本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(virtualreality,vr)是利用計算機技術(shù)仿真產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺、聽覺等感官仿真，讓使用者感覺身歷其境。目前現(xiàn)有的vr裝置都是以視覺體驗為主。藉由對應(yīng)左右眼的兩個視角略有差異的分割畫面來模擬人眼的視差，以達到立體視覺。為了縮小虛擬現(xiàn)實裝置的體積，讓用戶藉由較小的顯示畫面得到放大的視覺感受，具有放大功能的目鏡光學(xué)系統(tǒng)成了vr研究發(fā)展的其中一個主題。

現(xiàn)有的目鏡光學(xué)系統(tǒng)之半眼視視角較小，讓觀察者感到視覺狹窄、分辨率低且像差嚴重到顯示畫面要先進行像差補償，因此如何增加半眼視視角并加強成像質(zhì)量是目鏡光學(xué)系統(tǒng)是一個需要改善的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其在縮短系統(tǒng)長度的條件下，仍能保有良好的光學(xué)成像質(zhì)量與大的半眼視視角。

本發(fā)明的實施例提出一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，用于成像光線從顯示畫面經(jīng)目鏡光學(xué)系統(tǒng)進入觀察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向為目側(cè)，朝向顯示畫面的方向為顯示側(cè)。目鏡光學(xué)系統(tǒng)從目側(cè)至顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡各自包括一目側(cè)面及一顯示側(cè)面。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡具有屈光率。第二透鏡具有正屈光率，且第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的目側(cè)面與顯示側(cè)面的至少其中之一為非球面。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡具有屈光率。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡具有負屈光率，第三透鏡的目側(cè)面與顯示側(cè)面的至少其中之一為非球面。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡具有屈光率。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部，且第三透鏡的目側(cè)面與顯示側(cè)面的至少其中之一為非球面。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：2.5≦250mm/g3d≦25，其中g(shù)3d為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.5≦(t1+g12)/t2≦4.5，其中t1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.5≦t1/t2≦4，其中t1為該第一透鏡在該光軸上的厚度，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：2.5≦er/t3≦5，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，且t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.69≦(er+g12+t3)/t1≦2.09，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且t1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.38≦(er+g12+t3)/g3d≦1.02，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且g3d為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：1.3≦dld/g3d≦5，其中dld為該觀察者單一瞳孔對應(yīng)之該顯示畫面之對角線長，且g3d為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：2.5≦ttl/(t2+t3)≦9，其中ttl為該第一透鏡的該目側(cè)面到該顯示畫面在該光軸上的距離，t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，且t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：2.0≦d2/t2，其中d2為該第二透鏡的該目側(cè)面的光學(xué)有效徑，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：3.5≦efl/er≦4.5，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距，且er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.79≦(er+g12+t3)/t2≦3.25，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：1.27≦(er+g12+g3d)/t1≦7.19，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，g3d為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離，且t1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：3≦ttl/(g23+t3)≦23，其中ttl為該第一透鏡的該目側(cè)面到該顯示畫面在該光軸上的距離，g23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：6.0≦d3/t3，其中d3為該第三透鏡的該目側(cè)面的光學(xué)有效徑，且t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：20≦dld/epsd≦36，其中dld為該觀察者單一瞳孔對應(yīng)之該顯示畫面之對角線長，且epsd為該觀察者的該單一瞳孔的半直徑。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：0.99≦(er+g12+t3)/g23≦16.16，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，t3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，且g23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙。

在本發(fā)明的一實施例中，其中該目鏡光學(xué)系統(tǒng)符合：1.71≦(er+g12+g3d)/t2≦11.19，其中er為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，g12為該第一透鏡到該第二透鏡在該光軸上的空氣間隙，g3d為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡具有正屈光率。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡具有正屈光率。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凸面部，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡具有負屈光率。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡具有正屈光率。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡具有負屈光率。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第二透鏡具有負屈光率。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡具有正屈光率。

在本發(fā)明的一實施例中，第一透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于圓周附近區(qū)域的凸面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第二透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。

在本發(fā)明的一實施例中，第二透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。第三透鏡的目側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凹面部。第三透鏡的顯示側(cè)面具有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。

基于上述，本發(fā)明的實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的有益效果在于：藉由上述透鏡的表面形狀與屈光率設(shè)計與排列，以及光學(xué)參數(shù)的設(shè)計，使目鏡光學(xué)系統(tǒng)在縮短系統(tǒng)長度的條件下，仍具備能夠有效克服像差的光學(xué)性能，提供良好的成像質(zhì)量，且具有大的眼視視角(apparentfieldofview)。

附圖說明

圖1是一示意圖，說明一目鏡光學(xué)系統(tǒng)。

圖2是一示意圖，說明一透鏡的面型結(jié)構(gòu)。

圖3是一示意圖，說明一透鏡的面型凹凸結(jié)構(gòu)及光線焦點。

圖4是一示意圖，說明一范例一的透鏡的面型結(jié)構(gòu)。

圖5是一示意圖，說明一范例二的透鏡的面型結(jié)構(gòu)。

圖6是一示意圖，說明一范例三的透鏡的面型結(jié)構(gòu)。

圖7是本發(fā)明之第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖8a是第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖8b是第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖8c是第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖8d是第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖9是本發(fā)明之第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖10是本發(fā)明之第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖11是本發(fā)明的第二實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖12a是第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖12b是第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖12c是第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖12d是第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖13是本發(fā)明之第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖14是本發(fā)明之第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖15是本發(fā)明的第三實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖16a是第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖16b是第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖16c是第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖16d是第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖17是本發(fā)明之第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖18是本發(fā)明之第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖19是本發(fā)明的第四實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖20a至圖20d是第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖20b是第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖20c是第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖20d是第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖21是本發(fā)明之第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖22是本發(fā)明之第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖23是本發(fā)明的第五實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖24a是第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖24b是第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖24c是第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖24d是第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖25是本發(fā)明之第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖26是本發(fā)明之第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖27是本發(fā)明的第六實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖28a是第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖28a是第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖28b是第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖28c是第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖28d是第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖29是本發(fā)明之第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖30是本發(fā)明之第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖31是本發(fā)明的第七實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖32a是第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖32b是第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖32c是第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖32d是第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖33是本發(fā)明之第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖34是本發(fā)明之第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖35是本發(fā)明的第八實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖36a是第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖36b是第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖36c是第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖36d是第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖37是本發(fā)明之第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖38是本發(fā)明之第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖39是本發(fā)明的第九實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

