JP2020519964A - 光学システム - Google Patents

Abstract

像を表示するための光学システムを記載する。光学システムは、離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズを含む。部分反射体が第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、この主表面は、２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲のベストフィット曲率半径を有することができる。反射偏光子が第２の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、この主表面は、１４ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲のベストフィット曲率半径を有することができる。リターダ層が反射偏光子と部分反射体との間に配設される。第１の光学レンズは１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有することができ、第２の光学レンズは１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有することができる。光学アセンブリの製造方法を記載する。

Description

仮想現実（ＶＲ）ディスプレイを含め、多くのディスプレイは、現実の、又は仮想的な環境を再現する現実的な像の提示を試みる。いくつかの適用例では、ＶＲディスプレイは、３次元環境の没入的シミュレーションの提供を試みる。

本説明の一部の態様では、観察者に像を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を含む。第１の光学レンズは約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する湾曲した第１の主表面、及び、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を有する。湾曲した第１の主表面は、第２の主表面に対して凹状である。第２の光学レンズは約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折、第１の光学レンズの第２の主表面に対面し、かつそれに対して凸状になっており、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、湾曲した第１の主表面、及び、約１２５ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を有する。部分反射体は、第１の光学レンズの第１の湾曲した主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。反射偏光子は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する。反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。第１のリターダ層は、第１の光学レンズの第２の主表面上に配設され、それに適合する。

本説明の一部の態様では、観察者に像を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されていない、離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び、反射偏光子と部分反射体との間に配設された第１のリターダ層を含む。第１の光学レンズはガラスを含み、第２の光学レンズはプラスチックを含む。第１の光学レンズ及び第２の光学レンズはそれぞれ、両側の第１の主表面と第２の主表面とを有する。第１の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比は、約５超である。第２の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比は、約１．５〜１０の範囲にある。部分反射体は、第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。反射偏光子は、第２の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合する。反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。光学システムは、射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳及び光軸を有し、その光軸に沿って伝播する光線は、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過する。光学システムは、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（modulation transfer function、ＭＴＦ）が約０．２より大きいように構成される。

本説明の一部の態様では、観察者に像を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されていない、離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び、反射偏光子と部分反射体との間に配設された第１のリターダ層を含む。第１の光学レンズはガラスを含み、第２の光学レンズはプラスチックを含み、かつ両側の非球面の主表面を有する。両側の２つの非球面の主表面のベストフィット曲率半径の比は、約１．１超である。部分反射体は、第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。反射偏光子は、第２の光学レンズの非球面の主表面のうち１つの上に配設され、それに適合する。反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。光学システムは、射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳及び光軸を有し、その光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過する。ある物体から光学システムへ入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐が射出瞳を満たし、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなし、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている。

本説明の一部の態様では、観察者に像を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、第１の光学レンズ、第２の光学レンズ、部分反射体、第１のリターダ層、及び反射偏光子を含む。第１の光学レンズは、約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する。部分反射体は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。第１のリターダ層は、第１の光学レンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する。第２の光学レンズは、第１の光学レンズに隣接して配設され、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する。第２の光学レンズは、第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面、及び、反対側の湾曲した第２の主表面を有する。反射偏光子は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する。所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光の場合、反射偏光子上の各位置は、第１の偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、第１の偏光状態について最小透過率を有する。少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率は、互いの１％以内であり、このとき、少なくとも１つの第１の位置は反射偏光子の中心付近にあり、少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置は、反射偏光子の縁部付近にある。少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置は、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす。

本説明の一部の態様では、観察者に対して像を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、第１の光学レンズ、第２の光学レンズ、部分反射体、第１のリターダ層、及び反射偏光子を含む。第１の光学レンズは、約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する。部分反射体は、第１のレンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。第１のリターダ層は、第１の光学レンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する。第２の光学レンズは、第１の光学レンズに隣接して配設され、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する。第２の光学レンズは、第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面、及び、反対側の湾曲した第２の主表面を有する。反射偏光子は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する。垂直入射光では、反射偏光子上の各位置は、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が互いの２％以内であるようにバンドエッジ波長を有する、対応する反射帯域を有し、このとき、少なくとも１つの第１の位置は反射偏光子の中心付近にあり、少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置は反射偏光子の縁部付近にあり、少なくとも１つの第２の位置と少なくとも１つの第３の位置は、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす。

本明細書のいくつかの態様では、光学アセンブリの製造方法が提供される。この方法は、約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、反射偏光子上の各位置が、ブロック偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する通過偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ１度である、提供することと、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力と熱のうち少なくとも１つを加えて、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、第１の成形型表面及び第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、成形型キャビティを、反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、流動性材料を固体化して、反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することと、を含む。結合された反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量は、約θ２度である。θ１とθ２は互いの約３度以内である。

本明細書のいくつかの態様では、光学アセンブリの製造方法が提供される。この方法は、約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、所定の波長範囲内で第１の偏光状態について約７０％超の平均反射率を有し、所定の波長範囲内で直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均透過率を有する実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、実質的に平坦な反射偏光子が、反射偏光子にわたる第１の最大厚さ変化量を有する、提供することと、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力と熱のうち少なくとも１つを加えて、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、第１の成形型表面及び第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、成形型キャビティを、反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、流動性材料を固体化して、反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することと、を含む。結合された反射偏光子は、反射偏光子にわたる第２の最大厚さ変化量を有する。第１の最大厚さ変化量と第２の最大厚さ変化量は互いに５％以内である。

本明細書のいくつかの態様では、一体型多層光学フィルムが提供される。一体型多層光学フィルムは、各干渉層が主に光学干渉によって光を反射又は透過する複数の干渉層と、主に光学干渉によって光を反射又は透過せず、形成された規則的なパターンを含む最外表面を有する、最外部非干渉層とを含む。この多層光学フィルムは、一体型構造である。

本明細書のいくつかの態様では、第１の主表面及び、少なくとも約１５ｎｍ／ｃｍの光学複屈折を有する光学レンズと、第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子とを含む、光学アセンブリが提供される。この光学アセンブリは円偏光二色性（circular diattenuation）を有し、この偏光二色性は、上面視において、反射偏光子の中心から第１の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って反射偏光子の縁部まで増加し、反射偏光子の中心から第２の軸のそれぞれに沿った逆向きの２方向に沿って反射偏光子の縁部まで減少する。

光学システムを示す図である。 光学システムを示す図である。 光学システムを示す図である。 光学システムを示す図である。 光学レンズの概略断面図である。 光学レンズの概略断面図である。 光学レンズの概略断面図である。 光学レンズの概略断面図である。 イメージャを示す図である。 光学システムの出射瞳の開口部を示す図である。 １ミリメートル当たりのサイクル数（１ミリメートル当たりのラインペア数とも呼ばれる）で空間周波数の関数としてプロットされた、いくつかの実施形態による光学システムの変調伝達関数（光学伝達関数（ＯＴＦ）の絶対値）を表す曲線群を示す図である。 １ミリメートル当たりのサイクル数（１ミリメートル当たりのラインペア数とも呼ばれる）で空間周波数の関数としてプロットされた、いくつかの実施形態による光学システムの変調伝達関数（光学伝達関数（ＯＴＦ）の絶対値）を表す曲線群を示す図である。 １ミリメートル当たりのサイクル数（１ミリメートル当たりのラインペア数とも呼ばれる）で空間周波数の関数としてプロットされた、いくつかの実施形態による光学システムの変調伝達関数（光学伝達関数（ＯＴＦ）の絶対値）を表す曲線群を示す図である。 ある物体からの光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸とθの角度をなす光学システムを示す図である。 光学アセンブリの製造方法を概略的に示す図である。 光学アセンブリの製造方法を概略的に示す図である。 光学アセンブリの製造方法を概略的に示す図である。 光学アセンブリの製造方法を概略的に示す図である。 反射偏光子の概略正面図である。 反射帯域の概略図である。 反射偏光子の概略正面図である。 反射偏光子の概略正面図である。 曲面の概略正面図である。 反射偏光子を湾曲形状に形成する前の反射偏光子の概略断面図である。 反射偏光子を湾曲形状に形成した後の図１０Ａの反射偏光子の概略断面図である。 平均表面粗さＳＲを示す要素の一部分の概略断面図である。 一体型の多層光学フィルムの一部分の概略断面図である。 光学アセンブリの概略上面図である。 光学アセンブリの円偏光二色性の概略輪郭プロットである。

以下の説明では、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態が実例として示される、添付図面が参照される。図面は、必ずしも正確な比率の縮尺ではない。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施可能である点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。

図１Ａは、本明細書のいくつかの実施形態による光学システム５００を示す図である。光学システム５００は、光の光路がシステムの長さよりも長くなるように、光ビームがシステムを進みながら屈曲する、屈曲光学システムとして説明されてもよい。本明細書に開示される光学システムは、屈曲光学系を採用し、仮想現実ディスプレイなどのヘッドマウントディスプレイ、及び携帯電話に含まれたカメラなどのカメラに有用である。本開示の光学システムは、反射偏光子、複数のレンズ、及び／又は、絞り面（例えば、射出瞳又は入射瞳）と像面（例えば、ディスプレイパネルの表面又は撮像装置の表面）との間に配設されたリターダを含む。これらのシステムは、広い視野、高いコントラスト、低い色収差、低い歪み、及び／又は様々な適用例で有用な小型の構成に高い効率を有する光学システムを提供することができる。屈曲光学システムは、例えば、米国特許９，５５７，５６８号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されており、その記載は、本明細書に矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。

仮想現実の適用例のための小型光学システムは、高解像度（小さいスポットサイズ）及び広い視野（ＦＯＶ）を有することが望ましい可能性がある。広い視野は、観察者に没入的体験を提供する。スポットサイズが小さいと、像がくっきりと鮮明になる。光学システムを通って像から射出瞳まで進むとき、球面収差、コマ収差、非点収差などを含む様々な収差により、スポットサイズが増大する。レンズの収差及び光の波様の性質により、像１５の１つの点から発する光（例えば、図１Ａを参照）は、射出瞳の開口部６１の上にわたって、理想点の分散から離れて分散し得る。小さなスポットサイズのもつ望ましい性質を広い視野と共に提供するために、このような収差は低減することが望まれる。

変調光学伝達関数（ＭＴＦ）は、光学システムの、像１５から射出瞳の開口６１へコントラストを伝える能力を特徴付ける、画質の尺度である。ＭＴＦは、空間領域（スポットサイズ）から周波数領域（ＭＴＦ）へのフーリエ変換によって、スポットサイズに関連付けられる。光学システムのＭＴＦ（及びスポットサイズ）は、空間周波数の関数として表すことができる。空間周波数は、射出瞳の開口部で像内に存在する細部のレベルを定量化し、多くの場合、１ミリメートル当たりのラインペアの単位数で指定される。空間周波数の高い像の有する細部の量は、空間周波数のより低い像よりも多い。ＭＴＦは、光の様々な波長及び、光軸に対する光の様々な角度において、接線方向及び矢状方向について決定することができる。

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、所定の空間周波数において指定の（例えば、高い）ＭＴＦを有する屈曲光学システムに向けられている。本明細書に開示されるシステムは光学レンズを含み、これらの光学レンズは、反射偏光子及び少なくとも１つのリターダ層と共に使用されるときに、没入型３次元仮想環境の観察者体験を向上させるＭＴＦを提供する光学品質を有する。

図１Ａは、いくつかの実施形態による、光学システム５００の側面図である。光学システム５００は、開口部６１を通じて、観察者５１０に対して像１５を表示するように構成されている。光学システム５００は、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０を含む。第１のレンズ１０は、イメージャ５５から像１５を受け取るように構成されている。いくつかの構成では、第１のレンズ１０に入射する像は楕円偏光される。いくつかの構成では、第１のレンズ１０に入射する像は円偏光される。

第１のレンズ１０は湾曲した第１の主表面１１及び反対側の第２の主表面１２を有する。第２のレンズ２０は湾曲した第１の主表面２１及び反対側の第２の主表面２２を有する。いくつかの実施形態では、第１のレンズ１０の湾曲した第１の主表面１１は、少なくとも約２０ｍｍ、又は少なくとも約２５ｍｍ、又は少なくとも約３０ｍｍの第１のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第１のベストフィット曲率半径は、約２００ｍｍ以下、又は約１５０ｍｍ以下、又は約１００ｍｍ以下、又は６０ｍｍ以下である。例えば、いくつかの実施形態では、第１のレンズ１０の湾曲した第１の主表面１１は、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲、又は約２５ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０の湾曲した第１の主表面１１は非球面である。いくつかの実施形態では、第１のレンズ１０の第２の主表面１２は、約５００ｍｍ超、又は７５０ｍｍ超、又は約１０００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０の第２の主表面１２は非球面である。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０の第２の主表面１２は、平坦か、又は実質的に平坦である。光学システム内のレンズの表面のどの曲率についても光学システムの光学系に対する効果が無視できる場合には、その表面は実質的に平坦であると記述することができる。いくつかの実施形態では、実質的に平坦なレンズ表面は、約２ｍ超又は約５ｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有してもよい。

