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(shí)(virtualreality,vr)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)仿真產(chǎn)生一個(gè)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(yàn)為主。藉由對(duì)應(yīng)左右眼的兩個(gè)視角略有差異的分割畫面來模擬人眼的視差，以達(dá)到立體視覺。為了縮小虛擬現(xiàn)實(shí)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(gè)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(yán)重到顯示畫面要先進(jìn)行像差補(bǔ)償，因此如何增加半眼視視角并加強(qiáng)成像質(zhì)量是目鏡光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)需要改善的問題。

技術(shù)實(shí)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(zhǎng)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(shí)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(jìn)入觀察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向?yàn)槟總?cè)，朝向顯示畫面的方向?yàn)轱@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(shí)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(shí)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(fù)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)應(yīng)之該顯示畫面之對(duì)角線長(zhǎng)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)應(yīng)之該顯示畫面之對(duì)角線長(zhǎng)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(fù)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(fù)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(fù)屈光率。

在本發(fā)明的一實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)與排列，以及光學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)，使目鏡光學(xué)系統(tǒng)在縮短系統(tǒng)長(zhǎng)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(diǎn)。

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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖10是本發(fā)明之第一實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖14是本發(fā)明之第二實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖18是本發(fā)明之第三實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖22是本發(fā)明之第四實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖26是本發(fā)明之第五實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

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

圖30是本發(fā)明之第六實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖34是本發(fā)明之第七實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖38是本發(fā)明之第八實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

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

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

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

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

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

圖42是本發(fā)明之第九實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式

為了更完整地理解說明書內(nèi)容及其優(yōu)點(diǎn)，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(shí)施例，并可配合說明書之相關(guān)描述來解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明之優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來表示類似的組件。

附圖中的符號(hào)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(duì)應(yīng)之顯示畫面之對(duì)角線長(zhǎng)；e：延伸部；epd：出瞳直徑；i：光軸；lc：主光線；lm：邊緣光線；m、r：點(diǎn)；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?yàn)橐怀上窆饩€vi由顯示畫面v50射出，經(jīng)由目鏡光學(xué)系統(tǒng)v100進(jìn)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(zhǔn)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(fù)屈光率)」，是指所述透鏡以高斯光學(xué)理論計(jì)算出來之光軸上的屈光率為正(或?yàn)樨?fù))。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(duì)稱軸徑向地相互對(duì)稱，光線通過光軸上的區(qū)域?yàn)楣廨S附近區(qū)域a，邊緣光線通過的區(qū)域?yàn)閳A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(huì)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(shí)施例為求圖式簡(jiǎn)潔均省略了部分的延伸部。更詳細(xì)的說，判定面形或光軸附近區(qū)域、圓周附近區(qū)域、或多個(gè)區(qū)域的范圍的方法如下：

1.請(qǐng)參照?qǐng)D2，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(shí)，定義一中心點(diǎn)為該透鏡表面上與光軸的一交點(diǎn)，而一轉(zhuǎn)換點(diǎn)是位于該透鏡表面上的一點(diǎn)，且通過該點(diǎn)的一切線與光軸垂直。如果徑向上向外有復(fù)數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，則依序?yàn)榈谝晦D(zhuǎn)換點(diǎn)，第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)，而有效半效徑上距光軸徑向上最遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)為第n轉(zhuǎn)換點(diǎn)。中心點(diǎn)和第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)之間的范圍為光軸附近區(qū)域，第n轉(zhuǎn)換點(diǎn)徑向上向外的區(qū)域?yàn)閳A周附近區(qū)域，中間可依各轉(zhuǎn)換點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)在顯示側(cè)或目側(cè)來決定(光線焦點(diǎn)判定方式)。舉例言之，當(dāng)光線通過該區(qū)域后，光線會(huì)朝顯示側(cè)聚焦，與光軸的焦點(diǎn)會(huì)位在顯示側(cè)，例如圖3中r點(diǎn)，則該區(qū)域?yàn)橥姑娌?。反之，若光線通過該某區(qū)域后，光線會(huì)發(fā)散，其延伸線與光軸的焦點(diǎn)在目側(cè)，例如圖3中m點(diǎn)，則該區(qū)域?yàn)榘济娌?，所以中心點(diǎn)到第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)間為凸面部，第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)徑向上向外的區(qū)域?yàn)榘济娌?；由圖3可知，該轉(zhuǎn)換點(diǎn)即是凸面部轉(zhuǎn)凹面部的分界點(diǎn)，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(diǎn)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(shí)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(fù)判斷凹凸。以目側(cè)面來說，當(dāng)r值為正時(shí)，判定為凸面部，當(dāng)r值為負(fù)時(shí)，判定為凹面部；以顯示側(cè)面來說，當(dāng)r值為正時(shí)，判定為凹面部，當(dāng)r值為負(fù)時(shí)，判定為凸面部，此方法判定出的凹凸和光線焦點(diǎn)判定方式相同。

