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TWI707171B - 目鏡光學系統 - Google Patents

目鏡光學系統 Download PDF

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TWI707171B
TWI707171B TW108144233A TW108144233A TWI707171B TW I707171 B TWI707171 B TW I707171B TW 108144233 A TW108144233 A TW 108144233A TW 108144233 A TW108144233 A TW 108144233A TW I707171 B TWI707171 B TW I707171B
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lens
optical system
eyepiece optical
eye
optical axis
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TW202122856A (zh
Inventor
呂俊蔚
Original Assignee
佐臻股份有限公司
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Publication date
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Priority to US16/782,034 priority patent/US11366286B2/en
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Abstract

一種目鏡光學系統，用於使成像光線從顯示畫面經目鏡光學系統進入觀察者的眼睛而成像。朝向眼睛的方向為目側，朝向顯示畫面的方向為顯示側。目鏡光學系統從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。第一透鏡至第三透鏡各自具有朝向目側且使成像光線通過的一目側面及朝向顯示側且使成像光線通過的一顯示側面。第一透鏡具有正屈光率。第二透鏡具有正屈光率。第三透鏡具有負屈光率。目鏡光學系統符合：0>f/f1+f/f2+f/f3>0.35，其中f為目鏡光學系統的系統焦距，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，且f3為第三透鏡的焦距。

Description

目鏡光學系統
本發明是有關於一種光學系統，且特別是有關於一種目鏡光學系統。
一般而言，市面上的目鏡光學系統的適眼距（eye relief）約落在12至15毫米（mm）。然而，考量應用至虛擬實境（Virtual Reality，VR）顯示器、擴增實境（Augmented Reality，AR）顯示器或穿透式（see-through）近眼顯示器等近眼顯示器，此短適眼距難以適用於擴增實境或近眼顯示器的應用場景。再者，短適眼距難通常伴隨著遠心性（telecentric）不佳的問題，進而影響目鏡光學系統的成像品質。
本發明提供一種目鏡光學系統，其具有長適眼距以及良好的遠心性。
本發明的一實施例提出一種目鏡光學系統，用於使成像光線從顯示畫面經目鏡光學系統進入觀察者的眼睛而成像。朝向眼睛的方向為目側，朝向顯示畫面的方向為顯示側。目鏡光學系統從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。第一透鏡至第三透鏡各自具有朝向目側且使成像光線通過的一目側面及朝向顯示側且使成像光線通過的一顯示側面。第一透鏡具有正屈光率。第二透鏡具有正屈光率。第三透鏡具有負屈光率。目鏡光學系統符合：0>f/f1+f/f2+f/f3>0.35，其中f為目鏡光學系統的系統焦距，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，且f3為第三透鏡的焦距。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：︱f/f3︱>1.6。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：0.25>CT3/CT2>0.8，其中CT2為第二透鏡在光軸上的厚度，且CT3為第三透鏡在光軸上的厚度。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：V3/(V2-V3)>0.8，其中V2為第二透鏡的阿貝數，且V3為第三透鏡的阿貝數。