成像透镜 【技术领域】
本发明涉及成像透镜，具体涉及利用CCD或CMOS作为成像器件适合于安装在便携式电话或个人计算机的图像输入装置，数字摄像机，用于监测的CCD摄像机，勘测装置等中的成像透镜。
背景技术
在这种成像透镜中，定义为从成像透镜物体侧上入射面到成像面(CCD等的图像形成面)的光程必须很短。换句话说，在透镜设计期间，需要一种减小光程与成像透镜组合焦距比率的方法。以下，我们把有短光程和光程与焦距比率小的成像透镜称之为小型化透镜。
取便携式电话作为例子，光程至少比便携式电话的本体短。同时，定义为从成像透镜图像侧上出射面到成像面的后焦距最好是尽可能地长。换句话说，在透镜设计期间，需要一种尽可能增大后焦距与组合焦距比率的方法。这是因为需要在成像透镜与成像面之间插入诸如滤光片或盖玻片的元件。
除了上述的要点以外，要求修正成像透镜以便充分地减小各种像差，使图像畸变在视觉上是不可察觉的，并要求成像单元(像素)的集成密度。以下，为了简单化，“各种像差已被修正到充分地小，使图像畸变在视觉上是不可察觉的，并满足成像单元(像素)集成密度的要求”描述为词语“已满意修正各种像差”。已满意修正各种像差地图像可以称之为“满意图像”。
在以下的描述中，我们公开一种具有三透镜结构的成像透镜，它利用诸如CCD或CMOS的固态成像器件适用于诸如便携式计算机，可视电话等的成像装置。这些透镜都确保宽广视角，小型化和重量轻。
在这些透镜中，已公开一种能够获得满意修正像差的图像并确保宽广视角的成像透镜，我们称它为第一种三层透镜(例如，JapaneseUnexamined Patent Applications Publication No.2001-075006)。
然而，这些由第一透镜，第二透镜，和第三透镜从物体侧一个接一个排列构成的三个透镜的折射本领是第一透镜为正的，第二透镜为负的，和第三透镜为正的，因此，不能缩短从第一透镜的物体侧上表面到成像面的距离(光程)。此外，光阑设置在第一透镜的物体侧表面上，因此，不能减小第三透镜的有效直径。所以，不能制成小型化透镜。
在第二种至第四种三层透镜中公开了满意修正像差和实现短焦距，并确保宽广视角的成像透镜(例如，Japanese Unexamined PatentApplications Publication No.2003-149548，Japanese UnexaminedPatent Applications Publication No.2002-221659，和JapaneseUnexamined Patent Applications Publication No.2002-244030)。
然而，类似于以上描述的成像透镜，这些由第一透镜，第二透镜，和第三透镜从物体侧一个接一个排列构成的成像透镜中三个透镜的折射本领是第一透镜为正的，第二透镜为负的，和第三透镜为正的。因此，虽然这些成像透镜设置成有短的组合成像透镜焦距，但后焦距是长的，因此光程太长。此外，这些透镜利用玻璃材料，所以它们是昂贵的。
通过正确地设定折射本领分布和表面形状，第五种三层透镜中公开了利用非球面透镜和减小尺寸的成像透镜(例如，JapaneseUnexamined Patent Applications Publication No.2003-149545)。
然而，这种由第一透镜，第二透镜，和第三透镜从物体侧一个接一个排列构成的成像透镜中三个透镜的折射本领是第一透镜为负的，第二透镜为正的，和第三透镜为负的。因此，成像透镜有长的光程。此外，这些透镜利用玻璃材料，所以它们是昂贵的。
第六种三层透镜中公开了有两个凹面互相相对的一对弯月形透镜的透镜，这对透镜是利用塑料透镜构成，且其中整个透镜系统有三层结构(例如，Japanese Unexamined Patent Applications PublicationNo.H10-301022)。这种透镜实现小型化和低成本，并能容易地抑制因温度变化引起的焦点运动。
然而，这种由第一透镜，第二透镜，和第三透镜从物体侧一个接一个排列构成的成像透镜中三个透镜的折射本领是第一透镜为弱的，第二透镜为弱的，和第三透镜为正的。因此，第一透镜和第二透镜的折射本领不能被单个第三透镜所完全补偿。所以，后焦距变长，从而使光程增大。此外，第三透镜利用玻璃材料，因此，不能完全地降低它的成本。
第七种三层透镜中公开了具有短光程和低成本的透镜系统，它有远距照相型透镜结构，其中整个透镜系统被分成前后两组，前组有正的折射本领，和后组有负的折射本领(例如，Japanese UnexaminedPatent Applications Publication No.H10-301021)。
