CN110383135B - 光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于向观察者显示图像的光学系统，该光学系统包括部分反射器、反射偏振器和第一延迟器层。光线沿光轴传播并且穿过多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器层而基本上不被折射。对于从物体入射在光学系统上的光锥，该光锥包括每毫米约70线对、60线对、50线对、40线对或30线对的空间频率，并且用穿过光学系统的出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约20度的角度的光锥的主光线填充出射光瞳，光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。

Description

光学系统
技术领域
本公开整体涉及光学系统以及相关的折叠光学器件的光学部件和方法。
背景技术
包括虚拟现实(VR)显示器的许多显示器尝试呈现复制真实或假想环境的真实图像。在一些应用中，VR显示器尝试提供三维环境的沉浸式模拟。
发明内容
一些实施方案涉及用于向观察者显示图像的光学系统。该系统包括多个光学透镜，该多个光学透镜包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜。第二透镜设置在第一透镜和第三透镜之间。第一透镜和第二透镜中的每一者具有小于约20nm/cm的光学双折射率。第三透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面。第一透镜的第一主表面和第二主表面可为基本上球形的并且朝向彼此凹入。第一主表面具有在约10mm至约500mm范围内的曲率半径。第二主表面具有在约16mm至约1500mm范围内的曲率半径。第二透镜的第一主表面为基本上球形的，与第一透镜的第二主表面相邻并朝向该第一透镜的第二主表面凹入。第二透镜的第一主表面具有大于约16mm至约1500m的曲率半径。第三透镜的第一主表面与第二透镜的第二主表面相邻并朝向该第二透镜的第二主表面凸出。第三透镜的第一主表面具有在约14mm至约800mm范围内的曲率半径。第三透镜的第二主表面朝向第三透镜的第一主表面凸出，并且具有在约18mm至约1300mm范围内的曲率半径。光学系统还包括在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率的部分反射器。反射偏振器在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。第一延迟器层设置在第二透镜的基本上平坦的第二主表面上并与该第二透镜的第二主表面一致。
一些实施方案涉及用于向观察者显示图像的光学系统。该系统包括多个光学透镜，该多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜。部分反射器设置在至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率。反射偏振器设置在至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与至少一个第二透镜的弯曲主表面一致。反射偏振器在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。第一延迟器层在反射偏振器和部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致。该系统还包括出射光瞳，该出射光瞳中限定有开口。光学系统具有光轴。光线沿光轴传播，穿过多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器层而基本上不被折射。对于从物体入射在光学系统上的光锥，该光锥包括每毫米约70线对、或约60线对、或约50线对、或约40线对、或约30线对的空间频率，用穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约20度的角度(θ)的光锥的主光线填充出射光瞳，光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
一些实施方案涉及用于向观察者显示图像的光学系统。该系统包括发射图像的成像器件。出射光瞳中限定有开口。由成像器件发射的图像通过出射光瞳的开口离开光学系统。多个光学透镜设置在成像器件和出射光瞳之间，并且从成像器件接收发射的图像。光学透镜包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜。第三透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。第一透镜和第二透镜各自具有小于约7nm/cm的光学双折射率，并且彼此结合以形成双合透镜。部分反射器设置在双合透镜的弯曲主表面上并与该双合透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率。反射偏振器设置在第三透镜的弯曲主表面上并与该第三透镜的弯曲主表面一致。反射偏振器在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。第一延迟器层设置在双合透镜的主表面上并与该双合透镜的主表面一致。对于来自由成像器件发射的图像的光锥，图像包括每毫米约70线对、或约60线对、或约50线对、或约40线对、或约30线对的空间频率，填充出射光瞳。光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心，并且与光学系统的光轴形成约40度的角度。光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
本申请的这些方面和其它方面从下面的详细描述将是显而易见的。然而，在任何情况下都不应将上面的总结理解为是对所要求保护的主题的限制，该主题仅仅由所附权利要求限定。
附图说明
图1A至图1D是示出根据一些实施方案的折叠光学系统的示意图，其中光束在其横穿系统时弯曲，使得光的光路长于系统的长度；
图2A示出根据一些实施方案的成像器件；
图2B示出根据一些实施方案的光学系统的出射光瞳的开口；
图3示出针对根据一些实施方案的光学系统的表示沿y轴绘制的调制传递函数(光学传递函数(OTF)模量)的曲线族，其作为沿x轴的以每毫米的周期为单位(也称为每毫米的线对)的空间频率的函数；
图4示出其中来自物体的光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约20度的角度的光学系统；
图5示出其中来自物体的光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约40度的角度的光学系统；
图6示出其中来自物体的光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约45度的角度的光学系统；
图7示出其中来自物体的光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约55度的角度的光学系统；并且
图8示出其中来自物体的光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约零度的角度的光学系统。
图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
图1A为示出折叠光学系统200的示意图，其中光束在其横穿系统时弯曲，使得光的光路长于系统的长度。本文所公开的光学系统采用折叠光学器件，并且可用于头戴式显示器诸如虚拟现实显示器，和相机诸如包括在例如手机中的相机。本发明所公开的光学系统包括反射偏振器、多个透镜和/或设置在光阑表面(例如，出射光瞳或入射光瞳)和图像表面(例如，显示面板的表面或图像记录仪的表面)之间的延迟器。这些系统可以紧凑配置提供具有高视场、高对比度、低色差、低失真和/或高效率的可用于各种应用中的光学系统。
可期望用于虚拟现实应用的紧凑光学系统具有高分辨率(小光斑尺寸)和宽视场(FOV)。宽视场为观察者提供沉浸式体验。小光斑尺寸使图像锐利且清晰。当从图像到出射光瞳横穿光学系统时，光斑尺寸由于各种像差而增加，像差包括球面像差、彗形像差、像散等。透镜的像差和光的波状性质导致来自图像11(参见例如图1A)的一个点的光分布在出射光瞳开口111处的理想点周围的区域上。应当减小此类像差，以提供具有大视场的小斑点尺寸的期望方面。
调制光学传递函数(MTF)是表征光学系统将对比度从图像11转移到出射光瞳开口111的能力的图像质量的量度。MTF是通过从空间域(光斑尺寸)到频域(MTF)的傅立叶变换的相关光斑尺寸。光学系统的MTF(和光斑尺寸)可表示为空间频率的函数。空间频率量化出射光瞳开口处图像中存在的细部水平，并且通常以每毫米的线对为单位指定。高空间频率图像具有比较低空间频率的图像大的细部量。可以针对不同波长的光和相对于光轴的不同光角确定MTF的切向和矢状取向。
本文所公开的一些实施方案涉及在预定空间频率下具有指定的例如高MTF的折叠光学系统。本文所公开的系统包括具有光学性质的多个透镜，当与反射偏振器和至少一个延迟器层结合使用时，该多个透镜提供增强观察者体验沉浸式三维虚拟环境的MTF。
图1A是根据一些实施方案的光学系统200的侧视图。光学系统200被配置为通过开口111向观察者210显示图像11。第一透镜20被配置为从成像器件10接收图像11。在一些配置中，入射在第一透镜20上的图像为椭圆偏振的。在一些配置中，入射在第一透镜20上的图像为圆偏振的。
每个透镜20、30、40具有相反的第一主表面21、31、41和第二主表面22、32、42。第一透镜20的第一主表面21和第二主表面22可为基本上球形的并且朝向彼此凹入。第一透镜20的第一主表面21可具有在约10mm至约500mm范围内的曲率半径。第一透镜20的第二主表面22可具有在约16mm至约1500mm范围内的曲率半径。例如，第一透镜20可以在约550nm或587.6nm处具有约1.52的折射率。