「約、ほぼ（about）」などの用語は、それらが本発明の記載に使用され記載されている文脈において、当業者によって理解されるだろう。特徴部の形状、量、及び物理的性質を表す量に適用される「約、ほぼ」の使用が、本発明の記載に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、「約、ほぼ」は、特定の値の１０パーセント以内を意味すると理解されるだろう。特定の値の約、ほぼとして与えられる量は、正確に特定の値であり得る。例えば、本発明の記載に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、約１の値を有する量は、０．９〜１．１の値を有する量かつその値が１であり得ることを意味する。

いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１は、少なくとも約１４ｍｍ、又は少なくとも約２５ｍｍ、又は少なくとも約３０ｍｍ、又は少なくとも約５０ｍｍ、又は少なくとも約７５ｍｍ、又は少なくとも約１００ｍｍ、又は少なくとも約１１０ｍｍの第１のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第１のベストフィット曲率半径は、約１０００ｍｍ以下、又は約２５０ｍｍ以下、又は約２００ｍｍ以下、又は約１５０ｍｍ以下、又は約１４０ｍｍ以下である。例えば、いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１は、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲、又は約５０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１は非球面である。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、約１２５ｍｍ超、又は少なくとも約２００ｍｍ、又は少なくとも約５００ｍｍの第２のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では第２のベストフィット曲率半径は、約１０００ｍｍ以下、又は約８００ｍｍ以下である。例えば、いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、約２００ｍｍ〜約８００ｍｍの範囲の第２のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第２の主表面２２は非球面である。いくつかの実施形態では、第２の主表面２２は、約１０００ｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第２の主表面２２は、平坦か、又は実質的に平坦である。

図２Ａは、第２の主表面２２ａに対して凹状になっている第１の主表面２１ａを有する光学レンズ２０ａの概略断面図であり、第２の主表面２２ａは、図示される実施形態では平坦である。第１の主表面２１ａは、ベストフィット曲率半径Ｒ１を有する。ある表面のベストフィット曲率半径とは、ある球体に対する法線に沿った球体から表面への距離の二乗が最小になる、球体の半径である。ベストフィット曲率半径は、従来の最小二乗適合技法を使用して決定することができる。第１の主表面２１は頂端４２１ａで曲率半径を有し、この曲率半径は、（例えば、球面レンズの）Ｒ１と同じか、Ｒ１より大きいか、又はＲ１より小さくてもよい。図２Ｂは、両側の第１の主表面２１ｂと第２の主表面２２ｂとを有する光学レンズ２０ｂの概略断面図である。第２の主表面２２ｂは、第１の主表面２１ｂに対して凸状になっており、ベストフィット曲率半径Ｒ２を有する。第２の主表面２２ｂは頂端４２２ｂで曲率半径を有し、この曲率半径は、（例えば、球面レンズの）Ｒ２と同じか、Ｒ２より大きいか、又はＲ２より小さくてもよい。図２Ｃは、両側の第１の主表面２１ｃと第２の主表面２２ｃとを有する光学レンズ２０ｃの概略断面図である。第２の主表面２２ｃは、第１の主表面２１ｃに対して凹状になっており、ベストフィット曲率半径Ｒ２を有する。第２の主表面２２ｃは頂端４２２ｃで曲率半径を有し、この曲率半径は、（例えば、球面レンズの）Ｒ２と同じか、Ｒ２より大きいか、又はＲ２より小さくてもよい。図２Ｄは、両側の第１の主表面２１ｄと第２の主表面２２ｄとを有する光学レンズ２０ｄの概略断面図である。第２の主表面２２ｄは、第１の主表面２１ｄに対して凸状になった第１の部分２７ａと、第１の主表面２１ｄに対して凹状になった第２の部分２７ｄとを有する。

図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、湾曲した第１の主表面１１は、第２の主表面１２に対して凹状になっている。いくつかの実施形態では、第２のレンズ２０の第１の主表面２１は、第１の光学レンズ１０の第２の主表面１２に対面し、それに対して凸状になっている。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１に対して凸状になっている。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１に対して凹状になっている。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２の第１の部分は、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１に対して凸状になっており、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２の別の第２の部分は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凹状になっている。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１に対して凸状になっており、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１に対して凹状になっており、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する。

いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズの片方又は両方は、少なくとも１つの非球面を有する。いくつかの実施形態では、光学レンズの非球面は、式１：

によって表され、式中、ｒは光学システムの光軸から非球面までの距離、ｚは非球面の１つの頂端から非球面上の１つの点までの光軸に沿った距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは非球面の補正係数である。いくつかの実施形態では、より高次の項（例えば、Ｋｒ^１６項及び／又はＬｒ^１８項及び／又はＭｒ^２０項）が含まれ、また、いくつかの実施形態では、より高次の項は全て無視することができ、非球面表面の形状を、ｒ^１４よりも高次の項のない式１によって表すことができる。数量ｃ＋２Ｄは、非球面の頂端における曲率である。いくつかの実施形態では、Ｄは０又は約０であり、そのため、非球面の形状への寄与は無視できる。この場合、ｃは非球面の頂端における曲率であり、その頂端における曲率半径は１／ｃである。ｚ及びｒがｍｍで表されるという理解の元で、補正係数は、単位を明示的に記述することなく指定され得る。補正係数が十分に小さいために、補正係数を含む表面形状と補正係数を省いた表面形状の差が十分に小さく、光学システムの光学性能に与える影響が無視できる場合には、補正係数は約０であると説明され得る。

いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０の湾曲した第１の主表面１１は非球面である。いくつかの実施形態では、この非球面は、式１によって表される。いくつかの実施形態では、円錐定数ｋは、約３〜７の範囲にある（例えば、約４．６）。いくつかの実施形態では、非球面の頂端の曲率半径は、約４０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある。いくつかの実施形態では、ｋは約４．６、ｃは約１／４４．９ｍｍ^−１、Ｄは約０、Ｅは約−１．３Ｅ−０６（−１．３×１０^６とも書ける）、Ｆは約６Ｅ−０９、Ｇは約−１．６Ｅ−１２である。いくつかの実施形態では、Ｈ、Ｉ、及びＪ、並びにより高次の項は、０又は約０である。

いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の湾曲した第１の主表面２１は非球面である。いくつかの実施形態では、この非球面は、式１によって表される。いくつかの実施形態では、円錐定数ｋは、約３〜７の範囲にある（例えば、約４．９）。いくつかの実施形態では、非球面の頂端の曲率半径は、約１００ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲にある。いくつかの実施形態では、ｋは約４．９、ｃは約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄは約０、Ｅは約２．５Ｅ−０６、Ｆは約０、Ｇは約０である。いくつかの実施形態では、Ｈ、Ｉ、及びＪ、並びにより高次の項は、０又は約０である。

いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２は、非球面である。いくつかの実施形態では、この非球面は、式１によって表される。いくつかの実施形態では、円錐定数ｋは、約３〜７の範囲にある（例えば、約４．９）。いくつかの実施形態では、非球面の頂端の曲率半径は、約２１０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲にある。いくつかの実施形態では、ｋは約４．９、ｃは約１／２３１ｍｍ^−１、Ｄは約０、Ｅは約−１．４Ｅ−０５、Ｆは約２．１Ｅ−０８、Ｇは約−９．３Ｅ−１２である。いくつかの実施形態では、Ｈ、Ｉ、及びＪ、並びにより高次の項は、０又は約０である。

部分反射体３０が、第１の光学レンズ１０の第１の主表面上に配設され、それに適合する。いくつかの実施形態では、部分反射体３０は、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。

本明細書の光学システムに使用される部分反射体は、任意の好適な部分反射体とすることができる。例えば、部分反射体は、透明基材（例えば、次にレンズに接着することができるフィルム、又は基材はレンズであってもよい）上に金属（例えば、銀又はアルミニウム）の薄層をコーティングすることによって構築されてもよい。この部分反射体はまた、例えば、レンズ基材の表面上に薄膜誘電体コーティングを堆積させることによって、又はレンズ基材の表面上に、金属コーティングと誘電体コーティングとの組み合わせを堆積させることによって、形成することもできる。いくつかの実施形態では、部分反射体は、それぞれ２０％〜８０％の範囲内にある、又はそれぞれ３０％〜７０％の範囲内にある、又はそれぞれ４０％〜６０％の範囲内にある、又はそれぞれ４５％〜５５％の範囲内にある、所定の波長又は所定の波長範囲内で平均光反射率及び平均光透過率を有する。部分反射体は、例えばハーフミラーであってよい。所定の波長範囲内の平均光反射率及び平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、所定の波長範囲にわたる、並びに光反射率及び光透過率それぞれの偏光にわたる、非加重平均を指す。所定の波長における平均光反射率と平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、光反射率と光透過率それぞれの偏光にわたる非加重平均を指す。いくつかの実施形態では、部分反射体は、反射偏光子であってもよく、又は偏光依存反射率を有してもよい。しかしながら、通常、垂直入射光反射率及び光透過率は、入射光の偏光状態とは独立している、又は実質的に独立していることが好ましい。そのような偏光独立性は、例えば、実質的に等方性の金属層及び／又は誘電体層を使用して得ることができる。

光学システム５００は、第２の光学レンズ２０の主表面上に配設された反射偏光子４０を含む。図示される実施形態では、反射偏光子４０は、第２の光学レンズ２０の第１の主表面２１上に配設され、それに適合する。他の実施形態では、反射偏光子４０は、第２の光学レンズ２０の第２の主表面２２上に配設されてもよい。反射偏光子４０は、直交する第１及び第２の偏光状態のうちの一方（例えば、電界がｘ軸に沿った第１の偏光状態）を有する光を実質的に反射し、第１及び第２の偏光状態のうちの他方（例えば、電界がｙ軸に沿った第２の偏光状態）を有する光を実質的に透過する。反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントがその偏光子を透過する場合には、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に透過すると言える。いくつかの実施形態では、所定の波長又は所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光の少なくとも７０パーセント、又は少なくとも８０パーセントが偏光子を透過する。反射偏光子は、所定の波長範囲内で第２の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントがその反射偏光子から反射される場合には、所定の波長範囲内で第２の偏光状態を有する光を実質的に反射すると言える。いくつかの実施形態では、第２の偏光状態及び所定の波長を有する光の少なくとも７０パーセント、又は少なくとも８０パーセントは、偏光子から反射される。

本明細書の光学システムに使用される反射偏光子は、どのような好適なタイプの反射偏光子であってもよい。本明細書の他の箇所で更に説明するとおり、反射偏光子は、実質的に一軸配向であってもよいポリマー多層光学フィルムであってもよい。実質的に一軸配向された反射偏光子は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｆｉｌｍ又はＡＰＦで入手可能である。他の種類の多層光学フィルム反射偏光子（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ又はＤＢＥＦ）も使用することができる。いくつかの実施形態では、他のタイプの反射偏光子（例えば、ワイヤグリッド偏光子）が使用される。

図１Ａに示すように、光学システム５００は、反射偏光子４０と部分反射体３０との間に配設された第１のリターダ層５０を含む。図示される実施形態では、第１のリターダ層５０は、第１の光学レンズ１０の第２の主表面１２上に配設され、それに適合する。第１のリターダ層５０は、いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの波長で、実質的に１／４波長のリターダであることができる。光学システム５００のいくつかの構成は、第２のリターダ層９０を含み、第１のレンズ１０は、第２のレンズ２０と第２のリターダ層９０との間に配設される。任意選択として、光学システム５００は第１の直線吸収偏光子８０を含む。例えば、第２のリターダ層９０は、第１のレンズ１０と第１の直線吸収偏光子８０との間に配設されてもよい。任意選択として、光学システム５００は第２の直線吸収偏光子１００を含み、第２のレンズ２０は、第２の直線吸収偏光子１００と反射偏光子４０との間に配設される。

いくつかの実施形態では、光学システム５００は、第２のリターダ層９０、第１の直線吸収偏光子８０、及び第２の直線吸収偏光子１００のそれぞれを含む。第１のレンズ１０は、第２のレンズ２０と第２のリターダ層９０との間に配設される。第２のリターダ層９０は、第１のレンズ１０と第１の直線吸収偏光子８０との間に配設される。第２のレンズ２０は、第２の直線吸収偏光子１００と反射偏光子４０との間に配設される。

いくつかの構成では、所定の波長範囲は約５５０ｎｍの波長を含んでもよく、例えば、５８７．６ｎｍの波長を含んでもよい。所定の波長範囲は、いくつかの実施形態では、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍにわたってもよい。例えば、所定の波長は、青の原色波長、緑の原色波長、及び赤の原色波長を含むことができる。所定の波長範囲は、光学システムが動作するように設計されたどのような波長範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲は他の波長範囲を含む。例えば、赤外線（例えば、近赤外線（約７００ｎｍ〜約２５００ｎｍ））及び／又は紫外線（例えば、近紫外線（約３００ｎｍ〜約４００ｎｍ））の波長、並びに可視光線（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の波長が所定の波長範囲に含まれてもよい。