然而，这种由第一透镜，第二透镜，和第三透镜从物体侧一个接一个排列构成的成像透镜中三个透镜的折射本领是第一透镜为负的，第二透镜为正的，和第三透镜为负的，且第二透镜与第三透镜之间的间隔是宽的。因此。光程是长的，使第三透镜的孔径扩大。这种成像透镜不适合于安装到便携式电话或个人计算机的图像输入装置，数字摄像机，用于监测的CCD摄像机，勘测装置等中。
第八种三层透镜中公开了一种成像透镜，它包括从物体侧一个接一个排列的两个正透镜和凹面朝向图像侧的一个负透镜，这两个凹面是非球面，且负的折射本领是从透镜中心向边缘逐渐减弱，从而在透镜边缘上有正的折射本领(例如，Japanese Unexamined PatentApplications Publication No.2003-322792)。
然而，在这种透镜系统中，后焦距相对于组合焦距是短的，因此，很难在成像透镜与成像面之间插入诸如滤光片的元件。更具体地说，考虑这个实施例中描述的透镜，这个透镜被转换成组合焦距为1.0的成像透镜，在第一个实施例中，后焦距(它对应于JapaneseUnexamined Patent Applications Publication No.2001-075006中所用的参考符号D7+D8+D9)为0.3890mm，在第二个实施例中，后焦距为0.4423mm。由于在便携式电话等图像输入装置中的成像透镜与成像面之间必须插入诸如滤光片的元件，在这种应用中很难利用这种透镜。
所以，本发明的一个目的是提供这样一种成像透镜，它适合于安装在利用CCD或CMOS作为成像器件的摄像机中，它有短的光程(小的光程与焦距比率)，尽可能长的后焦距(后焦距与焦距比率尽可能大)，因此，它能够获得满意的图像。
本发明的另一个目的是提供一个选取透镜材料的标准，透镜材料的Abbe数是在合适的范围内以便能获得满意的图像。
本发明的另一个目的是提供这样一种成像透镜，其中构成本发明成像透镜的所有(三个)透镜是利用塑料制成的，从而降低成本和重量。此处，“塑料”是指高聚合物质，该物质对于可见光是透明的，且可以通过加热，加压，或加热和加压而发生塑性形变而制成透镜。
【发明内容】
为了实现上述的目的，按照本发明的成像透镜有这样的结构，从物体侧到图像侧一个接一个地排列第一透镜L1，孔径光阑S1，第二透镜L2，和第三透镜L3。第一透镜L1是树脂透镜，它有正的折射本领和凸面朝向物体侧的弯月形状。第二透镜L2是树脂透镜，它有正的折射本领和凸面朝向图像侧的弯月形状。第三透镜L3是树脂透镜，它有负的折射本领。
此外，第一透镜L1的两个表面，第二透镜L2的两个表面，和第三透镜L3中至少一个表面有非球面的结构。
按照本发明的结构例子，这种成像透镜满足以下(1)至(5)的条件：
0.40＜r1/r2＜0.65 (1)
0.08＜D2/f＜0.1 (2)
0.2＜D3/f＜0.3 (3)
1.0＜d/f＜1.5 (4)
0.4＜bf/f＜0.6 (5)
其中
f是整个透镜系统的焦距，
r1是第一透镜L1的物体侧表面在光轴近傍的曲率半径(轴向曲率半径)，
r2是第一透镜L1的图像侧表面在光轴近傍的曲率半径(轴向曲率半径)，
D2是第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔，
D3是第二透镜L2的中心厚度，
d是从第一透镜L1的物体侧表面到成像面的距离(空气中)，和
bf是后焦距(空气中)。
后焦距bf的定义是从成像透镜的图像侧出射面到成像面的距离，此处，后焦距bf的定义是从第三透镜L3的图像侧表面r7到成像面r10的距离。
此外，第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3最好是由这样材料的透镜构成，该材料的Abbe数是在30至60范围内。最好是，第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3是利用环烯塑料制成的透镜构成。
上述的条件表达式(1)是用于确定第一透镜L1第一表面的轴向曲率半径r1与第一透镜L1第二表面的轴向曲率半径r2之比率r1/r2的条件。若比率r1/r2大于条件表达式(1)规定的下限，则成像透镜的后焦距足以在成像透镜与成像面之间插入一个元件，例如，盖玻片或滤光片，因此，后焦距可以设置在不影响安装成像透镜的装置小型化的范围内。此外，可以充分地减小畸变，因此，便于加工制造第一透镜L1的第一表面。
若比率r1/r2小于条件表达式(1)规定的上限，则绝对畸变值是充分地小。此外，在这种情况下，在不增大非球面元件数目的条件下可以充分地减小畸变。