第二透镜30的第一主表面31可为基本上球形的，与第一透镜20的第二主表面22相邻并朝向该第一透镜20的第二主表面22凹入。在一些配置中，第二透镜30的第一主表面31例如经由光学粘合剂结合到第一透镜20的第二主表面22。
第二透镜30的第一主表面31可具有大于约16mm至约1500mm的曲率半径。在一些配置中，第二透镜30的第二主表面32可为基本上平坦的。例如，第二透镜30的第二主表面32可具有大于约100mm或甚至大于2000mm的曲率半径。根据一些实施方案，第二透镜30的第一主表面31的曲率半径基本上等于第一透镜20的第二主表面22的曲率半径。在一些配置中，第二透镜30可以在约550nm处例如在587.6nm处具有约1.62的折射率。
第三透镜40的第一主表面41可以与第二透镜30的第二主表面32相邻并朝向该第二透镜30的第二主表面32凸出。第三透镜40的第一主表面41可具有在约14mm至约800mm范围内的曲率半径。第三透镜40的第二主表面42可以朝向第三透镜40的第一主表面41凸出。第三透镜40的第二主表面42可具有在约18mm至约1300mm范围内的曲率半径。在一些实施方案中，第三透镜40在约550nm例如587.6nm处具有约1.49的折射率。
系统200包括部分反射器50，该部分反射器设置在第一透镜20的弯曲的第一主表面21上并与该第一透镜20的第一主表面21一致。根据一些实施方案，部分反射器50在预定波长范围内可具有至少30％的平均光学反射率。
反射偏振器60设置在第三透镜40的第一主表面41上并与该第三透镜40的第一主表面41一致。反射偏振器60在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。
第一延迟器层70设置在第二透镜30的第二主表面32上并与该第二透镜30的第二主表面32一致。在一些实施方案中，第一延迟器层70可为在预定波长范围内的至少一个波长处的基本上四分之一波长延迟器。光学系统200的一些配置包括第二延迟器层90，其中第一透镜20设置在第二透镜30和第二延迟器层90之间。任选地，光学系统200包括第一线性吸收型偏振器80。例如，第二延迟器层90可以设置在第一透镜20和第一线性吸收型偏振器80之间。任选地，光学系统200包括线性吸收型偏振器100，其中第三透镜40设置在线性吸收型偏振器100和反射偏振器60之间。
在一些实施方案中，光学系统包括第二延迟器层90、第一线性吸收型偏振器80和第二线性吸收型偏振器100中的每一者。第一透镜20设置在第二透镜30和第二延迟器层90之间。第二延迟器层90设置在第一透镜20和第一线性吸收型偏振器80之间。第三透镜40设置在第二线性吸收型偏振器100和反射偏振器60之间。
在一些配置中，预定波长范围可以包括约550nm的波长，例如，可以包括587.6nm的波长。在一些实施方案中，预定波长范围可以从约400nm延伸到约700nm。例如，预定波长可包括蓝色原色波长、绿色原色波长和红色原色波长。
光学系统200具有光轴220。光学系统被配置成使得沿光轴220传播的光线穿过多个光学透镜20、30、40、部分反射器50、反射偏振器60和第一延迟器层70而基本上不被折射。在一些配置中，多个光学透镜20、30、40、部分反射器50、反射偏振器60和第一延迟器层70中的至少一者为旋转对称的。在一些配置中，多个光学透镜20、30、40、部分反射器50、反射偏振器60和第一延迟器层70中的至少一者为非旋转对称的。例如，多个光学透镜20、30、40、部分反射器50、反射偏振器60和第一延迟器层70中的至少一者可以具有至少一个对称平面。
如图1A所示，光学系统200可包括多个光学透镜，例如至少至少第一光学透镜20、第二光学透镜30和第三光学透镜40。第二透镜30设置在第一透镜20和第三透镜40之间。第一透镜20和第二透镜30中的每一者可具有小于约20nm/cm的光学双折射率。第三透镜40可具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
根据一些实施方式，第一透镜20和第二透镜30中的每一者具有小于约15nm/cm、小于约10nm/cm、小于约7nm/cm、或甚至小于约5nm/cm的光学双折射率。第三透镜40可具有大于约15nm/cm或大于约20nm/cm的光学双折射率。本文针对第一透镜和第二透镜引用的光学双折射率值提供了减少非成像光线通过反射偏振器的泄漏。例如，第二透镜30的第二主表面32可具有大于约2000mm的曲率半径。
光学系统200的透镜20、30、40中的一者或多者可以由任何合适的材料诸如玻璃制成。例如，透镜中的一个或多个透镜，例如第一透镜和/或第二透镜可包括以下中的一种或多种：硼硅酸盐BK7玻璃、镧冠LAK34、镧燧石LAF7玻璃、燧石F2玻璃、致密燧石SF2、镧致密燧石LASF45、以及氟磷酸盐FPL51和氟磷酸盐FPL55玻璃。
第一透镜20的材料的折射率在约550nm的波长例如587.6nm处可为约1.44、或约1.50、或约1.52。第一透镜20可包括例如以下中的多种中的一种：硼硅酸盐BK7玻璃、氟磷酸盐FPL51玻璃和氟磷酸盐FPL55玻璃。
第二透镜30的材料的折射率在约550nm的波长例如587.6nm处可为约1.65、或约1.73、或约1.75、或约1.80。第二透镜30可包括例如以下中的一种或多种：致密燧石SF2玻璃、镧致密燧石LASF45玻璃、镧冠LAK34玻璃、镧冠LAK33B玻璃、镧冠LAK33A玻璃、镧冠LAF7玻璃、镧燧石LAK34玻璃、镧燧石LAF7玻璃和燧石F2玻璃。
第一透镜20和第二透镜30的示例组合配置包括：1)第一透镜20包括硼硅酸盐BK7玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.52的折射率，并且第二透镜30包括致密燧石SF2玻璃，其在约587.6nm处具有约1.65的折射率；2)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL51玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.50的折射率，并且第二透镜30包括镧致密燧石LASF45玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.80的折射率；3)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL51玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.50的折射率，并且第二透镜30包括镧冠LAK34玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.73的折射率；4)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL51玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.50的折射率，并且第二透镜30包括镧冠LAK33B玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.76的折射率；5)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL51玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.50的折射率，并且第二透镜30包括镧冠LAK33A玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.75的折射率；6)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL55玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.44的折射率，并且第二透镜30包括镧冠LAK34玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.73的折射率；7)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL51玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.50的折射率，并且第二透镜30包括镧冠LAF7玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.75的折射率；8)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL55玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.44的折射率，并且第二透镜30包括镧燧石LAK34玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.73的折射率；9)第一透镜20包括氟磷酸盐FPL55玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.44的折射率，并且第二透镜30包括镧燧石LAF7玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.75的折射率；10)第一透镜20包括硼硅酸盐BK7玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.52的折射率，并且第二透镜30包括燧石F2玻璃，其在约550nm例如587.6nm处具有约1.62的折射率。