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：︱R3-R6︱/︱R3+R6︱>0.12，其中R3為第二透鏡的目側面的曲率半徑，且R6為第三透鏡的顯示側面的曲率半徑。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：D/TTL>0.85，其中D為觀察者的瞳孔到第一透鏡的目側面在光軸上的距離，且TTL為第一透鏡的目側面到顯示畫面在光軸上的距離。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：f/EPD>3.35，其中EPD為目鏡光學系統的出瞳直徑。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更符合：D>30毫米，其中D為觀察者的瞳孔到第一透鏡的目側面在光軸上的距離。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統中具有屈光率的透鏡只有第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡。
在本發明的一實施例中，上述的目鏡光學系統更包括一分光器。分光器在光軸上設置於觀察者的眼睛與第一透鏡之間。光軸包括一第一光軸及不與第一光軸重合的一第二光軸。第一光軸與第二光軸交會於分光器的一分光面上的一交會點上，其中目鏡光學系統中具有屈光率的透鏡僅設置於第二光軸上。
基於上述，由於本發明的實施例的目鏡光學系統的第一透鏡具有正屈光率，第二透鏡具有正屈光率，第三透鏡具有負屈光率，且目鏡光學系統符合0>f/f1+f/f2+f/f3>0.35的條件，因此，本發明實施例的目鏡光學系統具有長適眼距及遠心性良好的特性，且具有良好的光學成像品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
一般而言，目鏡光學系統10的光線方向為一成像光線VI由顯示畫面99射出，經由目鏡光學系統10進入眼睛的瞳孔0，於眼睛的視網膜聚焦成像並且於虛像距離產生一放大虛像，如圖1所示。在以下說明本案之光學規格及其成像品質曲線圖（例如圖3A至圖3E及圖5A至圖5E）的判斷準則是假設光線方向逆追跡（reversely tracking）為一平行成像光線由目側A1經過目鏡光學系統10到顯示畫面99聚焦成像，以形成可圖3A至圖3E及圖5A至圖5E的成像品質曲線圖。
圖1示意了具有分光器的本發明第一實施例的目鏡光學系統。請參照圖1，目鏡光學系統10從目側A1至顯示側A2沿目鏡光學系統10的一光軸I依序包含一分光器4、一第一透鏡1、一第二透鏡2以及一第三透鏡3。在本實施例中，光軸I包括一第一光軸I1及不與第一光軸I1重合的一第二光軸I2。在本實施例中，光軸I被分光器（beam splitter）4的分光面41彎折。第一光軸I1為光軸I被分光器4彎折前的部分，且第二光軸I2為光軸I被分光器4彎折後的另一部分。沿著第一光軸I1傳遞的光線會有至少一部分被分光面41反射，然後沿著第二光軸I2傳遞。也就是說，第一光軸I1與第二光軸I2交會於分光器4的分光面41上的一交會點IP上。在本實施例中，目鏡光學系統10之具有屈光率的透鏡僅設置於第二光軸I2上。
在本實施例中，分光器4的反射率與穿透率例如是50%反射與50%穿透，但本發明不以此為限。
由於分光器4對於觀察者（observer）而言僅是顯示畫面99所發出的成像光線VI在光路上轉折，為方便說明，以下本發明各實施例將省略分光器。另一方面，從眼睛的瞳孔0沿著第一光軸I1直視分光器4，可以看穿分光器4而看到分光器4背後的景物，也就是說，分光器4背後（即在圖1中分光器4的下方）的景物所發出的光會有至少一部分穿透分光器4而傳遞至眼睛的瞳孔0，以使目鏡光學系統10具有擴增實境的效果。
圖2是本發明第一實施例的目鏡光學系統的示意圖，圖3A至圖3D為第一實施例的目鏡光學系統的場曲球差與各項像差圖，而圖3E為第一實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖。
請先參照圖2，本發明的第一實施例之目鏡光學系統10用於使顯示畫面99的成像光線經由目鏡光學系統10及觀察者的眼睛的瞳孔0進入觀察者的眼睛而成像，顯示畫面99可為垂直光軸I，也可為與光軸I夾一不等於90度的角度。目側A1是朝向觀察者的眼睛的方向的一側，而顯示側A2是朝向顯示畫面99的方向的一側。在本實施例中，目鏡光學系統10從目側A1至顯示側A2沿一光軸I依序包括一第一透鏡1、一第二透鏡2及一第三透鏡3。當顯示畫面99的成像光線發出後，會依序通過第三透鏡3、第二透鏡2及第一透鏡1，然後經由觀察者的瞳孔0進入觀察者的眼睛。接著，成像光線會在觀察者的眼睛的視網膜形成一影像。具體而言，目鏡光學系統10的第一透鏡1至第三透鏡3各自具有朝向目側A1且使成像光線通過的目側面15、25、35及朝向顯示側A2且使成像光線通過的顯示側面16、26、36。