上述的条件表达式(2)是用于确定第一透镜L1与第二透镜L2之间间隔D2的可允许范围D2/f，它是利用成像透镜的组合焦距f进行归一化。若D2/f大于条件表达式(2)规定的下限，则第一透镜L1的图像侧表面r2与第二透镜L2的物体侧表面r4之间的间隔可以保证插入孔径光阑S1有足够的间隔。换句话说，不必减小第一透镜L1和第二透镜L2的外部形状而使加工制造变得很困难，可以保证插入孔径光阑S1有足够的空间。
若D2/f小于条件表达式(2)规定的上限，则不需要增大第一透镜L1和第二透镜L2的外部形状，因此，可以做成小型化成像透镜。此外，不增大成像面的畸变，可以得到满意的图像。
上述的条件表达式(3)是用于确定第二透镜L2的中心厚度D3的可允许范围D3/f，它是利用成像透镜的组合焦距f进行归一化。若D3/f大于条件表达式(3)规定的下限，则第二透镜L2的中心厚度D3不会变得太薄，因此，不需要减小第二透镜L2外围部分的厚度而使加工制造变得很困难。此外，可以充分保证在树脂透镜注模期间注入熔融树脂到模具中使用的闸门孔径，因此，很容易把熔融树脂均匀地注入到模具中。
若D3/f小于条件表达式(3)规定的上限，则不需要增大第二透镜L2的透镜系统尺寸，因此，可以使成像透镜做成小型化。此外，不增大成像面的畸变，可以得到满意的图像。D3/f满足条件表达式(3)的本发明成像透镜能使熔融树脂均匀地注入到模具中，因此，可以容易加工制造成像透镜并使它小型化。
上述的条件表达式(4)是用于确定从第一透镜L1的物体侧表面到成像面之间距离d(空气中)的可允许范围d/f，它是利用成像透镜的组合焦距f进行归一化。从第一透镜L1的物体侧表面到成像面之间距离d中所用的注解“距离(空气中)d”说明，从第一透镜L1的物体侧表面到成像面之间的距离是在第一透镜L1的物体侧表面与成像面之间除了空气之外没有透明物体(盖玻片等)的条件下测量的。
若d/f大于条件表达式(4)规定的下限，则不需要减小第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3的厚度，因此，在树脂透镜形成期间把树脂分布到整个模具中是不困难的。若d/f小于条件表达式(4)规定的上限，则不会出现入射到透镜外围的光量少于入射到透镜中心部分光量的问题。因此，在无须增大第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3的外部形状尺寸的条件下，这些透镜是成像透镜的透镜组成部分，可以增大入射到透镜外围的光量。因此，可以做成小型化成像透镜。
上述的条件表达式(5)是用于确定后焦距bf相对于成像透镜组合焦距f的长度。若后焦距bf的长度是在条件表达式(5)规定的范围内，则可以在成像透镜与成像面之间插入诸如滤光片的元件，在便携式电话等的图像输入装置中往往需要这种元件。
通过提供满足上述条件表达式(1)至(5)的透镜结构，可以解决以上描述的问题，从而可以提供小型化成像透镜，虽然它的体积很小，但能够得到满意的图像。
此外，利用Abbe数在30至60范围内材料制成的透镜构成第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3，与Abbe数在这个范围以外材料加工制造的透镜比较，可以更容易地得到更满意的图像。此外，若利用环烯塑料制成第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3，由于这种材料的Abbe数是56.2，则可以利用Abbe数在30至60范围内的材料制成这些透镜。
按照本发明的成像透镜，可以利用Abbe数在30至60范围内的材料制造透镜，因此，材料不局限于特定的塑料。可以利用Abbe数在30至60范围内的任何塑料，这对于实现本发明的极其有利的。
此外，众所周知，环烯塑料适合于按照制造技术中已很成熟的注模法制造透镜。此外，环烯塑料在其他透镜系统到本发明的成像透镜中都有利用的记录，因此，若利用环烯塑料，则可以制造高可靠性的成像透镜。
【附图说明】
根据以下结合附图的描述，可以更好地理解本发明的以上和其他目的，特征和优点，其中：
图1是按照本发明成像透镜的剖面图；
图2是第一个实施例成像透镜的剖面图；
图3是第一个实施例成像透镜的畸变图；
图4是第一个实施例成像透镜的像散图；
图5是第一个实施例成像透镜的色差/球面像差图；
图6是第二个实施例成像透镜的剖面图；
图7是第二个实施例成像透镜的畸变图；
图8是第二个实施例成像透镜的像散图；
图9是第二个实施例成像透镜的色差/球面像差图；
图10是第三个实施例成像透镜的剖面图；
图11是第三个实施例成像透镜的畸变图；
图12是第三个实施例成像透镜的像散图；
图13是第三个实施例成像透镜的色差/球面像差图；
图14是第四个实施例成像透镜的剖面图；
图15是第四个实施例成像透镜的畸变图；
图16是第四个实施例成像透镜的像散图；
