TWI648557B - 光學系統 - Google Patents

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TWI648557B
TWI648557B TW105128342A TW105128342A TWI648557B TW I648557 B TWI648557 B TW I648557B TW 105128342 A TW105128342 A TW 105128342A TW 105128342 A TW105128342 A TW 105128342A TW I648557 B TWI648557 B TW I648557B
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optical system
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安德魯 約翰 奧德科克
智省 貟
提摩西 路易斯 汪
艾琳 愛麗斯 麥克道威爾
桂格 艾倫 安柏
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美商3M新設資產公司
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Abstract

描述光學系統，其等包括：一影像表面；一光闌表面；一部分反射器，其設置於該影像表面與該光闌表面之間；一反射偏光器，其設置於該光闌表面與該部分反射器之間；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。該反射偏光器沿著兩個正交軸凸出。該反射偏光器可係一經熱成型之多層反射偏光器。

Description

光學系統
顯示系統可包括一光束分光器、一四分之一波延遲器、及一反射偏光器。
美國專利第7,242,525號(Dike)描述一種光學系統，其投影實像至空間中且包括一或多個沿著光徑定位的一或多個特徵，該等特徵增強實像之可視性。該光學系統包括會聚元件，其用於會聚光源之一部分，以便形成實像。
美國專利第6,271,969號(Mertz)描述一種光學準直總成，其用於成像來自顯示器之光。該光學總成包括具有彼此正交之偏光方向之第一線性偏光濾光器及第二線性偏光濾光器。折疊成像總成定位於該等偏光濾光器之間，該折疊成像總成包括第一光束分光器、第一¼波長板、及第二光束分光器。
美國專利第8,780,039號(Gay等人)描述一種光學系統，其用於改變感知顯示裝置所顯示之影像的表面之形狀。該光學系統包含間隔開的第一部分反射器及第二部分反射器，第一部分反射器及第二部分反射器之至少一者可切換於第一非平直形狀與第二不同的 形狀之間，該第二不同的形狀可係平直或非平直。反射器與偏光光學器件一起提供光徑，使得來自顯示器之光至少被第一反射器部分透射、被第二反射器部分反射、被第一反射器部分反射、且被第二反射器部分透射。
反射偏光器可係多層光學膜。美國專利第6,916,440號(Jackson等人)描述一種用於以單軸方式拉伸多層光學膜之程序。美國專利第6,788,463號(Merrill等人)描述經後成型之多層光學膜。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間。該第一光學堆疊沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面，且包括一第一光學透鏡及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊沿著該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像表面，且包括：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光堆疊之間。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反 射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其包括至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸且在遠離該光軸的至少一個第二位置處係實質上光學單軸；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間。行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像源，其發射一無失真影像；一出射光瞳；一部分反射器；及一反射偏光器。該部分反射器具有沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像源的一第一形狀，且在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該反射偏光器具有沿著該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像源的一不同的第二形狀，使得該出射光瞳所透射的發射無失真影像之失真小於約10%。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像源；一出射光瞳；一第一光學堆疊，其設置於該影像源與該出射光瞳之間；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該出射光瞳之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括一第二光學透鏡、一多層反射偏光器、及一第一四分之一波延遲器，該第一四分之一波延遲器設置於該反射 偏光器與該第一光學堆疊之間。