1为平板玻璃在光轴方向的长度；当转像元件11为反射棱镜时，L_1为反射棱镜的光轴长度。如图1所示，所述第一透镜至第三透镜的总长度为L_2，转像元件11的折射率为Nd,L_1、L_2和Nd满足：L_1×((Nd-1)/Nd)/L_2≥0.7。通过L_1、L_2和Nd的合理限制，能够将L1、L2和Nd调整至合理数值，以矫正色差，并可以兼顾后焦距度BFL。
具体实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3中的至少一片为玻璃材质，玻璃的折射率温度系数比塑胶小(塑胶的折射率温度系数约为玻璃的10～100倍)，因此使用玻璃材质的透镜可实现对温度效应的有效补偿。此外采用玻璃材质制成的透镜的色散都比较低，有利于减小色散。相对折射率温度系数β(还可以表示为(dn/dt)rel)表示：材质在空气等介质中的折射率随温度变化系数。在一个实施例中，玻璃相对折射率温度系数β满足：-9×10-5≤β≤9×10-5。通过折射率温度系数β的合理限制，并配合光焦度的分配，可有效的消除模组1中的温度效应。需要说明的是，在具体实现中，镜头其他的透镜均可由塑胶等树脂材质构成，塑胶材质成本低，且便于加工，降低了整个镜头的材质成本及加工成本。玻璃、树脂混合搭配的镜头，可以具有玻璃材质折射率对温度系数不敏感的特点，并可以有效降低整个镜头的材质成本及加工成本。
具体实施例中，上述至少一片透镜的色散系数为Vx，Vx满足15≤Vx≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头30的色差。例如，当第一透镜L1为玻璃材质时，x的取值为1，第一透镜L1的色散系数为V1，V1满足15≤V1≤100；当第二透镜L2为玻璃材质时，x的取值为1，第二透镜L2的色散系数为V2，V2满足15≤V2≤100；当第三透镜L3为玻璃材质时，x的取值为3，第三透镜L3的色散系数为V3，V3满足15≤V3≤100。
具体实施例中，可以在第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3中的一个为衍射光学透镜，所述衍射光学透镜包括沿光轴从物方到像方贴合设置的第一镜片及第二镜片，所述第一镜片与所述第二镜片的贴合面为衍射面，利用衍射光学透镜的负色散性来补偿其他透镜的正色散性，达到削弱色差的目的。
具体实施例中，镜头10进行切边，以使得镜头10更小。在具体的实施例中，可以分别对孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12进行切边。以下，以对滤光片12进行切边为例进行说明。如图2中的(a)所示，在切边前，滤光片12为圆片形。沿着虚线DL切掉滤光片12相对的两个弧形边，形成如图2中的(b)所示形状。
具体实施例中，镜头10设有孔径光阑ST，通过孔径光阑ST限定物方的射入光束的宽度，从而对镜头10的成像范围进行限定。所述转像元件11朝向像方的一侧设有滤光片13，滤光片13可以是红外滤光片，通过红外滤光片实现对红外线进行截止和滤光。
本实施方式相对于现有技术而言，采用玻璃塑胶混合的镜头结构，通过合理分配三片透镜的形状、厚度及光焦度，既满足系统的成像性能，也能够有效改善长焦摄影镜头组的温度效应，同时把镜头有效限制在有限的空间内。
通过对透镜的形状、厚度、光焦度和材质的合理配置，使得镜头10的温漂系数△EFL/△℃(即有效焦距EFL随温度的变化率)满足：-3um/℃≤△EFL/△℃≤3um/℃，温漂系数△EFL/△℃较小，可以有效地抑制镜头10的温度效应。
还需要说明的是，本文中的透镜均是设于光轴处且具有光焦度的光学元件，关于透镜的面形状，所谓的“凸面”、“凹面”均是指近光轴的形状，也就是说，上述面形状均是指对光线具有实质性影响的部分的形状，而透镜的边缘形状不严格限制，其可以是物方侧表面和像方侧表面平行，便于加工。
可以看到，本申请实施例提供的镜头包括沿光轴从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12，第一透镜L1具有正光焦度，其物方侧表面S1近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负光焦度，其像方侧表面S4近光轴处为凹面。第三透镜L3具有正光焦度。在本申请实施例中镜头10中，利用各透镜的光焦度和表面结构相互配合，可以提高长焦镜头的成像品质，减少光学系统(或摄像模组)的长度，最大化后焦长度，同时保证镜头的小型化、长焦距，方便进行光路折叠。只需要三个透镜就可以实现6倍以上的长焦，使得模组1的厚度可以更小。
基于上述镜头的结构框架，下面详细介绍本申请实施提供的镜头的一种具体实施方式。
实施例一：
请参阅图1，在该实施方式中，镜头沿光轴从物方到像方依次包括该镜头10包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12。上述孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12共同构成了本申请实施例中的镜头组。镜头10与图像传感器13构成摄像模组1。
第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1为玻璃材质，第一透镜L1的物方侧表面S1近光轴处为凸面，像方侧表面S2近光轴处为凹面，物方侧表面S1和像方侧表面S2均为球面。通过第一透镜L1将从孔径光阑10处进入的光束进行聚焦，从而可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。
第一透镜L1的色散系数(阿贝数)为V1，V1满足15≤V1≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头10的色差。使用低折射率温度系数材质和光焦度分配能够获得较小的系统温漂系数，从而有效消除模组1的温度效应。第一透镜L1的焦距为f1,系统焦距为f，f1/EFL＝0.996。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头20的长焦距和小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2为树脂(或塑胶)材质，第二透镜L2的物方侧表面S3近光轴处为凹面，第二透镜L2的像方侧表面S4近光轴处为凹面，物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面。通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差。物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面，以便于校正像差。
