TWM587756U - 微型化短距離光學系統 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種微型化短距離光學系統，其依序包括一顯示屏、一反射式偏振元件、一第一相位延遲片、一部分穿透部分反射元件、至少一光學元件及設於上述元件任一側之一透鏡。光學元件可為一圓偏振片或是一第二相位延遲片及一線偏振片之組合。顯示屏輸出影像並發出光線後，光線在反射式偏振元件及部分穿透部分反射元件之間反射兩次，使光線通過第一相位延遲片三次，當光線經過三次相位延遲後，經過第三次相位延遲的光線穿透該部分穿透部分反射元件，並通過光學元件進行第四次相位延遲，最後經過四次相位延遲的光線經由一透鏡導入至少一人眼中，而僅設置單一透鏡可讓本創作之光學系統整體厚度更小，達到微型化之目的。

Description

微型化短距離光學系統

本創作係有關一種光學系統，特別是指一種可應用於頭戴顯示器之微型化短距離光學系統。

頭戴顯示器（Head-mounted display）是用於顯示圖像及色彩的設備，通常是用眼罩或頭盔的形式，將顯示屏貼近使用者的眼睛，通過光路調整焦距以在近距離中對眼睛投射畫面，產生虛擬實境的效果，增加配戴者的臨場感。

第1圖所示為虛擬實境的頭戴顯示器之光學系統示意圖，顯示屏10投射出影像，經過一段光程為d的光路後入射至光學模組23，此光學模組23為單一透鏡或多個透鏡之組合，用以將影像導入至使用者的人眼24中，假設光程d為40mm，而頭戴顯示器的長度為光程d 加上光學模組的厚度、適眼距、外殼等，其總和對於戴在頭上的眼罩和頭盔而言略顯笨重，對使用者的鼻樑、頭頂、頸部都會造成負擔無法久戴，故而目前技術係致力於將頭戴顯示器中光學系統的長度縮短，以使頭戴顯示器的厚度縮小，便於使用者配戴使用。

因此，本創作即提出一種微型化短距離光學系統，除了可將光學系統的距離縮短之外，更可擴大視場，有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式容後詳述。

本創作之主要目的在提供一種微型化短距離光學系統，其在顯示屏前和光學模組之間設置反射式偏振元件、相位延遲片、部分穿透部分反射元件等光學元件，利用光線的相位延遲及多次反射達到近似或相同長度的光程，藉以縮短顯示屏和光學模組之間的距離，最終可用以將頭戴顯示器微型化。

本創作之另一目的在提供一種微型化短距離光學系統，其係在反射式偏振元件、第一相位延遲片、部分穿透部分反射元件、第二相位延遲片及線偏振片中任一元件之任一側設置單一片透鏡，在調節焦距之前提下更可達到微型化之目的。

本創作之再一目的在提供一種微型化短距離光學系統，其可應用於頭戴顯示器、遊戲機等產品上之廣角鏡頭或廣角目鏡，僅利用單一透鏡進行焦距調節，可最大化使裝置的厚度縮短，達到短距離、視場大、具有良好的像差校正等優點。

為達上述目的，本創作提供一種微型化短距離光學系統，包括：一顯示屏，輸出影像並發出偏振或非偏振之光線；一反射式偏振元件，對應該顯示屏設置，使該光線部分穿透、部分反射；一第一相位延遲片，對應該反射式偏振元件設置，接收部分穿透該反射式偏振元件之該光線，並進行第一次相位延遲；一部分穿透部分反射元件，對應該第一相位延遲片設置，使經第一次相位延遲之該光線部分穿透該部分穿透部分反射元件，部分則反射回該第一相位延遲片進行第二次及第三次相位延遲；至少一光學元件，對應該部分穿透部分反射元件設置，接收部分穿透該部分穿透部分反射元件且經過該第二、第三次相位延遲之該光線，並進行第四次相位延遲，再讓經過第四次相位延遲之光線通過而只經過兩次相位延遲的光線無法通過；以及一透鏡，設於該反射式偏振元件、該第一相位延遲片、該部分穿透部分反射元件及該光學元件中任一元件之任一側，以調節焦距，並將影像導入至少一人眼中。