图17是第四个实施例成像透镜的色差/球面像差图。
【具体实施方式】
以下参照附图描述本发明的几个实施例。请注意，为了便于对本发明的理解，在附图中仅仅示意地画出在每个组成单元的形状，幅度和位置的关系，以下描述的数字条件和其他条件也仅仅是其优选的例子。所以，本发明并不局限于本发明的这些实施例。
图1是按照本发明成像透镜的构成图(代表第一个实施例)。图1中定义的参考符号也用于图2，6，10和14中，这些符号指出表面编号，表面间隔，等等。
从物体侧开始，利用参考符号L1，L2和L3分别表示第一透镜，第二透镜，和第三透镜。数字10表示构成成像面的成像装置，数字12表示把成像面与透镜系统分开的盖玻片，而符号S1表示孔径光阑。数字14表示孔径光阑S1的表面。在不会引起混淆的条件下，符号r1和r2用于代表轴向曲率半径值的变量和识别透镜表面的符号(例如，r1用于代表第一透镜的物体侧表面，等等)。
附图中所示的参数作为以下表1至表4中具体的数字值，例如，ri(i＝1，2，3，…，10)和di(i＝1，2，3，…，9)。后缀i对应于从物体侧到图像侧中每个透镜，透镜厚度，透镜间隔等的表面编号。
更具体地说：
ri是第i个表面的轴向曲率半径；
di是从第i个表面到第i+1个表面的距离；
Ni是第i个表面和第i+1个表面构成透镜介质的折射率；和
νi是第i个表面和第i+1个表面构成透镜介质的Abbe数。
光程d是距离d1至d6相加并加上后焦距bf得到的值。后焦距bf是在光轴上从第三透镜L3的图像侧表面到成像面的距离。我们假设，去除插入在第三透镜L3与成像面之间盖玻片12之后测量的焦距bf。更具体地说，由于盖玻片的折射率大于1，插入盖玻片时与去除盖玻片之后进行比较，从第三透镜L3的图像侧表面到成像面的几何距离较长。距离增大的程度是由插入盖玻片的折射率和厚度所确定。因此，为了确定后焦距bf作为成像透镜的唯一值和不依赖于是否存在盖玻片，利用去除盖玻片之后测量的值。第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔D2定义为D2＝d2+d3。
表1至表4的各列中说明非球面数据和表面编号。孔径光阑S1的表面r3，盖玻片的两个表面r8，r9，和成像面r10是平坦面，因此，它们的曲率半径表示为∞。
根据以下的公式得到本发明中所用的非球面。
Z＝ch2/[1+[1-(1+k)c2h2]+1/2]+A0h4+B0h6+C0h8+d0h10
其中
Z是离表面顶点处切平面的深度，
c是光轴近傍的表面曲率，
h是离光轴的高度，
k是锥形常数，
A0是四级非球面系数，
B0是六级非球面系数，
C0是八级非球面系数，
D0是十级非球面系数。
在这个说明书中，表1至表4中非球面系数的数字值是指数表示。例如，“e-1”表示“10-1”。此外，焦距f的值是指第一透镜至第三透镜构成透镜系统的组合焦距。
现在参照图2至图17描述第一个实施例至第四个实施例。图2，6，10，和14是展示透镜构成的示意图。图3，7，11，和15表示畸变曲线，图4，8，12，和16表示像散曲线，而图5，9，13，和17表示色差/球面像差曲线。
畸变像差曲线指出像差量(沿水平轴不满足正切条件的量，百分数表示)与离光轴距离(用百分数表示，其中100是在图像平面上沿垂直轴离光轴的最大距离)的关系。与畸变像差曲线类似，像散像差曲线指出沿水平轴的像差量(毫米单位)与离光轴距离的关系。在像散像差的情况下，在水平轴上展示沿子午平面和沿弧矢平面上的像差量(毫米单位)。色差/球面像差曲线展示沿水平轴的像差量(毫米单位)与入射距离h(F数)的关系。
色差/球面像差曲线展示C谱线(波长为656.3nm的光)，d谱线(波长为587.6nm的光)，e谱线(波长为546.1nm的光)，F谱线(波长为486.1nm的光)，和g谱线(波长为435.8nm的光)的像差量。折射率是指d谱线(波长为587.6nm的光)的折射率。
以下的四个表中列出组成第一个实施例至第四个实施例中透镜的曲率半径(mm单位)，透镜表面间隔(mm单位)，透镜材料的折射率，透镜材料的Abbe数，焦距，数值孔径，和非球面系数。曲率半径(ri) 距离 (di) 折射率 (Ni) Abbe 数(νi) 非球面系数 K A0 B0 C0 D0r1＝0.391 4.676e-1 -4.745e-1 2.628e+1 -2.718e+2 9.570e+2 d1＝0.2953 N1＝1.525 ν1＝56.2r2＝0.806 7.270 -2.127e-1 3.760e+1 -9.193e+3 -1.274e+3 d2＝0.0196r3＝∞ d3＝0.0703r4＝-0.273 8.467e-1 3.530 -9.700e+2 7.300e+4 -2.890e+6 d4＝0.2745 N4＝1.525 ν4＝56.2r5＝-0.254 -2.580e-1 6.130 4.880e-1 -7.830 1.623e+3 d5＝0.0416r6＝2.488 d6＝0.2080 N6＝1.525 ν6＝56.2r7＝1.060 -4.290e+1 -2.720 1.540e+1 -4.950e+1 8.845e+1 d7＝0.3446r8＝∞ d8＝0.1112 N8＝1.500r9＝∞ d9＝0.1000r10＝∞