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3为树脂(或塑胶)材质，第三透镜L3的物方侧表面S5近光轴处为凸面，第三透镜L3的像方侧表面S6近光轴处为凸面，物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，从而有利于确保最后的聚焦功能、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，并配合第二透镜L2与第三透镜L3各侧表面的形状，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL，并可以有效地消除色差。物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面，以便于校正像差，同时利于修整影像周边像差，提高镜头的成像品质。
上述各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
其中，Z为平行于z轴的矢高；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为非球面与光轴相交的顶点处的曲率；k为锥面系数；Ai为第i阶非球面系数；n为级数中多项式系数的总数。
下面进一步描述一种具体应用场景中镜头的相关透镜参数，如下表1所示，表1中，符号所表示的含义与上文中所给出的含义一一对应，在此不做赘述。在表1所示的具体场景中，可以对镜头做切边处理。下述表格中，每一个面均对应一个面间隔，该面间隔数值是指该面与位于其物方的相邻面在光轴处的间距。例如，光阑ST的面间隔为-0.268mm，表示：光阑ST与物方侧表面S1光轴处的间距为-0.268mm，负号“-”表明光阑ST相比于物方侧表面S1光轴处，更靠近像方；物方侧表面S1的面间隔为1.699mm，表示：物方侧表面S1光轴处与物方侧表面S2光轴处的间距为1.699mm，物方侧表面S1光轴处相比于物方侧表面S2光轴处，更靠近物方；以此类推，不做赘述。
表1
下面表2和表3进一步给出该具体实施例中的镜头的各个透镜面对应的圆锥常数K和非球面系数(在一个实施例中，共有8阶非球面系数)。在表3中，ImgH为所述镜头的最大像高；TTL为所述第一透镜朝向物方的面至像面于光轴上的距离；EPD为镜头组的入瞳直径；f为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；f3为所述第三透镜的焦距。如下表2和表3所述：
表2
| 面号 | K | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S3 | -48.89991018 | 0.001244138 | -5.26E-05 | -1.89E-06 | 5.49E-07 |
| S4 | 47.0614755 | 0.003352829 | -0.000862245 | 0.000178262 | -2.23E-05 |
| S5 | 41.37239771 | 0.002812242 | -0.001757458 | 0.000399757 | -5.04E-05 |
| S6 | -12.96776602 | 0.000947875 | -0.000856092 | 0.000198199 | -2.52E-05 |
| 面号 | A12 | A14 | A16 |
| S3 | -3.78E-08 | 8.61E-10 | -2.29E-12 |
| S4 | 1.59E-06 | -6.05E-08 | 9.42E-10 |
| S5 | 3.52E-06 | -1.27E-07 | 1.89E-09 |
| S6 | 1.79E-06 | -6.62E-08 | 1.03E-09 |
表3
| 参数 | TTL | ImgH | EFL | EPD | f1 | f2 | f3 |
| 数值(mm) | 34.1 | 2.56 | 27.3 | 8.7 | 27.2 | -18.2 | 18.55 |
基于上述表1至表3，下面说明本申请实施例中对该镜头的实验测试结果。
图3至图5分别为本申请实施例对球面像差(spherical aber)、场曲(fieldCurves)和畸变(DiSTrtion)的仿真结果，从仿真结果看出，该实施例中的镜头10在满足小尺寸、长焦的前提下，其轴向色差小于40um，畸变的数值较佳，在长焦的场景下也可以保证高清成像的需求。
具体的，在图3中，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的球面色差，纵坐标是距离，具体为，当各波长光均沿光轴射入时，各波长光的光标距离光轴的距离，横坐标是球面色差(色球面色差)，从图中可以看出，不同波长的光经过镜头后产生的球面色差均小于40um。
图4是像散场曲线，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的场曲，横坐标为视场，纵坐标为像高，即为各波长光沿不同视场位置射入该镜头后，产生的不同像高。图5是畸变曲线，畸变曲线代表主波长(例如为555nm)的光经过该镜头后产生的畸变，纵坐标为视场，横坐标为畸变的数值，其中，畸变的数值为各波长的光经过该镜头后，实际像高减去理想像高，然后除以理想像高的值。
在上述实施例中，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，且该镜头10的尺寸较小，可以使摄像模组1的厚度做到68毫米以下，同时，该镜头可以有效地抑制温度效应和色散。具体的，该镜头的等效焦距为230.9，温漂系数|△EFL/△℃|≤1um/℃。
实施例二：