光学システム５００は、光軸５２０を有する。光学システムは、光軸５２０に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０、部分反射体３０、反射偏光子４０、及び第１のリターダ層５０を、実質的には屈折せずに通過するように構成されている。いくつかの構成では、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０、部分反射体３０、反射偏光子４０、及び第１のリターダ層５０のうちの少なくとも１つは、回転対称である。いくつかの構成では、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０、部分反射体３０、反射偏光子４０、及び第１のリターダ層５０のうちの少なくとも１つは、非回転対称である。いくつかの構成では、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０、部分反射体３０、反射偏光子４０、及び第１のリターダ層５０のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの対称面を有する。

光学システム若しくはディスプレイシステム、又は光学システム内の光学レンズ若しくは光学素子の光軸は、そのシステム、又はレンズ若しくは光学素子の中心付近の軸として理解することができ、光軸に沿って伝播する光線はレンズ及び／又は光学素子を小さな屈折度又は最小の屈折度で通過するので、光軸とは異なる軸に沿って伝播する光の屈折度は、それよりも大きくなる。いくつかの実施形態では、それぞれのレンズの中心は、それぞれのレンズの１つの頂点を通る光軸上にある。光軸に沿った光線は、レンズ及び／又は光学素子を、屈折せずに、又は実質的には屈折せずに通過してもよい。実質的には屈折せず、とは、表面に入射する光線と、その表面を通って透過される光線との間の角度が、１５度以下であることを意味する。一部の実施形態では、この入射光線と透過光線との間の角度は、１０度未満、又は５度未満、又は３度未満、又は２度未満である。いくつかの実施形態では、光学システムの光軸は、その軸に沿って伝播する光線が、光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及びリターダ層を、実質的には屈折せずに通過するような軸である。いくつかの実施形態では、この軸に沿って伝播する光線は、この光学システムのどの主表面においても、１０度、５度、３度、又は２度のいずれかを超えて屈折することなく、光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及びリターダ層を通過する。

光学システム５００の、第１の光学レンズ１０及び第２の光学レンズ２０は、ガラス又はプラスチックなどの、どのような好適な材料で作られていてもよい。第１の光学レンズ１０は、ホウケイ酸ＢＫ７ガラス、ランタンクラウンＬＡＫ３４、ランタンフリントＬＡＦ７ガラス、フリントＦ２ガラス、高密度フリントＳＦ２、ランタン高密度フリントＬＡＳＦ４５、及びフルオロホスフェートＦＰＬ５１及びフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスのうちの１つ以上を含んでもよい。第２の光学レンズ２０は、プラスチック製であってもよく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、及びポリカーボネートのうちの１つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０は一体型のガラス要素である。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０は一体型のプラスチック要素である。

いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０は低複屈折を有するガラスから作られ、第２の光学レンズ２０は、第１の光学レンズ１０よりも高い複屈折を有してもよいプラスチックから作られる。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０は、約２０ｎｍ／ｃｍ未満、又は約１５ｎｍ／ｃｍ未満、又は約１０ｎｍ／ｃｍ未満、又は約７ｎｍ／ｃｍ未満の複屈折を有する。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０は、約１０ｎｍ／ｃｍ超、又は約１５ｎｍ／ｃｍ超、又は約２０ｎｍ／ｃｍ超の複屈折を有する。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０は、第２の光学レンズ２０の複屈折よりも低い複屈折を有する。

いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１０の材料の屈折率は、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍの波長で、約１．４４、又は約１．５０、又は約１．５２である。いくつかの実施形態では、第２の光学レンズ２０は、約５５０ｎｍ、例えば、５８７．６ｎｍで約１．４９又は約１．６２の屈折率を有する。

図１Ａに示すように、イメージャ５５は、第１のレンズ１０に隣接し、かつ対面するように配設することができる。イメージャ５５は像１５を放射し、その像は第１のレンズ１０に入射する。射出瞳６０が、第２のレンズ２０に隣接し、かつ対面するように配設され、射出瞳自身の中に開口部６１を画定する。第１のレンズ１０に入射した像１５は、射出瞳６０内の開口部６１を通って光学システム５００から出る。第１のレンズ１０に入射した像１５は、楕円偏光されてもよい。開口部６１で出て行く像は、実質的に直線偏光されていてもよい。

図１Ｂは、図１Ａの光学システム５００と多くの点で類似する光学システム５０１を示す。光学システム５０１は、少なくとも、システム５０１が第２の直線吸収偏光子（図１Ａの１００）を含まない点において異なる。

図１Ｃは、図１Ａとの類似点をいくつか有する別の光学システム５０２を示す。光学システム５０２は部分反射体３１を含み、この部分反射体は、第２のレンズ２０の第１の主表面２１上に配設され、それに適合する。システム５０２はまた、反射偏光子４１を含み、この反射偏光子は、第１のレンズ１０の第１の主表面１１上に配設され、それに適合する。システム５０２では、第２のリターダ層９０は、射出瞳６０に隣接して配設される。第１の直線吸収偏光子８０は、第２のリターダ層９０と第２のレンズ２０との間に配設される。

図１Ｄは、いくつかの実施形態による、更に別の光学システム５０３を示す。図１Ｄは、図１Ｃのシステム５０２と多くの点で類似している。システム５０３はまた、イメージャ５５と第１のレンズ１０との間に配設された第２の直線吸収偏光子１００を含む。

図３Ａに示すように、イメージャ５５は、実質的に多角形であることができる。図３Ｂは、射出瞳６０の開口部６１を示し、この開口部は実質的に円形であることができる。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、イメージャの有効領域の最大横寸法はＤで（図３Ａ参照）、射出瞳の開口部の最大横寸法はｄである（図３Ｂ参照）。いくつかの実施形態では、比率Ｄ／ｄは、約１〜約２０、例えば、１≦Ｄ／ｄ≦２０である。いくつかの実施形態では、Ｄ／ｄの比率は、約２〜約１５、例えば、２≦Ｄ／ｄ≦１５である。いくつかの実施形態では、Ｄ／ｄの比率は、約５〜約１０、例えば、５≦Ｄ／ｄ≦１０である。

いくつかの実施形態では、射出瞳６０は、開口部６１を画定する物理的な開口である。他の実施形態では、射出瞳６０は、仮想的な開口である。例えば、射出瞳６０は光学システム５００の開口絞りの像であってもよい。射出瞳６０が仮想的な開口である実施形態では、射出瞳６０内の開口部６１とは、仮想的な開口の内部領域を指す。射出瞳６０及び／又は開口部６１は、矩形、正方形、楕円形、円形であってもよく、又は他の何らかの形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、光学システム５００はヘッドマウントディスプレイの構成要素であり、そのヘッドマウントディスプレイは、観察者５１０によって着用されたときに射出瞳の開口部６１が観察者５１０の眼の瞳孔に重なるように構成されている。

射出瞳６０の開口部６１の最大横寸法は、例えば、約２ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲、又は約２ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲にあることができる。射出瞳６０と第２のレンズ２０との間の間隙は、例えば、約５ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲、又は約１０ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲にあることができる。

いくつかの実施形態によれば、光学システムは、指定された変調伝達関数を提供する。図４Ａ〜図４Ｃは１ミリメートル当たりのサイクル数（１ミリメートル当たりのラインペア数とも呼ばれる）でｘ軸に沿った空間周波数の関数としてｙ軸に沿ってプロットされた変調伝達関数（光学伝達関数（ＯＴＦ）の絶対値）を表す曲線群を示す図である。曲線群は、光学モデリングによって決定される光学システム５００の３つの実施形態について、射出瞳の開口部６１における、光学システム５００の光軸５２０に対する様々な角度の光について、光学システム５００のＭＴＦと空間周波数の関係を示す。図４Ａの実施形態では、焦点距離は１８．２ｍｍ、視野は７０度、像の高さは１２．７ｍｍ、ｆ値は１．８、アイレリーフは１７ｍｍ、及びアイボックスは１０ｍｍであった。図４Ｂの実施形態では、焦点距離は１８．２ｍｍ、視野は９０度、像の高さは１８．１ｍｍ、ｆ値は１．８、アイレリーフは１７ｍｍ、及びアイボックスは１０ｍｍであった。図４Ｃの実施形態では、焦点距離は１５．８５ｍｍ、視野は１００度、像の高さは１８．９ｍｍ、ｆ値は２．３、アイレリーフは１４ｍｍ、及びアイボックスは７ｍｍであった。図４Ａ〜図４Ｃの実施形態のそれぞれで、第２のレンズ２０をアクリルレンズとしてモデル化した。図４Ａ及び図４Ｂの実施形態では、第１のレンズ１０をホウケイ酸塩ＢＫ７ガラスとしてモデル化し、図４Ｃの実施形態では、第１のレンズ１０を低複屈折アクリレートとしてモデル化した。図４Ａでは、ＭＴＦと空間周波数の曲線は、接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の両方について、射出瞳の開口部６１における０、１５、２５、及び３５度の角度の光についてプロットされている。図４Ｂでは、ＭＴＦと空間周波数の曲線は、接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の両方について、射出瞳の開口部６１における０．２５、４０、及び４５度の角度の光についてプロットされている。図４Ｃでは、ＭＴＦと空間周波数の曲線は、接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の両方について、射出瞳の開口部６１における０．２５、４５、及び５０度の角度の光についてプロットされている。

図５は、光学システム６００の概略断面図であり、このシステムは光学システム５００に相当してもよい。光学システム６００は、観察者に対して像を表示するように構成されており、離された第１の光学レンズ１１０及び第２の光学レンズ１２０を含み、第１の光学レンズ１１０と第２の光学レンズ１２０との間には光学レンズが配設されていない。いくつかの実施形態では、第１のレンズ１１０はガラスを含み、第２のレンズ１２０はプラスチックを含む。いくつかの実施形態では、第１の光学レンズ１１０及び第２の光学レンズ１２０のそれぞれは、両側の第１の主表面と第２の主表面とを含み、第１の光学レンズ１１０の第１の主表面１１１と第２の主表面１１２のベストフィット曲率半径の比は約５超であり、第２の光学レンズ１２０の第１の主表面１２１と第２の主表面１２２のベストフィット曲率半径の比は約１．１又は約１．５〜約１０の範囲にあってもよい。いくつかの実施形態では、第２のレンズ１２０の第１の主表面１２１と第２の主表面１２２は、両側の非球面の主表面であり、これらの両側の２つの非球面の主表面のベストフィット曲率半径の比は、約１．１超又は約１．５超である。いくつかの実施形態では、部分反射体が、第１の光学レンズ１１０の主表面（図示される実施形態では第１の主表面１１１）上に配設され、それに適合する。いくつかの実施形態では、反射偏光子が、第２の光学レンズ１２０の主表面（図示される実施形態では第１の主表面１２１）上に配設され、それに適合する。第１のリターダ層が、反射偏光子と部分反射体との間に（例えば、第１の光学レンズ１１０の第２の主表面１１２上に）配設される。システム６００は、射出瞳自身の中に開口部１６１を画定する射出瞳１６０を有する。光学システム６００は光軸６２０を有し、光軸６２０に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ１１０及び第２の光学レンズ１２０、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過するようになされている。

図５に示すように、光円錐７０が物体７１から光学システム６００に入射し、射出瞳の開口部１６１を満たす。光円錐７０の主光線７２が、射出瞳１６０の開口部１６１の中心１６２を通過し、光軸６２０と角度θをなす。光円錐７０の辺縁光線３００が、開口部１６１の縁部で射出瞳１６０を通過する。光円錐７０は、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えてもよく、光学システム６００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、角度θが約２２．５度であるとき、約０．２超、又は約０．２５超、又は更に約０．３超であってもよい。いくつかの実施形態では、光円錐７０は、１ミリメートル当たり約３０ラインペア、又は１ミリメートル当たり約４０ラインペア、又は１ミリメートル当たり約５０ラインペア、又は１ミリメートル当たり約６０ラインペア、又は１ミリメートル当たり約７０ラインペアの空間周波数を備え、角度θが約２２．５度であるとき、光学システム６００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、又は約０．２超、又は約０．２５超、又は更に約０．３超である。例えば図４Ａ〜図４Ｂの実施形態では、接線方向ＭＴＦと矢状方向ＭＴＦはどちらも、プロットの１ミリメートル当たり約４０ラインペアの位置に示される角度θのそれぞれについて約０．３以上であり、図４Ｃの実施形態では、接線方向ＭＴＦのそれぞれ及び矢状方向ＭＴＦのそれぞれは、θ＝５０度の場合を除き、約０．３以上である。

いくつかの実施形態では、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数では、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθと少なくとも１つの小さいθについて、光学システム６００は、大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有する。大きいθと小さいθについて比較されるのは、対応するＭＴＦである（例えば、接線方向若しくは矢印方向、又はその２つの平均）。例えば図４Ａの実施形態では、１ミリメートル当たり約４０ラインペア空間周波数で、２５度のθについての矢状方向ＭＴＦは、１５度のθについての矢状方向ＭＴＦよりも小さい。図４Ｂの実施形態では、１ミリメートル当たり約４０ラインペア空間周波数で、４５度のθについての接線方向ＭＴＦは、４０度のθについての接線方向ＭＴＦよりも小さい。図４Ｃの実施形態では、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数で、５０度のθについての矢状方向ＭＴＦは、４５度又は２５度のθについての矢状方向部ＭＴＦよりも小さい。