3.若該透鏡表面上無轉(zhuǎn)換點(diǎn)，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(diǎn)，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(diǎn)，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?yàn)橥姑娌浚坏谝晦D(zhuǎn)換點(diǎn)與第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)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(diǎn)，此時(shí)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(diǎn)，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(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D7，本發(fā)明的第一實(shí)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(jìn)入觀察者的眼睛成像，朝向眼睛的方向?yàn)槟總?cè)，朝向顯示畫面100的方向?yàn)轱@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(dāng)顯示畫面100所發(fā)出的光線進(jìn)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(huì)經(jīng)由瞳孔2進(jìn)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(fù)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(shí)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(shí)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(duì)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(duì)應(yīng)之顯示畫面100之對(duì)角線長(zhǎng)，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(gè)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(zhǎng)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(shí)施例的其他詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)如圖9所示，且第一實(shí)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(jì)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(shí)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(jì)四個(gè)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(diǎn)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(diǎn)，與相切

于非球面光軸i上頂點(diǎn)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(xiàng)非球面系數(shù)如圖10所示。其中，圖10中字段編號(hào)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的各項(xiàng)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(xiàng)像差圖。在本實(shí)施例中，上述各項(xiàng)像差圖中呈現(xiàn)的各項(xiàng)像差表現(xiàn)會(huì)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(xiàng)像差表現(xiàn)。也就是說，當(dāng)上述各項(xiàng)像差圖中呈現(xiàn)的各項(xiàng)像差較小時(shí)，觀察者的眼睛的視網(wǎng)膜的成像的各項(xiàng)像差表現(xiàn)也會(huì)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(shí)施例當(dāng)其光瞳半徑(pupilradius)為2.5000mm時(shí)且當(dāng)波長(zhǎng)為450納米(nm)、540nm及630nm時(shí)的縱向球差(longitudinalsphericalaberration)，圖8b與圖8c的圖式則分別說明第一實(shí)施例當(dāng)其波長(zhǎng)為450nm、540nm及630nm時(shí)在顯示畫面100上有關(guān)弧矢(sagittal)方向的場(chǎng)曲(fieldcurvature)像差及子午(tangential)方向的場(chǎng)曲像差，圖8d的圖式則說明第一實(shí)施例當(dāng)其波長(zhǎng)為450nm、540nm及630nm時(shí)在顯示畫面100上的畸變像差(distortionaberration)。本第一實(shí)施例的縱向球差圖示圖8a中，每一種波長(zhǎng)所成的曲線皆很靠近并向中間靠近，說明每一種波長(zhǎng)不同高度的離軸光線皆集中在成像點(diǎn)附近，由每一波長(zhǎng)的曲線的偏斜幅度可看出，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±1毫米的范圍內(nèi)，故本實(shí)施例確實(shí)明顯改善相同波長(zhǎng)的球差，此外，三種代表波長(zhǎng)彼此間的距離也相當(dāng)接近，代表不同波長(zhǎng)光線的成像位置已相當(dāng)集中，因而使色像差也獲得明顯改善。

在圖8b與圖8c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)的焦距變化量落在±5.9毫米內(nèi)，說明本第一實(shí)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(shí)施例的畸變像差維持在±2.2％的范圍內(nèi)，說明本第一實(shí)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(shí)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(shí)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(zhǎng)度以及擴(kuò)大眼視視角，以實(shí)現(xiàn)小型化、低像差且大眼視視角的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

圖11為本發(fā)明的第二實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D11，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第二實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(fù)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖13所示，且第二實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第二實(shí)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(shí)施例在其光瞳半徑為2.5000mm時(shí)的縱向球差圖示圖12a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±2毫米的范圍內(nèi)。在圖12b與圖12c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第二實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno。第二實(shí)施例的ω大于第一實(shí)施例的ω。

圖15為本發(fā)明的第三實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D15，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第三實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖17所示，且第三實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第三實(shí)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(shí)施例在其光瞳半徑為3.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖16a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±0.6毫米的范圍內(nèi)。在圖16b與圖16c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第三實(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的ttl小于第一實(shí)施例的ttl，第三實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno，第三實(shí)施例的半眼視視角ω大于第一實(shí)施例的半眼視視角ω。第三實(shí)施例的縱向球差小于第一實(shí)施例的縱向球差。第三實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。

圖19為本發(fā)明的第四實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D19，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第四實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖21所示，且第四實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第四實(shí)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(shí)施例在光瞳半徑為2.0000mm時(shí)且當(dāng)波長(zhǎng)為486nm、587nm及656nm時(shí)的縱向球差圖示圖20a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±0.65毫米的范圍內(nèi)。在圖20b與圖20c當(dāng)波長(zhǎng)為486nm、587nm及656nm時(shí)的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第四實(shí)施例的ω大于第一實(shí)施例的ω。第四實(shí)施例的縱向球差小于第一實(shí)施例的縱向球差。第四實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。第四實(shí)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(shí)施例小，因此第四實(shí)施例比第一實(shí)施例易于制造，所以良率較高。