请参阅图6，在该实施方式中，镜头沿光轴从物方到像方依次包括该镜头20包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12。上述孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12共同构成了本申请实施例中的镜头组。镜头20与图像传感器13构成摄像模组2。
第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1为玻璃材质，第一透镜L1的物方侧表面S1近光轴处为凸面，像方侧表面S2近光轴处为凹面，物方侧表面S1和像方侧表面S2均为球面。通过第一透镜L1将从孔径光阑10处进入的光束进行聚焦，从而可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。
第一透镜L1的色散系数(阿贝数)为V1，V1满足15≤V1≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头10的色差。第一透镜L1的焦距为f1,系统焦距为f，f1/EFL＝0.933。使用低折射率温度系数材质和光焦度分配能够获得较小的系统温漂系数，从而有效消除摄像模组2的温度效应。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头20的长焦距和小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2为树脂(或塑胶)材质，第二透镜L2的物方侧表面S3近光轴处为凹面，第二透镜L2的像方侧表面S4近光轴处为凹面，物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面。通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差。物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面，以便于校正像差。
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3为树脂(或塑胶)材质，第三透镜L3的物方侧表面S5近光轴处为凸面，第三透镜L3的像方侧表面S6近光轴处为凸面，物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，从而有利于确保最后的聚焦功能、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，并配合第二透镜L2与第三透镜L3各侧表面的形状，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL，并可以有效地消除色差。物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面，以便于校正像差，同时利于修整影像周边像差，提高镜头的成像品质。
上述各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
其中，Z为平行于z轴的矢高；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为非球面与光轴相交的顶点处的曲率；k为锥面系数；Ai为第i阶非球面系数；n为级数中多项式系数的总数。
下面进一步描述一种具体应用场景中镜头的相关透镜参数，如下表4所示，表4中，符号所表示的含义与上文中所给出的含义一一对应，在此不做赘述。在表4所示的具体场景中，可以对镜头做切边处理。下述表格中，每一个面均对应一个面间隔，该面间隔数值是指该面与位于其物方的相邻面在光轴处的间距。例如，物方侧表面S6的面间隔为-0.04334，表示：物方侧表面S6与光阑ST的间距为-0.04334mm，负号“-”表明物方侧表面S6相比于光阑ST光轴处，更靠近像方；物方侧表面S1的面间隔为1.11078mm，表示：物方侧表面S1光轴处与物方侧表面S2光轴处的间距为1.11078mm，物方侧表面S1光轴处相比于物方侧表面S2光轴处，更靠近物方；以此类推，不做赘述。
表4
下面表5和表6进一步给出该具体实施例中的镜头的各个透镜面对应的圆锥常数K和非球面系数(在一个实施例中，共有8阶非球面系数)。在表6中，ImgH为所述镜头的最大像高；TTL为所述第一透镜朝向物方的面至像面于光轴上的距离；EPD为镜头组的入瞳直径；f为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；f3为所述第三透镜的焦距。如下表5和表6所述：
表5
表6
| 参数 | TTL | ImgH | EFL | EPD | f1 | f2 | f3 |
| 数值(mm) | 34.4 | 2.56 | 27.5 | 8.75 | 25.65 | -17.15 | 18.41 |
基于上述表4至表6，下面说明本申请实施例中对该镜头的实验测试结果。
图7至图9分别为本申请实施例对球面像差(spherical aber)、场曲(fieldCurves)和畸变(DiSTrtion)的仿真结果，从仿真结果看出，该实施例中的镜头10在满足小尺寸、长焦的前提下，其轴向色差小于50um，畸变的数值较佳，在长焦的场景下也可以保证高清成像的需求。
具体的，在图7中，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的球面色差，纵坐标是距离，具体为，当各波长光均沿光轴射入时，各波长光的光标距离光轴的距离，横坐标是球面色差(色球面色差)，从图中可以看出，不同波长的光经过镜头后产生的球面色差均小于40um。
图8是像散场曲线，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的场曲，横坐标为视场，纵坐标为像高，即为各波长光沿不同视场位置射入该镜头后，产生的不同像高。图9是畸变曲线，畸变曲线代表主波长(例如为555nm)的光经过该镜头后产生的畸变，纵坐标为视场，横坐标为畸变的数值，其中，畸变的数值为各波长的光经过该镜头后，实际像高减去理想像高，然后除以理想像高的值。