イメージャ５５によって放射される光の様々な円錐を、例えば図１Ａに示す。図示される実施形態では、光円錐の各主光線は、出射瞳孔開口６１の中心を通過し、光軸５２０に対してある角度をなし、この角度は光軸５２０に沿って放射された主光線では０度で、光軸５２０からｙ方向の距離が大きくなるにつれて大きくなる。いくつかの実施形態では、光軸５２０との角度は、イメージャの縁部から放射される主光線では少なくとも約３５度又は少なくとも約４５度である。

本明細書のいくつかの態様では、光学アセンブリの製造方法が提供される。いくつかの実施形態では、結果として得られる光学アセンブリは、本明細書の他の箇所で更に説明されるように、従来技術を用いて作られた他の光学アセンブリに比較して、改善された特性を有する。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、成形プロセスの前に光学フィルムを予備成形することなく、光学フィルムの上にレンズをインサート成形することによって形成される。これにより、光学フィルムの座屈又は裂けなどの欠陥が低減又は排除されることがわかっている。光学アセンブリは、光学レンズ（例えば、第２の光学レンズ２０又は１２０）と、その光学レンズの主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子とを含んでもよい。

図６Ａ〜図６Ｄは、光学アセンブリの製造方法を概略的に示す。この方法は、第１の湾曲した成形型表面４６２を有する第１の成形型４６０を提供することと（図６Ａ）、第１の湾曲した成形型表面４６２上に実質的に平坦な光学フィルム４４０を配置し、圧力と熱のうちの少なくとも１つを加えて、光学フィルム４４０を第１の湾曲した成形型表面４６２に少なくとも部分的に適合させることと（図６Ｂ〜図６Ｃ）、第１の成形型表面４６２から離して位置合わせされた第２の成形型表面４７２を備える第２の成形型４７０を提供することであって、第１の成形型表面４６２及び第２の成形型表面４７２が、それらの間に成形型キャビティ４８０を画定することと（図６Ｂ）、成形型キャビティ４８０を流動性材料４８３で実質的に充填することと（図６Ｃ）、流動性材料を固体化して、光学フィルム４４０に結合された固体光学素子４８５を形成することと（図６Ｄ）を含む。

光学フィルムに結合された固体光学素子は、光学アセンブリと称されてもよく、例えば、反射偏光子４０に結合されたレンズ２０に相当してもよい。第１の成形型４６０及び第２の成形型４７０を除去し、余分の材料（例えば、ゲート４８１からのランナー材料）があれば、除去して、図６Ｄに示される光学アセンブリ４９０を提供してもよい。成形型キャビティを実質的に充填することは、５０体積パーセントを超えて成形型キャビティを充填することを意味すると理解できる。いくつかの実施形態では、成形型キャビティは、少なくとも８０体積％まで、又は少なくとも９０体積％まで、又は少なくとも９５体積％まで充填される。いくつかの実施形態では、成形型キャビティ４８０は、光学フィルム４４０が占める体積を除いて、流動性材料４８３で完全に充填される。

いくつかの実施形態では、流動性材料４８３を使用して光学フィルム４４０を第１の湾曲成形型表面４６２上に押しつけることによって、光学フィルム４４０は、第１の湾曲した成形型表面４６２に適合させられる。いくつかの実施形態では、流動性材料４８３がキャビティ４８０に流入するとき、流動性材料４８３は光学フィルム４４０のガラス転移温度よりも高い温度を有する。いくつかの実施形態では、第１の成形型４６０及び第２の成形型４７０は、流動性材料４８３を固体化するために、流動性材料４８３の融点より低い温度に保持される。いくつかの実施形態では更に、流動性材料４８３がキャビティ４８０に流入するとき、第１の成形型４６０及び第２の成形型４７０の温度は、光学フィルム４４０のガラス転移温度よりも低い。例えば、流動性材料４８３はキャビティ４８０内に導入されるときに２５０〜３００℃の範囲の温度を有してもよく、第１及び第２の成形型は７５〜１００℃の範囲の温度を有してもよく、光学フィルム４４０は１０５〜１３０℃の範囲のガラス転移温度を有してもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルム４４０は複数の層を有し、流動性材料４８３がキャビティ４８０に流入するとき、流動性材料４８３は光学フィルム４４０の各層のガラス転移温度よりも高い温度を有する。いくつかの実施形態では、光学フィルム４４０は複数の層を有し、流動性材料４８３がキャビティ４８０に流入するとき、流動性材料４８３は光学フィルム４４０の少なくとも１つの層のガラス転移温度よりも高い温度を有する。いくつかの実施形態では、光学フィルム４４０は複数の層を有し、流動性材料４８３がキャビティ４８０に流入して光学フィルム４４０に接触するとき、流動性材料４８３は、流動性材料４８３に直接隣接する光学フィルム４４０の層のガラス転移温度よりも高い温度を有する。

図６Ａ〜図６Ｄに示されたステップは、それ以外の順序で実行することもできる。例えば、光学フィルム４４０を第１の湾曲した成形型表面４６２に適合させてから、例えば空気圧を用いて流動性材料４８３を導入することもできる。次いで第２の成形型４７０を用意し、それから成形型キャビティ４８０に流動性材料４８３を導入することもできる。

いくつかの実施形態では、第１の成形型４６０は、モールドベース内に配置されるように構成された第１のモールドインサートである。同様に、いくつかの実施形態では、第２の成形型４７０は、モールドベース内に配置されるように構成された第２のモールドインサートである。

いくつかの実施形態では、固体光学素子４８５は、光学フィルム４４０に恒久的に結合される。他の実施形態では、固体光学素子４８５は、光学フィルム４４０に剥離可能に結合される。例えば、光学フィルム４４０に剥離コーティングを施してから、光学フィルムを第１の成形型表面４６２上に配置してもよい。これは、例えば、光学フィルム４４０を固体光学素子４８５から除去し、同様の形状を有する別の光学素子の表面上に配置できるようにするために行うこともできる。

第１の湾曲した成形型表面４６２は第１のベストフィット曲率半径Ｒを有し、これは、いくつかの実施形態では約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲にある。第１の湾曲した成形型表面４６２は、サグＳを有する。いくつかの実施形態では、サグＳの第１のベストフィット曲率半径Ｒに対する比は、約０．０２〜約０．２の範囲、又は約０．０２〜約０．１５の範囲、又は約０．０２〜約０．１２の範囲、又は約０．０３〜約０．１２の範囲、又は約０．０４〜約０．１２の範囲にある。いくつかの実施形態では、湾曲形状に形成された後、光学フィルム４４０は、サグの半径に対する比を、これらのいずれかの範囲に有する。いくつかの実施形態では、実質的に平坦な光学フィルム４４０は、少なくとも一軸延伸である。いくつかの実施形態では、実質的に平坦な光学フィルム４４０は、約２０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の平均厚さを有する。

いくつかの実施形態では、光学フィルム４４０は反射偏光子である。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、第１の偏光状態について約７０％超の平均光透過率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均光反射率を有する。一部の実施形態では、反射偏光子は、図６Ａ〜図６Ｄに示すプロセスで成形される前には、少なくとも０．７、少なくとも０．８、又は少なくとも０．８５の一軸特性度Ｕを有するという点で実質的に一軸延伸であり、ここで、Ｕ＝（１／ＭＤＤＲ−１）／（ＴＤＤＲ^１／２−１）であり、ＭＤＤＲは縦方向の延伸比として定義され、ＴＤＤＲは横方向の延伸比として定義される。そのような実質的に一軸配向の多層光学フィルムは、米国特許出願公開第２０１０／０２５４００２号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）で説明されており、交互配置された複数の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含むことができ、第１のポリマー層は、実質的に同じであるが、幅方向（例えば、ｙ方向）での屈折率とは実質的に異なる、長さ方向（例えば、ｘ方向）及び厚さ方向（例えば、ｚ方向）での屈折率を有する。例えば、ｘ方向とｚ方向との屈折率の差の絶対値は、０．０２未満又は０．０１未満とすることができ、ｘ方向とｙ方向との屈折率の差の絶対値は、０．０５超又は０．１０超とすることができる。屈折率とは、別段の指定のない限り、５５０ｎｍの波長での屈折率を指す。

いくつかの実施形態では、光学フィルム４４０は、第１の軸（例えば、図６Ｂのｘ又はｙ方向に沿った軸）に沿って延伸される。いくつかの実施形態では、流動性材料４８３は、成形型キャビティ４８０に接続されたゲート４８１（図６Ｂ）を通って成形型キャビティ４８０に流れ込む。いくつかの実施形態では、流動性材料４８３は、第１の軸（例えば、ｘ方向に沿った軸）に沿って、又は第１の軸に実質的に沿って成形型キャビティ４８０に流入する。いくつかの実施形態では、流動性材料４８３は、第１の軸（例えば、ｙ方向に沿った軸）に対して実質的に垂直な第２の方向（図６Ｃに示す実施形態ではｘ方向）に沿って成形型キャビティ４８０に流入する。「指定された方向に実質的に沿って」とは、指定された方向から４０度以内の方向に沿うことを意味すると理解でき、実質的に垂直とは、垂直から４０度以内を意味すると理解できる。いくつかの実施形態では、第１の軸に実質的に沿うと記載される方向は、第１の軸から３０度（with 30 degrees）、又は２０度（with 20 degrees）である。いくつかの実施形態では、第１の軸に対して実質的に垂直であると記載される方向は、第１の軸に対して垂直な方向から３０度以内、又は２０度（with 20 degrees）である。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載のプロセスを使用して、反射偏光子が光学レンズ上に形成されて、本明細書の光学システムに使用される光学アセンブリを形成する。いくつかの実施形態では、フィルムを湾曲形状に形成するための従来の方法を用いて作られた光学アセンブリと比較して、この光学アセンブリでは、最大透過率、バンドエッジ波長、通過軸方向、及び反射偏光子の厚さのうち１つ以上で、空間的な変化量が低減される。

図７は、反射偏光子１４０の正面図であり、この反射偏光子は反射偏光子４０に相当してもよい。透過率の変化量及び／又はバンドエッジ波長の変化量を、反射偏光子１４０の少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置について記述でき、少なくとも１つの第１の位置は反射偏光子の中心１４５付近にあり、少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置は反射偏光子の縁部１４６付近にあり、少なくとも１つの第２の位置と少なくとも１つの第３の位置は、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす。位置は、中心又は縁部から、それぞれ、反射偏光子１４０の最大横寸法の約３０パーセント以内にある場合は、中心又は縁部の付近にあると記述されてもよい。中心又は縁部の付近にあると記述される位置は、中心又は縁部から、それぞれ、反射偏光子１４０の最大横寸法の約２５パーセント以内、又は約２０パーセント以内にあってもよい。

図７に、第１の位置１４１、第２の位置１４２及び第３の位置１４３を示す。第２の位置１４２と第３の位置１４３は、第１の位置１４１で角度θをなす。いくつかの実施形態では、角度θは、約３０度〜約１１０度の範囲、又は約４０度〜約１００度の範囲にある。図示される実施形態では、第２の位置１４２は軸４１０に近く、この軸は、例えば反射偏光子の遮断軸であってもよく、第３の位置１４３は直交する軸４００に近く、この軸は、例えば反射偏光子の通過軸であってもよい。

いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子１４０上の各位置は、第１の偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、第１の偏光状態について最小透過率を有し、反射偏光子１４０の中心１４５付近にある少なくとも１つの第１の位置（例えば、第１の位置１４１）、並びに、反射偏光子１４０の縁部１４６付近にある少なくとも１つの第２（例えば、第２の位置１４２）及び第３（例えば、第３の位置１４３）の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いの約１％以内又は０．５％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置は、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度（例えば、角度θ）をなす。

本明細書の他の箇所に記載されるプロセスを使用してレンズ２０の表面２１上に形成される多層ポリマー反射偏光子フィルムは、ｋを約４．９、ｃを約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄを約０、Ｅを約２．５Ｅ−０６ｍｍ^−３、Ｆ及びより高次の項を約０として、式１によって表され、約０．５％未満の標準偏差を有する直線偏光二色性（linear diattenuation）を有することがわかった。直線偏光二色性は、（Ｔ_Ｍａｘ−Ｔ_Ｍｉｎ）／（Ｔ_Ｍａｘ＋Ｔ_Ｍｉｎ）によって与えられ、式中、Ｔ_Ｍａｘは透過率が最大化する方向に沿って直線偏光された光の透過率であり、Ｔ_Ｍｉｎは透過率が最小化する方向に沿って直線偏光された光の透過率である。例えば、光学レンズ上に配設された反射偏光子を含む光学アセンブリを特徴付けるために使用されてもよい別のパラメータは円偏光二色性で、円偏光二色性は、（Ｔ_Ｒ−Ｔ_Ｌ）／（Ｔ_Ｒ＋Ｔ_Ｌ）によって与えられ、式中、Ｔ_Ｒは右円偏光された光の透過率、Ｔ_Ｌは左円偏光された光の透過率である。反射偏光子、又は、レンズと反射偏光子とを含む光学アセンブリの、直線偏光二色性及び円偏光二色性は、偏光計を透過モードで使用して測定することができる。好適な偏光計は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．（Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ，ＡＬ）から入手可能なＡｘｏＳｃａｎ（商標）Ｍｕｅｌｌｅｒ Ｍａｔｒｉｘ Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒである。偏光計は、偏光子及び分析器を含むことができる。偏光計は、デュアル回転式リターダ偏光計であってもよい。

