CN115509022A - 折叠式透镜系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种折叠式透镜系统包括：偏振相依组件、第一光学组件、第一偏振转换器、第二光学组件以及第二偏振转换器。偏振相依组件具有第一表面与相对于第一表面的第二表面。第一光学组件位于偏振相依组件面对第一表面的一侧。第一偏振转换器位于偏振相依组件与第一光学组件之间。第二光学组件位于偏振相依组件面对第二表面的一侧。第二偏振转换器位于偏振相依组件与第二光学组件之间。第一偏振转换器与第一表面具有相同弯曲弧度，第二偏振转换器与第二表面具有相同弯曲弧度，可减少折叠式透镜系统的整体厚度，有益于折叠式透镜系统的微小化。

Description

折叠式透镜系统及其制造方法
技术领域
本发明关于一种折叠式透镜系统以及一种折叠式透镜系统的制造方法。
背景技术
一般而言，折叠式透镜系统通常会通过偏振相依组件与偏振转换器来切换折叠式透镜系 统的屈亮度。然而，折叠式透镜系统的偏振相依组件与偏振转换器之间具有间隙，亦即偏振 相依组件与偏振转换器并未贴合，因此增加了折叠式透镜系统的整体厚度，使得折叠式透镜 系统不利于微小化的应用。此外，折叠式透镜系统的偏振转换器的表面通常为平面，因此无 法根据需求调整光线入射至偏振转换器所产生的屈亮度。
发明内容
本发明的一技术态样为一种折叠式透镜系统。
根据本发明一实施方式，一种折叠式透镜系统包括偏振相依组件、第一光学组件、第一 偏振转换器、第二光学组件以及第二偏振转换器。偏振相依组件具有第一表面与相对于第一 表面的第二表面。第一光学组件位于偏振相依组件面对第一表面的一侧。第一偏振转换器位 于偏振相依组件与第一光学组件之间。第一偏振转换器与偏振相依组件的第一表面具有相同 弯曲弧度。第二光学组件位于偏振相依组件面对第二表面的一侧。第二偏振转换器位于偏振 相依组件与第二光学组件之间。第二偏振转换器与偏振相依组件的第二表面具有相同弯曲弧 度。
在本发明一实施方式中，上述第一偏振转换器贴合于偏振相依组件的第一表面上。
在本发明一实施方式中，上述第二偏振转换器贴合于偏振相依组件的第二表面上。
在本发明一实施方式中，上述第一光学组件具有第三表面与相对于第三表面的第四表面， 第三表面为平面。
在本发明一实施方式中，上述第一光学组件的第四表面贴合于第一偏振转换器。
在本发明一实施方式中，上述第一光学组件的第四表面为曲面。
在本发明一实施方式中，上述折叠式透镜系统更包括显示器。显示器位于第一光学组件 背对第一偏振转换器的一侧。显示器配置以发射光线至第二偏振转换器。
在本发明一实施方式中，上述折叠式透镜系统更包括四分之一波片。四分之一波片位于 显示器与第一光学组件之间。
在本发明一实施方式中，上述折叠式透镜系统更包括半穿反射膜。半穿反射膜位于四分 之一波片朝向显示器的表面上。
在本发明一实施方式中，上述第二光学组件具有第五表面与相对于第五表面的第六表面， 第五表面为曲面。
在本发明一实施方式中，上述折叠式透镜系统更包括偏振反射膜。偏振反射膜位于第二 光学组件的第六表面上。
在本发明一实施方式中，上述第二光学组件的第六表面为平面。
在本发明一实施方式中，上述偏振相依组件、第一光学组件、第二光学组件、第一偏振 转换器以及第二偏振转换器在水平方向上对准。
在本发明一实施方式中，上述第一偏振转换器具有多个第一液晶，偏振相依组件具有多 个第二液晶，第一液晶的排列方向不同于第二液晶的排列方向。
本发明的一技术态样为一种折叠式透镜系统的制造方法。
根据本发明一实施方式，一种折叠式透镜系统的制造方法包括：将第一偏振转换器贴合 于偏振相依组件的第一表面上，其中第一偏振转换器与偏振相依组件的第一表面具有相同弯 曲弧度；将第二偏振转换器贴合于偏振相依组件相对于第一表面的第二表面上，其中第二偏 振转换器与偏振相依组件的第二表面具有相同弯曲弧度；将第一光学组件贴合于第一偏振转 换器背对偏振相依组件的一侧；以及将第二光学组件贴合于第二偏振转换器背对偏振相依组 件的一侧。
在本发明一实施方式中，上述方法更包括设置显示器于第一光学组件背对第一偏振转换 器的一侧。显示器配置以发射光线至第二偏振转换器。
在本发明一实施方式中，上述方法更包括：在四分之一波片的表面上形成半穿反射膜； 以及将四分之一波片贴合于第一光学组件的第三表面，其中第一光学组件具有相对于第三表 面的第四表面，第四表面为曲面。
在本发明一实施方式中，上述第二光学组件具有第五表面与相对于第五表面的第六表面。 方法更包括在第二光学组件的第六表面上形成偏振反射膜。
在本发明一实施方式中，上述贴合第一光学组件与第二光学组件使得偏振相依组件、第 一光学组件、第二光学组件、第一偏振转换器以及第二偏振转换器在水平方向上对准。