圖23為本發(fā)明的第五實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D23，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第五實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖25所示，且第五實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第五實(shí)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(shí)施例在其光瞳半徑為2.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖24a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±0.62毫米的范圍內(nèi)。在圖24b與圖24c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第五實(shí)施例的ω小于第一實(shí)施例的ω。第五實(shí)施例的縱向球差小于第一實(shí)施例的縱向球差。第五實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。第五實(shí)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(shí)施例小，因此第五實(shí)施例比第一實(shí)施例易于制造，所以良率較高。

圖27為本發(fā)明的第六實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D27，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第六實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖29所示，且第六實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第六實(shí)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(shí)施例在其光瞳半徑為3.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖28a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±135毫米的范圍內(nèi)。在圖28b與圖28c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第六實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno。第六實(shí)施例的ω小于第一實(shí)施例的ω。第六實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。第六實(shí)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(shí)施例小，因此第六實(shí)施例比第一實(shí)施例易于制造，所以良率較高。

圖31為本發(fā)明的第七實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D31，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第七實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖33所示，且第七實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第七實(shí)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(shí)施例在光瞳半徑為3.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖32a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±1.1毫米的范圍內(nèi)。在圖32b與圖32c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第七實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno。第七實(shí)施例的ω大于第一實(shí)施例的ω。第七實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。第七實(shí)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(shí)施例小，因此第七實(shí)施例比第一實(shí)施例易于制造，所以良率較高。

圖35為本發(fā)明的第八實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D35，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第八實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖37所示，且第八實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第八實(shí)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(shí)施例在光瞳半徑為3.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖36a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±1.35毫米的范圍內(nèi)。在圖36b與圖36c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第八實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno。第八實(shí)施例的ω大于第一實(shí)施例的ω。第八實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。第八實(shí)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(shí)施例小，因此第八實(shí)施例比第一實(shí)施例易于制造，所以良率較高。

圖39為本發(fā)明的第九實(shí)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(shí)施例之目鏡光學(xué)系統(tǒng)的縱向球差與各項(xiàng)像差圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D39，本發(fā)明目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的一第九實(shí)施例，其與第一實(shí)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(shí)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(shí)施例相同的凹面部與凸面部的標(biāo)號(hào)。在本實(shí)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(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10詳細(xì)的光學(xué)數(shù)據(jù)如圖41所示，且第九實(shí)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(shí)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(xiàng)非球面系數(shù)。

