TWM474146U - 複合式變焦光學模組 - Google Patents

Description

複合式變焦光學模組

本發明係有關於一種複合式變焦光學模組，特別是一種具有以電氣訊號與非機械驅動改變液晶折射率以調整光學攝入影像變焦之複合式液晶變焦鏡頭模組。

數位相機及照相手機為廣泛使用於隨身攜行之照相設備，習知用於數位相機或照相手機之複合式變焦光學模組主要包含至少兩組鏡群(lens group)，其中靠近影像攝入端為具放大/發散/散焦功能之放大鏡群單元，靠近影像成像端或感光元件端為具縮小/收斂/聚焦功能之調整鏡群單元。

一般來說，放大鏡群單元為具負透鏡(具有負的光焦度之發散透鏡)之功能，調整鏡群單元為具正透鏡(具有正的光焦度之會聚透鏡)之功能，用以將經放大鏡群單元放大之被攝影像，作一調整焦距的功能。藉由上述之結構，使複合式變焦光學模組形成單一模組結構。

不過，傳統的複合式變焦光學模組通常需要較大的移動行程來調整鏡群的縮放焦距，因此，傳統的複合式變焦光學模組體積較大。

本創作之主要目的在於提供一種複合式變焦光學模組，特別是一種包含至少一具漸變折射率(Gradient refractive index,GRIN)液晶光學鏡片組件的複合式變焦光學模組。

本創作之一實施例提出一種複合式變焦光學模組，具有一物側與一相對於物側的像側，包括：一第一液晶光學組件，該第一 液晶光學組件包括一對第一電極單元以及一第一液晶層，其中該第一液晶層配置於該些第一電極單元之間，其中一該第一電極單元包括至少一第一基板以及至少一第一導電層，該些第一導電層配置於該第一基板上，該些第一導電層連結一驅動電源，而該些第一導電層之間形成一漸變電場；以及一第二液晶光學組件，該第二液晶光學組件包括一對第二電極單元以及一第二液晶層，其中該第二液晶層配置於該些第二電極單元之間，該第二電極單元包括至少一第二基板以及至少一第二導電層，該第二導電層配置於該第二基板，而該第二導電層位於該第二液晶層與該第二基板之間。其中該第一液晶光學組件、該第二液晶光學組件皆位於一光線的傳遞路徑上。

本創作之另一實施例提出一種複合式變焦光學模組，具有一物側與一相對於物側的像側，包括：一第一液晶光學組件，該第一液晶光學組件包括一對第一電極單元以及一第一液晶層，其中該第一液晶層配置於該些第一電極單元之間，該第一電極單元包括至少一第一基板以及至少一第一導電層，該第一導電層配置於該第一基板，而該第一導電層位於該第一液晶層與該第一基板之間；以及一第二液晶光學組件，該第二液晶光學組件包括一對第二電極單元以及一第二液晶層，其中該第二液晶層配置於該些第二電極單元之間，其中一該第二電極單元包括至少一第二基板以及至少一第二導電層，該些第二導電層配置於該第二基板上，該些第二導電層連結一驅動電源，而該些第二導電層之間形成一漸變電場。其中該第一液晶光學組件、該第二液晶光學組件皆位於一光線的傳遞路徑上。

本創作之一實施例中，第一液晶光學組件具有一負焦距，第二液晶光學組件具有一正焦距。

本創作之一實施例中，至少一第一電極單元為曲面球面形狀，而第一電極單元的第一基板具有負焦距。

本創作之一實施例中，至少一第二電極單元為曲面球面形狀，而第二電極單元的第二基板具有正焦距。

本創作之一實施例中，複合式變焦光學模組更包含至少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而光學鏡頭組件與第一液晶光學組件結合。

本創作之一實施例中，複合式變焦光學模組更包含至少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而光學鏡頭組件與第二液晶光學組件結合。

