目鏡系統及圖像觀察裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及目鏡系統W及圖像觀察裝置。
【背景技術】
[0002] -直W來，將觀察物體的像作為虛像放大成像的目鏡系統正在被廣泛地應用于放 大鏡、顯微鏡等各種光學儀器中。
[0003] 另外，也將在內窺鏡的"基于光纖束的像傳送體"的對物側端面成像的觀察對象部 位的像傳送至像傳送體的接眼側端面，并將傳送的像作為觀察物體，通過目鏡系統作為虛 像來放大觀察。
[0004] 進而，還將二維顯示于液晶顯示元件、化顯示元件等"小型圖像顯示元件"的圖像 通過目鏡系統作為虛像來放大觀察。
[0005] 申請人已先行提出了適于將二維顯示于小型圖像顯示元件的圖像作為虛像來放 大觀察的目鏡系統(專利文獻1)。
[0006] 下面，也將作為虛像放大后的像稱為"放大虛像"。
[0007] 在使用目鏡系統的情況下，觀察者易于觀察放大虛像是重要的。
[000引在將二維顯示于小型圖像顯示元件的圖像作為虛像來放大觀察的情況下，下面也 將作為虛像放大后的圖像稱為"放大圖像"。
[0009] 放大圖像的放大倍率一般都非常大。
[0010] 在放大圖像為"動畫"運樣的情況下，觀察者的視線追隨圖像的動向而在放大圖像 的上面移動。
[0011] 當增大放大圖像的視角來增大成像倍率時，在放大圖像上移動的視線的移動范圍 也擴大。
[0012] 當觀察者的視線在放大圖像上移動時，觀察者的眼球"相對于目鏡系統的光軸偏 也'。
[oou]將眼球相對于目鏡系統的光軸偏屯、的大小稱為"偏屯、量'。
[0014] 目P，將觀察者的眼球的瞳孔的中屯、處于目鏡系統的光軸上且視線與光軸一致的情 況作為"眼球的基準位置"。
[0015] 在觀察者自該基準位置移動眼球而使"視線朝向水平方向的左右"的狀態下，瞳孔 的中屯、與目鏡系統的光軸的距離為"偏屯、量"。
[0016] 如果偏屯、量變大，則所觀察的放大圖像下也稱為"觀察圖像"）的圖像質量將會 變差。
[0017] 將觀察圖像的圖像質量在實際應用中不會變差運樣的偏屯、量范圍稱為"容許偏屯、 量'。
[001引如果容許偏屯、量窄，則觀察的容易性受損。
[0019] 因此，目鏡系統優選"容許偏屯、量大"。
[0020] 專利文獻1中披露了將目鏡系統與圖像顯示元件的對"分別應用于左右眼的頭戴 式圖像觀察裝置"。
[0021] W下，將運種類型的頭戴式圖像觀察裝置簡稱為"HMD化ead-mount-display)"。
[0022] 在運樣的HMD中，觀察者的瞳孔間距離（眼寬）與"左右的目鏡系統的間隔"的不一 致、"瞳孔與目鏡系統的上下方向的位置的不一致"也會產生偏屯、。
[0023] 由于運樣的偏屯、，觀察圖像也會變差。
[0024] 通常，在佩戴HMD時，根據觀察者的眼寬來調整"左右的目鏡系統的間隔"，調整將 HMD戴于觀察者頭部的佩戴位置和狀態。
[0025] 此時，在"左右的目鏡系統的間隔的調整"、佩戴位置和狀態的調整不充分的情況 下、佩戴后調整狀態變化而如上所述產生了 "不一致"運樣的情況下也會發生觀察圖像變 差。
[0026] 因此，如果偏屯、容許量小，則佩戴HMD時的調整要求高精度，佩戴時的調整麻煩，佩 戴后對"隨時間推移的不一致"的調整也麻煩。
【發明內容】
[0027] 發明要解決的課題
[0028] 本發明W實現容許偏屯、量大的目鏡系統作為其課題。
[0029] 用于解決課題的方案
[0030] 本發明的目鏡系統是使觀察物體的像作為虛像放大成像的目鏡系統，其特征在 于，水平視角為40度W上，相對于光軸與觀察者的眼球的偏屯、量：S mm的、切向的像面彎曲 的變化量：A mm在所有像高上滿足條件：
[0031] (1) -0.25< Δ /s<0的偏屯、量:S的最大值為3mmW上。
[0032] 發明效果
[0033] 根據本發明，容許偏屯、量為±3mmW上運樣大，能夠實現易于觀察放大圖像的新型 目鏡系統。
[0034] 通過將本發明的目鏡系統用于HMD型的圖像觀察裝置，從而對HMD的"佩戴時和佩 戴后的調整"大幅地變容易，佩戴HMD時的舒適性、對佩戴后的不一致的耐性提高。
【附圖說明】
[0035] 圖1是示出目鏡系統的一實施方式的圖。
[0036] 圖2是示出圖1的實施方式的具體實施例的縱向像差的圖。
[0037] 圖3是示出圖1的實施方式的具體實施例的橫向像差的圖。
