CN110506228A - 光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学系统，所述光学系统包括一个或多个光学透镜、至少一个延迟器层、反射偏振器和部分反射器。所述至少一个延迟器层可包括具有不同波长色散曲线的第一延迟器层和第二延迟器层。所述至少一个延迟器层可包括具有非均匀的快轴取向和/或非均匀的延迟的第一延迟器层。

Description

光学系统
背景技术
光学系统可利用反射偏振器、部分反射器和相位延迟器。此类光学系统可用于头戴式显示器。
发明内容
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；第一延迟器层，该第一延迟器层在预定波长范围内具有第一波长色散曲线；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；部分反射器，该部分反射器在第一延迟器层和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上该主表面，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；以及第二延迟器层，该第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间并且在预定波长范围内具有不同于第一波长色散曲线的第二波长色散曲线。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该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；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上。对于预定波长范围内的至少一个波长，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者在延迟器层的第一区域上具有基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上。第一延迟器层基本上是用于预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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。光轴在原点处与第一延迟器层相交。对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将光线转换为的圆偏振光。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第一一体延迟器，该第一一体延迟器具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统。该显示系统包括发射图像的显示器和用于向观察者显示所发射图像的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及一体的第一延迟器层。该显示系统具有光轴，使得由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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。对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该光线转换为椭圆偏振光。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统。该显示系统包括发射图像的显示器和用于向观察者显示所发射图像的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及一体的第一延迟器层。该显示系统具有光轴，使得由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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。对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统。该显示系统包括发射图像的显示器和用于向观察者显示所发射图像的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及一体的第一延迟器层。该显示系统具有光轴，使得由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一一体延迟器层而基本上不被折射。对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器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；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上。相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器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；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上。相对于第一偏振态，第一延迟器具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在该位置处，该反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有透光偏振态的光；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及第二延迟器层，该第二延迟器层在部分反射器和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射。光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，使得对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射。在第二位置处光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统。该显示系统包括发射图像的显示器和用于向观察者显示所发射图像的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上；部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上。该反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在该位置处，该反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有透光偏振态的光。第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者具有可变延迟和取向中的至少一者。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射。对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射。第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统。该显示系统包括直径在约4.5mm至约6mm范围内的出射光瞳；发射图像的显示器；以及用于向观察者显示所发射图像的光学系统。该光学系统包括f数在约0.2至约2.5范围内的一个或多个光学透镜；反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上。在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥。光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；第一延迟器层；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上；部分反射器，该部分反射器在第一延迟器层和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及第二延迟器层，该第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射。该光轴在第一原点处与第一延迟器层相交，并且在第二原点处与反射偏振器相交。在第二原点处，反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有正交透光偏振态的光。对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器而基本上不被折射。光轴在第一原点处与第一延迟器相交。第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，其中中心区域包括第一原点，并且第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应的第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于在预定波长范围内的至少一个第一波长λo：中心区域的平均延迟基本上等于δ；第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ。对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：第一延迟器的中心的延迟等于δo，其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δo≤λo(n+1/2)；并且第一延迟器的延迟在远离中心的第一方向上到第一延迟器的边缘增加，并且在远离中心的第二方向上到第一延迟器的边缘减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器具有均匀延迟δo之外该比较光学系统具有相同构造。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：第一延迟器的中心相对于快光轴的快轴取向等于θo，θo在35至55度的范围内；并且第一延迟器的快轴取向在远离中心的第一方向上到延迟器的边缘增加，并且在远离中心的第二方向上到延迟器的边缘减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器相对于第一偏振态的均匀快轴取向为θo之外该比较光学系统具有相同构造。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。该光学系统具有光轴，使得沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器而基本上不被折射。光轴在第一原点处与第一延迟器相交。第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，其中中心区域包括第一原点，并且第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应的第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于在预定波长范围内的至少一个第一波长λo：中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；并且第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε。θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。第一延迟器包括具有基本上均匀的延迟的第一区域和具有非均匀的延迟的非重叠的第二区域，第一区域的表面积为第一延迟器的总表面积的至少10％，第二区域为第一延迟器的剩余部分。
在本说明书的一些方面，提供了一种用于透射光的光学系统。该光学系统包括一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。第一延迟器包括具有基本上均匀的快轴取向的第一区域和具有非均匀的快轴取向的非重叠的第二区域，第一区域的表面积为第一延迟器的总表面积的至少10％，第二区域为第一延迟器的剩余部分。
附图说明
图1A是光学系统的示意性剖视图；
图1B是设置在光学透镜上的延迟器层的示意性剖视图；
图1C至图1D是设置在平坦表面上的层的示意性剖视图；
图1E至图1F是重叠延迟器层的示意性前视平面图；
图2是光学系统的示意性剖视图；
图3至图4是显示系统的示意性剖视图；
图5A至图5B是光学透镜的示意性剖视图；
图6是弯曲表面的示意性剖视图；
图7A至图7B是反射偏振器的示意性前视图；
图7C是弯曲表面的示意性前视图；
图8是反射偏振器的示意性剖视图；
图9A至图10C是延迟器层的示意性前视图；
图11是对比率与波长的示意图；
图12至图13是延迟器层的示意性剖视图；
图14是延迟器层的示意性前视图；
图15是延迟器层的示意性剖视图；
图16A至图16E是延迟与波长的示意图；
图17是延迟器层的示意性剖视图；
图18是偏振椭圆的示意图；
图19是头戴式显示器的示意图；
图20是作为反射偏振器上的位置的函数的光学系统中第一次入射在反射偏振器上的光的平均入射角的等高线图；
图21是形成弯曲形状的反射偏振器的双衰减取向的等高线图；
图22A至图22B是延迟器层的快轴取向的图；
图23是作为其延迟器层具有可变快轴取向的光学系统的反射偏振器上的入射强度的分数的透射强度的等高线图；
图24是作为其延迟器层具有均匀的延迟和均匀的快轴取向的比较光学系统的反射偏振器上的入射强度的分数的透射强度的等高线图；
图25是作为第一延迟器层上的位置的函数的光学系统中第一次入射在第一延迟器层上的光的平均入射角的等高线图；
图26是延迟器层的延迟的等高线图；
图27A至图27B是延迟器层的快轴取向的图；
图28是透射通过具有非均匀的延迟和非均匀的快轴取向的第一延迟器层的光的圆形偏振度(DOCP)的等高线图；
图29是透射通过具有均匀的延迟和均匀的快轴取向的比较第一延迟器层的光的圆形偏振度(DOCP)的等高线图；
图30是设置在透镜的主表面上的延迟器的快轴取向与透镜倾斜度和快轴取向的图；并且
图31是设置在透镜的主表面上的延迟器的延迟与透镜倾斜度和快轴取向的图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
本说明书的光学系统可用于例如头戴式显示器，在该头戴式显示器中将来自显示面板的图像提供给观察者。此类头戴式显示器可用于例如虚拟现实和/或游戏应用。相关的光学系统在提交于2015年9月25日的美国专利申请公开No.2017/0068100(Ouderkirk等人)中有所描述，该申请以不与本说明书矛盾的程度以引用方式并入本文。
本发明的光学系统通常包括一个或多个光学透镜、反射偏振器、部分反射器和至少一个延迟器层。反射偏振器通常在预定波长处或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。在一些实施方案中，反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上。部分反射器通常在预定波长处或在预定波长范围内具有具有至少20％或至少30％的平均光学反射率。在一些实施方案中，部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上。
根据本发明，已经发现可以选择光学系统中的延迟器层以提供改进的光学性能(例如，增加对比率、减少重影)。延迟器层可具有波长色散曲线，选择该波长色散曲线以在可见范围内的一些波长处提供非四分之一波延迟，或者可选择一个延迟器层以具有第一波长色散曲线，并且可选择另一个延迟器层以具有不同的第二波长色散曲线。延迟器层也可被称为延迟器。在一些实施方案中，可选择一个或多个延迟器，使得延迟器的延迟或快光轴取向在延迟器的区域上变化。已经发现，使用具有不同波长色散曲线和/或具有可变延迟和/或具有可变快轴取向的延迟器可以用于校正一些光学系统中存在的各种光学缺陷，从而提供改进的光学性能。例如，在使用标准四分之一波延迟器的光学系统中，反射偏振器的局部消光态与第一次入射在反射偏振器上的光线的偏振态之间以及/或者反射偏振器的局部透光态与第二次入射在反射偏振器上的光线的偏振态之间可能存在未对准。例如，由于当反射偏振器形成弯曲形状时其局部透光轴和消光轴的偏移，会发生这种未对准。例如，如果使用标准四分之一波延迟器，则矩形显示器或显示器相对于光学系统的光轴倾斜或偏离中心也会导致这种未对准。
在一些实施方案中，至少一个延迟器层包括具有空间变化的延迟和/或空间变化的快光轴取向的第一延迟器层。在一些实施方案中，至少一个延迟器层包括第一延迟器层和第二延迟器层，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的一者具有空间变化的延迟和空间均匀的快光轴取向，并且第一延迟器层和第二延迟器层中的另一者具有空间均匀的延迟和空间变化的快光轴取向。在具有均匀的延迟的延迟器中，延迟在给定波长和给定入射角处作为延迟器上的位置的函数是均匀的。在一些实施方案中，至少一个延迟器层包括第一延迟器层和第二延迟器层，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者在延迟器层的第一区域上具有基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。在一些实施方案中，第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。
在一些实施方案中，至少一个延迟器层包括第一延迟器层和第二延迟器层，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。在此类实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层可各自具有空间均匀的延迟和快轴取向，而在其他实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层中的一者或两者可具有空间变化的延迟和/或空间变化的快光轴取向。在一些实施方案中，至少一个延迟器层包括第一延迟器层和第二延迟器层，其中第一延迟器层基本上是预定波长范围内的第一波长处的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是预定波长范围内的不同的第二波长处的四分之一波延迟器。在一些实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层中的一者或两者是波长色散曲线随着波长的增加而单调变化的彩色延迟器。
图1A是用于透射光的光学系统1000的示意性剖视图。在一些实施方案中，光学系统1000向观察者110显示对象100。例如，对象100可以是显示器或显示器上的图像。例如，合适的显示器包括液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器。另选地，对象100可以是除显示器之外的一些对象，诸如观察者110的环境中的对象。在对象100是显示器的实施方案中，光学系统1000连同显示器可被称为显示系统，或者另选地光学系统1000可被描述为包括显示器。光学系统1000包括光学透镜210、410、310和510、反射偏振器220、部分反射器320以及延迟器层420和520。光学透镜210具有相对的第一主表面212和第二主表面214，光学透镜310具有相对的第一主表面312和第二主表面314，光学透镜410具有相对的第一主表面412和第二主表面414，并且光学透镜510具有相对的第一主表面512和第二主表面514。反射偏振器220设置在并适形于光学透镜210的主表面214上。部分反射器320设置在并适形于光学透镜320的主表面314上。延迟器层420设置并适形于在光学透镜410的主表面414上。延迟器层520设置在并适形于光学透镜510的主表面514上。在其他实施方案中，反射偏振器220、部分反射器320以及延迟器层420和520中的一者或多者设置在与图1A例示的实施方案中所示不同的主表面上。例如，反射偏振器220、部分反射器320以及延迟器层420和520中的任何一者或多者可以设置在相应透镜的相对主表面上。又如，这些层中的一者或多者可设置在这些层中的另一者上。例如，延迟器层420可以与主表面214相对设置在反射偏振器220上，并且/或者延迟器层520可以与主表面314相对设置在部分反射器320上。再如，当对象100是显示器时，延迟器层520可以设置在对象100的主表面上。
对象100发射具有偏振态141的光线136。光线136的路径在图1A中示意性地示出。在一些实施方案中，对象100是产生偏振光输出的显示面板。在一些实施方案中，提供了偏振来自对象100的光的预偏振器，使得光在入射在延迟器层520上时具有偏振态141。在一些实施方案中，对象100是观察者110的环境中的对象，其通过朝向光学系统1000反射环境光而发射光136。在穿过延迟器层520并穿过部分反射器320之后，光线136具有偏振态142；然后在穿过延迟器层420之后，当在第一位置223处第一次入射在反射偏振器上时，光线136具有偏振态143；然后在穿过延迟器层420并从部分反射器320反射之后，光线具有偏振态144；然后光线以偏振态145再次穿过延迟器层420，并且在第二位置224处第二次入射在反射偏振器220上。在一些实施方案中，偏振态141是线性偏振态，并且选择延迟器层520使得偏振态142是椭圆或圆形偏振态。如本文其他地方进一步描述，可以选择延迟器层520以通过适当选择光线136入射在延迟器层520上的位置(原点522)处的快光轴取向和延迟来实现偏振态142，其中通过适当选择层的平面内折射率对比率、平面外折射率对比率和物理厚度可以获得所需的延迟。相似地，可以通过适当选择光线136第一次和第二次入射在延迟器层420上的位置423和425处的延迟和快光轴取向来实现偏振态144，其可以是椭圆或圆形偏振态；并且可以通过适当选择延迟器层420上光线136第三次入射在延迟器层420上的位置427处的延迟和快光轴取向来实现用于透射通过反射偏振器220的偏振态145。在一些实施方案中，反射偏振器220上的每个位置具有正交透光和消光态，由于将反射偏振器形成所需的形状，该正交透光和消光态在不同位置表现出一些变化。例如，在一些实施方案中，延迟器层420和520中的至少一者的延迟和/或快光轴取向在空间上变化，使得偏振态143在第一位置223处基本上沿着消光态，并且偏振态145在第二位置224处基本上沿着透光态。
参考图1A中所示的x-y-z坐标系，偏振态141和143在图1A中示意性地被示出为具有在x方向上偏振的电场。然而，这些偏振态中的任一者或两者可以是除了沿x方向线性偏振之外的某种状态。例如，如果偏振态141被线性偏振，则偏振态143可根据延迟器层420和520的延迟和快光轴取向被椭圆偏振。在一些实施方案中，延迟器层420和520的快光轴近似正交，并且延迟器层420和520的延迟为近似四分之一波，使得偏振态141和143近似相同。例如，在一些实施方案中，原点522处延迟器层520的快光轴基本上正交于原点422处延迟器层420的快光轴。在其他实施方案中，延迟器层420和520的快光轴近似平行，并且延迟器层420和520的延迟为近似四分之一波，使得偏振态141和143近似正交。例如，在一些实施方案中，原点522处延迟器层520的快光轴基本上平行于原点422处延迟器层420的快光轴。然而，如本文其他地方进一步描述，延迟器层420和延迟器层520中的一者或两者的延迟和/或快光轴取向可变化以改善光学系统1000的性能，因此，快轴取向在延迟器的区域上可不精确地平行或垂直，并且延迟在延迟器的区域上可不为精确的四分之一波。在一些实施方案中，延迟器层520具有第一波长色散曲线，并且延迟器层420具有不同的波长色散曲线，如本文其他地方进一步描述。
光学系统1000具有光轴121。光学系统或显示系统或者光学系统中的光学透镜或光学元件的光轴可以被理解为靠近系统或透镜或光学元件的中心的轴，其中沿着光轴传播的光线穿过具有最小折射度的透镜和/或光学元件，使得沿着接近但不同于光轴的轴传播的光经历较大的折射度。在一些实施方案中，一个或多个透镜中的每一者在通过一个或多个透镜中的每一者的顶点的光轴上居中。沿着光轴的光线可穿过透镜和/或光学元件而不被折射或基本上不被折射。基本上不被折射意味着入射在表面上的光线与透射通过该表面的光线之间的角度不超过15度。在一些实施方案中，入射线与透射线之间的角度小于10度或小于5度或小于3度或小于2度。在一些实施方案中，光学系统的光轴是这样的轴：使得沿着该轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和延迟器层而基本上不被折射。在一些实施方案中，沿着该轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和延迟器层，而在光学系统的任何主表面处被折射不超过10度或不超过5度或不超过3度或不超过2度。
如果在预定波长处或在预定波长范围内具有第一偏振态的光的至少60％透射通过反射偏振器，则可以说该偏振器在预定波长处或在预定波长范围内基本上透射具有第一偏振态的光。在一些实施方案中，在预定波长处或在预定波长范围内具有第一偏振态的光的至少70％或至少80％透射通过偏振器。如果在预定波长处或在预定波长范围内具有第二偏振态的光的至少60％从反射偏振器反射，则可以说该反射偏振器基本上反射在预定波长处或在预定波长范围内具有第二偏振态的光。在一些实施方案中，具有第二偏振态和预定波长的光的至少70％或至少80％从偏振器反射。预定波长可以是光学系统的对比率为最大时的波长，如本文其他地方进一步描述。预定波长范围可以是光学系统或显示系统被设计用于在其中操作的波长范围。例如，预定波长范围可以是可见范围(400nm至700nm)。又如，预定波长范围可包括一个或多个可见波长范围。例如，预定波长范围可以是多于一个窄波长范围的并集(例如，对应于显示面板的发光颜色的不相交的红色、绿色和蓝色波长范围的并集)。此类波长范围在美国专利申请公开No.2017/0068100(Ouderkirk等人)中进一步所述，该申请在上文中以引用方式并入本文。在一些实施方案中，预定波长范围包括其他波长范围(例如，红外(例如，近红外(约700nm至约2500nm))或紫外(例如，近紫外(约300nm至约400nm))以及可见波长范围。
如果延迟器或延迟器的区域中的取向或延迟变化显著小于光学系统中的另一个延迟器或延迟器的另一个区域的取向或延迟变化，则延迟器或延迟器中的区域可被描述为具有基本上均匀的取向或基本上均匀的延迟。相似地，如果延迟器或延迟器的区域中的取向或延迟变化显著大于光学系统中的另一个延迟器或延迟器的另一个区域的取向或延迟变化，则延迟器或延迟器中的区域可被描述为具有基本上非均匀的取向或基本上非均匀的延迟。例如，具有基本上均匀延迟的第一区域和具有非均匀或基本上非均匀延迟的第二区域的延迟器可以被理解为意味着第一区域中的延迟的最大差值不超过第二区域中的延迟最大差值的20％。在一些实施方案中，第一区域中的延迟的最大差值不超过第二区域中的延迟的最大差值的10％或不超过5％。又如，具有基本上均匀取向的第一区域和具有非均匀或基本上非均匀取向的第二区域的延迟器可以被理解为意味着第一区域中的快光轴取向的最大角度差不超过第二区域中的快光轴取向的最大角度差的20％。在一些实施方案中，第一区域中的快光轴取向的最大角度差不超过第二区域中的快光轴取向的最大角度差的10％或不超过5％。
图1A还示意性地示出了光线138。光线138沿着光轴121传播并在原点522处穿过延迟器层520，在原点422处穿过延迟器层420并在原点221处穿过反射偏振器220。图1B是光学系统1000中光线136第一次入射在延迟器层520的原点522上的一部分的示意性剖视图。光线136在原点522处与光轴121形成角度θ。光学系统1000还具有在延迟器层420的原点422处第一次入射在延迟器层420上并且在原点422处与光轴121形成角度θ的光线(未示出)。
在一些实施方案中，反射偏振器220在预定波长处基本上反射具有第一偏振态(例如，偏振态143)的光，并且基本上透射具有正交第二偏振态(例如，偏振态145)的光。预定波长可以是光学系统1000的对比率为最大时的波长，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点522的光线，延迟器层520对于沿着光轴121传播的光线(诸如，光线138)将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线(诸如，光线136)转换为圆偏振光。在一些实施方案中，选择延迟器层520，使得当入射在延迟器层420上时，沿着与光轴倾斜的方向传播的光线被圆形偏振。在这种情况下，该光线可在穿过延迟器层520之后立即被椭圆偏振，以便校正透镜310和/或510中的双折射并且/或者以便校正部分反射器320的偏振效应，使得当第一次入射在延迟器层420上时，该光线被圆形偏振。已经发现，在一些情况下，当选择延迟/快轴取向以产生轴外圆偏振光时，即使以导致轴上的椭圆偏振光为代价，也可以获得改善的光学性质。在其他实施方案中，延迟器层520将对于沿着光轴121传播的光线该光线转换为圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光。可以通过适当选择延迟器层520的延迟和快光轴取向来选择透射通过延迟器层520的光的偏振态，如本文其他地方进一步描述。例如，如果当在原点522处第一次入射在延迟器层520上时，光线138沿着x轴线性偏振，并且如果延迟器层520在x-y平面中具有在原点522处相对于x轴成45度角的快光轴，并且在原点522处具有为光线138的波长的四分之一的延迟，则延迟器层520将光线138从线性偏振态转换为圆形偏振态。
在一些实施方案中，延迟器层420和520中的至少一者是一体延迟器，该一体延迟器具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。此类图案化的延迟器层在本文其他地方进一步描述。可以根据一体延迟器的快光轴与第一偏振态的轴之间的角度来描述相对于第一偏振态的第一取向和第二取向。例如，一体延迟器可具有以与反射偏振器220的消光轴成35度至55度的角度取向的快光轴。
在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层520具有在延迟器层520上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且延迟器层420具有在延迟器层420上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层520具有在延迟器层520上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且延迟器层420具有在延迟器层420上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。在其他实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层420具有在延迟器层420上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且延迟器层520具有在延迟器层520上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层420具有在延迟器层420上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且延迟器层520具有在延迟器层520上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