在上述实施例中，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，且该镜头20的尺寸较小，可以使摄像模组2的厚度做到68毫米以下，同时，该镜头可以有效地抑制温度效应和色散。具体的，该镜头的等效焦距为232.6，温漂系数|△EFL/△℃|≤0.67um/℃。
实施例三：
请参阅图10，在该实施方式中，镜头沿光轴从物方到像方依次包括该镜头10包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12。上述孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12共同构成了本申请实施例中的镜头组。镜头30与图像传感器13构成摄像模组3。
第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1为树脂(或塑胶)材质，第一透镜L1的物方侧表面S1近光轴处为凸面，像方侧表面S2近光轴处为凹面，物方侧表面S1和像方侧表面S2均为非球面。通过第一透镜L1将从孔径光阑10处进入的光束进行聚焦，从而可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。物方侧表面S1和像方侧表面S2均为非球面，以便于校正像差，同时利于修整影像周边像差，提高镜头的成像品质。
第一透镜L1的焦距为f1，f1/EFL＝0.965。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头30的长焦距和小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2为树脂(或塑胶)材质，第二透镜L2的物方侧表面S3近光轴处为凸面，第二透镜L2的像方侧表面S4近光轴处为面，物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面。通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差。物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面，以便于校正像差。
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3为玻璃材质，第三透镜L3的物方侧表面S5近光轴处为凸面，第三透镜L3的像方侧表面S6近光轴处为凸面，物方侧表面S5和像方侧表面S6均为球面。第三透镜L3具有正光焦度，从而有利于确保最后的聚焦功能、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，并配合第二透镜L2与第三透镜L3各侧表面的形状，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL，并可以有效地消除色差。
第三透镜L3的色散系数(阿贝数)为V3，V3满足15≤V3≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头30的色差。使用低折射率温度系数材质和光焦度分配能够获得较小的系统温漂系数，从而有效消除摄像模组3的温度效应。第三透镜L3的焦距为f3，f3/EFL＝0.809，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头30的长焦距和小型化。
上述各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
其中，Z为平行于z轴的矢高；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为非球面与光轴相交的顶点处的曲率；k为锥面系数；Ai为第i阶非球面系数；n为级数中多项式系数的总数。
下面进一步描述一种具体应用场景中镜头的相关透镜参数，如下表7所示，表7中，符号所表示的含义与上文中所给出的含义一一对应，在此不做赘述。在表7所示的具体场景中，可以对镜头做切边处理。下述表格中，每一个面均对应一个面间隔，该面间隔数值是指该面与位于其物方的相邻面在光轴处的间距。例如，光阑ST的面间隔为-1.38456，表示：光阑ST与物方侧表面S1光轴处的间距为-1.38456mm，负号“-”表明光阑ST相比于物方侧表面S1光轴处，更靠近像方；物方侧表面S1的面间隔为1.45148mm，表示：物方侧表面S1光轴处与物方侧表面S2光轴处的间距为1.45148mm，物方侧表面S1光轴处相比于物方侧表面S2光轴处，更靠近物方；以此类推，不做赘述。
表7
下面表8和表9进一步给出该具体实施例中的镜头的各个透镜面对应的圆锥常数K和非球面系数(在一个实施例中，共有6阶非球面系数)。在表9中，ImgH为所述镜头的最大像高；TTL为所述第一透镜朝向物方的面至像面于光轴上的距离；EPD为镜头组的入瞳直径；f为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；f3为所述第三透镜的焦距。如下表8和表9所述：
表8
表9
| 参数 | TTL | ImgH | EFL | EPD | f1 | f2 | f3 |
| 数值(mm) | 34.03 | 2.56 | 28.2 | 8.05 | 27.2 | -22.05 | 22.8 |
基于上述表7至表9，下面说明本申请实施例中对该镜头的实验测试结果。
图11至图13分别为本申请实施例对球面像差(spherical aber)、场曲(fieldCurves)和畸变(DiSTrtion)的仿真结果，从仿真结果看出，该实施例中的镜头30在满足小尺寸、长焦的前提下，其轴向色差小于40um，畸变的数值较佳，在长焦的场景下也可以保证高清成像的需求。
具体的，在图11中，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的球面色差，纵坐标是距离，具体为，当各波长光均沿光轴射入时，各波长光的光标距离光轴的距离，横坐标是球面色差(色球面色差)，从图中可以看出，不同波长的光经过镜头后产生的球面色差均小于40um。
图12是像散场曲线，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的场曲，横坐标为视场，纵坐标为像高，即为各波长光沿不同视场位置射入该镜头后，产生的不同像高。图13是畸变曲线，畸变曲线代表主波长(例如为555nm)的光经过该镜头后产生的畸变，纵坐标为视场，横坐标为畸变的数值，其中，畸变的数值为各波长的光经过该镜头后，实际像高减去理想像高，然后除以理想像高的值。