根據本創作之實施例，該顯示屏與至透鏡之間以及該透鏡至該人眼之間更可包括一至多片平板玻璃。

根據本創作之實施例，該光學元件包括：一第二相位延遲片，對應該部分穿透部分反射元件設置，接收部分穿透該部分穿透部分反射元件且經過該第二、第三次相位延遲之該光線，並進行第四次相位延遲；以及一線偏振片，對應該第二相位延遲片設置，該線偏振片係用以讓只經過兩次相位延遲的光線不要通過，並讓經過第四次相位延遲之光線通過。

根據本創作之實施例，該光學元件為一圓偏振片。

根據本創作之實施例，該部分穿透部分反射元件所反射回該第一相位延遲片之光線經過該第一相位延遲片的第二次相位延遲後，通過該第一相位延遲片到達該反射式偏振元件，並在該反射式偏振元件上完成反射，讓該光線再反射回該第一相位延遲片並進行第三次相位延遲，接著光線穿過該第一相位延遲片及該部分穿透部分反射元件到達該第二相位延遲片，且該透鏡可設於該第二相位延遲片及該線偏振片中任一者之任一側。

根據本創作之實施例，該第一、第二、第三、第四次相位延遲皆增加1/4波長的奇數倍的相位延遲，使到達該人眼之光線共延遲一個波長的整數倍。

根據本創作之實施例，該顯示屏送出並進入該反射式偏振元件之該光線為偏振光時，其可為線偏振光、圓偏振光或其他偏振態，且該顯示屏及該反射式偏振元件之間更可依據該顯示屏之偏振情況可增加至少一線偏振片、圓偏振片或相位延遲片以調整該顯示屏之偏振態，新增之材質可為薄膜材料或為光學鍍膜等以塗佈、鍍膜或黏合等的形式設置於該顯示屏或該反射式偏振元件上。該線偏振光經過該第一相位延遲片後可轉換成左圓偏振光或右圓偏振光。

根據本創作之實施例，該顯示屏之可視範圍半徑為H， 該光學系統之總長為TTL，該眼睛到該光學系統之最近元件表面中心之距離為E，該光學系統之半視場角為，則 ，且 ，且 。

根據本創作之實施例，該光學系統之有效焦距為F，該透鏡靠近該眼睛之一側之曲率半徑為R ₁，靠近該顯示屏之一側之曲率半徑為R ₂， 。

本創作提供一種微型化短距離光學系統，其應用於頭戴顯示器，特別是頭戴顯示器的虛擬實境系統，由於是戴在使用者的頭上，若體積太大、太長則難以固定在使用者的頭部而會受重力影響下墜，更會對使用者的頭部和頸部造成負擔，因此頭戴顯示器的大小愈小愈好，特別是長度必須縮短，而本創作之目的即在於利用複數光學元件將光線進行多次反射，更在這些光學元件之間僅設置單一透鏡調節焦距，在相同長度之光程下使整體光學系統縮短，以達到將頭戴顯示器微型化之目的。

請同時參考第2圖及第3圖，其分別為本創作微型化短距離光學系統之一實施例之示意圖及分解圖，在本創作微型化短距離光學系統中，於一顯示屏10和至少一人眼24之間依序包括一反射式偏振元件12、一第一相位延遲片14、一部分穿透部分反射元件16、一第二相位延遲片18、一線偏振片20及一透鏡22，其中，顯示屏10係輸出影像並發出光線，此光線為偏振光或非偏振光，當光線是偏振光時，此該偏振光可為線偏振光、圓偏振光或其他偏振態，在此實施例中，光線為線偏振光，進一步而言，此實施例中之線偏振光之偏振方向係與光路垂直；反射式偏振元件12係對應顯示屏10設置，接收顯示屏10所發出之偏振光，並將該偏振光部分穿透、部分反射，特別是本創作所採用之反射式偏振元件12包含與光路垂直和平行兩種偏振方向，可使垂直之偏振光穿透，水平偏振光反射；第一相位延遲片14係對應反射式偏振元件12設置，用以接收從反射式偏振元件12部分穿透之偏振光，並進行第一次、第二次及第三次相位延遲，其中第一次及第三次相位延遲之偏振光係向人眼24的方向，而第二次相位延遲之偏振光則是向顯示屏10之方向；部分穿透部分反射元件16係對應該第一相位延遲片14設置，接收通過第一相位延遲片14之光線並將通過之光線部分反射、部分穿透；第二相位延遲片18係對應部分穿透部分反射元件16設置，接收部分穿透該部分穿透部分反射元件16之光線，並進行第四次相位延遲；線偏振片20對應第二相位延遲片18設置，線偏振片20係用以讓只經過兩次相位延遲的偏振光不要通過並只讓經過四次相位延遲之偏振光通過，而透鏡22設置於上述光學系統中任一元件之任一側，將影像導入人眼24中。