在該複數個所欲波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於在該出射光瞳處之一視野的1.5百分比。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像源；一出射光瞳；一第一光學堆疊，其設置於該影像源與該出射光瞳之間；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該出射光瞳之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括一第二光學透鏡、一多層反射偏光器、及一第一四分之一波延遲器，該第一四分之一波延遲器設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間。在該複數個所欲波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於20弧分。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像表面，其具有一最大橫向尺寸A；一光闌表面，其具有一最大橫向尺寸B；及一整合式光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間。A/B係至少3。該整合式光學堆疊包括：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一 四分之一波延遲器，其係依該複數個預定波長中之至少一個波長。透射穿過該光闌表面及該影像表面之至少一主光線以至少40度之入射角行進穿過該光闌表面。一整合式光學堆疊可描述為例如光學堆疊中之各種組件及層經形成在一起或黏附在一起的一光學堆疊。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像表面；一實質上平坦的光闌表面；以及設置於該影像表面與該光闌表面之間的第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一四分之一波延遲器，其依該複數個預定波長中之至少一個波長。該光學系統包括設置於該影像表面與該光闌表面之間的複數個主表面，各主表面沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面，且至少六個不同的主表面具有六個不同的凸性。
在本說明之一些態樣中，提供一種經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點的一光軸實質上旋轉對稱且沿著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出。該經熱成型之多層反射偏光器具有至少一個內層，其在遠離該頂點之至少一個第一位置處係實質上光學單軸，且該反射偏光器上之至少一個第一位置距該光軸具有一徑向距離r1及距在該頂點處垂直於該光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.2。
在本說明之一些態樣中，提供一種經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點的一光軸實質上旋轉對稱且沿著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出。該經熱成型之多層反射偏光器在該反射偏光器上具有的至少一個第一位置距該光軸具有一徑向距離r1及距在該頂點處垂直於該光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.2。對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之最大變異小於約2度。
在本說明之一些態樣中，提供一種製作一光學堆疊之方法。該方法包括以下步驟：提供一種熱成型工具，其以一工具軸為中心且具有一外表面，該外表面係相對於該工具軸旋轉不對稱；加熱一光學膜，得到一經軟化之光學膜；使該經軟化之光學膜適形於該外表面，同時至少沿著正交的第一方向及第二方向遠離該工具軸拉伸該經軟化之膜，得到一經適形之光學膜，該經適形之光學膜係相對於該經適形之膜之一光軸旋轉不對稱，其中該光軸與該工具軸重合；冷卻該經適形之光學膜，得到相對於該光軸旋轉對稱的一對稱光學膜；及在該對稱光學膜上模製一光學透鏡，得到該光學堆疊。
在本說明之一些態樣中，提供一種製作一所欲光學膜之方法，該光學膜具有一所欲形狀。該方法包括以下步驟：提供一種熱成型工具，其具有一外表面，該外表面具有不同於該所欲形狀之一第一形狀；加熱一光學膜，得到一經軟化之光學膜；使該經軟化之光學膜適形於具有該第一形狀之該外表面，同時至少沿著正交的第一方向 及第二方向拉伸該經軟化之膜，得到具有該第一形狀之一經適形之光學膜；及冷卻該經適形之光學膜，得到具有該所欲形狀之該所欲光學膜。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與出射光瞳之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括：一第二光學透鏡；一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱且沿著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出朝向影像源；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間。