為讓本創作之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。

100、200、300、400、500‧‧‧複合式變光學頭模組

120、220、320、420、520‧‧‧第一液晶光學組件

140、240、340、440、540‧‧‧第二液晶光學組件

122、124、222、224、322、324、422、424、522、524‧‧‧第一電極單元

142、144、242、244、342、344、442、444、542、544‧‧‧第二電極單元

126、226、326、426、526‧‧‧第一液晶層

146、246、346、446、546‧‧‧第二液晶層

126a、146a、226a、246a、326a、346a、426a、446a、526a、546a‧‧‧黏著層

126b、146b、226b、246b、326b、346b、426b、446b、526b、546b‧‧‧液晶

122b、122c、124b、222b、224b、322b、322c、324b、324c、422b、422c、424b、522b、524b‧‧‧第一基板

122a、124a、222a、224a、322a、324a、422a、424a、522a、524a‧‧‧第一導電層

142b、144b、242b、244b、244c、342b、342c、344b、344c、442b、442c、444b、542b、544b‧‧‧第二基板

142a、144a、242a、244a、342a、344a、442a、444a、542a、544a‧‧‧第二導電層

248‧‧‧連接部

S1‧‧‧物側

S2‧‧‧像側

112、212、312、412、512‧‧‧第一電極

114、214、314、414、514‧‧‧第二電極

132、232、332、432、532‧‧‧第三電極

134、234、334、434、534‧‧‧第四電極

V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8‧‧‧空間

110、130、210、230、310、330、410、430、510、530‧‧‧驅動電源

450、451‧‧‧光學鏡頭組件

450a、451a‧‧‧光學透鏡

T1‧‧‧基板中心處

圖1為本創作第一實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖；圖2為本創作第二實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖；圖3為本創作第三實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖；圖4為本創作第四實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖；圖5為本創作第五實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖。

首先請參閱圖1所示，圖1為本創作第一實施例的複合式變焦光學模組，第一實施例的複合式變焦光學模組100具有一物側S1與一相對於物側S1的像側S2。一般而言，物側S1是指複合式變焦光學模組100對應影像攝入側之方向，相對地，像側S2是指影像成像側之方向。

複合式變焦光學模組100包括一第一液晶光學組件120以及一第二液晶光學組件140，其中第一液晶光學組件120、第二液晶光學組件140皆位於一光線的傳遞路徑上，且光線由複合式變焦光學模組100之物側S1進入，依序經過第一液晶光學組件120、第 二液晶光學組件140之後往像側S2傳遞。

第一液晶光學組件120包括一對第一電極單元122、124以及一第一液晶層126，其中第一電極單元122、124分別配置於第一液晶層126的兩側。第一電極單元122配置於第一液晶層126接近物側S1的一側，第一電極單元122包括第一基板122b、122c以及一第一導電層122a，其中第一導電層122a配置於第一基板122b上。第一導電層122a、第一基板122b以及第一基板122c依序自物側S1至像側S2排列於一光線傳遞路徑上。

於本實施例中，第一基板122b為一負/凹透鏡，第一基板122b的形狀由中心向週緣逐漸彎曲，而形成向像側S2方向內凹的凹狀球面形狀的負透鏡，第一基板122c為平面基板(planar substrate)。詳細來說，第一基板122b僅於基板中心處T1與第一基板122c接觸，第一基板122b與122c之間的距離是自第一基板122b基板中心處T1向第一基板122b週緣而逐漸增加，從而第一基板122b形成凹狀球面形狀的負/凹透鏡。值得注意的是，第一導電層122a配置於第一基板122b接近物側S1的一側之外表面，因此第一導電層122a為具有實質對應於第一基板122b外表面曲率的一曲面/球面電極，第一導電層122a與第一基板122b外型同為凹狀球面形狀。

需注意的是，「外表面」於下述各個實施例均代表相同意義，於第一液晶光學組件中，「外表面」指朝向物側S1方向之表面，「內表面」指朝向像側S2方向之表面。相對的，於第二液晶光學組件中，「外表面」指朝向像側S2方向之表面，「內表面」指朝向物側S1方向之表面。

需說明的是，具凹狀球面形狀外型之第一電極單元122，不僅可以配置於第一液晶層126接近物側S1的一側，亦可以選擇配置於第一液晶層126接近像側S2的一側。或者是，具凹狀球面形狀外型之第一電極單元242同時配置於第一液晶層126的兩側，本創作並不對此加以限制。

此外，值得說明的是，第一基板122b兩側光學表面的曲率並不限制為相同，於其他實施例中，第一基板122b之厚度可為基板中心處T1厚度較薄，而向週緣厚度漸厚，或是相反的，基板中心處T1厚度較厚而向週緣厚度漸薄，第一基板122b的厚度分布並不限制，惟第一基板122b需為具有負的光焦度的發散透鏡光學聚焦特性。