在一些实施方案中，在原点221处，反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有正交透光偏振态的光，使得对于沿着光轴传播且在原点522处入射在延迟器层520上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器220上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器220上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。偏振态之间的差值的量化在本文其他地方描述。已经发现，最小化第一偏振态和消光偏振态之间的差值在一些情况下是优选的，甚至以增加第二偏振态和透光偏振态之间的差值为代价，因为已经发现这可以减少重影并增加对比率。
在一些实施方案中，对于在原点221处具有预定波长和反射偏振器220的消光偏振态并且在第一原点522处第一次入射在延迟器层520上并与光轴121形成角度θ的光线136，当在第一位置223处第一次入射在反射偏振器上时，光线136基本上被反射，并且当在第二位置224处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射。对于以某个角度θ在原点522处入射在延迟器层520上的一组光线，第一位置223和第二位置224可以被描述为θ的功能。光线136具有非零θ，并且光线138具有零θ。光线138的第一位置和第二位置都是反射偏振器220的原点221。在一些实施方案中，对于非零θ，第一位置和第二位置与光轴121的距离不同。在一些实施方案中，第二位置224处光线136的偏振态和反射偏振器220的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。已经发现，在一些情况下，当第二位置224处光线136的偏振态和反射偏振器220的透光偏振态之间的差值在轴外较低(非零θ)时，即使以这种差值在轴上较高(零θ)为代价，也可以获得改善的光学性质。
图1C和图1D是在透镜的弯曲表面上具有层的替代方案的示意性剖视图。在图1C所示的实施方案中，层520c设置在基板510c的平坦主表面上。层520c可对应于例如延迟器层520，并且基板510c可对应于例如透镜510。在图1D所示的实施方案中，层520d设置在平凸透镜510d的平坦表面上。层520c可对应于例如延迟器层520，并且基板510c可对应于例如透镜510。在其他实施方案中，层520d设置在平凹透镜的平坦或基本上平坦的表面上。相似地，在一些实施方案中，部分反射器320、延迟器层420和反射偏振器220中的任何一者或多者可设置在平坦或基本平坦的主表面上。可使用任何类型的合适透镜。在一些实施方案中，光学系统的一个或多个透镜是平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜、双凹透镜、正弯月形透镜、负弯月透镜、可变折射率透镜(例如，梯度折射率透镜)和菲涅耳透镜中的一者。
在一些实施方案中，延迟器层420和520中的一者或两者设置在弯曲的主表面上。在一些实施方案中，弯曲的主表面围绕一个轴弯曲或者围绕两个正交轴弯曲。在一些实施方案中，延迟器层420和520中的一者或两者是基本上平坦的。基本上平坦的层可以被理解为意味着该层名义上是平坦的，但是可由于例如普通的制造变化而具有一些曲率，或者可具有从图像表面(例如，显示面板处)到光学系统的光阑表面的距离的至少10倍的曲率半径。在一些实施方案中，延迟器层520设置在显示面板上，或设置在不具有屈光度的平坦基板上。
在一些实施方案中，延迟器层520具有与延迟器层420不同的物理厚度。例如，在一些实施方案中，延迟器层520具有比延迟器层420更大的物理厚度(如图1D示意性地示出)。在其他实施方案中，延迟器层520具有比延迟器层420更小的物理厚度。当不同的材料用于不同的延迟器层时，可能期望利用不同的物理厚度，以便使每个延迟器层具有近似四分之一波的延迟。可能期望使用不同的材料以便提供不同的色散曲线，例如，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，由于延迟器层具有不同几何形状，可能期望对不同的延迟器层使用不同的材料(例如，不同的液晶组合物，对一个延迟器使用液晶材料，而对另一个延迟器使用取向聚合物(例如，聚碳酸酯))。例如，一些消色差延迟器可能不容易适形于弯曲表面。在这种情况下，可在平坦表面或具有较低曲率的表面上使用消色差延迟器，并且可以在具有较高曲率的表面上使用不同的延迟器(例如，不同的消色差延迟器或彩色延迟器)。延迟器层420和520中的任一者可被旋涂到透镜或基板的相应主表面上。旋涂延迟器的厚度可变化，并且两个延迟器层可具有不同的平均物理厚度。在一些实施方案中，第一延迟器层(例如，对应于延迟器层420和520中的一者)包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层(例如，对应于延迟器层420和520中的另一者)包括具有更大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
图1E至图1F是光学系统1000的延迟器层420和520的示意性平面图，其中延迟器层彼此重叠。入射在光学系统1000上的第一光线在第一位置2367(例如，其可对应于原点522)处与延迟器层520相交，并在第二位置2369(例如，其可对应于位置423和425中的一者)处与延迟器层420相交。入射在光学系统1000上的第二光线在第三位置2467处与延迟器层520相交，并在第四位置2469处与延迟器层420相交。在图1E的实施方案中，延迟器层420和520的快轴近似平行(例如，在20度内或在10度平行内)，并且在图1F的实施方案中，延迟器层420和520的快轴近似正交(例如，在20度内或在10度内垂直)。
在图1E所示的实施方案中，在平面图中，延迟器520在第一位置2367处具有与y轴成角度γ1的快轴2367a，并且延迟器420在第二位置2369处具有与y轴成角度γ2的快轴2369a。在平面图中，第一位置2367处的延迟器层520的快轴2367a和第二位置2369处的延迟器层420的快轴2369a彼此形成第一角度|γ2-γ1|。在图3E所示的实施方案中，在平面图中，延迟器520在第三位置2467处具有与y轴成角度γ1的快轴2467a，并且延迟器420在第四位置2469处具有与y轴成角度γ4的快轴2469a。在平面图中，第三位置2467处的延迟器层520的快轴2467a和第四位置2469处的延迟器层420的快轴2469a彼此形成第一角度|γ3-γ4|。在一些实施方案中，第一角度和第二角度基本上相等。在一些实施方案中，第一角度和第二角度不同。在一些实施方案中，第一角度和第二角度在彼此的5度内。在一些实施方案中，第一角度和第二角度中的每一者不超过10度或不超过5度。
在图1F所示的实施方案中，在平面图中，延迟器520在第一位置2367处具有与y轴成角度γ1的快轴2367b，并且延迟器420在第二位置2369处具有与y轴成角度γ2的快轴2369b。在平面图中，第一位置2367处的延迟器层520的快轴2367b和第二位置2369处的延迟器层420的快轴2369b彼此形成第一角度|γ1-γ2|。在图1F所示的实施方案中，在平面图中，延迟器520在第三位置2467处具有与y轴成角度γ3的快轴2467b，并且延迟器420在第四位置2469处具有与y轴成角度γ4的快轴2469b。在平面图中，第三位置2467处的延迟器层520的快轴2467b和第四位置2469处的延迟器层420的快轴2469b彼此形成第一角度|γ3-γ4|。在一些实施方案中，第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内，或在85至95度的范围内。
例如，光学透镜可以由任何合适的透镜材料制成，诸如聚碳酸酯或玻璃。在一些实施方案中，光学透镜在嵌件模制工艺中形成。例如，可将反射偏振器形成所需的形状，然后可将光学透镜嵌件模制到反射偏振器上。
在一些实施方案中，反射偏振器和部分反射器相对于观察者和对象的相对位置可与图1A所示的实施方案相反。图2是用于将透射光和/或用于向观察者111显示对象101的光学系统1001的示意图。除了各个部件的相对位置和附加任选的附加偏振器361之外，光学系统1001可对应于光学系统1000。例如，对象101可以是显示器或显示器上的图像。光学系统1001包括光学透镜211、411和311、反射偏振器222、部分反射器321以及延迟器层421和521。光学透镜211具有相对的第一主表面213和第二主表面215，光学透镜311具有相对的第一主表面313和第二主表面315，并且光学透镜411具有相对的第一主表面413和第二主表面415。反射偏振器222设置在并适形于光学透镜211的主表面215上。部分反射器321设置在并适形于光学透镜311的主表面315上。延迟器层421设置在并适形于光学透镜411的主表面415上。延迟器层521设置在并适形于光学透镜311的主表面313上。在其他实施方案中，反射偏振器222、部分反射器321以及延迟器层421和521中的一者或多者设置在与图2例示的实施方案中所示不同的主表面上。例如，反射偏振器222、部分反射器321以及延迟器层421和521中的任何一者或多者可以设置在相应透镜的相对主表面上，或设置在这些层中的另一者上，同时保持这些层从观察者111到对象101的相对顺序。
光学系统1001还包括任选的附加偏振器361。在例示的实施方案中，由对象101发射的光线236在穿过反射偏振器222之后具有偏振态146。光线236的一部分从部分反射器321反射，穿过延迟器层421并以偏振态147从反射偏振器222反射。这些光线的一部分穿过部分反射器321和延迟器层521，并且以偏振态148入射在偏振器361上并透射到观察者111。光线236的另一部分透射通过部分反射器321，然后通过延迟器层521，并且当入射在偏振器361上时具有偏振态149。光线236的该部分被偏振器361消光并且不透射到观察者111。在例示的实施方案中，延迟器层421和521具有彼此近似正交的快轴。在其他实施方案中，延迟器层421和521具有彼此近似平行的快轴，并且偏振态148近似正交于偏振态147。在一些实施方案中，延迟器层421和521中的至少一者具有非均匀的延迟和/或非均匀的快轴取向。在一些实施方案中，延迟器层521具有第一波长色散曲线，并且延迟器层421具有不同的第二波长色散曲线。
光学系统1001具有光轴122，使得沿着光轴122传播的光线穿过一个或多个光学透镜211、411和311、部分反射器321、反射偏振器222以及延迟器层421和521而基本上不被折射。光线237在原点429处第一次入射延迟器层421并且与光轴122成非零角度θ。
在一些实施方案中，反射偏振器222在预定波长处基本上反射具有第一偏振态(例如，偏振态147)的光，并且基本上透射具有正交第二偏振态(例如，偏振态146)的光。预定波长可以是光学系统1001的对比率为最大时的波长，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过第一原点429的光线，延迟器层421对于沿着光轴122传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
在一些实施方案中，延迟器层521具有在延迟器层521上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且延迟器层421具有在延迟器层421上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。在一些情况下，可相对于第一偏振态(例如，快光轴与第一偏振态的轴(例如，消光轴)之间的角度)指定延迟器层421或521的取向。第一偏振态可以是原点221处的反射偏振器220的消光态，并且类似地，第二偏振态可以是原点225处的反射偏振器220的透光态。
在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层421具有在延迟器层421上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且延迟器层521具有在延迟器层521上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层521具有在延迟器层521上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且延迟器层421具有在延迟器层421上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。在一些实施方案中，相对于第一偏振态，延迟器层421具有在延迟器层421上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且延迟器层521具有在延迟器层521上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
替代实施方案在图3中示出，该图是显示系统1500的示意性剖视图，该显示系统包括光学系统1400和发射图像639的显示器635。光学系统1400包括光学透镜610和光学透镜620，光学透镜610具有相对的主表面614和616，并且光学透镜620具有相对的主表面624和626。部分反射器660设置在光学透镜610的主表面614上，并且延迟器层670设置在光学透镜610的主表面616上。反射偏振器630设置在光学透镜620的主表面626上，并且延迟器层640设置在反射偏振器630上。示出了光线636、637和638。光线636是从图像639的边缘发射的主光线。光线636在第一位置607处第一次入射在反射偏振器630上，并且在第二位置609处第二次入射在反射偏振器630上。光线638沿着光轴641传播，该光轴在第一原点671处与延迟器层670相交，并且在第二原点631处与反射偏振器630相交。光线637在原点671处第一次入射在延迟器层670上并与光轴641形成角度θ。光线637在第一位置632处第一次入射在反射偏振器630上，并且在第二位置633处第二次入射在反射偏振器630上。
光学系统1400具有直径为d的出射光瞳235。在一些实施方案中，出射光瞳的直径在约4.5mm至约6mm的范围内。光学系统的f数是一个或多个光学透镜总共的焦距与出射光瞳的直径d之比。在一些实施方案中，f数为约0.2至约2.5。出射光瞳的直径是指出射光瞳的最大横向尺寸(例如，在矩形出射光瞳的情况下为对角线长度)。在一些实施方案中，光学系统被配置用于头戴式显示器，使得当头戴式显示器被观察者佩戴时，出射光瞳235与观察者的眼睛的瞳孔重叠。
如本文所用，术语诸如“约”将由本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征尺寸、数量和物理性质的量的使用不清楚，则“约”将被理解为指定量的10％以内的平均值。如本文所用，术语诸如“基本上”将由本领域普通技术人员将在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上平行”的使用不清楚，则“基本上平行”将指在平行的10度内。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上垂直”或“基本上正交”的使用不清楚，则“基本上垂直”或“基本上正交”将指在平行的10度内。
在一些实施方案中，反射偏振器630在预定波长处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。预定波长可以是光学系统1400的对比率为最大时的波长，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点671的光线，延迟器层670对于沿着光轴641传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层670对于从图像639的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴641传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
在一些实施方案中，延迟器层640和670中的至少一者具有第一区域和第二区域，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，第一区域具有基本上均匀的延迟，并且第二区域具有非均匀的延迟。在一些实施方案中，第一区域具有基本上均匀的快光轴取向，并且第二区域具有非均匀的取向。在一些实施方案中，第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。
在一些实施方案中，延迟器层640和670具有不同的波长色散曲线。在一些实施方案中，延迟器层670是第一波长处但不是不同的第二波长处的四分之一波延迟器，并且延迟器层640是第二波长处但不是第一波长处的四分之一波延迟器。
图4是包括光学系统1900和显示器703的显示系统2000的示意性剖视图。显示器703分别从位置715、725和735发射光线锥717、727和737。在一些实施方案中，光线锥717、727和737中的每个光线具有共同的偏振态(例如，对于y-z平面中的光线，第一偏振态可以是具有平行于x方向的电场的偏振态(诸如，偏振态141)或者可以是具有在y-z平面中偏振的电场的偏振态(诸如，偏振态145))。例如，当显示器发射线性偏振光时，会发生这种情况。光线锥717、727和737中的每一者基本上填充光学系统1900的出射光瞳835。填充出射光瞳的面积的至少90％的光线锥可被描述为基本上填充出射光瞳。位置715位于由显示器703发射的图像的边缘并靠近显示器703的边缘。位置735位于显示器703的中心。显示器703分别从位置715、725和735发射多个主光线710、720和730。示出了边缘光线711、712、721、722以及731和732。主光线在出射光瞳835的中心处与出射光瞳835相交，而边缘光线在出射光瞳835的边界处与出射光瞳835相交。边缘光线711和712从与主光线710相同的位置715发射；边缘光线721和722从与主光线720相同的位置725发射；并且边缘光线731和732从与主光线730相同的位置735发射。主光线730沿着光轴740传播，并且主光线710和720与光轴740处于不同的间隔。
光学系统1900包括具有第一主表面814和第二主表面812的透镜810，该第一主表面上设置有第一光学叠堆815，并且该第二主表面上设置有第二光学叠堆813。第一光学叠堆815包括设置在第一主表面814上的部分反射器和设置在部分反射器上的第一延迟器层。在另选实施方案中，第一延迟器层设置在显示器703上或设置在透镜810和显示器703之间的基板(例如，另一透镜)上。第二光学堆叠813包括设置在第二主表面812上的第二延迟器层和设置在第二延迟器层上的反射偏振器。光线锥717在第一入射区域A1上第一次入射在第一延迟器层上，并且在第二入射区域A2上第一次入射在第二延迟器层上。相似地，光线锥727和737中的每一者在第一入射区域上第一次入射在第一延迟器层上，并且在第二入射区域上第一次入射在第二延迟器层上。在一些实施方案中，出射光瞳835的直径在约4.5mm至约6mm的范围内。在一些实施方案中，光学系统1900的f数为约0.2至约2.5。在一些实施方案中，光线锥717、727和737中的每一者基本上填充出射光瞳835。在一些实施方案中，相应第一入射区域和第二入射区域上的第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。在其他实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层的平均延迟偏差彼此并且偏离预定波长的四分之一超过10％。例如，在高度非远心系统(例如，与光轴的最大主光线角度大于60度的系统)中，可能希望平均延迟与预定波长的四分之一相差超过10％。除非另有说明，否则该平均延迟分别指的是限定入射区域并具有预定波长的光线锥所经历的延迟的第一入射区域和第二入射区域上的未加权平均值。预定波长可以是光学系统1900的对比率为最大时的波长，如本文其他地方进一步描述。预定波长可在预定波长范围内，该预定波长范围可以是光学系统1900旨在其中进行操作的波长范围(例如，400nm至700nm的可见范围)。
在一些实施方案中，反射偏振器在预定波长处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。在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过与光轴740相交的第一延迟器层的原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴740传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
在一些实施方案中，对于由显示器703发射的多个主光线(例如，主光线710、720和730)，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴740不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。在一些实施方案中，对于由显示器703发射且在预定波长处具有第一偏振态的每个主光线，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
在一些实施方案中，对于由显示器703发射的多个主光线720和730，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴740不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。在一些实施方案中，为了使第一延迟器层对于每个主光线具有在预定波长的四分之一的10％内的延迟，第一延迟器层在空间上是不均匀的，以便为从显示器上的不同位置发射并且当入射第一延迟器层时具有不同入射角的主光线提供所需的延迟。
在一些实施方案中，对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线(例如，从位置715发射的主光线710)将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴740传播的主光线(例如，主光线730)将该主光线转换为椭圆偏振光。在一些实施方案中，在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器703上的至少一个位置(例如，位置725)，第一延迟器层将发射主光线和边缘光线(例如，分别为光线720和721)转换为椭圆偏振光，并且将至少一个其他发射光线(例如，光线726)转换为圆偏振光。
在一些实施方案中，光轴740在第一原点处与第一延迟器层相交，并且在第二原点处与反射偏振器相交。在光学系统1900的一些实施方案中，对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴740形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，第二位置处该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
在一些实施方案中，反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在每个位置处，反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有透光偏振态的光。
在一些实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者具有可变延迟和可变取向中的至少一者，使得对于由显示器703发射的多个主光线(例如，主光线720和730)，每个主光线具有预定波长并且以与光轴740不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置(例如，图3中所示的第一位置607)处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置(例如，图3中所示的第二位置609)处时，该主光线基本上被透射，第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07或小于约0.05或小于约0.03或小于约0.02或甚至小于约0.01。相比之下，当第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是具有均匀延迟和均匀取向的四分之一波延迟器时，该差值通常为约0.09。在一些实施方案中，第二位置处主光线的偏振态的偏振轴(例如，偏振椭圆的线性偏振轴或长轴)与第二位置处反射偏振器的透光偏振态的偏振轴之间的角度小于约15度或小于约10度或小于约5度。在一些实施方案中，第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于比较光学系统中第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值的0.8或小于0.6倍，该比较光学系统等效于该光学系统，不同之处在于第一延迟器层和第二延迟器层被替换为在光轴与第一延迟器层和第二延迟器层相交的位置处具有对应于该光学系统的第一延迟器层和第二延迟器层的延迟和取向的均匀延迟和取向的第一延迟器层和第二延迟器层。
如本文其他地方进一步描述，两个偏振态之间的差值可以在0至1的标度上量化，其中差值为0意味着两个偏振态相同，而差值为1意味着两个偏振态正交。在一些实施方案中，对于多个主光线中的至少一个主光线，反射偏振器上的第一位置和第二位置是不同的位置。
在一些实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有第一区域和第二区域，如本文其他地方进一步描述。在一些实施方案中，第一区域具有基本上均匀的延迟，并且第二区域具有非均匀的延迟。在一些实施方案中，第一区域具有基本上均匀的快光轴取向，并且第二区域具有非均匀的取向。在一些实施方案中，第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。
在一些实施方案中，第一延迟器层和第二延迟器层具有不同的波长色散曲线。在一些实施方案中，第一延迟器层是第一波长处但不是不同的第二波长处的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层是第二波长处但不是第一波长处的四分之一波延迟器。
本文具体示出了具有一个、两个、三个或四个光学透镜的实施方案。应当理解，可以包括附加的光学透镜，并且针对光学透镜的一种布置描述的许多属性适用于光学透镜的其他布置。应当理解，针对一个光学系统描述的间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层的性质(例如，延迟分布、快光轴取向分布、波长色散曲线)也适用于对应于该光学系统但具有不同数量的光学透镜或具有设置在一个或多个光学透镜的不同的主表面上的各种层的其他光学系统。
图5A和5B是具有焦距f并且具有曲率半径为R的主表面379的光学透镜378的示意性剖视图。透镜378具有1/f的屈光度。在一些实施方案中，光学系统的一个或多个光学透镜在至少一个方向(例如，将光聚焦到焦线上)上具有非零屈光度。在一些实施方案中，光学系统的一个或多个光学透镜在两个方向(例如，将光聚焦在焦点上)上具有非零屈光度。在一些实施方案中，具有非零屈光度的透镜具有至少一个弯曲的主表面。在一些实施方案中，使用可具有或可不具有弯曲表面的菲涅耳透镜或者通过使用可具有或可不具有弯曲表面的可变折射率透镜来实现非零屈光度。在一些实施方案中，一个或多个光学透镜的至少一个主表面的曲率半径R为至少6mm或至少10mm，并且小于1000mm或小于600mm。例如，在一些实施方案中，一个或多个光学透镜的至少一个主表面的曲率半径R为约6mm至约1000mm。在一些实施方案中，一个或多个透镜总体的焦距(一个或多个光学透镜的总屈光度的倒数)在0.5mm至50mm的范围内或在1mm至25mm的范围内。在一些实施方案中，光学系统的f数为至少约0.1或至少约0.2或至少约0.3，并且不超过约3.0或不超过约2.5或不超过约2.2。
在一些实施方案中，反射偏振器、部分反射器、延迟器层和/或光学透镜的至少一个主表面围绕两个正交轴弯曲。例如，反射偏振器可设置在透镜的球形或非球面表面上。图6是具有顶点757(其是弯曲表面或层827上沿z方向的最大点)并且围绕两个正交轴(例如，x轴和y轴)弯曲的弯曲表面或层827的剖视图。层827可以是部分反射器、延迟器层或反射偏振器。另选地，例如，层827的曲线可以被理解为描述透镜的弯曲表面。层827具有至少一个第一位置752，该位置具有距穿过顶点757的光轴840的径向距离r1，以及距在顶点757处垂直于光轴840的平面847(平行于x-y平面)的位移s1。在一些实施方案中，层827是反射偏振器，并且比率s1/r1为至少0.1或至少0.2，并且可小于0.8或小于0.6。例如，在一些实施方案中，s1/r1在0.2至0.8的范围内或在0.3至0.6的范围内。层827具有至少一个第二位置754，该位置具有距光轴1040的径向距离r2，以及距平面847的位移s2。在一些实施方案中，层827是反射偏振器，并且s2/r2为至少0.3，并且可小于0.8。层827具有直径D、最大垂度Sm以及顶点757处的曲率半径R。在一些实施方案中，反射偏振器和至少一个延迟器层中的每一者围绕两个正交轴弯曲。在一些实施方案中，反射偏振器、延迟器层和部分反射器中的每一者围绕两个正交轴弯曲。
在一些实施方案中，层827围绕光轴840旋转对称或基本上旋转对称。如果表面、膜或部件的形状中的方位角变化不大于约10％，则可以说该表面、膜或部件是基本上旋转对称的。方位角变化是指方位角坐标围绕通过顶点757的光轴840的变化。在一些实施方案中，s1/r1的方位角变化小于10％或小于8％或小于6％或小于4％或小于2％或小于1％或甚至小于0.5％。一个或多个位置752可以是具有距光轴840的共同径向距离r1的位置环，并且相似地，一个或多个位置754可以是具有距光轴840的共同径向距离r2的位置环。如果膜的形状的方位角变化足够小而使得膜可被模制成旋转对称的透镜而不使膜起皱，则可称膜是旋转对称的。坐标s1和坐标r1限定层827的区域A1，该区域具有距光轴840不超过r1的径向位置，或具有沿光轴距顶点757不超过s1的距离。
