CN105452933B

CN105452933B - 目镜系统及图像观察装置

Info

Publication number: CN105452933B
Application number: CN201480043309.7A
Authority: CN
Inventors: 石塚健; 石塚健一; 植村嘉门
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Sony Corp
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Sony Corp
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: JP2015034925A; KR20160042874A; EP3032313A4; JP6185787B2; WO2015019605A1; US20160195707A1; EP3032313A1; CN105452933A; EP3032313B1

Abstract

以实现容许偏心量大的目镜系统为课题。一种目镜系统，使观察物体的像作为虚像放大成像，其特征在于，水平视角为40度以上，相对于光轴Ax与观察者的眼球的偏心量：S mm的、切向的像面弯曲的变化量：Δmm在所有像高上满足条件：(1)－0.25＜Δ/S＜0的偏心量：S的最大值为3mm以上。

Description

目镜系统及图像观察装置

技术领域

本发明涉及目镜系统以及图像观察装置。

背景技术

一直以来，将观察物体的像作为虚像放大成像的目镜系统正在被广泛地应用于放大镜、显微镜等各种光学仪器中。

另外，也将在内窥镜的“基于光纤束的像传送体”的对物侧端面成像的观察对象部位的像传送至像传送体的接眼侧端面，并将传送的像作为观察物体，通过目镜系统作为虚像来放大观察。

进而，还将二维显示于液晶显示元件、EL显示元件等“小型图像显示元件”的图像通过目镜系统作为虚像来放大观察。

申请人已先行提出了适于将二维显示于小型图像显示元件的图像作为虚像来放大观察的目镜系统(专利文献1)。

下面，也将作为虚像放大后的像称为“放大虚像”。

在使用目镜系统的情况下，观察者易于观察放大虚像是重要的。

在将二维显示于小型图像显示元件的图像作为虚像来放大观察的情况下，下面也将作为虚像放大后的图像称为“放大图像”。

放大图像的放大倍率一般都非常大。

在放大图像为“动画”这样的情况下，观察者的视线追随图像的动向而在放大图像的上面移动。

当增大放大图像的视角来增大成像倍率时，在放大图像上移动的视线的移动范围也扩大。

当观察者的视线在放大图像上移动时，观察者的眼球“相对于目镜系统的光轴偏心”。

将眼球相对于目镜系统的光轴偏心的大小称为“偏心量”。

即，将观察者的眼球的瞳孔的中心处于目镜系统的光轴上且视线与光轴一致的情况作为“眼球的基准位置”。

在观察者自该基准位置移动眼球而使“视线朝向水平方向的左右”的状态下，瞳孔的中心与目镜系统的光轴的距离为“偏心量”。

如果偏心量变大，则所观察的放大图像(以下也称为“观察图像”)的图像质量将会变差。

将观察图像的图像质量在实际应用中不会变差这样的偏心量范围称为“容许偏心量”。

如果容许偏心量窄，则观察的容易性受损。

因此，目镜系统优选“容许偏心量大”。

专利文献1中披露了将目镜系统与图像显示元件的对“分别应用于左右眼的头戴式图像观察装置”。

以下，将这种类型的头戴式图像观察装置简称为“HMD(head-mount-display)”。

在这样的HMD中，观察者的瞳孔间距离(眼宽)与“左右的目镜系统的间隔”的不一致、“瞳孔与目镜系统的上下方向的位置的不一致”也会产生偏心。

由于这样的偏心，观察图像也会变差。

通常，在佩戴HMD时，根据观察者的眼宽来调整“左右的目镜系统的间隔”，调整将HMD戴于观察者头部的佩戴位置和状态。

此时，在“左右的目镜系统的间隔的调整”、佩戴位置和状态的调整不充分的情况下、佩戴后调整状态变化而如上所述产生了“不一致”这样的情况下也会发生观察图像变差。

因此，如果偏心容许量小，则佩戴HMD时的调整要求高精度，佩戴时的调整麻烦，佩戴后对“随时间推移的不一致”的调整也麻烦。

发明内容

发明要解决的课题

本发明以实现容许偏心量大的目镜系统作为其课题。

用于解决课题的方案

本发明的目镜系统是使观察物体的像作为虚像放大成像的目镜系统，其特征在于，水平视角为40度以上，相对于光轴与观察者的眼球的偏心量：S mm的、切向的像面弯曲的变化量：Δmm在所有像高上满足条件：