第三透镜40可以由塑料制成，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚碳酸酯中的一种或多种。在一些实施方案中，第三透镜40在约550nm例如587.6nm处具有约1.49的折射率。
如图1A所示，成像器件10可以邻近并面向第一透镜20设置。成像器件10发射入射在第一透镜20上的图像11。出射光瞳110邻近并面向第三透镜40设置，并在其中限定有开口111。入射在第一透镜20上的图像11通过出射光瞳110中的开口111离开光学系统200。入射在第一透镜20上的图像11可为椭圆偏振的。开口111处的出射图像可为基本上线性偏振的。
图1B示出光学系统201，其在许多方面类似于图1A的光学系统200。光学系统201的不同之处至少在于系统201不包括第二线性吸收型偏振器(图1A中的元件100)。
图1C示出与图1A具有一些相似性的另一光学系统202。光学系统202包括设置在第三透镜40的第一主表面41上并与该第三透镜40的第一主表面41一致的半反射镜51。系统202还包括设置在第一透镜的第一主表面21上并与该第一透镜的第一主表面21一致的反射偏振器61。在系统202中，第二延迟器层90邻近出射光瞳110设置。第一线性吸收型偏振器80设置在第二延迟器层90和第三透镜40之间。
图1D示出根据一些实施方案的另一光学系统203。图1D的系统在许多方面类似于图1C的系统202。系统203还包括设置在成像器件10和第一透镜20之间的第二线性吸收型偏振器100。
如图2A所示，成像器件可为基本上多边形。图2B示出出射光瞳110的开口111，该开口为基本上圆形的。如图2A和图2B所示，成像器件的有效区域的最大侧向尺寸为D(参见图2A)，并且出射光瞳的开口的最大侧向尺寸为d(参见图2B)。在一些实施方案中，比率D/d介于约1和约20之间，例如1≤D/d≤20。在一些实施方案中，D/d的比率介于约2和约15之间，例如2≤D/d≤15。在一些实施方案中，D/d的比率介于约5和约10之间，例如5≤D/d≤10。
出射光瞳110的开口111的最大侧向尺寸可在约2mm至约10mm的范围内或在约2mm至约80mm的范围内。出射光瞳110和第三透镜40之间的间距可在例如约5mm至约30mm的范围内或在约10mm至约20mm的范围内。
根据一些实施方案，光学系统200提供指定的调制传递函数。图3示出表示沿y轴绘制的调制传递函数(光学传递函数(OTF)模量)的曲线族，其作为沿x轴的以每毫米的周期为单位(也称为每毫米的线对)的空间频率的函数。该曲线族为相对于光学系统200的光轴220的在出射光瞳开口111处的光的各种角度提供光学系统的MTF对空间频率。如图3所指出的那样，对于横向(T)取向和矢状(S)取向两者，在出射光瞳开口111处针对0度、20度、40度、45度和55度角的光绘制MTF对空间频率曲线。
再次参见图1A，一些实施方案涉及用于向观察者210显示图像11的光学系统200。系统200包括多个光学透镜，该多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜20、30和包含塑料的至少一个第二透镜40。部分反射器50设置在至少一个第一透镜20的弯曲主表面21上并与至少一个第一透镜20的弯曲主表面21一致。部分反射器50在预定波长范围内可具有至少30％的平均光学反射率。系统200还包括设置在至少一个第二透镜的弯曲主表面41上并与至少一个第二透镜的弯曲主表面41一致的反射偏振器60。反射偏振器60在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。第一延迟器层70在反射偏振器60和部分反射器50之间设置在多个光学透镜20、30、40的主表面32上并与多个光学透镜20、30、40的主表面32一致。系统200的出射光瞳110中限定有开口111。
光学系统200具有光轴220。沿光轴220传播的光线穿过多个光学透镜20、30、40、部分反射器50、反射偏振器60和第一延迟器层70而基本上不被折射。
如图4所示，光锥300从物体310入射在光学系统200上，可以包括每毫米约70线对的空间频率，光锥填充出射光瞳110的开口111。光锥300的主光线320穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光轴220形成约20度的角度(θ)。光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.2、或大于约0.25、或甚至大于约0.3。
光锥300从物体310入射在光学系统200上，可以包括每毫米约60线对的空间频率，光锥填充出射光瞳110的开口111。光锥300的主光线320穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光轴220形成约20度的角度(θ)。光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.2、或大于约0.25、或甚至大于约0.3。
光锥300从物体310入射在光学系统200上，可以包括每毫米约50线对的空间频率，光锥填充出出射光瞳111的开口110。光锥300的主光线320穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光轴220形成约20度的角度(θ)。光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.2、或大于约0.25、或甚至大于约0.3。
光锥300从物体310入射在光学系统200上，可以包括每毫米约40线对的空间频率，光锥填充出射光瞳110的开口111。光锥300的主光线320穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光轴220形成约20度的角度(θ)。光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.2、或大于约0.25、或甚至大于约0.3。
光锥300从物体310入射在光学系统200上，包括每毫米约30线对的空间频率，光锥填充出射光瞳110的开口111。光锥300的主光线320穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光轴220形成约20度的角度(θ)。光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.2、或大于约0.25、或甚至大于约0.3。
现在参见图5，光锥301从物体311入射在光学系统200上，并且可以包括每毫米约70线对的空间频率。光锥301填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥301的主光线321穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约40度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥301从物体311入射在光学系统200上，并且可以包括每毫米约60线对的空间频率。光锥301填充出射光瞳110的开口111。光锥301的主光线321穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约40度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥301从物体311入射在光学系统200上，并且可以包括每毫米约50线对的空间频率。光锥301填充出射光瞳110的开口111。光锥301的主光线321穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约40度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥301从物体311入射在光学系统200上，并且可以包括每毫米约40线对的空间频率。光锥301填充出射光瞳110的开口111。光锥301的主光线321穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约40度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥301从物体311入射在光学系统200上，并且可以包括每毫米约30线对的空间频率。光锥301填充出射光瞳110的开口111。光锥301的主光线321穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约40度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
参见图6，光锥302从物体312入射在光学系统200上，可以包括每毫米约70线对的空间频率。光锥302填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥302的主光线322穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥302从物体312入射在光学系统200上，可以包括每毫米约60线对的空间频率。光锥302填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥302的主光线322穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥302从物体312入射在光学系统200上，可以包括每毫米约50线对的空间频率。光锥302填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥302的主光线322穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥302从物体312入射在光学系统200上，可以包括每毫米约40线对的空间频率。光锥302填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥302的主光线322穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