於其他實施例中，第一電極單元122接近物側S1的外表面另可再結合一透明基板，透明基板之基板週緣與中間處可具不同厚度之分佈，例如可為基板中間處之厚度較厚而基板週緣厚度漸薄之狀態，或者是，基板中間處之厚度較薄而基板週緣厚度漸厚之狀態，本創作並不對此限制。藉由上述額外配置的透明基板，可進一步擴增第一液晶光學組件120的複合焦距變焦操作範圍。

第一電極單元124配置於第一液晶層126接近像側S2的一側，第一電極單元124包括一第一基板124b以及一第一導電層124a，第一基板124b為平面基板，而第一導電層124a配置於第一基板124b接近物側S1之內表面。

第一液晶層126可包括一黏著層126a以及一液晶126b。第一電極單元122可以藉由黏著層126a而與第一電極單元124結合。一般而言，黏著層126a配置於第一基板122c的表面上，且黏著層126a圍繞而形成一封閉環形，並形成一液晶126b的容置空間。液晶126b配置於第一基板122c的表面上，且位於黏著層126a所圍繞而成的封閉環形內。第一基板122c透過黏著層126a與第一基板124b黏合。

值得說明的是，黏著層126a可以是熱硬化樹脂、或者是光硬化樹脂。液晶126a可為向列型液晶(Nematic liquid crystal)、聚合物網脈液晶(Polymer Network Liquid Crystal,PNLC)或聚合分散顯示液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)，本創作並不對黏著層以及液晶的材料加以限定。

第一導電層122a、124a分別透過一第一電極112與一第二電極114連結一驅動電源110，驅動電源110對第一導電層122a、124a施加驅動電壓，使第一導電層122a、124a之間形成一電場。值得說明的是，第一導電層122a配置於第一基板122b上而呈現一凹狀球面的形狀，第一導電層122a上各點與第一導電層124a之距離並不相同，第一導電層122a、124a之間形成一強度由中心朝邊緣變化的同心圓形漸變電場，此非均勻漸變電場具有改變液晶126b分子導軸指向，使液晶126b內呈現一漸變的中央對稱折射率梯度分佈(Centro-symmetrical gradient distribution of refractive index)，從而當光線通過第一液晶光學組件120時第一液晶層126產生等效於負/凹透鏡(具有負的光焦度之發散透鏡)之光學聚焦特性(如圖第一液晶層126內虛線所示)。

第二液晶光學組件140包括一對第二電極單元142、144以及一第二液晶層146，其中第二電極單元142、144分別配置於該第二液晶層146的兩側。第二導電層142a、144a分別配置於第二基板142b、144b，第二基板142b、144b為平面基板，因此第二導電層142a、144a可為圖案化之平面電極。

第二液晶層146可包括一黏著層146a以及一液晶146b，第二電極單元142可以藉由黏著層146a而與第二電極單元144結合。第二液晶層146的配置結構與上述第一液晶層126相同，在此不再贅述。

值得說明的是，第二液晶光學組件140為一電壓調變焦距之液晶光學透鏡，其形成方式本創作並不限制。例如，第二導電層142a、144a透過一第三電極132與一第四電極134連結一驅動電源130，驅動電源130對第二導電層142a、144a施加驅動電壓，使第二導電層142a、144a之間形成一非均勻漸變電場。在此非均勻漸變電場作用下，液晶146b具有一折射率梯度分佈，從而當光線通過第二液晶光學組件140時第二液晶層146產生等效於正/凸透鏡 (具有正的光焦度之會聚透鏡)之光學聚焦特性。

據此，當分別施予適當的電壓於各電極時，則可藉由控制位於各導電層之間的液晶分子的扭轉程度，而達到調變液晶的折射率分佈，進而使各液晶光學組件具有如同凸/凹透鏡之光線會聚/發散之調焦功能。亦即，本實施例之複合式變焦光學模組100藉由上述的電極單元結構，並同時搭配適當的驅動電壓於各導電層時，即可於第一、第二液晶光學組件120、140形成一種漸變型折射率透鏡(GRIN Lens)。