(表1)
表1：第一个实施例
焦距f＝1.0mm
数值孔径Fno＝3.4 曲率半 径(ri) 距离 (di) 折射率 (Ni) Abbe 数(νi) 非球面系数 K A0 B0 C0 D0 r1＝0.351 4.090e-1 -5.750e-1 1.123e+1 -6.070e+1 8.652e+2 d1＝0.2977 N1＝1.525 ν1＝56.2 r2＝0.608 9.710 2.650 -1.529e+2 -3.760e+2 5.620e+5 d2＝0.0263 r3＝∞ d3＝0.0643 r4＝-0.300 3.940e-1 5.911 -8.411e+2 8.200e+4 -2.550e+6 d4＝0.2768 N4＝1.525 ν4＝56.2 r5＝-0.267 -2.256e-1 9.190 2.860 1.464e+2 3.230e+3 d5＝0.0266 r6＝2.751 2.504e+1 9.430e-2 2.392 1.420e+1 -5.040e+1 d6＝0.2097 N6＝1.525 ν6＝56.2 r7＝1.122 -7.900e+1 -4.337 1.820e+1 -4.130e+1 1.392e+2 d7＝0.2814 r8＝∞ d8＝0.1328 N8＝1.500 r9＝∞ d9＝0.1000 r10＝∞
(表2)
表2：第二个实施例
焦距f＝1.0mm
数值孔径Fno＝3.4 曲率半 径(ri) 距离 (di) 折射率 (Ni) Abbe 数(νi) 非球面系数 K A0 B0 C0 D0 r1＝0.353 4.340e-1 -4.870e-1 9.420 -5.660e+1 1.020e+3 d1＝0.2990 N1＝1.525 ν1＝56.2 r2＝0.611 9.980 2.560 -4.190e+1 3.799e+3 2.342e+5 d2＝0.0263 r3＝∞ d3＝0.0646 r4＝-0.302 3.980e-1 5.362 -7.210e+2 8.290e+4 -2.470e+6 d4＝0.2780 N4＝1.525 ν4＝56.2 r5＝-0.268 -2.520e-1 7.990 1.319e+1 6.734e+1 2.543e+3 d5＝0.0421 r6＝2.763 2.664e+1 -4.317e-3 2.109 1.190e+1 -4.100e+1 d6＝0.2106 N6＝1.525 ν6＝56.2 r7＝1.127 -6.310e+1 -4.170 1.755e+1 -4.460e+1 1.401e+2 d7＝0.2703 r8＝∞ d8＝0.1250 N8＝1.500 r9＝∞ d9＝0.1000 r10＝∞
(表3)
表3：第三个实施例
焦距f＝1.0mm
数值孔径Fno＝3.4 曲率半 径(ri) 距离 (di) 折射率 (Ni) Abbe 数(νi) 非球面系数 K A0 B0 C0 D0 r1＝0.348 3.613e-1 -5.624e-1 4.831 5.968 1.229e+2 d1＝0.3062 N1＝1.525 ν1＝56.2 r2＝0.578 8.597 9.734e-1 1.265e+1 2.723e+3 -6.973e+4 d2＝0.0346 r3＝∞ d3＝0.0603 r4＝-0.330 6.578e-1 3.746 -7.606e+2 6.339e+4 -1.482e+6 d4＝0.2784 N4＝1.525 ν4＝56.2 r5＝-0.275 -2.619e-1 7.677 -1.595 1.046e+2 2.072e+3 d5＝0.0139 r6＝2.884 2.760e+1 -8.532e-2 1.128 9.013 -2.156e+1 d6＝0.2171 N6＝1.525 ν6＝56.2 r7＝1.063 -6.957e+1 -3.844 1.262e+1 -3.305e+1 1.039e+2 d7＝0.2510 r8＝∞ d8＝0.1392 N8＝1.500 r9＝∞ d9＝0.1000 r10＝∞
(表4)
表4：第四个实施例
焦距f＝1.0mm
数值孔径Fno＝3.4