圖40a是第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖40b是第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖40c是第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖40d是第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。

圖41是本發(fā)明之第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的詳細光學(xué)數(shù)據(jù)表格圖。

圖42是本發(fā)明之第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的非球面參數(shù)表格圖。

圖43是本發(fā)明之第一至第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的各重要參數(shù)及其關(guān)系式的數(shù)值表格圖。

圖44是本發(fā)明之第一至第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的各重要參數(shù)及其關(guān)系式的數(shù)值表格圖。

圖45是本發(fā)明之第六至第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的各重要參數(shù)及其關(guān)系式的數(shù)值表格圖。

圖46是本發(fā)明之第六至第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的各重要參數(shù)及其關(guān)系式的數(shù)值表格圖。

具體實施方式

為了更完整地理解說明書內(nèi)容及其優(yōu)點，本發(fā)明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發(fā)明揭露內(nèi)容之一部分，其主要系用以說明實施例，并可配合說明書之相關(guān)描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)能理解其他可能的實施方式以及本發(fā)明之優(yōu)點。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號通常用來表示類似的組件。

附圖中的符號說明：

10、v100：目鏡光學(xué)系統(tǒng)；100、v50：顯示畫面；2：瞳孔；3：第一透鏡；31、41、51：目側(cè)面；311、313、321、323、411、413、421、423、511、513、521、523：凸面部；312、314、412、414、422、424、512、514、522、524：凹面部；32、42、52：顯示側(cè)面；4：第二透鏡；425、426：平面部；5：第三透鏡；a：光軸附近區(qū)域；c：圓周附近區(qū)域；dld：觀察者單一瞳孔對應(yīng)之顯示畫面之對角線長；e：延伸部；epd：出瞳直徑；i：光軸；lc：主光線；lm：邊緣光線；m、r：點；v60：眼睛；vd：明視距離；vi：成像光線；vv：放大虛像；ω：半眼視視角。

一般而言，目鏡光學(xué)系統(tǒng)v100的光線方向為一成像光線vi由顯示畫面v50射出，經(jīng)由目鏡光學(xué)系統(tǒng)v100進入眼睛v60，于眼睛v60的視網(wǎng)膜聚焦成像并且于明視距離vd產(chǎn)生一放大虛像vv，如圖1所示。在以下說明本案之光學(xué)規(guī)格的判斷準則是假設(shè)光線方向逆追跡(reverselytracking)為一平行成像光線由目側(cè)經(jīng)過目鏡光學(xué)系統(tǒng)到顯示畫面聚焦成像。

本篇說明書所言之「一透鏡具有正屈光率(或負屈光率)」，是指所述透鏡以高斯光學(xué)理論計算出來之光軸上的屈光率為正(或為負)。該顯示側(cè)面、目側(cè)面定義為成像光線通過的范圍，其中成像光線包括了主光線(chiefray)lc及邊緣光線(marginalray)lm，如圖2所示，i為光軸且此一透鏡是以該光軸i為對稱軸徑向地相互對稱，光線通過光軸上的區(qū)域為光軸附近區(qū)域a，邊緣光線通過的區(qū)域為圓周附近區(qū)域c，此外，該透鏡還包含一延伸部e(即圓周附近區(qū)域c徑向上向外的區(qū)域)，用以供該透鏡組裝于一光學(xué)成像鏡頭內(nèi)，理想的成像光線并不會通過該延伸部e，但該延伸部e之結(jié)構(gòu)與形狀并不限于此，以下之實施例為求圖式簡潔均省略了部分的延伸部。更詳細的說，判定面形或光軸附近區(qū)域、圓周附近區(qū)域、或多個區(qū)域的范圍的方法如下：

1.請參照圖2，其系一透鏡徑向上的剖視圖。以該剖視圖觀之，在判斷前述區(qū)域的范圍時，定義一中心點為該透鏡表面上與光軸的一交點，而一轉(zhuǎn)換點是位于該透鏡表面上的一點，且通過該點的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)換點，則依序為第一轉(zhuǎn)換點，第二轉(zhuǎn)換點，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠的轉(zhuǎn)換點為第n轉(zhuǎn)換點。中心點和第一轉(zhuǎn)換點之間的范圍為光軸附近區(qū)域，第n轉(zhuǎn)換點徑向上向外的區(qū)域為圓周附近區(qū)域，中間可依各轉(zhuǎn)換點區(qū)分不同的區(qū)域。此外，有效半徑為邊緣光線lm與透鏡表面交點到光軸i上的垂直距離。

2.如圖3所示，該區(qū)域的形狀凹凸系以平行通過該區(qū)域的光線(或光線延伸線)與光軸的交點在顯示側(cè)或目側(cè)來決定(光線焦點判定方式)。舉例言之，當光線通過該區(qū)域后，光線會朝顯示側(cè)聚焦，與光軸的焦點會位在顯示側(cè)，例如圖3中r點，則該區(qū)域為凸面部。反之，若光線通過該某區(qū)域后，光線會發(fā)散，其延伸線與光軸的焦點在目側(cè)，例如圖3中m點，則該區(qū)域為凹面部，所以中心點到第一轉(zhuǎn)換點間為凸面部，第一轉(zhuǎn)換點徑向上向外的區(qū)域為凹面部；由圖3可知，該轉(zhuǎn)換點即是凸面部轉(zhuǎn)凹面部的分界點，因此可定義該區(qū)域與徑向上相鄰該區(qū)域的內(nèi)側(cè)的區(qū)域，系以該轉(zhuǎn)換點為分界具有不同的面形。另外，若是光軸附近區(qū)域的面形判斷可依該領(lǐng)域中通常知識者的判斷方式，以r值(指近軸的曲率半徑，通常指光學(xué)軟件中的透鏡數(shù)據(jù)庫(lensdata)上的r值)正負判斷凹凸。以目側(cè)面來說，當r值為正時，判定為凸面部，當r值為負時，判定為凹面部；以顯示側(cè)面來說，當r值為正時，判定為凹面部，當r值為負時，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點判定方式相同。

