JP7085559B2 - 光学システム - Google Patents

Description

本開示は一般に、光学システム並びに、屈曲光学系に関連する光学構成要素及び方法に関する。

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。

いくつかの実施形態は、観察者に対して像を表示する光学システムを伴う。このシステムは、第１、第２、及び第３の光学レンズを含む複数の光学レンズを含む。第２のレンズは、第１のレンズと第３のレンズの間に配置される。第１及び第２のレンズのそれぞれは、約２０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する。第３のレンズは、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する。各レンズは、対向する第１の主表面と第２の主表面を有する。第１のレンズの第１と第２の主表面は、実質的に球面状で、互いに向かって凹状である。第１の主表面は、約１０ｍｍ～約５００ｍｍの範囲の曲率半径を有する。第２の主表面は、約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの範囲の曲率半径を有する。第２のレンズの第１の主表面は、実質的に球面状で、第１のレンズの第２の主表面に隣接し、第１のレンズの第２の主表面に向かって凹状である。第２のレンズの第１の主表面は、約１６ｍｍ超～約１５００ｍの曲率半径を有する。第３のレンズの第１の主表面は、第２のレンズの第２の主表面に隣接し、第２のレンズの第２の主表面に向かって凸状である。第３のレンズの第１の主表面は、約１４ｍｍ～約８００ｍｍの範囲の曲率半径を有する。第３のレンズの第２の主表面は、第３のレンズの第１の主表面に向かって凸状であり、約１８ｍｍ～約１３００ｍｍの範囲の曲率半径を有する。光学システムはまた、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体を含む。反射偏光子は、所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。第１の波長板層が、第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配置され、第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面に合致する。

いくつかの実施形態は、観察者に対して像を表示する光学システムを伴う。システムは、ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズとを含む、複数の光学レンズを含む。部分反射体が、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。反射偏光子が、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面に合致する。この反射偏光子は、所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。第１の波長板層が、反射偏光子と部分反射体の間の複数の光学レンズの１つの主表面上に配置され、その主表面に合致する。システムはまた、その中に開口部が画定される、射出瞳を含む。この光学システムは、光軸を有する。光線が、光軸に沿って伝播し、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する。１ミリメートルあたり約７０、約６０、約５０、約４０、又は約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０度の角度（θ）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）は約０．２超である。

いくつかの実施形態は、観察者に対して像を表示する光学システムに向けられている。このシステムは、像を放射するイメージャを含む。また、中に開口部を画定する射出瞳を含む。イメージャによって放射された像は、射出瞳の開口部を通って光学システムから出る。複数の光学レンズがイメージャと射出瞳との間に配置され、イメージャから放射された像を受け取る。それらの光学レンズは、第１、第２、及び第３の光学レンズを含む。第３のレンズは、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する。第１及び第２のレンズはそれぞれ、約７ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、互いに接合されてダブレットを形成する。部分反射体が、ダブレットの湾曲した主表面上に配置され、ダブレットの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する。反射偏光子が、第３のレンズの湾曲した主表面上に配置され、第３のレンズの湾曲した主表面に合致する。反射偏光子は、所定の波長範囲で、光を実質的に反射させ、かつ第１の偏光状態を有し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。第１の波長板層が、ダブレットの主表面に配置され、ダブレットの主表面に合致する。像が１ミリメートルあたり約７０、約６０、約５０、約４０、又は約３０ラインペアの空間周波数を備える、イメージャによって放射された像からの光円錐であって、射出瞳を満たす。光円錐の主光線は、射出瞳の開口部の中心を通過して光学システムの光軸と約４０度の角度をなす。光学システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１５超である。

本出願の上記及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかしながら、上記概要は、いかなる場合も請求の主題の限定として解釈されるべきではなく、そのような主題は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

いくつかの実施形態による、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横断しながら屈曲する、屈曲光学システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、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横断しながら屈曲する、屈曲光学システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、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横断しながら屈曲する、屈曲光学システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、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横断しながら屈曲する、屈曲光学システムを示す図である。 いくつかの実施形態によるイメージャを示す図である。 いくつかの実施形態による、光学システムの射出瞳の開口部を示す図である。 １ミリメートルあたりのサイクル数（１ミリメートルあたりのラインペア数とも呼ばれる）でｘ軸に沿ってプロットされ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、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）の係数）を表す曲線群を示す図である。 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約２０度の角度をなす光学システムを示す図である。 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約４０度の角度をなす光学システムを示す図である。 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約４５度の角度をなす光学システムを示す図である。 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約５５度の角度をなす光学システムを示す図である。 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約０度の角度をなす光学システムを示す図である。

これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、特定の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。

図１Ａ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横断しながら屈曲する、屈曲光学システム２００を示す図である。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）の間に配置された波長板を含む。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／又は高い効率を小型の構成に有する、様々な適用例で有用な光学システムを提供することができる。

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場合がある。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横断するとき、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１１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１１１の理想点の周囲の領域にわたって分散する。小さなスポットサイズの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べきである。

変調光学伝達関数（ＭＴＦ）は、光学システムの、像１１から射出瞳の開口１１１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ミリメートルあたりのラインペアの単位で指定される。空間周波数の高い像の有する細部の量は、それより空間周波数の低い像よりも多い。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を目的としている。本明細書に開示されるシステムは複数のレンズを含み、これらのレンズは、反射偏光子及び少なくとも１つの波長板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に備え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２００の側面図である。光学システム２００は、開口部１１１を通じて、観察者２１０に対して像１１を表示するように構成されている。第１のレンズ２０は、イメージャ１０から像１１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２０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２０に入射する像は円偏光される。