以下描述每个实施例的特征。在所有的第一实施例至第四施例中，利用环烯塑料的ZEONEZ 480R(“ZEONEX”是日本Zeon公司的注册商标，而480R是产品编号；以下简单地称之为“ZEONEX”)作为第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3的材料。
第一透镜L1的两个表面，以及第二透镜L2和第三透镜L3各自的两个表面分别是非球面。所以，在每个实施例和比较例子中，非球面的数目是六个，因此，满足第三透镜L3中至少一个表面是非球面的条件。
第一透镜L1，第二透镜L2，和第三透镜L3的材料ZEONEX 480R的Abbe数是56.2(d谱线上的折射率是1.525)。通过模拟我们知道，若透镜材料的Abbe数是在30至60的范围内，则基本不出现透镜性能质量的差异，例如，像差。换句话说，我们知道，只要Abbe数是在这个范围内的值，与常规成像透镜中的像差修正比较，可以实现本发明的目的，即，满意地修正成像透镜中的各种像差。
在第一个至第四个实施例的每个实施例中，滤光片12插入在透镜系统与成像面之间。玻璃(d谱线的折射率是1.52)用作这个滤光片的材料。在有滤光片的前提下，计算以下描述的各种像差。以下第一实施例至第四实施例中公开的整个成像透镜系统的焦距，即，组合焦距，设定为1.0mm。
第一个实施例
(A)第一透镜L1的物体侧曲率半径r1是r1＝0.391mm。
(B)第一透镜L1的图像侧曲率半径r2是r2＝0.806mm。
(C)后焦距bf是bf＝0.519mm。
(D)从第一透镜L1的物体侧表面到成像面的空气中距离或光程d是d＝1.4283mm。
(E)第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔D2是D2＝d2+d3＝0.0899mm。
(F)第二透镜L2的中心厚度D3是D3＝d4＝0.2745mm。
(G)第一透镜L1的焦距f1是f1＝1.16mm。
(H)第二透镜L2的焦距f2是f2＝1.16mm。
(I)第三透镜L3的焦距f3是f3＝-3.7mm。
因此，
(1)r1/r2＝0.391/0.806＝0.4851
(2)D2/f＝0.0899/1.00＝0.0899
(3)D3/f＝0.2745/1.00＝0.2745
(4)d/f＝1.4283/1.00＝1.4283，和
(5)bf/f＝0.519/1.00＝0.519。
因此，第一个实施例的透镜系统满足所有以下的条件表达式(1)至(5)。
0.40＜r1/r2＜0.65 (1)
0.08＜D2/f＜0.1 (2)
0.2＜D3/f＜0.3 (3)
1.0＜d/f＜1.5 (4)
0.4＜bf/f＜0.6 (5)
此后，术语“条件表达式”是指这些表达式(1)至(5)。
如表1所示，孔径光阑S1是在从第一透镜L1第二表面(图像侧表面)向后的0.0196mm(d2＝0.0196mm)的位置上。数值孔径(F数)是3.4。
图2表示第一个实施例中成像透镜的剖面图。相对于焦距1.00mm的后焦距为0.519mm，因此，确保它有足够的长度。
图3所示的畸变曲线20，图4所示的像散曲线(与子午面有关的像差曲线22和与弧矢面有关的像差曲线24)，和图5所示的色差/球面像差曲线(与C谱线有关的像差曲线26，与d谱线有关的像差曲线28，与e谱线有关的像差曲线30，与F谱线有关的像差曲线32，和与g谱线有关的像差曲线34)分别用曲线图表示。
图3和图4中像差曲线的纵坐标表示图像高度与离光轴距离的百分比关系。在图3和图4中，100％，80％，70％，和60％分别对应于0.600mm，0.480mm，0.420mm，和0.360mm。图5中像差曲线的纵坐标指出对应于最大值F3.4的入射高度(F数)。图5中横坐标表示像差的幅度。
关于畸变，在图像高度位置为70％(图像高度为0.420mm)的情况下，像差量绝对值达到的最大值为1.80％，因此在图像高度为0.600mm及以下的范围内，像差量绝对值保持在1.80％以内。
关于像散，在图像高度位置为100％(图像高度为0.600mm)的情况下，子午面上像差量绝对值达到的最大值为0.0184mm，因此在图像高度为0.600mm及以下的范围内，像差量绝对值保持在0.0184mm以内。
关于色差/球面像差，在入射高度h为50％的情况下，与g谱线有关的像差曲线34绝对值达到的最大值为0.024mm，因此，像差量的绝对值保持在0.024mm以内。
第二个实施例
(A)第一透镜L1的物体侧曲率半径r1是r1＝0.351mm。
(B)第一透镜L1的图像侧曲率半径r2是r2＝0.608mm。
(C)后焦距bf是bf＝0.470mm。
