TW201835639A - 光學系統 - Google Patents

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智省 貟
艾琳 愛麗斯 麥克道威爾
提摩西 路易斯 汪
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Abstract

一種用於對觀看者顯示影像的光學系統包括一部分反射器、一反射偏光器、及一第一延遲器層。一光線沿著該光學軸傳播，並在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層。對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數係大於約0.2，該光錐包含每毫米約70、60、50、40、30線對的一空間頻率，並以通過該光學系統之該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。

Description

光學系統
本揭露大致上係關於一光學系統以及光學組件及方法相關的折疊光學器件。
許多顯示器(包括虛擬實境(VR)顯示器)試圖呈現複製真實或假想環境的擬真影像。在一些應用中，VR顯示器試圖提供三維環境的沉浸式模擬。
一些實施例涉及一用於對觀看者顯示影像的光學系統。該系統包括複數個光學透鏡，其等包含第一、第二、及第三光學透鏡。該第二透鏡係設置於該第一透鏡與該第三透鏡之間。該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約20nm/cm的一光學雙折射率。該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。各透鏡具有相對的第一主要表面及第二主要表面。該第一透鏡的該第一主要表面及該第二主要表面實質上係球面且朝彼此內凹。該第一主要表面所具有之一曲率半徑的範圍係從約10mm至約500mm。該第二主要表面所具有之一曲率半徑的範圍係從約16mm至約1500mm。該第二透鏡的該第一主要表面實質上係球面，與該第一透鏡的該第二主要表面相鄰且朝 該第一透鏡的該第二主要表面內凹。該第二透鏡的該第一主要表面具有大於約16mm至約1500m之一曲率半徑。該第三透鏡的該第一主要表面與該第二透鏡的該第二主要表面相鄰且朝該第二透鏡的該第二主要表面凸出。該第三透鏡的該第一主要表面所具有之一曲率半徑的範圍係從約14mm至約800mm。該第三透鏡的該第二主要表面係朝該第三透鏡的該第一主要表面凸出，且其所具有之一曲率半徑的範圍係從約18mm至約1300mm。該光學系統亦包括一部分反射器，其在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率。一反射偏光器，其在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光。一第一延遲器層係設置於並適形於該第二透鏡的實質平坦的該第二主要表面上。
一些實施例涉及一用於對觀看者顯示影像的光學系統。該系統包括複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包括一玻璃，該至少一第二透鏡包括一塑膠。一部分反射器係設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率。一反射偏光器係設置於並適形於該至少一第二透鏡之一主要曲面上。該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光。一第一延遲器層係設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面。該系統亦包括一出射光瞳(exit pupil)，該出射光瞳在其中界定一開口。該光學系統具有一光學軸。一光線在實質上未經折射 的情況下沿著該光學軸傳播通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層。對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約70、或約60、或約50、或約40、或約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
一些實施例係關於一用於對觀看者顯示影像的光學系統。該系統包括一成像器，其發出一影像。一出射光瞳在其中界定一開口。由該成像器所發出的該影像通過該出射光瞳的該開口離開該光學系統。複數個光學透鏡係設置於該成像器與該出射光瞳之間，並自該成像器接收該發出影像。該等光學透鏡包括第一、第二、及第三光學透鏡。該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。該第一透鏡及該第二透鏡各自具有小於約7nm/cm的一光學雙折射率，且經彼此接合以形成一雙合透鏡(doublet)。一部分反射器係設置於並適形於該雙合透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率。一反射偏光器係設置於並適形於該第三透鏡之一主要曲面上。該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射光並具有一第一偏振狀態，且實質上透射具有正交的一第二偏振狀態之光。一第一延遲器層係設置於並適形於該雙合透鏡之一主要表面上。對來自該成像器所發出之一影像的一光錐而言，該影像包含每毫米約70或約60或約50或約40或約30線對的一空間頻率，充滿該出射光瞳。該光錐之一主光線通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學系統 之一光學軸形成約40度的一角度。該光學系統之一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15。
從下文實施方式將可容易明白本申請案之此等及其他態樣。然而，在任何情況下皆不應將上述發明內容視為對所主張之標的之限制，該標的僅由隨附申請專利範圍單獨定義。
10‧‧‧成像器
11‧‧‧影像
20‧‧‧第一透鏡/雙合透鏡/至少一第一透鏡/光學透鏡
21‧‧‧第一主要表面/第一主要曲面/主要曲面
22‧‧‧第二主要表面
30‧‧‧第二透鏡/雙合透鏡/至少一第一透鏡/光學透鏡
31‧‧‧第一主要表面
32‧‧‧第二主要表面
40‧‧‧第三透鏡/至少一第二透鏡/第二透鏡/光學透鏡
41‧‧‧第一主要表面/主要曲面
42‧‧‧第二主要表面
50‧‧‧部分反射器
51‧‧‧半鏡
60‧‧‧反射偏光器
61‧‧‧反射偏光器
70‧‧‧第一延遲器層
80‧‧‧第一線性吸收偏光器
90‧‧‧第二延遲器層
100‧‧‧第二線性吸收偏光器/元件
110‧‧‧出射光瞳
111‧‧‧開口/出射光瞳
200‧‧‧(折疊)光學系統
201‧‧‧光學系統
202‧‧‧光學系統
203‧‧‧光學系統
210‧‧‧觀看者
220‧‧‧光學軸
300‧‧‧光錐
301‧‧‧光錐
302‧‧‧光錐
303‧‧‧光錐
304‧‧‧光錐
310‧‧‧物體
311‧‧‧物體
312‧‧‧物體
313‧‧‧物體
314‧‧‧物體
320‧‧‧主光線
321‧‧‧主光線
322‧‧‧主光線
323‧‧‧主光線
324‧‧‧主光線
330‧‧‧中心
D‧‧‧最大橫向尺寸
d‧‧‧最大橫向尺寸
圖1A至圖1D係根據一些實施例之繪示折疊光學系統的圖，其中一光束在穿越該系統時彎折使得該光的光學路徑長於該系統的長度；圖2A顯示根據一些實施例之一成像器；圖2B顯示根據一些實施例之一光學系統之出射光瞳的開口；圖3顯示根據一些實施例的一族曲線，其等表示沿著x軸針對一光學系統隨著每毫米循環(亦稱為每毫米線對)中之空間頻率而變動之沿著y軸描繪之調變轉移函數(光學轉移函數的模數(OTF))；圖4顯示一光學系統，其中來自一物體之光錐之一主光線通過出射光瞳之開口中心並與光學軸形成約20度的一角度；圖5顯示一光學系統，其中來自一物體之光錐之一主光線通過出射光瞳之開口中心並與光學軸形成約40度的一角度；圖6顯示一光學系統，其中來自一物體之光錐之一主光線通過出射光瞳之開口中心並與光學軸形成約45度的一角度； 圖7顯示一光學系統，其中來自一物體之光錐之一主光線通過出射光瞳之開口中心並與光學軸形成約55度的一角度；及圖8顯示一光學系統，其中來自一物體之光錐之一主光線通過出射光瞳之開口中心並與光學軸形成約零度的一角度。
圖式非必然按比例繪製。在圖式中所使用的類似數字指稱類似組件。但是，將明白，在給定圖式中使用元件符號指稱組件，並非意圖限制在另一圖式中具有相同元件符號之組件。
圖1A係繪示一折疊光學系統200的圖，其中一光束在穿越該系統時彎折使得該光的光學路徑長於該系統的長度。本文所揭示之光學系統採用折疊光學器件，並可用於例如頭戴式顯示器(諸如虛擬實境顯示器)及照相機(諸如包括於行動電話中的照相機)。所揭示的光學系統包括一反射偏光器、多個透鏡、及/或一延遲器，其等係設置於一止擋表面(諸如一出射光瞳或一入射光瞳)與一影像表面(諸如一顯示面板表面或一影像記錄器表面)之間。此等系統可提供一光學系統，其在一小型化組態中具有高視場、高對比、低色像差、低失真、及/或高效率，可用於各種應用中。
對用於虛擬實境應用之一小型化光學系統而言，可係所欲的是具有高解析度(小光點大小)及寬視場(FOV)。寬視場為觀看者提供沉浸式體驗。小光點大小使影像銳利而清晰。當自影像穿越光學系統至出射光瞳時，光點大小由於各種像差(包括球面像差、彗形像差、像散等)而增加。透鏡的像差及光的波狀性質使源自影像11 (參見諸如圖1A)之一個點的光分布在環繞出射光瞳開口111處之理想點的一區域上方。須減少此類像差以提供具有大視場之小光點大小的所欲態樣。