(1)－0.25＜Δ/S＜0的偏心量：S的最大值为3mm以上。

发明效果

根据本发明，容许偏心量为±3mm以上这样大，能够实现易于观察放大图像的新型目镜系统。

通过将本发明的目镜系统用于HMD型的图像观察装置，从而对HMD的“佩戴时和佩戴后的调整”大幅地变容易，佩戴HMD时的舒适性、对佩戴后的不一致的耐性提高。

附图说明

图1是示出目镜系统的一实施方式的图。

图2是示出图1的实施方式的具体实施例的纵向像差的图。

图3是示出图1的实施方式的具体实施例的横向像差的图。

图4是说明实施例1中的、由偏心量：S所引起的切向的像面弯曲的变化的图。

图5是说明比较例中的、由偏心量：S所引起的切向的像面弯曲的变化的图。

图6是示出作为目镜系统的一使用方式的、采用了目镜系统的头戴式图像观察装置的一方式的图。

图7是示出实施例1中的、偏心量：S＝1、2、3、4mm时的像面位置、像面弯曲的变化：Δ、参数：Δ/S的图。

图8是示出比较例中的、偏心量：S＝1、2、3、4mm时的像面位置、像面弯曲的变化：Δ、参数：Δ/S的图。

具体实施方式

下面，说明实施方式。

图1是示出目镜系统的一实施方式的图。

图1所示的目镜系统设想用于将显示于液晶显示元件、有机EL显示元件等“图像显示元件”上的二维图像作为观察物体观察。

即，观察使所述二维图像作为虚像放大成像后的“放大图像”。

在图1中，将图的左方作为“图像显示元件侧”即“物体侧”，将右方作为“眼球侧”即“观察侧”。

在图1中，符号IS表示“图像显示元件的图像显示面”。图像在图像显示面IS上作为二维图像被显示。符号CG表示“图像显示元件的盖玻璃(cover glass)”。

符号G1表示“第一组”，符号G2表示“第二组”。另外，符号E表示眼球中的“瞳孔”。另外，符号Im表示“成像面”。

从图像显示面IS侧起朝着观察侧对构成目镜系统的透镜标有“序列号”，将它们编为透镜L1～L6。

图1所示实施方式的目镜系统如图所示由6块透镜L1～L6构成。

图像显示面IS侧的2块透镜L2、L3构成负的屈光力的第一组G1。

透镜L2是“图像显示面IS侧的曲率大的双凹透镜”，透镜L3是“双凸透镜”，这些透镜L2、L3接合成为“接合透镜”。

透镜L4～L6构成正的屈光力的第二组G2。

透镜L4～L6均为正透镜。

即，透镜L4为“将凸面朝向观察侧的正弯月透镜”，透镜L5为“双凸透镜”。

透镜L6为“将凸面朝向观察侧的正弯月透镜”。

需要注意的是，在图1中，透镜L6虽然在外观上为如同“双凸透镜”那样的形状，但近轴形状为“将凸面朝向观察侧的正弯月透镜”。

被附加配置在第一组G1的图像显示面IS侧的透镜L1是“将凹面朝向物体侧、双面为非球面的正弯月透镜”，为“像面弯曲校正用透镜”。

像面弯曲校正用透镜L1是减轻由第一组G1和第二组G2所产生的像面弯曲而使成像面平坦化的所谓的“视场致平透镜(フィールドフラットナーレンズ)”。

因此，像面弯曲校正用透镜L1本身的光学能力弱。

如图1所示，在图像显示面IS上显示的二维图像通过目镜系统而在像面Im的位置成像。

即，如果没有观察者的眼球的话，在图像显示面IS上显示的二维图像通过目镜系统在像面Im的位置成像。

