[发明专利]光学系统

说明书

本发明公开了一种光学系统，包括至少一个液晶透镜及成像镜头模块。光学系统用以形成物体的影像。至少一个液晶透镜及成像镜头模块设置在来自物体的光的路径上。至少一个液晶透镜包括第一衬底、第二衬底及液晶层。第二衬底相对于第一衬底。液晶层设置在第一衬底及第二衬底之间。在液晶层上的每个位置的有效折射率与被施加的电压有关。至少一个液晶透镜用以通过改变液晶层的液晶分子的转向分布而改变至少一个液晶透镜的光轴。

技术领域

本发明涉及一种光学系统。

背景技术

近年来，随着增强现实(Augmented Reality，AR)及虚拟现实(Virtual Reality，VR)的崛起，对于使用者的眼睛所看到的影像质量的要求更高。在光学成像系统中，物体离光轴中心愈远，在像平面上形成的影像的像差愈明显。人眼可视角度大约为60度。然而，为了改善在广视角的像差问题，需加入更多光学镜片以校正像差，这会增加成本及产品的重量。

此外，头戴式显示器(head mounted display，HMD)的最大问题是虚像与使用者的眼睛间的距离无法改变。为了改变虚像的距离，成像系统需要有变焦的功能，例如在系统中加入马达以调整透镜的间距。结果将大幅增加产品的重量、尺寸、耗电及噪音。

发明内容

本发明提供一种能够有效减少像差或达成变焦功能的光学系统。

本发明的一项实施例提出一种光学系统，包括至少一个液晶透镜及成像镜头模块。光学系统用以形成物体的影像。至少一个液晶透镜设置在来自物体的光的路径上。成像镜头模块设置在来自物体的光的路径上。至少一个液晶透镜包括第一衬底、第二衬底及液晶层。第二衬底相对于第一衬底。液晶层设置在第一衬底及第二衬底之间，其中在液晶层上的每个位置的有效折射率与被施加的电压有关，至少一个液晶透镜用以通过改变液晶层的液晶分子的转向分布而改变至少一个液晶透镜的光轴。成像镜头模块包括多个透镜，其中至少一个液晶透镜及成像镜头模块形成物体的影像。

基于上述，本发明的实施例所提供的光学系统包括至少一个液晶透镜。液晶透镜是通过电压驱动改变液晶分子的转向分布，以使得在液晶层上的每个位置的有效折射率改变且液晶透镜的光轴偏离液晶透镜的几何轴。因此，可补偿在广视角的影像的光程差以减少像差，改善影像质量。此外，通过控制液晶分子的转向分布，可调整液晶透镜的屈亮度(refractive power)，以达成变焦的功能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明一项实施例的光学系统100的示意侧视图。

图2是描绘于图1的实施例的液晶透镜110的示意剖面图。

图3A及图3B是根据本发明的实施例的液晶透镜110的示意剖面图。

图3C是根据本发明另一项实施例的液晶透镜110的示意剖面图。

图4是根据本发明另一项实施例的光学系统100a的示意侧视图。

图5是根据本发明另一项实施例的光学系统100b的示意侧视图。

图6是根据本发明一项实施例的光学系统100c的示意剖面图。

图7是根据描绘于图6的实施例的调制传递函数(modulation transferfunction，MTF)图。

图8是根据本发明另一项实施例的光学系统100d的示意剖面图。

图9是根据描绘于图8的实施例的MTF图。

图10是根据本发明一项实施例的光学系统100e的示意侧视图。

图11及图12分别是根据本发明其它实施例的光学系统100f及100g的示意侧视图。