此外，為了滿足產品輕量化的需求，本實施例的第一透鏡1、第二透鏡2及第三透鏡3皆具備屈光率且由塑膠材質所製成，但第一透鏡1、第二透鏡2及第三透鏡3的材質不以此為限。在本實施例中，目鏡光學系統10中具有屈光率的透鏡只有第一透鏡1、第二透鏡2及第三透鏡3。
本實施例的第一透鏡1具有正屈光率。第一透鏡1的目側面15在近軸區域（paraxial region）（即光軸I附近的區域）為凸面，且第一透鏡1的顯示側面16在近軸區域為凸面。第二透鏡2具有正屈光率。第二透鏡2的目側面25在近軸區域為凸面，且第二透鏡2的顯示側面26在近軸區域為凸面。第三透鏡3具有負屈光率，第三透鏡3的目側面35在近軸區域為凹面，且第三透鏡3的顯示側面36在近軸區域為凹面。
本實施例的其他詳細光學數據如下面表1所示。目鏡光學系統10的系統焦距（effective focal length，EFL)為23.893毫米（millimeter，mm），眼視視角（apparent field of view，FOV）為29.66°，出瞳直徑（exit pupil diameter，EPD）為8毫米，而光圈值（f-number, Fno）為2.99。具體而言，本說明書中的「光圈值」是根據光的可逆性原理，將觀察者的瞳孔0視為入射光瞳所計算而得的光圈值。再者，出瞳直徑EPD對應於觀察者的瞳孔0的直徑。此外，表1中欄位編號15表示其為第一透鏡1的目側面15，其它欄位依此類推。
表1
系統焦距(EFL)=23.893 mm, 視角(FOV)=29.66°, 出瞳直徑(EPD)=8 mm, 光圈值(Fno)=2.99。
元件 面 曲率半徑(mm) 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 焦距 (mm)
物體   無限大 無限大      
瞳孔0   無限大 32.000      
第一透鏡1 15 20.498 7.409 1.544 55.662 27.170
  16 -46.320 0.284      
第二透鏡2 25 16.786 7.322 1.544 55.662 19.228
  26 -23.520 0.100      
第三透鏡3 35 -23.520 2.764 1.642 22.409 -13.062
  36 13.638 10.474      
  99 無限大        
在本實施例中，目側面15、25及35是非球面，顯示側面16、26及36是非球面，且這些非球面是依下列公式定義：
Figure 02_image002
-----------(1) 其中： Y：非球面曲線上的點與光軸I的垂直距離； Z：非球面之深度(非球面上距離光軸I為Y的點，與相切於非球面光軸I上頂點之切面，兩者間的垂直距離)； R:透鏡表面近光軸I處的曲率半徑； K：錐面係數(conic constant)； a 2i ：第2i階非球面係數。
目側面15、25、35與顯示側面16、26、36在公式(1)中的各項非球面係數如下面表2所示。其中，表2中欄位編號15表示其為第一透鏡1的目側面15的非球面係數，其它欄位依此類推。在本實施例中， a 2 為0。
表2
面 K a 4 a 6 a 8
15 0 -3.752297E-05 6.526096E-08 -1.173444E-10
16 -1.396141902 -2.542512E-05 1.149337E-07 -1.184459E-10
25 0 4.036734E-05 -6.566261E-08 7.996979E-10
26 -58.77026682 0 0 0
35 -58.77026682 0 0 0
36 0 3.632598E-04 -2.094324E-06 5.596508E-08
另外，本實施例之目鏡光學系統10中各重要參數間的關係如下面表3所示。 其中， f為目鏡光學系統10的系統焦距，即目鏡光學系統10的有效焦距（effective focal length, EFL）； f1為第一透鏡1的焦距； f2為第二透鏡2的焦距； f3為第三透鏡3的焦距； CT2為第二透鏡2在光軸I上的厚度； CT3為第三透鏡3在光軸I上的厚度； V2為第二透鏡2的阿貝數； V3為第三透鏡3的阿貝數； R3為第二透鏡2的目側面25的曲率半徑； R6為第三透鏡3的顯示側面36的曲率半徑； D為觀察者的瞳孔0到第一透鏡1的目側面15在光軸I上的距離，即適眼距。其中，在圖1的目鏡光學系統10中，D為觀察者的瞳孔0到分光器4的交會點IP在第一光軸I1上的距離以及分光器4的交會點IP到第一透鏡1的目側面在第二光軸I2上的距離的和； TTL為第一透鏡1的目側面15到顯示畫面99在光軸I上的距離； EPD為目鏡光學系統10的出瞳直徑，為對應於觀察者的瞳孔0的直徑，白天例如為3 mm，晚上例如可到7 mm。