在本創作中所設置之單一透鏡22，其可為凸透鏡，如第3圖所示，透鏡22可設於反射式偏振元件12、第一相位延遲片14、部分穿透部分反射元件16、第二相位延遲片18及線偏振片20中之任一側，作用在於調節焦距，不論設在上述任意二光學元件之間，最終可達到縮短光學系統的效果，而在第2圖之實施例中，透鏡22係設於線偏振片20之左側，靠近人眼24。

特別的是，本創作中第一相位延遲片14之快慢軸與反射式偏振元件12之穿透軸夾45度角，可增加1/4波長的相位延遲。

此外，本創作中之透鏡22可為非球面透鏡、菲涅爾透鏡（Fresnel lens）或多片透鏡之組合。

本創作中具體之步驟流程請參考第4A圖至第4C圖，首先於第4A圖中，顯示屏10輸出影像，並發出偏振光到反射式偏振元件12，反射式偏振元件12使該偏振光部分穿透至第一相位延遲片14、部分則反射回顯示屏10，而穿透反射式偏振元件12的部分穿透之偏振光經過第一相位延遲片14之後，會進行第一次相位延遲，再到達部分穿透部分反射元件16；接著請參考第4B圖，經過第一次相位延遲的偏振光在部分穿透部分反射元件16處部分穿透，部分則反射回第一相位延遲片14進行第二次相位延遲，此處之部分穿透部分反射元件16的偏振光為能量損失，而經過第一次相位延遲的偏振光穿透第一相位延遲片14後到達反射式偏振元件12；接著請再參考第4C圖，反射式偏振元件12將經過第二次相位延遲的偏振光進行反射，反射回第一相位延遲片14，進行第三次相位延遲，再經過部分穿透部分反射元件16，其部分穿透的偏振光(經過第三次相位延遲)到達第二相位延遲片18，並進行第四次相位延遲；接著，經第四次相位延遲的偏振光穿透第二相位延遲片18，在線偏振片20進行篩選，只讓經過四次相位延遲之偏振光通過線偏振片20，並被透鏡22導入至少一人眼24中。

由於本創作中第一相位延遲片14及第二相位延遲片18皆為1/4波長的相位延遲的奇數倍，故經過四次相位延遲後共延遲1個波長的整數倍。

線偏振光通過第一相位延遲片14後會轉變成圓偏振光，包括左圓偏振光或右圓偏振光兩種。但當部分圓偏振光被部分穿透部分反射元件16反射回第一相位延遲片14後，又會變為線偏振光，之後雖然還會再通過第一相位延遲片14並轉換成圓偏振光，然而通過第二相位延遲片18後，仍會轉換成回線偏振光。

在顯示屏10及反射式偏振元件12之間，更可依據顯示屏10之偏振情況增加至少一線偏振片、圓偏振片或相位延遲片，以調整顯示屏10之偏振態，而新增之材質可為薄膜材料或為光學鍍膜等，其係以塗佈、鍍膜或黏合等形式設置於顯示屏10或反射式偏振元件12上。

本創作可達到較大視角、系統距離縮短及良好像差校正之效果，請參考第2圖，其中透鏡22為L，其有效焦距為f，光學系統之有效焦距為F，光學系統之半視場角為，顯示屏10的可視範圍半徑為H，R ₁~R ₂分別為透鏡22左右兩面之曲率半徑，眼睛(光圈)到光學系統之最近元件表面中心距離為E，光學系統之總長為TTL，可得到以下公式：
(1)
(2)
(3)
(4)
上述公式(3)可達到良好的像差校正，而公式(1)、(2)、(4)則可達到較大視角、系統距離縮短(輕薄化)之優點。