それぞれのレンズ２０、３０、４０は、対向する、第１の主表面２１、３１、４１と第２の主表面２２、３２、４２を有する。第１のレンズ２０の第１の主表面２１と第２の主表面２２は、実質的に球面状で、互いに向かって凹状であってもよい。第１のレンズ２０の第１の主表面２１は、約１０ｍｍ～約５００ｍｍの範囲の曲率半径を有することができる。第１のレンズ２０の第２の主表面２２は、約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの範囲の曲率半径を有することができる。第１のレンズ２０は、例えば、約５５０ｎｍ又は５８７．６ｎｍで約１．５２の屈折率を有することができる。

第２のレンズ３０の第１の主表面３１は、実質的に球面状で、第１のレンズ２０の第２の主表面２２に隣接し、それに向かって凹状であってもよい。いくつかの構成では、第２のレンズ３０の第１の主表面３１は、例えば、光学接着剤を介して、第１のレンズ２０の第２の主表面２２に接合される。

第２のレンズ３０の第１の主表面３１は、約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの曲率半径を有してもよい。第２のレンズ３０の第２の主表面３２は、いくつかの構成では、実質的に平坦であってもよい。第２のレンズ３０の第２の主表面３２は、例えば、約１００ｍｍ超、更には２０００ｍｍ超の曲率半径を有してもよい。いくつかの実施形態によれば、第２のレンズ３０の第１の主表面３１の曲率半径は、第１のレンズ２０の第２の主表面２２の曲率半径と実質的に等しい。いくつかの構成では、第２のレンズ３０は、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで、約１．６２の屈折率を有してもよい。

第３のレンズ４０の第１の主表面４１は、第２のレンズ３０の第２の主表面３２に隣接し、それに向かって凸状であることができる。第３のレンズ４０の第１の主表面４１は、約１４ｍｍ～約８００ｍｍの範囲の曲率半径を有してもよい。第３のレンズ４０の第２の主表面４２は、第３のレンズ４０の第１の主表面４１に向かって凸状であってもよい。第３のレンズ４０の第２の主表面４２は、約１８ｍｍ～約１３００ｍｍの範囲の曲率半径を有することができる。いくつかの実施形態では、第３のレンズ４０は、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで、約１．４９の屈折率を有する。

システム２００は部分反射体５０を含み、この部分反射体は、第１のレンズ２０の第１の湾曲した主表面２１上に配置され、それに合致する。いくつかの実施形態によれば、部分反射体５０は、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有してもよい。

反射偏光子６０が、第３のレンズ４０の湾曲した第１の主表面４１上に配置され、それに合致する。反射偏光子６０は、所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。

第１の波長板層７０が、第２のレンズ３０の第２の主表面３２上に配置され、それに合致する。第１の波長板層７０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波長の波長板であることができる。光学システム２００のいくつかの構成は、第２の波長板層９０を含み、第１のレンズ２０は、第２のレンズ３０と第２の波長板層９０との間に配置される。任意選択として、光学システム２００は第１の直線吸収偏光子８０を含む。例えば、第２の波長板層９０は、第１のレンズ２０と第１の直線吸収偏光子８０との間に配置されてもよい。任意選択として、光学システム２００は直線吸収偏光子１００を含み、第３のレンズ４０は、直線吸収偏光子１００と反射偏光子６０との間に配置される。

いくつかの実施形態では、光学システムは、第２の波長板層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２０は、第２のレンズ３０と第２の波長板層９０との間に配置される。第２の波長板層９０は、第１のレンズ２０と第１の直線吸収偏光子８０との間に配置される。第３のレンズ４０は、第２の直線吸収偏光子１００と反射偏光子６０との間に配置される。

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。

光学システム２００は、光軸２２０を有する。光学システムは、光軸２２０に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ２０、３０、４０、部分反射体５０、反射偏光子６０、及び第１の波長板層７０を、実質的に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、複数の光学レンズ２０、３０、４０、部分反射体５０、反射偏光子６０、及び第１の波長板層７０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、複数の光学レンズ２０、３０、４０、部分反射体５０、反射偏光子６０、及び第１の波長板層７０のうちの少なくとも１つは、非回転対称である。例えば、複数の光学レンズ２０、３０、４０、部分反射体５０、反射偏光子６０、及び第１の波長板層７０のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの対称面を有してもよい。

図１Ａに示すように、光学システム２００は、複数の光学レンズ、例えば、少なくとも第１の２０、第２の３０及び第３の４０の、光学レンズを含むことができる。第２のレンズ３０は、第１のレンズ２０と第３のレンズ４０の間に配置されている。第１のレンズ２０及び第２のレンズ３０のそれぞれは、約２０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有してもよい。第３のレンズ４０は、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有してもよい。

いくつかの実施態様によれば、第１のレンズ２０及び第２のレンズ３０のそれぞれは、約１５ｎｍ／ｃｍ未満、約１０ｎｍ／ｃｍ未満、又は約７ｎｍ／ｃｍ未満、更には約５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する。第３のレンズ４０は、約１５ｎｍ／ｃｍ超又は約２０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有してもよい。第１及び第２のレンズについて本明細書で挙げる光学複屈折値は、反射偏光子を通る非結像光線の漏れの低減に備える。第２のレンズ３０の第２の主表面３２は、例えば、約２０００ｍｍ超の曲率半径を有してもよい。