在本发明上述实施方式中，折叠式透镜系统的第一偏振转换器与偏振相依组件的第一表 面具有相同弯曲弧度，并且第二偏振转换器与偏振相依组件的第二表面具有相同弯曲弧度， 因此第一偏振转换器与第二偏振转换器可分别贴合于偏振相依组件的第一表面与第二表面 上，可减少折叠式透镜系统的整体厚度以达到缩小折叠式透镜系统的效果，有益于折叠式透 镜系统的微小化。此外，可通过第一偏振转换器的弯曲弧度调整光线入射至第一偏振转换器 所产生的屈亮度，以修正像差并提升光学成像质量。
附图说明
当结合随附诸图阅读时，得自以下详细描述最佳地理解本发明的一实施方式。应强调， 根据工业上的标准实务，各种特征并未按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为了论述清 楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
图1绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统的示意图。
图2与图3绘示图1的折叠式透镜系统运作时的示意图。
图4绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统的制造方法的流程图。
图5与图6绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统的制造方法在不同阶段的示意 图。
图7与图8绘示根据本发明一实施方式的制造第一偏振转换器在不同阶段的示意图。
图9与图10绘示根据本发明一实施方式的制造偏振相依组件在不同阶段的示意图。
附图标记：100:折叠式透镜系统
110:显示器
120:半穿反射膜
130:四分之一波片
132:表面
140:第一光学组件
142:第三表面
144:第四表面
150:第一偏振转换器
151:第一曲面玻璃
153:第二曲面玻璃
156:第一液晶
160:偏振相依组件
161:第三曲面玻璃
162:第一表面
163:第四曲面玻璃
164:第二表面
166:第二液晶
170:第二偏振转换器
180:第二光学组件
182:第五表面
184:第六表面
190:偏振反射膜
D1:水平方向
L1:光线
L2:光线
L3:光线
S1:步骤
S2:步骤
S3:步骤
S4:步骤
具体实施方式
以下揭示的实施方式内容提供了用于实施所提供的目标的不同特征的许多不同实施方 式，或实例。下文描述了组件和布置的特定实例以简化本案。当然，该等实例仅为实例且并 不意欲作为限制。此外，本案可在各个实例中重复组件符号及/或字母。此重复系用于简便和 清晰的目的，且其本身不指定所论述的各个实施方式及/或配置之间的关系。
诸如「在……下方」、「在……的下」、「下部」、「在……的上」、「上部」等等空间相对术 语可在本文中为了便于描述的目的而使用，以描述如附图中所示的一个组件或特征与另一组 件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除了附图中所示的定向之外的在使用或制造方法中 的装置的不同定向。装置可经其他方式定向(旋转90度或以其他定向)并且本文所使用的空间 相对描述词可同样相应地解释。
第1图绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统100的示意图。请参照第1图，折 叠式透镜系统100包括显示器110、半穿反射膜120、四分之一波片130、第一光学组件140、 第一偏振转换器150、偏振相依组件160、第二偏振转换器170以及第二光学组件180。举例 来说，折叠式透镜系统100可应用于头戴式显示器(Head mounted display)。显示器110可 位于第一光学组件140背对第一偏振转换器150的一侧，也就是位于第一光学组件140的左 侧。四分之一波片130可位于显示器110与第一光学组件140之间，并且半穿反射膜120可 位于四分之一波片130朝向显示器110的表面132上。
在一些实施方式中，偏振相依组件160具有第一表面162与相对于第一表面162的第二 表面164。举例来说，偏振相依组件160可为偏振依赖非球面透镜。第一光学组件140可位 于偏振相依组件160面对第一表面162的一侧，也就是位于偏振相依组件160的左侧。举例 来说，第一光学组件140可为非球面透镜。第一偏振转换器150可位于第一光学组件140与 偏振相依组件160之间。第二光学组件180可位于偏振相依组件160面对第二表面164的一 侧，也就是位于偏振相依组件160的右侧。举例来说，第二光学组件180可为非球面透镜。第二偏振转换器170可位于偏振相依组件160与第二光学组件180之间。举例来说，第一偏振转换器150与第二偏振转换器170可为曲面TN液晶偏振转换器。