3.若該透鏡表面上無轉(zhuǎn)換點，該光軸附近區(qū)域定義為有效半徑的0～50％，圓周附近區(qū)域定義為有效半徑的50～100％。

圖4范例一的透鏡顯示側(cè)表面在有效半徑上僅具有第一轉(zhuǎn)換點，則第一區(qū)為光軸附近區(qū)域，第二區(qū)為圓周附近區(qū)域。此透鏡顯示側(cè)面的r值為正，故判斷光軸附近區(qū)域具有一凹面部；圓周附近區(qū)域的面形和徑向上緊鄰該區(qū)域的內(nèi)側(cè)區(qū)域不同。即，圓周附近區(qū)域和光軸附近區(qū)域的面形不同；該圓周附近區(qū)域系具有一凸面部。

圖5范例二的透鏡目側(cè)表面在有效半徑上具有第一及第二轉(zhuǎn)換點，則第一區(qū)為光軸附近區(qū)域，第三區(qū)為圓周附近區(qū)域。此透鏡目側(cè)面的r值為正，故判斷光軸附近區(qū)域為凸面部；第一轉(zhuǎn)換點與第二轉(zhuǎn)換點間的區(qū)域(第二區(qū))具有一凹面部，圓周附近區(qū)域(第三區(qū))具有一凸面部。

圖6范例三的透鏡目側(cè)表面在有效半徑上無轉(zhuǎn)換點，此時以有效半徑0％～50％為光軸附近區(qū)域，50％～100％為圓周附近區(qū)域。由于光軸附近區(qū)域的r值為正，故此目側(cè)面在光軸附近區(qū)域具有一凸面部；而圓周附近區(qū)域與光軸附近區(qū)域間無轉(zhuǎn)換點，故圓周附近區(qū)域具有一凸面部。

圖7為本發(fā)明之第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖8a至圖8d為第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖7，本發(fā)明的第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10用于成像光線從顯示畫面100經(jīng)目鏡光學(xué)系統(tǒng)10及觀察者的眼睛的瞳孔2進入觀察者的眼睛成像，朝向眼睛的方向為目側(cè)，朝向顯示畫面100的方向為顯示側(cè)。目鏡光學(xué)系統(tǒng)10從目側(cè)至顯示側(cè)沿目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一光軸i依序包括一第一透鏡3、一第二透鏡4及一第三透鏡5。當顯示畫面100所發(fā)出的光線進入目鏡光學(xué)系統(tǒng)10，并依序經(jīng)由第三透鏡5、第二透鏡4及第一透鏡3后，會經(jīng)由瞳孔2進入觀察者的眼睛，而在眼睛的視網(wǎng)膜上形成一影像。

第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5都各自具有一朝向目側(cè)且使成像光線通過之目側(cè)面31、41、51及一朝向顯示側(cè)且使成像光線通過之顯示側(cè)面32、42、52。為了滿足產(chǎn)品輕量化的需求，第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5皆為具備屈光率，且第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5都是塑料材質(zhì)所制成，但第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5的材質(zhì)仍不以此為限制。

第一透鏡3具有正屈光率。第一透鏡3的目側(cè)面31為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部311及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部313。第一透鏡3的顯示側(cè)面32為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部321及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部323。

第二透鏡4具有正屈光率。第二透鏡4的目側(cè)面41為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部413。第二透鏡4的顯示側(cè)面42為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部421及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。

第三透鏡5具有負屈光率。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部511及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部513。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部522及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部524。

此外，在本實施例中，只有上述透鏡具有屈光率，且目鏡光學(xué)系統(tǒng)10具有屈光率的透鏡只有三片。

另外，第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖1、圖43及圖44所示。

其中，

epd為目鏡光學(xué)系統(tǒng)10之出瞳直徑(exitpupildiameter)，對應(yīng)于觀察者的瞳孔2的直徑，白天約為3mm，晚上可到約7mm，如圖1所繪示；

epsd為觀察者的瞳孔2的半直徑(semidiameter)；

er(eyerelief)為出瞳距離，即觀察者瞳孔2到第一透鏡3在光軸i上的距離；

ω為半眼視視角(halfapparentfieldofview)，即觀察者的一半視野角度，如圖1所繪示；

t1為第一透鏡3在光軸i上的厚度；

t2為第二透鏡4在光軸i上的厚度；

t3為第三透鏡5在光軸i上的厚度；

g12為第一透鏡3的顯示側(cè)面32至第二透鏡4的目側(cè)面41在光軸i上的距離，即第一透鏡3到第二透鏡4在光軸i上的空氣間隙；

g23為第二透鏡4的顯示側(cè)面42至第三透鏡5的目側(cè)面51在光軸i上的距離，即第二透鏡4到第三透鏡5在光軸i上的空氣間隙；

g3d為第三透鏡5的顯示側(cè)面52至顯示畫面100在光軸i上的距離，即第三透鏡5到顯示畫面100在光軸i上的空氣間隙；

dld為觀察者單一瞳孔2對應(yīng)之顯示畫面100之對角線長，如圖1所繪示；

明視距離(leastdistanceofdistinctvision)為眼睛可以清楚聚焦的最近之距離，青年人通常為250毫米(millimeter,mm)，如圖1所繪示之明視距離vd；