在上述实施例中，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，且该镜头30的尺寸较小，可以使摄像模组3的厚度做到68毫米以下，同时，该镜头可以有效地抑制温度效应和色散。具体的，该镜头的等效焦距为238.32，温漂系数|△EFL/△℃|≤1.17um/℃。
实施例四：
请参阅图14，在该实施方式中，镜头沿光轴从物方到像方依次包括该镜头40包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12。上述孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12共同构成了本申请实施例中的镜头组。镜头40与图像传感器13构成摄像模组4。
第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1为玻璃材质，第一透镜L1的物方侧表面S1近光轴处为凸面，像方侧表面S2近光轴处为凹面，物方侧表面S1和像方侧表面S2均为球面。通过第一透镜L1将从孔径光阑10处进入的光束进行聚焦，从而可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。
第一透镜L1的色散系数(阿贝数)为V1，V1满足15≤V1≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头10的色差。第一透镜L1的焦距为f1,系统焦距为f，f1/EFL＝1.215。使用低折射率温度系数材质和光焦度分配能够获得较小的系统温漂系数，从而有效消除摄像模组4的温度效应。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头40的长焦距和小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2为玻璃材质，第二透镜L2的物方侧表面S3近光轴处为凹面，第二透镜L2的像方侧表面S4近光轴处为凹面，物方侧表面S3和像方侧表面S4均为球面。通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差。物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面，以便于校正像差。第二透镜L2的色散系数(阿贝数)为V2，V2满足15≤V2≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头40的色差。
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3为玻璃材质，第三透镜L3的物方侧表面S5近光轴处为凸面，第三透镜L3的像方侧表面S6近光轴处为凸面，物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，从而有利于确保最后的聚焦功能、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，并配合第二透镜L2与第三透镜L3各侧表面的形状，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL，并可以有效地消除色差。物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面，以便于校正像差，同时利于修整影像周边像差，提高镜头的成像品质。第三透镜L3的色散系数(阿贝数)为V3，V3满足15≤V3≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头40的色差。
上述各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
其中，Z为平行于z轴的矢高；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为非球面与光轴相交的顶点处的曲率；k为锥面系数；Ai为第i阶非球面系数；n为级数中多项式系数的总数。
下面进一步描述一种具体应用场景中镜头的相关透镜参数，如下表10所示，表10中，符号所表示的含义与上文中所给出的含义一一对应，在此不做赘述。在表10所示的具体场景中，可以对镜头做切边处理。下述表格中，每一个面均对应一个面间隔，该面间隔数值是指该面与位于其物方的相邻面在光轴处的间距。例如，光阑ST的面间隔为-1.796mm，表示：光阑ST与物方侧表面S1光轴处的间距为-1.796mm，负号“-”表明光阑ST相比于物方侧表面S1光轴处，更靠近像方；物方侧表面S1的面间隔为1.114mm，表示：物方侧表面S1光轴处与物方侧表面S2光轴处的间距为1.114mm，物方侧表面S1光轴处相比于物方侧表面S2光轴处，更靠近物方；以此类推，不做赘述。
表10
下面表11和表12进一步给出该具体实施例中的镜头的各个透镜面对应的圆锥常数K和非球面系数(在一个实施例中，共有8阶非球面系数)。在表12中，ImgH为所述镜头的最大像高；TTL为所述第一透镜朝向物方的面至像面于光轴上的距离；EPD为镜头组的入瞳直径；f1为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；f3为所述第三透镜的焦距。如下表11和表12所述：
表11
| 面号 | A12 | A14 | A16 |
| S5 | -1.62E-08 | 4.19E-10 | 0 |
| S6 | 1.07E-07 | -5.91E-09 | 1.38E-10 |
表12
| 参数 | TTL | ImgH | EFL | EPD | f1 | f2 | f3 |
| 数值(mm) | 34.05 | 2.56 | 27.3 | 8.82 | 33.17 | -13.17 | 12.2 |
基于上述表10至表12，下面说明本申请实施例中对该镜头的实验测试结果。