更進一步地，藉由改變第一基板122b的厚度以及曲率，能夠調變第一基板122b的光學焦距。此外，液晶126b、液晶146b的折射率可分別透過第一導電層122a、124a與第二導電層142a、144a之間的電場強度變化而調變，亦即利用液晶具有可受外加電壓以調變其折射率的特殊光學特性，透過電壓之調變驅動液晶來補償球面電極已固定之曲率，達到可變焦距之目的。據此，藉由調整第一基板122b的厚度或曲率以及第一導電層122a、124a間的電場強度變化，可使得第一液晶光學組件120得以變焦操作。因此，透過第一液晶光學組件120以及第二液晶光學組件140之整合，複合式變焦光學模組100得以進行複合焦距變焦之操作。

參閱圖2所示，圖2為本創作第二實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖。第二實施例的複合式變焦光學模組200與圖1所示第一實施例的複合式變焦光學模組100二者結構相似，功效相同，以下介紹複合式變焦光學模組200與100二者的差異，而相同的特徵則不再重複贅述。

第一液晶光學組件220包括包括一對第一電極單元222、224以及一第一液晶層226，其中第一電極單元222、224分別配置於第一液晶層226的兩側。

第一液晶光學組件220包括一對第一電極單元222、224以及一第一液晶層226，其中第一電極單元222、224分別配置於該第 一液晶層226的兩側。第一導電層222a、224a分別配置於第一基板222b、224b，第一基板222b、224b為平面基板，因此第一導電層222a、224a可為圖案化之平面電極。

第一液晶光學組件220為一電壓調變焦距之液晶光學透鏡，其形成方式本創作並不限制。詳細而言，第一導電層222a、224a透過一第一電極212與一第二電極214連結一驅動電源210，驅動電源210對第一導電層222a、224a施加驅動電壓，使第一導電層222a、224a之間形成一非均勻漸變電場。在此非均勻漸變電場作用下，液晶226b具有一折射率梯度分佈，從而當光線通過第一液晶光學組件220時第一液晶層226產生等效於負/凹透鏡之光學聚焦特性。

第二液晶光學組件240包括一對第二電極單元242、244以及一第二液晶層246，其中第二電極單元242、244分別配置於第二液晶層246的兩側。

第二電極單元244配置於第二液晶層246接近像側S2的一側，第二電極單元244包括第二基板244b、244c以及一第二導電層244a，其中第二導電層244a配置於第二基板244b上。

本實施例與第一實施例的差異主要在於第二液晶光學組件240包含一具凸狀球面形狀外型之第二電極單元244，在本實施例中，第二基板244b為一正/凸透鏡，第二基板244b的形狀由中心向週緣逐漸彎曲，形成朝向像側S2方向外凸的凸狀球面形狀的正透鏡，而第二基板244c為平面基板。詳細說明，第二基板244b的基板中心處T1與第二基板244c並不接觸，第二基板244b僅以其周緣的連接部248接觸且連接第二基板244c。第二基板244b與244c之間的距離，自第二基板244b基板中心處T1向第二基板244b週緣逐漸減少。連接部248與第二基板244c之間的結合方式並不限制。值得注意的是，第二導電層244a配置於第二基板244b接近物側S1的一側之內表面，因此第二導電層244a為具有實質對應 於第二基板244b內表面曲率的一曲面/球面電極，第二導電層244a與第二基板244b外型同為呈現凸狀球面形狀。

第二導電層244a、242a之間形成一強度由中心朝邊緣變化的同心圓形漸變電場，此非均勻漸變電場具有改變液晶246b分子導軸指向，使液晶246b內呈現一漸變的中央對稱折射率梯度分佈，從而當光線通過第二液晶光學組件240時第二液晶層246產生等效於正/凸透鏡(具有正的光焦度之會聚透鏡)之光學聚焦特性。

值得說明的是，本實施例與第一實施例的另一差異主要在於複合式變焦光學模組200的第一液晶光學組件220以及第二液晶光學組件240的第一、第二液晶層226、246分別規劃形成一等效負/凹透鏡以及正/凸透鏡光學聚焦特性之非球面鏡(Aspheric Len)狀態(如圖2中第一、第二液晶層226、246內之虛線部份所示)。詳細來說，第一液晶光學組件220之第一液晶層226規劃形成如同一具非球面形狀發散透鏡光學特性之液晶透鏡(LC-lens)，而第二液晶光學組件240之第二液晶層246規劃形成如同一具非球面形狀匯聚透鏡光學聚焦特性之液晶透鏡。