alt為第一透鏡3、第二透鏡4及第三透鏡5在光軸i上的厚度的總和，即t1與t2之和；

gaa為第一透鏡3至第三透鏡5在光軸i上的兩個空氣間隙的總和，即g12與g23之和；

ttl為第一透鏡3的目側(cè)面31到顯示畫面100在光軸i上的距離；

tl為第一透鏡3的目側(cè)面31至第三透鏡5的顯示側(cè)面52在光軸i上的距離；

sl為系統(tǒng)長度，即觀察者的瞳孔2到顯示畫面100在光軸i上的距離；以及

efl為目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的系統(tǒng)焦距。

另外，再定義：

f1為第一透鏡3的焦距；

f2為第二透鏡4的焦距；

f3為第三透鏡5的焦距；

n1為第一透鏡3的折射率；

n2為第二透鏡4的折射率；

n3為第三透鏡5的折射率；

ν1為第一透鏡3的阿貝數(shù)(abbenumber)，阿貝數(shù)也可稱為色散系數(shù)；

ν2為第二透鏡4的阿貝數(shù)；

ν3為第三透鏡5的阿貝數(shù)；

d1為第一透鏡3的目側(cè)面31的光學(xué)有效徑(adiameterofaclearaperture)；

d2為第二透鏡4的目側(cè)面41的光學(xué)有效徑；以及

d3為第三透鏡5的目側(cè)面51的光學(xué)有效徑。

第一實施例的其他詳細光學(xué)數(shù)據(jù)如圖9所示，且第一實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的系統(tǒng)焦距(effectivefocallength,efl)為48.594mm，半眼視視角(halfapparentfieldofview,ω)為40.000°，ttl為56.100mm，且光圈值(f-number,fno)為9.626。具體而言，本說明書中的「光圈值」是根據(jù)光的可逆性原理，將目側(cè)視為物側(cè)，顯示側(cè)視為像側(cè)，且觀察者的瞳孔視為入射光瞳所計算而得的光圈值。此外，0.5倍的dld為40.459mm。其中，圖9中的有效半徑是指光學(xué)有效徑的一半。

此外，在本實施例中，第一透鏡3的目側(cè)面31與顯示側(cè)面32及第三透鏡5的目側(cè)面51與顯示側(cè)面52共計四個面均是非球面，而第二透鏡4的目側(cè)面41與顯示側(cè)面42為球面。這些非球面是依下列公式定義：

其中：

y：非球面曲線上的點與光軸i的距離；

z：非球面之深度(非球面上距離光軸i為y的點，與相切

于非球面光軸i上頂點之切面，兩者間的垂直距離)；

r:透鏡表面近光軸i處的曲率半徑；

k：錐面系數(shù)(conicconstant)；

ai：第i階非球面系數(shù)。

目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)如圖10所示。其中，圖10中字段編號31表示其為第一透鏡3的目側(cè)面31的非球面系數(shù)，其它字段依此類推。在圖10中，目側(cè)面41與顯示側(cè)面42的非球面系數(shù)皆為零，其代表目側(cè)面41與顯示側(cè)面42為球面。

再配合參閱圖8a至圖8d，圖8a至圖8d為第一實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的各項像差圖，且為假設(shè)光線方向逆追跡為一平行成像光線由目側(cè)依序經(jīng)過瞳孔2及目鏡光學(xué)系統(tǒng)10到顯示畫面100聚焦成像所得的各項像差圖。在本實施例中，上述各項像差圖中呈現(xiàn)的各項像差表現(xiàn)會決定來自顯示畫面100的成像光線于觀察者的眼睛的視網(wǎng)膜成像的各項像差表現(xiàn)。也就是說，當上述各項像差圖中呈現(xiàn)的各項像差較小時，觀察者的眼睛的視網(wǎng)膜的成像的各項像差表現(xiàn)也會較小，使得觀察者可以觀看到成像質(zhì)量較佳的影像。圖8a的圖式說明第一實施例當其光瞳半徑(pupilradius)為2.5000mm時且當波長為450納米(nm)、540nm及630nm時的縱向球差(longitudinalsphericalaberration)，圖8b與圖8c的圖式則分別說明第一實施例當其波長為450nm、540nm及630nm時在顯示畫面100上有關(guān)弧矢(sagittal)方向的場曲(fieldcurvature)像差及子午(tangential)方向的場曲像差，圖8d的圖式則說明第一實施例當其波長為450nm、540nm及630nm時在顯示畫面100上的畸變像差(distortionaberration)。本第一實施例的縱向球差圖示圖8a中，每一種波長所成的曲線皆很靠近并向中間靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一波長的曲線的偏斜幅度可看出，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±1毫米的范圍內(nèi)，故本實施例確實明顯改善相同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。

在圖8b與圖8c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±5.9毫米內(nèi)，說明本第一實施例的光學(xué)系統(tǒng)能有效消除像差。而圖8d的畸變像差圖式則顯示本第一實施例的畸變像差維持在±2.2％的范圍內(nèi)，說明本第一實施例的畸變像差已符合光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量要求，據(jù)此說明本第一實施例相較于現(xiàn)有目鏡光學(xué)系統(tǒng)，在其ttl已縮短至56.100mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量，故本第一實施例能在維持良好光學(xué)性能之條件下，縮短光學(xué)系統(tǒng)長度以及擴大眼視視角，以實現(xiàn)小型化、低像差且大眼視視角的產(chǎn)品設(shè)計。

圖11為本發(fā)明的第二實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖12a至圖12d為第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖11，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第二實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。此外，在本實施例中，第一透鏡3的目側(cè)面31為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部314。第二透鏡4具有負屈光率。第二透鏡4的目側(cè)面41為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部412及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部414。第二透鏡4的顯示側(cè)面42為一平面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的平面部425及一位于圓周附近區(qū)域的平面部426。第三透鏡5具有正屈光率。另外，在本實施例中，第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖11中省略部分與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為球面。

第二實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖13所示，且第二實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為44.658mm，ω為45.000°，ttl為57.500mm，fno為8.864，且0.5倍的dld為31.563mm。

如圖14所示，則為第二實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第二實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖43及圖44所示。

本第二實施例在其光瞳半徑為2.5000mm時的縱向球差圖示圖12a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±2毫米的范圍內(nèi)。在圖12b與圖12c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±17毫米內(nèi)。而圖12d的畸變像差圖式則顯示本第二實施例的畸變像差維持在±30％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第二實施例相較于現(xiàn)有的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，在ttl已縮短至57.500mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第二實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第二實施例的fno小于第一實施例的fno。第二實施例的ω大于第一實施例的ω。