图7A是反射偏振器927的示意性前视图，该反射偏振器可对应于层827，具有沿光轴940的原点或顶点857。反射偏振器927围绕两个正交轴(例如，x轴和y轴)弯曲。图7B是反射偏振器927的示意性前视图，其示意性地示出了透光轴和消光轴的取向的可能空间变化。反射偏振器927在顶点857处具有正交的透光轴857p和消光轴857b。反射偏振器927在第一位置852处具有正交的透光轴852p和消光轴852b，并且在第二位置853处具有正交的透光轴853p和消光轴853b。在例示的实施方案例中，透光轴852p和消光轴852b基本上与透光轴857p和消光轴857b对准，而透光轴853p和消光轴853b相对于与透光轴857p和消光轴857b对准的轴旋转角度α。如果在弯曲表面上的不同位置处与弯曲表面相切的轴之间的对应角度与两个位置之间的弯曲表面上的最短平滑曲线的切线相同，则可以说这些轴彼此对准。这在图7C中示意性地示出，该图是弯曲表面1727的前视平面图，示出了第一位置1757处的第一轴1757-1和第二轴1757-2以及第二位置1753处的第一轴1753-1和第二轴1753-2。第一轴1757-1和第二轴1757-2在第一位置1757处与表面1727相切，并且第一轴1753-1和第二轴1753-2在第二位置1753处与表面1727相切。由于表面1727是弯曲的，因此第一轴1753-1和第二轴1753-2通常在与第一轴1757-1和第二轴1757-2不同的平面中。在第一位置1757和第二位置1753之间示出了最短曲线1777。最短曲线1777被示出为在平面图中是线性的，但是在其他情况下，曲线1777在平移视图中可以是非线性的。在第一位置1757处的第一轴1757-1和曲线1777之间示出了角度第一轴1753-1和曲线1777之间的对应角度也为使得第一轴1757-1和第一轴1753-1对准。相似地，第一位置1757处的第二轴1757-2和曲线1777之间的角度等于第二位置1753处的第二轴1753-2和曲线1777之间的对应角度(90度减去)，因此第二轴1757-2和第二轴1753-2对准。第一位置1757位于弯曲表面的原点1740处，该原点可以是表面的质心和/或顶点和/或与包括弯曲表面1727的光学系统的光轴相交的位置。通过将与第一轴1757-1和第二轴1757-2对准的轴取向成使得它们如第一轴1757-1和第二轴1757-2那样相对于点和第一位置之间的最短曲线形成相同的对应角度，可以在表面1727上的每个点处限定这些轴。可相对于与在光轴处限定的轴(例如，轴857b和/或857p)对准且与反射偏振器相切的轴指定反射偏振器上的每个点处的局部透光和消光轴。例如，位置853处的轴853a与消光轴857b对准，因为轴853a和857b都与反射偏振器927相切并且相对于位置857和853之间的最短曲线具有相同的角度。
反射偏振器927可以是聚合物多层反射偏振器，并且可具有在顶点857处基本上单轴取向的至少一个层(例如，图8的层1092)。例如，对于顶点857处的反射偏振器927，至少一个层的取向可在消光轴857b中。在一些实施方案中，反射偏振器927还包括至少一个层，该至少一个层在远离光轴940的至少一个层上的至少一个第一位置处(例如，在位置853处)基本上是光学双轴的，并且在远离光轴940的至少一个第二位置处(例如，在位置852处)基本上是光学单轴的。
聚合物多层光学膜可被成形(例如，热成形)以提供反射偏振器927。光学膜初始可具有单轴取向的至少一层，其具有沿y方向的消光轴。在形成期间，光学膜被拉伸以适形于工具的形状。光学膜被拉伸是因为期望的形状为围绕两个正交的轴线弯曲。与此形成对比的是，光学膜将不需要被拉伸以便适形于仅围绕一个轴弯曲的形状。形成过程可以使光学膜在位置852处基本上单轴取向(因为膜在形成期间在该位置处被沿取向方向拉伸)，但由于光学膜在形成时被拉伸而导致在位置853处双轴取向。在图7A例示的实施方案中，消光轴853b相对于与消光轴867b对准的轴853a在第一位置853处偏移α度。在一些实施方案中，在反射偏振器的整个区域上，或在由s1和r1限定的反射偏振器的区域上，或在反射偏振器的反射孔上，其中s1和s2如针对层827所述，反射偏振器927的透光轴(或消光轴)的最大变化小于约5度或小于约3度或小于约2度或小于约1.5度或小于约1度。反射孔是指由光学系统反射时使用的反射偏振器的一部分。反射孔可以基本上为反射偏振器的整个区域，或者可在反射偏振器的边界附近排除反射偏振器的一部分。透光轴的最大变化可被确定为透光轴与固定方向(例如，图7A中的x方向)之间的最大角度差减去透光轴与固定方向之间的最小角度差。
在本文所述的任何光学系统中使用的任何反射偏振器可为线性反射偏振器，其可适于反射具有第一线性偏振态的光并透射具有与第一线性偏振态正交的第二线性偏振态的光。例如，合适的反射偏振器包括聚合物多层光学膜和线栅偏振器。
在本说明书的任何光学系统中使用的任何反射偏振器可以是成形(例如，热成形)的反射偏振器，其可以是热成形的聚合物多层光学膜。聚合物多层光学膜可包括多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。这在图8中示出，该图是包括交替的第一聚合物层1092和第二聚合物层1094的反射偏振器1028的侧视图。图中指出平面外(厚度)z方向和正交的平面中x方向和y方向。合适的聚合物多层反射偏振器在例如美国专利No.5,882,774(Jonza等人)和美国专利No.6,609,795(Weber等人)中有所描述。将反射偏振器形成复合曲线的方法在上文中以引用方式并入本文的美国专利申请公布No.2017/0068100(Ouderkirk等人)以及提交于2016年9月2日且其内容以不与本说明书矛盾的程度以引用方式并入本文的PCT申请No.US2016/050024(Ouderkirk等人)中有所描述。
在一些实施方案中，在本说明书的光学系统中使用的反射偏振器(例如，反射偏振器220)为多层光学膜，其在被形成(例如，热成形)为光学透镜的期望形状之前基本上为单轴取向，因为它具有至少0.7、或至少0.8、或至少0.85的单轴性程度U，其中U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，MDDR定义为纵向拉伸比，并且TDDR定义为横向拉伸比。此类基本上单轴取向的多层光学膜在美国专利2010/0254002(Merrill等人)中有所描述，并且可包括多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，其中第一聚合物层具有沿长度方向(例如，x方向)和厚度方向(例如，z方向)基本上相同但与沿宽度方向(例如，y方向)的折射率基本上不同的折射率。例如，沿x方向和z方向的折射率之差的绝对值可以小于0.02或小于0.01，并且沿x方向和y方向的折射率之差的绝对值可以大于0.05或大于0.10。除非另外指明，否则折射率是指在550nm的波长下的折射率。基本上单轴取向的反射偏振器可以商品名先进偏振膜或APF从3M公司(3M Company)获得。也可使用其他类型的多层光学膜反射偏振器(例如，从3M公司(3MCompany)获得的双亮度增强膜或DBEF)。在其他实施方案中，使用其他类型的反射偏振器(例如，线栅偏振器)。
在本说明书的光学系统中使用的部分反射器可以是任何合适的部分反射器。例如，部分反射器可通过将薄层金属(例如，银或铝)涂覆在透明基板上(例如，随后可粘附到透镜上的膜，或者基板可以是透镜)来构造。部分反射器也可通过例如将薄膜电介质涂层沉积到透镜基板的表面上，或者通过将金属和电介质涂层的组合沉积在表面上来形成。在一些实施方案中，部分反射器在预定波长处或在预定波长范围内的平均光学反射率和平均光学透射率各自在20％至80％的范围内，或各自在30％至70％的范围内，或各自在40％至60％的范围内，或各自在45％至55％的范围内。例如，部分反射器可以是半反射镜。除非另有说明，否则预定波长范围内的平均光学反射率和平均光学透射率分别是指在法向入射时确定的在预定波长范围内并且在光学反射率和光学透射率的偏振内的未加权平均值。除非另有说明，否则预定波长处的平均光学反射率和平均光学透射率分别是指在法向入射时确定的在光学反射率和光学透射率的偏振内的未加权平均值。在一些实施方案中，部分反射器可以是反射偏振器或可具有偏振相关反射率。然而，通常优选的是法向入射光学反射率和光学透射率与入射光的偏振态无关或基本上无关。例如，可以使用基本上各向同性的金属层和/或介电层来获得这种偏振无关性。
为了校正反射偏振器的透光和消光轴的局部旋转，并且/或者校正光学系统中的双折射(例如，光学透镜的双折射)或其他光学伪影，至少一个延迟器层的延迟可变化。这里，单轴材料的延迟是指双折射乘以材料的物理厚度，其中双折射是沿着非常轴的折射率和沿着普通轴的折射率之间的差值，除非指定了其他轴。在正单轴材料中，非凡轴是慢轴(折射率较高)而普通轴是快轴(折射率较低)。就沿三个不同轴具有三个不同折射率的双轴材料而言，延迟器层可以被描述为具有平面内延迟和平面外延迟。在这种情况下，除了指定特定轴或指定特定光线，或者上下文清楚地指示不同，延迟在本文中是指平面内延迟。平面内延迟是由法向入射透射通过延迟器的光所经历的相位延迟。当指定特定光线时，可根据这些光线的实际相位延迟来确定这些光线的延迟。该延迟通常取决于延迟器的平面内和平面外延迟以及入射在延迟器上的光的方向。
在一些情况下，延迟器层可包括多个堆叠延迟器层，其中多个层具有例如不同的快速和慢轴。在这种情况下，延迟器层的有效延迟以及有效快轴和慢轴可以相对于入射在延迟器上的偏振光和透射通过延迟器的偏振光被定义为将入射光的偏振态转化为透射光的偏振态的常规单层延迟器的延迟以及快轴和慢轴取向。这种延迟器层的延迟是指该有效延迟。对于具有单层的延迟器，有效快光轴和慢光轴是单层的快光轴和慢光轴，并且有效延迟是单层的延迟。对于具有多层的延迟器，其中每层的快轴和慢轴相对于延迟器的有效快轴和慢轴平行或旋转90度，法向入射光的有效延迟是相应快轴和慢轴平行于延迟器的有效快轴和慢轴的层的延迟之和减去相应快轴和慢轴相对于延迟器的有效快轴和慢轴旋转90度的层的延迟之和。
对于指定的有效快光轴或慢光轴，延迟器的光学厚度是指延迟器的每一层上沿指定的有效快光轴或慢光轴的该层的折射率之和乘以该层的厚度。例如，在一些实施方案中，第一延迟器层在原点处具有第一光学厚度，并且在第一延迟器层的有效快光轴或第一延迟器层的有效慢光轴中的一者的至少一个其他位置处具有不同的第二光学厚度。第一光学厚度是沿有效快光轴和慢光轴中的一者的折射率乘以局部物理厚度，并且第二光学厚度是沿有效快光轴和慢光轴中的同一者的折射率乘以局部物理厚度。
通过在空间上改变延迟器的光学厚度以获得有效快光轴或慢光轴，可以在空间上改变延迟器的延迟，这可以通过适当选择延迟器层的取向来在空间上改变沿有效快轴或慢轴的厚度和/或折射率来实现，例如如本文其他地方所述。在一些情况下，指定的x1轴和x2轴可沿和方向，例如其中和是x方向和y方向上的单位矢量。相对于指定轴指定的延迟可被称为固定轴延迟。固定轴可在每个位置处通过延迟器的厚度固定，但是可随着延迟器的主表面上的位置而变化。正单轴材料的固定轴延迟可以是负的，因为指定轴可相对于正单轴材料的非凡轴和普通轴旋转。在其中延迟器包括堆叠延迟器层的实施方案中，除非另有说明，否则堆叠延迟器层的延迟是指相对于延迟器的有效慢光轴和快光轴的延迟。当指定特定光线时，可根据这些光线的实际相位延迟来确定这些光线的延迟。
在一些实施方案中，延迟器层具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且具有在延迟器层的不同的第二区域上非均匀的延迟。在一些实施方案中，第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。在一些实施方案中，内部区域为中心区域，其包括延迟器的中心或与光轴相交的延迟器原点。延伸到延迟器层的周边的延迟器层区域可被描述为延迟器层的周边区域或外围区域。如果周边区域围绕内部区域的周边的至少90％，则可以说该周边区域基本上围绕内部区域。例如，周边区域可完全围绕内部区域。
图9A是延迟器层445的示意性前视平面图，其示出了延迟器层445的区域441和446。在一些实施方案中，延迟器层445的区域441具有基本上空间恒定的延迟，并且区域446具有空间变化的延迟。例如，区域441上的延迟的最大差值可小于区域446上的延迟的最大差值的10％(或小于5％，或小于3％)。在例示的实施方案中，区域441是靠近延迟器层445的中心的内部区域，并且包括延迟器层445的光学系统的光轴440在区域441中与延迟器层445相交。区域446是围绕区域441的周边区域并且延伸到延迟器层445的边缘443。图9B示出了延迟器层445的一些实施方案中的延迟等高线442。在一些实施方案中，其中延迟在空间上基本恒定的区域包括延伸到延迟器层445的边缘443的部分，如图9B所示。在一些实施方案中，延迟沿着和方向从延迟器层445的中心到延迟器层的边缘443单调非减小，并且沿着和方向从延迟器层445的中心到延迟器层的边缘443单调非增大。在一些实施方案中，延迟沿着和方向从延迟器层445的中心到延迟器层的边缘443单调非增大，并且沿着和方向从延迟器层445的中心到延迟器层的边缘443单调非减小。在一些实施方案中，延迟器层445在围绕z轴的180度旋转下对称。在一些实施方案中，该延迟与光轴440处的延迟之间的差值在围绕z轴的90度旋转下反对称。在一些实施方案中，第二区域446包括区域446a-446d，如图9C所示。在一些实施方案中，区域446a和446c具有比区域441更低的平均延迟，并且区域446b和446d具有比区域441更高的平均延迟。在一些实施方案中，区域446a和446c具有比区域441更高的平均延迟，并且区域446b和446d具有比区域441更低的平均延迟。
区域的相对尺寸可根据区域的表面积或根据在平面图中从正交于光轴的平面确定的面积来描述。在一些实施方案中，在平面图中，延迟器层445具有面积A，区域441的面积在约A/10至约2A/3的范围内，并且第一区域至第四区域446a-446d中的每一者的面积在约A/12至约A/3的范围内。在一些实施方案中，延迟器包括第一区域(例如，区域441)和非重叠的第二区域(例如，区域446)，其中第二区域是延迟器的剩余部分。在一些实施方案中，第一区域为中心区域，并且第二区域为可围绕中心区域的外围区域(即，包括延迟器的外围或边缘的至少一部分的区域)。在一些实施方案中，区域441的表面积为延迟器层445的总表面积的至少10％。应当理解，表面积和总表面积是指延迟器的一个主表面的表面积。
在一些实施方案中，延迟器(例如，本文其他地方所述的延迟器层445或1075)具有非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域。例如，中心区域可对应于区域441或区域1041。第一边缘区域和第二边缘区域可对应于设置在延迟器的相应第一边缘和第二边缘(例如，边缘1473和1477或者1073和1077)处或附近的区域446a和446b或者区域1046a和1046b。中心区域(例如，区域441)包括第一原点(例如，对应于光轴440与延迟器层445相交的位置)。对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：中心区域的平均延迟基本上等于δ；第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ。在一些实施方案中，对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。在一些实施方案中，δ基本上等于λo(n+1/4)或λo/4。在一些实施方案中，ξ不小于δ/20，或不小于δ/10。在一些实施方案中，ξ不大于δ/4，或不大于δ/5。例如，在一些实施方案中，δ/20≤ξ≤δ/5。
整数n可为任何非负整数。例如，n可为零。例如，四分之一波延迟器将具有δ＝λo/4，其满足不等式λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)，其中n＝0。增加四分之一波延迟器的厚度使得延迟为(n+1)λo/4(对于正n)，导致透射通过延迟器的法向入射光的偏振态的变化相同。在一些实施方案中，本文描述为具有基本上四分之一波延迟的延迟器层被延迟为(n+1)λo/4(对于正n)的延迟器层代替。在一些实施方案中，n为0，并且在一些实施方案中，n为1。
在一些实施方案中，延迟器还包括第三边缘区域和第四边缘区域(例如，区域446c和446d或者区域1046c和1046d)，其中中心区域位于第一边缘区域和第三边缘区域之间以及第二边缘区域和第四边缘区域之间。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第三边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ，并且第四边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ。
区域的平均延迟是指该区域上的延迟的未加权平均值。延迟可被理解为平面内延迟或针对法向入射光确定的延迟，除了指定非法向入射光的情况外。在一些实施方案中，区域具有基本上均匀的延迟，其可被理解为该区域中的延迟的最大变化(该区域中的最大延迟减去最小延迟)不超过延迟器中延迟的最大变化的10％。如果指定值与某个区域的平均延迟或延迟器中某个位置处的延迟之间的差值大小不超过延迟器中延迟的最大变化的10％，则可以说该区域的平均延迟或该位置处的延迟基本上等于该指定值。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器在第一原点处的延迟为δo。在一些实施方案中，δo等于或基本上等于δ。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的每一者具有基本上均匀的延迟。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一者具有变化的延迟。在一些实施方案中，延迟器还包括第三边缘区域和第四边缘区域。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域至第四边缘区域中的至少一者具有基本上均匀的延迟。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域至第四边缘区域中的每一者具有基本上均匀的延迟。
在一些实施方案中，一种用于透射光的光学系统包括：具有至少一个弯曲主表面的一个或多个光学透镜；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：第一延迟器的中心的延迟等于δo，其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δo≤λo(n+1/2)；并且第一延迟器的延迟在远离中心到第一延迟器的边缘的第一方向上(例如，在方向上)增加，并且在远离中心到第一延迟器的边缘的第二方向上(例如，在方向上)减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器具有均匀延迟δo之外该比较光学系统具有相同构造。例如，该光学系统可对应于图1A中所示的光学系统1000，并且第一延迟器可对应于延迟器520。比较光学系统可如1A所示，其中延迟器520被均匀延迟为δo的延迟器代替。在一些实施方案中，选择光学系统的第一延迟器，使得对比率比比较光学系统的对比率大至少10％或至少15％或至少20％或至少25％。
图9D是可对应于延迟器层445的延迟器1445的平面图。示出了平面1401、1402、1403和1404。这些平面沿着在点1440处与延迟器1445相交的线(平行于z轴)彼此相交。每个平面沿着穿过点1440的相应曲线与延迟器1445相交。在一些实施方案中，第一延迟器的延迟在远离中心(可以是点1440)到延迟器1445的边缘1473的第一方向1487上增加，并且在远离中心到延迟器1445的边缘1477的第二方向1489上减小。在一些实施方案中，第一方向1487和第二方向1489分别沿着延迟器1445与平面1402和1401的第一交点和第二交点。当用于光学系统中时，线可以是光学系统的光轴，并且点1440可以是与光轴相交的延迟器层的第一原点。在这种情况下，平面1401、1402、1403和1404中的每一者包含光轴。延迟器1445可包括对应于区域441的中心区域以及对应于区域446a-446d的第一边缘区域至第四边缘区域，为了便于说明，这些区域在图9D中未标记。在一些实施方案中，平面1401在中心区域和第一边缘区域中与延迟器1445相交，并且平面1402在中心区域和第二边缘区域中与延迟器1445相交。在一些实施方案中，平面1401和1402之间的角度θ1在约60度至约120度的范围内，或者在约70度至约110度的范围内。在一些实施方案中，角度θ1为约90度。在一些实施方案中，平面1403和1404之间的角度θ2在约60度至约120度的范围内，或者在约70度至约110度的范围内。在一些实施方案中，角度θ2为约90度。在一些实施方案中，平面1401和1404之间的角度θ3在约30度至约60度的范围内，或者在约35度至约55度的范围内。在一些实施方案中，角度θ3为约45度。
在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器1445的延迟在围绕平面1401的反射下基本上对称，并且在围绕平面1402的反射下基本上对称。如果延迟器的表面积的至少80％中的每个点处的延迟不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的延迟的最大变化的10％而确定的延迟，则该延迟可以被描述为在围绕平面的反射下基本上对称。在一些实施方案中，延迟器的表面积的至少90％或至少95％中的每个点处的延迟不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的延迟的最大变化的10％或不超过5％而确定的延迟。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器1445具有延迟，使得该延迟和点1440处的延迟的差值在围绕平面1403的反射下基本上反对称，并且在围绕平面1404的反射下基本上反对称。如果延迟器的表面积的至少80％中的每个点处的延迟差值不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的延迟的最大变化的10％而确定的延迟差值的负值，则该延迟差值可以被描述为在围绕平面的反射下基本上反对称。在一些实施方案中，延迟器的表面积的至少90％或至少95％中的每个点处的延迟差值不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的延迟的最大变化的10％或不超过5％而确定的延迟差值的负值。
在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域的延迟在远离第一原点朝向第一边缘1477的方向上减小，并且第二边缘区域的延迟在远离第一原点1440朝向第二边缘1473的方向上增加。例如，延迟可在从第一原点1440到边缘1477的方向上(例如，在方向上)减小，并且可在从第一原点1440到边缘1473的方向上(例如，在方向上)增加。
制造具有图9A至图9D中所示的延迟变化的延迟器层的方法包括改变延迟器层的物理厚度和/或改变延迟器层内各个层的快光轴和慢光轴的相对对准，如本文其他地方所述。
图10A是延迟器层1027的示意性前视图，该延迟器层具有沿光轴1040的原点或顶点1057。延迟器层1027在顶点1057处具有正交的快光轴1057f和慢光轴1057s。延迟器层1027在第一位置1052处具有正交的快光轴1052f和慢光轴1052s，并且在第二位置1053处具有正交的快光轴1053f和慢光轴1053s。在例示的实施方案中，快光轴1052f和慢光轴1052s与快光轴1057f和慢光轴1057s基本上多准，而快光轴1053f和慢光轴1053s相对于与快光轴1057f和慢光轴1057s对准的轴旋转。快光轴1057f相对于轴1057a的角度(其可对应于包括在包括延迟器层1027的光学系统中的反射偏振器的第一偏振态或第二偏振态)在顶点1057处为β0。相似地，快光轴1052f相对于轴1052a的角度在第一位置1052处为β1，并且快光轴1053f相对于轴1053a的角度在第二位置1053处为β2。在例示的实施方案中，β2>β0并且β1近似等于β0。在一些实施方案中，β0为约45度。在一些实施方案中，β0小于45度。在一些实施方案中，β0大于45度。轴1057a、1052a和1053a与延迟器层1027相切，并且轴1052a和1053a与轴1057对准，因为轴1052a和1057与顶点1040和第一位置1052之间的最短曲线具有共同的对应角度，并且轴1053a和1057与顶点1040和第二位置1053之间的最短曲线具有共同的对应角度，如针对弯曲表面1727大致所述。在延迟器层是平坦的实施方案中，除非另有说明，否则延迟器层相对于第一偏振态的取向是指延迟器的快光轴与由第一偏振态限定的轴之间的角度。在第一偏振态是线性偏振态的情况下，例如由第一偏振态限定的轴是沿着具有第一偏振态并沿光轴传播的光的电场矢量的轴。就椭圆第一偏振态而言，由第一偏振态限定的轴是具有第一偏振态并沿光轴传播的光的偏振椭圆的长轴。就弯曲延迟器层而言，除非另有说明，否则延迟器层相对于第一偏振态的取向是指快光轴相对于与延迟器层相切的局部轴的取向，其中局部轴与由第一偏振态限定的轴对准。如针对弯曲表面1727大致所述，如果延迟器上某个点处的局部轴与延迟器的表面上原点1057与该位置之间的最短曲线之间的角度与由第一偏振态限定的轴与原点1057处的曲线之间的对应角度相同，则该局部轴与由第一偏振态限定的轴对准。快光轴与局部轴之间的角度可被称为快光轴与第一偏振态之间的角度β。第一偏振态可以是与光轴相交的原点处的反射偏振器的消光态。如果角度β在延迟器上基本上恒定，则可以说延迟器具有基本上均匀的快光轴取向。
图10B是延迟器层1027的示意性前视图，其示出了快光轴和慢光轴的取向的可能空间变化。快轴是最接近图中方向的轴。在一些实施方案中，快光轴和与轴1057a对准的局部轴之间的角度β在中心区域中为约45度，并且沿着和方向从延迟器层1027的中心到延迟器层1027的边缘单调非增大且沿着和方向从延迟器层1027的中心到延迟器层1027的边缘单调非减小。在一些实施方案中，快光轴和与轴1057a对准的局部轴之间的角度β在中心区域中为约45度，并且沿着和方向从延迟器层1027的中心到延迟器层1027的边缘单调非减小且沿着和方向从延迟器层1027的中心到延迟器层1027的边缘单调非增大。在一些实施方案中，第一延迟器层的快光轴与第一偏振态(例如，反射偏振器的原点或顶点处的反射偏振器的消光态)形成角度β，β小于45度。在一些实施方案中，β在第一延迟器层的整个区域中小于度45度。在其他实施方案中，β在第一延迟器层的整个区域中大于45度，或者在第一延迟器层的一些区域中小于45度，并且在第一延迟器层的其他区域中大于45度。
在一些实施方案中，至少一个位置处的快光轴不平行于由反射偏振器的第一偏振态和第二偏振态限定的平面。例如，第一偏振态和第二偏振态可以分别是沿y轴和x轴的线性偏振态，在这种情况下，由第一偏振态和第二偏振态限定的平面是或平行于x-y平面(例如，平面847)。例如，快轴1052f和1053f可由于延迟器层1027的曲率而具有沿负z轴的分量，因此不会平行于由第一偏振态和第二偏振态限定的平面。快轴1057f可平行于由第一偏振态和第二偏振态限定的平面。
在一些实施方案中，延迟器层1027包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域。例如，中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域可具有对应于图9C中所示的区域441、446a和446b的几何布置。延迟器层1027还可包括可对应于区域446c和446d的第三区域和第四区域。中心区域包括第一延迟器层与光轴1040相交的原点。在一些实施方案中，对于在预定波长范围内的至少一个第一波长λo：中心区域相对于第一偏振态(例如，反射偏振器的消光态)的平均快轴取向基本上等于θ；第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；并且第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。在一些实施方案中，θ为至少35度或至少40度。在一些实施方案中，θ不超过55度或不超过50度。在一些实施方案中，θ为约45度。在一些实施方案中，ε为至少0.5度或至少1度或至少2度。在一些实施方案中，ε不超过20度或不超过15度或不超过10度。
区域的平均快轴取向是指该区域上方的快轴取向的未加权平均值。在一些实施方案中，区域具有基本上均匀的快轴取向，其可被理解为该区域中的快轴取向的最大变化(该区域中的最大快轴取向减去最小快轴取向)不超过延迟器中快轴取向的最大变化的10％。如果指定值与某个区域的平均快轴取向或延迟器中某个位置处的快轴取向之间的差值大小不超过延迟器中快轴取向的最大变化的10％，则可以说该区域的平均快轴取向或该位置处的快轴取向基本上等于该指定值。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器在第一原点处相对于第一偏振态的快轴取向为θo。在一些实施方案中，θo等于或基本上等于θ。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的每一者具有基本上均匀的快轴取向。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一者具有变化的快轴取向。
图10C是可对应于延迟器层1027的延迟器2445的平面图。示出了平面2401、2402、2403和2404。这些平面沿着在点2440处与延迟器2445相交的线(平行于z轴)彼此相交。每个平面沿着穿过点2440的相应曲线与延迟器2445相交。在一些实施方案中，第一延迟器的延迟在远离中心(可以是点2440)到延迟器2445的边缘2473的第一方向2487上增加，并且在远离中心到延迟器2445的边缘2477的第二方向2489上减小。在一些实施方案中，第一方向2487和第二方向2489分别沿着延迟器2445与平面2402和2401的第一交点和第二交点。当用于光学系统中时，线可以是光学系统的光轴，并且点2440可以是延迟器与光轴相交的第一原点。在这种情况下，平面2401、2402、2403和2404中的每一者包含光轴。延迟器2445可包括对应于区域441的中心区域以及对应于区域446a-446d的第一边缘区域至第四边缘区域，为了便于说明，这些区域在图9C中示出并且在图10C中未标记。在一些实施方案中，平面2401在中心区域和第一边缘区域中与延迟器2445相交，并且平面2402在中心区域和第二边缘区域中与延迟器2445相交。在一些实施方案中，平面2401和2402之间的角度θ4在约60度至约120度的范围内，或者在约70度至约110度的范围内。在一些实施方案中，角度θ4为约90度。在一些实施方案中，平面2403和2404之间的角度θ5在约60度至约120度的范围内，或者在约70度至约110度的范围内。在一些实施方案中，角度θ5为约90度。在一些实施方案中，平面1401和1404之间的角度θ6在约30度至约60度的范围内，或者在约35度至约55度的范围内。在一些实施方案中，角度θ6为约45度。
在一些实施方案中，延迟器2445具有如针对延迟器1445所述的可变延迟。平面2401、2402、2403和2404可分别与平面1401、1402、1403和1404相同或不同。在一些实施方案中，平面1401和2401之间的角度小于30度或小于20度或小于10度。相似地，在一些实施方案中，平面1402和2402之间和/或平面1403和2403之间和/或平面1404和2404之间的角度小于30度或小于20度或小于10度。