藉由改變第二基板244b的厚度以及曲率，能夠調變第二基板244b的光學焦距。此外，液晶226b、液晶246b的折射率可分別透過第一導電層222a、224a與第二導電層242a、244a之間的電場強度變化而調變。據此，藉由調整第二基板244b的厚度或曲率以及第二導電層242a、244a之間的電場強度變化，可使得第二液晶光學組件240得以變焦操作。據此，透過第一液晶光學組件220以及第二液晶光學組件240之整合，複合式變焦光學模組200得以進行複合焦距變焦之操作。

請參閱圖3所示，圖3為本創作第三實施例的複合式變焦光學模組，第三實施例的複合式變焦光學模組300的第一液晶光學組件320包含一對成凹狀球面形狀外型的第一電極單元322、324，第二液晶光學組件340包含一對成凸狀球面形狀外型的第二電極 單元342、344。因此，第一電極單元322、324間，以及第二電極單元342、344間均可形成一強度由中心朝邊緣變化的漸變電場。

於本實施例中，第一液晶光學組件320具有一對第一電極單元322、324，第一電極單元322相似於具凹狀球面形狀外形的第一電極單元122結構，第一電極單元322的結構實質相同於第一實施例中第一電極單元122的結構。第一電極單元324的結構實質相同於第一電極單元322的結構，第一電極單元324與第一電極單元322為對於第一液晶層326呈鏡像對稱。

第二液晶光學組件340具有一對第二電極單元342、344，第二電極單元344相似於具凹狀球面形狀外形的第二電極單元344之結構，第二電極單元344的結構實質相同於第二實施例中第二電極單元244的結構。第二電極單元342之結構實質相同於第二電極單元344的結構，第二電極單元342與第二電極單元344為對於第二液晶層346呈鏡像對稱。

如圖3所示，第一電極單元322的第一基板322b、322c之間定義有一空間V1，第一基板322b接近物側S1的一側定義有一空間V2。第一電極單元324的第一基板324b、324c之間定義有一空間V3，第一基板324b接近像側S2的一側定義有一空間V4。

第二電極單元342的第二基板342b、342c之間定義有一空間V5，第二基板342b接近物側S1的一側定義有一空間V6。第二電極單元344的第二基板344b、344c之間定義有一空間V7，第二基板344b接近像側S2的一側定義有一空間V8。

於本實施例中，空間V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7以及V8為空氣介質。不過，於其他實施例中，空間V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7以及V8也可以是填充透光之玻璃、塑膠、有機或無機聚合物、高分子單體或聚合物或與基板相同材質的材料，本創作並不限制其材料與形成方式。

值得說明的是，於實務上，倘若空間V1以及V3是填充與第 一基板322b、322c相同材質的材料，空間V1、V3分別與第一基板322b、322c以及第一基板342b、342c形成單層平凹透鏡。

於另一實施例中，倘若空間V5以及V7是填充與第二電極單元344的第二基板342b、342c相同材質的材料，空間V5、V7分別與第二基板342c、344c形成單層平凸透鏡。

實際應用上，本創作可直接於第二電極單元342、344的第二基板342c、344c上形成單層平凸透鏡，第二導電層342a、344a可分別配置於單層平凸透鏡接近物側S1與接近像側S2的一側之外表面。經由上述配置，複合式變焦光學模組300中的第一電極單元322a、324a之間與第二電極單元342a、344a之間，均可形成一強度由中心朝邊緣變化的漸變電場。

藉由改變第一基板322b、324b以及第二基板342b、344b的厚度以及曲率，能夠調變第一基板322b、324b以及第二基板342b、344b的光學焦距。此外，液晶326b、346b的折射率可分別透過第一導電層322a、324a與第二導電層342a、344a之間的電場強度變化而調變。據此，藉由調整第一基板322b、324b以及第二基板342b、344b的厚度或曲率，以及第一導電層322a、324a與第二導電層342a、344a之間的電場強度變化，可使得第一液晶光學組件320與第二液晶光學組件340各別具有變焦操作之功能。據此，透過第一液晶光學組件320與第二液晶光學組件340之整合，複合式變焦光學模組300得以進行複合焦距變焦之操作。

參閱圖4所示，圖4為本創作第四實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖，第四實施例的複合式變焦光學模組400為包含前述各個實施例中所揭露的第一、第二液晶光學組件，以及與至少一光學鏡頭組件結合的結構。以下將僅介紹複合式變焦光學模組400與上述各個實施例之間的差異，相同的特徵則不再重複贅述。