圖15為本發(fā)明的第三實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖16a至圖16d為第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖15，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第三實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同，此外，在本實施例中，第一透鏡3的目側(cè)面31具有一位于光軸i降近區(qū)域的凹面部312及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部314。第二透鏡4的目側(cè)面41具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部414。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部511及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部522及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖15中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51及顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第三實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖17所示，且第三實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為48.338mm，ω為45.000°，ttl為53.228mm，fno為8.024，且0.5倍的dld為35.333mm。

如圖18所示，則為第三實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第三實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖43及圖44所示。

本第三實施例在其光瞳半徑為3.0000mm時的縱向球差圖示圖16a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.6毫米的范圍內(nèi)。在圖16b與圖16c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±1.5毫米內(nèi)。而圖16d的畸變像差圖式則顯示本第三實施例的畸變像差維持在±28％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第三實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至53.228mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第三實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第三實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的ttl小于第一實施例的ttl，第三實施例的fno小于第一實施例的fno，第三實施例的半眼視視角ω大于第一實施例的半眼視視角ω。第三實施例的縱向球差小于第一實施例的縱向球差。第三實施例的場曲小于第一實施例的場曲。

圖19為本發(fā)明的第四實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖20a至圖20d為第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖19，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第四實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。此外，在本實施例中，第二透鏡4的目側(cè)面41具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部414。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖19中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第四實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖21所示，且第四實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為49.996mm，ω為45.000°，ttl為61.224mm，fno為12.430，且0.5倍的dld為35.638mm。

如圖22所示，則為第四實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第四實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖43及圖44所示。

本第四實施例在光瞳半徑為2.0000mm時且當波長為486nm、587nm及656nm時的縱向球差圖示圖20a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.65毫米的范圍內(nèi)。在圖20b與圖20c當波長為486nm、587nm及656nm時的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±1.1毫米內(nèi)。而圖20d的畸變像差圖式則顯示本第四實施例的畸變像差維持在±29％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第四實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至61.224mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第四實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第四實施例的ω大于第一實施例的ω。第四實施例的縱向球差小于第一實施例的縱向球差。第四實施例的場曲小于第一實施例的場曲。第四實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第四實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

圖23為本發(fā)明的第五實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖24a至圖24d為第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖23，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第五實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同，此外，在本實施例中，第二透鏡4的目側(cè)面41具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部414。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖23中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52為非球面。

第五實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖25所示，且第五實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為50.117mm，ω為45.000°，ttl為61.318mm，fno為12.460，且0.5倍的dld為35.857mm。

如圖26所示，則為第五實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第五實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖43及圖44所示。

本第五實施例在其光瞳半徑為2.0000mm時的縱向球差圖示圖24a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.62毫米的范圍內(nèi)。在圖24b與圖24c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±1.2毫米內(nèi)。而圖24d的畸變像差圖式則顯示本第五實施例的畸變像差維持在±29％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第五實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至61.318mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第五實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第五實施例的ω小于第一實施例的ω。第五實施例的縱向球差小于第一實施例的縱向球差。第五實施例的場曲小于第一實施例的場曲。第五實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第五實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

圖27為本發(fā)明的第六實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖28a至圖28d為第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖27，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第六實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。第二透鏡4的顯示側(cè)面42為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部424。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖27中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第六實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖29所示，且第六實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為50.272mm，ω為45.000°，ttl為62.697mm，fno為8.306，且0.5倍的dld為35.286mm。

如圖30所示，則為第六實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第六實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖45與圖46所示。

本第六實施例在其光瞳半徑為3.0000mm時的縱向球差圖示圖28a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±135毫米的范圍內(nèi)。在圖28b與圖28c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±1.2毫米內(nèi)。而圖28d的畸變像差圖式則顯示本第六實施例的畸變像差維持在±21％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第六實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至62.697mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第六實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第六實施例的fno小于第一實施例的fno。第六實施例的ω小于第一實施例的ω。第六實施例的場曲小于第一實施例的場曲。第六實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第六實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

圖31為本發(fā)明的第七實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖32a至圖32d為第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖31，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第七實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。第二透鏡4的目側(cè)面41具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部414。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖31中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第七實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖33所示，且第七實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為50.090mm，ω為45.000°，ttl為63.000mm，fno為8.225，且0.5倍的dld為35.192mm。

如圖34所示，則為第七實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第七實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖45與圖46所示。

本第七實施例在光瞳半徑為3.0000mm時的縱向球差圖示圖32a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±1.1毫米的范圍內(nèi)。在圖32b與圖32c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±0.9毫米內(nèi)。而圖32d的畸變像差圖式則顯示本第七實施例的畸變像差維持在±30％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第七實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至63.000mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第七實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第七實施例的fno小于第一實施例的fno。第七實施例的ω大于第一實施例的ω。第七實施例的場曲小于第一實施例的場曲。第七實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第七實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

圖35為本發(fā)明的第八實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖36a至圖36d為第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖35，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第八實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。此外，在本實施例中，第一透鏡3的目側(cè)面31為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部314。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖35中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第八實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖37所示，且第八實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為50.327mm，ω為45.000°，ttl為63.000mm，fno為8.092，且0.5倍的dld為34.974mm。

如圖38所示，則為第八實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第八實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖45與圖46所示。

本第八實施例在光瞳半徑為3.0000mm時的縱向球差圖示圖36a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±1.35毫米的范圍內(nèi)。在圖36b與圖36c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±0.98毫米內(nèi)。而圖36d的畸變像差圖式則顯示本第八實施例的畸變像差維持在±30％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第八實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至63.000mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第八實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第八實施例的fno小于第一實施例的fno。第八實施例的ω大于第一實施例的ω。第八實施例的場曲小于第一實施例的場曲。第八實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第八實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