調變光學轉移函數(MTF)係影像品質的一測量值，其特徵化一光學系統自影像11將對比轉移至出射光瞳開口111的能力。MTF係藉由自空間域(光點大小)至頻域(MTF)的傅立葉轉換而與光點大小相關。一光學系統的MTF(及光點大小)可表示為空間頻率的一函數。空間頻率量化存在於出射光瞳開口處之一影像中之細節的位準，且常以每mm線對為單位來指定。高空間頻率的影像具有比較低空間頻率的影像更大量的細節。MTF可在不同的光波長以及相對於光學軸之不同的光角度下針對切線定向及弧矢定向判定。
本文所揭示的一些實施例係關於折疊光學系統，其等在一預定的空間頻率下具有一特定的(如高的)MTF。本文所揭示的系統包括多個透鏡，該等透鏡所具有的光學品質當與一反射偏光器及至少一延遲器層聯合使用時，提供增強沉浸式三維虛擬環境之觀看者體驗的MTF。
圖1A係根據一些實施例之光學系統200的側視圖。光學系統200係經組態以通過開口111對觀看者210顯示影像11。第一透鏡20係經組態以自成像器10接收影像11。在一些組態中，入射在第一透鏡20上的影像係經楕圓偏振。在一些組態中，入射在第一透鏡20上的影像係經圓偏振。
各透鏡20、30、40具有相對的第一主要表面21、31、41及第二主要表面22、32、42。第一透鏡20之第一主要表面21及第二主要表面22實質上可係球面且朝彼此內凹。第一透鏡20的第一主要表面21所具有之一曲率半徑的範圍可自約10mm至約500mm。第一透鏡20的第二主要表面22所具有之一曲率半徑的範圍可自約16mm至約1500mm。第一透鏡20例如在約550nm處或在587.6nm處可具有約1.52的折射率。
第二透鏡30的第一主要表面31實質上可係球面，相鄰於第一透鏡20的第二主要表面22並朝該第二主要表面內凹。在一些組態中，第二透鏡30的第一主要表面31係例如經由一光學黏著劑接合至第一透鏡20的第二主要表面22。
第二透鏡30的第一主要表面31可具有大於約16mm至約1500mm之一曲率半徑。第二透鏡30的第二主要表面32在一些組態中可係實質上平坦的。第二透鏡30的第二主要表面32可具有例如大於約100mm或甚至大於2000mm之一曲率半徑。根據一些實施例，第二透鏡30之第一主要表面31的曲率半徑實質上等於第一透鏡20之第二主要表面22的曲率半徑。在一些組態中，第二透鏡30在約550nm(如在587.6nm)處可具有約1.62的一折射率。
第三透鏡40的第一主要表面41可相鄰於第二透鏡30的第二主要表面32並朝該第二主要表面凸出。第三透鏡40的第一主要表面41所具有之一曲率半徑的範圍可從約14mm至約800mm。第三透鏡40的第二主要表面42可朝第三透鏡40的第一主要表面41凸 出。第三透鏡40的第二主要表面42所具有之一曲率半徑的範圍可從約18mm至約1300mm。在一些實施例中，第三透鏡40在約550nm(如587.6nm)處具有約1.49的一折射率。
系統200包括部分反射器50，該部分反射器係設置於並適形於第一透鏡20之第一主要曲面21上。根據一些實施例，部分反射器50在一預定波長範圍內可具有至少30%的一平均光學反射率。
反射偏光器60係設置於並適形於第三透鏡40之第一主要表面41上。反射偏光器60在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光。
第一延遲器層70係設置於並適形於第二透鏡30之第二主要表面32上。在一些實施例中，第一延遲器層70在該預定波長範圍內之至少一波長處實質上可係一四分之一波延遲器。光學系統200的一些組態包括一第二延遲器層90，其中第一透鏡20係設置於第二透鏡30與第二延遲器層90之間。可選地，光學系統200包括第一線性吸收偏光器80。舉例而言，第二延遲器層90可設置於第一透鏡20與第一線性吸收偏光器80之間。可選地，光學系統200包括一線性吸收偏光器100，其中第三透鏡40係設置於線性吸收偏光器100與反射偏光器60之間。
在一些實施例中，該光學系統包括第二延遲器層90、第一線性吸收偏光器80、及第二線性吸收偏光器100之各者。第一透鏡20係設置於第二透鏡30與第二延遲器層90之間。第二延遲器層 90係設置於第一透鏡20與第一線性吸收偏光器80之間。第三透鏡40係設置於第二線性吸收偏光器100與反射偏光器60之間。
在一些組態中，該預定波長範圍可包含約550nm的一波長，例如可包含波長587.6nm。在一些實施例中，該預定波長範圍可從約400nm延伸至約700nm。舉例而言，該預定波長可包括一藍色原色波長、一綠色原色波長、及一紅色原色波長。
光學系統200具有光學軸220。該光學系統係經組態使得沿著光學軸220傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過複數個光學透鏡20、30、40、部分反射器50、反射偏光器60、及第一延遲器層70。在一些組態中，複數個光學透鏡20、30、40、部分反射器50、反射偏光器60、及第一延遲器層70之至少一者係旋轉對稱的。在一些組態中，複數個光學透鏡20、30、40、部分反射器50、反射偏光器60、及第一延遲器層70之至少一者係非旋轉對稱的。舉例而言，複數個光學透鏡20、30、40、部分反射器50、反射偏光器60、及第一延遲器層70之至少一者可具有至少一對稱平面。
如圖1A所示，光學系統200可包括複數個光學透鏡(諸如至少至少第一光學透鏡20、第二光學透鏡30、及第三光學透鏡40)。第二透鏡30係設置於第一透鏡20與第三透鏡40之間。第一透鏡20及第二透鏡30之各者可具有小於約20nm/cm的一光學雙折射率。第三透鏡40可具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
根據一些實施方案，第一透鏡20及第二透鏡30之各者具有小於約15nm/cm、小於約10nm/cm、小於約7nm/cm、或甚至 小於約5nm/cm的一光學雙折射率。第三透鏡40可具有大於約15nm/cm或大於約20nm/cm的一光學雙折射率。本文針對第一透鏡及第二透鏡所述及之光學雙折射率的值提供通過該反射偏光器的非成像光線之減少洩漏。第二透鏡30的第二主要表面32可具有例如大於約2000mm之一曲率半徑。
光學系統200之透鏡20、30、40之一或多者可由任何合適的材料(諸如玻璃)製成。舉例而言，透鏡的一或多者(諸如第一透鏡及/或第二透鏡)可包含硼矽酸BK7玻璃、鑭冕牌玻璃(lanthanum crown)LAK34、鑭燧石(lanthanum flint)LAF7玻璃、燧石F2玻璃、重燧石SF2玻璃、鑭重燧石LASF45玻璃、及氟磷酸FPL51玻璃、以及氟磷酸FPL55玻璃之一或多者。
第一透鏡20之材料的折射率在約550nm(如587.6nm)的波長處可係約1.44、或約1.50、或約1.52。第一透鏡20可例如包含硼矽酸BK7玻璃、氟磷酸FPL51玻璃、及氟磷酸FPL55玻璃的一或多者。
第二透鏡30之材料的折射率在約550nm(如587.6nm)的波長處可係約1.65、或約1.73、或約1.75、或約1.80。第二透鏡30可例如包含重燧石SF2玻璃、鑭重燧石LASF45玻璃、鑭冕牌LAK34玻璃、鑭冕牌LAK33B玻璃、鑭冕牌LAK33A玻璃、鑭冕牌LAF7玻璃、鑭燧石LAK34玻璃、鑭燧石LAF7玻璃、及燧石F2玻璃。
用於第一透鏡20及第二透鏡30之實例組合組態包括：1)第一透鏡20包含硼矽酸BK7玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.52的折射率，且第二透鏡30包含重燧石SF2玻璃，其在約587.6nm處具有約1.65的折射率；2)第一透鏡20包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.50的折射率，且第二透鏡30包含鑭重燧石LASF45玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.80的折射率；3)第一透鏡20包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.50的折射率，且第二透鏡30包含鑭冕牌LAK34玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.73的折射率；4)第一透鏡20包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.50的折射率，且第二透鏡30包含鑭冕牌LAK33B玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.76的折射率；5)第一透鏡20包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.50的折射率，且第二透鏡30包含鑭冕牌LAK33A玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.75的折射率；6)第一透鏡20包含氟磷酸FPL55玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.44的折射率，且第二透鏡30包含鑭冕牌LAK34玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.73的折射率；7)第一透鏡20包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.50的折射率，且第二透鏡30包含鑭冕牌LAF7玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.75的折射率；8)第一透鏡20包含氟磷酸FPL55玻 璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.44的折射率，且第二透鏡30包含鑭燧石LAK34玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.73的折射率；9)第一透鏡20包含氟磷酸FPL55玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.44的折射率，且第二透鏡30包含鑭燧石LAF7玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.75的折射率；10)第一透鏡20包含硼矽酸BK7玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.52的折射率，且第二透鏡30包含燧石F2玻璃，其在約550nm(如587.6nm)處具有約1.62的折射率。