第四實施例中的複合式變焦光學模組400，更包含至少一具變 焦功能的光學鏡頭組件450、451。光學鏡頭組件450、451分別包括由多個由物側S1至像側S2排列之光學透鏡450a、451a組合配置而成，這些光學透鏡450a、451a均位於一光線的傳遞路徑上。於本實施例中，光學鏡頭組件450、451皆分別包括三個光學透鏡450a、451a。不過，於其他實施例中，光學鏡頭組件450、451亦可以包括不同數量的光學透鏡450a、451a。本創作並不對光學透鏡450a、451a的排列方式與數量加以限制。

光學鏡頭組件450、451中的光學透鏡450a、451a的型態並不限制。各光學透鏡450a、451a之位置可以為固定不動，或可以透過調整裝置而改變光學透鏡450a、451a彼此的相對位置，本創作並不對此加以限制。

光學鏡頭組件450不僅可以配置於第一液晶光學組件420接近物側S1的一側，亦可以選擇配置於第一液晶光學組件420接近像側S2的一側。或者是，光學鏡頭組件450同時配置於第一液晶光學組件420的兩側，相同的，光學鏡頭組件451不僅可以配置於第二液晶光學組件440接近物側S1的一側，亦可以選擇配置於第二液晶光學組件440接近像側S2的一側。或者是，光學鏡頭組件451同時配置於第二液晶光學組件440的兩側，本創作並不對此加以限制。

光學鏡頭組件450與第一液晶光學組件420的結合方式並不限制，例如光學鏡頭組件450可以直接以黏結劑或光學膠(Optically Clear Adhesive,OCA)貼合於第一液晶光學組件420的一側。於其他實施例中，光學鏡頭組件450也可以機械結合的固定方式，不直接與第一液晶光學組件420接觸而配置於第一液晶光學組件420的一側。

當光學鏡頭組件450配置於第一液晶光學組件420接近像側S2的一側時，光學鏡頭組件450可為與第一液晶光學組件420中的第一電極單元424結合。第一液晶光學組件420中的第一電極 單元422，可以為實質相同於第三實施例中的第一電極單元322之結構。於另一實施例中(圖未示)，第一液晶光學組件420也可以為實質相同於第三實施例中所揭露的第一液晶光學組件320之結構，並具相同功效，本創作並不對此加以限制。當第二光學鏡頭組件451配置於第二液晶光學組件440接近像側S2的一側時，第一光學鏡頭組件451可為與第二液晶光學組件440中的第二電極單元444結合。第二液晶光學組件440中的第一電極單元442，可以為實質相同於第三實施例中的第二電極單元342之結構。

於另一實施例中，第二液晶光學組件440也可以為實質相同於第三實施例中的第二液晶光學組件340之結構，並具相同功效，本創作並不對此加以限制。

藉由於複合式變焦光學模組設置至少一光學鏡頭組件450、451，具有進一步縮減複合式變焦光學模組400焦距的功能，能使複合式變焦光學模組400之體積能夠進一步縮小。

參閱圖5所示，圖5為本創作第五實施例的複合式變焦光學模組結構示意圖，第五實施例與前述各實施例之差異，主要在於第五實施例所揭露之複合式變焦光學模組500，為直接以第一、第二液晶光學組件520、540的第一、第二電極單元522、524，形成具凹狀球面形狀的負/凹透鏡以及具凸狀球面形狀的正/凸透鏡。

第五實施例的複合式變焦光學模組500包括第一液晶光學組件520、第二液晶光學組件540。第一液晶光學組件520包括一對第一電極單元522、524以及一第一液晶層526，其中該第一電極單元522、524分別配置於第一液晶層526的兩側。

第一電極單元524配置於第一液晶層526接近像側S2的一側，第一電極單元524包括第一基板524b以及第一導電層524a，第一基板524b為平面基板，而第一導電層524a配置於第一基板524b接近物側S1的一側之內表面。第一電極單元522包括第一基板522b以及第一導電層522a。於本實施例中，第一基板522b為 一負/凹透鏡，第一基板522b的形狀由中心向週緣逐漸彎曲，而形成向像側S2方向內凹的凹狀球面形狀。第一基板524b為平面基板，第一基板522b與第一基板524b之間的距離是自第一基板522b球面形狀基板中心處T1向第一基板522b週緣而逐漸增加，從而第一基板522b形成具凹狀球面形狀的負/凹透鏡。值得注意的是，第一導電層522a配置於第一基板522b接近物側S1的一側之外表面，因此第一導電層522a為具有實質對應於第一基板522b外表面曲率的一曲面/球面電極，第一導電層522a與第一基板522b外型同為凹狀球面形狀。