在观察者观察二维图像时，通过目镜系统形成的成像光线在成像以前的状态下入射至观察者的瞳孔E，被晶状体的透镜折射。

即，如图那样，观察者的眼球的瞳孔E比像面Im更位于物体侧，因此，观察者观察的放大图像是“放大后的虚像”。

换言之，作为虚像成像的放大图像与观察者的眼球的视网膜上的像通过目镜系统和晶状体的透镜而结成成像关系。

后述的像面弯曲是“像面Im的弯曲”。

如前所述，本发明的目镜系统的水平视角为40度以上。

将相对于目镜系统的光轴(图1中用符号AX表示)与观察者的眼球的偏心量：S mm的“切向的像面弯曲”的变化量设为Δmm。

此时，在所有像高上“Δ/S”满足条件：

(1)－0.25＜Δ/S＜0的偏心量：S的最大值为3mm以上。

在观察放大图像时，当观察者将视线朝向了“放大图像上的想看的图像位置”时，如果在该图像位置没有对焦，则观察图像变差，无法看到良好的图像。

在观察者将视线朝向放大图像的周边部时，偏心量：S增大。

发明人对偏心量和“观察图像变差”反复进行了研究。

其结果，得出了下述见解：即、观察图像的劣化起因于“目镜系统的像面弯曲由于偏心量而向负侧变化”。

条件(1)中的参数：Δ/S是通过偏心量：S将所述“像面弯曲的变化量”标准化(規格化)后而得的。

在“由偏心量：S所引起的像面弯曲的变化”上，成为问题的是“切向的像面弯曲”。

“弧矢方向的像面弯曲”一般比切向的像面弯曲小，伴随偏心量：S增大的变化量也小，因此实际上可以忽略。

在切向的像面弯曲的“正(+)区域”，观察图像是“观察者能够在对焦状态下观察的虚像”，能够观察良好的观察图像。

如果切向的像面弯曲向负方向变化而变为“负(－)区域”，该区域成为实像区域，观察者不能对焦。

这是观察图像变差的原因。

下面，将“切向的像面弯曲向负方向变化”也称为“切向的像面弯曲的减少”。

条件(1)示出了“切向的像面弯曲的变化：Δ”与偏心量：S之比：Δ/S的范围。

条件(1)的上限为“0”。即使超过上限“0”，放大像也处于虚像区域，因此，观察者能够进行眼睛的对焦。

但是，一旦像面弯曲“向+侧增大”，则观察图像的像面发生变化，图像产生歪曲而变得难以观察。因此，条件(1)的上限以“0”为宜。

“易于观测放大虚像的水平视角”为40度以上，例如，以水平视角：40度～45度的范围为宜。

一般而言，随着水平视角的增大，条件(1)的参数：Δ/S向负侧变化而减少。

在水平视角：40度以上的目镜系统中，如果超过条件(1)的下限值“－0.25”，则“偏心量：S的每单位变化的像面弯曲的减少量”变得过大，在放大图像的图像区域出现实像区域。

因此，在对焦状态下能够观察观察图像的“容许偏心量”变小，观察的容易性受损。

在本发明中，满足条件(1)的偏心量：S的最大值为3mm以上。

即，偏心容许量有±3mm以上，因而即使偏心量：S为3mm以上，观察的容易性也不会受损。

“相对于S mm的偏心，切向的像面是否留在虚像区域”也取决于观测虚像的目镜系统中的物体位置。

本发明的目镜系统也包含这样的“基于物体位置的条件”，以水平视角：40度以上为条件，偏心量：S mm和切向的像面弯曲的变化量：Δmm在偏心量为3mm以上的情况下在所有的像高上也满足条件(1)。