該經熱成型之多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.1。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學堆疊。該光學堆疊包括：一第一透鏡；一第二透鏡，其相鄰於該第一透鏡；一四分之一波延遲器，其設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間；一反射偏光器，其設置於該第二透鏡上而與該第一透鏡相對；及一部分反射器，其設置於該第一透鏡上而與該第二透鏡相對。該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲，且該光學堆疊係一整合式光學堆疊。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一部分反射器；一多層反射偏光器；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該部分反射器與該多層反射偏光器之間。在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該多層反射偏光器實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。該多層反射偏光器沿著正交的第一軸及第二軸凸出，且在該多層反射偏光器上具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距該多層反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該多層反射偏光器之一頂點處垂直於光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.1。該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一第一光學堆疊；一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括：一第二光學透鏡；及一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。該反射偏光器在該多層反射偏光器上包括至少一個第一位置，該至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距垂直於該多層 反射偏光器之一頂點處之光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.1。該多層反射偏光器包括至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一第一光學堆疊；一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括：一第二光學透鏡；一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。該反射偏光器在該多層反射偏光器上具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距垂直於該反射偏光器之一頂點處之光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.1。該光學系統在該光學系統之視野上具有至少50之對比率。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括：一第一光學堆疊；一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間。該第一光學堆疊包括：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學堆疊包括： 一第二光學透鏡；及一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。在該反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於光軸的平面具有一位移s1，其中s1/r1係至少0.1。該光學系統經調適以提供一可調整的屈光度校正。
在本說明之一些態樣中，提供一種頭戴顯示器，其包括第一光學系統及第二光學系統。該第一光學系統包括：一第一影像表面；一第一出射光瞳；一第一反射偏光器，其設置於該第一出射光瞳與該第一影像表面之間；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第一反射偏光器與該第一部分反射器之間。該第一反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出。該第一部分反射器設置於該第一反射偏光器與該第一影像表面之間，且該第一部分反射器在複數個預定波長內具有至少30%之一平均光學反射率。該第二光學系統包括：一第二影像表面；一第二出射光瞳；一第二反射偏光器，其設置於該第二出射光瞳與該第二影像表面之間；一第二部分反射器，其設置於該第二反射偏光器與該第二影像表面之間；及一第二四分之一波延遲器，其設置於該第二反射偏光器與該第二部分反射器之間。該第二反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出。在該複數個預定波長中，該第二部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。