由於第一導電層522a配置於第一基板522b上而呈現一凹狀球面的形狀，第一導電層522a上各點與第一導電層524a之距離並不相同。因此，第一導電層522a、524a之間形成一強度由中心朝邊緣變化的同心圓形漸變電場，此非均勻漸變電場具有改變液晶526b分子導軸指向，使第一液晶層526內呈現一漸變的中央對稱折射率梯度分佈，當光線通過第一液晶光學組件520時第一液晶層526產生等效於負/凹透鏡之光學特性。

需說明的是，具凹狀球面形狀外型之第一電極單元522，不僅可以配置於第一液晶層526接近物側S1的一側，亦可以選擇配置於第一液晶層526接近像側S2的一側。或者是，具凹狀球面形狀外型之第一電極單元522同時配置於第一液晶層526的兩側，本創作並不對此加以限制。

於本實施例中，第二液晶光學組件540包括一對第一電極單元542、544以及一第二液晶層546，其中該第二電極單元542、544分別配置於第二液晶層546的兩側。第二電極單元542配置於第二液晶層546接近物側S1的一側，第二電極單元542包括一第二基板542b以及一第二導電層542a，第二基板542b為平面基板，而第二導電層542a配置於第二基板542b接近像側S2的一側之內表面。

第二電極單元544包括一第二基板544b以及一第二導電層544a，第二導電層544a配置於第二基板544b接近像側S2的一側之內表面上。於本實施例中，第二基板544b為一正/凸透鏡，第二基板544b的形狀由中心向週緣逐漸彎曲，而形成向像側S2方向外凸的凸狀球面形狀。第二基板542b為平面基板，第二基板544b與第二基板542b之間的距離是自第二基板544b球面形狀基板中心處T1向第二基板542b週緣而逐漸減少，從而第二基板544b形成具凸狀球面形狀的正/凸透鏡。值得注意的是，第二導電層544a配置於第二基板544b接近物側S1的一側之內表面，因此第二導電層544a為具有實質對應於第二基板544b內表面曲率的一曲面/球面電極，第二導電層544a與第二基板544b外型同為凸狀球面形狀。

由於第二導電層544a配置於第二基板544b上而呈現一凸狀球面的形狀，第二導電層544a上各點與第二導電層542a之距離並不相同。因此，第二導電層544a、542a之間形成一強度由中心朝邊緣變化的同心圓形漸變電場，此非均勻漸變電場具有改變液晶546b分子導軸指向，使第二液晶層546內呈現一漸變的中央對稱折射率梯度分佈，當光線通過第二液晶光學組件540時第二液晶層546產生等效於正/凸透鏡之光學特性。

需說明的是，具凸狀球面形狀外型之第二電極單元544，不僅可以配置於第二液晶層546接近像側S2的一側，亦可以選擇配置於第二液晶層546接近物側S1的一側。或者是，具凸狀球面形狀外型之第二電極單元544同時配置於第二液晶層546的兩側，本創作並不對此加以限制。

經由上述配置，複合式變焦光學模組500中的第一電極單元522a、524a之間與第二電極單元542a、544a之間，均可形成一強度由中心朝邊緣變化的漸變電場。藉由改變第一基板522b以及第二基板544b的厚度以及曲率，能夠調變第一基板522b以及第二基板542b的光學焦距。此外，液晶526b、546b的折射率可分別透過 第一導電層522a、524a與第二導電層542a、544a之間的電場強度變化而調變。據此，藉由調整第一基板522b以及第二基板542b的厚度或曲率，以及第一導電層522a、524a與第二導電層542a、544a之間的電場強度變化，可使得第一液晶光學組件520與第二液晶光學組件540各別具有變焦操作之功能。據此，透過第一液晶光學組件520與第二液晶光學組件540之整合，複合式變焦光學模組500得以進行複合焦距變焦之操作。