值得注意的是，第一偏振转换器150与偏振相依组件160的第一表面162具有相同弯曲 弧度，并且第二偏振转换器170与偏振相依组件160的第二表面164具有相同弯曲弧度。此 外，第一光学组件140、第一偏振转换器150、偏振相依组件160、第二偏振转换器170以及 第二光学组件180在水平方向D1上对准。
具体而言，折叠式透镜系统100的第一偏振转换器150与偏振相依组件160的第一表面 162具有相同弯曲弧度，并且第二偏振转换器170与偏振相依组件160的第二表面164具有 相同弯曲弧度，因此第一偏振转换器150与第二偏振转换器170可分别贴合于偏振相依组件 160的第一表面162与第二表面164上，可减少折叠式透镜系统100的整体厚度以达到缩小 折叠式透镜系统100的效果，有益于折叠式透镜系统100的微小化。此外，可通过第一偏振 转换器150的弯曲弧度调整光线L1(将于第2图详细说明)入射至第一偏振转换器150所产生 的屈亮度，以修正像差并提升光学成像质量。
第2图与第3图绘示第1图的折叠式透镜系统100运作时的示意图。请参照第2图，第一光学组件140具有第三表面142与相对于第三表面142的第四表面144。第一光学组件140的第三表面142为平面，且第一光学组件140的第四表面144为曲面。值得注意的是，第一 光学组件140的第四表面144可贴合于第一偏振转换器150，因此可减少折叠式透镜系统100的整体厚度以达到缩小折叠式透镜系统100的效果，有益于折叠式透镜系统100的微小化。在本文叙述中，贴合可意指使用光学胶(Optical clear adhesive)进行贴合。
在一些实施方式中，第二光学组件180具有第五表面182与相对于第五表面182的第六 表面184。第二光学组件180的第六表面184为平面，并且第二光学组件180的第五表面182 为曲面，因此第二光学组件180的第五表面182可贴合于第二偏振转换器170，以减少折叠 式透镜系统100的整体厚度并达到缩小折叠式透镜系统100的效果。折叠式透镜系统100更 包括偏振反射膜190。偏振反射膜190位于第二光学组件180的第六表面184上。在一些实施方式中，显示器110配置以发射光线L1至第一偏振转换器150、偏振相依组件160以及第二偏振转换器170。
在本实施方式中，显示器110可发射包括左圆偏振的光线L1。显示器110发射的光线L1 在通过四分之一波片130后可转变为包括水平线偏振的光线L1。当第一偏振转换器150为开 启状态(即输入电压)且第二偏振转换器170为关闭状态(即未输入电压)时，光线L1可通过偏 振反射膜190使光路不进行折返。折叠式透镜系统100的屈亮度可表示为P140+P180+Po， 其中P140可为光线L1通过第一光学组件140的屈亮度，P180可为光线L1通过第二光学组件 180的屈亮度，Po可为O光通过偏振相依组件160的屈亮度。
此外，当第一偏振转换器150为关闭状态(即未输入电压)且第二偏振转换器170为开启 状态(即输入电压)时，折叠式透镜系统100的屈亮度可表示为P140+P180+Pe，其中P140可为 光线L1通过第一光学组件140的屈亮度，P180可为光线L1通过第二光学组件180的屈亮度，Pe可为E光通过偏振相依组件160的屈亮度。
请参照第3图，显示器110可发射包括左圆偏振的光线L1。显示器110发射的光线L1在通过四分之一波片130后可转变为包括水平线偏振的光线L1。当第一偏振转换器150为开启状态(即输入电压)且第二偏振转换器170为开启状态(即输入电压)时，偏振反射膜190可反射光线L2，使光线L2依序通过第二光学组件180、第二偏振转换器170、偏振相依组件160、第一偏振转换器150、第一光学组件140、四分之一波片130以及半穿反射膜120。在通过四分之一波片130之后，光线L2可转变为左圆偏振。半穿反射膜120可反射光线L3，使光线 L3转变为右圆偏振，并在通过四分之一波片130后转变为垂直偏振并依序通过第一光学组件140、第一偏振转换器150、偏振相依组件160、第二偏振转换器170、第二光学组件180以 及偏振反射膜190。折叠式透镜系统100的屈亮度可表示为3(P140+P180)+Pe+2Po。
此外，当第一偏振转换器150为关闭状态(即未输入电压)且第二偏振转换器170为关闭 状态(即未输入电压)时，偏振反射膜190可反射光线L2使光路进行折返。在通过四分之一波 片130之后，光线L2可转变为左圆偏振。半穿反射膜120可反射光线L3使光路进行折返。 光线L3可转变为右圆偏振，并在通过四分之一波片130后转变为垂直偏振。如此一来，光路 可进行三次折返，折叠式透镜系统100的屈亮度可表示为3(P140+P180)+2Pe+Po。
应理解到，已叙述的组件连接关系与功效将不重复赘述，合先叙明。在以下叙述中，将 说明折叠式透镜系统的制造方法。