另外，第九實(shí)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(shí)施例在光瞳半徑為3.0000mm時(shí)的縱向球差圖示圖40a中，不同高度的離軸光線的成像點(diǎn)偏差控制在±1.4毫米的范圍內(nèi)。在圖40b與圖40c的二個(gè)場(chǎng)曲像差圖示中，三種代表波長(zhǎng)在整個(gè)視場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)施例相較于第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：第九實(shí)施例的fno小于第一實(shí)施例的fno。第九實(shí)施例的ω大于第一實(shí)施例的ω。第九實(shí)施例的場(chǎng)曲小于第一實(shí)施例的場(chǎng)曲。此外，第九實(shí)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(shí)施例小，因此第九實(shí)施例比第一實(shí)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(gè)實(shí)施例的各項(xiàng)光學(xué)參數(shù)的表格圖，當(dāng)本發(fā)明的實(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)10中的各項(xiàng)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(shí)，可協(xié)助設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出具備良好光學(xué)性能、整體長(zhǎng)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(dá)成縮短目鏡光學(xué)系統(tǒng)10的系統(tǒng)長(zhǎng)度且眼視視角有效擴(kuò)大的功效，適當(dāng)?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(dá)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(dāng)滿足1.0≦ttl/g3d≦1.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.5≦ttl/g3d≦4.5時(shí)，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(dāng)滿足3.0≦ttl/(t1+t2)≦6.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.5≦ttl/(t1+t2)≦3.0時(shí)，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(dāng)滿足6.0≦ttl/(g23+t3)≦23.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.0≦ttl/(g23+t3)≦6.0時(shí)，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(dāng)滿足4.0≦d1/t1≦5.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.0≦d1/t1≦4.0時(shí)，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(dāng)滿足1.4≦t1/t2≦6.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.5≦t1/t2≦4.0時(shí)，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(dāng)滿足1.0≦t1/(g12+t3)≦3.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.0≦t1/(g12+t3)≦8.0時(shí)，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(dāng)滿足0.25≦t2/(g12+t3)≦2.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.4≦t2/(g12+t3)≦8.0時(shí)，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(dāng)滿足4.0≦g3d/t1≦7.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.5≦g3d/t1≦1.5時(shí)，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(dāng)滿足7.0≦g3d/t2≦22.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.9≦g3d/t2≦3.0時(shí)，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(dāng)滿足5.0≦g3d/t3≦18.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.0≦g3d/t3≦8.0時(shí)，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(dāng)滿足30.0≦g3d/gaa≦430.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.0≦g3d/gaa≦2.4時(shí)，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(dāng)滿足2.00≦g3d/alt≦3.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.4≦g3d/alt≦0.8時(shí)，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(dāng)滿足8.00≦sl/t1≦11.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.0≦sl/t1≦6.0時(shí)，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(kuò)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(zhǎng)度縮短時(shí)，也可幫助擴(kuò)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(dāng)滿足2.0≦efl/(t1+g12+t2)≦4.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.0≦efl/(t1+g12+t2)≦2.0時(shí)，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(dāng)滿足5.0≦efl/t1≦7.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足2.0≦efl/t1≦5.0時(shí)，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(dāng)滿足10.0≦efl/t2≦25.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足2.5≦efl/t2≦10.0時(shí)，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(dāng)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(dāng)滿足0.5≦alt/er≦1.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.5≦alt/er≦3.0時(shí)，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(dāng)滿足3.5≦ttl/er≦4.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足4.5≦ttl/er≦5.5時(shí)，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(dāng)滿足2.5≦g3d/er≦3.5時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足1.1≦g3d/er≦2.0時(shí)，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(dāng)滿足1.5≦er/t1≦2.3時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.5≦er/t1≦1.2時(shí)，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(dāng)滿足2.5≦er/t2≦8.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足0.6≦er/t2≦2.5時(shí)，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(dāng)滿足2.0≦er/t3≦6.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足2.5≦er/t3≦5.0時(shí)，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(dāng)滿足3.5≦efl/er≦4.5時(shí)，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(dāng)滿足20.0≦dld/epsd≦28.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足22.0≦dld/epsd≦36.0時(shí)，縱向球差可獲得較明顯的改善。另外，當(dāng)滿足6≦0.5dld/epsd≦20時(shí)，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(dāng)滿足1.3≦dld/g3d≦2.2時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.3≦dld/g3d≦5.0時(shí)，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(dāng)滿足0.65≦efl/dld≦0.75時(shí)，縱向球差可獲得較明顯的改善。

五、當(dāng)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(dāng)滿足(-3.0)≦f2/f1≦3.0時(shí)，畸變與像散像差可獲得較明顯的改善。當(dāng)滿足3.0≦f2/f1≦15.0時(shí)，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(dāng)系統(tǒng)滿足250mm/g3d≦25時(shí)，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(jìn)一步滿足2.5≦250mm/g3d≦25，則使得g3d不致過長(zhǎng)而影像系統(tǒng)長(zhǎng)度。當(dāng)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(dāng)滿足10.0≦250mm/g3d≦25.0時(shí)，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(qiáng)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(dāng)滿足0.8≦ν1/ν2≦1.2時(shí)，縱向球差可獲得較明顯的改善。

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

八、當(dāng)系統(tǒng)滿足40°≦ω時(shí)，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(dāng)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(yuǎn)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(chǎng)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(dāng)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(dāng)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(shí)，則有利于降低場(chǎng)曲。當(dāng)滿足1.75≦(t1+g23)/t2≦4.2時(shí)，則有利于降低縱向球差。

然而，有鑒于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不可預(yù)測(cè)性，在本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例的系統(tǒng)長(zhǎng)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(diǎn)。

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

一、本發(fā)明各實(shí)施例的縱向球差、場(chǎng)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(zhǎng)在不同高度的離軸光線皆集中在成像點(diǎn)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(diǎn)偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變抑制能力。進(jìn)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(zhǎng)彼此間的距離亦相當(dāng)接近，顯示本發(fā)明的實(shí)施例在各種狀態(tài)下對(duì)不同波長(zhǎng)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(shí)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(chǎng)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(fù)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(chǎng)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(fù)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(chǎng)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(fù)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(jìn)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(fù)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(chǎng)曲。

五、此外，另可選擇實(shí)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(shí)施例相同架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。有鑒于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不可預(yù)測(cè)性，在本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例的系統(tǒng)長(zhǎng)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(diǎn)。

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(shí)施態(tài)樣中，并不限于此。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，除了前述關(guān)系式之外，亦可針對(duì)單一透鏡或廣泛性地針對(duì)多個(gè)透鏡額外設(shè)計(jì)出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細(xì)部結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)對(duì)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(xì)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(shí)施例當(dāng)中。

雖然本發(fā)明已以實(shí)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(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。