いくつかの実施形態では、垂直入射光では、反射偏光子上の各位置は、反射偏光子１４０の中心１４５付近にある少なくとも１つの第１の位置（例えば、第１の位置１４１）、並びに反射偏光子１４０の縁部１４６付近にある少なくとも１つの第２（例えば、第２の位置１４２）及び第３（例えば、第３の位置１４３）の位置のバンドエッジ波長が互いの約３％以内又は２％以内であるようにバンドエッジ波長を有する、対応する反射帯域を有し、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置は、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度（例えば、角度θ）をなす。

バンドエッジ波長は、フィルムの厚さの変化と共に変化すると予想される。本明細書の他の箇所に記載されるプロセスを使用してレンズ２０の表面２１上に形成される多層ポリマー反射偏光子は、ｋを約４．９、ｃを約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄを約０、Ｅを約２．５Ｅ−０６ｍｍ^−３、Ｆ及びより高次の項を約０として、式１によって表され、第１、第２、及び第３の位置で、互いの約１％以内の厚さを有することがわかった。一例では、反射偏光子は、レンズの頂点で６５．７マイクロメートルの厚さ、レンズの縁部付近の位置で約６６．１マイクロメートルの厚さ、レンズの縁部付近の別の位置で約６５．８マイクロメートルの厚さを有していた。最小の厚さは６４．８マイクロメートル、最大の厚さは６６．１マイクロメートルであった。

図８は、バンドエッジ波長λ１及びλ２を有する反射帯域を概略的に示す。米国特許出願公開第２０１５／０１４６１６６号（Ｗｅｂｅｒら）に記載されているように、各バンドエッジ波長は、反射帯域内の最大反射率（Ｐ）と反射帯域の外側のベースライン反射率（Ｂ）との中間の値にまで反射率が低下する波長として特定することができる。図示される実施形態では、波長λ１での反射率及び波長λ２での反射率は（Ｂ＋Ｐ）／２である。バンドエッジ波長を異なる位置で比較するときは、異なる位置で同じバンドエッジ（下側又は上側波長のバンドエッジλ１又はλ２）を比較すべきである。

図９Ａは、光軸９４０に沿った原点又は頂点８５７を有する反射偏光子９２７の概略正面図である。反射偏光子９２７は、２つの直交軸（例えば、ｘ軸及びｙ軸）周りに湾曲している。図９Ｂは、通過軸及び遮断軸の方向の、考え得る空間的変動を概略的に示す、反射偏光子９２７の概略正面図である。反射偏光子９２７は、頂点８５７において直交する通過軸８５７ｐ及び遮断軸８５７ｂを有する。反射偏光子９２７は、第１の位置８５２で直交する通過軸８５２ｐ及び遮断軸８５２ｂ、並びに第２の位置８５３で直交する通過軸８５３ｐ及び遮断軸８５３ｂを有する。図示した実施形態では、通過軸８５２ｐ及び遮断軸８５２ｂは、通過軸８５７ｐ及び遮断軸８５７ｂと実質的に整列し、一方、通過軸８５３ｐ及び遮断軸８５３ｂは、通過軸８５７ｐ及び遮断軸８５７ｂと整列した軸に対して角度αだけ回転している。曲面上の異なる位置で曲面に接する軸は、軸と、２つの位置の間の曲面上の最短の滑らかな曲線に対する接線との間の対応する角度が同じである場合、互いに整列していると言うことができる。図９Ｃに、これが概略的に示されており、この図は曲面１７２７の正面図であり、第１の位置１７５７における第１の軸１７５７−１と第２の軸１７５７−２、及び、第２の位置１７５３における第１の軸１７５３−１と第２の軸１７５３−２が示されている。第１の軸１７５７−１及び第２の軸１７５７−２は、第１の位置１７５７で表面１７２７に接し、第１の軸１７５３−１及び第２の軸１７５３−２は、第２の位置１７５３で表面１７２７に接する。表面１７２７は湾曲しているため、第１の軸１７５３−１及び第２の軸１７５３−２は、一般に、第１の軸１７５７−１及び第２の軸１７５７−２とは異なる平面内にある。最短曲線１７７７は、第１の位置１７５７と第２の位置１７５３との間に示されている。最短曲線１７７７は、平面図で直線状であるように示されているが、他の場合では、曲線１７７７は、パン図で直線状でなくてもよい。角度φは、第１の位置１７５７における第１の軸１７５７−１と曲線１７７７との間に示されている。第１の軸１７５３−１と曲線１７７７との間の対応する角度もまたφであり、それにより、第１の軸１７５７−１及び第１の軸１７５３−１は整列している。同様に、第１の位置１７５７における第２の軸１７５７−２と曲線１７７７との間の角度は、第２の位置１７５３における第２の軸１７５３−２と曲線１７７７との間の対応する角度（９０度からφを減算した値）に等しく、その結果、第２の軸１７５７−２及び第２の軸１７５３−２は整列している。第１の位置１７５７は、表面の重心、及び／又は頂点、及び／又は曲面１７２７を含む光学システムの光軸と交差する位置とすることができる曲面の原点１７４０にある。第１の軸１７５７−１及び第２の軸１７５７−２と整列する軸は、表面１７２７上の各点において、点と第１の位置との間の最短曲線に対して第１の軸１７５７−１及び第２の軸１７５７−２と同じ対応する角度をなすように軸を向けることによって、定義することができる。反射偏光子上の各点における局所的な通過軸及び遮断軸は、光軸において定義された軸（例えば、軸８５７ｂ及び／又は軸８５７ｐ）と整列している反射偏光子に接する軸に対して指定されてもよい。例えば、位置８５３における軸８５３ａは、軸８５３ａ及び軸８５７ｂが両方とも反射偏光子９２７に接しており、位置８５７と位置８５３との間の最短曲線に対して同じ角度を有するため、遮断軸８５７ｂと整列している。

いくつかの実施形態では、反射偏光子を湾曲形状に形成する前には、反射偏光子の通過偏光状態の方向の最大変化量は約θ１であり、形成後は、通過偏光状態の方向の最大変化量は約θ２である。例えば、図９Ａに示す実施形態では、通過偏光状態の方向は、通過軸８５７ｐ及び遮断軸８５７ｂに位置合わせされた２つの軸に対して角度αだけ回転される。この場合、反射偏光子上の角度αの最大値から最小値を減算した値は、形成前はθ１で、形成後はθ２である。いくつかの実施形態では、θ１及びθ２は、互いに約５度以内、又は約４度以内、又は約３度以内、又は約２度以内、又は約１度以内である。いくつかの実施形態では、θ１は約０．５度以下、又は約０．３度以下で、θ２は約１度以下、又は約０．８度以下、又は約０．６度以下である。いくつかの実施形態では、θ１は約０．５度で、θ２は約１度である。いくつかの実施形態では、θ１は約０．３度で、θ２は約０．５度である。いくつかの実施形態では、θ１は約０．２度〜０．３度で、θ２は約０．４度〜約１度である。例えば、本明細書の他の箇所に記載されるプロセスを使用してレンズ２０の表面２１上に形成される多層ポリマー反射偏光子フィルムは、ｋを約４．９、ｃを約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄを約０、Ｅを約２．５Ｅ−０６ｍｍ^−３、Ｆ及びより高次の項を約０として、式１によって表され、形成前のフィルムのθ１が約０．２度〜約０．３度である場合には、θ２は約０．４度〜約１度になることがわかった。

図１０Ａは、形成前の光学フィルム３４１の概略断面図であり、図１０Ｂは、湾曲した形状に形成した後の光学フィルム３４１の概略断面図である。形成前の光学フィルム３４１の厚さはｔ１で、この厚さは、フィルム全体で実質的に一定であってもよいし、又はばらつきがあってもよい。形成後の光学フィルムの厚さはｔ２で、この厚さは、フィルム全体で実質的に一定であってもよいし、又はばらつきがあってもよい。形成前の光学フィルム３４１は、第１の最大厚さ変化量（最大値ｔ１から最小値ｔ１を減算した値）を有し、形成後の光学フィルム３４１は、第２の最大厚さ変化量（最大値ｔ２から最小値ｔ２を減算した値）を有する。いくつかの実施形態では、第１の最大厚さ変化量と第２の最大厚さ変化量は、互いの５％以内、又は４％以内、又は３％以内、又は２％以内、又は１％以内である。いくつかの実施形態では、第１の最大厚さ変化量は、形成前の光学フィルム３４１の平均厚さの４％未満、又は３％未満、又は２％未満、又は１％未満である。いくつかの実施形態では、第２の最大厚さ変化量は、形成後の光学フィルム３４１の平均厚さの５％未満、又は４％未満、又は３％未満、又は２％未満である。例えば、本明細書の他の箇所に記載されるプロセスを使用してレンズ２０の表面２１上に形成される多層ポリマー反射偏光子フィルムは、ｋを約４．９、ｃを約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄを約０、Ｅを約２．５Ｅ−０６ｍｍ^−３、Ｆ及びより高次の項を約０として、式１によって表され、反射偏光子にわたる平均厚さの約２％以内の厚さを有することがわかった。

いくつかの実施形態では、反射偏光子にわたる最大の透過率変化量、反射偏光子にわたる透過偏光状態の変化方向、反射偏光子にわたる厚さの変化量、反射偏光子のバンドエッジ波長の変化量のうち１つ以上は、形成された反射偏光子のサグの直径に対する比に依存する。いくつかの実施形態では、サグの直径に対する比が大きいほど変化量が大きくなり、サグの直径に対する比が小さいほど変化量が小さくなる。いくつかの実施形態では、サグの直径に対する比は、約０．０１超又は約０．０２超である。いくつかの実施形態では、サグの直径に対する比は、約０．１未満又は約０．０８未満である。

図１１は、平均表面粗さＳＲの表面２２８を有する要素２２６の一部分の概略断面図である。要素２２６は、例えば、成形型又は光学フィルム（例えば、反射偏光子）であってもよい。図の縮尺では湾曲が見えない場合でも要素２２６が湾曲している場合があることが、理解されるであろう。平均表面粗さは、平均高さからの表面高さの偏差の絶対値の平均として定義することができ、Ｒａと表すことができる。高さ及び平均高さは、反射偏光子の厚さ方向の中心を通る平滑な基準面に対して決定することができる。基準面は湾曲していてもよい（例えば、反射偏光子が主表面上に配設され、主表面に適合している場合は、基準面はレンズの主表面に平行であってもよい）。いくつかの実施形態では、光学フィルムを湾曲形状に形成するプロセスの結果として形成される光学フィルムが、対応する成形型表面の表面粗さとは異なる表面粗さを有する可能性がある。いくつかの実施形態によれば、結果として得られる光学フィルムは、対応する成形型表面よりも高い表面粗さを有することがわかっている。

再び図６Ａ〜図６Ｄ参照すると、光学フィルム４４０は、第１の成形型４６０の第１の成形型表面４６２に対面する第１の主表面と、反対側の、第２の成形型４７０の第２の成形型表面４７２に対面する第２の主表面とを有する。いくつかの実施形態では、第１の成形型表面４６２は第１の平均表面粗さを有し、結果として得られる光学アセンブリ４９０内の光学フィルム４４０の第１の主表面は第２の平均表面粗さを有する。いくつかの実施形態では、第２の平均表面粗さは、第１の平均表面粗さよりも大きい。いくつかの実施形態では、第１の平均表面粗さは約０．０５マイクロメートルで、第２の平均表面粗さは約０．１マイクロメートルである。いくつかの実施形態では、形成前の光学フィルム４４０は、実質的に平坦な反射偏光子であり、第１の偏光状態について約７０％超の平均光透過率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均光反射率を有する。いくつかの実施形態では、形成後に、反射偏光子は、固体光学素子に結合され、反射偏光子の第１の主表面は、第１の平均表面粗さよりも大きい第２の平均表面を有する。

いくつかの実施形態では、第１の成形型表面４６２は、要素２２６について図１１に示すような、不規則な表面を有する。いくつかの実施形態では、第１の成形型表面４６２は規則的なパターンを有し、その結果、規則的なパターンが形成された光学フィルムの最外表面が得られる。このことは図１２に概略的に示されている。