目镜系统当然优选光学性能也好。

当使光学性能好、且也考虑到轻量、紧凑性时，在图1所示那样的透镜构成中，优选满足以下的条件(2)、(3)：

(2)－5＜F1/F＜－1

(3)0.5＜F2/F＜3。

在条件(2)、(3)中，“F”为整个系统的焦距(＞0)，“F1”为第一组的焦距(＜0)，“F2”为第二组的焦距(＞0)。

另外，目镜系统优选物体侧为远心且确保有20mm以上的良视距。

“良视距”就是观察者的眼球(图1的瞳孔E)与最接近于眼球的透镜面(透镜L6的观察侧面)的距离。

如图1的实施方式所示，“具有负的屈光力的第一组G1”具有使来自观察物体的光“向眼球侧发散”的作用。

通过使第一组G1具有这样的发散作用，从而在观察“小的观察物体”的情况下也能够扩大视角。

因此，能够使观察物体成像为“广视角的放大虚像”，易于观察放大虚像。

条件(2)的参数：F1/F(＜0)的绝对值越小，第一组G1的负的屈光力越强，使物体光向眼球侧发散的效果越大。

但是，如果超过条件(2)的上限值(＝－1)，则上述发散效果过剩。

为此，需要使将来自观察物体的光束向眼球聚光的第二组G2的“透镜直径”增大。

其结果，目镜系统容易“在整体上大型化”，也容易提高成本。

并且，变得难以确保“物体侧的远心性”。

如果超过条件(2)的下限值(＝－5)，则第一组G1中的所述发散效果会变得不充分。

为此，如果想要实现作为易观察的范围的例如水平视角：40度～45度的范围，第二组G2需要大的正的屈光力。

为此，随着第二组G2的正的屈光力的增大，易于产生各种像差，其校正容易变得困难。

第二组G2由于具有“正的屈光力”，从而使被第一组G1施加了发散倾向的光束朝着眼球会聚。

从像差校正的观点出发，通过“一块正透镜”构成第二组G2是困难的，较好的是，在第二组中使用“2～3块正透镜”来使像差校正功能分散到这些透镜。

条件(3)的参数：F2/F(＞0)越小，第二组G2所具有的“正的屈光力”越大。

如果超过条件(3)的下限，则正的屈光力过剩而易于产生大的像差，像差校正容易变得困难。

如果超过条件(3)的上限，则第二组G2所具有的“正的屈光力”感觉会不足，目镜系统与瞳孔E的间隔(所述“良视距”)易变小。

如果在良视距小的情况下水平视角增大，则瞳孔向左右方向的“偏转角”增大，变得难以观察放大图像。

为此，变得难以实现水平视角：40度～45度。

在实施方式所示的将“二维显示于图像显示元件的图像作为观察物体”的情况下，优选物体侧为远心。

来自液晶显示元件、有机EL显示元件等“图像显示元件”的光具有指向性。

因此，通过使目镜系统的物体侧为远心，从而能够均匀且充分地摄入来自图像显示元件的光。

因此，能够有效地避免“由于视角所导致的观察图像的亮度、颜色不同的问题”。

另外，在将目镜系统用于后述的“头戴式图像观察装置”这样的情况下，如果良视距小，则观察者的眼球与目镜系统靠近。

因此，如果良视距过小，则会给观察者带来压迫感，观察者易疲劳，例如易于使“长时间观察”变得困难。

为了能够实现舒适的图像观察，优选确保20mm以上的良视距。

图6中示出作为目镜系统的一使用方式的、“采用了目镜系统的头戴式图像观察装置”这一形式。

在图6中，符号10表示图像观察装置，符号20表示“观察者的头部”。

图像观察装置10将作为其主要部分的一对目镜系统11L、11R和图像显示元件12L、12R按规定位置关系容纳于壳体(casing)13内。

而且，壳体13通过带、框架等适当的佩戴单元(未图示)而被佩戴于观察者的头部20。

目镜系统11L、图像显示元件12L为“左眼用”，目镜系统11R、图像显示元件12R为“右眼用”。

作为目镜系统11L、11R，使用根据本发明的目镜系统，具体而言，使用后述的实施例1中所述的目镜系统。

作为图像显示元件12L、12R，使用液晶显示元件、EL显示元件等。

作为二维图像显示于图像显示元件12L、12R的图像成为对应目镜系统11L、11R的“观察物体”。

通过以规定的周期切换显示于图像显示元件12L的“左眼用二维图像”和显示于图像显示元件12R的“右眼用二维图像”，从而能够观察三维图像。