在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器2445的快轴取向在围绕平面2401的反射下基本上对称，并且在围绕平面2402的反射下基本上对称。如果延迟器的表面积的至少80％中的每个点处的快轴取向不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的快轴取向的最大变化的10％而确定的快轴取向，则该快轴取向可以被描述为在围绕平面的反射下基本上对称。在一些实施方案中，延迟器的表面积的至少90％或至少95％中的每个点处的快轴取向不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的快轴取向的最大变化的10％或不超过5％而确定的快轴取向。在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器2445具有快轴取向，使得该快轴取向和点2440处的快轴取向的差值在围绕平面2403的反射下基本上反对称，并且在围绕平面2404的反射下基本上反对称。如果延迟器的表面积的至少80％中的每个点处的快轴取向差值不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的快轴取向的最大变化的10％而确定的快轴取向差值的负值，则该快轴取向差值可以被描述为在围绕平面的反射下基本上反对称。在一些实施方案中，延迟器的表面积的至少90％或至少95％中的每个点处的快轴取向差值不同于对应点处通过将该点围绕平面反射不超过延迟器的快轴取向的最大变化的10％或不超过5％而确定的快轴取向差值的负值。
在一些实施方案中，延迟器可具有延迟的反射对称性和/或反对称性，如针对延迟器1445所述，以及快轴取向的反射对称性和/或反对称性，如针对延迟器2445所述。例如，在一些实施方案中，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，延迟器的延迟在围绕第一平面(例如，平面1401)的反射下基本上对称，并且在围绕第二平面(例如，平面1403)的反射下基本上对称，并且延迟器在原点(例如，点1440或2440)处具有延迟δo，并且延迟器的延迟与δo之间的差值在围绕第三平面(例如，平面1403)的反射下基本上反对称，并且在围绕第四平面(例如，平面1404)的反射下基本上反对称，并且延迟器相对于第一偏振态的快轴取向在围绕第五平面(例如，平面2401)的反射下基本上对称，并且在围绕不同第六平面(例如，平面2402)的反射下基本上对称，并且延迟器相对于第一原点o处的第一偏振态的快轴取向，并且第一延迟器在第一原点处相对于第一偏振态的快轴取向为θo，并且第一延迟器相对于第一偏振态的快轴取向与θo之间的差值在围绕第七平面(例如，平面2403)的反射下基本上反对称，并且在围绕不同第八平面(例如，平面2404)的反射下基本上反对称。
在一些实施方案中，一种用于透射光的光学系统包括：具有至少一个弯曲主表面的一个或多个光学透镜；部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：第一延迟器的中心相对于快光轴的快轴取向等于θo，θo在35至55度的范围内；并且第一延迟器的快轴取向在远离中心到第一延迟器的边缘的第一方向上(例如，在方向上)增加，并且在远离中心到第一延迟器的边缘的第二方向上(例如，在方向上)减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器相对于第一偏振态的均匀快轴取向为θo之外该比较光学系统具有相同构造。例如，该光学系统可对应于图1A中所示的光学系统1000，并且第一延迟器可对应于延迟器520。比较光学系统可如1A所示，其中延迟器520被相对于第一偏振态的均匀快轴取向为θo的延迟器代替。在一些实施方案中，选择光学系统的第一延迟器，使得对比率比比较光学系统的对比率大至少10％或至少15％或至少20％或至少25％。
在一些实施方案中，光学系统的第一延迟器具有非均匀的延迟和非均匀的快轴取向，并且比较光学系统的第一延迟器具有均匀的延迟和均匀的快轴取向，其等于光学系统的第一延迟器在第一原点处的延迟和快轴取向。在这种情况下，可选择第一延迟器的延迟分布和快轴分布，使得光学系统的对比率比比较光学系统的对比率大至少5％或至少10％或至少15％或至少20％或至少25％或至少30％。
在一些实施方案中，提供了具有非均匀延迟的延迟器。对于至少一个预定波长并且对于沿着通过延迟器的第一区域中的第一点的线(该线在第一点处正交于延迟器)相交的不同的第一平面至第四平面：非均匀延迟在围绕第一平面的反射和围绕第二平面的反射中的每一者下基本上对称，并且非均匀延迟与第一点处的延迟器的延迟之间的差值在围绕第三平面的反射和围绕第四平面的反射中的每一者下基本上反对称。这种延迟器可以用在本文所述的任何光学系统中的延迟器层(例如，延迟器层420或520)处。
在一些实施方案中，提供了具有非均匀快轴取向的延迟器。对于至少一个预定波长并且对于沿着通过延迟器的第一区域中的第一点的线(该线在第一点处与延迟器正交)相交的不同的第一平面至第四平面：非均匀快轴取向在围绕第一平面的反射和围绕第二平面的反射中的每一者下基本上对称，并且非均匀快轴取向与第一点处的延迟器的快轴取向之间的差值在围绕第三平面的反射和围绕第四平面的反射中的每一者下基本上反对称。这种延迟器可以用在本文所述的任何光学系统中的延迟器层(例如，延迟器层420或520)处。例如，可相对于反射偏振器的第一偏振态指定快轴取向。
在一些实施方案中，提供了具有非均匀延迟和非均匀快轴取向的延迟器。对于至少一个预定波长并且对于沿着通过延迟器的第一区域中的第一点的线(该线在第一点处与延迟器正交)相交的不同的第一平面至第四平面以及不同的第五平面至第八平面：非均匀延迟在围绕第一平面的反射和围绕第二平面的反射中的每一者下基本上对称，并且非均匀延迟与第一点处的延迟器的延迟之间的差值在围绕第三平面的反射和围绕第四平面的反射中的每一者下基本上反对称，并且非均匀快轴取向在围绕第五平面的反射和围绕第六平面的反射中的每一者下基本上对称，并且非均匀快轴取向与第一点处的延迟器的快轴取向之间的差值在围绕第七平面的反射和围绕第八平面的反射中的每一者下基本上反对称。这种延迟器可以用在本文所述的任何光学系统中的延迟器层(例如，延迟器层420或520)处。在一些实施方案中，第一平面和第二平面之间的角度为约90度，第三平面和第四平面之间的角度为约90度，并且第一平面和第三平面之间的角度为约45度。在一些实施方案中，第五平面和第六平面之间的角度为约为90度，第七平面和第八平面之间的角度为约90度，并且第五平面和第七平面之间的角度为约45度。在一些实施方案中，第一平面和第五平面相同，第二平面和第六平面相同，第三平面和第七平面相同，并且第四平面和第八平面相同。
在本说明书的光学系统中使用的延迟器层可以是膜或涂层或者膜和涂层的组合。例如，合适的膜包括双折射聚合物膜延迟器，诸如可从美国科罗拉多州弗雷德里克市的Meadowlark Optics公司(Meadowlark Optics,Frederick,CO)获得的那些延迟器。用于形成延迟器层的合适涂层包括在美国专利申请公布No.2002/0180916(Schadt等人)、No.2003/028048(Cherkaoui等人)、No.2005/0072959(Moia等人)和No.2006/0197068(Schadt等人)以及美国专利No.6,300,991(Schadt等人)中描述的线性可光聚合聚合物(LPP)材料和液晶聚合物(LCP)材料。合适的LPP材料包括ROP-131EXP 306LPP，并且合适的LCP材料包括ROF-5185EXP 410LCP，这两者均可从瑞士阿尔施维尔的落利刻科技有限公司(ROLIC Technologies Ltd.,Allschwil,Switzerland)获得。
可以通过将LPP材料沉积到基板(例如，反射偏振器)的表面上或透镜上来制造这种延迟器层。然后，可以用偏振光来紫外(UV)固化LPP材料，以使LPP材料沿着偏振轴取向，该偏振轴成为延迟器层的慢轴。可以通过改变UV光和延迟器层的偏振轴的相对取向来图案化用于固化LPP材料的UV光的偏振取向。例如，当LPP材料在UV光源下通过时，位于UV光源和LPP材料之间的偏振器的取向可以变化。在一些实施方案中，将LPP材料沉积(例如，通过旋涂)到透镜的主表面上，并将透镜安装到多轴系统(例如，三轴系统)上，该系统可以在偏振UV光源下沿着线性方向移动透镜，同时改变透镜的方位角和轴取向。以这种方式，可以获得LPP层的连续变化的取向。
然后将LCP层施加(例如，通过旋涂)到LPP层上。LCP分子与LPP层对准。然后可以固化LCP层。在一些实施方案中，LCP层包括如US 2006/0197068(Schadt等人)中所述的LPP材料。在这种情况下，由于可以在部分固化LCP层后通过使用偏振UV光源定向LCP层中包括的LPP材料，因此多个LCP层可以直接彼此堆叠，其中一个LCP层的表面为相邻层提供对准模板。使用LPP层作为对准层的替代方案是使用已沿着所需局部对准方向摩擦的聚合物基板。然而，通常优选使用LPP层，因为这可消除可能由摩擦过程产生的碎屑。
在一些实施方案中，快轴和慢轴平行于延迟器的表面。在其他实施方案中，快轴或慢轴可倾斜且不平行于延迟器的表面。这可以通过将LPP层在非法向入射下暴露于线性偏振UV来实现。这导致LPP层的分子倾斜，例如如美国专利No.6,300,991(Schadt等人)中所述。
在描述本说明书的光学系统时，参考光学系统的对比率最大时的预定波长可能是有用的。对比率可以如在ANSI/INFOCOMM 3M-2011标准中被定义，其中显示器发射16个矩形即8个白色和8个黑色的棋盘图案。确定所有白色方块的出射光瞳处的亮度值并计算平均值，并且确定所有黑色方块的出射光瞳处的亮度值并计算平均值。平均白色亮度与平均黑色亮度的比率就是对比率。
图11是作为波长的函数的光学系统的对比率的图。对比率在波长λ1处具有最大值771，并且在波长λ2处具有最大值773。波长λ1和λ2相隔S＝λ2-λ1。选择作为预定波长的波长可以是λ1或λ2。在一些实施方案中，预定波长处的最大对比率为预定波长的20nm内的局部最大值。也就是说，对比率在预定波长处为局部最大值，并且预定波长的S＝20nm内的波长处的对比率不高于局部最大值。其他局部最大值可存在于距预定波长大于20nm的波长处。在一些实施方案中，预定波长处的最大对比率为预定波长的150nm内的全局最大值。也就是说，对比率在预定波长处为最大值，并且预定波长的S＝150nm内的波长处的对比率不高于最大值。在一些实施方案中，预定波长处的最大对比率为可见范围内的全局最大值。也就是说，在一些实施方案中，在400nm至700nm的范围内没有波长存在对比率高于预定波长处的对比率的情况。在一些实施方案中，对比率在可见光范围内具有单个最大值，并且该最大值是预定波长。在一些实施方案中，预定波长为约550nm。在一些实施方案下，预定波长介于约545nm和约555nm之间。在一些实施方案中，预定波长为约450nm。在一些实施方案中，预定波长为约650nm。在一些实施方案中，预定波长为原色波长(例如，红色、绿色或蓝色波长)。
在一些实施方案中，延迟器层为单层，并且在一些实施方案中，延迟器层包括多个堆叠层。例如，可以使用多个层来定制延迟的空间分布并/或提供改善的波长色散和/或改善的角度色散(例如，在实心锥角内减小的延迟变化)。
图12是延迟器层1065的示意性剖视图，该延迟器层包括LPP层1061、直接形成在LPP层1061上的LCP层1062、直接形成在LCP层1062上的LPP层1063，以及直接形成在LPP层1063上的LCP层1064。延迟器层1065包括对应于LCP层1062和1064的至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层。如本文所用，与第二元件“一体形成”的第一元件意味着第一元件和第二元件一起形成而不是单独形成然后连接。一体形成包括形成第一元件，然后在第一元件上形成第二元件。例如，可通过首先形成取向聚合物延迟器，然后在取向聚合物延迟器上形成液晶延迟器(例如，通过在取向聚合物延迟器上涂覆和固化LLP层，然后在LLP层上涂覆和固化LPP层)来将液晶延迟器与取向聚合物延迟器一体形成。如本文所用，如果部件由单个元件或多个元件一体形成，则该部件是一体的。例如，延迟器层1065是一体的，因为其由LPP层1061、LCP层1062、LPP层1063和LCP层1064一体形成。在一些实施方案中，LPP层1063被省略或例如使用US 2006/0197068(Schadt等人)所述的组合物由与LCP层1062和1064相同的材料形成。
利用多个层允许在图案化延迟器时具有更大的灵活性。图13是延迟器层1075的示意图，该延迟器层可以是一体延迟器，包括多个堆叠延迟器层1072、1074、1076，这些延迟器层可被不同地图案化以产生期望的延迟变化。层1071是可为LPP层的对准层，或者可以是一些其他类型的对准层(例如，具有在对准方向上摩擦的表面的基板)。层1072、1074和1076可各自为LCP层。层1072与对准层1071对准。层1074通过层1072的上表面的对准来对准。这可以通过在如US 2006/0197068(Schadt等人)中所述的LCP层中包括LPP型材料或者通过摩擦层1072的上表面来实现。层1076可通过层1074的上表面的对准来类似地对准。
图14是图12或图13的延迟器层的层的示例图案的示意性前视图。延迟器层1075包括被外围区域1046a-1046d围绕的中心区域1041。在一些实施方案中，延迟器层1072、1074和1076中的一者是未图案化的延迟器层，其在预定波长处的延迟为预定波长的1/4，并且延迟器层1072、1074和1076中的另外两者如图14所示被图案化。这两个另外延迟器层中的一者可在中心区域1041中具有正延迟，而另一者可在中心区域1041中具有大小等于正延迟的负延迟。在这种情况下，这些层的延迟是指层的厚度乘以沿着延迟器的有效慢轴和快轴的折射率差，在这种情况下，该有效慢轴和快轴是由未图案化层的慢轴和快轴限定的轴。在一些实施方案中，两个图案化层中的每一者在区域1046b和1046d中具有正延迟，并且在区域1046a和1046c中具有负双折射。在该示例中，延迟器层1075的中心区域的延迟为预定波长的1/4，延迟器层1075的对应于区域1046b和1046d的区域的延迟大于预定波长的1/4，并且延迟器层1075的对应于区域1046a和1046c的区域的延迟小于预定波长的1/4。
另一个示例在图15中示出，该图是延迟器层1165的示意性剖视图，该延迟器层包括堆叠延迟器层1162a-1162e并且设置在基板1160上。在区域1163a中，延迟器层1162a-1162e中的每一者相对于固定的有效快光轴和慢光轴的延迟为r1，使得区域1163a的延迟为5r1。在区域1163b中，延迟器层1162a的延迟为-r1，并且延迟器层1162b-1162e中的每一者的延迟为r1，使得区域1163b的延迟为3r1。在区域1163c中，延迟器层1162a-1162b中的每一者的延迟为-r1，并且延迟器层1162c-1162e中的每一者的延迟为r1，使得区域1163c的延迟为r1。在区域1163d中，延迟器层1162a-1162c中的每一者的延迟为-r1，并且延迟器层1162d-1162e中的每一者的延迟为r1，使得区域1163d的延迟为-r1。在区域1163e中，延迟器层1162a-1162d中的每一者的延迟为-r1，并且延迟器层1162e的延迟为r1，使得区域1163e的延迟为-3r1。在区域1163f中，延迟器层1162a-1162e中的每一者的延迟为-r1，使得区域1163f的延迟为-5r1。
也可利用多个层来产生所需的色散。图16A是延迟器层的延迟(例如，单位为nm)与波长的关系示意图。延迟与波长的关系是波长色散曲线1600a。色散曲线1600a类似于ROLICLCMO消色差延迟器的色散曲线。色散曲线1600a在λ1至λ2的预定波长范围内并远离其下限λ1和上限λ2具有峰值1607。例如，具有色散曲线1600a的延迟器层可以是波长λ3处的基本上四分之一波延迟器，并且可以是预定波长范围内的波长范围(例如，λ3至λ2)中的基本上四分之一波。图16B是不同延迟器层的波长色散曲线1600b的示意图。色散曲线1600b类似于常规延迟器的色散曲线，诸如取向聚合物层的色散曲线。色散曲线1600b随着波长在预定波长范围内增加而单调变化。例如，具有色散曲线1600b的延迟器层可以是波长λ4处的基本上四分之一波延迟器，该波长可与具有色散曲线1600a的延迟器层是基本上四分之一波延迟器的任何波长不同。
图16C是在共同的图上示出的色散曲线1600a和1600b的示意图。波长色散曲线1600a和1600b在预定波长范围内的波长λ5处彼此相交。如果组合两个延迟器层，其中一个延迟器层具有色散曲线1600a而另一个具有色散曲线1600b，并且两个延迟器层与彼此平行的相应快轴对准，则相对于共同快轴和慢轴方向的固定轴延迟将如图16C中所示。如果两个延迟器层与彼此正交的相应快轴对准，则相对于具有色散曲线1600a的延迟器层的快轴和慢轴的固定轴延迟将如图16D中所示，该图示意性地示出了两个延迟器层的固定轴延迟与波长的关系。在这种情况下，具有色散曲线1600b的延迟器层具有作为波长的函数的固定轴延迟1601b，其是色散曲线1600b的负值。
更一般地，在一些实施方案中，光学系统包括：第一延迟器层，该第一延迟器层在预定波长范围内具有第一波长色散曲线，该预定波长范围可以是例如可见范围或者可见范围内的一个或多个不相交范围的并集；第二延迟器层，该第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间，并且在预定波长范围内具有不同于第一波长色散曲线的第二波长色散曲线。在一些实施方案中，第一波长色散曲线和第二波长色散曲线在预定波长范围内的至少一个波长处彼此相交。在一些实施方案中，第一色散曲线和第二色散曲线中的至少一者随着波长在预定波长范围内增加而单调变化(例如，两个色散曲线通常可以看起来像1600b，其中色散曲线之间的差值来自于例如使用不同材料用于延迟器层)。在一些实施方案中，第一色散曲线和第二色散曲线中的至少一者在预定波长范围内并远离其下限和上限包括至少一个峰值(例如，两个色散曲线通常可以看起来像1600a，其中色散曲线之间的差值来自于例如使用不同材料用于延迟器层)。
在一些实施方案中，包括分别具有波长色散曲线1600a和1600b的第一延迟器层和第二延迟器层的光学系统分别在不同于波长λ3和λ4的预定波长处具有最大对比率。
在一些实施方案中，两个延迟器层都具有彩色波长色散曲线。此类波长色散曲线不具有其中延迟为波长的1/4的连续波长范围。在一些实施方案中，每个延迟器层在单个波长处的延迟为波长的1/4。在一些实施方案中，对于不同的延迟器层，该单个波长是不同的。
图16E分别是不同的第一彩色延迟器和第二彩色延迟器的波长色散曲线1600e和1600f的示意图。色散曲线1600e和1600f中的每一者随着波长在λ1至λ2的预定波长范围内增加而单调变化。曲线1689表示延迟等于波长的四分之一的情况。第一彩色延迟器在第一波长λ6处具有四分之一波延迟，并且第二彩色延迟器在不同的第二波长λ7处具有四分之一波延迟。
被描述为指定波长处的基本上四分之一波延迟器的延迟器层可以被理解为对于延迟器层的表面积的至少80％的法向入射非偏振光，该延迟器层的延迟在指定波长的1/4的5％内。延迟器层可以是第一波长处的基本上四分之一波延迟器，并且具有与不同的第二波长处的四分之一波基本上不同的延迟。与第二波长处的四分之一波基本上不同的延迟可以被理解为该延迟不在第二波长的1/4的5％内。四分之一波延迟器可具有空间均匀的取向或空间非均匀的取向。
在一些实施方案中，光学系统包括具有不同波长色散曲线的第一延迟器层和第二延迟器层，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有空间非均匀的延迟。在此类实施方案中，除非另有说明，否则波长色散曲线是指相应延迟器层的质心处的色散曲线。质心是延迟器的表面区域的中心，并且可以是与光学系统的光轴相交的点。例如，顶点1057是延迟器层1027的质心，其与光轴1040相交。在一些实施方案中，波长色散曲线是指与光轴相交的相应延迟器层的原点处的色散曲线。
将多个延迟器层堆叠成单个整体延迟器层允许获得净色散曲线，其可在包含整体延迟器的光学系统中提供改进的光学性质。
在一些实施方案中，光学系统包括彼此分离的不同的第一延迟器层和第二延迟器层。可以选择第一延迟器层使得其具有第一波长色散曲线，并且可以选择第二延迟器层使得其具有不同的第二波长色散曲线。可选择第一色散曲线和第二色散曲线，使得一个延迟器层的色散与所需色散的偏差至少部分地通过另一个延迟器层中的色散与所需色散的偏差来补偿。在一些实施方案中，延迟器中的一者或两者可以是包括具有不同延迟和取向的两个或更多个层的堆叠延迟器。例如，为了使复合延迟器消色差或近似消色差。
提供空间变化的延迟的另一种方法是在空间上改变延迟器层的厚度。图17是设置在基板1760上的延迟器层1765的示意性剖视图。尽管基板1760在图17中被示出为平坦基板，但应当理解，延迟器层1765可以另选地设置在光学透镜的弯曲主表面上。延迟器层1765具有可变的厚度并且在层的边缘附近比在中心附近更厚。这种厚度分布可以使用旋涂机例如故意损伤延迟器层来获得。在例示的实施方案中，延迟器层1765包括第一堆叠延迟器层1763和第二堆叠延迟器层1767。在其他实施方案中，具有可变厚度的延迟器层仅具有一个层。在一些实施方案中，第一堆叠延迟器层1763具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二堆叠延迟器层1767具有均匀的取向和可变的物理厚度。在其他实施方案中，延迟器层1765在层的中心附近较厚并且在边缘附近较薄。在一些实施方案中，延迟器层1765在中心附近具有第一厚度，在接近延迟器层1765边缘的延迟器层1765部分中具有较高的第二厚度，并且在接近延迟器层1765边缘的不同延迟器层1765部分中具有较低的第三厚度。例如，延迟器层1765可具有被选择以给出图9C中所示的延迟分布的厚度分布。延迟器层1765的平均物理厚度为havg。
可以使用任何合适的方法来提供延迟器层厚度的变化。在一些实施方案中，通过用于将延迟器涂层施加到基板表面上的涂覆方法提供层厚度变化。例如，可将延迟器层旋涂到光学透镜的弯曲表面上，并且涂层的厚度可随着距光学透镜的光轴的径向位置而变化。提供所需厚度分布的其他方法包括化学蚀刻、等离子体蚀刻、聚焦离子束蚀刻、激光烧蚀和压花。合适的选择性等离子体蚀刻技术例如在“用于高级应用的聚合物基板的选择性等离子蚀刻”，Puliyalil和Cvelbar，《纳米材料》，2016年，第6卷，第108期(“SelectivePlasma Etching of Polymeric Substrates for Advanced Applications”,Puliyaliland Cvelbar,Nanomaterials 2016,6,108)中有所描述。合适的化学刻蚀剂可包括：碱金属盐，例如氢氧化钾；具有增溶剂(例如，胺)和醇(诸如，乙二醇)中的一者或二者的碱金属盐。所选择的化学蚀刻剂可根据延迟器层的材料而变化。对于一些实施方案合适的化学蚀刻剂包括KOH/乙醇胺/乙二醇蚀刻剂，诸如在美国专利公布No.2007/0120089(Mao等人)中更详细描述的那些。其他合适的化学蚀刻剂包括KOH/甘氨酸蚀刻剂，诸如在美国专利公布No.2013/0207031(Palaniswamy)中更详细描述的那些。
可以使用旋涂来施加延迟器层(例如，LPP层，然后是LCP层)。可以通过将透镜安装在旋涂机的旋转平台上来将延迟器层旋涂到透镜上，该旋涂机旋转透镜，同时将未固化的延迟器材料施加在透镜的顶点附近。可以调节旋转速度和材料量以得到所需的厚度。如果需要，可以通过蚀刻进一步缩小厚度分布。在一些实施方案中，光学系统包括间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层。在一些实施方案中，第一延迟器层包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层包括具有较大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
图18示意性地示出了椭圆偏振态，其中偏振椭圆1111具有长轴A和短轴B。长轴A与x轴成角度ψ。可以根据斯托克斯参数表征偏振态的差值，斯托克斯参数通常表示I、Q、U和V，并且可组合成斯托克斯矢量S＝(I,Q,U,V)T。参数I表示总辐射，Q表示平行或垂直于参考平面线性偏振的辐射，U表示在与参考平面成45度的方向上线性偏振的辐射，并且V表示圆偏振光的辐射。参考平面是指图18中的x-z平面。正Q表示沿x轴线性偏振的光的一部分，并且负Q表示沿y轴线性偏振的光的一部分。正U表示以45度的角度ψ线性偏振的光的一部分，并且负U表示以-45度的角度ψ线性偏振的光的一部分。正V表示右旋圆形偏振的光的一部分，并且负V表示左旋圆形偏振的光的一部分。
第一偏振态和第二偏振态之间的差值在本文中被定义为具有第一偏振态且透射通过具有第二偏振态作为其消光态的完美偏振器的光的强度比例。对于线性偏振态，该差值可以表示为1-cos2α，其中α是偏振态之间的角度。根据斯托克斯参数，这意味着由斯托克斯矢量S＝(I,Q,U,V)T表征的偏振态与沿x轴的线性偏振态之间的差值由1/2(1-Q/I)给出，并且由斯托克斯矢量S表征的偏振态与沿y轴的线性极偏振态之间的差值由1/2(1+Q/I)给出。应当注意，利用该定义，偏振态的差值介于0(相同偏振态)和1(正交偏振态)之间。
在一些实施方案中，光学系统包括反射偏振器、与反射偏振器相邻且间隔开的部分反射器、与反射偏振器相对且接近部分反射器设置的第一延迟器、设置在部分反射器和反射偏振器之间的第二延迟器。在一些实施方案中，第一延迟器和第二延迟器中的至少一者具有空间非均匀的延迟和/或空间非均匀的快轴取向。在一些实施方案中，第一延迟器和第二延迟器具有不同的波长色散曲线。在一些实施方案中，光学系统包括一个或多个光学透镜，并且反射偏振器和部分反射器不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上。在一些实施方案中，第一延迟器和第二延迟器中的一者或两者设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上。在一些实施方案中，第一延迟器设置在显示面板上。在一些实施方案中，一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲的主表面。在一些实施方案中，弯曲的主表面围绕两个正交方向弯曲。在其他实施方案中，一个或多个光学透镜不具有弯曲的主表面(例如，梯度折射率透镜)。在一些实施方案中，一个或多个光学透镜沿至少一个轴具有非零屈光度。在一些实施方案中，光学系统是还包括显示面板的显示系统的一部分。
本说明书的任何光学系统或显示系统可在诸如头戴式显示器(例如，虚拟现实显示器)的设备中使用。图19是头戴式显示器1790的示意性顶视图，该头戴式显示器包括框架1792以及第一显示部分1794a和第二显示部分1794b。第一显示部分1794a和第二显示部分1794b分别包括外表面1782a和外表面1782b，并且分别包括内表面1784a和内表面1784b。第一显示部分1794a和第二显示部分1794b中的每一者可包括本说明书的光学系统或显示系统。例如，第一显示部分1794a(并且类似地对于第二显示部分1794b)可包括光学系统1000，其中显示面板(对应于对象100)与外表面1782a相邻，并且光学透镜210面向内表面1784a。在一些实施方案中，可使用单个显示面板跨越部分1794a和1794b代替单独的显示面板。头戴式显示器1790还可包括相机和/或眼睛跟踪系统，如美国专利申请公布No.2017/0068100(Ouderkirk等人)中进一步所述，该专利在上文中以引用方式并入本文。
以下为本说明书的示例性实施方案的列表。
实施方案1是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
第一延迟器层，该第一延迟器层在预定波长范围内具有第一波长色散曲线；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；
部分反射器，该部分反射器在第一延迟器层和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间并且在预定波长范围内具有不同于第一波长色散曲线的第二波长色散曲线。
实施方案2是实施方案1的光学系统，其中第一波长色散曲线和第二波长色散曲线在预定波长范围内的至少一个波长处彼此相交。
实施方案3是实施方案1的光学系统，其中第一色散曲线和第二色散曲线中的至少一者在预定波长范围内随着波长的增加而单调变化。
实施方案4是实施方案1的光学系统，其中第一色散曲线和第二色散曲线中的至少一者在预定波长范围内并且远离预定波长范围的下限和上限包括至少一个峰值。
实施方案5是实施方案1的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个波长，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且具有在延迟器层的不同的第二区域上非均匀的延迟。
实施方案6是实施方案5的光学系统，其中第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。
实施方案7是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层基本上是用于预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
实施方案8是实施方案7的光学系统，其在与第一波长和第二波长不同的预定波长处具有最大对比率。
实施方案9是实施方案7的光学系统，其中第一延迟器层具有与第二波长处的四分之一波基本上不同的延迟。
实施方案10是实施方案7的光学系统，其中第二延迟器层具有与第一波长处的四分之一波基本上不同的延迟。
实施方案11是实施方案1的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于具有第一偏振态和预定波长且穿过原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
实施方案12是实施方案1的光学系统，其具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，其中在预定波长范围内的预定波长处，第一延迟器层在原点处具有第一延迟，并且在至少一个其他位置处具有不同的第二延迟。
实施方案13是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案14是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层是一体延迟器。
实施方案15是实施方案1的光学系统，其中第二延迟器层是一体延迟器。
实施方案16是实施方案1的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有非零屈光度。
实施方案17是实施方案1的光学系统，其中至少一个弯曲主表面的曲率半径在约6mm至约1000mm的范围内。
实施方案18是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长范围内的预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案19是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长范围内的预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案20是实施方案1的光学系统，其中第二延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长范围内的预定波长处并且对于第二延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案21是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案22是实施方案1的光学系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案23是实施方案1的光学系统，其中预定波长范围包括至少一个可见波长范围。