第三透鏡40可以塑膠製成，塑膠係諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯醇、及聚碳酸酯之一或多者。在一些實施例中，第三透鏡40在約550nm(如587.6nm)處具有約1.49的一折射率。
如圖1A所示，成像器10可設置為相鄰於且面向第一透鏡20。成像器10發出入射在第一透鏡20上的影像11。出射光瞳110係設置為相鄰於且面向第三透鏡40，並在其中界定開口111。入射在第一透鏡20上的影像11通過出射光瞳110中的開口111離開光學系統200。入射在第一透鏡20上的影像11可經楕圓偏振。在開口111處的離開影像實質上可經線性偏振。
圖1B顯示光學系統201，其在許多方面相似於圖1A之光學系統200。光學系統201的相異處至少在於系統201不包括第二線性吸收偏光器(圖1A中的元件100)。
圖1C顯示與圖1A具有一些相似處的另一光學系統202。光學系統202包括半鏡51，其係設置於並適形於第三透鏡40之第一主要表面41上。系統202亦包括反射偏光器61，其係設置於並適形於該第一透鏡之第一主要表面21上。在系統202中，第二延遲器層90係設置為相鄰於出射光瞳110。第一線性吸收偏光器80係設置於第二延遲器層90與第三透鏡40之間。
圖1D顯示根據一些實施例之又另一光學系統203。圖1D在許多方面相似於圖1C的系統202。系統203亦包括第二線性吸收偏光器100，其係設置於成像器10與第一透鏡20之間。
如圖2A所示，該成像器實質上可係一多邊形。圖2B顯示實質上係圓形之出射光瞳110的開口111。如圖2A及圖2B所示，該成像器之一作用區域的最大橫向尺寸係D(參見圖2A)，且該出射光瞳之該開口的最大橫向尺寸係d(參見圖2B)。在一些實施例中，比率D/d係介於約1與約20之間(諸如1D/d20)。在一些實施例中，D/d的比率係介於約2與約15之間(諸如2D/d15)。在一些實施例中，D/d的比率係介於約5與約10之間(諸如5D/d10)。
出射光瞳110之開口111的最大橫向尺寸的範圍可從約2mm至約10mm或其範圍可從約2mm至約80mm。出射光瞳110與第三透鏡40之間的一分隔的範圍可例如從約5mm至約30mm或其範圍可從約10mm至約20mm。
根據一些實施例，光學系統200提供一特定的調變轉移函數。圖3顯示一族曲線，其等表示沿著x軸作為每毫米循環(亦稱 為每毫米線對)中之空間頻率的一函數沿著y軸描繪之調變轉移函數(光學轉移函數的模數(OTF))。該族曲線針對出射光瞳開口111處之相對於光學系統200的光學軸220之各種角度的光提供MTF對用於光學系統的空間頻率。如圖3所指出者，MTF對空間頻率曲線係針對橫向(T)定向及弧矢(S)定向兩者描繪出射光瞳開口111處之0度角、20度角、40度角、45度角、及55度角的光。
再次參照圖1A，一些實施例涉及用於對觀看者210顯示影像11的光學系統200。系統200包括複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡20、30及至少一第二透鏡40，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠。部分反射器50係設置於並適形於至少一第二透鏡20之主要曲面21上。部分反射器50在一預定波長範圍內可具有至少30%的一平均光學反射率。系統200亦包括反射偏光器60，其係設置於並適形於該至少一第二透鏡之主要曲面41上。反射偏光器60在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光。第一延遲器層70係設置於並適形於反射偏光器60與部分反射器50之間之複數個光學透鏡20、30、40的主要表面32上。系統200之出射光瞳110界定開口111。
光學系統200具有光學軸220。沿著光學軸220傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過複數個光學透鏡20、30、40、部分反射器50、反射偏光器60、及第一延遲器層70。
如圖4所示，自物體310入射在光學系統200上之光錐300可包含約每毫米70線對的一空間頻率，該光錐充滿出射光瞳110之開口111。光錐300之主光線320通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約20度的一角度(θ)。光學系統200之一調變轉移函數(MTF)可大於約0.2、或大於約0.25、或甚至大於約0.3。
自物體310入射在光學系統200上之光錐300可包含約每毫米60線對的一空間頻率，該光錐充滿出射光瞳110之開口111。光錐300之主光線320通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約20度的一角度(θ)。光學系統200之一調變轉移函數(MTF)可大於約0.2、或大於約0.25、或甚至大於約0.3。
自物體310入射在光學系統200上之光錐300可包含約每毫米50線對的一空間頻率，該光錐充滿出射光瞳110之開口111。光錐300之主光線320通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約20度的一角度(θ)。光學系統200之一調變轉移函數(MTF)可大於約0.2、或大於約0.25、或甚至大於約0.3。
自物體310入射在光學系統200上之光錐300可包含約每毫米40線對的一空間頻率，該光錐充滿出射光瞳110之開口111。光錐300之主光線320通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約20度的一角度(θ)。光學系統200之一調變轉移函數(MTF)可大於約0.2、或大於約0.25、或甚至大於約0.3。
自物體310入射在光學系統200上之光錐300包含約每毫米30線對的一空間頻率，該光錐充滿出射光瞳110之開口111。光錐300之主光線320通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約20度的一角度(θ)。光學系統200之一調變轉移函數(MTF)可大於約0.2、或大於約0.25、或甚至大於約0.3。
現參照圖5，光錐301自物體311入射在光學系統200上，並可包含約每毫米70線對的一空間頻率。光錐301充滿出射光瞳110之開口111。光錐301之主光線321通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約40度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐301自物體311入射在光學系統200上，並可包含約每毫米60線對的一空間頻率。光錐301充滿出射光瞳110之開口111。光錐301之主光線321通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約40度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐301自物體311入射在光學系統200上，並可包含約每毫米50線對的一空間頻率。光錐301充滿出射光瞳110之開口111。光錐301之主光線321通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約40度的一角度(θ)。根據一些實施例，光 學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐301自物體311入射在光學系統200上，並可包含約每毫米40線對的一空間頻率。光錐301充滿出射光瞳110之開口111。光錐301之主光線321通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約40度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐301自物體311入射在光學系統200上，並可包含約每毫米30線對的一空間頻率。光錐301充滿出射光瞳110之開口111。光錐301之主光線321通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約40度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