図１２は、複数の干渉層３７８及び最外部非干渉層３７９を含む、多層光学フィルム３２６の概略断面図である。図の縮尺では湾曲が見えない場合でも多層光学フィルム３２６が湾曲している場合があることが、理解されるであろう。複数の干渉層３７８は、第１の層３６８と第２の層３６９を交互に含む。当技術分野で知られているように、ミラーフィルム又は反射偏光子内で複数の干渉層を使用して、例えば層間の境界で反射される光の建設的干渉又は相殺的干渉に基づいて、選択的に光を反射又は透過することができる。干渉層は、通常、直接隣接する１対の層が、所定の波長の１／２の合計の光学的厚さを有するように配置される。非干渉層は、通常、所定の波長よりも大きい厚さを有する。例えば、所定の波長は可視波長であってもよく、非干渉層は、約１マイクロメートル超の平均厚さを有してもよい。

いくつかの実施形態において、多層フィルム３２６は一体型構造である。多層フィルムは、要素を別々に形成してから合わせて接着するのではなく、一体化して形成される場合には、一体型構造である。例えば、多層光学フィルム３２６は、多層光学フィルム３２６の各層を共押出しすることによって作ることもできる。次いで、例えば、複数の干渉層３７８内の層を配向するために、フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することができる。次に、本明細書の他の箇所に記載されるプロセスを用いてフィルムを成形することができる。最外部非干渉層３７９は、最外表面３２８を有する。

いくつかの実施形態では、最外表面３２８は、そこに形成された規則的なパターンを有する。例えば、規則的なパターンは周期的パターンである。

図示される実施形態では、複数の干渉層３７８に４つの層が示されている。いくつかの実施形態では、複数の干渉層３７８は、更に多くの層を含む。例えば、多層光学フィルムは、４０〜８００層を含む複数の干渉層を有してもよい。図示される実施形態では、ただ１つの最外部非干渉層３７９が示されている。いくつかの実施形態では、多層光学フィルム３２６は、最外部非干渉層３７９の反対側の第２の最外部非干渉層を含む。最外部非干渉層３７９及び反対側の第２の最外部非干渉層は、共押出しプロセスで多層光学フィルム３２６と一体的に形成されてもよい。第２の最外部非干渉層は、パターンのない外側表面を有してもよい。いくつかの実施形態では、多層光学フィルム３２６は、本明細書の他の箇所に記載された方法を使用して湾曲形状に形成され、最外表面３２８のパターンは、第１の成形型４６０の第１の湾曲した成形型表面４６２に存在するパターンによって形成される。第１の湾曲した成形型表面４６２のパターンは、成形型の形成によって（例えば、ダイヤモンド旋削によって）施されてもよい。

本明細書の他の箇所に記載された方法を用いて形成される光学アセンブリは、いくつかの実施形態では、円偏光二色性を有し、その円偏光二色性の大きさは、光学アセンブリの中心付近の第１の位置では小さく、光学アセンブリの縁部付近の第２の位置では正の値で大きく、光学アセンブリの縁部付近の第３の位置付近では負の値で大きい。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、第１の主表面及び少なくとも約１５ｎｍ／ｃｍ又は少なくとも約２０ｎｍ／ｃｍの光学複屈折を有する光学レンズと、第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子とを含む。図１３は、上向き（正のｚ方向）の反射偏光子７９１を有する光学アセンブリ４９０の概略上面図である。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ４９０は円偏光二色性を有し、円偏光二色性は、上面視において、反射偏光子７９１の中心７４５から第１の軸６３３に沿った逆向きの２方向６３３ａと６３３ｂのそれぞれに沿って反射偏光子７４６の縁部まで増加し、反射偏光子７９１の中心７４５から別の第２の軸６３７に沿った逆向きの２方向６３７ａと６３７ｂのそれぞれに沿って反射偏光子７９１の縁部７４６まで減少するようになされる。いくつかの実施形態では、第１の軸６３３と第２の軸６３７とは、互いに実質的に垂直である。いくつかの実施形態では、第１の軸６３３と第２の軸６３７との間の角度は、７０〜１１０度である。いくつかの実施形態では、円偏光二色性は、反射偏光子７９１の中心７４５付近の第１の位置６４１で約−０．０１〜約０．０１、反射偏光子７９１の縁部７４６付近の第１の軸６３３に沿う第２の位置６４２で約０．０２超、反射偏光子７９１の縁部付近の第２の軸６３７に沿う第３の位置６４３で約−０．０２未満である。いくつかの実施形態では、円偏光二色性は、反射偏光子７９１の中心７４５付近の第１の位置６４１で約−０．１〜約０．１、反射偏光子７９１の縁部７４６付近の第１の軸６３３に沿う第２の位置６４２で約０．２超、反射偏光子７９１の縁部付近の第２の軸６３７に沿う第３の位置６４３で約−０．２未満である。いくつかの実施形態では、第２の位置７４２での円偏光二色性の大きさは、第３の位置７４３での円偏光二色性の大きさの１０パーセント以内である。

いくつかの実施形態では、円偏光二色性は反射偏光子に対面する光源を使用して判定され、いくつかの実施形態では、円偏光二色性は光学レンズに対面する光源を使用して判定される。光源は、円偏光二色性を透過モードで測定するように構成された偏光計によって提供されてもよい。いくつかの実施形態によれば、円偏光二色性の大きさは、光源をレンズに対面させて判定した場合には大きくなり、光源を反射偏光子に対面させて判定した場合には小さくなる。いくつかの実施形態では、円偏光二色性は、光学アセンブリの光軸に対して平行に光学アセンブリに入射する光を使用して判定される。図示される実施形態では、光学アセンブリ７９０は、中心７４５を通りｚ軸に平行な光軸を有する。

図１４は、光学レンズの曲面上に配設された反射偏光子を含む光学アセンブリ８９０の円偏光二色性の概略輪郭プロットである。円偏光二色性は、偏光計を透過モードで使用して、ｚ軸に平行な入射光で測定することができる。反射偏光子は、中心８４５及び縁部８４６を有する。いくつかの実施形態では、中心８４５での円偏光二色性の大きさは、約０．１未満又は約０．０１未満である。いくつかの実施形態では、輪郭８４２及び８４３上の円偏光二色性は、約０．０２超又は約０．２超である。いくつかの実施形態では、輪郭８４７及び８４８上の円偏光二色性は、負の値で約０．０２より小さいか、又は負の値で約０．２より小さい。

以下は、本明細書の例示的な実施形態の列挙である。
実施形態１は、観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する湾曲した第１の主表面、及び、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含み、湾曲した第１の主表面が第２の主表面に対して凹状である、第１の光学レンズと、
約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折、第１の光学レンズの第２の主表面に対面し、かつそれに対して凸状になっており、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍ範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、湾曲した第１の主表面、及び、約１２５ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含む、第２の光学レンズと、
第１の光学レンズの第１の湾曲した主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに合致し、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
第１の光学レンズの第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、を含む、光学システムである。

実施形態２は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約２０ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態３は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約２５ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態４は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約３０ｍｍ〜約６０ｍｍの範囲の、第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態５は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面が非球面である、実施形態１の光学システムである。

実施形態６は、第１の光学レンズの非球面の第１の主表面が次式：

によって表され、式中、ｒは光学システムの光軸から非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは非球面の補正係数である、実施形態５の光学システムである。

実施形態７は、ｋが約３〜７の範囲にある、実施形態６の光学システムである。

実施形態８は、非球面の頂端の曲率半径が約４０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある、実施形態６の光学システムである。

実施形態９は、ｋが約４．６、ｃが約１／４４．９ｍｍ^−１、Ｄが約０、Ｅが約−１．３Ｅ−０６、Ｆが約６Ｅ−０９、Ｇが約−１．６Ｅ−１２である、実施形態６の光学システムである。

実施形態１０は、第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面が球面である、実施形態１の光学システムである。

実施形態１１は、第１の光学レンズの第２の主表面が、約７５０ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１２は、第１の光学レンズの第２の主表面が、約１０００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１３は、第１の光学レンズの第２の主表面が、実質的に平坦である、実施形態１の光学システムである。

実施形態１４は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約５０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１５は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約７５ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１６は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約１００ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１７は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面が、約１１０ｍｍ〜約１４０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態１８は、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面が非球面である、実施形態１の光学システムである。

実施形態１９は、第２の光学レンズの非球面の第１の主表面が次式：

によって表され、式中、ｒは光学システムの光軸から非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは非球面の補正係数である、実施形態１８の光学システムである。

実施形態２０は、ｋが約３〜７の範囲にある、実施形態１９の光学システムである。

実施形態２１は、非球面の頂端の曲率半径が約１００ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲にある、実施形態１９の光学システムである。

実施形態２２は、ｋは約４．９、ｃは約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄは約０、Ｅは約２．５Ｅ−０６、Ｆは約０、Ｇは約０である、実施形態１９の光学システムである。

実施形態２３は、第２の光学レンズの第２の主表面が、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態２４は、第２の光学レンズの第２の主表面が、約１０００ｍｍ未満の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態２５は、第２の光学レンズの第２の主表面が、約２００ｍｍ〜約８００ｍｍの範囲の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態２６は、第２の光学レンズの第２の主表面が、実質的に平坦である、実施形態１の光学システムである。

実施形態２７は、第２の光学レンズの第２の主表面が、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凸状になっている、実施形態１の光学システムである。

実施形態２８は、第２の光学レンズの第２の主表面が、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凹状になっている、実施形態１の光学システムである。

実施形態２９は、第２の光学レンズの第２の主表面が非球面である、実施形態１の光学システムである。

実施形態３０は、第２の光学レンズの非球面の第２の主表面が次式：

によって表され、式中、ｒは光学システムの光軸から非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは非球面の補正係数である、実施形態２９の光学システムである。

実施形態３１は、ｋが約３〜７の範囲にある、実施形態３０の光学システムである。

実施形態３２は、非球面の頂端の曲率半径が約２１０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲である、実施形態３０の光学システムである。

実施形態３３は、ｋが約４．９、ｃが約１／２３１ｍｍ^−１、Ｄが約０、Ｅが約−１．４Ｅ−０５、Ｆが約２．１Ｅ−０８、Ｇが約−９．３Ｅ−１１である、実施形態３０の光学システムである。

実施形態３４は、第２の光学レンズの第２の主表面の第１の部分が第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凸状になっており、第２の光学レンズの第２の主表面の別の第２の部分が第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凹状になっている、実施形態１の光学システムである。

実施形態３５は、第２の光学レンズの第２の主表面が第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凸状になっており、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態３６は、第２の光学レンズの第２の主表面が第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面に対して凹状になっており、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１の光学システムである。

実施形態３７は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、実施形態１〜３６のいずれか１つの光学システムである。

実施形態３８は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、実施形態１〜３６のいずれか１つの光学システムである。

実施形態３９は、所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いに１％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態１〜３６のいずれか１つの光学システムである。

実施形態４０は、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が、互いの２％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態１〜３６のいずれか１つの光学システムである。

実施形態４１は、観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、第１の光学レンズがガラスを含み、第２の光学レンズがプラスチックを含み、第１の光学レンズと第２の光学レンズのそれぞれが、両側の第１の主表面と第２の主表面とを含み、第１の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約５超であり、第２の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．５〜１０の範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、
第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
第２の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
反射偏光子と部分反射体との間に配設された第１のリターダ層と、
射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳と、を備え、
光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、光学システムである。

実施形態４２は、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、光円錐の主光線で射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、実施形態４１の光システムである。

実施形態４３は、所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いに１％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態４１の光学システムである。

実施形態４４は、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が、互いの２％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態４１の光学システムである。

実施形態４５は、観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、第１の光学レンズがガラスを含み、第２の光学レンズがプラスチック及び両側の非球面の主表面を含み、両側の２つの非球面の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．１より大きい範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、
第１の光学レンズの湾曲した主表面上に配設され、それに合致し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
第２の光学レンズの非球面の主表面のうち一方の上に配設され、それに合致し、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
反射偏光子と部分反射体との間に配設された第１のリターダ層と、
射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳と、を備え、
光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、光学システムである。

実施形態４６は、両側の２つの非球面の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．５超である、実施形態４５の光システムである。

実施形態４７は、所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いに１％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態４５の光学システムである。

実施形態４８は、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が、互いの２％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態４５の光学システムである。

実施形態４９は、観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する、第１の光学レンズと、
第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
第１の光学レンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、
第１の光学レンズに隣接し、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する第２の光学レンズであって、第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面と、反対側の１の主表面、及び、反対側湾曲した第２の主表面とを備える、第２の光学レンズと、
第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する、反射偏光子と、を備え、
所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子上の各位置が、第１の偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、第１の偏光状態について最小透過率を有し、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いの約１％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、光学システムである。

実施形態５０は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、実施形態４９の光学システムである。

実施形態５１は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、実施形態４９の光学システムである。

実施形態５２は、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２の位置及び第３の位置であって、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が、互いの２％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態４９の光学システムである。

実施形態５３は、第１の光学レンズの第１の湾曲した主表面が、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態４９の光学システムである。