实施方案24是实施方案1的光学系统，其中预定波长范围为400nm至700nm。
实施方案25是实施方案1的光学系统，其中预定波长范围包括红外波长范围。
实施方案26是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者是基本上平坦的。
实施方案27是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是基本上平坦的。
实施方案28是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者围绕两个正交轴弯曲。
实施方案29是实施方案1的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者围绕两个正交轴弯曲。
实施方案30是实施方案1的光学系统，其还包括发射图像的显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案31是实施方案1的光学系统，其还包括显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案32是实施方案1的光学系统，其还包括显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案33是实施方案1的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案34是实施方案1的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案35是实施方案1的光学系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案36是实施方案1的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案37是实施方案1的光学系统，还包括：
显示器；以及
出射光瞳，
其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案38是实施方案1的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，使得对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案39是实施方案1的光学系统，其中光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与第二延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，其中第一原点处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二原点处的第二延迟器层的快轴。
实施方案40是实施方案1的光学系统，其中光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与第二延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，其中第一原点处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二原点处的第二延迟器层的快轴。
实施方案41是实施方案1的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案42是实施方案1的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案43是实施方案1的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案44是实施方案43的光学系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案45是实施方案43的光学系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案46是实施方案43的光学系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案47是实施方案43的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案48是实施方案43的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案49是一种用于向观察者显示对象的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该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；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上，其中对于预定波长范围内的至少一个波长，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者在延迟器层的第一区域上具有基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案50是实施方案49的光学系统，其中第一区域为内部区域，并且第二区域为基本上围绕内部区域的周边区域。
实施方案51是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层在预定波长范围内具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层在预定波长范围内具有不同于第一波长色散曲线的第二波长色散曲线。
实施方案52是实施方案49的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
实施方案53是实施方案49的光学系统，其具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，其中在预定波长范围内的预定波长处，第一延迟器层在原点处具有第一延迟，并且在至少一个其他位置处具有不同的第二延迟。
实施方案54是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案55是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是一体延迟器。
实施方案56是实施方案49的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有非零屈光度。
实施方案57是实施方案49的光学系统，其中至少一个弯曲主表面的曲率半径在约6mm至约1000mm的范围内。
实施方案58是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长范围内的预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案59是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长范围内的预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案60是实施方案49的光学系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案61是实施方案49的光学系统，其还包括发射图像的显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案62是实施方案49的光学系统，其还包括发射显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案63是实施方案49的光学系统，其还包括显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案64是实施方案49的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案65是实施方案49的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案66是实施方案49的光学系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案67是实施方案49的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案68是实施方案49的光学系统，还包括：
发射显示器；以及
出射光瞳，
其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案69是实施方案49的光学系统，其在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，使得对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案70是实施方案49的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案71是实施方案49的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案72是实施方案49的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案73是实施方案72的光学系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案74是实施方案72的光学系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案75是实施方案72的光学系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案76是实施方案72的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案77是实施方案72的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案78是一种用于向观察者显示对象的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该部分反射器在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上，该第一延迟器层基本上是用于预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且该第二延迟器层基本上是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
实施方案79是实施方案78的光学系统，其在与第一波长和第二波长不同的预定波长处具有最大对比率。
实施方案80是实施方案78的光学系统，其中第一延迟器层具有与第二波长处的四分之一波基本上不同的延迟。
实施方案81是实施方案78的光学系统，其中第二延迟器层具有与第一波长处的四分之一波基本上不同的延迟。
实施方案82是实施方案78的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是彩色延迟器。
实施方案83是实施方案78的光学系统，其中第一延迟器层具有在预定波长范围内随着波长的增加而单调变化的第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有在预定波长范围内随着波长的增加而单调变化的不同的第二波长色散曲线。
实施方案84是实施方案78的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者具有均匀的取向。
实施方案85是实施方案78的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有非均匀的取向。
实施方案86是实施方案78的光学系统，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
实施方案87是实施方案78的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有非零屈光度。
实施方案88是实施方案78的光学系统，其中至少一个弯曲主表面的曲率半径在约6mm至约1000mm的范围内。
实施方案89是实施方案78的光学系统，其还包括发射图像的显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为将该主光线圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案90是实施方案78的光学系统，其还包括显示器，其中光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案91是实施方案78的光学系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案92是实施方案78的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案93是实施方案78的光学系统，其在预定波长范围内的预定波长处具有最大对比率，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，使得对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案94是实施方案78的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案95是实施方案78的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案96是实施方案78的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案97是实施方案96的光学系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案98是实施方案96的光学系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案99是实施方案96的光学系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案100是实施方案96的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案101是实施方案96的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案102是一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，光学系统具有在原点处与第一延迟器层相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
实施方案103是实施方案102的光学系统，其中一个或多个光学透镜的至少一个弯曲主表面的曲率半径在约6mm至约1000mm的范围内。
实施方案104是实施方案102的光学系统，其中预定波长处的最大对比率为预定波长的20nm内的局部最大值。
实施方案105是实施方案102的光学系统，其中预定波长处的最大对比率为预定波长的150nm内的全局最大值。
实施方案106是实施方案102的光学系统，其中预定波长为约550nm。
实施方案107是实施方案102的光学系统，其中预定波长介于约545nm和约555nm之间。
实施方案108是实施方案102的光学系统，其中预定波长为约450nm。
实施方案109是实施方案102的光学系统，其中预定波长为原色波长。
实施方案110是实施方案102的光学系统，其中第一延迟器层具有与第一偏振态形成角度β的快光轴，β小于45度。
实施方案111是实施方案102的光学系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在原点处具有第一光学厚度，并且在第一延迟器层的有效快光轴或第一延迟器层的有效慢光轴中的一者的至少一个其他位置处具有不同的第二光学厚度。
实施方案112是实施方案111的光学系统，其中有效快光轴或有效慢光轴是有效快光轴。
实施方案113是实施方案111的光学系统，其中有效快光轴或有效慢光轴是有效慢光轴。
实施方案114是实施方案111的光学系统，其中第一延迟器层在原点处具有第一物理厚度，并且在至少一个其他位置中的至少一者处具有不同的第二物理厚度。
实施方案115是实施方案111的光学系统，其中第一延迟器层在原点处具有第一快光轴折射率，并且在至少一个其他位置中的至少一者处具有不同的第二快光轴折射率。
实施方案116是实施方案111的光学系统，其中第一延迟器层在原点处具有第一慢光轴折射率，并且在至少一个其他位置中的至少一者处具有不同的第二慢光轴折射率。
实施方案117是实施方案102的光学系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在原点处具有第一延迟，并且在至少一个其他位置处具有不同的第二延迟。
实施方案118是实施方案102的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有非零屈光度。
实施方案119是实施方案102的光学系统，还包括设置在部分反射器和反射偏振器之间的第二延迟器层。
实施方案120是实施方案119的光学系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案121是实施方案119的光学系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者在延迟器层的第一区域上具有基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案122是实施方案119的光学系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
实施方案123是实施方案119的光学系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案124是实施方案119的光学系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案125是实施方案119的光学系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案126是实施方案119的光学系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案127是实施方案119的光学系统，还包括：
显示器；以及
出射光瞳，
其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案128是实施方案102的光学系统，其中光轴在第二原点处与反射偏振器相交，反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案129是实施方案102的光学系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在原点处具有第一延迟，并且在至少一个其他位置处具有不同的第二延迟。
实施方案130是实施方案102的光学系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案131是实施方案102的光学系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案132是实施方案102的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案133是实施方案102的光学系统，还包括发射图像的显示器，其中对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案134是实施方案102的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案135是实施方案102的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案136是实施方案102的光学系统，其中光轴在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在该原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案137是实施方案102的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案138是一种用于向观察者显示对象的光学系统，包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第一一体延迟器，该第一一体延迟器具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案139是实施方案138的光学系统，其中第一一体延迟器在至少一个第一位置中的至少一者处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置中的至少一者处具有不同的第二物理厚度。
实施方案140是实施方案138的光学系统，其中第一一体延迟器在至少一个第一位置中的至少一者处和在至少一个不同的第二位置中的至少一者处具有相同的物理厚度。
实施方案141是实施方案138的光学系统，其中第一一体延迟器具有第一快光轴和第二快光轴，该第一快光轴在至少一个第一位置处具有第一取向，该第二快光轴在至少一个第二位置处具有第二取向，第一光轴和第二光轴中的至少一者不平行于由第一偏振态和第二偏振态限定的平面。
实施方案142是实施方案138的光学系统，其具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、反射偏振器、部分反射器和第一一体延迟器而基本上不被折射，其中第一取向和第二取向中的至少一者不垂直于光轴。
实施方案143是实施方案138的光学系统，其中第一一体延迟器包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一一体延迟器上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案144是实施方案143的光学系统，其中第一堆叠延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二堆叠延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案145是实施方案138的光学系统，其具有在原点处与第一一体延迟器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、反射偏振器、部分反射器和第一一体延迟器而基本上不被折射，并且其中对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过原点的光线，第一一体延迟器对于沿着光轴传播的光线将该光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将该光线转换为圆偏振光。
实施方案146是实施方案138的光学系统，还包括设置在部分反射器和反射偏振器之间的第二一体延迟器。
实施方案147是实施方案146的光学系统，其中第一一体延迟器具有第一波长色散曲线，并且第二一体延迟器具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案148是实施方案146的光学系统，其中在预定波长处，第一一体延迟器和第二一体延迟器中的至少一者具有在延迟器的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案149是实施方案146的光学系统，其中第一一体延迟器基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且第二一体延迟器层基本上是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
实施方案150是实施方案146的光学系统，其中第一一体延迟器具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二一体延迟器具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案151是实施方案146的光学系统，其中第二一体延迟器具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一一体延迟器具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案152是实施方案146的光学系统，其中相对于第一偏振态，第一一体延迟器具有在第一一体延迟器上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二一体延迟器具有在第二一体延迟器上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案153是实施方案146的光学系统，其中相对于第一偏振态，第一一体延迟器具有在第一一体延迟器上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二一体延迟器具有在第二一体延迟器上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案154是实施方案146的光学系统，还包括：
显示器；以及
出射光瞳，
其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一一体延迟器和第二一体延迟器中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案155是实施方案138的光学系统，其具有在第一原点处与第一一体延迟器相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一一体延迟器而基本上不被折射，反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一一体延迟器上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案156是实施方案138的光学系统，其具有在第一原点处与第一一体延迟器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一一体延迟器而基本上不被折射。
实施方案157是实施方案156的光学系统，其中对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过第一原点的光线，第一一体延迟器对于沿着光轴传播的光线将光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将光线转换为圆偏振光。
实施方案158是实施方案156的光学系统，其中第一一体延迟器包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一一体延迟器上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案159是实施方案156的光学系统，还包括发射图像的显示器，其中对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一一体延迟器对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案160是实施方案156的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一一体延迟器将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案161是实施方案156的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一一体延迟器具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案162是实施方案156的光学系统，其中光轴在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案163是实施方案138的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，光学系统在预定波长处具有最大对比率，光学系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案164是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，该显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向观察者显示所发射图像的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于在预定波长处具有第一偏振态的发射主光线，第一延迟器层对于从图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案165是根据实施方案164的显示系统，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的至少一个位置，第一延迟器层将发射主光线和边缘光线转换为椭圆偏振光，并且将至少一个其他发射光线转换为圆偏振光。
实施方案166是根据实施方案164的显示系统，其中第一延迟器层具有在预定波长处的非均匀延迟和相对于第一偏振态的非均匀取向中的至少一者。
实施方案167是实施方案164的显示系统，还包括设置在部分反射器和反射偏振器之间的一体第二延迟器层。
实施方案168是实施方案167的显示系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案169是实施方案167的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案170是实施方案167的显示系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长而不是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于第二波长而不是用于第一波长的四分之一波延迟器。