參照圖6，光錐302自物體312入射在光學系統200上，可包含約每毫米70線對的一空間頻率。光錐302充滿出射光瞳110之開口111。光錐302之主光線322通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐302自物體312入射在光學系統200上，可包含約每毫米60線對的一空間頻率。光錐302充滿出射光瞳110之開口 111。光錐302之主光線322通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐302自物體312入射在光學系統200上，可包含約每毫米50線對的一空間頻率。光錐302充滿出射光瞳110之開口111。光錐302之主光線322通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐302自物體312入射在光學系統200上，可包含約每毫米40線對的一空間頻率。光錐302充滿出射光瞳110之開口111。光錐302之主光線322通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
光錐302自物體312入射在光學系統200上，可包含約每毫米30線對的一空間頻率。光錐302充滿出射光瞳110之開口111。光錐302之主光線322通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)，根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15、或甚至大於0.2。
參照圖7，光錐303自物體313入射在光學系統200上，可包含約每毫米70線對的一空間頻率。光錐303充滿出射光瞳110之開口111。光錐303之主光線323通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約55度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15。
光錐303自物體313入射在光學系統200上，可包含約每毫米60線對的一空間頻率。光錐303充滿出射光瞳110之開口111。光錐303之主光線323通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約55度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15。
光錐303自物體313入射在光學系統200上，可包含約每毫米50線對的一空間頻率。光錐303充滿出射光瞳110之開口111。光錐303之主光線323通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約45度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15。
光錐303自物體313入射在光學系統200上，可包含約每毫米40線對的一空間頻率。光錐303充滿出射光瞳110之開口111。光錐303之主光線323通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約55度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15。
光錐303自物體313入射在光學系統200上，可包含約每毫米30線對的一空間頻率。光錐303充滿出射光瞳110之開口111。光錐303之主光線323通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約55度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.1、或大於約0.15。
參照圖8，光錐304自物體314入射在光學系統200上，可包含約每毫米70線對的一空間頻率。光錐304充滿出射光瞳110之開口111。光錐304之主光線324通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約0度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.5、大於約0.6、或甚至大於約0.68。
光錐304自物體314入射在光學系統200上，可包含約每毫米60線對的一空間頻率。光錐304充滿出射光瞳110之開口111。光錐304之主光線324通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約0度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.5、大於約0.6、或甚至大於約0.68。
光錐304自物體314入射在光學系統200上，可包含約每毫米50線對的一空間頻率。光錐304充滿出射光瞳110之開口111。光錐304之主光線324通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約0度的一角度(θ)。根據一些實施例，光 學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.5、大於約0.6、或甚至大於約0.68。
光錐304自物體314入射在光學系統200上，可包含約每毫米40線對的一空間頻率。光錐304充滿出射光瞳110之開口111。光錐304之主光線324通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約0度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.5、大於約0.6、或甚至大於約0.68。
光錐304自物體314入射在光學系統200上，可包含約每毫米30線對的一空間頻率。光錐304充滿出射光瞳110之開口111。光錐304之主光線324通過出射光瞳111之開口110的中心330，並與光學軸220形成約0度的一角度(θ)。根據一些實施例，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.5、大於約0.6、或甚至大於約0.68。
在圖1A至1D以及圖4至圖8所示的光學系統中，複數個光學透鏡可包括兩透鏡20、30，該等透鏡包含一玻璃；及一透鏡40，該透鏡包含一塑膠。在一些實施方案中，各第一透鏡20、30可具有小於10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡40可具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
在一些實施例中，透鏡20、30可形成一雙合透鏡。根據此實施例，一個第一透鏡30的第一主要表面31實質上可適形於並經接合至另一第一透鏡20的主要表面22。
再次參照圖1A，一些實施例係關於用於對觀看者210顯示影像11的光學系統200，其中系統200包括發出影像11的成像器10。系統200包括出射光瞳110，該出射光瞳在其中界定開口111。由成像器10所發出的影像11通過出射光瞳110的開口111離開光學系統200。複數個光學透鏡(諸如第一光學透鏡20、第二光學透鏡30、及第三光學透鏡40)係設置於成像器10與出射光瞳110之間。複數個光學透鏡20、30、40接收自成像器10發出的影像11。第三透鏡40可具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。第一透鏡20及第二透鏡30可各具有小於約7nm/cm的一光學雙折射率。第一透鏡20及第二透鏡30係彼此接合以形成一雙合透鏡。
系統200包括部分反射器50，該部分反射器係設置於並適形於雙合透鏡20、30之主要曲面21上。部分反射器50在一預定波長範圍內可具有至少30%的一平均光學反射率。
系統200包括反射偏光器60，該反射偏光器係設置於並適形於第三透鏡40之主要曲面41上。反射偏光器60在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光。
第一延遲器層70係設置於並適形於雙合透鏡20、30之主要表面32上。
參照圖5，來自成像器10所發出之影像11的光錐301可包含約每毫米70線對的一空間頻率。該影像充滿出射光瞳111。光錐301的主光線321通過出射光瞳110之開口111的中心330，並與 光學系統200之光學軸220形成約40度的一角度。舉例而言，光學系統200的調變轉移函數(MTF)可大於約0.15。其他組態(諸如結合圖4及圖6至圖8所討論者)亦是可行的。
本文中所揭示之實施例包括：
實施例1.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡，該第二透鏡設置於該第一透鏡與該第三透鏡之間，該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約20nm/cm的一光學雙折射率，該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率，各透鏡具有相對的第一主要表面及第二主要表面，該第一透鏡的該第一主要表面及該第二主要表面實質上係球面且朝彼此內凹，該第一主要表面所具有之一曲率半徑的範圍從約10mm至約500mm，該第二主要表面所具有之一曲率半徑的範圍從約16mm至約1500mm，該第二透鏡的該第一主要表面實質上係球面，相鄰於該第一透鏡的該第二主要表面且朝該第一透鏡的該第二主要表面內凹，且具有大於約16mm至約1500mm的一曲率半徑，該第三透鏡的該第一主要表面相鄰於該第二透鏡的該第二主要表面且朝該第二透鏡的該第二主要表面凸出，且所具有之一曲率半徑的範圍從約14mm至約800mm，該第三透鏡的該第二主要表面朝該第三透鏡的該第一主要表面凸出，且所具有之一曲率半徑的範圍從約18mm至約1300mm； 一部分反射器，其在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；及一第一延遲器層，其係設置於並適形於該第二透鏡的實質上平坦的該第二主要表面上。