第4图绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统的制造方法的流程图。折叠式透镜 系统的制造方法包括下列步骤。首先在步骤S1中，将第一偏振转换器贴合于偏振相依组件的 第一表面上，其中第一偏振转换器与偏振相依组件的第一表面具有相同弯曲弧度。接着在步 骤S2中，将第二偏振转换器贴合于偏振相依组件相对于第一表面的第二表面上，其中第二偏 振转换器与偏振相依组件的第二表面具有相同弯曲弧度。之后在步骤S3中，将第一光学组件 贴合于第一偏振转换器背对偏振相依组件的一侧。接着在步骤S4中，将第二光学组件贴合于 第二偏振转换器背对偏振相依组件的一侧。在以下叙述中，将详细说明上述各步骤。
第5图与第6图绘示根据本发明一实施方式的折叠式透镜系统的制造方法在不同阶段的 示意图。请参照第5图，首先，可将第一偏振转换器150贴合于偏振相依组件160的第一表 面162上。第一偏振转换器150与偏振相依组件160的第一表面162具有相同弯曲弧度。接 着，可将第二偏振转换器170贴合于偏振相依组件160相对于第一表面162的第二表面164 上。第二偏振转换器170与偏振相依组件160的第二表面164具有相同弯曲弧度。
请参照第6图，可在四分之一波片130的表面132上形成半穿反射膜120。接着，可将四分之一波片130贴合于第一光学组件140的第三表面142上，并将第一光学组件140贴合于第一偏振转换器150背对偏振相依组件160的一侧(如第一偏振转换器150的左侧)。如此一来，可缩小折叠式透镜系统100的整体厚度。此外，制造方法还包括在第二光学组件180的第六表面184上形成偏振反射膜190。
回到第1图，制造方法还包括设置显示器110于第一光学组件140背对第一偏振转换器 150的一侧(如第一偏振转换器150的左侧)。在一些实施方式中，贴合第一光学组件140与 第二光学组件180使得第一光学组件140、第一偏振转换器150、偏振相依组件160、第二偏 振转换器170以及第二光学组件180在水平方向D1上对准。由于第一偏振转换器150与第二 偏振转换器170可分别贴合于偏振相依组件160的第一表面162与第二表面164上，可减少 折叠式透镜系统100的整体厚度以达到缩小折叠式透镜系统100的效果，有益于折叠式透镜 系统100的微小化。此外，可通过第一偏振转换器150的弯曲弧度调整光线L1(见第2图)入 射至第一偏振转换器150所产生的屈亮度，以修正像差并提升光学成像质量。
第7图与第8图绘示根据本发明一实施方式的制造第一偏振转换器150在不同阶段的示 意图。同时参照第7图与第8图，可在第一曲面玻璃151与第二曲面玻璃153上涂布配向膜。 接着，可组合第一曲面玻璃151与第二曲面玻璃153，并且第一曲面玻璃151的配向方向垂 直于第二曲面玻璃153的配向方向。接着，可在第一曲面玻璃151与第二曲面玻璃153之间 注入第一液晶156并进行封装，以形成如第8图所示的结构。
第9图与第10图绘示根据本发明一实施方式的制造偏振相依组件160(见第1图)在不同 阶段的示意图。同时参照第9图与第10图，可在第三曲面玻璃161与第四曲面玻璃163上涂 布配向膜。接着，可组合第三曲面玻璃161与第四曲面玻璃163，并且第三曲面玻璃161的 配向方向与第四曲面玻璃163的配向方向为平行反向。接着，可在第三曲面玻璃161与第四 曲面玻璃163之间注入混有光引致固化聚合物(例如光固化光学胶)的第二液晶166并进行封 装。
回到第1图，接着，可曝光混有光引致固化聚合物(例如光固化光学胶)的第二液晶166 并移除第三曲面玻璃161与第四曲面玻璃163，以形成如第1图所示的偏振相依组件160。在 一些实施方式中，第一偏振转换器150具有多个第一液晶156(见第8图)，偏振相依组件160 具有多个第二液晶166，并且第一液晶156的排列方向不同于第二液晶166的排列方向。
前述概述了几个实施方式的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的态样。 本领域技术人员应当理解，他们可以容易地将本发明用作设计或修改其他过程和结构的基础， 以实现与本文介绍的实施方式相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识 到，这样的等效构造不脱离本发明的精神和范围，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况 下，它们可以在这里进行各种改变，替换和变更。

Claims (19)

1.一种折叠式透镜系统，其特征在于，包含：
偏振相依组件，具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面；