実施形態５４は、第２の光学レンズの第１の湾曲した主表面が、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態４９の光学システムである。

実施形態５５は、観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する、第１の光学レンズと、
第１の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
第１の光学レンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、
第１の光学レンズに隣接し、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する第２の光学レンズであって、第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面、及び、反対側の湾曲した第２の主表面を備える、第２の光学レンズと、
第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子と、を備え、
垂直入射光では、反射偏光子上の各位置は、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が互いの２％以内であるようにバンドエッジ波長を有する、対応する反射帯域を有し、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、光学システムである。

実施形態５６は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、実施形態５５の光学システムである。

実施形態５７は、光学システムが光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、実施形態５５の光学システムである。

実施形態５８は、所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いに１％以内であり、少なくとも１つの第２の位置及び少なくとも１つの第３の位置が、少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、実施形態５５の光学システムである。

実施形態５９は、第１の光学レンズの第１の湾曲した主表面が、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態５５の光学システムである。

実施形態６０は、第２の光学レンズの第１の湾曲した主表面が、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態５５の光学システムである。

実施形態６１は光学アセンブリの製造方法であって、
約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、反射偏光子上の各位置が、ブロック偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する通過偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ１度である、提供することと、
実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、第１の成形型表面及び第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
成形型キャビティを、反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
流動性材料を固体化して、反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の変化量が約θ２度であり、θ１とθ２が互いの約３度以内である、固体化することと、を含む、方法である。

実施形態６２は、第１の成形型が第１のモールドインサートである、実施形態６１の方法である。

実施形態６３は、第２の成形型が第２のモールドインサートである、実施形態６１の方法である。

実施形態６４は、成形型キャビティが、成形型キャビティに接続されたゲートを通して流動性材料で実質的に満たされる、実施形態６１の方法である。

実施形態６５は、固体光学素子が、反射偏光子に恒久的に結合されている、実施形態６１の方法である。

実施形態６６は、固体光学素子が、反射偏光子に剥離可能に結合されている、実施形態６１の方法である。

実施形態６７は、サグの、第１の湾曲した成形型表面の第１のベストフィット曲率半径に対する比が、約０．０２〜約０．２である、実施形態６１の方法である。

実施形態６８は、実質的に平坦な反射偏光子が第１の軸に沿って延伸され、流動性材料が、第１の軸に実質的に垂直な第２の方向に沿って成形型キャビティに流入する、実施形態６１の方法である。

実施形態６９は、実質的に平坦な反射偏光子が第１の軸に沿って延伸され、流動性材料が、第１の軸に沿って成形型キャビティに流入する、実施形態６１の方法である。

実施形態７０は、実質的に平坦な反射偏光子が複数の干渉層を含み、各干渉層が主に光干渉によって光を反射又は透過する、実施形態６１の方法である。

実施形態７１は、θ１とθ２が互いの約２度以内である、実施形態６１の方法である。

実施形態７２は、θ１とθ２が互いの約１度以内である、実施形態６１の方法である。

実施形態７３は、θ１が０．５度、θ２が１度である、実施形態６１の方法である。

実施形態７４は、θ１が０．３度、θ２が０．５度である、実施形態６１の方法である。

実施形態７５は、第１の湾曲した成形型表面が第１の平均表面粗さを有しており、配置するステップが、実質的に平坦な反射偏光子を、反射偏光子の第１の主表面が第１の湾曲した成形型表面に対面した状態で、第１の湾曲した成形型表面上に配置することを含み、固体化のステップの後には、結合された反射偏光子の第１の主表面が、第１の平均表面粗さより大きい第２の平均表面粗さを有する、実施形態６１の方法である。

実施形態７６は、実質的に平坦な反射偏光子が反射偏光子にわたる第１の最大厚さ変化量を有し、結合された反射偏光子が反射偏光子にわたる第２の最大厚さ変化量を有し、第１の最大厚さ変化量と第２の最大厚さ変化量は、互いの５％以内である、実施形態６１の方法である。

実施形態７７は、光学アセンブリの製造方法であって、
約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
第１の偏光状態について約７０％超の平均光透過率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均光反射率を有する、実質的に平坦な反射偏光子を提供することと、
実質的に平坦な反射偏光子を、反射偏光子の第１の主表面が第１の湾曲した成形型表面に対面し、かつ第１の平均表面粗さを有した状態で、第１の湾曲した成形型表面上に配置することと、
圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、第１の成形型表面及び第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
成形型キャビティを、反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
流動性材料を固体化して、反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された反射偏光子の第１の主表面が、第１の平均表面粗さよりも大きい第２の平均表面粗さを有する、固体化することと、を含む、方法である。

実施形態７８は、第１の平均表面粗さが約０．０５マイクロメートルであり、第２の平均表面粗さが約０．１マイクロメートルである、実施形態７７の方法である。

実施形態７９は、実質的に平坦な反射偏光子が反射偏光子にわたる第１の最大厚さ変化量を有し、結合された反射偏光子が反射偏光子にわたる第２の最大厚さ変化量を有し、第１の最大厚さ変化量と第２の最大厚さ変化量は、互いの５％以内である、実施形態７７の方法である。

実施形態８０は、実質的に平坦な反射偏光子が、約θ１度の、反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量を有し、結合された反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ２度であり、θ１とθ２が互いの約３度以内である、実施形態７７の方法である。

実施形態８１は、光学アセンブリの製造方法であって、
約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
所定の波長範囲内で第１の偏光状態について約７０％超の平均反射率を有し、及び所定の波長範囲内で直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均透過率を有する実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、実質的に平坦な反射偏光子が、反射偏光子にわたる第１の最大厚さ変化量を有する、提供することと、
実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、実質的に平坦な反射偏光子を第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、第１の成形型表面及び第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
成形型キャビティを、反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
流動性材料を固体化して、反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された反射偏光子が、反射偏光子にわたる第２の最大厚さ変化量を有し、第１の最大厚さ変化量と第２の最大厚さ変化量が互いの５％以内であることと、を含む、方法である。

実施形態８２は、第１の最大厚さ変化量及び第２の最大厚さ変化量が互いの４％以内である、実施形態８１の方法である。

実施形態８３は、第１の最大厚さ変化量及び第２の最大厚さ変化量が互いの３％以内である、実施形態８１の方法である。

実施形態８４は、第１の最大厚さ変化量及び第２の最大厚さ変化量が互いの２％以内である、実施形態８１の方法である。

実施形態８５は、第１の最大厚さ変化量及び第２の最大厚さ変化量が互いの１％以内である、実施形態８１の方法である。

実施形態８６は、実質的に平坦な反射偏光子が、約θ１度の、反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量を有し、結合された反射偏光子にわたる通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ２度であり、θ１とθ２が互いの約３度以内である、実施形態８１の方法である。

実施形態８７は、第１の湾曲した成形型表面が第１の平均表面粗さを有しており、配置するステップが、実質的に平坦な反射偏光子を、反射偏光子の第１の主表面が第１の湾曲した成形型表面に対面した状態で、第１の湾曲した成形型表面上に配置することを含み、固体化のステップの後には、結合された反射偏光子の第１の主表面が、第１の平均表面粗さより大きい第２の平均表面粗さを有する、実施形態８１の方法である。

実施形態８８は、
各干渉層が主に光干渉によって光を反射又は透過する、複数の干渉層と、
主に光学干渉によって光を反射又は透過せず、形成された規則的なパターンを含む最外表面を有する、最外部非干渉層と、を含む一体型多層光学フィルムであって、多層光学フィルムは一体型構造である、一体型多層光学フィルムである。

実施形態８９は、規則的パターンが周期的パターンを含む、実施形態８８の一体型多層光学フィルムである。

実施形態９０は、反射偏光子が、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、所定の波長範囲内で直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、実施形態８８の一体型多層光学フィルムである。

実施形態９１は、光学レンズと、光学レンズの主表面上に配設され、それに適合する、実施形態８８の一体型多層光学フィルムと、を備える、光学アセンブリである。

実施形態９２は、実施形態９１の光学アセンブリと、光学アセンブリに隣接し、それから離して配設された部分反射体と、一体型多層光学フィルムと部分反射体との間に配設されたリターダ層と、を備える、光学システムである。

実施形態９３は、光学システムであって、
実施形態８８の一体型多層光学フィルムと、
約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する湾曲した第１の主表面、及び、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含み、湾曲した第１の主表面が第２の主表面に対して凹状である、第１の光学レンズと、
約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折、第１の光学レンズの第２の主表面に対面し、かつそれに対して凸状になっており、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍ範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、湾曲した第１の主表面、及び、約１２５ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含む、第２の光学レンズと、を備え、
部分反射体が、第１の光学レンズの第１の湾曲した主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有しており、
一体型多層光フィルムは反射偏光子であり、第２の光学レンズの湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合しており、この反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過し、
リターダ層が、第１の光学レンズの第２の主表面上に配設され、それに適合している、光学システムである。

実施形態９４は、光学システムであって、
実施形態８８の一体型多層光学フィルムと、
離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、第１の光学レンズがガラスを含み、第２の光学レンズがプラスチックを含み、第１の光学レンズと第２の光学レンズのそれぞれが、両側の第１の主表面と第２の主表面とを含み、第１の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約５超であり、第２の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．５〜１０の範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、を備え、
部分反射体が、第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有しており、
一体型多層光フィルムは反射偏光子であり、第２の光学レンズの１つの主表面上に配設され、それに適合しており、この反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過し、
リターダ層が、反射偏光子と部分反射体との間に配設されており、
光学システムが、射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳及び光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約２２．５度の角度をなす、射出瞳を満たす光円錐について、光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、光学システムである。

実施形態９５は、光学システムであって、
実施形態８８の一体型多層光学フィルムと、
離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、第１の光学レンズがガラスを含み、第２の光学レンズがプラスチックを含み、第１の光学レンズと第２の光学レンズのそれぞれが、両側の第１の主表面と第２の主表面とを含み、第１の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約５超であり、第２の光学レンズの第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．５〜１０の範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、を備え、
部分反射体が、第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有しており、
一体型多層光フィルムは反射偏光子であり、第２の光学レンズの１つの主表面上に配設され、それに適合しており、この反射偏光子は、所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過し、
リターダ層が、反射偏光子と部分反射体との間に配設されており、
光学システムが、射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳及び光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と角度θをなす、射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、光学システムが大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、光学システムである。

実施形態９６は、反射偏光子及び第２の光学レンズは、上面視において、反射偏光子の中心から第１の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って反射偏光子の縁部まで増加し、反射偏光子の中心から別の第２の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って反射偏光子の縁部まで減少する、円偏光二色性を有する光学アセンブリである、実施形態１〜６０、又は９３〜９５のいずれか１つの光学システムである。

実施形態９７は、
第１の主表面及び、少なくとも約１５ｎｍ／ｃｍの光学複屈折を有する光学レンズと、
第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子とを備える光学アセンブリであって、
円偏光二色性を有し、円偏光二色性は、上面視において、反射偏光子の中心から第１の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って反射偏光子の縁部まで増加し、反射偏光子の中心から別の第２の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って反射偏光子の縁部まで減少する、光学アセンブリ。

実施形態９８は、第１の軸と第２の軸が実質的に互いに垂直である、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態９９は、円偏光二色性が、反射偏光子の中心付近の第１の位置で約−０．０１〜約０．０１、反射偏光子の縁部付近の第１の軸に沿う第２の位置で約０．０２超、反射偏光子の縁部付近の第２の軸に沿う第３の位置で約−０．０２未満である、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１００は、第２の位置における円偏光二色性の大きさが、第３の位置における円偏光二色性の大きさの１０パーセント以内である、実施形態９９の光学アセンブリである。

実施形態１０１は、円偏光二色性が、反射偏光子の中心付近の第１の位置で約−０．１〜約０．１、反射偏光子の縁部付近の第２の位置で約０．２超、反射偏光子の縁部付近の第３の位置で約−０．２未満である、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１０２は、第２の位置における円偏光二色性の大きさが、第３の位置における円偏光二色性の大きさの１０パーセント以内である、実施形態１０１の光学アセンブリである。

実施形態１０３は、反射偏光子に対面する光源を使用して円偏光二色性が判定される、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１０４は、光学レンズに対面する光源を使用して円偏光二色性が判定される、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１０５は、光軸を備え、光軸に平行な光学アセンブリへの入射光を用いて円偏光二色性が判定される、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１０６は、光学レンズの光学複屈折が少なくとも約２０ｎｍ／ｃｍである、実施形態９７の光学アセンブリである。

実施形態１０７は、第１の主表面が、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、実施形態９７の光学システムである。

実施形態１０８は、第１の主表面の反対側の第２の主表面を有し、第２の主表面が約１２５ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する、実施形態１０７の光学アセンブリである。

実施形態１０９は、実施形態９７の光学アセンブリと、光学アセンブリに隣接し、それから離して配設された部分反射体と、部分反射体と光学アセンブリとの間に配設されたリターダ層と、を備える光学システムである。