實施例2.如實施例1之光學系統，其中：該部分反射器係設置於並適形於該第一透鏡之該第一主要曲面上；且該反射偏光器係設置於並適形於該第三透鏡之該第一主要表面上。
實施例3.如實施例1之光學系統，其中該反射偏光器係設置於並適形於該第一透鏡之該第一主要表面上。
實施例4.如實施例1之光學系統，其中該部分反射器包含一半鏡，該半鏡設置於並適形於該第三透鏡之該第一主要表面上。
實施例5.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約15nm/cm的一光學雙折射率。
實施例6.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例7.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約7nm/cm的一光學雙折射率。
實施例8.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約5nm/cm的一光學雙折射率。
實施例9.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第三透鏡具有大於約15nm/cm的一光學雙折射率。
實施例10.如實施例1至4中任一者之光學系統，其中該第三透鏡具有大於約20nm/cm的一光學雙折射率。
實施例11.如實施例1至10中任一者之光學系統，其中該第二透鏡的該第二主要表面具有大於約2000的一曲率半徑
實施例12.如實施例1至10中任一者之光學系統，其中該第二透鏡的該第二主要表面係實質上平坦的。
實施例13.如實施例1至10中任一者之光學系統，其中該第二透鏡的該第二主要表面具有大於約100的一曲率半徑。
實施例14.如實施例1至13中任一者之光學系統，其中該預定波長範圍包含約550nm的一波長。
實施例15.如實施例1至13中任一者之光學系統，其中該預定波長範圍包含587.6nm。
實施例16.如實施例1至13中任一者之光學系統，其中該預定波長範圍係從約400nm至約700nm。
實施例17.如實施例1至13中任一者之光學系統，其中該預定波長包含一藍色原色波長、一綠色原色波長、及一紅色原色波長。
實施例18.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡各包含一玻璃。
實施例19.如實施例18之光學系統，其中該玻璃包含硼矽酸BK7玻璃、鑭冕牌玻璃LAK34、鑭燧石LAF7玻璃、燧石F2玻璃、重燧石SF2玻璃、鑭重燧石LASF45玻璃、氟磷酸FPL51玻璃、以及氟磷酸FPL55玻璃之一或多者。
實施例20.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中在約550nm處，該第一透鏡具有約1.52的一折射率且該第二透鏡具有約1.62的一折射率。
實施例21.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中在587.6nm處，該第一透鏡具有約1.52的一折射率且該第二透鏡具有約1.62的一折射率。
實施例22.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中在約500nm處，該第一透鏡具有約1.44的一折射率且該第二透鏡具有約1.75的一折射率。
實施例23.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中在587.6nm處，該第一透鏡具有約1.44的一折射率且該第二透鏡具有約1.75的一折射率。
實施例24.如請求項1之光學系統，其中該第一透鏡包含硼矽酸BK7玻璃，其在587.6nm處具有約1.52的一折射率，且該第二透鏡包含燧石F2玻璃，其在587.6nm處具有約1.62的一折射率。
實施例25.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含硼矽酸BK7玻璃，其在約587.6nm處具有約1.52的一折射率，且該第二透鏡包含重燧石SF2玻璃，其在約587.6nm處具有約1.65的一折射率。
實施例26.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約587.6nm處具有約1.50的一折射率，且該第二透鏡包含鑭重燧石LASF45玻璃，其在約587.6nm處具有約1.80的一折射率。
實施例27.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約587.6nm處具有約1.50的一折射率，且該第二透鏡包含鑭冕牌LAK34玻璃，其在約587.6nm處具有約1.73的一折射率。
實施例28.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約587.6nm處具有約1.50的一折射率，且該第二透鏡包含鑭冕牌LAK33B玻璃，其在約587.6nm處具有約1.76的一折射率。
實施例29.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約587.6nm處具有約1.50 的一折射率，且該第二透鏡包含鑭冕牌LAK33A玻璃，其在約587.6nm處具有約1.75的一折射率。
實施例30.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL55玻璃，其在約587.6nm處具有約1.44的一折射率，且該第二透鏡包含鑭冕牌LAK34玻璃，其在約587.6nm處具有約1.73的一折射率。
實施例31.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL51玻璃，其在約587.6nm處具有約1.50的一折射率，且該第二透鏡包含鑭冕牌LAF7玻璃，其在約587.6nm處具有約1.75的一折射率。
實施例32.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL55玻璃，其在約587.6nm處具有約1.44的一折射率，且該第二透鏡包含鑭燧石LAK34玻璃，其在約587.6nm處具有約1.73的一折射率。
實施例33.如實施例1至17中任一者之光學系統，其中該第一透鏡包含氟磷酸FPL55玻璃，其在約587.6nm處具有約1.44的一折射率，且該第二透鏡包含鑭燧石LAF7玻璃，其在約587.6nm處具有約1.75的一折射率。
實施例34.如實施例1至33中任一者之光學系統，其中該第三透鏡包含一塑膠。
實施例35.如實施例34之光學系統，其中該塑膠包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯醇、及聚碳酸酯之一或多者。
實施例36.如實施例1至35中任一者之光學系統，其中該第三透鏡在約550nm處具有約1.49的一折射率。
實施例37.如實施例1至35中任一者之光學系統，其中該第三透鏡在587.6nm處具有約1.49的一折射率。
實施例38.如實施例1至35中任一者之光學系統，其中該第三透鏡包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其在約550nm處具有約1.49的一折射率。
實施例39.如實施例1至35中任一者之光學系統，其中該第三透鏡包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其在587.6nm處具有約1.49的一折射率。
實施例40.如實施例1至39中任一者之光學系統，其中該第二透鏡之該第一主要表面的曲率半徑實質上等於該第一透鏡之該第二主要表面的曲率半徑。
實施例41.如實施例1至40中任一者之光學系統，其中該第二透鏡之該第一主要表面係接合至該第一透鏡之該第二主要表面。
實施例42.如實施例1至41中任一者之光學系統，其中該第二透鏡之該第一主要表面係經由一光學黏著劑接合至該第一透鏡之該第二主要表面。
實施例43.如實施例1至42中任一者之光學系統，其進一步包含一光學軸，使得沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層。
實施例44.如實施例1至43中任一者之光學系統，其中該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層之至少一者係旋轉對稱的。
實施例45.如實施例1至43中任一者之光學系統，其中該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層之至少一者係非旋轉對稱的。
實施例46.如實施例1至43中任一者之光學系統，其中該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層之至少一者具有至少一對稱平面。
實施例47.如實施例1至46中任一者之光學系統，其中該第一延遲器層在該預定波長範圍內之至少一波長處實質上係一四分之一波延遲器。
實施例48.如實施例1至47中任一者之光學系統，其中該第一透鏡係經組態以接收來自一成像器之一影像，入射在該第一透鏡上的該影像係經楕圓偏振。
實施例49.如實施例1至47中任一者之光學系統，其中該第一透鏡係經組態以接收來自一成像器之一影像，入射在該第一透鏡上的該影像係經圓形偏振。
實施例50.如實施例1至49中任一者之光學系統，其進一步包含一第二延遲器層，該第一透鏡設置於該第二透鏡與該第二延遲器層之間。
實施例51.如實施例50之光學系統，其進一步包含一第一線性吸收偏光器，該第二延遲器層設置於該第一透鏡與該第一線性吸收偏光器之間。
