[发明专利]目镜光学系统

说明书

本发明公开了目镜光学系统，从目侧至显示侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第一透镜、第二透镜以及第三透镜各自包括目侧面及显示侧面。第一透镜的目侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的显示侧面具有位于圆周附近区域的凹面部。目镜光学系统符合：1≦TTL/ER≦10，其中TTL为第一透镜的目侧面到显示画面在光轴上的距离，且ER为观察者的眼睛的瞳孔到第一透镜的目侧面在光轴上的距离。

技术领域

本发明涉及一种光学系统，且特别是有关于一种目镜光学系统。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality,VR)是利用计算机技术仿真产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉等感官仿真，让使用者感觉身历其境。目前现有的VR装置都是以视觉体验为主。藉由对应左右眼的两个视角略有差异的分割画面来模拟人眼的视差，以达到立体视觉。为了缩小虚拟现实装置的体积，让用户藉由较小的显示画面得到放大的视觉感受，具有放大功能的目镜光学系统成了VR研究发展的其中一个主题。

就目镜光学系统而言，现有的光学透镜设计容易有半眼视视角小和色差及畸变大的问题，因此如何增加半眼视视角并加强成像质量成为需要改善的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种其具有良好的成像质量与大的半眼视视角。

本发明的一实施例提出一种目镜光学系统，适于让成像光线从显示画面经目镜光学系统进入观察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向为目侧。朝向显示画面的方向为显示侧。目镜光学系统从目侧至显示侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第一透镜、第二透镜以及第三透镜各自包括目侧面及显示侧面。第一透镜具有正屈光率，且第一透镜的目侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的显示侧面具有位于圆周附近区域的凹面部。目镜光学系统符合：1≦TTL/ER≦10，其中TTL为第一透镜的目侧面到显示画面在光轴上的距离，且ER为观察者的眼睛的瞳孔到第一透镜的目侧面在光轴上的距离。

本发明的另一实施例提出一种目镜光学系统，适于让成像光线从显示画面经目镜光学系统进入观察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向为目侧。朝向显示画面的方向为显示侧。目镜光学系统从目侧至显示侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第一透镜、第二透镜以及第三透镜各自包括目侧面及显示侧面。第一透镜的目侧面具有位于光轴附近区域的凹面部。第二透镜采用菲涅耳透镜设计。第三透镜的显示侧面具有位于圆周附近区域的凹面部。目镜光学系统符合：1≦TTL/ER≦10，其中TTL为第一透镜的目侧面到显示画面在光轴上的距离，且ER为观察者的眼睛的瞳孔到第一透镜的目侧面在光轴上的距离。

基于上述，本发明的实施例的目镜光学系统的有益效果在于：藉由上述透镜的表面形状与屈光率设计与排列，以及光学参数的设计，使目镜光学系统具备能够有效克服像差的光学性能，提供良好的成像质量，且具有大的眼视视角(apparent field of view)。

附图说明

图1为一示意图，说明一目镜光学系统图。

图2为一示意图，说明一透镜的面型结构图。

图3为一示意图，说明一透镜的面型凹凸结构及光线焦点图。

图4为一示意图，说明一范例一的透镜的面型结构图。

图5为一示意图，说明一范例二的透镜的面型结构图。

图6为一示意图，说明一范例三的透镜的面型结构图。

图7为本发明之第一实施例之目镜光学系统的示意图。

图8A为第一实施例之目镜光学系统的纵向球差视场图。

图8B为第一实施例之目镜光学系统的场曲(弧矢方向)半眼视视角图。