光锥302从物体312入射在光学系统200上，可以包括每毫米约30线对的空间频率。光锥302填充出射光瞳110的开口111。根据一些实施方案，光锥302的主光线322穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)，光学系统200的调制传递函数(MTF)可以大于约0.1、或大于约0.15、或甚至大于0.2。
参见图7，光锥303从物体313入射在光学系统200上，可以包括每毫米约70线对的空间频率。光锥303填充出射光瞳110的开口111。光锥303的主光线323穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约55度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15。
光锥303从物体313入射在光学系统200上，可以包括每毫米约60线对的空间频率。光锥303填充出射光瞳110的开口111。光锥303的主光线323穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约55度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15。
光锥303从物体313入射在光学系统200上，可以包括每毫米约50线对的空间频率。光锥303填充出射光瞳110的开口111。光锥303的主光线323穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约45度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15。
光锥303从物体313入射在光学系统200上，可以包括每毫米约40线对的空间频率。光锥303填充出射光瞳110的开口111。光锥303的主光线323穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约55度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15。
光锥303从物体313入射在光学系统200上，可以包括每毫米约30线对的空间频率。光锥303填充出射光瞳110的开口111。光锥303的主光线323穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约55度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.1、或大于约0.15。
参见图8，光锥304从物体314入射在光学系统200上，可以包括每毫米约70线对的空间频率。光锥304填充出射光瞳110的开口111。光锥304的主光线324穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约0度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.5、大于约0.6、或甚至大于约0.68。
光锥304从物体314入射在光学系统200上，可以包括每毫米约60线对的空间频率。光锥304填充出射光瞳110的开口111。光锥304的主光线324穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约0度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.5、大于约0.6、或甚至大于约0.68。
光锥304从物体314入射在光学系统200上，可以包括每毫米约50线对的空间频率。光锥304填充出射光瞳110的开口111。光锥304的主光线324穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约0度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.5、大于约0.6、或甚至大于约0.68。
光锥304从物体314入射在光学系统200上，可以包括每毫米约40线对的空间频率。光锥304填充出射光瞳110的开口111。光锥304的主光线324穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约0度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.5、大于约0.6、或甚至大于约0.68。
光锥304从物体314入射在光学系统200上，可以包括每毫米约30线对的空间频率。光锥304填充出射光瞳110的开口111。光锥304的主光线324穿过出射光瞳111的开口110的中心330，并且与光轴220形成约0度的角度(θ)。根据一些实施方案，光学系统200的调制传递函数(MTF)可大于约0.5、大于约0.6、或甚至大于约0.68。
在图1A至图1D和图4至图8所示的光学系统中，多个光学透镜可包括包含玻璃的两个透镜20、30，和包含塑料的透镜40。在一些实施方式中，每个第一透镜20、30可具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜40可具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
在一些实施方案中，透镜20、30可以形成双合透镜。根据该实施方案，一个第一透镜30的第一主表面31可以基本上与另一个第一透镜20的主表面22一致并结合到该第一透镜20的主表面22。
再次参见图1A，一些实施方案涉及用于向观察者210显示图像11的光学系统200，其中系统200包括发射图像11的成像器件10。系统200包括出射光瞳110，该出射光瞳中限定有开口111。由成像器件10发射的图像11通过出射光瞳110的开口111离开光学系统200。多个光学透镜，例如，第一光学透镜20、第二光学透镜30和第三光学透镜40设置在成像器件10和出射光瞳110之间。多个光学透镜20、30、40从成像器件10接收发射的图像11。第三透镜40可具有大于约10nm/cm的光学双折射率。第一透镜20和第二透镜30可各自具有小于约7nm/cm的光学双折射率。第一透镜20和第二透镜30彼此结合以形成双合透镜。
系统200包括设置在双合透镜20、30的弯曲主表面21上并与双合透镜20、30的弯曲主表面21一致的部分反射器50。部分反射器50在预定波长范围内可具有至少30％的平均光学反射率。
系统200包括设置在第三透镜40的弯曲主表面41上并与该第三透镜40的弯曲主表面41一致的反射偏振器60。反射偏振器60在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。
第一延迟器层70设置在双合透镜20、30的主表面32上并与双合透镜20、30的主表面32一致。
参见图5，来自由成像器件10发射的图像11的光锥301可包括每毫米约70线对的空间频率。图像填充出射光瞳111。光锥301的主光线321穿过出射光瞳110的开口111的中心330，并且与光学系统200的光轴220形成约40度的角度。光学系统200的调制传递函数(MTF)可例如大于约0.15。其它配置，诸如结合图4和图6至图8所讨论的那些配置也是可能的。
本文所公开的实施方案包括：
实施方案1.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜，所述第二透镜设置在所述第一透镜和所述第三透镜之间，所述第一透镜和所述第二透镜中的每一者具有小于约20nm/cm的光学双折射率，所述第三透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在约10mm至约500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在约16mm至约1500mm范围内的曲率半径，
所述第二透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于约16mm至约1500mm的曲率半径，
所述第三透镜的所述第一主表面与所述第二透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在约14mm至约800mm范围内的曲率半径，所述第三透镜的所述第二主表面朝向所述第三透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在约18mm至约1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；以及第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述第二透镜的基本上平坦的第二主表面上并与所述第二透镜的所述第二主表面一致。
实施方案2.根据实施方案1所述的光学系统，其中：
所述部分反射器设置在所述第一透镜的弯曲的第一主表面上并与所述第一透镜的第一主表面一致；并且
所述反射偏振器设置在所述第三透镜的所述第一主表面上并与所述第三透镜的所述第一主表面一致。
实施方案3.根据实施方案1所述的光学系统，其中所述反射偏振器设置在所述第一透镜的所述第一主表面上并与所述第一透镜的所述第一主表面一致。
实施方案4.根据实施方案1所述的光学系统，其中所述部分反射器包括设置在所述第三透镜的所述第一主表面上并与所述第三透镜的所述第一主表面一致的半反射镜。
实施方案5.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜中的每一者具有小于约15nm/cm的光学双折射率。