实施例

下面，列举图1所示实施方式的目镜系统的具体实施例。

在以下列举的实施例1中，“面编号”是从物体侧开始数起的透镜面的编号，“R”表示各透镜面的曲率半径，“D”表示“相邻透镜面的透镜面间距离”。

“N”表示透镜材质的d线的折射率，“v”表示阿贝数。

“非球面”由以下公知的式子表示：

X＝(H²/R)/[1+{1－k(H/r)²}^1/2]

+A·H⁴+B·H⁶+C·H⁸+D·H¹⁰+E·H¹²+…

在该式中，“X”为在将面的顶点作为基准时的距光轴的高度：H的位置上的光轴方向的位移。

另外，“k”为圆锥系数，A～E…为高次的非球面系数，“R”为近轴曲率半径。需要注意的是，带有长度的基准的量的单位为“mm”。

“实施例1”

将实施例1的透镜数据示于表1，将非球面数据示于表2。

表1

面编号	R	D	N	v	备考
						1		0.7	1.5	64	盖玻璃
2		3.6
						3	-9.2	2.7	1.5	56	非球面
4	-7.0	1.2			非球面
						5	-12.2	2.3	1.9	18.0
6	147.6	7.9	1.9	40.1
						7	-19.9	0.2
8	-441.2	5.7	1.5	56	非球面
						9	-34.5	0.2			非球面
10	98.1	5.9	1.5	56	非球面
						11	-53.2	0.2			非球面
12	-7844.9	4.2	1.5	56	非球面
						13	-60.1	25.0			非球面
14					瞳孔(φ4)

表2

非球面

K

A

B

C

D

E

3

-6.6

3.2E-04

-1.4E-05

1.5E-07

-2.9E-10

7.1E-13

4

-0.9

5.4E-04

-7.0E-06

-7.0E-10

6.6E-10

5.2E-13

8

-569.4

3.7E-07

-2.6E-10

-4.1E-12

7.7E-16

1.1E-16

9

0.5

2.9E-06

-5.6E-11

8.0E-12

2.4E-14

-2.8E-17

10

3.3

5.8E-07

7.8E-10

-1.1E-12

-7.0E-15

9.5E-18

11

0.2

-2.7E-07

-2.5E-11

1.3E-12

2.7E-15

-2.2E-17

12

-1117.1

8.8E-06

-5.1E-08

3.0E-10

-9.0E-13

8.5E-16

13

6.9

-3.7E-06

6.1E-08

-1.4E-10

-2.8E-14

4.0E-16

在表2所示的数据中，例如“-3.7E-06”是指“-3.7×10^-6”。

在实施例1的目镜系统中，

整个系统的焦距：F＝18.9mm

第一组G1的焦距：F1＝－63.2mm

第二组G2的焦距：F2＝27.4mm。

因此，条件(2)的参数：F1/F＝－3.3，条件(3)的参数：F2/F＝1.4。

瞳孔E的直径(瞳径)：4mm，良视距：25mm，观察图像的观察距离：20m，水平视角：45度。

图2、图3中示出关于实施例1的目镜系统的像差图。

图2示出纵向像差，图3示出横向像差。

由这些像差图明显可知，实施例1的目镜系统的各像差均被良好地校正，性能良好。

实施例1的目镜系统能够在图6的图像观察装置中用作为目镜系统11L、11R。

在这种情况下，这些目镜系统11L、11R的光轴所成的“辐合角”被设定成在观察距离：20m的位置上左眼用与右眼用的观察图像重合。

实施例1的目镜系统取瞳径等于4mm(通常的瞳径的平均值)，与轴上的分辨率相比，更重视降低由瞳孔的移动(シフト)/偏向(チルト)所引起的观察图像的变差。

在图4中，横轴为像高，将最大像高标准化为1。

纵轴以“mm为单位”示出了“散焦”、即像面弯曲量。

曲线4-1示出在图2的纵向像差图的“像面弯曲/像散(非点収差)的图”中，由虚线所示的切向的像面弯曲中“相对于538nm波长的光的像面弯曲(3个像面弯曲中的中间的曲线)”。