實施例52.如實施例1至51中任一者之光學系統，其進一步包含一線性吸收偏光器，該第三透鏡設置於該線性吸收偏光器與該反射偏光器之間。
實施例53.如實施例1至52中任一者之光學系統，其進一步包含：一第二延遲器層，該第一透鏡設置於該第二透鏡與該第二延遲器層之間；一第一線性吸收偏光器，該第二延遲器層設置於該第一透鏡與該第一線性吸收偏光器之間；及一第二線性吸收偏光器，該第三透鏡設置於該第二線性吸收偏光器與該反射偏光器之間。
實施例54.如實施例1至53中任一者之光學系統，其進一步包含：一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口；一第二延遲器層，其設置於該出射光瞳與該第三透鏡之間； 一第一線性吸收偏光器，其設置於該第二延遲器層與該第三透鏡之間。
實施例55.如實施例54之光學系統，其進一步包含：一成像器，其面向該第一透鏡，該成像器發出一影像；及一第二線性吸收偏光器，其設置於該成像器與該第一透鏡之間。
實施例56.如實施例1至55中任一者之光學系統，其進一步包含一出射光瞳，該出射光瞳係設置為相鄰於且面向該第三透鏡並在其中界定一開口，其中在該第三透鏡與該出射光瞳之間沒有線性吸收偏光器。
實施例57.如實施例1至56中任一者之光學系統，其進一步包含：一成像器，其係設置為相鄰於且面向該第一透鏡，該成像器發出一影像，入射在該第一透鏡上的該影像係經橢圓偏振；及一出射光瞳，其係設置為相鄰於且面向該第三透鏡並在其中界定一開口，入射在該第一透鏡上的該影像通過該出射光瞳的該開口離開該光學系統，該離開影像實質上係經線性偏振。
實施例58.如實施例57之光學系統，其中該成像器實質上係一多邊形，且該出射光瞳的該開口實質上係圓形。
實施例59.如實施例57之光學系統，其中該成像器之一作用區域的一最大橫向尺寸係D，且該出射光瞳之該開口的一最大橫向尺寸係d，1D/d20。
實施例60.如實施例59之光學系統，其中2D/d15。
實施例61.如實施例59之光學系統，其中5D/d10。
實施例62.如實施例59之光學系統，其中該出射光瞳之該開口的一最大橫向尺寸係在從約2mm至約80mm之一範圍內。
實施例63.如實施例57之光學系統，其中該出射光瞳與該第三較小之間的一分隔係在從約5mm至約30mm之一範圍內。
實施例64.如實施例57之光學系統，其中該出射光瞳與該第三較小之間的一分隔係在從約10mm至約20mm之一範圍內。
實施例65.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及 一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例66.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例67.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.3，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例68.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以 通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例69.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例70.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例71.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例72.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例73.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例74.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例75.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.15，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例76.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.5，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例77.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數 (MTF)係大於約0.6，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例78.如實施例65之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.68，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例79.如實施例65之光學系統，其中該複數個光學透鏡包含兩個第一透鏡及一個第二透鏡，該等兩個第一透鏡各包含一玻璃，該第二透鏡包含一塑膠。
實施例80.如實施例79之光學系統，其中該兩個第一透鏡形成一雙合透鏡，一個第一透鏡的一主要表面實質上適形於並接合至另一個第一透鏡的一主要表面。
實施例81.如實施例65之光學系統，其中各第一透鏡具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例82.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠； 一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例83.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例84.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.3，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例85.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例86.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例87.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例88.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數 (MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例89.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例90.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例91.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐(303)而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例92.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.15，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過 該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例93.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.5，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例94.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.6，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口的中心實施例並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例95.如實施例82之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.68，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例96.如實施例82之光學系統，其中該複數個光學透鏡包含兩個第一透鏡及一個第二透鏡，該等兩個第一透鏡各包含一玻璃，該第二透鏡包含一塑膠。
實施例97.如實施例96之光學系統，其中該兩個第一透鏡形成一雙合透鏡，一個第一透鏡的一主要表面實質上適形於並接合至另一個第一透鏡的一主要表面。