第一光学组件，位于所述偏振相依组件面对所述第一表面的一侧；
第一偏振转换器，位于所述偏振相依组件与所述第一光学组件之间，其中所述第一偏振转换器与所述偏振相依组件的所述第一表面具有相同弯曲弧度；
第二光学组件，位于所述偏振相依组件面对所述第二表面的一侧；以及
第二偏振转换器，位于所述偏振相依组件与第二光学组件之间，其中所述第二偏振转换器与所述偏振相依组件的所述第二表面具有相同弯曲弧度。
2.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于所述第一偏振转换器贴合于所述偏振相依组件的第一表面上。
3.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第二偏振转换器贴合于所述偏振相依组件的第二表面上。
4.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第一光学组件具有第三表面与相对于第三表面的第四表面，所述第三表面为平面。
5.如权利要求4所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第一光学组件的第四表面贴合于所述第一偏振转换器。
6.如权利要求4所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第一光学组件的第四表面为曲面。
7.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，更包含：
显示器，位于所述第一光学组件背对所述第一偏振转换器的一侧，其中所述显示器配置发射光线至所述第二偏振转换器。
8.如权利要求7所述的折叠式透镜系统，其特征在于，更包含：
四分之一波片，位于所述显示器与所述第一光学组件之间。
9.如权利要求8所述的折叠式透镜系统，其特征在于，更包含：
半穿反射膜，位于四分之一波片朝向显示器的表面上。
10.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第二光学组件具有第五表面与相对于所述第五表面的第六表面，所述第五表面为曲面。
11.如权利要求10所述的折叠式透镜系统，其特征在于，更包含：
偏振反射膜，位于所述第二光学组件的所述第六表面上。
12.如权利要求10所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第二光学组件的所述第六表面为平面。
13.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述偏振相依组件、第一光学组件、第二光学组件、第一偏振转换器以及第二偏振转换器在水平方向上对准。
14.如权利要求1所述的折叠式透镜系统，其特征在于，所述第一偏振转换器具有多个第一液晶，所述偏振相依组件具有多个第二液晶，所述多个第一液晶的排列方向不同于所述多个第二液晶的排列方向。
15.一种折叠式透镜系统的制造方法，其特征在于，包含：
将第一偏振转换器贴合于偏振相依组件的第一表面上，其中所述第一偏振转换器与所述偏振相依组件的所述第一表面具有相同弯曲弧度；
将第二偏振转换器贴合于所述偏振相依组件相对于所述第一表面的第二表面上，其中所述第二偏振转换器与所述偏振相依组件的所述第二表面具有相同弯曲弧度；
将第一光学组件贴合于所述第一偏振转换器背对所述偏振相依组件的一侧；以及
将第二光学组件贴合于所述第二偏振转换器背对所述偏振相依组件的一侧。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：
设置显示器于所述第一光学组件背对所述第一偏振转换器的一侧，其中所述显示器配置以发射光线至所述第二偏振转换器。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，
在四分之一波片的表面上形成半穿反射膜；以及
将所述四分之一波片贴合于所述第一光学组件的第三表面，其中所述第一光学组件具有相对于所述第三表面的第四表面，所述第四表面为曲面。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二光学组件具有第五表面与相对于所述第五表面的第六表面，所述方法更包含：
在所述第二光学组件的所述第六表面上形成偏振反射膜。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，贴合所述第一光学组件与所述第二光学组件使得所述偏振相依组件、所述第一光学组件、所述第二光学组件、所述第一偏振转换器以及所述第二偏振转换器在水平方向上对准。
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