曲线4-1相对于纵轴呈对称地示出了相对于538nm的光的“切向的像面弯曲”。此时，偏心量：S＝0。

曲线4-2、4-3、4-4、4-5分别示出条件(1)的参数：Δ/S中的偏心量：S向+方向偏离了1mm、2mm、3mm、4mm时的切向的像面弯曲。

可知，随着偏心量：S的增加，由曲线4-2～4-5所示的“切向的像面弯曲”依次向纵轴的“负侧(实像区域侧)”减少。

在S＝0时的曲线4-1、S＝1mm时的曲线4-2中，在几乎所有的像高上，像面弯曲为“+”，放大图像处于虚像区域，能够良好地对焦观察。

在S＝2mm时的曲线4-3中，在+侧的像高区域的0.15以上的像高上放大图像也处于虚像区域，能够良好地对焦观察。

在S＝3mm时的曲线4-4中，在+侧的像高区域的0.4～0.6的像高上放大图像也处于虚像区域，能够良好地对焦观察。

在S＝4mm时的曲线4-5中，在+侧的像高的大部分区域上放大图像均处于“正的实像区域”，不能进行良好的对焦。

即，实施例1的目镜系统具有“±3mm的容许偏心量”。

需要注意的是，在偏心量：S为+侧时，观察者的视线朝着“放大图像的右侧”，因而－侧的像高的像面弯曲不会成为问题。

在偏心量：S为一侧时，变为以纵轴为轴将图4的各曲线4-1～4-5翻转后的曲线。

下面，列举比较例。

“比较例”

比较例的目镜系统是在专利文献1中作为“实施例3”而被描述的，构成透镜块数为5块，在这一点上与图1的实施方式的目镜系统的透镜构成不同。

将比较例的透镜数据示于表3，将非球面数据示于表4。

表3

面编号	R	D	N	v	备考
						1		0.2
2		0.7	1.5	64	盖玻璃
						3		3.8
4	-9.4	2.9	1.5	56	非球面
						5	-7.3	0.6			非球面
6	-13.1	3.0	1.9	19
						7	52.3	9.3	1.9	41
8	-23.9	0.4
						9	70.9	8.0	1.7	50
10	-45.7	0.4
						11	91.9	5.2	1.5	56	非球面
12	-69.5	25.0			非球面
						13					瞳孔(φ4)