表3
關係式 數值
f/f1+f/f2+f/f3 0.29
︱f/f3︱ 1.83
CT3/CT2 0.38
V3(V2-V3) 0.67
︱R3-R6︱/︱R3+R6︱ 0.10
D/TTL 1.13
f/EPD 2.99
再配合參閱圖3A至圖3E，圖3A至圖3D為第一實施例的目鏡光學系統的場曲球差與各項像差圖，且為假設光線方向逆追跡為一平行成像光線由目側A1依序經過瞳孔0以及目鏡光學系統10到顯示畫面99聚焦成像所得的各項像差圖。在本實施例中，上述各項像差圖中呈現的各項像差表現會決定來自顯示畫面99的成像光線於觀察者的眼睛的視網膜成像的各項像差表現。也就是說，當上述各項像差圖中呈現的各項像差較小時，觀察者的眼睛的視網膜的成像的各項像差表現也會較小，使得觀察者可以觀看到成像品質較佳的影像。
具體而言，圖3A與圖3B的圖式則分別說明本實施例有關弧矢（sagittal）方向的場曲（field curvature）像差及子午（tangential）方向的場曲像差，圖3C的圖式則說明本實施例的畸變像差（distortion aberration），且圖3D的圖式則說明本實施例的橫向色差（lateral color aberration），其中在圖3D中的艾瑞盤為艾瑞盤（airy disc）所在的位置。在圖3A與圖3B的二個場曲像差圖示中，486奈米（nm）、588奈米以及656奈米三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.3 mm的範圍內，說明本實施例的目鏡光學系統10能有效消除像差。圖3C的畸變像差圖式則顯示本實施例的畸變像差維持在±0.4%的範圍內，說明本實施例的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求。而圖3D的橫向色差圖式則顯示本實施例的橫向色差維持在±10微米（μm）的範圍內。據此，說明本實施例相較於現有目鏡光學系統，在適眼距D大於30 mm左右的條件下，仍能提供較佳的成像品質，故本實施例能在維持良好光學性能之條件下縮短目鏡光學系統，以實現薄型化的產品設計。此外，本實施例的目鏡光學系統10具有較大的眼視視角，且能夠修正像差而維持良好的成像品質。此外，大的適眼距D的設計可使眼睛的瞳孔0與第一透鏡1之間有足夠的空間能夠配置分光器4，而達擴增實境的效果（如圖1所繪示）。
再者，圖3E為第一實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖（modulation transfer function，MTF），其中橫軸為單位為週期/毫米之空間頻率（spatial frequency in cycles per millimeter），縱軸為光學轉移函數的模數（modulus of the optical transfer function），T代表在子午方向的曲線，S代表在弧矢方向的曲線，而「TS」、「T」及「S」旁標示的數值代表像高。由此可驗證，本實施例的目鏡光學系統10所顯示出的光學轉移函數曲線在標準範圍內，故具有良好的光學成像品質，如圖3E所顯示。
圖4是本發明第二實施例的目鏡光學系統的示意圖，圖5A至圖5D為第二實施例的目鏡光學系統的場曲球差與各項像差圖，而圖5E為第二實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖。請先參照圖4，圖4為本發明目鏡光學系統10的第二實施例，其與圖2的第一實施例大致相似，而兩者的差異如下所述。圖4的第二實施例與圖2的第一實施例在各光學數據、非球面係數及第一透鏡1至第三透鏡3的參數或多或少有些不同。
圖4的目鏡光學系統10詳細的光學數據如下面表4所示，且本實施例的目鏡光學系統10的系統焦距為26.740毫米，眼視視角（FOV）為37.93∘，出瞳直徑（EPD）為8毫米，而光圈值（Fno）為3.34。
表4
系統焦距(EFL)=26.740 mm, 視角(FOV)=37.93°, 出瞳直徑(EPD)=8 mm, 光圈值(Fno)=3.34。
元件 面 曲率半徑(mm) 厚度 (mm) 折射率 阿貝數 焦距 (mm)
物體   無限大 無限大      
瞳孔0   無限大 30.006      
第一透鏡1 15 107.166 8.003 1.544 55.662 45.215