雖然本創作之較佳實施例已揭露如上，然本創作並不受限於上述實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作所揭露之範圍內，當可作些許之更動與調整，因此本創作之保護範圍應當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧複合式變焦光學模組

120‧‧‧第一液晶光學組件

140‧‧‧第二液晶光學組件

122、124‧‧‧第一電極單元

142、144‧‧‧第二電極單元

122a、124a‧‧‧第一導電層

142a、144a‧‧‧第二導電層

122b、122c、124b‧‧‧第一基板

142b、144b‧‧‧第二基板

126‧‧‧第一液晶層

146‧‧‧第二液晶層

126a、146a‧‧‧黏著層

126b、146b‧‧‧液晶

S1‧‧‧物側

S2‧‧‧像側

112‧‧‧第一電極

114‧‧‧第二電極

132‧‧‧第三電極

134‧‧‧第四電極

110、130‧‧‧驅動電源

T1‧‧‧基板中心處

Claims (12)

1. 一種複合式變焦光學模組，具有一物側與一相對於物側的像側，包括：一第一液晶光學組件，該第一液晶光學組件包括一對第一電極單元以及一第一液晶層，其中該第一液晶層配置於該些第一電極單元之間，其中一該第一電極單元包括至少一第一基板以及至少一第一導電層，該些第一導電層配置於該第一基板上，該些第一導電層連結一驅動電源，而該些第一導電層之間形成一漸變電場；以及一第二液晶光學組件，該第二液晶光學組件包括一對第二電極單元以及一第二液晶層，其中該第二液晶層配置於該些第二電極單元之間，該第二電極單元包括至少一第二基板以及至少一第二導電層，該第二導電層配置於該第二基板，而該第二導電層位於該第二液晶層與該第二基板之間；其中該第一液晶光學組件以及該第二液晶光學組件皆位於一光線的傳遞路徑上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之複合式變焦光學模組，其中該第一液晶光學組件具有負焦距，該第二液晶光學組件具有正焦距。
3. 如申請專利範圍第1項所述之複合式變焦光學模組，其中至少一該第一電極單元為曲面球面形狀，而該第一電極單元的該第一基板具有負焦距。
4. 如申請專利範圍第1項所述之複合式變焦光學模組，其中至少一該第二電極單元為曲面球面形狀，而該第二電極單元的該第二基板具有正焦距。
5. 如申請專利範圍第1項所述之複合式變焦光學模組，更包含至 少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而該光學鏡頭組件與該第一液晶光學組件結合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之複合式變焦光學模組，更包含至少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而該光學鏡頭組件與該第二液晶光學組件結合。
7. 一種複合式變焦光學模組，具有一物側與一相對於物側的像側，包括：一第一液晶光學組件，該第一液晶光學組件包括一對第一電極單元以及一第一液晶層，其中該第一液晶層配置於該些第一電極單元之間，該第一電極單元包括至少一第一基板以及至少一第一導電層，該第一導電層配置於該第一基板，而該第一導電層位於該第一液晶層與該第一基板之間；以及一第二液晶光學組件，該第二液晶光學組件包括一對第二電極單元以及一第二液晶層，其中該第二液晶層配置於該些第二電極單元之間，其中一該第二電極單元包括至少一第二基板以及至少一第二導電層，該些第二導電層配置於該第二基板上，該些第二導電層連結一驅動電源，而該些第二導電層之間形成一漸變電場；其中該第一液晶光學組件以及該第二液晶光學組件皆位於一光線的傳遞路徑上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之複合式變焦光學模組，其中該第一液晶光學組件具有負焦距，該第二液晶光學組件具有正焦距。
9. 如申請專利範圍第7項所述之複合式變焦光學模組，其中至少 一該第一電極單元為曲面球面形狀，而該第一電極單元的該第一基板具有負焦距。
10. 如申請專利範圍第7項所述之複合式變焦光學模組，其中至少一該第二電極單元為曲面球面形狀，而該第二電極單元的該第二基板具有正焦距。
11. 如申請專利範圍第7項所述之複合式變焦光學模組，更包含至少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而該光學鏡頭組件與該第一液晶光學組件結合。
12. 如申請專利範圍第7項所述之複合式變焦光學模組，更包含至少一光學鏡頭組件，該光學鏡頭組件包括多個光學透鏡，且該些光學透鏡位於該光線的傳遞路徑上，而該光學鏡頭組件與該第二液晶光學組件結合。