实施方案171是实施方案167的显示系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案172是实施方案167的显示系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案173是实施方案167的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案174是实施方案167的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案175是实施方案167的显示系统，其还包括出射光瞳，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案176是实施方案167的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案177是实施方案167的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案178是实施方案167的显示系统，其中对于由显示器发射的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案179是实施方案178的显示系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案180是实施方案178的显示系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案181是实施方案178的显示系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案182是实施方案178的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案183是实施方案178的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案184是实施方案167的显示系统，其中显示器发射具有第一偏振态的光。
实施方案185是实施方案167的显示系统，其中显示器发射具有第二偏振态的光。
实施方案186是实施方案164的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案187是实施方案164的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一延迟，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二延迟。
实施方案188是实施方案164的显示系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案189是实施方案164的显示系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案190是实施方案164的显示系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案191是实施方案164的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案192是实施方案164的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案193是实施方案164的显示系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案194是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，该显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向观察者显示所发射图像的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案195是实施方案194的显示系统，使得对于由显示器发射且在预定波长处具有第一偏振态的每个主光线，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案196是根据实施方案194的显示系统，其中第一延迟器层具有在预定波长处的非均匀延迟和相对于第一偏振态的非均匀取向中的至少一者。
实施方案197是实施方案194的显示系统，还包括设置在部分反射器和反射偏振器之间的一体第二延迟器层。
实施方案198是实施方案197的显示系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案199是实施方案197的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案200是实施方案197的显示系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长而不是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于第二波长而不是用于第一波长的四分之一波延迟器。
实施方案201是实施方案197的显示系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案202是实施方案197的显示系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案203是实施方案197的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案204是实施方案197的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案205是实施方案197的显示系统，其还包括出射光瞳，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案206是实施方案194的显示系统，其中光轴在第一原点处与延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的消光和透光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案207是实施方案194的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一延迟，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二延迟。
实施方案208是实施方案194的显示系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案209是实施方案194的显示系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案210是实施方案194的显示系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案211是实施方案194的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案212是实施方案194的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案213是实施方案194的显示系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案214是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，该显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向观察者显示所发射图像的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一一体延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案215是实施方案214的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案216是实施方案214的显示系统，其中对于由显示器发射且在预定波长处具有第一偏振态的多个主光线中的主光线，第一延迟器层对于从由显示器发射的图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案217是实施方案214的显示系统，其中第一延迟器层具有在预定波长处的非均匀延迟和相对于第一偏振态的非均匀取向中的至少一者。
实施方案218是实施方案214的显示系统，还包括设置在部分反射器和反射偏振器之间的一体第二延迟器层。
实施方案219是实施方案218的显示系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案220是实施方案218的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案221是实施方案218的显示系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长而不是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于第二波长而不是用于第一波长的四分之一波延迟器。
实施方案222是实施方案218的显示系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案223是实施方案218的显示系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案224是实施方案218的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案225是实施方案218的显示系统，其中相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案226是实施方案218的显示系统，其还包括出射光瞳，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案227是实施方案218的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案228是实施方案218的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案229是实施方案218的显示系统，其中对于由显示器发射的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案230是实施方案229的显示系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案231是实施方案229的显示系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案232是实施方案229的显示系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案233是实施方案229的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案234是实施方案229的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案235是实施方案214的显示系统，其中光轴在第一原点处与延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的消光和透光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案236是实施方案214的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一延迟，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二延迟。
实施方案237是实施方案214的显示系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案238是实施方案214的显示系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案239是实施方案214的显示系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案240是实施方案214的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案241是实施方案214的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案242是实施方案214的显示系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，显示系统具有光轴，由显示器发射且沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案243是实施方案214的显示系统，还包括具有在约4.5mm至约6mm范围内的直径的出射光瞳。
实施方案244是实施方案243的显示系统，其中光学系统具有在约0.2至约2.5范围内的f数。
实施方案245是一种用于向观察者显示对象的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器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；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上，使得相对于第一偏振态，第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案246是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层包括具有较大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
实施方案247是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是一体延迟器层。
实施方案248是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案249是实施方案245的光学系统，其中第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案250是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案251是实施方案245的光学系统，其还包括显示器和出射光瞳，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案252是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案253是实施方案245的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案254是实施方案245的光学系统，其具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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。
实施方案255是实施方案254的光学系统，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的消光和透光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案256是实施方案254的光学系统，其中对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过第一原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将光线转换为圆偏振光。
实施方案257是实施方案254的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案258是实施方案254的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案259是实施方案254的光学系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在该原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案260是实施方案254的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案261是一种用于向观察者显示对象的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器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；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上，使得相对于第一偏振态，第一延迟器具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案262是实施方案261的光学系统，其中第二延迟器层设置在反射偏振器和部分反射器之间。
实施方案263是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层设置在反射偏振器和部分反射器之间。
实施方案264是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案265是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层包括具有较大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
实施方案266是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是一体延迟器层。
实施方案267是实施方案261的光学系统，其中第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案268是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案269是实施方案261的光学系统，其还包括显示器和出射光瞳，其中在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案270是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、相对于第一偏振态的第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于第一偏振态的不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案271是实施方案261的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案272是实施方案261的光学系统，其具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、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。
实施方案273是实施方案272的光学系统，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的消光和透光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案274是实施方案272的光学系统，其中对于在预定波长处具有第一偏振态且穿过第一原点的光线，第一延迟器层对于沿着光轴传播的光线将光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与光轴倾斜的方向传播的光线将光线转换为圆偏振光。
实施方案275是实施方案272的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案276是实施方案272的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线在预定波长处具有第一偏振态并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案277是实施方案272的光学系统，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在该原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案278是实施方案272的光学系统，还包括显示器，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处在其上时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案279是一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在该位置处，该反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有透光偏振态的光；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，该第一延迟器层设置在并适形于一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层在部分反射器和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同于第三主表面的第四主表面上，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，
使得对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射。
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案280是实施方案279的光学系统，其中反射偏振器上的至少两个不同位置的消光偏振态的取向不同。
实施方案281是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案282是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层在第一延迟器层上具有空间非均匀的取向和空间非均匀的延迟。
实施方案283是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案284是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案285是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层包括具有较大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
实施方案286是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是一体延迟器层。
实施方案287是实施方案279的光学系统，其中第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案288是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间。
实施方案289是实施方案279的光学系统，其还包括显示器和出射光瞳，其中在预定波长处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案290是实施方案279的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案291是实施方案279的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案292是实施方案279的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案293是实施方案279的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处主光线的偏振态与第二位置处反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案294是实施方案245至293中任一项的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处第二延迟器层的快轴。
实施方案295是实施方案245至293中任一项的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案296是实施方案245至293中任一项的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案297是实施方案296的光学系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案298是实施方案296的光学系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案299是实施方案296的光学系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案300是实施方案296的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案301是实施方案296的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案302是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，该显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向观察者显示所发射图像的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的第一主表面上，该反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在该位置处，该反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有透光偏振态的光；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上，第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者具有可变延迟和取向中的至少一者；光学系统具有光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案303是实施方案302的显示系统，其中对于多个主光线中的至少一个主光线，反射偏振器上的第一位置和第二位置是不同的位置。
实施方案304是实施方案302的显示系统，其中第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.05。
实施方案305是实施方案302的显示系统，其中第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.03。
实施方案306是实施方案302的显示系统，其中第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.02。
实施方案307是实施方案302的显示系统，其中显示器发射具有第一偏振态的偏振光。
实施方案308是实施方案307的显示系统，其中反射偏振器在反射偏振器的原点处与光轴相交，第一偏振态是原点处的反射偏振器的消光态。
实施方案309是实施方案307的显示系统，其中反射偏振器在反射偏振器的原点处与光轴相交，第一偏振态是原点处的反射偏振器的透光态。
实施方案310是实施方案302的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线中的每个主光线，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案311是实施方案302的显示系统，其中对于多个主光线中的发射主光线，第一延迟器层对于从由显示器发射的图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案312是根据实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有预定波长处的非均匀延迟和非均匀快光轴取向中的至少一者。
实施方案313是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案314是实施方案302的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案315是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长而不是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于第二波长而不是用于第一波长的四分之一波延迟器。
实施方案316是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案317是实施方案302的显示系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案318是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案319是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案320是实施方案302的显示系统，其还包括出射光瞳，其中在预定波长处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案321是实施方案302的显示系统，其中光轴在第一原点处与延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器在第二原点处具有正交的消光和透光偏振态，并且其中对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案322是实施方案302的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一延迟，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二延迟。
实施方案323是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案324是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案325是实施方案302的显示系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案326是实施方案302的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案327是实施方案302的显示系统，包括具有在约4.5mm至约6mm范围内的直径的出射光瞳。