第2圖之實施態樣可得到具體之實驗數據如下表一：

f = 24.646	H = 17	2ω= 93.4°	f1 = 24.646	TTL = 22.7
表面	Radius	厚度	Nd	Vd	半徑	透鏡
stop	無限 (Infinity)	10			2
2	48.50639387	4.28	1.49000	57.4	15.5	L1
3	-15.78174855	0.5			17.5
4	無限	0.3	1.49000	57.4	17.5
5	無限	0.5	1.52000	64.2	17.5
6	無限	6.42			17.5
7	無限	0..08	1.49000	57.4	17.5
8	無限	0.5	1.52000	64.2	17.5
9	無限	0.12	1.49000	57.4	17.5
10	無限
非球面 係數 透鏡面	K	A	B	C	D	E
2	3.595	2.661E-05	-4.933E-08	-2.615E-10	-5.620E-13	9.260E-17
3	-5.158	-9.933E-05	7.300E-07	-2.227E-09	0.000E+00	0.000E+00

表一

上表中之A、B、C、D、E等為非球面公式中之參數，非球面公式為 ，其中C=1/R，R為曲率半徑。此外，表中f為光學系統之有效焦距，為光學系統之半視場角，H為顯示屏的可視範圍半徑，f1為透鏡的有效焦距，Nd為折射率(Refractive index)，Vd為阿貝數(Abbe number)或色散係數(V-number)。

本創作中，反射式偏振元件12及部分穿透部分反射元件16可為在透鏡22上塗佈一層具反射式偏振功能之鍍膜，或是本身具反射式偏振功能之鏡片或為薄膜形式的光學材料貼在透鏡22上，因此，本創作可將反射式偏振元件12貼附在第一相位延遲片14上、將反射式偏振元件12貼附在透鏡22上、將部分穿透部分反射元件16貼附在第一相位延遲片14上、將部分穿透部分反射元件16貼附在第二相位延遲片18上、將部分穿透部分反射元件16貼附在透鏡22上等等，從而產生多種不同實施態樣。

除了第2圖之實施態樣之外，以下在第5A圖至第5C圖中說明其他多種不同之透鏡22配置方式之實施態樣，但此些實施態樣並非限制本創作中透鏡22之配置方法，只要是在反射式偏振元件12、第一相位延遲片14、部分穿透部分反射元件16、第二相位延遲片18及線偏振片20中至少一者之任一側設置透鏡22的結構便包含在本創作之範圍內。

在第5A圖所示之實施例中，透鏡22設在第一相位延遲片14和部分穿透部分反射元件16之間，此部分穿透部分反射元件16設置在透鏡22上，此外，本創作可將第二相位延遲片18與線偏振片20設為一體，舉例而言，如第5A圖所示，第二相位延遲片18與線偏振片20在同一透鏡22的同一側，可等效於圓偏振片之功能，則可將第二相位延遲片18及線偏振片20利用一圓偏振片取代。本實施例中另在偏振光入射人眼24之前增設一平板玻璃26，以起到保護的作用。此實施例之具體數據如下表二：

f = 24.79	H = 17	2ω =82.3°	f1 = 135.1	TTL = 32.47
表面	Radius	厚度	Index	Abbe.	半徑	透鏡
stop	無限 (Infinity)	10			2
2	無限	0.5	1.52000	64.0	21
3	無限	0.3	1.49000	57.4	21
4	無限	0.5			21
5	88.03425936	4.34	1.49000	70.4	21	L1
6	-260.8417997	5.13			21
7	無限	0.08	1.49000	57.4	21
8	無限	0.12	1.49000	57.4	21
9	無限	0.5	1.52000	64.0	21
10	無限	11			21
11	無限
非球面 係數 透鏡面	K	A	B	C
5	0.000	5.83E-07	1.48E-09	0.00E+00
6	0.000	3.17E-07	7.74E-09	6.75E-13