实施方案6.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜中的每一者具有小于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案7.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜中的每一者具有小于约7nm/cm的光学双折射率。
实施方案8.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜中的每一者具有小于约5nm/cm的光学双折射率。
实施方案9.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜具有大于约15nm/cm的光学双折射率。
实施方案10.根据实施方案1至4中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜具有大于约20nm/cm的光学双折射率。
实施方案11.根据实施方案1至10中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第二主表面具有大于约2000的曲率半径
实施方案12.根据实施方案1至10中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第二主表面为基本上平坦的。
实施方案13.根据实施方案1至10中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第二主表面具有大于约100的曲率半径。
实施方案14.根据实施方案1至13中任一项所述的光学系统，其中所述预定波长范围包括约550nm的波长。
实施方案15.根据实施方案1至13中任一项所述的光学系统，其中所述预定波长范围包括587.6nm。
实施方案16.根据实施方案1至13中任一项所述的光学系统，其中所述预定波长范围为约400nm至约700nm。
实施方案17.根据实施方案1至13中任一项所述的光学系统，其中所述预定波长包括蓝色原色波长、绿色原色波长和红色原色波长。
实施方案18.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜各自包括玻璃。
实施方案19.根据实施方案18所述的光学系统，其中所述玻璃包括以下中的一种或多种：硼硅酸盐BK7玻璃、镧冠LAK34、镧燧石LAF7玻璃、燧石F2玻璃、致密燧石SF2、镧致密燧石LASF45、氟磷酸盐FPL51和氟磷酸盐FPL55玻璃。
实施方案20.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中在约550nm处，所述第一透镜具有约1.52的折射率，并且所述第二透镜具有约1.62的折射率。
实施方案21.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中在587.6nm处，所述第一透镜具有约1.52的折射率，并且所述第二透镜具有约1.62的折射率。
实施方案22.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中在约500nm处，所述第一透镜具有约1.44的折射率，并且所述第二透镜具有约1.75的折射率。
实施方案23.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中在587.6nm处，所述第一透镜具有约1.44的折射率，并且所述第二透镜具有约1.75的折射率。
实施方案24.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一透镜包括硼硅酸盐BK7玻璃，其在587.6nm处具有约1.52的折射率，并且所述第二透镜包括燧石F2玻璃，其在587.6nm处具有约1.62的折射率。
实施方案25.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括硼硅酸盐BK7玻璃，其在约587.6nm处具有约1.52的折射率，并且所述第二透镜包括致密燧石SF2玻璃，其在约587.6nm处具有约1.65的折射率。
实施方案26.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL51玻璃，其在约587.6nm处具有约1.50的折射率，并且所述第二透镜包括镧致密燧石LASF45玻璃，其在约587.6nm处具有约1.80的折射率。
实施方案27.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL51玻璃，其在约587.6nm处具有约1.50的折射率，并且所述第二透镜包括镧冠LAK34玻璃，其在约587.6nm处具有约1.73的折射率。
实施方案28.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL51玻璃，其在约587.6nm处具有约1.50的折射率，并且所述第二透镜包括镧冠LAK33B玻璃，其在约587.6nm处具有约1.76的折射率。
实施方案29.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL51玻璃，其在约587.6nm处具有约1.50的折射率，并且所述第二透镜包括镧冠LAK33A玻璃，其在约587.6nm处具有约1.75的折射率。
实施方案30.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL55玻璃，其在约587.6nm处具有约1.44的折射率，并且所述第二透镜包括镧冠LAK34玻璃，其在约587.6nm处具有约1.73的折射率。
实施方案31.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL51玻璃，其在约587.6nm处具有约1.50的折射率，并且所述第二透镜包括镧冠LAF7玻璃，其在约587.6nm处具有约1.75的折射率。
实施方案32.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL55玻璃，其在约587.6nm处具有约1.44的折射率，并且所述第二透镜包括镧燧石LAK34玻璃，其在约587.6nm处具有约1.73的折射率。
实施方案33.根据实施方案1至17中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜包括氟化磷酸盐FPL55玻璃，其在约587.6nm处具有约1.44的折射率，并且所述第二透镜包括镧燧石LAF7玻璃，其在约587.6nm处具有约1.75的折射率。
实施方案34.根据实施方案1至33中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜包括塑料。
实施方案35.根据实施方案34所述的光学系统，其中所述塑料包括以下中的一种或多种：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚碳酸酯。
实施方案36.根据实施方案1至35中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜在约550nm处具有约1.49的折射率。
实施方案37.根据实施方案1至35中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜在587.6nm处具有约1.49的折射率。
实施方案38.根据实施方案1至35中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其在约550nm处具有约1.49的折射率。
实施方案39.根据实施方案1至35中任一项所述的光学系统，其中所述第三透镜包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其在587.6nm处具有约1.49的折射率。
实施方案40.根据实施方案1至39中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第一主表面的所述曲率半径基本上等于所述第一透镜的所述第二主表面的所述曲率半径。
实施方案41.根据实施方案1至40中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第一主表面结合到所述第一透镜的所述第二主表面。
实施方案42.根据实施方案1至41中任一项所述的光学系统，其中所述第二透镜的所述第一主表面经由光学粘合剂结合到所述第一透镜的所述第二主表面。
实施方案43.根据实施方案1至42中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括光轴，使得沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射。
实施方案44.根据实施方案1至43中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层中的至少一者为旋转对称的。
实施方案45.根据实施方案1至43中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层中的至少一者为非旋转对称的。
实施方案46.根据实施方案1至43中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层中的至少一者具有至少一个对称平面。
实施方案47.根据实施方案1至46中任一项所述的光学系统，其中所述第一延迟器层为在所述预定波长范围内的至少一个波长处的基本上四分之一波长延迟器。
实施方案48.根据实施方案1至47中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜被配置成从成像器件接收图像，入射在所述第一透镜上的所述图像为椭圆偏振的。