(D)从第一透镜L1的物体侧表面到成像面的空气中距离或光程d是d＝1.3714mm。
(E)第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔D2是D2＝d2+d3＝0.0906mm。
(F)第二透镜L2的中心厚度D3是D3＝d4＝0.2768mm。
(G)第一透镜L1的焦距f1是f1＝1.13mm。
(H)第二透镜L2的焦距f2是f2＝1.19mm。
(I)第三透镜L3的焦距f3是f3＝-3.77mm。
因此，
(1)r1/r2＝0.351/0.608＝0.5773
(2)D2/f＝0.0906/1.00＝0.0906
(3)D3/f＝0.2768/1.00＝0.2768
(4)d/f＝1.3714/1.00＝1.3714，和
(5)bf/f＝0.470/1.00＝0.470。
因此，第二个实施例的透镜系统满足所述条件表达式。
如表2所示，孔径光阑S1是在从第一透镜L1第二表面(图像侧表面)向后的0.0263mm(d2＝0.0263mm)的位置上。数值孔径(F数)是3.4。
图6表示第二个实施例中成像透镜的剖面图。相对于焦距1.00mm的后焦距为0.470mm，因此，确保它有足够的长度。
图7所示的畸变曲线36，图8所示的像散曲线(与子午面有关的像差曲线38和与弧矢面有关的像差曲线40)，和图9所示的色差/球面像差曲线(与C谱线有关的像差曲线42，与d谱线有关的像差曲线44，与e谱线有关的像差曲线46，与F谱线有关的像差曲线48，和与g谱线有关的像差曲线50)分别用曲线图表示。
图7和图8中像差曲线的纵坐标表示图像高度与离光轴距离的百分比关系。在图7和图8中，100％，80％，70％，和60％分别对应于0.550mm，0.440mm，0.385mm，和0.330mm。图9中像差曲线的纵坐标指出对应于最大值F3.4的入射高度(F数)。图9中横坐标表示像差的幅度。
关于畸变，在图像高度位置为80％(图像高度为0.440mm)的情况下，像差量绝对值达到的最大值为5.94％，因此在图像高度为0.550mm以下的范围内，像差量绝对值保持在5.94％以内。
关于像散，在图像高度位置为60％(图像高度为0.330mm)的情况下，子午面上像差量绝对值达到的最大值为0.0095mm，因此在图像高度为0.550mm及以下的范围内，像差量绝对值保持在0.0095mm以内。
关于色差/球面像差，在入射高度h为100％的情况下，与g谱线有关的像差曲线50绝对值达到的最大值为0.0246mm，因此，像差量的绝对值保持在0.0246mm以内。
第三个实施例
(A)第一透镜L1的物体侧曲率半径r1是r1＝0.353mm。
(B)第一透镜L1的图像侧曲率半径r2是r2＝0.611mm。
(C)后焦距bf是bf＝0.454mm。
(D)从第一透镜L1的物体侧表面到成像面的空气中距离或光程d是d＝1.3746mm。
(E)第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔D2是D2＝d2+d3＝0.0909mm。
(F)第二透镜L2的中心厚度D3是D3＝d4＝0.278mm。
(G)第一透镜L1的焦距f1是f1＝1.14mm。
(H)第二透镜L2的焦距f2是f2＝1.19mm。
(I)第三透镜L3的焦距f3是f3＝-3.79mm。
因此，
(1)r1/r2＝0.353/0.611＝0.5778
(2)D2/f＝0.0909/1.00＝0.0909
(3)D3/f＝0.278/1.00＝0.278
(4)d/f＝1.3746/1.00＝1.3746，和
(5)bf/f＝0.454/1.00＝0.454。
因此，第三个实施例的透镜系统满足所述条件表达式。
如表3所示，孔径光阑S1是在从第一透镜L1第二表面(图像侧表面)向后的0.0263mm(d2＝0.0263mm)的位置上。数值孔径(F数)是3.4。
图10表示第三个实施例中成像透镜的剖面图。相对于焦距1.00mm的后焦距为0.454mm，因此，确保它有足够的长度。
图11所示的畸变曲线52，图12所示的像散曲线(与子午面有关的像差曲线54和与弧矢面有关的像差曲线56)，和图13所示的色差/球面像差曲线(与C谱线有关的像差曲线58，与d谱线有关的像差曲线60，与e谱线有关的像差曲线62，与F谱线有关的像差曲线64，和与g谱线有关的像差曲线66)分别用曲线图表示。
图11和图12中像差曲线的纵坐标表示图像高度与离光轴距离的百分比关系。在图11和图12中，100％，80％，70％，和60％分别对应于0.550mm，0.440mm，0.385mm，和0.330mm。图13中像差曲线的纵坐标指出对应于最大值F3.4的入射高度(F数)。图13中横坐标表示像差的幅度。