圖39為本發(fā)明的第九實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，而圖40a至圖40d為第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項像差圖。請先參照圖39，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第九實施例，其與第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述：各光學(xué)數(shù)據(jù)、非球面系數(shù)及這些透鏡3、4及5間的參數(shù)或多或少有些不同。此外，在本實施例中，第一透鏡3的目側(cè)面31具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部313。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部423。第三透鏡5的目側(cè)面51為一凹面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及一位于圓周附近區(qū)域的凹面部514。第三透鏡5的顯示側(cè)面52為一凸面，且具有一位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521及一位于圓周附近區(qū)域的凸面部523。在此需注意的是，為了清楚地顯示圖面，圖39中省略與第一實施例相同的凹面部與凸面部的標號。在本實施例中，目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52皆為非球面。

第九實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖41所示，且第九實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體的efl為51.558mm，ω為45.000°，ttl為61.921mm，fno為8.324，且0.5倍的dld為35.043mm。

如圖42所示，則為第九實施例的目側(cè)面31、41及51與顯示側(cè)面32、42及52在公式(1)中的各項非球面系數(shù)。

另外，第九實施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中各重要參數(shù)間的關(guān)系如圖45與圖46所示。

本第九實施例在光瞳半徑為3.0000mm時的縱向球差圖示圖40a中，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±1.4毫米的范圍內(nèi)。在圖40b與圖40c的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場范圍內(nèi)的焦距變化量落在±1.2毫米內(nèi)。而圖40d的畸變像差圖式則顯示本第九實施例的畸變像差維持在±32％的范圍內(nèi)。據(jù)此說明本第九實施例相較于現(xiàn)有光學(xué)鏡頭，在ttl已縮短至61.921mm左右的條件下，仍能提供良好的成像質(zhì)量。

經(jīng)由上述說明可得知，第九實施例相較于第一實施例的優(yōu)點在于：第九實施例的fno小于第一實施例的fno。第九實施例的ω大于第一實施例的ω。第九實施例的場曲小于第一實施例的場曲。此外，第九實施例的透鏡的光軸與圓周附近區(qū)域的厚薄差異比第一實施例小，因此第九實施例比第一實施例易于制造，所以良率較高。

再配合參閱圖43至圖46，為上述九個實施例的各項光學(xué)參數(shù)的表格圖，當本發(fā)明的實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中的各項光學(xué)參數(shù)間的關(guān)系式符合下列條件式的至少其中之一時，可協(xié)助設(shè)計者設(shè)計出具備良好光學(xué)性能、整體長度有效縮短、眼視視角有效增加、且技術(shù)上可行之目鏡光學(xué)系統(tǒng)：

一、為了達成縮短目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的系統(tǒng)長度且眼視視角有效擴大的功效，適當?shù)乜s短透鏡厚度和透鏡間的空氣間隙，但考慮到透鏡組裝過程的難易度以及必須兼顧成像質(zhì)量的前提下，透鏡厚度及透鏡間的空氣間隙彼此需互相調(diào)配，故在滿足以下條件式的至少其中之一之下，目鏡光學(xué)系統(tǒng)10可達到較佳的配置：

(a)滿足1.0≦ttl/g3d，較佳是滿足1.0≦ttl/g3d≦4.5。當滿足1.0≦ttl/g3d≦1.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.5≦ttl/g3d≦4.5時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(b)滿足0.5≦(t1+g12)/t2，較佳是滿足0.50≦(t1+g12)/t2≦4.50。

(c)滿足1.5≦ttl/(t1+t2)，較佳是滿足1.50≦ttl/(t1+t2)≦6.00。當滿足3.0≦ttl/(t1+t2)≦6.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.5≦ttl/(t1+t2)≦3.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(d)滿足2.5≦ttl/(t2+t3)，較佳是滿足2.50≦ttl/(t2+t3)≦9.00。

(e)滿足3.0≦ttl/(g23+t3)，較佳是滿足3.00≦ttl/(g23+t3)≦23.00。當滿足6.0≦ttl/(g23+t3)≦23.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.0≦ttl/(g23+t3)≦6.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(f)滿足1.0≦d1/t1，較佳是滿足1.00≦d1/t1≦5.00。當滿足4.0≦d1/t1≦5.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.0≦d1/t1≦4.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(g)滿足2.0≦d2/t2，較佳是滿足2.00≦d2/t2≦19.00。

(h)滿足6.0≦d3/t3，較佳是滿足6.00≦d3/t3≦21.00。

(i)滿足t1/t2≦6，較佳是滿足0.50≦t1/t2≦6.00。當滿足1.4≦t1/t2≦6.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.5≦t1/t2≦4.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(j)滿足1≦t1/(g12+t3)，較佳是滿足1.00≦t1/(g12+t3)≦8.00。當滿足1.0≦t1/(g12+t3)≦3.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.0≦t1/(g12+t3)≦8.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(k)滿足0.25≦t2/(g12+t3)，較佳是滿足0.25≦t2/(g12+t3)≦8.00。當滿足0.25≦t2/(g12+t3)≦2.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.4≦t2/(g12+t3)≦8.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(l)滿足g3d/t1≦7，較佳是滿足0.5≦g3d/t1≦7.00。當滿足4.0≦g3d/t1≦7.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.5≦g3d/t1≦1.5時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(m)滿足g3d/t2≦22，較佳是滿足0.9≦g3d/t2≦22.00。當滿足7.0≦g3d/t2≦22.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.9≦g3d/t2≦3.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(n)滿足3≦g3d/t3，較佳是滿足3.0≦g3d/t3≦18.00。當滿足5.0≦g3d/t3≦18.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.0≦g3d/t3≦8.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(o)滿足g3d/gaa≦430，較佳是滿足1.0≦g3d/gaa≦430.00。當滿足30.0≦g3d/gaa≦430.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.0≦g3d/gaa≦2.4時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(p)滿足g3d/alt≦3.5，較佳是滿足0.4≦g3d/alt≦3.5。當滿足2.00≦g3d/alt≦3.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.4≦g3d/alt≦0.8時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(q)滿足sl/t1≦11，較佳是滿足3.0≦sl/t1≦11.0。當滿足8.00≦sl/t1≦11.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.0≦sl/t1≦6.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