图15至图17分别为本申请实施例对球面像差(spherical aber)、场曲(fieldCurves)和畸变(DiSTrtion)的仿真结果，从仿真结果看出，该实施例中的镜头10在满足小尺寸、长焦的前提下，其轴向色差小于40um，畸变的数值较佳，在长焦的场景下也可以保证高清成像的需求。
具体的，在图15中，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的球面色差，纵坐标是距离，具体为，当各波长光均沿光轴射入时，各波长光的光标距离光轴的距离，横坐标是球面色差(色球面色差)，从图中可以看出，不同波长的光经过镜头后产生的球面色差均小于40um。
图16是像散场曲线，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的场曲，横坐标为视场，纵坐标为像高，即为各波长光沿不同视场位置射入该镜头后，产生的不同像高。图17是畸变曲线，畸变曲线代表主波长(例如为555nm)的光经过该镜头后产生的畸变，纵坐标为视场，横坐标为畸变的数值，其中，畸变的数值为各波长的光经过该镜头后，实际像高减去理想像高，然后除以理想像高的值。
在上述实施例中，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，且该镜头40的尺寸较小，可以使摄像模组4的厚度做到68毫米以下，同时，该镜头可以有效地抑制温度效应和色散。具体的，该镜头的等效焦距为230.9，温漂系数|△EFL/△℃|≤-0.67um/℃。
实施例五：
请参阅图18，在该实施方式中，镜头沿光轴从物方到像方依次包括该镜头50包括沿光轴OA从物方到像方依次设置的孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12。上述孔径光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、转像元件11及滤光片12共同构成了本申请实施例中的镜头组。镜头50与图像传感器13构成摄像模组5。
第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜L1为玻璃材质，第一透镜L1的物方侧表面S1近光轴处为凸面，像方侧表面S2近光轴处为凹面，物方侧表面S1和像方侧表面S2均为球面。通过第一透镜L1将从孔径光阑10处进入的光束进行聚焦，从而可缩短镜头的总长度，利于镜头的小型化。
第一透镜L1的色散系数(阿贝数)为V1，V1满足15≤V1≤100。通过合理的光焦度分配和色散系数选择，能够校正镜头10的色差。第一透镜L1的焦距为f1,系统焦距为f，f1/EFL＝1.285。使用低折射率温度系数材质和光焦度分配能够获得较小的系统温漂系数，从而有效消除摄像模组5的温度效应。通过f1/EFL的合理限制，可以平衡BFL和TTL之间的关系。以实现镜头50的长焦距和小型化。
第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜L2为树脂(或塑胶)材质，第二透镜L2的物方侧表面S3近光轴处为凹面，第二透镜L2的像方侧表面S4近光轴处为凹面，物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面。通过凹面对光束进行扩散，有利于实现长焦，并利于平衡不同口径处的光学像差。物方侧表面S3和像方侧表面S4均为非球面，以便于校正像差。
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3为树脂(或塑胶)材质，第三透镜L3的物方侧表面S5近光轴处为凹面，第三透镜L3的像方侧表面S6近光轴处为凸面，物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面。第三透镜L3具有正光焦度，从而有利于确保最后的聚焦功能、进行像散的校正以及控制向图像传感器的主光线入射角度。第二透镜L2与第三透镜L3的光焦度分别为负光焦度和正光焦度，并配合第二透镜L2与第三透镜L3各侧表面的形状，使得镜头10可以有更长的后焦距度BFL，并可以有效地消除色差。物方侧表面S5和像方侧表面S6均为非球面，以便于校正像差，同时利于修整影像周边像差，提高镜头的成像品质。
第三透镜L3为衍射光学透镜，射光学透镜包括沿光轴从物方到像方贴合设置的第一镜片LA及第二镜片LB，第一镜片LA与第二镜片LB的贴合面为衍射面SD，第一镜片LA与第二镜片LB分别采用不同的光学材料制成，衍射面SD可以但不限于呈锯齿状，形成衍射光学微结构。通过两个不同材料的光学镜片相互贴合形成一个复合透镜，并通过调整两个镜片的折射率及形状，可以达到具有负色散性的功能，当将该组合透镜放置于镜头中，可以与其他透镜的正色散基本抵消，从而达到消除镜头轴向色差的目的。
上述各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
其中，Z为平行于z轴的矢高；r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c为非球面与光轴相交的顶点处的曲率；k为锥面系数；Ai为第i阶非球面系数；n为级数中多项式系数的总数。
下面进一步描述一种具体应用场景中镜头的相关透镜参数，如下表13所示，表13中，符号所表示的含义与上文中所给出的含义一一对应，在此不做赘述。在表13所示的具体场景中，可以对镜头做切边处理。下述表格中，每一个面均对应一个面间隔，该面间隔数值是指该面与位于其物方的相邻面在光轴处的间距。例如，物方侧表面S6的面间隔为-0.04334，表示：物方侧表面S6与光阑ST的间距为-0.04334mm，负号“-”表明物方侧表面S6相比于光阑ST光轴处，更靠近像方；物方侧表面S1的面间隔为1.11078mm，表示：物方侧表面S1光轴处与物方侧表面S2光轴处的间距为1.11078mm，物方侧表面S1光轴处相比于物方侧表面S2光轴处，更靠近物方；以此类推，不做赘述。
表13
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下面表14和表15进一步给出该具体实施例中的镜头的各个透镜面对应的圆锥常数K和非球面系数(在一个实施例中，共有4阶非球面系数)。在表15中，ImgH为所述镜头的最大像高；TTL为所述第一透镜朝向物方的面至像面于光轴上的距离；EPD为镜头组的入瞳直径；f1为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；f3为所述第三透镜的焦距。如下表14和表15所述：