實施例98.如實施例82之光學系統，其中各第一透鏡具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例99.一種用於對觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口， 該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例100.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例101.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.3，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例102.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例103.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例104.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例105.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例106.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例107.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函 數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例108.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例109.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.15，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例110.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.5，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例111.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.6，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率， 以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例112.如實施例99之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.68，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例113.如實施例99之光學系統，其中該複數個光學透鏡包含兩個第一透鏡及一個第二透鏡，該等兩個第一透鏡各包含一玻璃，該第二透鏡包含一塑膠。
實施例114.如實施例113之光學系統，其中該兩個第一透鏡形成一雙合透鏡，一個第一透鏡的一主要表面實質上適形於並接合至另一個第一透鏡的一主要表面。
實施例115.如實施例99之光學系統，其中各第一透鏡具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例116.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠； 一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例117.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例118.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.3，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例119.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例120.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例121.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例122.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函 數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例123.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例124.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例125.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例126.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.15，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通 過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例127.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.5，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例128.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.6，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例129.如實施例116之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.68，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例130.如實施例116之光學系統，其中該複數個光學透鏡包含兩個第一透鏡(20、30)及一個第二透鏡，該等兩個第一透鏡各包含一玻璃，該第二透鏡包含一塑膠。
實施例131.如實施例130之光學系統，其中該兩個第一透鏡形成一雙合透鏡，一個第一透鏡的一主要表面實質上適形於並接合至另一個第一透鏡的一主要表面。
實施例132.如實施例116之光學系統，其中各第一透鏡具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例133.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口， 該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例134.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例135.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.3，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例136.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例137.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例138.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例139.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例140.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例141.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函 數(MTF)係約0.2，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約45度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例142.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.1，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例143.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.15，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約55度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例144.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.5，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例145.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.6，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率， 以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例146.如實施例133之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係約0.68，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約零度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