  16 -31.152 0.487      
第二透鏡2 25 13.893 10.012 1.544 55.662 20.734
  26 -45.135 0.100      
第三透鏡3 35 -45.135 2.840 1.642 22.409 -16.366
  36 14.037 12.327      
  99 無限大        
如下面表5所示，本實施例的第一透鏡1至第三透鏡3的目側面15、25及35與顯示側面16、26及36在公式(1)中的各項非球面係數。在本實施例中， a 2 為0。
表5
面 K a 4 a 6 a 8
15 -1.220583992 -1.726644E-06 3.800273E-08 -1.237715E-10
16 0.627840875 -1.983739E-05 1.121841E-07 -1.967255E-10
25 -0.288232781 -3.003756E-06 3.992329E-08 1.955243E-11
26 -21.03175513 6.015116E-05 8.842616E-08 -6.927545E-10
35 -21.03175513 6.015116E-05 8.842616E-08 -6.927545E-10
36 0.532947661 1.362291E-04 -6.728628E-07 1.171056E-08
另外，本實施例之目鏡光學系統10中各重要參數間的關係如下面表6所示。
表6
關係式 數值
f/f1+f/f2+f/f3 0.25
︱f/f3︱ 1.63
CT3/CT2 0.28
V3(V2-V3) 0.67
︱R3-R6︱/︱R3+R6︱ 0.01
D/TTL 0.89
f/EPD 3.34
本實施例的弧矢方向及子午方向的場曲像差如圖5A及圖5B所示。在圖5A與圖5B的二個場曲像差圖示中，三種代表波長在整個視場範圍內的場曲像差落在±0.4 mm的範圍內。圖5C的畸變像差圖式則顯示本實施例的畸變像差維持在±1.2%的範圍內。而圖5D的橫向色差圖式則顯示本實施例的橫向色差維持在±8微米（μm）的範圍內。據此，說明在適眼距D大於30 mm左右的條件下，本實施例的目鏡光學系統10仍能提供較佳的成像品質。
再者，圖5E為第二實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖。由此可驗證，第二實施例的目鏡光學系統10所顯示出的光學轉移函數曲線在標準範圍內，故具有良好的光學成像品質，如圖5E所顯示。
經由上述說明可得知，圖4的第二實施例相較於圖2的第一實施例的優點在於：圖4的第二實施例的橫向色差小於圖2的第一實施例的橫向色差。
當本發明的實施例的目鏡光學系統10中的各項光學參數間的關係式符合下列條件式或符合下列設計的至少其中之一時，可協助設計者設計出具備良好光學性能、整體長度有效縮短、且技術上可行之目鏡光學系統：
一、當目鏡光學系統10滿足0>f/f1+f/f2+f/f3>0.35的條件時，可有效平衡目鏡光學系統10之屈光率分配，使第一透鏡1與第二透鏡2的正屈光率以及第三透鏡3的負屈光率匹配，減緩目鏡光學系統10之敏感度，有助提升目鏡光學系統10在組裝以及測試的穩定度。
二、當目鏡光學系統10滿足︱f/f3︱>1.6的條件時，有利於抑制目鏡光學系統10系統畸變（distortion），提高目鏡光學系統10的成像品質。
三、當目鏡光學系統10滿足0.25>CT3/CT2>0.8的條件，且較佳為0.25>CT3/CT2>0.4時，藉由適當調配第二透鏡2與第三透鏡3的厚度CT2與CT3，可有效縮短目鏡光學系統10的光學總長度。
四、當目鏡光學系統10滿足V3/(V2-V3)>0.8的條件時，可有效地修正目鏡光學系統10的色差。
五、當目鏡光學系統10滿足︱R3-R6︱/︱R3+R6︱>0.12的條件時，藉此可有效修正目鏡光學系統10的像散（Astigmatism）並提供目鏡光學系統10顯示側良好的遠心特性，避免顯示器亮度會有隨視角變化的現象。
六、當目鏡光學系統10滿足D/TTL>0.85的條件時，藉此可有利於目鏡光學系統10保持小型化，適合搭載在擴增實境或穿透式的近眼顯示器裝置上。
七、當目鏡光學系統10滿足f/EPD>3.35的條件時，有助於提高目鏡光學系統10的解像能力，以及避免漸暈現象（Vignetting）的產生。