表14
| 面号 | K | A4 | A6 | A8 |
| S3 | -0.25525131 | 0.000829472 | -1.38E-05 | -2.75E-07 |
| S4 | -0.56712724 | 0.001438637 | -6.24E-06 | -2.57E-07 |
| S5 | 5.055158725 | 0 | 0 | 0 |
| S6 | 2.043456334 | 0 | 0 | 0 |
表15
| 参数 | TTL | ImgH | EFL | EPD | f1 | f2 | f3 |
| 数值(mm) | 34.55 | 2.56 | 28.24 | 8.1 | 36.3 | -120.54 | 53.65 |
基于上述表13至表15，下面说明本申请实施例中对该镜头的实验测试结果。
图19至图21分别为本申请实施例对球面像差(spherical aber)、场曲(fieldCurves)和畸变(DiSTrtion)的仿真结果，从仿真结果看出，该实施例中的镜头50在满足小尺寸、长焦的前提下，其轴向色差小于40um，畸变的数值较佳，在长焦的场景下也可以保证高清成像的需求。
具体的，在图19中，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的球面色差，纵坐标是距离，具体为，当各波长光均沿光轴射入时，各波长光的光标距离光轴的距离，横坐标是球面色差(色球面色差)，从图中可以看出，不同波长的光经过镜头后产生的球面色差均小于40um。
图20是像散场曲线，曲线A至E分别代表不同波长(依次为650nm、610nm、555nm、510nm以及470nm)的光经过该镜头后产生的场曲，横坐标为视场，纵坐标为像高，即为各波长光沿不同视场位置射入该镜头后，产生的不同像高。图21是畸变曲线，畸变曲线代表主波长(例如为555nm)的光经过该镜头后产生的畸变，纵坐标为视场，横坐标为畸变的数值，其中，畸变的数值为各波长的光经过该镜头后，实际像高减去理想像高，然后除以理想像高的值。
在上述实施例中，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，且该镜头50的尺寸较小，可以使摄像模组5的厚度做到68毫米以下，同时，该镜头可以有效地抑制温度效应和色散。具体的，该镜头的等效焦距为238.8，温漂系数|△EFL/△℃|≤2.3um/℃。
实施例六
本申请实施例六提供一种摄像模组(或取像装置)，该摄像模组包括任一个实施例一～五所提供的镜头。取像装置可以是相机模组、红外摄像头模组等装置。通过在摄像模组中设置该镜头，可以缩短取像装置的镜头长度，在保证摄像模组的厚度较薄的前提下，可以实现长焦、小像差、小温漂结合的取像装置。
实施例七
本申请实施例七提供一种终端设备，该终端设备包括实施例六提供的摄像模组。通过在终端设备中设置具有该镜头的摄像模组，可实现长焦(特别是6倍以上长焦)下的各种拍摄应用场景，提高拍摄的质量，增强了手机的功能，并可以有效地降低终端设备的厚度，提高了用户体验。终端设备可以是手机、平板电脑等设备。
实施例八
本申请实施例八提供一种手机，该手机包括实施例六提供的摄像模组。
如图22A和图22B所示，手机100可以包括壳体100A，壳体100A可以包括前盖101、后盖103以及边框102，前盖101和后盖103相对设置，边框102围绕在前盖101和后盖103的四周，并将前盖101和后盖102连接在一起。前盖101可以为玻璃盖板，显示器194设置在前盖101下方。手机100可以围绕壳体100A的外周设置输入/输出部件。例如，可以在前盖101的顶部设置诸如前置摄像头(位于显示器所在的面的镜头)105A和受话器106。可以在边框102的一条边缘设置按键190，并在边框101的底缘设置麦克风、扬声器108以及USB接口109。可以在后盖102的顶部设置诸如至少一个后置摄像头(位于背对所述显示器的面的镜头)105B。
通过在手机中设置具有该镜头的摄像模组，可实现长焦(特别是6倍以上长焦)下的各种拍摄应用场景，增强了手机的功能，提高了用户体验。在其它实施例中，手机100的前置摄像头105A可以设置在显示器194下方，即前置摄像头105A为屏下摄像头。或者，在其它实施例中，手机100的前盖101和后盖103均设置有显示器194。
通过在手机中设置具有该镜头的摄像模组，可实现长焦(特别是6倍以上长焦)下的各种拍摄应用场景，提高拍摄的质量，增强了手机的功能，并可以有效地降低手机的厚度，提高了用户体验。
可见，在以上各个方面，通过对各透镜的材质、结构参数进行设计，均可以获得长焦的镜头，有利于提升紧凑系统下镜头成像品质，实现长焦、小像差、小温漂的成像效果，录制视频、拍照预览等场景无需算法进行温漂矫正，并且可用于终端设备，拍摄及录制影像，比如采用手机，平板电脑，监视器等便携式电子产品的镜头拍摄外部视频、照片的场景，包括不同大视场下的各种拍摄应用场景。
实施例1、一种镜头，包括沿光轴从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的物方侧表面近光轴处为凸面；
所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的像方侧表面近光轴处为凹面；
所述第三透镜具有正光焦度；
所述镜头的光学长度为TTL，所述镜头的后焦距度为BFL，TTL和BFL满足：
0.7≤BFL/TTL≤0.96。
实施例2、根据实施例1所述的镜头，所述镜头的有效焦距为EFL，EFL和BFL满足：
0.85≤BFL/EFL≤1.2。
实施例3、根据实施例1所述的镜头，所述第一透镜的焦距为f1，f1与所述镜头的有效焦距EFL满足：
0.4≤f1/EFL≤1.8。
实施例4、根据实施例1所述的镜头，所述第一透镜的物方侧表面的有效直径为DS1，所述第一透镜的像方侧表面的有效直径为DS2，DS1和DS2满足：
1≤DS1/DS2≤1.3。
实施例5、根据实施例1所述的镜头，所述第二透镜的物方侧表面的曲率半径为R3,所述第二透镜的像方侧表面的曲率半径为R4，R3和R4满足：
-7≤(R3-R4)/(R3+R4)≤3。