実施形態１１０は、第１の光学レンズを更に備え、部分反射体が第１の光学レンズの主表面上に配設されている、実施形態１０９の光学システムである。

実施形態１１１は、部分反射体が、所定の波長範囲内で３０％〜７０％の範囲の平均光反射率を有する、実施形態１１０の光学システムである。

実施形態１１２は、所定の波長範囲が、近赤外波長範囲、可視波長範囲、及び近紫外波長範囲のうち少なくとも１つを含む、実施形態１〜６０、９３〜９５、又は１１１のいずれか１つの光学システムである。

実施形態１１３は、所定の波長範囲が約４００ｎｍ〜約７００ｎｍである、実施形態１〜６０、９３〜９５、又は１１１のいずれか１つの光学システムである。

実施形態１１４は、第２のリターダ層を更に備え、第１の光学レンズが反射偏光子と第２のリターダ層との間に配設されている、実施形態１〜６０、９３〜９５、又は１１０〜１１１のいずれか１つの光学システムである。

実施形態１１５は、直線吸収偏光子を更に備え、第２のリターダ層が第１の光学レンズと直線吸収偏光子との間に配設されている、実施形態１１４の光学システムである。

実施形態１１６は、直線吸収偏光子を更に備え、反射偏光子が直線吸収偏光子と部分反射体との間に配設されている、実施形態１〜６０、９３〜９５、又は１０９〜１１１のいずれか１つの光学システムである。

図中の要素の説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されるものと理解されたい。具体的な実施形態を本明細書において例示し記述したが、様々な代替及び／又は同等の実施により、図示及び記載した具体的な実施形態を、本開示の範囲を逸脱することなく置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例又は変形例を包含することを意図する。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されるものとする。

Claims (17)

1. 観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
   約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する湾曲した第１の主表面、及び、約５００ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含み、前記湾曲した第１の主表面が前記第２の主表面に対して凹状である、第１の光学レンズと、
   約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折、前記第１の光学レンズの前記第２の主表面に対面し、かつそれに対して凸状になっており、約１４ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する、湾曲した第１の主表面、及び、約１２５ｍｍ超の第２のベストフィット曲率半径を有する反対側の第２の主表面を含む、第２の光学レンズと、
   前記第１の光学レンズの前記第１の湾曲した主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
   前記第２の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面上に配設され、それに合致し、前記所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
   前記第１の光学レンズの前記第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、を含む、光学システム。
2. 前記第１の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面が、次式：
   

   

   によって説明される非球面であり、式中、ｒは前記光学システムの光軸から前記非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは前記非球面の補正係数であり、ｋが約４．６、ｃが約１／４４．９ｍｍ^−１、Ｄが約０、Ｅが約−１．３Ｅ−０６、Ｆが約６Ｅ−０９、Ｇが約−１．６Ｅ−１２である、請求項１に記載の光学システム。
3. 前記第２の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面が、次式：
   

   

   によって説明される非球面であり、式中、ｒは前記光学システムの光軸から前記非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは前記非球面の補正係数であり、ｋが約４．９、ｃが約１／１２０ｍｍ^−１、Ｄが約０、Ｅが約２．５Ｅ−０６、Ｆが約０、Ｇが約０である、請求項１に記載の光学システム。
4. 前記第２の光学レンズの前記第２の主表面が、次式：
   

   

   によって説明される非球面であり、式中、ｒは前記光学システムの光軸から前記非球面までの距離、ｃは曲率係数、ｋは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは前記非球面の補正係数であり、ｋが約４．９、ｃが約１／２３１ｍｍ^−１、Ｄが約０、Ｅが約−１．４Ｅ−０５、Ｆが約２．１Ｅ−０８、Ｇが約−９．３Ｅ−１１である、請求項１に記載の光学システム。
5. 前記光学システムが光軸を有し、前記光軸に沿って伝播する光線が、前記第１の光学レンズ及び前記第２の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射偏光子、及び前記第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から前記光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、前記光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して前記光軸と約２２．５度の角度をなす、前記射出瞳を満たす光円錐について、前記光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学システム。
6. 観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
   離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、前記第１の光学レンズと前記第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、前記第１の光学レンズがガラスを含み、前記第２の光学レンズがプラスチックを含み、前記第１の光学レンズと前記第２の光学レンズのそれぞれが、両側の第１の主表面と第２の主表面とを含み、前記第１の光学レンズの前記第１の主表面と前記第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約５超であり、前記第２の光学レンズの前記第１の主表面と第２の主表面のベストフィット曲率半径の比が約１．５〜１０の範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、
   前記第１の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
   前記第２の光学レンズの主表面上に配設され、それに適合し、前記所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
   前記反射偏光子と前記部分反射体との間に配設された第１のリターダ層と、
   射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳と、を備え、
   前記光学システムが光軸を有し、前記光軸に沿って伝播する光線が、前記第１の光学レンズ及び前記第２の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射偏光子、及び前記第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から前記光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、前記光円錐の主光線が前記射出瞳の前記開口部の中心を通過して前記光軸と約２２．５度の角度をなす、前記射出瞳を満たす光円錐について、前記光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）が約０．２より大きいようになされている、光学システム。
7. 観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
   離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズであって、前記第１の光学レンズと前記第２の光学レンズとの間に光学レンズが配設されておらず、前記第１の光学レンズがガラスを含み、前記第２の光学レンズがプラスチック及び両側の非球面の主表面を含み、前記両側の２つの非球面の主表面のベストフィット曲率半径の比が１．１より大きい範囲にある、第１の光学レンズ及び第２の光学レンズと、
   前記第１の光学レンズの湾曲した主表面上に配設され、それに合致し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
   前記第２の光学レンズの前記非球面の主表面のうち一方の上に配設され、それに合致し、前記所定の波長範囲内で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射偏光子と、
   前記反射偏光子と前記部分反射体との間に配設された第１のリターダ層と、
   射出瞳自身の中に開口部を画定する射出瞳と、を備え、
   前記光学システムが光軸を有し、前記光軸に沿って伝播する光線が、前記第１の光学レンズ及び前記第２の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射偏光子、及び前記第１のリターダ層を、実質的には屈折せずに通過し、ある物体から前記光学システムに入射する、１ミリメートル当たり約４０ラインペアの空間周波数を備えた光円錐であって、前記光円錐の主光線が前記射出瞳の前記開口部の中心を通過して前記光軸と角度θをなす、前記射出瞳を満たす光円錐について、それぞれが約５度超である少なくとも１つの大きいθ及び少なくとも１つの小さいθについて、前記光学システムが前記大きいθに対して小さい変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、小さいθに対して大きいＭＴＦを有するようになされている、光学システム。
8. 観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
   約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する、第１の光学レンズと、
   前記第１の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
   前記第１の光学レンズの前記実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、
   前記第１の光学レンズに隣接し、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する第２の光学レンズであって、前記第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面と、反対側の湾曲した第２の主表面とを備える、第２の光学レンズと、
   前記第２の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する、反射偏光子と、を備え、
   前記所定の波長範囲内の波長を有する垂直入射光では、前記反射偏光子上の各位置が、第１の偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、前記第１の偏光状態について最小透過率を有し、前記反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに前記反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置の最大透過率が、互いの約１％以内であり、前記少なくとも１つの第２の位置及び前記少なくとも１つの第３の位置が、前記少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、光学システム。
9. 観察者に対して像を表示するための光学システムであって、
   約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、湾曲した第１の主表面、及び、反対側の実質的に平坦な第２の主表面を有する、第１の光学レンズと、
   前記第１の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合し、所定の波長範囲内で少なくとも３０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
   前記第１の光学レンズの前記実質的に平坦な第２の主表面上に配設され、それに適合する、第１のリターダ層と、
   前記第１の光学レンズに隣接し、約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する第２の光学レンズであって、前記第１のリターダ層に対面する湾曲した第１の主表面、及び、反対側の湾曲した第２の主表面を備える、第２の光学レンズと、
   前記第２の光学レンズの前記湾曲した第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子と、を備え、
   垂直入射光では、反射偏光子上の各位置は、前記反射偏光子の中心付近にある少なくとも１つの第１の位置、並びに前記反射偏光子の縁部付近にある少なくとも１つの第２及び第３の位置である、少なくとも１つの第１、第２、及び第３の位置のバンドエッジ波長が互いの２％以内であるように前記バンドエッジ波長を有する、対応する反射帯域を有し、前記少なくとも１つの第２の位置及び前記少なくとも１つの第３の位置が、前記少なくとも１つの第１の位置で約３０度〜約１１０度の範囲の角度をなす、光学システム。
10. 光学アセンブリの製造方法であって、
    約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
    実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、前記反射偏光子上の各位置が、ブロック偏光状態について約７０％超の最大反射率を有し、直交する通過偏光状態について約７０％超の最大透過率を有し、前記反射偏光子にわたる前記通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ１度である、提供することと、
    前記実質的に平坦な反射偏光子を前記第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、前記実質的に平坦な反射偏光子を前記第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
    前記第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、前記第１の成形型表面及び前記第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
    前記成形型キャビティを、前記反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
    前記流動性材料を固体化して、前記反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された前記反射偏光子にわたる前記通過偏光状態の方向の最大変化量が約θ２度であり、θ１とθ２が互いの約３度以内である、固体化することと、を含む、方法。
11. 前記実質的に平坦な反射偏光子が第１の軸に沿って延伸され、前記流動性材料が、前記第１の軸に実質的に垂直な第２の方向に沿って前記成形型キャビティに流入する、請求項１０に記載の方法。
12. 光学アセンブリの製造方法であって、
    約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
    第１の偏光状態について約７０％超の平均光透過率を有し、直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均光反射率を有する、実質的に平坦な反射偏光子を提供することと、
    前記実質的に平坦な反射偏光子を、前記反射偏光子の第１の主表面が前記第１の湾曲した成形型表面に対面し、かつ第１の平均表面粗さを有した状態で、前記第１の湾曲した成形型表面上に配置することと、
    圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、前記実質的に平坦な反射偏光子を前記第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
    前記第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、前記第１の成形型表面及び前記第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
    前記成形型キャビティを、前記反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
    前記流動性材料を固体化して、前記反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された前記反射偏光子の前記第１の主表面が、前記第１の平均表面粗さよりも大きい第２の平均表面粗さを有する、固体化することと、を含む、方法。
13. 光学アセンブリの製造方法であって、
    約３０ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の第１のベストフィット曲率半径を有する第１の湾曲した成形型表面を含む第１の成形型を提供することと、
    所定の波長範囲内で第１の偏光状態について約７０％超の平均反射率を有し、前記所定の波長範囲内で直交する第２の偏光状態について約７０％超の平均透過率を有する実質的に平坦な反射偏光子を提供することであって、前記実質的に平坦な反射偏光子が、前記反射偏光子にわたる第１の最大厚さ変化量を有する、提供することと、
    前記実質的に平坦な反射偏光子を前記第１の湾曲した成形型表面上に配置し、圧力及び熱のうち少なくとも１つを加えて、前記実質的に平坦な反射偏光子を前記第１の湾曲した成形型表面に少なくとも部分的に適合させることと、
    前記第１の成形型表面から離して位置合わせされた第２の成形型表面を含む第２の成形型を提供することであって、前記第１の成形型表面及び前記第２の成形型表面が、それらの間に成形型キャビティを画定している、提供することと、
    前記成形型キャビティを、前記反射偏光子のガラス転移温度よりも高い温度を有する流動性材料で実質的に充填することと、
    前記流動性材料を固体化して、前記反射偏光子に結合された固体光学素子を形成することであって、結合された前記反射偏光子が、前記反射偏光子にわたる第２の最大厚さ変化量を有し、前記第１の最大厚さ変化量と前記第２の最大厚さ変化量が互いの５％以内であることと、を含む、方法。
14. 各干渉層が主に光学干渉によって光を反射又は透過する、複数の干渉層と、
    主に光学干渉によって光を反射又は透過せず、形成された規則的なパターンを含む最外表面を有する、最外部非干渉層と、を含む一体型多層光学フィルムであって、前記多層光学フィルムは一体型構造である、一体型多層光学フィルム。
15. 光学レンズと、前記光学レンズの主表面上に配設され、それに適合する、請求項１４に記載の一体型多層光学フィルムと、を備える、光学アセンブリ。
16. 請求項１５に記載の光学アセンブリと、前記光学アセンブリに隣接し、それから離して配設された部分反射体と、前記一体型多層光学フィルムと前記部分反射体との間に配設されたリターダ層と、を備える、光学システム。
17. 第１の主表面及び、少なくとも約１５ｎｍ／ｃｍの光学複屈折を有する光学レンズと、
    前記第１の主表面上に配設され、それに適合する反射偏光子とを備える光学アセンブリであって、
    円偏光二色性を有し、前記円偏光二色性は、上面視において、前記反射偏光子の中心から第１の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って前記反射偏光子の縁部まで増加し、前記反射偏光子の前記中心から別の第２の軸に沿った逆向きの２方向のそれぞれに沿って前記反射偏光子の前記縁部まで減少する、光学アセンブリ。

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