光学システム２００の１つ以上のレンズ２０、３０、４０は、ガラスなどの、どのような好適な材料で作られていてもよい。例えば、第１及び／又は第２のレンズなどの１つ以上のレンズは、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１のレンズ２０の材料の屈折率は、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍの波長で、約１．４４、約１．５０、又は約１．５２であってもよい。第１のレンズ２０は、例えば、ホウケイ酸塩ＢＫ７ガラス、フルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラス、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のレンズ３０の材料の屈折率は、約５５０ｎｍ、例えば、５８７．６ｎｍの波長で、約１．６５、約１．７３、約１．７５、又は約１．８０であってもよい。第２のレンズ３０は、例えば、高密度フリントＳＦ２ガラス、ランタン高密度フリントＬＡＳＦ４５ガラス、ランタンクラウンＬＡＫ３４ガラス、ランタンクラウンＬＡＫ３３Ｂガラス、ランタンクラウンＬＡＫ３３Ａガラス、ランタンクラウンＬＡＦ７ガラス、ランタンフリントＬＡＫ３４ガラス、ランタンフリントＬＡＦ７ガラス、及びフリントＦ２ガラスのうちの１つ以上を含んでもよい。

第１のレンズ２０及び第２のレンズ３０の例示的な組み合わせの構成には、１）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５２の屈折率を有するホウケイ酸塩ＢＫ７ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５８７．６ｎｍで約１．６５の屈折率を有する高密度フリントＳＦ２ガラスを含む構成、２）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．８０の屈折率を有するランタン高密度フリントＬＡＳＦ４５ガラスを含む構成、３）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３４ガラスを含む構成、４）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７６の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３３Ｂガラスを含む構成、５）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３３Ａガラスを含む構成、６）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３４ガラスを含む構成、７）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＦ７ガラスを含む構成、８）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンフリントＬＡＫ３４ガラスを含む構成、９）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンフリントＬＡＦ７ガラスを含む構成、１０）第１のレンズ２０が、約５５０ｎｍ、例えば、５８７．６ｎｍで約１．５２の屈折率を有するホウケイ酸ＢＫ７ガラスを含み、第２のレンズ３０が、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで約１．６２の屈折率を有するフリントＦ２ガラスを含む構成が挙げられる。

第３のレンズ４０は、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つ以上などのプラスチックで作られていてもよい。いくつかの実施形態では、第３のレンズ４０は、約５５０ｎｍ、例えば５８７．６ｎｍで、約１．４９の屈折率を有する。

図１Ａに示すように、イメージャ１０は、第１のレンズ２０に隣接し、かつ第１のレンズ２０に対面するように配置することができる。イメージャ１０は像１１を放射し、その像は第１のレンズ２０に入射する。射出瞳１１０は、第３のレンズ４０に隣接し、かつ第３のレンズ４０に対面するように配置され、その中に開口部１１１を画定する。第１のレンズ２０に入射した像１１は、射出瞳１１０内の開口部１１１を通って光学システム２００から出る。第１のレンズ２０に入射した像１１は、楕円偏光されてもよい。開口部１１１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２００と多くの点で類似する光学システム２０１を示す。光学システム２０１は、少なくとも、システム２０１が第２の直線吸収偏光子（図１Ａの要素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２０２を示す。光学システム２０２はハーフミラー５１を含み、このハーフミラーは、第３のレンズ４０の第１の主表面４１上に配置され、第３のレンズ４０の第１の主表面４１に合致する。システム２０２はまた、反射偏光子６１を含み、この反射偏光子は、第１のレンズの第１の主表面２１上に配置され、第１のレンズの第１の主表面２１に合致する。システム２０２では、第２の波長板層９０は、射出瞳１１０に隣接して配置される。第１の直線吸収偏光子８０は、第２の波長板層９０と第３のレンズ４０との間に配置される。

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２０３を示す。図１Ｄは、図１Ｃのシステム２０２と多くの点で類似している。システム２０３はまた、イメージャ１０と第１のレンズ２０との間に配置された第２の直線吸収偏光子１００を含む。

図２Ａに示すように、イメージャは、実質的に多角形であることができる。図２Ｂは、射出瞳１１０の開口部１１１を示し、この開口部は実質的に円形である。図２Ａ及び２Ｂ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２Ａ参照）、射出瞳の開口部の最大横寸法はｄである（図２Ｂ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。

射出瞳１１０の開口部１１１の最大横寸法は、約２ｍｍ～約１０ｍｍの範囲、又は約２ｍｍ～約８０ｍｍの範囲であることができる。射出瞳１１０と第３のレンズ４０との間の間隙は、例えば、約５ｍｍ～約３０ｍｍの範囲、又は約１０ｍｍ～約２０ｍｍの範囲であることができる。

いくつかの実施形態によれば、光学システム２００は、指定された変調伝達関数を提供する。図３は、１ミリメートルあたりのサイクル数（１ミリメートルあたりのラインペア数とも呼ばれる）でｘ軸に沿ってプロットされ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）の係数）を表す曲線群を示す図である。曲線群は、射出瞳開口１１１における、光学システム２００の光軸２２０に対する様々な角度の光について、光学システムのＭＴＦと空間周波数の関係を示す。図３に示されるように、ＭＴＦと空間周波数の曲線は、横方向（Ｔ）及び矢状（単数又は複数）方向の両方について、射出瞳開口部１１１における、０、２０、４０、４５、及び５５度の角度の光について、プロットされる。