綜上所述，本發明各實施例的場曲像差、畸變像差、橫向色差皆符合使用規範。另外，656奈米（紅光）、588奈米（綠光）、486奈米（藍光）三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，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偏差皆獲得控制而具有良好的球差、像差、畸變、色差抑制能力。進一步參閱成像品質數據，656奈米、588奈米、486奈米三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明的實施例在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力，故透過上述可知本發明的實施例具備良好光學性能。因此，本發明的實施例的目鏡光學系統兼具輕薄、長適眼距及遠心性良好的特性，且具有良好的光學成像品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
0:瞳孔 1:第一透鏡 10:目鏡光學系統 15、25、35:目側面 16、26、36:顯示側面 2:第二透鏡 3:第三透鏡 4:分光器 41:分光面 99:顯示畫面 A1:目側 A2:顯示側 EPD:出瞳直徑 I:光軸 I1:第一光軸 I2:第二光軸 IP:交會點 VI:成像光線
圖1示意了具有分光器的本發明第一實施例的目鏡光學系統。 圖2是本發明第一實施例的目鏡光學系統的示意圖。 圖3A至圖3D為第一實施例的目鏡光學系統的場曲球差與各項像差圖。 圖3E為第一實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖。 圖4是本發明第二實施例的目鏡光學系統的示意圖。 圖5A至圖5D為第二實施例的目鏡光學系統的場曲球差與各項像差圖。 圖5E為第二實施例的目鏡光學系統的調製傳遞函數圖。
0:瞳孔
1:第一透鏡
10:目鏡光學系統
2:第二透鏡
3:第三透鏡
4:分光器
41:分光面
99:顯示畫面
A1:目側
A2:顯示側
I:光軸
I1:第一光軸
I2:第二光軸
IP:交會點
VI:成像光線

Claims (9)

  1. 一種目鏡光學系統，用於使成像光線從顯示畫面經該目鏡光學系統進入觀察者的眼睛而成像，朝向該眼睛的方向為目側，朝向該顯示畫面的方向為顯示側，該目鏡光學系統從該目側至該顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡至該第三透鏡各自具有朝向該目側且使該成像光線通過的一目側面及朝向該顯示側且使該成像光線通過的一顯示側面；該第一透鏡具有正屈光率；該第二透鏡具有正屈光率；該第三透鏡具有負屈光率；以及該目鏡光學系統符合：0.114<f/f1+f/f2+f/f3<0.35及D/TTL>0.85，其中f為該目鏡光學系統的系統焦距，f1為該第一透鏡的焦距，f2為該第二透鏡的焦距，f3為該第三透鏡的焦距，D為該觀察者的瞳孔到該第一透鏡的目側面在該光軸上的距離，且TTL為該第一透鏡的目側面到該顯示畫面在該光軸上的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：|f/f3|>1.6。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：0.25<CT3/CT2<0.8，其中CT2為該第二透鏡在該光軸上的厚度，且CT3為該第三透鏡在該光軸上的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：V3/(V2-V3)<0.8，其中V2為該第二透鏡的阿貝數，且V3為該第三透鏡的阿貝數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：|R3-R6|/|R3+R6|<0.12，其中R3為該第二透鏡的目側面的曲率半徑，且R6為該第三透鏡的顯示側面的曲率半徑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：f/EPD<3.35，其中EPD為該目鏡光學系統的出瞳直徑。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：D>30毫米。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統中具有屈光率的透鏡只有該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的目鏡光學系統，更包括一分光器，在該光軸上設置於該觀察者的眼睛與該第一透鏡之間，該光軸包括一第一光軸及不與該第一光軸重合的一第二光軸，該第一光軸與該第二光軸交會於該分光器的一分光面上的一交會點 上，其中該目鏡光學系統中具有屈光率的透鏡僅設置於該第二光軸上。
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