关于畸变，在图像高度位置为80％(图像高度为0.440mm)的情况下，像差量绝对值达到的最大值为5.4728％，因此在图像高度为0.550mm及以下的范围内，像差量绝对值保持在5.4728％以内。
关于像散，在图像高度位置为80％(图像高度为0.440mm)的情况下，子午面上像差量绝对值达到的最大值为0.0118mm，因此在图像高度为0.550mm及以下的范围内，像差量绝对值保持在0.0118mm以内。
关于色差/球面像差，在入射高度h为100％的情况下，与g谱线有关的像差曲线66绝对值达到的最大值为0.0251mm，因此，像差量的绝对值保持在0.0251mm以内。
第四个实施例
(A)第一透镜L1的物体侧曲率半径r1是r1＝0.348mm。
(B)第一透镜L1的图像侧曲率半径r2是r2＝0.578mm。
(C)后焦距bf是bf＝0.444mm。
(D)从第一透镜L1的物体侧表面到成像面的空气中距离或光程d是d＝1.3545mm。
(E)第一透镜L1与第二透镜L2之间的间隔D2是D2＝d2+d3＝0.0949mm。
(F)第二透镜L2的中心厚度D3是D3＝d4＝0.2784mm。
(G)第一透镜L1的焦距f1是f1＝1.14mm。
(H)第二透镜L2的焦距f2是f2＝1.14mm。
(I)第三透镜L3的焦距f3是f3＝-3.34mm。
因此，
(1)r1/r2＝0.348/0.578＝0.6021
(2)D2/f＝0.0949/1.00＝0.0949
(3)D3/f＝0.2784/1.00＝0.2784
(4)d/f＝1.3545/1.00＝1.3545，和
(5)bf/f＝0.444/1.00＝0.444。
因此，第四个实施例的透镜系统满足所述条件表达式。
如表4所示，孔径光阑S1是在从第一透镜L1第二表面(图像侧表面)向后的0.0346mm(d2＝0.0346mm)的位置上。数值孔径(F数)是3.4。
图14表示第四个实施例中成像透镜的剖面图。相对于焦距1.00mm的后焦距为0.444mm，因此，确保它有足够的长度。
图15所示的畸变曲线68，图16所示的像散曲线(与子午面有关的像差曲线70和与弧矢面有关的像差曲线72)，和图17所示的色差/球面像差曲线(与C谱线有关的像差曲线74，与d谱线有关的像差曲线76，与e谱线有关的像差曲线78，与F谱线有关的像差曲线80，和与g谱线有关的像差曲线82)分别用曲线图表示。
图15和图16中像差曲线的纵坐标表示图像高度与离光轴距离的百分比关系。在图15和图16中，100％，80％，70％，和60％分别对应于0.620mm，0.496mm，0.434mm，和0.372mm。图17中像差曲线的纵坐标指出对应于最大值F3.4的入射高度(F数)。图17中横坐标表示像差的幅度。
关于畸变，在图像高度位置为80％(图像高度为0.496mm)的情况下，像差量绝对值达到的最大值为7.1562％，因此在图像高度为0.620mm以下的范围内，像差量绝对值保持在7.1562％以内。
关于像散，在图像高度位置为100％(图像高度为0.620mm)的情况下，子午面上像差量绝对值达到的最大值为0.0328mm，因此在图像高度为0.620mm以下的范围内，像差量绝对值保持在0.0328mm以内。
关于色差/球面像差，在入射高度h为50％的情况下，与g谱线有关的像差曲线82绝对值达到的最大值为0.0217mm，因此，像差量的绝对值保持在0.0217mm以内。
因此我们知道，在所有第一个实施例至第四个实施例的成像透镜中，利用CCD或CMOS作为成像器件，确保小型摄像机中的安装成像透镜有足够的性能。
从以上对本发明成像透镜的描述中可以清楚地看出，设计构成成像透镜的每个透镜满足条件表达式(1)至(5)，可以解决本发明需要解决的问题。换句话说，满意地修正了各种像差，并实现了有足够后焦距和短光程的成像透镜。
请注意，在以上描述的实施例中，利用塑料ZEONEX 480R制作第一透镜，第二透镜，和第三透镜，但是只要满足这些实施例中描述的各种条件，可以利用这些实施例中所用材料以外的其他塑料和非塑料，例如，玻璃等。
如上所述，按照本发明的成像透镜，满意地修正各种像差，尽管有短的光程，仍可以得到满意的图像，并可确保足够的后焦距。
此外，按照本发明的成像透镜，可以利用环烯塑料或聚碳酸酯作为透镜材料。因此，不需要采用昂贵的非球面模制玻璃，因此能降低生产成本和减轻重量。
如上所述，本发明的成像透镜可以作为摄像机透镜安装在便携式电话，个人计算机，或数字摄像机中，还可以满意地作为安装在PDA(个人数字助理)中的摄像机透镜，安装在包含图像识别功能的玩具中的摄像机透镜，以及安装在监测，勘测和防犯装置中的摄像机透镜。