在本說明之一些態樣中，提供一種相機，其包括一孔徑及一影像記錄裝置。該相機包括一反射偏光器，其設置於該孔徑與該 影像記錄裝置之間。該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲。一部分反射器設置於該反射偏光器與該影像記錄裝置之間，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。一四分之一波延遲器設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。
在本說明之一些態樣中，提供一種光束擴展器。該光束擴展器包括：一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置成相鄰於該部分反射器且與該部分反射器間隔開；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲。
在本說明之一些態樣中，提供一種投影系統，其包括：一光源；一影像形成裝置，其經設置以接收來自該光源之光且發射一會聚的經圖案化之光；及一光束擴展器。該光束擴展器包括：一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置成相鄰於該部分反射器且與該部分反射器間隔開；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲。該光束擴展器經設置，使得來自該影像形成裝置之該會聚的經圖案化之光入射於該部分反射器上，且該光束擴展器透射一發散的經圖案化之光。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括一光束擴展器、一偏光光束分光器、一光源、及一反射組件。該光束擴展器包括一反射偏光器，其係相對於兩個正交的方向彎曲。
該偏光光束分光器包括：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面、及一第一斜邊；一第二稜鏡，其具有一第一面及一第二斜邊，其中該第二斜邊設置成相鄰於該第一斜邊；及一第二反射偏光器，其設置於該第一斜邊與該第二斜邊之間。該光源設置成相鄰於該輸入面，且界定該輸入面上之一輸入有效面積。該反射組件設置成相鄰於該第一面，用於接收發射自該光源之光且發射一會聚的光。該反射組件具有一最大有效面積，其界定該輸出面上之一輸出有效面積。該光束擴展器經設置以接收該會聚的光且透射一發散的光。該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者比該反射組件之該最大有效面積小約一半。
在本說明之一些態樣中，提供一種放大裝置，其包括一光學系統。該光學系統包括：一出射光瞳；一反射偏光器，其靠近該出射光瞳且係相對於兩個正交軸彎曲；一部分反射器，其設置成相鄰於該反射偏光器而與該出射光瞳相對且與該反射偏光器間隔開。在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。一四分之一波延遲器設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。
10‧‧‧頭部
12‧‧‧右眼
16‧‧‧間隙/離隙
18‧‧‧間隙/離隙
26‧‧‧離隙
28‧‧‧離隙
34a‧‧‧像素
34b‧‧‧像素
34c‧‧‧像素
36‧‧‧透鏡總成
38‧‧‧主光線
40‧‧‧主光線
100‧‧‧光學系統；偏光光束分散器
110‧‧‧第一光學堆疊
112‧‧‧第一光學透鏡
114‧‧‧第一主表面
116‧‧‧第二主表面
120‧‧‧第二光學堆疊；第二光學透鏡
122‧‧‧第二光學透鏡；第二光學堆疊
124‧‧‧第一主表面
126‧‧‧第二主表面
130‧‧‧影像表面
135‧‧‧光闌表面
140‧‧‧光軸；折疊光軸
200‧‧‧光學系統
210‧‧‧第一光學堆疊
212‧‧‧第一光學透鏡
214‧‧‧第一主表面
216‧‧‧第二主表面
217‧‧‧部分反射器
220‧‧‧第二光學堆疊
222‧‧‧第二光學透鏡
224‧‧‧第一主表面
225‧‧‧第一四分之一波延遲器
226‧‧‧第二主表面
227‧‧‧反射偏光器
230‧‧‧影像表面
235‧‧‧光闌表面
237‧‧‧光線
238‧‧‧光線
240‧‧‧折疊光軸
310a‧‧‧光學堆疊
310b‧‧‧光學堆疊
310c‧‧‧光學堆疊
312‧‧‧透鏡
314‧‧‧第一主表面
315‧‧‧四分之一波延遲器
316‧‧‧第二主表面
317‧‧‧部分反射器
420a‧‧‧光學堆疊
420b‧‧‧光學堆疊
420c‧‧‧光學堆疊
422‧‧‧透鏡；光學透鏡
424‧‧‧第一主表面
425‧‧‧四分之一波延遲器
426‧‧‧第二主表面
427‧‧‧反射偏光器
500‧‧‧光學系統
510‧‧‧整合式光學堆疊
512‧‧‧光學透鏡
514‧‧‧第一主表面
516‧‧‧第二主表面
530‧‧‧影像表面
535‧‧‧光闌表面
537‧‧‧光線
540‧‧‧折疊光軸
600‧‧‧光學系統
610‧‧‧整合式光學堆疊
612‧‧‧光學透鏡
614‧‧‧第一主表面
615‧‧‧第二四分之一波延遲器
616‧‧‧第二主表面
617‧‧‧部分反射器；第二四分之一波延遲器
625‧‧‧第一四分之一波延遲器