实施例6、根据实施例1所述的镜头，所述第一透镜的中心厚度为CT1，所述第二透镜的中心厚度为CT2，CT1和CT2满足：
0.25≤CT2/CT1≤1.5。
实施例7、根据实施例1所述的镜头，所述第三透镜朝向像方的一侧设有转像元件；
光路在所述转像元件中传播的路程为L_1，所述第一透镜至第三透镜的总长度为L_2，所述转像元件的折射率为Nd，L_1、L_2和Nd满足：
L_1×((Nd-1)/Nd)/L_2≥0.7。
实施例8、根据实施例7所述的镜头，所述转像元件为平板玻璃，L_1为所述平板玻璃在光轴方向的长度；或者，所述转像元件为反射棱镜时，L1为所述反射棱镜的光轴长度。
实施例9、根据实施例7所述的镜头，所述转像元件朝向像方的一侧设有红外滤光片。
实施例10、如权利要求1所述的镜头，所述镜头中的至少一片透镜的材质为玻璃，所述至少一片透镜的相对折射率温度系数为β，β满足：
-9×10-5≤β≤9×10-5。
实施例11、根据实施例10所述的镜头，所述至少一片透镜的色散系数为Vx，Vx满足15≤Vx≤100。
实施例12、根据实施例1至11任一项所述的镜头，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜中的至少一片透镜为具有负色散性的衍射光学透镜；所述衍射光学透镜包括沿光轴从物方到像方贴合设置的第一镜片及第二镜片，所述第一镜片与所述第二镜片的贴合面为衍射面。
实施例13、根据实施例1至11任一项所述的镜头，所述镜头的温漂系数为△EFL/△℃，△EFL/△℃满足：
-3um/℃≤△EFL/△℃≤3um/℃。
实施例14、根据实施例1至11任一项所述的镜头，所述镜头的等效焦距大于等于150mm。
实施例15、一种摄像模组，包括图像传感器，所述摄像模组还包括根据实施例1至14任一项所述的镜头，所述图像传感器位于所述镜头的像方。
实施例16、一种终端设备，包括根据实施例15所述的摄像模组。
实施例17、一种手机，包括：
壳体；
显示器；
扩音器；
麦克风；以及
一个或多个根据实施例15所述的摄像模组，至少一个所述镜头位于所述显示器所在的面，或/和，至少一个所述镜头位于背对所述显示器的面。
Claims (16)
1.一种镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的物方侧表面近光轴处为凸面；
所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的像方侧表面近光轴处为凹面；
所述第三透镜具有正光焦度；
所述镜头的光学长度为TTL，所述镜头的后焦距度为BFL，TTL和BFL满足：
0.7≤BFL/TTL≤0.96；
所述镜头的有效焦距为EFL，EFL和BFL满足：
0.85≤BFL/EFL≤1.2。
2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，f1与所述镜头的有效焦距EFL满足：
0.4≤f1/EFL≤1.8。
3.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的物方侧表面的有效直径为DS1，所述第一透镜的像方侧表面的有效直径为DS2，DS1和DS2满足：
1≤DS1/DS2≤1.3。
4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜的物方侧表面的曲率半径为R3,所述第二透镜的像方侧表面的曲率半径为R4，R3和R4满足：
-7≤(R3-R4)/(R3+R4)≤3。
5.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度为CT1，所述第二透镜的中心厚度为CT2，CT1和CT2满足：
0.25≤CT2/CT1≤1.5。
6.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第三透镜朝向像方的一侧设有转像元件；
光路在所述转像元件中传播的路程为L_1，所述第一透镜至第三透镜的总长度为L_2，所述转像元件的折射率为Nd，L_1、L_2和Nd满足：
L_1×((Nd-1)/Nd)/L_2≥0.7。
7.如权利要求6所述的镜头，其特征在于，所述转像元件为平板玻璃，L_1为所述平板玻璃在光轴方向的长度；或者，所述转像元件为反射棱镜时，L1为所述反射棱镜的光轴长度。
8.如权利要求6所述的镜头，其特征在于，所述转像元件朝向像方的一侧设有红外滤光片。
9.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述镜头中的至少一片透镜的材质为玻璃，所述至少一片透镜的相对折射率温度系数为β，β满足：
-9×10-5≤β≤9×10-5。
10.如权利要求9所述的镜头，其特征在于，所述至少一片透镜的色散系数为Vx，Vx满足15≤Vx≤100。
11.如权利要求1至10任一项所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜中的至少一片透镜为具有负色散性的衍射光学透镜；所述衍射光学透镜包括沿光轴从物方到像方贴合设置的第一镜片及第二镜片，所述第一镜片与所述第二镜片的贴合面为衍射面。
12.如权利要求1至10任一项所述的镜头，其特征在于，所述镜头的温漂系数为△EFL/△℃，△EFL/△℃满足：
-3um/℃≤△EFL/△℃≤3um/℃。
13.如权利要求1至10任一项所述的镜头，其特征在于，所述镜头的等效焦距大于等于150mm。
14.一种摄像模组，包括图像传感器，其特征在于，所述摄像模组还包括如权利要求1至13任一项所述的镜头，所述图像传感器位于所述镜头的像方。
15.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求14所述的摄像模组。
16.一种手机，其特征在于，包括：
壳体；
显示器；
扩音器；
麦克风；以及
一个或多个如权利要求14所述的摄像模组，至少一个所述镜头位于所述显示器所在的面，或/和，至少一个所述镜头位于背对所述显示器的面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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