二、調(diào)整efl有助于眼視視角的擴大，若滿足以下條件式的至少其中之一，在目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的系統(tǒng)長度縮短時，也可幫助擴大眼視視角：

(a)滿足1.0≦efl/(t1+g12+t2)，較佳是滿足1.00≦efl/(t1+g12+t2)≦4.50。當滿足2.0≦efl/(t1+g12+t2)≦4.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.0≦efl/(t1+g12+t2)≦2.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(b)滿足2.0≦efl/t1，較佳是滿足2.00≦efl/t1≦7.00。當滿足5.0≦efl/t1≦7.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足2.0≦efl/t1≦5.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(c)滿足2.5≦efl/t2，較佳是滿足2.50≦efl/t2≦25.00。當滿足10.0≦efl/t2≦25.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足2.5≦efl/t2≦10.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

三、為使出瞳距離er與光學(xué)各參數(shù)維持一適當值，避免任一參數(shù)過大而不利于該目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體之薄型化，或是避免任一參數(shù)過小而影響組裝或是提高制造上之困難度，可滿足下列條件式的至少其中之一：

(a)滿足0.5≦alt/er，較佳是滿足0.50≦alt/er≦3.00。當滿足0.5≦alt/er≦1.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.5≦alt/er≦3.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(b)滿足3.5≦ttl/er，較佳是滿足3.50≦ttl/er≦5.50。當滿足3.5≦ttl/er≦4.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足4.5≦ttl/er≦5.5時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(c)滿足1.1≦g3d/er，較佳是滿足1.10≦g3d/er≦3.50。當滿足2.5≦g3d/er≦3.5時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足1.1≦g3d/er≦2.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(d)滿足er/t1≦2.3，較佳是滿足0.50≦er/t1≦2.30。當滿足1.5≦er/t1≦2.3時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.5≦er/t1≦1.2時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(e)滿足er/t2≦8，較佳是滿足0.60≦er/t2≦8.00。當滿足2.5≦er/t2≦8.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足0.6≦er/t2≦2.5時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(f)滿足2≦er/t3，較佳是滿足2.00≦er/t3≦7.00。當滿足2.0≦er/t3≦6.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足2.5≦er/t3≦5.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(g)滿足efl/er≦4.5，較佳是滿足2.00≦efl/er≦4.50。當滿足3.5≦efl/er≦4.5時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

四、借著限制epsd與各光學(xué)參數(shù)的大小的關(guān)系，使得半眼視視角不致過小而視覺狹窄：

(a)滿足dld/epsd≦36，較佳是滿足20.0≦dld/epsd≦36.00。當滿足20.0≦dld/epsd≦28.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足22.0≦dld/epsd≦36.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。另外，當滿足6≦0.5dld/epsd≦20時，也可明顯改善像差。

(b)滿足dld/g3d≦5，較佳是滿足1.30≦dld/g3d≦5.00。當滿足1.3≦dld/g3d≦2.2時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.3≦dld/g3d≦5.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(c)滿足efl/dld≦0.8，較佳是滿足0.6≦efl/dld≦0.80。當滿足0.65≦efl/dld≦0.75時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

五、當目鏡光學(xué)系統(tǒng)10滿足f2/f1≦15條件式，有利于在第二透鏡4修正第一透鏡3的像差條件下不過多影響目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的efl或影像放大率，較佳為滿足(-3)≦f2/f1≦15，以避免第二透鏡4屈光率太小不足以修正第一透鏡3的像差。當滿足(-3.0)≦f2/f1≦3.0時，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足3.0≦f2/f1≦15.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

六、250mm為青年人的明視距離，即青年人眼睛可以清楚聚焦的最近之距離，則系統(tǒng)之放大率可近似于250毫米(mm)與g3d的比值，因此當系統(tǒng)滿足250mm/g3d≦25時，使得系統(tǒng)放大率不致過大而增加透鏡厚度與制造困難度。若進一步滿足2.5≦250mm/g3d≦25，則使得g3d不致過長而影像系統(tǒng)長度。當滿足2.5≦250mm/g3d≦10.0，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當滿足10.0≦250mm/g3d≦25.0時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

七、在滿足以下條件式的至少其中之一之下，可有效加強物體局部成像的清晰度，并可有效修正物體局部成像之像差：

(a)滿足0.8≦ν1/ν2，較佳是滿足0.80≦ν1/ν2≦3.0。當滿足0.8≦ν1/ν2≦1.2時，縱向球差可獲得較明顯的改善。

(b)對于第二實施例，當︱ν1-ν2︱≧20及︱ν1-ν3︱≦5兩者都滿足時，可有效修正物體局部成像之像差。對于其他實施例，當︱ν1-ν2︱≦5及︱ν1-ν3︱≧20兩者都滿足時，可有效修正物體局部成像之像差。

八、當系統(tǒng)滿足40°≦ω時，可使觀察者更具有沉浸感。

九、若系統(tǒng)可滿足下列條件式的至少其中之一：0.69≦(er+g12+t3)/t1≦2.09、0.79≦(er+g12+t3)/t2≦3.25、0.99≦(er+g12+t3)/g23≦16.16、0.38≦(er+g12+t3)/g3d≦1.02、1.27≦(er+g12+g3d)/t1≦7.19、1.71≦(er+g12+g3d)/t2≦11.19、1.81≦(er+g12+g3d)/gaa≦49.2、1.03≦(er+t2+t3)/t1≦2.72、0.49≦(er+t2+t3)/g3d≦1.71、1.84≦(er+t3+g3d)/t2≦11.72、0.7≦(er+g23+alt)/g3d≦3.82、0.43≦(er+t2+gaa)/g3d≦2.23及0.7≦(er+tl)/g3d≦3.82，則使出瞳距離與光學(xué)各參數(shù)維持一適當值，避免任一參數(shù)過大而不利于該目鏡光學(xué)系統(tǒng)10離眼睛距離太遠或太近造成眼睛不適，或是避免任一參數(shù)過小而影響組裝或是提高制造上之困難度。