再び図１Ａを参照すると、いくつかの実施形態は、観察者２１０に対して像１１を表示する光学システム２００を含む。システム２００は、ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ２０、３０及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズ４０を含む、複数の光学レンズを含む。部分反射体５０が、少なくとも１つの第１のレンズ２０の湾曲した主表面２１上に配置され、それに合致する。部分反射体５０は、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有してもよい。システム２００はまた、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面４１上に配置され、それに合致する反射偏光子６０を含む。反射偏光子６０は、所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。第１の波長板層７０が、反射偏光子６０と部分反射体５０との間の複数の光学レンズ２０、３０、４０の１つの主表面３２上に配置され、それに合致する。システム２００の射出瞳１１０が、開口部１１１を画定する。

光学システム２００は、光軸２２０を有する。光軸２２０に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ２０、３０、４０、部分反射体５０、反射偏光子６０、及び第１の波長板層７０を、実質的に屈折せずに通過する。

図４に示すように、光円錐３００が、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１０から光学システム２００に入射し、この光円錐は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３００の主光線３２０が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光軸２２０と約２０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．２超、又は約０．２５超、更には約０．３超であることができる。

光円錐３００が、１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１０から光学システム２００に入射し、この光円錐は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３００の主光線３２０が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光軸２２０と約２０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．２超、又は約０．２５超、更には約０．３超であることができる。

光円錐３００が、１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１０から光学システム２００に入射し、この光円錐は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３００の主光線３２０が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光軸２２０と約２０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．２超、又は約０．２５超、更には約０．３．超であることができる。

光円錐３００が、１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１０から光学システム２００に入射し、この光円錐は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３００の主光線３２０が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光軸２２０と約２０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．２超、又は約０．２５超、更には約０．３．超であることができる。

光円錐３００が、１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体３１０から光学システム２００に入射し、この光円錐は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３００の主光線３２０が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光軸２２０と約２０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．２超、又は約０．２５超、更には約０．３超であることができる。

ここで図５を参照すると、光円錐３０１が、物体３１１から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０１は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなし、いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０１が、物体３１１から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０１は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０１が、物体３１１から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０１は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０１が、物体３１１から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０１は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０１が、物体３１１から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０１は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

図６を参照すると、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備え得る光円錐３０２が、物体３１２から光学システム２００に入射する。光円錐３０２は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０２の主光線３２２が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０２が、１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１２から光学システム２００に入射する。光円錐３０２は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０２の主光線３２２が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０２が、１ミリメートルあたり約５０ラインペア空間周波数を備え得る物体３１２から光学システム２００に入射する。光円錐３０２は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０２の主光線３２２が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０２が、１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１２から光学システム２００に入射する。光円錐３０２は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０２の主光線３２２が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

光円錐３０２が、１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１２から光学システム２００に入射する。光円錐３０２は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０２の主光線３２２が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して、光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超、更には０．２超であってもよい。

図７を参照すると、光円錐３０３が、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１３から光学システム２００に入射する。光円錐３０３は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０３の主光線３２３が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約５５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超であってもよい。

光円錐３０３が、１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１３から光学システム２００に入射する。光円錐３０３は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０３の主光線３２３が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約５５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超であってもよい。

光円錐３０３が、物体３１３から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０３は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０３の主光線３２３が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約４５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超であってもよい。

光円錐３０３が、１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１３から光学システム２００に入射する。光円錐３０３は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０３の主光線３２３が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約５５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超であってもよい。

光円錐３０３が、物体３１３から光学システム２００に入射し、１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。光円錐３０３は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０３の主光線３２３が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約５５度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．１超、又は約０．１５超であってもよい。

図８を参照すると、光円錐３０４が、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１４から光学システム２００に入射する。光円錐３０４は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０４の主光線３２４が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．５超、又は約０．６超、更には約０．６８超であってもよい。

光円錐３０４が、１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１４から光学システム２００に入射する。光円錐３０４は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０４の主光線３２４が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．５超、又は約０．６超、更には約０．６８超であってもよい。

光円錐３０４が、１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１４から光学システム２００に入射する。光円錐３０４は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０４の主光線３２４が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．５超、又は約０．６超、更には約０．６８超であってもよい。

光円錐３０４が、１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１４から光学システム２００に入射する。光円錐３０４は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０４の主光線３２４が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．５超、又は約０．６超、更には約０．６８超であってもよい。

光円錐３０４が、１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備え得る物体３１４から光学システム２００に入射する。光円錐３０４は、射出瞳１１０の開口部１１１を満たす。光円錐３０４の主光線３２４が、射出瞳１１１の開口部１１０の中心３３０を通過して光軸２２０と約０度の角度（θ）をなす。いくつかの実施形態によれば、光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、約０．５超、又は約０．６超、更には約０．６８超であってもよい。

図１Ａ～１Ｄ及び４～８に示す光学システムでは、複数の光学レンズは、ガラスを含む２つのレンズ２０、３０及び、プラスチックを含むレンズ４０を含むことができる。いくつかの実施態様では、それぞれの第１のレンズ２０、３０は、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有することができ、それぞれの第２のレンズ４０は、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有することができる。

いくつかの実施形態では、レンズ２０、３０はダブレットを形成してもよい。この実施形態によれば、１つの第１のレンズ３０の第１の主表面３１は、他方の第１のレンズ２０の主表面２２に実質的に合致し、かつ接合されていてもよい。

再び図１Ａを参照すると、いくつかの実施形態は、観察者２１０に対して像１１を表示する光学システム２００に向けられており、システム２００は像１１を放射するイメージャ１０を含む。システム２００は射出瞳１１０を含み、その中に開口部１１１が画定される。イメージャ１０によって放射された像１１は、射出瞳１１０の開口部１１１を通って光学システム２００から出る。複数の光学レンズ、例えば、第１の２０、第２の３０、及び第３の４０の光学レンズが、イメージャ１０と射出瞳１１０との間に配置される。複数の光学レンズ２０、３０、４０は、イメージャ１０から放射された像１１を受ける。第３のレンズ４０は、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有してもよい。第１のレンズ２０及び第２のレンズ３０はそれぞれ、約７ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有してもよい。第１のレンズ２０及び第２のレンズ３０は互いに接合されてダブレットを形成する。

