目镜系统及图像观察装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及目镜系统W及图像观察装置。
【背景技术】
[0002] -直W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。
[0003] 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。
[0004] 进而，还将二维显示于液晶显示元件、化显示元件等"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。
[0005] 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)。
[0006] 下面，也将作为虚像放大后的像称为"放大虚像"。
[0007] 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。
[000引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"。
[0009] 放大图像的放大倍率一般都非常大。
[0010] 在放大图像为"动画"运样的情况下，观察者的视线追随图像的动向而在放大图像 的上面移动。
[0011] 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。
[0012] 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 也'。
[oou]将眼球相对于目镜系统的光轴偏屯、的大小称为"偏屯、量'。
[0014] 目P，将观察者的眼球的瞳孔的中屯、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"。
[0015] 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 的中屯、与目镜系统的光轴的距离为"偏屯、量"。
[0016] 如果偏屯、量变大，则所观察的放大图像下也称为"观察图像"）的图像质量将会 变差。
[0017] 将观察图像的图像质量在实际应用中不会变差运样的偏屯、量范围称为"容许偏屯、 量'。
[001引如果容许偏屯、量窄，则观察的容易性受损。
[0019] 因此，目镜系统优选"容许偏屯、量大"。
[0020] 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"。
[0021] W下，将运种类型的头戴式图像观察装置简称为"HMD化ead-mount-display)"。
[0022] 在运样的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"也会产生偏屯、。
[0023] 由于运样的偏屯、，观察图像也会变差。
[0024] 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。
[0025] 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"运样的情况下也会发生观察图像变 差。
[0026] 因此，如果偏屯、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】
[0027] 发明要解决的课题
[0028] 本发明W实现容许偏屯、量大的目镜系统作为其课题。
[0029] 用于解决课题的方案
[0030] 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W上，相对于光轴与观察者的眼球的偏屯、量：S mm的、切向的像面弯曲 的变化量：A mm在所有像高上满足条件：
[0031] (1) -0.25< Δ /s<0的偏屯、量:S的最大值为3mmW上。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明，容许偏屯、量为±3mmW上运样大，能够实现易于观察放大图像的新型 目镜系统。
[0034] 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】
[0035] 图1是示出目镜系统的一实施方式的图。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 图4是说明实施例1中的、由偏屯、量:S所引起的切向的像面弯曲的变化的图。
[0039] 图5是说明比较例中的、由偏屯、量:S所引起的切向的像面弯曲的变化的图。
[0040] 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。
[0041 ]图7是示出实施例1中的、偏屯、量:S= 1、2、3、4mm时的像面位置、像面弯曲的变化： A、参数：A/S的图。
[0042]图8是示出比较例中的、偏屯、量:S = 1、2、3、4mm时的像面位置、像面弯曲的变化： A、参数：A/S的图。
【具体实施方式】
[0043] 下面，说明实施方式。
[0044] 图1是示出目镜系统的一实施方式的图。
[0045] 图1所示的目镜系统设想用于将显示于液晶显示元件、有机化显示元件等"图像显 示元件"上的二维图像作为观察物体观察。
[0046] 目P，观察使所述二维图像作为虚像放大成像后的"放大图像"。
[0047] 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"。
[004引在图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)"。
[0049] 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 夕h符号Im表示"成像面"。
[0050] 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。
[0051] 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。
[0052] 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。
[0化3] 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"，运些透 镜L2、L3接合成为"接合透镜"。
[0化4] 透镜L4~L6构成正的屈光力的第二组G2。
[0化5] 透镜L4~L6均为正透镜。
[0056] 目P，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"。
[0057] 透镜L6为"将凸面朝向观察侧的正弯月透镜"。
[0058] 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"。
[0059] 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"。
[0060] 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（7斗一瓜K 7弓外十一レシ乂r。
[0061] 因此，像面弯曲校正用透镜L1本身的光学能力弱。
[0062] 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。
[0063] 目P，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。
[0064] 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W前的状态下入 射至观察者的瞳孔E，被晶状体的透镜折射。
[0065] 目P，如图那样，观察者的眼球的瞳孔化k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"。
[0066] 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。
[0067] 后述的像面弯曲是"像面Im的弯曲"。
[0068] 如前所述，本发明的目镜系统的水平视角为40度W上。
[0069] 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屯、量:S mm 的"切向的像面弯曲"的变化量设为A mm。
[0070] 此时，在所有像高上"Δ /s"满足条件：
[0071] (1) -0.25< Δ /S<0的偏屯、量:S的最大值为3mmW上。
[0072] 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。
[0073] 在观察者将视线朝向放大图像的周边部时，偏屯、量:S增大。
[0074] 发明人对偏屯、量和"观察图像变差"反复进行了研究。
[0075] 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 偏屯、