十、若系統(tǒng)可滿足下列條件式的至少其中之一：1.06≦(er+g12+t3)/t1≦2.77、0.79≦(er+g12+t3)/t2≦11.05、1.63≦(er+g12+t3)/g23≦55.25、0.38≦(er+g12+t3)/g3d≦0.83、2.08≦(er+g12+g3d)/t1≦7.19、1.71≦(er+g12+g3d)/t2≦27.55、3.49≦(er+g12+g3d)/gaa≦110.2、2.1≦(er+t2+t3)/t1≦3、1.84≦(er+t3+g3d)/t2≦31、0.7≦(er+g23+alt)/g3d≦2.87、0.43≦(er+t2+gaa)/g3d≦2.05及0.7≦(er+tl)/g3d≦2.87，則有利于降低場曲。

十一、若系統(tǒng)可滿足下列條件式的至少其中之一：2.08≦(er+g12+t3)/t1≦2.77、3.24≦(er+g12+t3)/t2≦11.05、16.15≦(er+g12+t3)/g23≦55.25、0.38≦(er+g12+t3)/g3d≦0.56、6.88≦(er+g12+g3d)/t1≦7.19、11.18≦(er+g12+g3d)/t2≦27.55、49.19≦(er+g12+g3d)/gaa≦110.2、2.71≦(er+t2+t3)/t1≦3、0.49≦(er+t2+t3)/g3d≦0.6、11.71≦(er+t3+g3d)/t2≦31、0.7≦(er+g23+alt)/g3d≦0.81、0.43≦(er+t2+gaa)/g3d≦0.46及0.7≦(er+tl)/g3d≦0.82，則有利于降低縱向球差。

十二、若系統(tǒng)可滿足下列條件式的至少其中之一：1.1≦ttl/efl≦1.29、1.34≦sl/efl≦1.63、1.35≦dld/efl≦1.47及1.2≦(t1+g23)/t2≦6.06，則可使efl或光學(xué)各參數(shù)維持一適當值，避免任一參數(shù)過大而不利于該目鏡光學(xué)系統(tǒng)10整體之像差的修正，或是避免任一參數(shù)過小而影響組裝或是提高制造上之困難度。當滿足1.2≦ttl/efl≦1.29、1.43≦sl/efl≦1.63、1.29≦dld/efl≦1.47及1.2≦(t1+g23)/t2≦4.2的至少其中之一時，則有利于降低場曲。當滿足1.75≦(t1+g23)/t2≦4.2時，則有利于降低縱向球差。

然而，有鑒于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的不可預(yù)測性，在本發(fā)明的實施例的架構(gòu)之下，符合上述條件式能較佳地使本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)長度縮短、可用光圈增大、眼視視角增加、er>8mm、成像質(zhì)量提升，或組裝良率提升而改善先前技術(shù)的缺點。

綜上所述，本發(fā)明的實施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10可獲致下述的功效及優(yōu)點：

一、本發(fā)明各實施例的縱向球差、場曲、畸變皆符合使用規(guī)范。另外，450納米、540納米及630納米，或486納米、587納米及656納米三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進一步參閱成像質(zhì)量數(shù)據(jù)，450納米、540納米及630納米，或486納米、587納米及656納米三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發(fā)明的實施例在各種狀態(tài)下對不同波長光線的集中性佳而具有優(yōu)良的色散抑制能力，故透過上述可知本發(fā)明的實施例具備良好光學(xué)性能。

二、第一透鏡3具有正屈光率、第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部421及第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部511，搭配第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411或第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部413，則有利于降低場曲。或者，選擇第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部421及第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部511及位于圓周附近區(qū)域的凸面部513，搭配第三透鏡5具有負屈光率、第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部522或第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有位于圓周附近區(qū)域的凹面部524等面形特征也可有利于降低場曲。第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411、第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部511及第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有位于圓周附近區(qū)域凹面部524，搭配第二透鏡4具有正屈光率、第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部421、第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部423或第三透鏡5具有負屈光率，則有利于降低畸變。

三、第一透鏡3的目側(cè)面31具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312，搭配第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部523，則有利于降低場曲。第一透鏡3的目側(cè)面31具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312，搭配第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于圓周附近區(qū)域的凹面部414或第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部511，則有利于降低縱向球差。第一透鏡3的目側(cè)面31具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部312，搭配第一透鏡3的目側(cè)面31具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部313、第二透鏡4具有負屈光率、第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部412、第三透鏡5具有正屈光率或第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于圓周附近區(qū)域的凸面部513等面形特征有利于成像光線進入眼睛成像。

四、第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422搭配第二透鏡4具有正屈光率，則有利于降低畸變。第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411搭配第三透鏡5具有負屈光率或第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于圓周附近區(qū)域的凹面部514，則有利于降低縱向球差。具有第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411、第二透鏡4的顯示側(cè)面42具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部422及第三透鏡5的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512的特征，或具有第二透鏡4的目側(cè)面41具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部411、第三透鏡5的目側(cè)面51具有位于光軸i附近區(qū)域的凹面部512及第三透鏡5的顯示側(cè)面52具有位于光軸i附近區(qū)域的凸面部521的特征，則有利于降低場曲。

五、此外，另可選擇實施例參數(shù)之任意組合關(guān)系增加系統(tǒng)限制，以利于本發(fā)明實施例相同架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計。有鑒于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的不可預(yù)測性，在本發(fā)明的實施例的架構(gòu)之下，符合上述條件式能較佳地使本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)長度縮短、出瞳直徑增大、成像質(zhì)量提升，或組裝良率提升而改善先前技術(shù)的缺點。

六、前述所列之示例性限定關(guān)系式，亦可任意選擇性地合并不等數(shù)量施用于本發(fā)明之實施態(tài)樣中，并不限于此。在實施本發(fā)明時，除了前述關(guān)系式之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設(shè)計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結(jié)構(gòu)，以加強對系統(tǒng)性能及/或分辨率的控制，舉例來說，第一透鏡的目側(cè)面上可選擇性地額外形成有一位于光軸附近區(qū)域的凸面部。須注意的是，此些細節(jié)需在無沖突之情況之下，選擇性地合并施用于本發(fā)明之其他實施例當中。

雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。