实施方案328是实施方案302的显示系统，其中光学系统具有在约0.2至约2.5范围内的f数。
实施方案329是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，该显示系统包括：
具有在约4.5mm至约6mm范围内的直径的出射光瞳；
发射图像的显示器；以及
用于向观察者显示所发射图像的光学系统，该光学系统包括：
具有在约0.2至约2.5范围内的f数的一个或多个光学透镜；
反射偏振器，该反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，该部分反射器不同的第二主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，该第一延迟器层和第二延迟器层不同的主表面设置在并适形于一个或多个光学透镜的不同的主表面上，使得在预定波长和第一偏振态处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案330是根据实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有预定波长处的非均匀延迟和非均匀快光轴取向中的至少一者。
实施方案331是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案332是实施方案329的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
实施方案333是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层基本上是用于包含预定波长的预定波长范围内的第一波长而不是用于预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器，并且第二延迟器层基本上是用于第二波长而不是用于第一波长的四分之一波延迟器。
实施方案334是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第二延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案335是实施方案329的显示系统，其中第二延迟器层具有均匀的物理厚度和可变的取向，并且第一延迟器层具有均匀的取向和可变的物理厚度。
实施方案336是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案337是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案338是实施方案329的显示系统，其中在预定波长处，第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一延迟，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二延迟。
实施方案339是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层在至少一个第一位置处具有第一物理厚度，并且在至少一个不同的第二位置处具有不同的第二物理厚度。
实施方案340是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层具有至少一个第一位置、第一取向和预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、不同的第二取向和预定波长处的不同的第二延迟。
实施方案341是实施方案329的显示系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案342是实施方案329的显示系统，其具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射。
实施方案343是实施方案342的显示系统，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长和第一偏振态并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入射在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案344是实施方案342的显示系统，其中对于由显示器发射的主光线，第一延迟器层对于从由显示器发射的图像的边缘发射的主光线将该主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着光轴传播的主光线将该主光线转换为椭圆偏振光。
实施方案345是实施方案342的显示系统，其中光轴在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交，其中反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，并且其中对于在第二原点处具有预定波长和反射偏振器的消光偏振态并且在第一原点处第一次入射在第一延迟器层上并与光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在反射偏振器上时，该光线基本上被透射，
第二位置处的该光线的偏振态和反射偏振器的透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
实施方案346是实施方案329的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲表面。
实施方案347是实施方案329的光学系统，其中一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲表面，所述至少一个弯曲表面具有介于6mm和1000mm之间的曲率半径。
实施方案348是一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
第一延迟器层；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上；
部分反射器，该部分反射器在第一延迟器层和反射偏振器之间设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该部分反射器在预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第二延迟器层，该第二延迟器层设置在部分反射器和反射偏振器之间；
光学系统具有在第一原点处与第一延迟器层相交并且在第二原点处与反射偏振器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟器层和第二延迟器层而基本上不被折射，使得在第二原点处，反射偏振器在预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有正交透光偏振态的光；
使得对于沿着光轴传播且在第一原点处入射在第一延迟器层上并且具有预定波长和消光偏振态的第一光线，当第一次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在反射偏振器上时，该第一光线包括第二偏振态，第一偏振态和消光偏振态之间的差值小于第二偏振态和透光偏振态之间的差值。
实施方案349是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层具有在第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且第二延迟器层具有在第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案350是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层在第一延迟器层上具有空间非均匀的取向和空间非均匀的延迟。
实施方案351是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者具有在延迟器层的第一区域上基本上均匀的延迟，并且在具有延迟器层的不同的第二区域上非均匀的延迟。
实施方案352是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器层具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案353是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层包括具有较小平均第一物理厚度的第一旋涂延迟器层，并且第二延迟器层包括具有较大平均第二物理厚度的第二旋涂延迟器层。
实施方案354是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者是一体延迟器层。
实施方案355是实施方案348的光学系统，其还包括显示器和出射光瞳，其中在预定波长处并且对于显示器上的多个位置中的每个位置，显示器发射基本上填充出射光瞳的光线锥，这些光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过第一延迟器层和第二延迟器层，使得第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者在相应的第一入射区域和第二入射区域上的平均延迟在预定波长的四分之一的10％内。
实施方案356是实施方案348的光学系统，其中第一延迟器层包括至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层，其中在预定波长处并且对于第一延迟器层上的至少一个位置，至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的一者具有正延迟，并且至少第一堆叠延迟器层和第二堆叠延迟器层中的另一者具有负延迟。
实施方案357是实施方案348的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层将该主光线转换为圆偏振光。
实施方案358是实施方案348的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且具有距光轴不同的间隔，第一延迟器层具有预定波长的四分之一的10％内的延迟。
实施方案359是实施方案348的光学系统，还包括显示器，其中对于由显示器发射的多个主光线，每个主光线具有预定波长并且以距光轴不同的间隔发射，当第一次入在反射偏振器上的第一位置处时，该主光线基本上被反射，并且当第二次入射在反射偏振器上的第二位置处时，该主光线基本上被透射，第二位置处的主光线的偏振态与第二位置处的反射偏振器的透光偏振态之间的差值小于约0.07。
实施方案360是实施方案302至359中任一项的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器层的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器层的快轴。
实施方案361是实施方案302至359中任一项的显示系统，其中对于由显示器发射的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，并且其中在平面图中，第一位置处第一延迟器层的快轴基本上垂直于第二位置处第二延迟器层的快轴。
实施方案362是实施方案302至359中任一项的显示系统，其中对于由显示器发射的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处的第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案363是实施方案362的显示系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案364是实施方案362的显示系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案365是实施方案362的显示系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案366是实施方案362的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案367是实施方案362的显示系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案368是实施方案302至359中任一项的显示系统，其中显示器发射具有第一偏振态的光。
实施方案369是实施方案302至359中任一项的显示系统，其中显示器发射具有第二偏振态的光。
实施方案370是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器而基本上不被折射，第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一原点，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域的平均延迟基本上等于δ；
第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且
第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ，
其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
实施方案371是实施方案370的光学系统，其中n为0。
实施方案372是实施方案370的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，中心区域具有基本上均匀的延迟。
实施方案373是实施方案370的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的每一者具有基本上均匀的延迟。
实施方案374是实施方案370的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一者具有变化的延迟。
实施方案375是实施方案370的光学系统，其中δ基本上等于λo/4并且δ/20≤ξ≤δ/5。
实施方案376是实施方案370的光学系统，其中δ基本上等于λo(n+1/4)并且δ/20≤ξ≤δ/5。
实施方案377是实施方案370的光学系统，其中部分反射器设置在第一延迟器和一个或多个透镜之间。
实施方案378是实施方案370的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域的延迟在远离第一原点朝向第一边缘的方向上减小，并且第二边缘区域的延迟在远离第一原点朝向第二边缘的方向上增加。
实施例379是实施方案301的光学系统，其中第一延迟器具有变化的延迟，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器具有均匀延迟δ之外该比较光学系统具有相同构造。
实施方案380是实施方案370的光学系统，其中第一延迟器还包括第三边缘区域和第四边缘区域，中心区域位于第一边缘区域和第三边缘区域之间以及第二边缘区域和第四边缘区域之间，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第三边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ，并且第四边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ。
实施方案381是实施方案380的光学系统，其中在平面图中，第一延迟器具有面积A，中心区域的面积在约A/10至约2A/3的范围内，并且第一边缘区域至第四边缘区域中的每一者的面积在约A/12至约A/3的范围内。
实施方案382是实施方案381的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，中心区域具有基本上均匀的延迟。
实施方案383是实施方案382的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域至第四边缘区域中的至少一者具有基本上均匀的延迟。
实施方案384是实施方案382的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域至第四边缘区域中的每一者具有基本上均匀的延迟。
实施方案385是实施方案370的光学系统，其中包含光轴的第一平面在中心区域和第一边缘区域中与第一延迟器相交，并且包含光轴的第二平面在中心区域和第二边缘区域中与第一延迟器相交，第一平面和第二平面之间的角度在约60度至约120度的范围内。
实施方案386是实施方案385的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟在围绕第一平面的反射下基本上对称并且在围绕第二平面的反射下基本上对称。
实施方案387是实施方案370至386中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器在第一原点处具有延迟δo，并且第一延迟器的延迟与δo之间的差值在围绕包含光轴的第三平面的反射下基本上反对称，并且在围绕包含光轴的不同第四平面的反射下基本上反对称。
实施方案388是实施方案387的光学系统，其中第三平面和第四平面之间的角度在约60度至约120度的范围内。
实施方案389是实施方案370至388中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ，第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε，并且第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
实施方案390是实施方案370至389中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器相对于第一偏振态的快轴取向在围绕包含光轴的第五平面的反射下基本上对称，并且在围绕包含光轴的不同第六平面的反射下基本上对称。
实施方案391是实施方案370至390中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器在第一原点处相对于第一偏振态的快轴取向为θo，并且第一延迟器相对于第一偏振态的快轴取向与θo之间的差值在围绕包含光轴的第七平面的反射下基本上反对称，并且在围绕包含光轴的不同第八平面的反射下基本上反对称。
实施方案392是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
第一延迟器的中心的延迟等于δo，其中对于整数n，
λo(n+1/8)≤δo≤λo(n+1/2)；并且
第一延迟器的延迟在远离中心到第一延迟器的边缘的第一方向上增加，并且在远离中心到第一延迟器的边缘的第二方向上减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，
使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器具有均匀延迟δo之外该比较光学系统具有相同构造。
实施方案393是实施方案392的光学系统，其中预定波长范围内的光学系统的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少10％。
实施方案394是实施方案392的光学系统，其中预定波长范围内的光学系统的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少20％。
395.实施方案392的光学系统，其中第一方向和第二方向之间的角度为约90度。
实施方案396是实施方案392的光学系统，其中第一方向和第二方向沿着第一延迟器与包含光轴的相应第一平面和第二平面的第一交点和第二交点，并且其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟在围绕第一平面的反射和围绕第二平面的反射中的每一者下基本上对称。
实施方案397是实施方案392至396中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟与δ之间的差值在围绕包含光轴的第三平面的反射和围绕包含光轴的不同第四平面的反射中的每一者下基本上反对称。
实施方案398是实施方案392的光学系统，其中n为0。
实施方案399是实施方案392的光学系统，其中第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一延迟器的中心，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域的平均延迟基本上等于δ；
第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且
第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ，
其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
实施方案400是实施方案392的光学系统，其中第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一延迟器的中心，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；
第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；
并且
第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
实施方案401是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
第一延迟器的中心相对于快光轴的快轴取向等于θo，θo在35至55度的范围内；并且
第一延迟器的快轴取向在远离中心到第一延迟器的边缘的第一方向上增加，并且在远离中心到第一延迟器的边缘的第二方向上减小，第一方向和第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，
使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器相对于第一偏振态的均匀快轴取向为θo之外该比较光学系统具有相同构造。
实施方案402是实施方案401的光学系统，其中预定波长范围内的光学系统的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少10％。
实施方案403是实施方案401的光学系统，其中预定波长范围内的光学系统的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少20％。
实施方案404是实施方案401的光学系统，其中第一方向和第二方向之间的角度为约90度。
实施方案405是实施方案401的光学系统，其中第一方向和第二方向沿着第一延迟器与包含光轴的相应第一平面和第二平面的第一交点和第二交点，并且其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器相对于第一偏振态的快轴取向在围绕第一平面的反射和围绕第二平面的反射中的每一者下基本上对称。
实施方案406是实施方案401至405中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟与δ之间的差值在围绕包含光轴的第三平面的反射和围绕包含光轴的不同第四平面的反射中的每一者下基本上反对称。
实施方案407是实施方案401的光学系统，其中第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一延迟器的中心，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域的平均延迟基本上等于δ；
第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且
第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ，
其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
实施方案408是实施方案401的光学系统，其中第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一延迟器的中心，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；
第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；
并且
第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
实施方案409是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，光学系统具有在第一原点处与第一延迟器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器而基本上不被折射，第一延迟器包括非重叠的中心区域以及第一边缘区域和第二边缘区域，中心区域包括第一原点，第一边缘区域和第二边缘区域设置在第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；
第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；并且
第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
实施方案410是实施方案409的光学系统，其中θ在40至50度的范围内，并且ε在1至15度的范围内。
实施方案411是实施方案410的光学系统，其中ε在2至10度的范围内。
实施方案412是实施方案409的光学系统，其中包含光轴的第一平面在中心区域和第一边缘区域中与第一延迟器相交，并且包含光轴的第二平面在中心区域和第二边缘区域中与第一延迟器相交，第一平面和第二平面之间的角度在约60度至约120度的范围内。
实施方案413是实施方案412的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器相对于第一偏振态的快轴取向在围绕第一平面的反射下基本上对称并且在围绕第二平面的反射下基本上对称。
实施方案414是实施方案409至413中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，相对于第一偏振态的快轴取向与θ之间的差值在围绕包含光轴的第三平面的反射下基本上反对称，并且在围绕包含光轴的不同第四平面的反射下基本上反对称。
实施方案415是实施方案414的光学系统，其中第三平面和第四平面之间的角度在约60度至约120度的范围内。
实施方案416是实施方案409至415中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟在围绕包含光轴的第五平面的反射下基本上对称，并且在围绕包含光轴的第六平面的反射下基本上对称。
实施方案417是实施方案409至416中任一项的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一延迟器的延迟与中心区域的平均延迟之间的差值在围绕包含光轴的第七平面的反射下基本上反对称，并且在围绕包含光轴的不同第八平面的反射下基本上反对称。
实施方案418是实施方案409的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，中心区域具有基本上均匀的快轴取向。
实施方案419是实施方案409的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的每一者具有基本上均匀的快轴取向。
实施方案420是实施方案409的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域和第二边缘区域中的至少一者具有变化的快轴取向。
实施方案421是实施方案409的光学系统，其中部分反射器设置在第一延迟器和一个或多个透镜之间。
实施方案422是实施方案409的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，第一边缘区域的快轴取向在远离第一原点朝向第一边缘的方向上减小，并且第二边缘区域的延迟在远离第一原点朝向第二边缘的方向上增加。
实施例423是实施方案340的光学系统，其中第一延迟器具有变化的相对于第一偏振态的快轴取向，使得光学系统在预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了比较光学系统的第一延迟器相对于第一偏振态的均匀快轴取向为θ之外该比较光学系统具有相同构造。
实施方案424是实施方案409的光学系统，其中第一延迟器还包括第三边缘区域和第四边缘区域，中心区域位于第一边缘区域和第三边缘区域之间以及第二边缘区域和第四边缘区域之间，其中第三边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε，并且第四边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε。
实施方案425是实施方案424的光学系统，其中在平面图中，第一延迟器具有面积A，中心区域的面积在约A/10至约2A/3的范围内，并且第一边缘区域至第四边缘区域中的每一者的面积在约A/12至约A/3的范围内。
实施方案426是实施方案425的光学系统，其中对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo，中心区域具有基本上均匀的快轴取向。
实施方案427是实施方案425的光学系统，其中第一边缘区域至第四边缘区域中的至少一者具有基本上均匀的快轴取向。
实施方案428是实施方案425的光学系统，其中第一边缘区域至第四边缘区域中的每一者具有基本上均匀的快轴取向。
实施方案429是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，第一延迟器包括具有基本上均匀的延迟的第一区域和具有非均匀的延迟的非重叠的第二区域，第一区域的表面积为第一延迟器的总表面积的至少10％，第二区域为第一延迟器的剩余部分。
实施方案430是一种用于透射光的光学系统，该光学系统包括：
一个或多个光学透镜，该一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，该部分反射器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，该反射偏振器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，该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；以及
第一延迟器，该第一延迟器设置在并适形于一个或多个光学透镜的主表面上，第一延迟器包括具有基本上均匀的快轴取向的第一区域和具有非均匀的快轴取向的非重叠的第二区域，第一区域的表面积为第一延迟器的总表面积的至少10％，第二区域为第一延迟器的剩余部分。