实施方案49.根据实施方案1至47中任一项所述的光学系统，其中所述第一透镜被配置成从成像器件接收图像，入射在所述第一透镜上的所述图像为圆偏振的。
实施方案50.根据实施方案1至49中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括第二延迟器层，所述第一透镜设置在所述第二透镜和所述第二延迟器层之间。
实施方案51.根据实施方案50所述的光学系统，所述光学系统还包括第一线性吸收型偏振器，所述第二延迟器层设置在所述第一透镜和所述第一线性吸收型偏振器之间。
实施方案52.根据实施方案1至51中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括线性吸收型偏振器，所述第三透镜设置在所述线性吸收型偏振器和所述反射偏振器之间。
实施方案53.根据实施方案1至52中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括：
第二延迟器层，所述第一透镜设置在所述第二透镜和所述第二延迟器层之间；
第一线性吸收型偏振器，所述第二延迟器层设置在所述第一透镜和所述第一线性吸收型偏振器之间；以及
第二线性吸收型偏振器，所述第三透镜设置在所述第二线性吸收型偏振器和所述反射偏振器之间。
实施方案54.根据实施方案1至53中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括：
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口；
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在所述出射光瞳和所述第三透镜之间；
第一线性吸收型偏振器，所述第一线性吸收型偏振器设置在所述第二延迟器层和所述第三透镜之间。
实施方案55.根据实施方案54所述的光学系统，所述光学系统还包括：
成像器件，所述成像器件面向所述第一透镜，所述成像器件发射图像；以及
第二线性吸收型偏振器，所述第二线性吸收型偏振器设置在所述成像器件和所述第一透镜之间。
实施方案56.根据实施方案1至55中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括出射光瞳，所述出射光瞳邻近并面向所述第三透镜设置并且其中限定有开口，其中在所述第三透镜和所述出射光瞳之间不存在线性吸收型偏振器。
实施方案57.根据实施方案1至56中任一项所述的光学系统，所述光学系统还包括：
成像器件，所述成像器件邻近并面向所述第一透镜设置，所述成像器件发射图像，入射在所述第一透镜上的所述图像为椭圆偏振的；
以及
出射光瞳，所述出射光瞳邻近并面向所述第三透镜设置并且其中限定有开口，入射在所述第一透镜上的所述图像通过所述出射光瞳的所述开口离开所述光学系统，出射图像为基本上线性偏振的。
实施方案58.根据实施方案57所述的光学系统，其中所述成像器件为基本上多边形，并且所述出射光瞳的所述开口为基本上圆形的。
实施方案59.根据实施方案57所述的光学系统，其中所述成像器件的有效区域的最大侧向尺寸为D，并且所述出射光瞳的所述开口的最大侧向尺寸为d，1≤D/d≤20。
实施方案60.根据实施方案59所述的光学系统，其中2≤D/d≤15。
实施方案61.根据实施方案59所述的光学系统，其中5≤D/d≤10。
实施方案62.根据实施方案59所述的光学系统，其中所述出射光瞳的所述开口的最大侧向尺寸在约2mm至约80mm的范围内。
实施方案63.根据实施方案57所述的光学系统，其中所述出射光瞳和第三小之间的间距在约5mm至约30mm的范围内。
实施方案64.根据实施方案57所述的光学系统，其中所述出射光瞳和所述第三小之间的间距在约10mm至约20mm的范围内。
实施方案65.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第二透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述反射偏振器和所述部分反射器之间并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
实施方案66.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.25。
实施方案67.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.3。
实施方案68.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案69.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案70.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案71.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案72.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案73.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案74.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案75.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.15。
实施方案76.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.5。
实施方案77.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.6。
实施方案78.根据实施方案65所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.68。
实施方案79.根据实施方案65所述的光学系统，其中所述多个光学透镜包括两个各自包含玻璃的第一透镜和一个包含塑料的第二透镜。
实施方案80.根据实施方案79所述的光学系统，其中所述两个第一透镜形成双合透镜，一个第一透镜的主表面基本上与另一个第一透镜的主表面一致并结合到所述另一个第一透镜的主表面。
实施方案81.根据实施方案65所述的光学系统，其中每个第一透镜具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案82.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第二透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述反射偏振器和所述部分反射器之间并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
实施方案83.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.25。
实施方案84.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.3。
实施方案85.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案86.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案87.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案88.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案89.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案90.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案91.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥(303)包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案92.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.15。
实施方案93.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.5。
实施方案94.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心实施方案并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.6。
实施方案95.根据实施方案82所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.68。
实施方案96.根据实施方案82所述的光学系统，其中所述多个光学透镜包括两个各自包含玻璃的第一透镜和一个包含塑料的第二透镜。
实施方案97.根据实施方案96所述的光学系统，其中所述两个第一透镜形成双合透镜，一个第一透镜的主表面基本上与另一个第一透镜的主表面一致并结合到所述另一个第一透镜的主表面。
实施方案98.根据实施方案82所述的光学系统，其中每个第一透镜具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案99.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第二透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述反射偏振器和所述部分反射器之间并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