システム２００は部分反射体５０を含み、この部分反射体は、ダブレット２０、３０の湾曲した主表面２１上に配置され、それに合致する。部分反射体５０は、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有することができる。

システム２００は反射偏光子６０を含み、この反射偏光子は、第３のレンズ４０の湾曲した主表面４１上に配置され、それに合致する。反射偏光子６０は、所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる。

第１の波長板層７０が、ダブレット２０、３０の主表面３２上に配置され、それに合致する。

図５を参照すると、イメージャ１０によって放射される像１１からの光円錐３０１が、１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えてもよい。この像は射出瞳１１１を満たす。光円錐３０１の主光線３２１が、射出瞳１１０の開口部１１１の中心３３０を通過して光学システム２００の光軸２２０と約４０度の角度（θ）をなす。光学システム２００の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、例えば、約０．１５超であってもよい。例えば図４及び６～８に関連して論じたものなどの、他の構成もまた可能である。

本明細書に開示された実施形態は、下記を含む。
実施形態１．第１、第２、及び第３の光学レンズを含み、第２のレンズが第１のレンズと第３のレンズとの間に配置され、第１及び第２のレンズのそれぞれが、約２０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、第３のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有し、各レンズが、対向する第１の主表面と第２の主表面を有する複数の光学レンズであって、
第１のレンズの第１及び第２の主表面が、実質的に球面状で、互いに向かって凹状であり、第１の主表面が約１０ｍｍ～約５００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、第２の主表面が約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、
第２のレンズの第１の主表面が実質的に球面状で、第１のレンズの前記第２の主表面に隣接し、第１のレンズの第２の主表面に向かって凹状であり、約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの曲率半径を有し、
第３のレンズの第１の主表面が、第２のレンズの第２の主表面に隣接し、第２のレンズの第２の主表面に向かって凸状であり、約１４ｍｍ～約８００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、第３のレンズの第２の主表面が、第３のレンズの第１の主表面に向かって凸状であり、約１８ｍｍ～約１３００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、
複数の光学レンズと、
所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる、反射偏光子と、
第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配置され、第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面に合致する第１の波長板層と、
を備える、
観察者に対して像を表示するための光学システム。

実施形態２．部分反射体が、第１のレンズの第１の湾曲した主表面上に配置され、第１のレンズの第１の湾曲した主表面に合致し、
反射偏光子が、第３のレンズの第１の主表面上に配置され、第３のレンズの第１の主表面に合致する、実施形態１の光学システム。

実施形態３．反射偏光子が、第１のレンズの第１の主表面上に配置され、第１のレンズの第１の主表面に合致する、実施形態１の光学システム。

実施形態４．部分反射体がハーフミラーを備え、そのハーフミラーが第３のレンズの第１の主表面上に配置され、第３のレンズの第１の主表面に合致する、実施形態１の光学システム。

実施形態５．第１及び第２のレンズのそれぞれが、約１５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態６．第１及び第２のレンズのそれぞれが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態７．第１及び第２のレンズのそれぞれが、約７ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態８．第１及び第２のレンズのそれぞれが、約５ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態９．第３のレンズが約１５ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態１０．第３のレンズが約２０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態１～４のいずれか１つの光学システム。

実施形態１１．第２のレンズの第２の主表面が約２０００超の曲率半径を有する、実施形態１～１０のいずれか１つの光学システム。

実施形態１２．第２のレンズの第２の主表面が実質的に平坦である、実施形態１～１０のいずれか１つの光学システム。

実施形態１３．第２のレンズの第２の主表面が約１００超の曲率半径を有する、実施形態１～１０のいずれか１つの光学システム。

実施形態１４．所定の波長範囲が約５５０ｎｍの波長を含む、実施形態１～１３のいずれか１つの光学システム。

実施形態１５．所定の波長範囲が５８７．６ｎｍを含む、実施形態１～１３のいずれか１つの光学システム。

実施形態１６．所定の波長範囲が約４００ｎｍ～約７００ｎｍである、実施形態１～１３のいずれか１つの光学システム。

実施形態１７．所定の波長が青原色波長、緑原色波長、及び赤原色波長を含む、実施形態１～１３のいずれか１つの光学システム。

実施形態１８．第１及び第２のレンズがそれぞれガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態１９．ガラスが、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つ以上を含む、実施形態１８の光学システム。

実施形態２０．約５５０ｎｍで、第１のレンズが約１．５２の屈折率を有し、第２のレンズが約１．６２の屈折率を有する、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２１．５８７．６ｎｍで、第１のレンズが約１．５２の屈折率を有し、第２のレンズが約１．６２の屈折率を有する、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２２．約５００ｎｍで、第１のレンズが約１．４４の屈折率を有し、第２のレンズが約１．７５の屈折率を有する、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２３．５８７．６ｎｍで、第１のレンズが約１．４４の屈折率を有し、第２のレンズが約１．７５の屈折率を有する、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２４．第１のレンズが、５８７．６ｎｍで約１．５２の屈折率を有するホウケイ酸塩ＢＫ７ガラスを含み、第２のレンズが、５８７．６ｎｍで約１．６２の屈折率を有するフリントＦ２ガラスを含む、請求項１に記載の光学システム。