表二

第5B圖所示為另一實施例，反射式偏振元件12設在第一相位延遲片14上，透鏡22設於第一相位延遲片14及部分穿透部分反射元件16之間，與第5A圖之實施例相同的是，第二相位延遲片18及線偏振片20可利用一圓偏振片取代，並在偏振光入射人眼24之前增設一平板玻璃26。此實施例之具體數據如下表三：

f = 23.3	H = 17	2ω = 98.39°	f1 = 158.4	TTL = 33.3
表面	Radius	厚度	Nd	Vd	半徑	透鏡
stop	無限 (Infinity)	10			2
2	無限	0.5	1.52000	64.0	20
3	無限	0.3	1.49000	57.4	20
4	無限	0.5			20
5	77.53033929	5.5	1.49000	70.4	20	L1
6	無限	0.08	1.49000	57.4	20
7	無限	0.12	1.49000	57.4	20
8	無限	16.3			20
9	無限

表三

第5C圖之實施例中，透鏡22設於反射式偏振元件12及第一相位延遲片14之間，此實施例的反射式偏振元件12設置於透鏡22右側，部分穿透部分反射元件16則可設置於第一相位延遲片14之左側或第二相位延遲片18之右側，與第5A圖之實施例相同的是，第二相位延遲片18及線偏振片20可利用一圓偏振片取代，並在偏振光入射人眼24之前增設一平板玻璃26。此實施例之具體數據如下表四：

f = 21.86	H = 17	2ω = 96.4 °	f1 = 107.4	TTL = 25.38
表面	Radius	厚度	Nd	Vd	半徑	透鏡
stop	無限 (Infinity)	10			2
2	無限	0.5	1.52000	64.0	21.3
3	無限	0.3	1.49000	57.4	21.3
4	無限	0.5	1.52000	64.2	21.3
5	無限	0.08	1.49000	57.4	21.3
6	無限	4.7			21.3
7	151.8207853	6	1.49000	70.4	21.3	L1
8	-79.34731414	3.3			21.3
9	無限
非球面 係數 透鏡面	K	A	B	C	D
7	32.684	-4.961E-07	-3.690E-09	-1.327E-12	-3.377E-15
8	-0.380	-2.352E-07	3.054E-10	0.000E+00	0.000E+00

表四

本創作利用偏振原理將光路在光學系統內做內部折反射達到將光學系統長度縮短的效果，如第2圖及第5A圖至第5C圖之實施例所示，圖中偏振光從顯示屏10發出後至人眼24前的光學模組(圖中未示)之光學路徑經過多次的反射，假設光線從顯示屏10到光學模組的每一次反射的長度加總後的光程為d，與第1圖之先前技術中顯示屏10到光學模組23的光程d幾近相同，但由於在第2圖及第5A圖至第5C圖之實施例中，偏振光從顯示屏10發出後，至人眼24前之光學模組的這段光路是經過多次反射加總而得到的，因此實際上從顯示屏10到光學模組的長度會遠小於第1圖中從顯示屏10到光學模組23的長度，達到縮短光學系統之長度的目的。

下表五為第2圖、第5A~5C圖之實施例套入上述公式(1)~(4)之計算結果。

	第2圖之實施例	第5A圖之實施例	第5B圖之實施例	第5C圖之實施例
	1.34	1.91	1.96	1.49
	0.75	1.32	1.37	0.9
	1.44	0.61	0.55	0.65
	1.49	0.98	1.02	1.28

表五

綜上所述，本創作所提供之微型化短距離光學系統係在顯示屏後、光學模組前依序擺放複數光學元件，利用光線多次反射達到光學系統的長度縮短之目的，且利用相位延遲片進行四次相位延遲，使偏振光的偏振態最後到達光學模組時與一開始從顯示屏發射的偏振態相位延遲一個波長的整數倍。本創作更利用單一透鏡之設計達到短距離微型化之目的，且仍可保持良好的像差校正，適用於廣角鏡頭或廣角目鏡，視角可達50度以上。

唯以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍。故即凡依本創作申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10‧‧‧顯示屏
12‧‧‧反射式偏振元件
14‧‧‧第一相位延遲片
16‧‧‧部分穿透部分反射元件
18‧‧‧第二相位延遲片
20‧‧‧線偏振片
22‧‧‧透鏡
23‧‧‧光學模組
24‧‧‧人眼
26‧‧‧平板玻璃

第1圖為先前技術中頭戴顯示器的顯示屏與人眼之間光程之示意圖。
第2圖為本創作微型化短距離光學系統之一實施例之示意圖。
第3圖為本創作微型化短距離光學系統之一實施例之分解圖
第4A圖至第4C圖為本創作微型化短距離光學系統之步驟流程圖。
第5A圖至第5C圖為本創作微型化短距離光學系統中單一透鏡之不同配置之實施例示意圖。