表4

非球面系数

K

A

B

C

D

E

4

-5.0

1.6.E-04

-1.3.E-05

1.6.E-07

-3.2.E-10

5

-0.7

4.2.E-04

-5.1.E-06

-5.2.E-09

6.6.E-10

11

7.6

8.4.E-06

-4.5.E-08

2.9.E-10

-8.4.E-13

1.1.E-15

12

3.6

-4.5.E-06

6.4.E-08

-1.2.E-10

-9.6.E-15

3.9.E-16

在比较例的目镜系统中，

整个系统的焦距：F＝18.9mm

第一组G1的焦距：F1＝-55.0mm

第二组的焦距：F2＝26.9mm

因此，条件(2)的参数：F1/F＝-2.9，条件(3)的参数：F2/F＝1.4。

瞳孔E的直径：4mm，良视距：25mm，虚像的观察距离：20m，水平视角：45度。

比较例的目镜系统也取瞳径与“通常的瞳径的平均值”4mm相等，与轴上的分辨率相比，更重视降低由瞳孔的移动/偏向所引起的观察图像的变差。

另外，比较例的目镜系统的像差曲线如专利文献1的图7中所示，且性能良好。

图5是说明比较例中的、由偏心量：S所引起的切向的像面弯曲的变化的图，仿照图4画出。

曲线5-1相对于纵轴呈对称地示出了相对于波长：538nm的光的切向的像面弯曲。

曲线5-2、5-3、5-4、5-5示出作为参数的偏心量：S向+方向偏离了1mm、2mm、3mm、4mm时的切向的像面弯曲。

可知，随着偏心量：S的增加，由曲线4-2～4-5所示的切向的像面弯曲依次向纵轴的“负侧(实像区域侧)”减少。

在S＝0时的曲线5-1、S＝1mm时的曲线5-2中，在几乎所有的像高上，像面弯曲为“+”，放大图像处于虚像区域，能够良好地对焦观察。

在S＝2mm时的曲线5-3中，在+侧的像高区域的0.3以上的像高上放大图像也处于虚像区域，能够良好地对焦观察。

在S＝3mm时的曲线5-4、S＝4mm时的曲线5-5中，在+侧的像高的大部分的区域上放大图像均处于“正的实像区域”，不能够进行良好的对焦。

因此，比较例的目镜系统的“容许偏心量”为±2mm。

即，实施例1和比较例的目镜系统均性能良好，在物体侧为远心，并确保了20mm以上的良视距。

但是，实施例1的目镜系统与比较例的目镜系统相比，将容许偏心量扩大了±1mm，实施例1的目镜系统“更易于观察”放大图像。

图7和图8中示出实施例1及比较例的各目镜系统中的、偏心量：S＝1、2、3、4mm时的像面位置、像面弯曲的变化：Δ、参数：Δ/S。

图7是关于实施例1的图，图8是关于比较例的图。将最大像高标准化为1后的各像高从0.0至1.0以0.1为刻度示出。

在实施例1中，参数：Δ/S在偏心量：S＝0～3且在所有像高上处于条件(1)的范围内。

与此相对地，在比较例中，参数：Δ/S在所有像高上都处于条件(1)的范围内的是偏心量：S＝0～2。

符号说明

IS 图像显示面

CG 图像显示元件的盖玻璃

L1 像面弯曲校正用透镜

G1 第一组

G2 第二组

E 瞳孔

Im 成像面

AX 光轴

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2013-45020号公报

Claims

1.一种目镜系统，使观察物体的像作为虚像放大成像，其特征在于，

水平视角为40度以上，

相对于光轴与观察者的眼球的偏心量：S mm的、切向的像面弯曲的变化量：Δmm在所有像高上满足条件：

(1)－0.25＜Δ/S＜0的偏心量：S的最大值为3mm以上。

2.根据权利要求1所述的目镜系统，其特征在于，

所述目镜系统从物体侧朝着观察侧依次配置有负的屈光力的第一组、正的屈光力的第二组，

第一组中配置有双凹透镜与双凸透镜的接合透镜，

第二组由两块或三块正透镜构成，

物体侧为远心，

并且，整个系统的焦距：F、第一组的焦距：F1、第二组的焦距：F2满足条件：

(2)－5＜F1/F＜－1

(3)0.5＜F2/F＜3，其中，F＞0，F1＜0，F2＞0。

3.根据权利要求2所述的目镜系统，其特征在于，

在第一组的物体侧还配置有像面弯曲校正用透镜，所述像面弯曲校正用透镜为将凹面朝向图像显示元件侧、且两面为非球面的正弯月透镜。

4.根据权利要求2或3所述的目镜系统，其特征在于，

所述目镜系统确保有20mm以上的良视距，所述良视距是观察者的眼球与最靠近该眼球的透镜面之间的距离。

5.一种图像观察装置，用于将二维显示于图像显示元件的图像作为观察物体来放大该图像的虚像进行观察，其特征在于，

所述图像观察装置使用权利要求1～4中任一项所述的目镜系统作为形成所述图像的虚像的光学系统。

6.根据权利要求5所述的图像观察装置，其中，

所述图像观察装置是使用一对显示二维图像的图像显示元件和一对根据权利要求1～4中任一项所述的目镜系统的头戴式图像观察装置。