実施形態２５．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５２の屈折率を有するホウケイ酸塩ＢＫ７ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．６５の屈折率を有する高密度フリントＳＦ２ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２６．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．８０の屈折率を有するランタン高密度フリントＬＡＳＦ４５ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２７．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３４ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２８．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７６の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３３Ｂガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態２９．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３３Ａガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態３０．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＫ３４ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態３１．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．５０の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５１ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンクラウンＬＡＦ７ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態３２．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７３の屈折率を有するランタンフリントＬＡＫ３４ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態３３．第１のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．４４の屈折率を有するフルオロホスフェートＦＰＬ５５ガラスを含み、第２のレンズが、約５８７．６ｎｍで約１．７５の屈折率を有するランタンフリントＬＡＦ７ガラスを含む、実施形態１～１７のいずれか１つの光学システム。

実施形態３４．第３のレンズがプラスチックを含む、実施形態１～３３のいずれか１つの光学システム。

実施形態３５．プラスチックが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つ以上を含む、実施形態３４の光学システム。

実施形態３６．第３のレンズが約５５０ｎｍで約１．４９の屈折率を有する、実施形態１～３５のいずれか１つの光学システム。

実施形態３７．第３のレンズが５８７．６ｎｍで約１．４９の屈折率を有する、実施形態１～３５のいずれか１つの光学システム。

実施形態３８．第３のレンズが、約５５０ｎｍで約１．４９の屈折率を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む、実施形態１～３５のいずれか１つの光学システム。

実施形態３９．第３のレンズが、５８７．６ｎｍで約１．４９の屈折率を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む、実施形態１～３５のいずれか１つの光学システム。

実施形態４０．第２のレンズの第１の主表面の曲率半径が、第１のレンズの第２の主表面の曲率半径と実質的に等しい、実施形態１～３９のいずれか１つの光学システム。

実施形態４１．第２のレンズの第１の主表面が第１のレンズの第２の主表面に接合されている、実施形態１～４０のいずれか１つの光学システム。

実施形態４２．第２のレンズの第１の主表面が光学接着剤を介して第１のレンズの第２の主表面に接合されている、実施形態１～４１のいずれか１つの光学システム。

実施形態４３．光軸を更に備え、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過するようになっている、実施形態１～４２のいずれか１つの光学システム。

実施形態４４．複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層のうちの少なくとも１つが回転対称である、実施形態１～４３のいずれか１つの光学システム。

実施形態４５．複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層のうちの少なくとも１つが、非回転対称である、実施形態１～４３のいずれか１つの光学システム。

実施形態４６．複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの対称面を有する、実施形態１～４３のいずれか１つの光学システム。

実施形態４７．第１の波長板層が、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波長板である、実施形態１～４６のいずれか１つの光学システム。

実施形態４８．第１のレンズがイメージャから像を受け取るように構成され、第１のレンズに入射する像が楕円偏向される、実施形態１～４７のいずれか１つの光学システム。

実施形態４９．第１のレンズがイメージャから像を受け取るように構成され、第１のレンズに入射する像が円偏光される、実施形態１～４７のいずれか１つの光学システム。

実施形態５０．第２の波長板層を更に備え、第１のレンズが第２のレンズと第２の波長板層との間に配置される、実施形態１～４９のいずれか１つの光学システム。

実施形態５１．第１の直線吸収偏光子を更に備え、第２の波長板層が第１のレンズと第１の直線吸収偏光子との間に配置されている、実施形態５０の光学システム。

実施形態５２．直線吸収偏光子を更に備え、第３のレンズが直線吸収偏光子と反射偏光子との間に配置されている、実施形態１～５１のいずれか１つの光学システム。

実施形態５３．
第２の波長板層であって、第１のレンズが第２のレンズと第２の波長板層との間に配置される、第２の波長板層と、
第１の直線吸収偏光子であって、第２の波長板層が第１のレンズと前記第１の直線吸収偏光子との間に配置される、第１の直線吸収偏光子と、
第２の直線吸収偏光子であって、第３のレンズが第２の直線吸収偏光子と反射偏光子との間に配置される、第２の直線吸収偏光子と、
を更に備える、実施形態１～５２のいずれか１つの光学システム。

実施形態５４．
中に開口部を画定する射出瞳と、
射出瞳と第３のレンズの間に配置された第２の波長板層と、
第２の波長板層と第３のレンズの間に配置された第１の直線吸収偏光子と、を備える、
実施形態１～５３のいずれか１つの光学システム。

実施形態５５．
第１のレンズに面したイメージャであって、像を放射するイメージャと、
イメージャと第１のレンズとの間に配置された第２の直線吸収偏光子と、を更に備える、
実施形態５４の光学システム。

実施形態５６．第３のレンズに隣接し、第３のレンズに面して配置された、中に開口部を画定する射出瞳を更に備え、第３のレンズと射出瞳との間に直線吸収偏光子が存在しない、実施形態１～５５のいずれか１つの光学システム。

実施形態５７．
第１のレンズに隣接し、第１のレンズに面して配置され、像を放射するイメージャであって、第１のレンズに入射する像が楕円偏向される、イメージャと、
第３のレンズに隣接し、それに面して配置され、中に開口部を画定する射出瞳であって、第１のレンズに入射する像が射出瞳の開口部を通して光学システムから出て行き、出て行く像が実質的に直線偏光されている、射出瞳と、
を備える、実施形態１～５６のいずれか１つのシステム。