實施例147.如實施例133之光學系統，其中該複數個光學透鏡包含兩個第一透鏡及一個第二透鏡，該等兩個第一透鏡各包含一玻璃，該第二透鏡包含一塑膠。
實施例148.如實施例147之光學系統，其中該兩個第一透鏡形成一雙合透鏡，一個第一透鏡的一主要表面實質上適形於並接合至另一個第一透鏡的一主要表面。
實施例149.如實施例133之光學系統，其中各第一透鏡具有小於約10nm/cm的一光學雙折射率，且各第二透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率。
實施例150.一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：一成像器，其發出一影像；一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，由該成像器所發出的影像通過該出射光瞳的該開口離開該光學系統； 複數個光學透鏡，其等設置於該成像器與該出射光瞳之間，並接收由該成像器發出的影像，且包含第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡，該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率，該第一透鏡及該第二透鏡各具有小於約7nm/cm的一光學雙折射率，且經彼此接合以形成一雙合透鏡；一部分反射器，其設置於並適形於該雙合透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該第三透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；及一第一延遲器層，其設置於並適形於該雙合透鏡之一主要表面上；使得對來自該成像器所發出之一影像的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該影像包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學系統之一光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
除非另有所指，本說明書及申請專利範圍中用以表達特徵之尺寸、數量、以及物理性質的所有數字，皆應理解為在所有情況下以用語「約(about)」修飾之。因此，除非另有相反指示，否則在前述說明書以及隨附申請專利範圍中所提出的數值參數係近似值，其可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本文所揭示之教示所欲獲得 的所欲特性而有所不同。使用端點來敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)以及該範圍內的任何範圍。
該等實施例之各種修改及變更對於所屬技術領域中具有通常知識者而言當為顯而易見，且應理解本揭露之此範疇不受限於本文中所提出的說明性實施例。舉例而言，除非另有指示，讀者應假設一項揭示之實施例的特徵亦可應用於全部其他揭示之實施例。

Claims (10)

  1. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡，該第二透鏡設置於該第一透鏡與該第三透鏡之間，該第一透鏡及該第二透鏡之各者具有小於約20nm/cm的一光學雙折射率，該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率，各透鏡具有相對的第一主要表面及第二主要表面，該第一透鏡之該第一主要表面及該第二主要表面實質上係球面且朝彼此內凹，該第一主要表面所具有之一曲率半徑的範圍從約10mm至約500mm，該第二主要表面所具有之一曲率半徑的範圍從約16mm至約1500mm，該第二透鏡之該第一主要表面實質上係球面，相鄰於該第一透鏡之該第二主要表面且朝該第一透鏡之該第二主要表面內凹，並具有大於約16mm至約1500mm之一曲率半徑，該第三透鏡之該第一主要表面相鄰於該第二透鏡之該第二主要表面且朝該第二透鏡之該第二主要表面凸出，且所具有之一曲率半徑的範圍從約14mm至約800mm，該第三透鏡之該第二主要表面朝該第三透鏡之該第一主要表面凸出，且所具有之一曲率半徑的範圍從約18mm至約1300mm；一部分反射器，其在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；及一第一延遲器層，其係設置於並適形於該第二透鏡的實質平坦的該第二主要表面上。
  2. 如請求項1之光學系統，其中：該部分反射器係設置於並適形於該第一透鏡之該第一主要曲面上；且該反射偏光器係設置於並適形於該第三透鏡之該第一主要表面上。
  3. 如請求項1之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡各包含一玻璃；且該第三透鏡包含一塑膠。
  4. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  5. 如請求項4之光學系統，其中對來自一物體之入射在該光學系統上的 一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.25，該光錐包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  6. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約60線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  7. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲 面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約50線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  8. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上 未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約40線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  9. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：複數個光學透鏡，其等包含至少一第一透鏡及至少一第二透鏡，該至少一第一透鏡包含一玻璃，該至少一第二透鏡包含一塑膠；一部分反射器，其設置於並適形於該至少一第一透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該至少一第二透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；一第一延遲器層，其設置於並適形於該反射偏光器與該部分反射器之間之複數個光學透鏡的一主要表面上；及一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，該光學系統具有一光學軸，沿著該光學軸傳播之一光線在實質上未經折射的情況下通過該複數個光學透鏡、該部分反射器、該反射偏光器、及該第一延遲器層，使得對來自一物體之入射在該光學系統上的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.2，該光錐包含每毫米約30線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學軸形成約20度之一角度(θ)的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
  10. 一種用於對一觀看者顯示一影像的光學系統，其包含：一成像器，其發出一影像； 一出射光瞳，該出射光瞳在其中界定一開口，由該成像器所發出的影像通過該出射光瞳的該開口離開該光學系統；複數個光學透鏡，其等設置於該成像器與該出射光瞳之間，並接收由該成像器發出的影像，且包含第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡，該第三透鏡具有大於約10nm/cm的一光學雙折射率，該第一透鏡及該第二透鏡各具有小於約7nm/cm的一光學雙折射率，且經彼此接合以形成一雙合透鏡(doublet)；一部分反射器，其設置於並適形於該雙合透鏡之一主要曲面上，並在一預定波長範圍內具有至少30%的一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置於並適形於該第三透鏡的一主要曲面上，該反射偏光器在該預定波長範圍內實質上反射具有一第一偏振狀態之光，且實質上透射具有一正交的第二偏振狀態之光；及一第一延遲器層，其設置於並適形於該雙合透鏡之一主要表面上；使得對來自該成像器所發出之一影像的一光錐而言，該光學系統的一調變轉移函數(MTF)係大於約0.15，該影像包含每毫米約70線對的一空間頻率，以通過該出射光瞳之該開口中心並與該光學系統之一光學軸形成約40度之一角度的該光錐之一主光線充滿該出射光瞳。
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