[0038] 圖4是說明實施例1中的、由偏屯、量:S所引起的切向的像面彎曲的變化的圖。
[0039] 圖5是說明比較例中的、由偏屯、量:S所引起的切向的像面彎曲的變化的圖。
[0040] 圖6是示出作為目鏡系統的一使用方式的、采用了目鏡系統的頭戴式圖像觀察裝 置的一方式的圖。
[0041 ]圖7是示出實施例1中的、偏屯、量:S= 1、2、3、4mm時的像面位置、像面彎曲的變化： A、參數：A/S的圖。
[0042]圖8是示出比較例中的、偏屯、量:S = 1、2、3、4mm時的像面位置、像面彎曲的變化： A、參數：A/S的圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面，說明實施方式。
[0044] 圖1是示出目鏡系統的一實施方式的圖。
[0045] 圖1所示的目鏡系統設想用于將顯示于液晶顯示元件、有機化顯示元件等"圖像顯 示元件"上的二維圖像作為觀察物體觀察。
[0046] 目P，觀察使所述二維圖像作為虛像放大成像后的"放大圖像"。
[0047] 在圖1中，將圖的左方作為"圖像顯示元件側"即"物體側"，將右方作為"眼球側"即 。觀察側"。
[004引在圖1中，符號IS表示"圖像顯示元件的圖像顯示面"。圖像在圖像顯示面IS上作為 二維圖像被顯示。符號CG表示"圖像顯示元件的蓋玻璃(cover glass)"。
[0049] 符號G1表示"第一組"，符號G2表示"第二組"。另外，符號E表示眼球中的"瞳孔"。另 夕h符號Im表示"成像面"。
[0050] 從圖像顯示面IS側起朝著觀察側對構成目鏡系統的透鏡標有"序列號"，將它們編 為透鏡L1~L6。
[0051] 圖1所示實施方式的目鏡系統如圖所示由6塊透鏡L1~L6構成。
[0052] 圖像顯示面IS側的2塊透鏡L2、L3構成負的屈光力的第一組G1。
[0化3] 透鏡L2是"圖像顯示面IS側的曲率大的雙凹透鏡"，透鏡L3是"雙凸透鏡"，運些透 鏡L2、L3接合成為"接合透鏡"。
[0化4] 透鏡L4~L6構成正的屈光力的第二組G2。
[0化5] 透鏡L4~L6均為正透鏡。
[0056] 目P，透鏡L4為"將凸面朝向觀察側的正彎月透鏡"，透鏡L5為"雙凸透鏡"。
[0057] 透鏡L6為"將凸面朝向觀察側的正彎月透鏡"。
[0058] 需要注意的是，在圖1中，透鏡L6雖然在外觀上為如同"雙凸透鏡"那樣的形狀，但 近軸形狀為"將凸面朝向觀察側的正彎月透鏡"。
[0059] 被附加配置在第一組G1的圖像顯示面IS側的透鏡L1是"將凹面朝向物體側、雙面 為非球面的正彎月透鏡"，為"像面彎曲校正用透鏡"。
[0060] 像面彎曲校正用透鏡L1是減輕由第一組G1和第二組G2所產生的像面彎曲而使成 像面平坦化的所謂的"視場致平透鏡（7斗一瓜K 7弓外十一レシ乂r。
[0061] 因此，像面彎曲校正用透鏡L1本身的光學能力弱。
[0062] 如圖1所示，在圖像顯示面IS上顯示的二維圖像通過目鏡系統而在像面Im的位置 成像。
[0063] 目P，如果沒有觀察者的眼球的話，在圖像顯示面IS上顯示的二維圖像通過目鏡系 統在像面Im的位置成像。
[0064] 在觀察者觀察二維圖像時，通過目鏡系統形成的成像光線在成像W前的狀態下入 射至觀察者的瞳孔E，被晶狀體的透鏡折射。
[0065] 目P，如圖那樣，觀察者的眼球的瞳孔化k像面Im更位于物體側，因此，觀察者觀察的 放大圖像是"放大后的虛像"。
[0066] 換言之，作為虛像成像的放大圖像與觀察者的眼球的視網膜上的像通過目鏡系統 和晶狀體的透鏡而結成成像關系。
[0067] 后述的像面彎曲是"像面Im的彎曲"。
[0068] 如前所述，本發明的目鏡系統的水平視角為40度W上。
[0069] 將相對于目鏡系統的光軸（圖1中用符號AX表示)與觀察者的眼球的偏屯、量:S mm 的"切向的像面彎曲"的變化量設為A mm。
[0070] 此時，在所有像高上"Δ /s"滿足條件：
[0071] (1) -0.25< Δ /S<0的偏屯、量:S的最大值為3mmW上。
[0072] 在觀察放大圖像時，當觀察者將視線朝向了 "放大圖像上的想看的圖像位置"時， 如果在該圖像位置沒有對焦，則觀察圖像變差，無法看到良好的圖像。
[0073] 在觀察者將視線朝向放大圖像的周邊部時，偏屯、量:S增大。
[0074] 發明人對偏屯、量和"觀察圖像變差"反復進行了研究。
[0075] 其結果，得出了下述見解：即、觀察圖像的劣化起因于"目鏡系統的像面彎曲由于 偏屯、