实施方案431是实施方案429或430的光学系统，其中光学系统具有在第一原点处与第一延迟器相交的光轴，沿着光轴传播的光线穿过一个或多个光学透镜、部分反射器、反射偏振器和第一延迟器而基本上不被折射。
实施方案432是实施方案431的光学系统，其中第一区域包括第一原点。
实施方案433是实施方案432的光学系统，其中第一区域为中心区域，并且第二区域为基本上围绕中心区域的外围区域。
实施方案434是实施方案433的光学系统，其中第二区域包括非重叠的第一边缘区域和第二边缘区域。
实施方案435是实施方案434的光学系统，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域的平均延迟基本上等于δ；
第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且
第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ，
其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
实施方案436是实施方案434的光学系统，使得对于预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
中心区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；
第一边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；
并且
第二边缘区域相对于第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
实施方案437是实施方案370至436中任一项的光学系统，还包括设置在反射偏振器和部分反射器之间的第二延迟器。
实施方案438是实施方案437的光学系统，其中第一延迟器具有第一波长色散曲线，并且第二延迟器具有不同的第二波长色散曲线。
实施方案439是实施方案437的光学系统，其中第二延迟器具有在第二延迟器上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
实施方案440是实施方案437的光学系统，其中第二延迟器具有在第二延迟器上基本上非均匀的延迟和均匀的快轴取向。
实施方案441是实施方案437的光学系统，其中第二延迟器具有在第二延迟器上基本上非均匀的延迟和非均匀的快轴取向。
实施方案442是实施方案437的光学系统，其中第二延迟器具有在第二延迟器上基本上均匀的延迟和均匀的快轴取向。
实施方案443是实施方案437的光学系统，其中光轴在第二原点处与第二延迟器相交，并且其中第一原点处的第一延迟器的快轴基本上平行于第二原点处的第二延迟器的快轴。
实施方案444是实施方案437的光学系统，其中光轴在第二原点处与第二延迟器相交，并且其中第一原点处的第一延迟器的快轴基本上垂直于第二原点处的第二延迟器的快轴。
实施方案445是实施方案437的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器的快轴基本上平行于第二位置处的第二延迟器的快轴。
实施方案446是实施方案437的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少一个光线，该光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中，第一位置处的第一延迟器的快轴基本上垂直于第二位置处的第二延迟器的快轴。
实施方案447是实施方案437的光学系统，其中对于入射在光学系统上的至少第一光线和第二光线，第一光线在相应的第一位置和第二位置处与第一延迟器层和第二延迟器层相交，第二光线在相应的第三位置和第四位置处与第一延迟器和第二延迟器相交，并且其中在平面图中：第一位置处的第一延迟器层的快轴和第二位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第一角度，并且第三位置处第一延迟器层的快轴和第四位置处的第二延迟器层的快轴彼此形成第二角度。
实施方案448是实施方案447的光学系统，其中第一角度和第二角度基本上相等。
实施方案449是实施方案447的光学系统，其中第一角度和第二角度不同。
实施方案450是实施方案447的光学系统，其中第一角度和第二角度在彼此的5度内。
实施方案451是实施方案447的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者不超过10度。
实施方案452是实施方案447的光学系统，其中第一角度和第二角度中的每一者在80至100度的范围内。
实施方案453是实施方案437的光学系统，其中第一延迟器和第二延迟器中的至少一者是基本上平坦的。
实施方案454是实施方案437的光学系统，其中第一延迟器和第二延迟器中的每一者是基本上平坦的。
实施方案455是实施方案437的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的至少一者围绕两个正交轴弯曲。
实施方案456是实施方案437的光学系统，其中第一延迟器层和第二延迟器层中的每一者围绕两个正交轴弯曲。
实施方案457是实施方案370至456中任一项的光学系统，其中预定波长范围包括至少一个可见波长范围。
实施方案458是实施方案370至456中任一项的光学系统，其中预定波长范围为400nm至700nm。
实施方案459是实施方案370至456中任一项的光学系统，其中预定波长范围包括红外波长范围。
实施方案460是涉及光学系统的前述实施方案中任一项的光学系统，其中平均光学反射率为至少30％。
实施方案461是涉及光学系统的前述实施方案中任一项的光学系统，其中平均光学反射率不超过70％。
实施方案462是涉及显示系统的前述实施方案中任一项的显示系统，其中平均光学反射率为至少30％。
实施方案463是涉及显示系统的前述实施方案中任一项的显示系统，其中平均光学反射率不超过70％。
实施方案464是包括至少一个显示系统的头戴式显示器，该至少一个显示系统包括根据涉及光学系统的前述实施方案中任一项的光学系统或根据涉及显示系统的前述实施方案中任一项的显示系统。
实施例
实施例1
对类似于光学系统1000的光学系统进行建模，该光学系统依次具有背光源和吸收显示偏振器(对应于对象100)、第一延迟器层(对应于延迟器层520并且邻近显示偏振器设置)、部分反射器(对应于部分反射器320)、第二延迟器层(对应于延迟器层420)和反射偏振器(对应于反射偏振器220)。将吸收偏振器建模为可从日本富山市的Sanritz公司(SanritzCorporation,Toyama,Japan)购得的Sanritz SR5518商业显示偏振器，利用气相沉积的交替的TiO2和MgF2层的5层涂层将部分反射器建模为半反射镜，并且将反射偏振器建模为可从美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)购得的先进偏振膜。在两个独立的步骤中对系统进行建模。在第一步骤中，选择第二延迟器层的快轴取向，以当入射在第二延迟器层上的光被圆形偏振时使通过反射偏振器的泄漏最小化。在第二步骤中，选择第一延迟器层的延迟和快轴取向，以使透射通过第一延迟器层的光的圆形偏振度最大化。
将第一次入射在反射偏振器上的光建模为具有图20所示的作为反射偏振器上的位置(Hx和Hy表示x和y坐标，单位为mm)的函数的反射偏振器上的平均入射角(θ)。将反射偏振器的透光轴建模为在形成为弯曲形状期间已经偏移，以具有如图21所示的双衰减取向(局部透射轴和与反射偏振器相切并在顶点处与透光轴对准的局部轴之间的角度)。第二延迟器层具有均匀的四分之一波延迟和非均匀的快光轴取向。通过使反射偏振器处的偏振态与以圆形偏振态第一次入射在延迟器层上的光的反射偏振器的局部消光态之间的差值最小化来确定快轴取向，该差值利用通过反射偏振器的漏光强度来量化。得到的快轴取向由图22A的箭头分布并且由图22B中示出快轴与y轴之间的角度的等高线图例示。透射通过反射偏振器的第一次入射在反射偏振器上的光的强度(I)比例在图23中示出。为了进行比较，其中第二延迟器层是具有均匀的45度快光轴取向的均匀四分之一波延迟器的其他等效光学系统中第一次入射在反射偏振器上的光比例在图24中示出。从图23至图24中可以看出，图案化快轴取向显著地减少了透射通过反射偏振器的第一次入射在反射偏振器上的光。
第一延迟器层具有非均匀的延迟和非均匀的取向。选择延迟和快光轴取向，以在来自背光源的光未被偏振并且吸收显示偏振器的透光轴沿着x方向时，使透射通过第一延迟器层的光的圆形偏振度最大化(即，使|V/I|最大化，其中V和I是斯托克斯参数)。将来自背光源的光建模为具有如图25所示的作为第一延迟器层上的位置的函数的第一延迟器层上的光的平均入射角。得到的第一延迟器层的延迟(波的形式)在图26中示出，并且得到的快轴取向由图27A的箭头分布并且由图27B中示出快轴与y轴之间的角度的等高线图例示。透射通过第一延迟器层的光的圆形偏振度(|V/I|)在图28中示出，从该图中可以看出，在延迟器的大部分区域上，圆形偏振度大于约0.997。为了进行比较，其中第一延迟器层是具有均匀的45度快光轴取向的均匀四分之一波延迟器的其他等效光学系统的圆形偏振度在图29中示出。从图28至图29中可以看出，图案化延迟和快速轴取向显著地增大了圆形偏振度。
实施例2
通过将延迟器层旋涂到光学透镜的内表面(凹表面)上来制造具有非均匀延迟的延迟器。透镜的内表面的直径为58.8mm，并且最大垂度(在图6中用Sm表示)为15.6mm。通过将聚碳酸酯注塑成所需的透镜形状来制造透镜。清洁内表面并进行等离子体处理，然后施加硬涂层。使用环己酮将ROLIC ROP 131-360LPP材料从6重量％的固体(由瑞士阿尔施维尔的落利刻科技有限公司(ROLIC Technologies Ltd.,Allschwil,Switzerland)提供)稀释到4重量％的固体。然后将LPP材料旋涂到硬涂覆的内表面上。将旋涂机旋转速率在2000RPM/s下加速到3000RPM的旋转速度，旋转速率在3000RPM下保持45秒，然后旋转速率减速到2000RPM/s。将涂层在约55℃下退火5分钟。使用线性偏振光在空气中UV固化LPP材料，该线性偏振光以与透镜表面恒定的偏振角垂直于涂覆的透镜表面施加。将ROLIC ROF5190-416(为以35重量％固体提供的LCP材料)旋涂到LPP涂覆的凹表面上。将旋涂机旋转速率以2000RPM/s加速到3200RPM的旋转速度，旋转速率在3200RPM下保持45秒，然后旋转速率减速到2000RPM/s。将涂层在约55℃下退火5分钟。然后使用未偏振UV光在氮气中UV固化LPP层。
通过将透镜安装在Mueller矩阵旋光仪下的旋转平台上来测量延迟和快轴取向。通过围绕透镜的光轴旋转透镜来相对于正交于光轴的固定轴(例如，固定轴可对应于图1A的x轴)以若干预定角度(0度至150度，增量为30度)中的一个固定透镜顶点(对应于图6中的顶点757)处的快轴取向，直到顶点处的快轴与固定轴具有预定角度。然后围绕固定轴旋转透镜，以确定透镜上各点处的延迟和快轴旋转。位置由透镜倾斜度(光轴与透镜表面的法线之间的角度)指定。透镜倾斜度从顶点处的0度变化到透镜边缘处的55.6度。通过围绕光轴旋转透镜，在不同的快轴取向上进行重复测量，使得顶点处的快轴与固定轴处于不同的预定角度(例如，比先前的测量结果高30度)。然后通过围绕固定轴旋转以选择不同的倾斜度来确定不同预定角度的延迟与倾斜度关系。重复该过程，直到获得每个预定角度的延迟和快轴取向与倾斜度关系。每个旋光仪测量结果是20次扫描且波长为550nm的平均值。
图30是顶点处的各个快轴取向(如图例中所示，0度至150度，增量为30度)的快轴取向与透镜倾斜度的关系图。图31是顶点处的各个快轴取向(如图例中所示，0度至150度，增量为30度)的延迟与透镜倾斜度的关系图。顶点处150度的快轴取向角相当于-30度的快轴取向，并且顶点处120度的快轴取向角相当于-60度的快轴取向。
一种光学系统设置在反射偏振器和部分反射器之间，该光学系统包括具有图31中所示的延迟的延迟器。第二延迟器设置在部分反射器和显示面板之间，该第二延迟器具有与反射偏振器的第一偏振态成45度的均匀快轴取向并且具有均匀的四分之一波延迟。
一种光学系统设置在显示面板和部分反射器之间，该光学系统包括具有图31中所示的延迟的延迟器。该光学系统包括与部分反射器相邻且间隔开的反射偏振器。第二延迟器设置在部分反射器和反射偏振器之间，该第二延迟器具有与反射偏振器的第一偏振态成45度的均匀快轴取向并且具有均匀的四分之一波延迟。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其它附图中的对应元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (20)

1.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
第一延迟器层，所述第一延迟器层在预定波长范围内具有第一波长色散曲线；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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；
部分反射器，所述部分反射器在所述第一延迟器层和所述反射偏振器之间设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述部分反射器在所述预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在所述部分反射器和所述反射偏振器之间并且在所述预定波长范围内具有不同于所述第一波长色散曲线的第二波长色散曲线。
2.一种用于向观察者显示对象的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器在所述预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同于所述第三主表面的第四主表面上，其中对于所述预定波长范围内的至少一个波长，所述第一延迟器层和所述第二延迟器层中的至少一者在所述延迟器层的第一区域上具有基本上均匀的延迟，并且在所述延迟器层的不同的第二区域上具有非均匀的延迟。
3.一种用于向观察者显示对象的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述部分反射器在所述预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，所述第一延迟器层和所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的主表面上，所述第一延迟器层基本上是用于所述预定波长范围内的第一波长的四分之一波延迟器，并且所述第二延迟器层基本上是用于所述预定波长范围内的不同的第二波长的四分之一波延迟器。
4.一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述反射偏振器在所述预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述光学系统具有在原点处与所述第一延迟器层相交的光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、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，使得对于在所述预定波长处具有所述第一偏振态且穿过所述原点的光线，所述第一延迟器层对于沿着所述光轴传播的光线将所述光线转换为椭圆偏振光，并且对于沿着与所述光轴倾斜的方向传播的光线将所述光线转换为圆偏振光。
5.一种用于向观察者显示对象的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第一一体延迟器，所述第一一体延迟器具有至少一个第一位置、相对于所述第一偏振态的第一取向和所述预定波长处的第一延迟、至少一个不同的第二位置、相对于所述第一偏振态的不同的第二取向和所述预定波长处的不同的第二延迟。
6.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，所述显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向所述观察者显示所发射图像的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，所述显示系统具有光轴，由所述显示器发射且沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、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，使得对于在所述预定波长处具有所述第一偏振态的发射主光线，所述第一延迟器层对于从所述图像的边缘发射的主光线将所述主光线转换为圆偏振光，并且对于沿着所述光轴传播的主光线将所述主光线转换为椭圆偏振光。
7.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，所述显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向所述观察者显示所发射图像的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器在预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，所述显示系统具有光轴，由所述显示器发射且沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、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，使得对于由所述显示器发射的多个主光线，每个主光线在所述预定波长处具有所述第一偏振态并且具有距所述光轴不同的间隔，所述第一延迟器层将所述主光线转换为圆偏振光。
8.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，所述显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向所述观察者显示所发射图像的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器在所述预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
一体的第一延迟器层，所述显示系统具有光轴，由所述显示器发射且沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和一体的所述第一延迟器层而基本上不被折射，使得对于由所述显示器发射的多个主光线，每个主光线在所述预定波长处具有所述第一偏振态并且具有距所述光轴不同的间隔，所述第一延迟器层具有所述预定波长的四分之一的10％内的延迟。
9.一种用于向观察者显示对象的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述反射偏振器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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同于所述第三主表面的第四主表面上，使得相对于所述第一偏振态，所述第一延迟器层具有在所述第一延迟器层上基本上均匀的取向和非均匀的延迟，并且所述第二延迟器层具有在所述第二延迟器层上基本上均匀的延迟和非均匀的取向。
10.一种用于向观察者显示对象的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述反射偏振器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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同于所述第三主表面的第四主表面上，使得相对于所述第一偏振态，所述第一延迟器具有在所述第一延迟器层上基本上均匀的取向和均匀的延迟，并且所述第二延迟器层具有在所述第二延迟器层上基本上非均匀的延迟和非均匀的取向。
11.一种用于向观察者显示对象并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在所述位置处，所述反射偏振器在所述预定波长处基本上反射具有所述消光偏振态的光并且基本上透射具有所述透光偏振态的光；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；
第一延迟器层，所述第一延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第三主表面上；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层在所述部分反射器和所述反射偏振器之间设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同于所述第三主表面的第四主表面上，所述光学系统具有在第一原点处与所述第一延迟器层相交并且在第二原点处与所述反射偏振器相交的光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器、所述第一延迟器层和所述第二延迟器层而基本上不被折射，
使得对于在所述第二原点处具有所述预定波长和所述反射偏振器的所述消光偏振态并且在所述第一原点处第一次入射在所述第一延迟器层上并与所述光轴形成角度θ的光线，当在第一位置处第一次入射在所述反射偏振器上时，所述光线基本上被反射，并且当在第二位置处第二次入射在所述反射偏振器上时，所述光线基本上被透射，所述第二位置处的所述光线的所述偏振态和所述反射偏振器的所述透光偏振态之间的差值在θ为零时较大，并且在θ不为零时较小。
12.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，所述显示系统包括：
发射图像的显示器；以及
用于向所述观察者显示所发射图像的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的第一主表面上，所述反射偏振器上的每个位置具有对应的互相正交的透光偏振态和消光偏振态，使得在所述位置处，所述反射偏振器在所述预定波长处基本上反射具有所述消光偏振态的光并且基本上透射具有所述透光偏振态的光；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，所述第一延迟器层和所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的主表面上，所述第一延迟器层和所述第二延迟器层中的每一者具有可变延迟和取向中的至少一者；所述光学系统具有光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器、所述第一延迟器层和所述第二延迟器层而基本上不被折射，使得对于由所述显示器发射的多个主光线，每个主光线具有所述预定波长并且以距所述光轴不同的间隔发射，当第一次入射在所述反射偏振器上的第一位置处时，所述主光线基本上被反射，并且当第二次入射在所述反射偏振器上的第二位置处时，所述主光线基本上被透射，所述第二位置处的所述主光线的所述偏振态与所述第二位置处的所述反射偏振器的所述透光偏振态之间的差值小于约0.07。
13.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的显示系统，所述显示系统包括：
具有在约4.5mm至约6mm范围内的直径的出射光瞳；
发射图像的显示器；以及
用于向所述观察者显示所发射图像的光学系统，所述光学系统包括：
具有在约0.2至约2.5范围内的f数的一个或多个光学透镜；
反射偏振器，所述反射偏振器在所述预定波长处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；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的第二主表面上，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
间隔开的第一延迟器层和第二延迟器层，所述第一延迟器层和所述第二延迟器层设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的不同的主表面上，使得在所述预定波长和所述第一偏振态处并且对于所述显示器上的多个位置中的每个位置，所述显示器发射基本上填充所述出射光瞳的光线锥，所述光线锥经由相应的第一入射区域和第二入射区域穿过所述第一延迟器层和所述第二延迟器层，使得所述第一延迟器层和所述第二延迟器层中的每一者在相应的所述第一入射区域和所述第二入射区域上的平均延迟在所述预定波长的四分之一的10％内。
14.一种用于向观察者显示图像并且在预定波长处具有最大对比率的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
第一延迟器层；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上；
部分反射器，所述部分反射器在所述第一延迟器层和所述反射偏振器之间设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述部分反射器在所述预定波长处具有至少20％的平均光学反射率；以及
第二延迟器层，所述第二延迟器层设置在所述部分反射器和所述反射偏振器之间；
所述光学系统具有在第一原点处与所述第一延迟器层相交并且在第二原点处与所述反射偏振器相交的光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器、所述第一延迟器层和所述第二延迟器层而基本上不被折射，使得在所述第二原点处，所述反射偏振器在所述预定波长处基本上反射具有消光偏振态的光并且基本上透射具有正交透光偏振态的光；
使得对于沿着所述光轴传播且在所述第一原点处入射在所述第一延迟器层上并且具有所述预定波长和所述消光偏振态的第一光线，当第一次入射在所述反射偏振器上时，所述第一光线包括第一偏振态，并且当第二次入射在所述反射偏振器上时，所述第一光线包括第二偏振态，所述第一偏振态和所述消光偏振态之间的差值小于所述第二偏振态和所述透光偏振态之间的差值。
15.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述光学系统具有在第一原点处与所述第一延迟器相交的光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器而基本上不被折射，所述第一延迟器包括非重叠的中心区域、第一边缘区域和第二边缘区域，所述中心区域包括所述第一原点，所述第一边缘区域和所述第二边缘区域设置在所述第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于所述预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
所述中心区域的平均延迟基本上等于δ；
所述第一边缘区域的平均延迟基本上等于δ-ξ；并且
所述第二边缘区域的平均延迟基本上等于δ+ξ，
其中对于整数n，λo(n+1/8)≤δ≤λo(n+1/2)并且δ/50≤ξ≤δ/2。
16.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，使得对于所述预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
所述第一延迟器的中心的延迟等于δo，其中对于整数n，
λo(n+1/8)≤δo≤λo(n+1/2)；并且
所述第一延迟器的延迟在远离所述中心到所述第一延迟器的边缘的第一方向上增加，并且在远离所述中心到所述第一延迟器的边缘的第二方向上减小，所述第一方向和所述第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，
使得所述光学系统在所述预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了所述比较光学系统的所述第一延迟器具有均匀延迟δo之外所述比较光学系统具有相同构造。
17.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，使得对于所述预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
所述第一延迟器的中心相对于快光轴的快轴取向等于θo，θo在35至55度的范围内；并且
所述第一延迟器的快轴取向在远离所述中心到所述第一延迟器的边缘的第一方向上增加，并且在远离所述中心到所述第一延迟器的边缘的第二方向上减小，所述第一方向和所述第二方向之间的角度在约60度至约120度的范围内，
使得所述光学系统在所述预定波长范围内的最大对比率比比较光学系统的最大对比率大至少5％，除了所述比较光学系统的所述第一延迟器相对于所述第一偏振态的均匀快轴取向为θo之外所述比较光学系统具有相同构造。
18.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述光学系统具有在第一原点处与所述第一延迟器相交的光轴，沿着所述光轴传播的光线穿过所述一个或多个光学透镜、所述部分反射器、所述反射偏振器和所述第一延迟器而基本上不被折射，所述第一延迟器包括非重叠的中心区域、第一边缘区域和第二边缘区域，所述中心区域包括所述第一原点，所述第一边缘区域和所述第二边缘区域设置在所述第一延迟器的相应第一边缘和第二边缘处或附近，使得对于所述预定波长范围内的至少一个第一波长λo：
所述中心区域相对于所述第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ；
所述第一边缘区域相对于所述第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ-ε；并且
所述第二边缘区域相对于所述第一偏振态的平均快轴取向基本上等于θ+ε，
其中θ在35至55度的范围内，并且ε在0.5至20度的范围内。
19.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述第一延迟器包括具有基本上均匀的延迟的第一区域和具有非均匀的延迟的非重叠的第二区域，所述第一区域的表面积为所述第一延迟器的总表面积的至少10％，所述第二区域为所述第一延迟器的剩余部分。
20.一种用于透射光的光学系统，所述光学系统包括：
一个或多个光学透镜，所述一个或多个光学透镜具有至少一个弯曲主表面；
部分反射器，所述部分反射器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，并且在预定波长范围内具有至少20％的平均光学反射率；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，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，所述第一延迟器设置在并适形于所述一个或多个光学透镜的主表面上，所述第一延迟器包括具有基本上均匀的快轴取向的第一区域和具有非均匀的快轴取向的非重叠的第二区域，所述第一区域的表面积为所述第一延迟器的总表面积的至少10％，所述第二区域为所述第一延迟器的剩余部分。
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