実施形態５８．イメージャが実質的に多角形であり、射出瞳の開口部が実質的に円形である、実施形態５７の光学システム。

実施形態５９．イメージャの有効領域の最大横寸法がＤで、射出瞳の開口部の最大横寸法がｄであり、１≦Ｄ／ｄ≦２０である、実施形態５７の光学システム。

実施形態６０．２≦Ｄ／ｄ≦１５である、実施形態５９の光学システム。

実施形態６１．５≦Ｄ／ｄ≦１０である、実施形態５９の光学システム。

実施形態６２．射出瞳の開口部の最大横寸法が、約２ｍｍ～約８０ｍｍの範囲である、実施形態５９の光学システム。

実施形態６３．射出瞳と第３のレスの間の間隙が約５ｍｍ～約３０ｍｍの範囲である、実施形態５７の光学システム。

実施形態６４．射出瞳と第３のレスの間の間隙が約１０ｍｍ～約２０ｍｍの範囲である、実施形態５７の光学システム。

実施形態６５．
ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズを含む、複数の光学レンズと、
その少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
その少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、第２のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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の複数の光学レンズの主表面上に配置され、その主表面に合致する第１の波長板層と、
中に開口部を画定する射出瞳と、
を備える、
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、
光学システムが光軸を有し、
１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その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２０度の角度（θ）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超であるように、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する、
光学システム。

実施形態６６．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．２５超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態６７．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．３である、実施形態６５の光学システム。

実施形態６８．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態６９．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１５超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７０．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その光円錐の主光線で射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約４０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である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７１．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その光円錐の主光線で射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約４５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０．１超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７２．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１５超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７３．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７４．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７５．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１５である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７６．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．５超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７７．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６超である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７８．１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６８である、実施形態６５の光学システム。

実施形態７９．複数の光学レンズが、それぞれがガラスを含む２つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む１つの第２のレンズを含む、実施形態６５の光学システム。

実施形態８０．２つの第１のレンズがダブレットを形成し、１つの第１のレンズの主表面が、他方の第１のレンズの主表面に実質的に合致し、それに接合している、実施形態７９の光学システム。

実施形態８１．それぞれの第１のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、それぞれの第２のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態６５の光学システム。

実施形態８２．
ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズを含む複数の光学レンズと、
その少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
その少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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の複数の光学レンズの主表面上に配置され、その主表面に合致する第１の波長板層と、
中に開口部を画定する射出瞳と、
を備える、
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、
光学システムが光軸を有し、
１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その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２０度の角度（θ）をなす、前記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超であるように、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する、
光学システム。

実施形態８３．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．２５超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８４．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．３である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８５．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その光円錐の主光線で射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約４０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０．１超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８６．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１５超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８７．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８８．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えたる物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態８９．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１５超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９０．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９１．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えたある物体から光学システムに入射する光円錐（３０３）であって、そ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約５５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０．１超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９２．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１５である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９３．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．５超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９４．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６超である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９５．１ミリメートルあたり約６０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６８である、実施形態８２の光学システム。

実施形態９６．複数の光学レンズが、それぞれがガラスを含む２つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む１つの第２のレンズを含む、実施形態８２の光学システム。

実施形態９７．２つの第１のレンズがダブレットを形成し、１つの第１のレンズの主表面が、他方の第１のレンズの主表面に実質的に合致し、それに接合している、実施形態９６の光学システム。

実施形態９８．それぞれの第１のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、それぞれの第２のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態８２の光学システム。

実施形態９９．
ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズを含む複数の光学レンズと、
その少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
その少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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の複数の光学レンズの主表面上に配置され、その主表面に合致する第１の波長板層と、
中に開口部を画定する射出瞳と、
を備える、
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、
光学システムが光軸を有し、
１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その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２０度の角度（θ）をなす、前記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超であるように、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する、
光学システム。

実施形態１００．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．２５超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０１．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．３である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０２．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０３．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１５超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０４．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０５．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０６．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１５超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０７．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０８．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１０９．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１５である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１１０．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．５超である、実施形態９９の光学システム

実施形態１１１．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６超である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１１２．１ミリメートルあたり約５０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６８である、実施形態９９の光学システム。

実施形態１１３．複数の光学レンズが、それぞれがガラスを含む２つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む１つの第２のレンズを含む、実施形態９９の光学システム。

実施形態１１４．２つの第１のレンズがダブレットを形成し、１つの第１のレンズの主表面が、他方の第１のレンズの主表面に実質的に合致し、それに接合している、実施形態１１３の光学システム。

実施形態１１５．それぞれの第１のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、それぞれの第２のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態９９の光学システム。

実施形態１１６．
ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズを含む複数の光学レンズと、
その少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
その少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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の複数の光学レンズの主表面上に配置され、その主表面に合致する第１の波長板層と、
中に開口部を画定する射出瞳と、
を備える、
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、
光学システムが光軸を有し、
１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その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２０度の角度（θ）をなす、前記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超であるように、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する、
光学システム。

実施形態１１７．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．２５超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１１８．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．３である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１１９．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２０．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１５超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２１．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２２．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約４５度の角度をなす、その光円錐の主光線で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０．１超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２３．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１５超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２４．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２５．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２６．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１５である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２７．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．５超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２８．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６超である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１２９．１ミリメートルあたり約４０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６８である、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１３０．複数の光学レンズが、それぞれがガラスを含む２つの第１のレンズ（２０、３０）及び、プラスチックを含む１つの第２のレンズを含む、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１３１．２つの第１のレンズがダブレットを形成し、１つの第１のレンズの主表面が、他方の第１のレンズの主表面に実質的に合致し、それに接合している、実施形態１３０の光学システム。

実施形態１３２．それぞれの第１のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、それぞれの第２のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態１１６の光学システム。