Claims (13)

1. 一種微型化短距離光學系統，包括：
   一顯示屏，輸出影像並發出偏振或非偏振之光線；
   一反射式偏振元件，對應該顯示屏設置，使該光線部分穿透、部分反射；
   一第一相位延遲片，對應該反射式偏振元件設置，接收部分穿透該反射式偏振元件之該光線，並進行第一次相位延遲；
   一部分穿透部分反射元件，對應該第一相位延遲片設置，使經該第一次相位延遲之該光線部分穿透該部分穿透部分反射元件，部分則反射回該第一相位延遲片進行第二次及第三次相位延遲；
   至少一光學元件，對應該部分穿透部分反射元件設置，接收部分穿透該部分穿透部分反射元件且經過該第二、第三次相位延遲之該光線，並進行第四次相位延遲，再讓經過第四次相位延遲之光線通過而只經過兩次相位延遲的光線無法通過；以及
   一透鏡，設於該反射式偏振元件、該第一相位延遲片、該部分穿透部分反射元件及該光學元件中任一者之任一側，將該顯示屏所輸出之該影像導入至少一人眼中。
2. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該人眼至該透鏡之間可包括一至多片平板玻璃，且該透鏡至該顯示屏之間更可包括一至多片平板玻璃，並可於該平板玻璃上設置對應的一至多個光學元件，其材質可為薄膜材料或為光學鍍膜等以塗佈、鍍膜或黏合等的形式設置於該平板玻璃上 。
3. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該光學元件包括：
   一第二相位延遲片，對應該部分穿透部分反射元件設置，接收部分穿透該部分穿透部分反射元件且經過該第二、第三次相位延遲之該光線，並進行第四次相位延遲；以及
   一線偏振片，對應該第二相位延遲片設置，該線偏振片係用以讓只經過兩次相位延遲的光線不要通過，並讓經過第四次相位延遲之光線通過。
4. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該光學元件可為一圓偏振片。
5. 如請求項3所述之微型化短距離光學系統，其中該部分穿透部分反射元件所反射回該第一相位延遲片之光線經過該第一相位延遲片的第二次相位延遲後，通過該第一相位延遲片到達該反射式偏振元件，並在該反射式偏振元件上完成反射，讓該光線再反射回該第一相位延遲片並進行第三次相位延遲，接著該光線再穿過該第一相位延遲片及該部分穿透部分反射元件到達該第二相位延遲片，且該透鏡可設於該第二相位延遲片及該線偏振片中任一者之任一側。
6. 如請求項3所述之微型化短距離光學系統，其中該第一、第二、第三、第四次相位延遲皆增加1/4波長的奇數倍的相位延遲，使到達該人眼之該光線共延遲一個波長的整數倍。
7. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該顯示屏送出並進入該反射式偏振元件之該光線為偏振光時，其可為線偏振光、圓偏振光或其他偏振態，且該顯示屏及該反射式偏振元件之間更可依據該顯示屏之偏振情況增加一個或複數個線偏振片、圓偏振片或相位延遲片以調整該顯示屏之偏振態，其可為薄膜材料或為光學鍍膜等以塗佈、鍍膜或黏合等的形式設置於該顯示屏或該反射式偏振元件上。
8. 如請求項7所述之微型化短距離光學系統，其中該線偏振光經過該第一相位延遲片後轉換成左圓偏振光或右圓偏振光。
9. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該顯示屏之可視範圍半徑為H， 該光學系統之總長為TTL， 。
10. 如請求項1或9所述之微型化短距離光學系統，其中該該顯示屏之可視範圍半徑為H， 該光學系統之總長為TTL，該眼睛到該光學系統之最近元件表面中心距離為E， 。
11. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該光學系統之有效焦距為F，該透鏡靠近該眼睛之一側之曲率半徑為R ₁，靠近該顯示屏之一側之曲率半徑為R ₂， 。
12. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該光學系統之有效焦距為F，該光學系統之半視場角為，該光學系統之總長為TTL， 。
13. 如請求項1所述之微型化短距離光學系統，其中該透鏡可為非球面透鏡、菲涅爾透鏡或多片透鏡之組合。