实施方案100.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.25。
实施方案101.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.3。
实施方案102.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案103.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案104.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案105.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案106.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案107.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案108.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案109.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.15。
实施方案110.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.5。
实施方案111.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.6。
实施方案112.根据实施方案99所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.68。
实施方案113.根据实施方案99所述的光学系统，其中所述多个光学透镜包括两个各自包含玻璃的第一透镜和一个包含塑料的第二透镜。
实施方案114.根据实施方案113所述的光学系统，其中所述两个第一透镜形成双合透镜，一个第一透镜的主表面基本上与另一个第一透镜的主表面一致并结合到所述另一个第一透镜的主表面。
实施方案115.根据实施方案99所述的光学系统，其中每个第一透镜具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案116.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第二透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述反射偏振器和所述部分反射器之间并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
实施方案117.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.25。
实施方案118.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.3。
实施方案119.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案120.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案121.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案122.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案123.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案124.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案125.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案126.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.15。
实施方案127.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.5。
实施方案128.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.6。
实施方案129.根据实施方案116所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.68。
实施方案130.根据实施方案116所述的光学系统，其中所述多个光学透镜包括两个各自包含玻璃的第一透镜(20,30)和一个包含塑料的第二透镜。
实施方案131.根据实施方案130所述的光学系统，其中所述两个第一透镜形成双合透镜，一个第一透镜的主表面基本上与另一个第一透镜的主表面一致并结合到所述另一个第一透镜的主表面。
实施方案132.根据实施方案116所述的光学系统，其中每个第一透镜具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案133.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一透镜和包含塑料的至少一个第二透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第二透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第二透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述反射偏振器和所述部分反射器之间并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.2。
实施方案134.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.25。
实施方案135.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.3。
实施方案136.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案137.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案138.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案139.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案140.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
实施方案141.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约45度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.2。
实施方案142.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.1。
实施方案143.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约55度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.15。
实施方案144.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.5。
实施方案145.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.6。
实施方案146.根据实施方案133所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米约30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成约零度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)为约0.68。
实施方案147.根据实施方案133所述的光学系统，其中所述多个光学透镜包括两个各自包含玻璃的第一透镜和一个包含塑料的第二透镜。
实施方案148.根据实施方案147所述的光学系统，其中所述两个第一透镜形成双合透镜，一个第一透镜的主表面基本上与另一个第一透镜的主表面一致并结合到所述另一个第一透镜的主表面。
实施方案149.根据实施方案133所述的光学系统，其中每个第一透镜具有小于约10nm/cm的光学双折射率，并且每个第二透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率。
实施方案150.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
成像器件，所述成像器件发射图像；
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，由所述成像器件发射的图像通过所述出射光瞳的所述开口离开所述光学系统；