実施形態１３３．
ガラスを含む少なくとも１つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む少なくとも１つの第２のレンズを含む複数の光学レンズと、
その少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第１のレンズの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
その少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面上に配置され、少なくとも１つの第２のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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の複数の光学レンズの主表面上に配置され、その主表面に合致する第１の波長板層と、
中に開口部を画定する射出瞳と、
を備える、
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、
光学システムが光軸を有し、
１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、その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２０度の角度（θ）をなす、前記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超であるように、光軸に沿って伝播する光線が、複数の光学レンズ、部分反射体、反射偏光子、及び第１の波長板層を、実質的に屈折せずに通過する、
光学システム。

実施形態１３４．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．２５超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１３５．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約２０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０．３である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１３６．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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０．１超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１３７．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、射出瞳の開口部の中心を通過して光軸と約４０度の角度をなす、その光円錐の主光線で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０．１５超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１３８．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４０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である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１３９．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４０．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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０．１５超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４１．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約４５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である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４２．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４３．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約５５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０．１５である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４４．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．５超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４５．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６超である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４６．１ミリメートルあたり約３０ラインペアの空間周波数を備えた物体から光学システムに入射する光円錐であって、そ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約０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０．６８である、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４７．複数の光学レンズが、それぞれがガラスを含む２つの第１のレンズ及び、プラスチックを含む１つの第２のレンズを含む、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１４８．２つの第１のレンズがダブレットを形成し、１つの第１のレンズの主表面が、他方の第１のレンズの主表面に実質的に合致し、それに接合している、実施形態１４７の光学システム。

実施形態１４９．それぞれの第１のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、それぞれの第２のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有する、実施形態１３３の光学システム。

実施形態１５０．
像を放射するイメージャと、
中に開口部を画定する射出瞳であって、イメージャによって放射された像が、射出瞳の開口部を通って光学システムから出る、射出瞳と、
イメージャと射出瞳との間に配置され、イメージャから放射された像を受け取る複数の光学レンズであって、第１、第２、及び第３の光学レンズを備え、第３のレンズが約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有し、第１及び第２のレンズが、それぞれ約７ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、互いに接合されてダブレットを形成する、複数の光学レンズと、
ダブレットの湾曲した主表面上に配置され、ダブレットの湾曲した主表面に合致し、所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
第３のレンズの湾曲した主表面上に配置され、第３のレンズの湾曲した主表面に合致する反射偏光子であって、所定の波長範囲で、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、
ダブレットの主表面上に配置され、ダブレットの主表面に合致する、第１の波長板層と、を備える、
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、
像が１ミリメートルあたり約７０ラインペアの空間周波数を備える、イメージャによって放射された像からの光円錐であって、光円錐の主光線が射出瞳の開口部の中心を通過して光学システムの光軸と約４０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０．１５超である、
光学システム。

別途断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）、及びその範囲内の任意の範囲を含む。

これらの実施形態の様々な修正及び変更は当業者には明らかとなるものであるため、本開示の本範囲が本明細書に記載の例示的実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別途指示のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は前提とすべきである。

Claims (3)

1. 第１、第２、及び第３の光学レンズを含み、前記第３のレンズが前記第１のレンズよりも観察者の近くに配置され、前記第２のレンズが前記第１のレンズと前記第３のレンズの間に配置され、前記第１及び第２のレンズのそれぞれが、約２０ｎｍ／ｃｍ未満の光学複屈折を有し、前記第３のレンズが、約１０ｎｍ／ｃｍ超の光学複屈折を有し、各レンズが、対向する第１の主表面と第２の主表面を有する複数の光学レンズであって、前記第１のレンズの前記第２の主表面と前記第２のレンズの前記第１の主表面とが互いに隣接し、前記第２のレンズの前記第２の主表面と前記第３のレンズの前記第１の主表面とが互いに隣接しており、
   前記第１のレンズの前記第１及び第２の主表面が、実質的に球面状で、互いに向かって凹状であり、前記第１の主表面が約１０ｍｍ～約５００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、前記第２の主表面が約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、
   前記第２のレンズの前記第１の主表面が実質的に球面状で、前記第１のレンズの前記第２の主表面に隣接し、前記第１のレンズの前記第２の主表面に向かって凹状であり、約１６ｍｍ～約１５００ｍｍの曲率半径を有し、
   前記第３のレンズの前記第１の主表面が、前記第２のレンズの前記第２の主表面に隣接し、前記第２のレンズの前記第２の主表面に向かって凸状であり、約１４ｍｍ～約８００ｍｍの範囲の曲率半径を有し、前記第３のレンズの前記第２の主表面が、前記第３のレンズの前記第１の主表面に向かって凸状であり、約１８ｍｍ～約１３００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、
   複数の光学レンズと、
   所定の波長範囲で少なくとも３０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
   所定の波長範囲で、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させる、反射偏光子と、
   第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面上に配置され、前記第２のレンズの実質的に平坦な第２の主表面に合致する第１の波長板層と、
   を備える、
   観察者に対して像を表示するための光学システム。
2. 前記部分反射体が、前記第１のレンズの前記第１の湾曲した主表面上に配置され、前記第１のレンズの前記第１の湾曲した主表面に合致し、
   前記反射偏光子が、前記第３のレンズの前記第１の主表面上に配置され、前記第３のレンズの前記第１の主表面に合致する、
   請求項１に記載の光学システム。
3. 前記第１及び第２のレンズがそれぞれガラスを含み、前記第３のレンズがプラスチックを含む、請求項１に記載の光学システム。

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