多个光学透镜，所述多个光学透镜设置在所述成像器件和所述出射光瞳之间，并且接收来自所述成像器件的发射图像，并且包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜，所述第三透镜具有大于约10nm/cm的光学双折射率，所述第一透镜和所述第二透镜各自具有小于约7nm/cm的光学双折射率并且彼此结合以形成双合透镜；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述双合透镜的弯曲主表面上并与所述双合透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述第三透镜的弯曲主表面上并与所述第三透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；以及
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述双合透镜的主表面上并与所述双合透镜的主表面一致；
使得对于来自由所述成像器件发射的图像的光锥，所述图像包括每毫米约70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光学系统的光轴形成约40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于约0.15。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理特性的所有数在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。由端点表述的数值范围的使用包括该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。
这些实施方案的各种修改和更改对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，该公开的范围不限于本文所阐述的例示性实施方案。例如，读者应当认为一个公开的实施方案中的特征部也可应用于所有其它公开的实施方案，除非另外指明。

Claims (10)

1.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，所述第一光学透镜和所述第二光学透镜中的每一者具有小于20nm/cm的光学双折射率，所述第三光学透镜具有大于10nm/cm的光学双折射率，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；以及
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述第二光学透镜的基本上平坦的第二主表面上并与所述第二光学透镜的所述第二主表面一致。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
所述部分反射器设置在所述第一光学透镜的弯曲的第一主表面上并与所述第一光学透镜的第一主表面一致；并且
所述反射偏振器设置在所述第三光学透镜的所述第一主表面上并与所述第三光学透镜的所述第一主表面一致。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一光学透镜和所述第二光学透镜各自包括玻璃；并且所述第三光学透镜包括塑料。
4.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一光学透镜、至少一个第二光学透镜和包含塑料的第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在所述反射偏振器和所述部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.2。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其中对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的所述中心并且与所述光轴形成20度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.25。
6.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一光学透镜、至少一个第二光学透镜和包含塑料的第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面上并与在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在所述反射偏振器和所述部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米60线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.2。
7.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一光学透镜、至少一个第二光学透镜和包含塑料的第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在所述反射偏振器和所述部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米50线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.2。
8.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一光学透镜、至少一个第二光学透镜和包含塑料的第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在所述反射偏振器和所述部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米40线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.2。
9.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
多个光学透镜，所述多个光学透镜包括包含玻璃的至少一个第一光学透镜、至少一个第二光学透镜和包含塑料的第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第一光学透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述至少一个第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在所述反射偏振器和所述部分反射器之间设置在多个光学透镜的主表面上并与多个光学透镜的主表面一致；以及
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，
所述光学系统具有光轴，沿所述光轴传播的光线穿过所述多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于从物体入射在所述光学系统上的光锥，所述光锥包括每毫米30线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光轴形成20度的角度(θ)的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.2。
10.一种用于向观察者显示图像的光学系统，所述光学系统包括：
成像器件，所述成像器件发射图像；
出射光瞳，所述出射光瞳中限定有开口，由所述成像器件发射的图像通过所述出射光瞳的所述开口离开所述光学系统；
多个光学透镜，所述多个光学透镜设置在所述成像器件和所述出射光瞳之间，并且接收来自所述成像器件的发射图像，并且包括第一光学透镜、第二光学透镜和第三光学透镜，所述第二光学透镜设置在所述第一光学透镜和所述第三光学透镜之间，所述第三光学透镜具有大于10nm/cm的光学双折射率，所述第一光学透镜和所述第二光学透镜各自具有小于7nm/cm的光学双折射率并且彼此结合以形成双合透镜，每个透镜具有相反的第一主表面和第二主表面，
所述第一光学透镜的所述第一主表面和所述第二主表面为基本上球形的并且朝向彼此凹入，所述第一主表面具有在10mm至500mm范围内的曲率半径，所述第二主表面具有在16mm至1500mm范围内的曲率半径，
所述第二光学透镜的所述第一主表面为基本上球形的，与所述第一光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第一光学透镜的所述第二主表面凹入，并且具有大于16mm且不大于1500mm的曲率半径，
所述第三光学透镜的所述第一主表面与所述第二光学透镜的所述第二主表面相邻并朝向所述第二光学透镜的所述第二主表面凸出，并且具有在14mm至800mm范围内的曲率半径，所述第三光学透镜的所述第二主表面朝向所述第三光学透镜的所述第一主表面凸出，并且具有在18mm至1300mm范围内的曲率半径；
部分反射器，所述部分反射器设置在所述双合透镜的弯曲主表面上并与所述双合透镜的弯曲主表面一致，并且在预定波长范围内具有至少30%的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述第三光学透镜的弯曲主表面上并与所述第三光学透镜的弯曲主表面一致，所述反射偏振器在所述预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光；以及
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在所述双合透镜的主表面上并与所述双合透镜的主表面一致；
使得对于来自由所述成像器件发射的图像的光锥，所述图像包括每毫米70线对的空间频率，用穿过所述出射光瞳的所述开口的中心并且与所述光学系统的光轴形成40度的角度的所述光锥的主光线填充所述出射光瞳，所述光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.15。
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