627‧‧‧反射偏光器；多層反射偏光器
630‧‧‧影像表面
631‧‧‧影像源；顯示器面板
633‧‧‧第二光學系統
634‧‧‧入射光瞳
635‧‧‧光闌表面
637‧‧‧影像；光線
640‧‧‧折疊光軸
700‧‧‧光學系統
710‧‧‧整合式光學堆疊
712‧‧‧光學透鏡
714‧‧‧第一主表面
716‧‧‧第二主表面
717‧‧‧部分反射器
725‧‧‧第一四分之一波延遲器
727‧‧‧反射偏光器；多層反射偏光器
730‧‧‧影像表面
732‧‧‧影像記錄器
735‧‧‧光闌表面
737‧‧‧光線
740‧‧‧折疊光軸
800‧‧‧光學系統
812‧‧‧第一光學透鏡
814‧‧‧第一主表面
816‧‧‧第二主表面
822‧‧‧第二光學透鏡
824‧‧‧第一主表面
826‧‧‧第二主表面
830‧‧‧影像表面
835‧‧‧光闌表面
840‧‧‧折疊光軸
862‧‧‧第三光學透鏡
864‧‧‧第一主表面
866‧‧‧第二主表面
900‧‧‧光學系統
912‧‧‧第一光學透鏡
914‧‧‧第一主表面；層
916‧‧‧第二主表面
922‧‧‧第二光學透鏡
924‧‧‧第一主表面
926‧‧‧第二主表面
930‧‧‧影像表面
935‧‧‧光闌表面
937‧‧‧主光線
939a‧‧‧包絡光線
939b‧‧‧包絡光線
940‧‧‧光軸
943‧‧‧層
945‧‧‧層
1027‧‧‧反射偏光器
1040‧‧‧光軸
1047‧‧‧平面
1052‧‧‧第一位置
1054‧‧‧第二位置
1057‧‧‧頂點；平面
1127‧‧‧反射偏光器
1140‧‧‧光軸
1152‧‧‧第二位置
1153‧‧‧第一位置
1157‧‧‧頂點
1227‧‧‧反射偏光器
1272‧‧‧第一聚合層
1274‧‧‧第二聚合層
1327‧‧‧線柵偏光器
1370‧‧‧透明基材
1375‧‧‧線柵層
1377‧‧‧線或金屬跡線
1580‧‧‧方法；程序
1582‧‧‧步驟
1584‧‧‧步驟
1586‧‧‧步驟
1588‧‧‧步驟
1681‧‧‧熱成型工具
1683‧‧‧部分
1685‧‧‧外表面
1687‧‧‧基底
1782a‧‧‧外表面
1782b‧‧‧外表面
1784a‧‧‧內表面
1784b‧‧‧內表面
1786‧‧‧外表面
1788‧‧‧內表面
1790‧‧‧頭戴顯示器
1792‧‧‧框架
1794a‧‧‧第一顯示器部分
1794b‧‧‧第二顯示器部分
1796‧‧‧相機
1798‧‧‧眼動追蹤單元；第一部分
1800‧‧‧光學系統
1810‧‧‧光學堆疊
1812‧‧‧透鏡
1814‧‧‧反射孔徑
1817‧‧‧部分反射器
1827‧‧‧反射偏光器
1830‧‧‧影像表面
1835‧‧‧光闌表面
1889‧‧‧面板
1900‧‧‧光學系統
1910‧‧‧第一光學堆疊
1912‧‧‧透鏡
1920‧‧‧第二光學堆疊
1922‧‧‧透鏡
1930‧‧‧影像表面
1935‧‧‧光闌表面
1989‧‧‧面板
2000‧‧‧光學系統
2010‧‧‧光學堆疊
2012‧‧‧第一透鏡
2022‧‧‧第二透鏡
2030‧‧‧影像表面
2035‧‧‧光闌表面
2089‧‧‧面板
2100‧‧‧光學系統
2110‧‧‧第一光學堆疊
2112‧‧‧透鏡
2120‧‧‧第二光學堆疊
2122‧‧‧透鏡
2130‧‧‧影像表面
2135‧‧‧光闌表面
2189‧‧‧面板
2200‧‧‧光學系統
2212‧‧‧第一透鏡
2220‧‧‧光學堆疊
2222‧‧‧第二透鏡
2230‧‧‧影像表面
2235‧‧‧光闌表面
2300‧‧‧光學系統
2312‧‧‧第一透鏡
2320‧‧‧光學堆疊
2322‧‧‧第二透鏡
2330‧‧‧影像表面
2335‧‧‧光闌表面
2360‧‧‧光學堆疊
2362‧‧‧第三透鏡
2400‧‧‧光學系統
2400-1‧‧‧第一光學系統
2400-2‧‧‧第二光學系統
2417‧‧‧部分反射器；反射偏光器
2417-1‧‧‧部分反射器
2417-2‧‧‧部分反射器
2425‧‧‧第一四分之一波延遲器
2425-1‧‧‧四分之一波延遲器
2425-2‧‧‧四分之一波延遲器
2427‧‧‧反射偏光器
2427-1‧‧‧反射偏光器
2427-2‧‧‧反射偏光器
2431‧‧‧顯示器面板
2468‧‧‧可選的額外偏光器
2490‧‧‧裝置；顯示裝置
2490b‧‧‧顯示裝置
2490c‧‧‧裝置
2491-1‧‧‧光學透鏡
2491-2‧‧‧光學透鏡
2493‧‧‧快門
2497-1‧‧‧目鏡部分
2497-2‧‧‧目鏡部分
2499-1‧‧‧物鏡部分
2499-2‧‧‧物鏡部分
2500a‧‧‧偏光光束分散器
2502a‧‧‧照明器
2504a‧‧‧偏光光束分散系統
2510a‧‧‧第一稜鏡
2512a‧‧‧輸入面
2513a‧‧‧輸入有效面積
2514a‧‧‧輸出面
2515a‧‧‧輸出有效面積
2516a‧‧‧第一斜邊
2520a‧‧‧第二稜鏡
2524a‧‧‧成像器面
2526a‧‧‧第二斜邊
2530a‧‧‧反射偏光器
2532a‧‧‧第一反射組件
2534a‧‧‧第二反射組件
2536a‧‧‧最大有效面積
2543a‧‧‧最大接收面積
2550a‧‧‧光源
2552a‧‧‧包絡
2554a‧‧‧包絡
2556a‧‧‧中心光線
2557a‧‧‧折疊光軸
2557a-1‧‧‧第一區段
2557a-2‧‧‧第二區段
2557a-3‧‧‧第三區段
2557a-4‧‧‧第四區段
2590‧‧‧裝置
2590a‧‧‧裝置
2610‧‧‧整合式光學堆疊
2612‧‧‧第一透鏡
2617‧‧‧部分反射器
2622‧‧‧第二光學透鏡
2625‧‧‧四分之一波延遲器
2627‧‧‧反射偏光器
2700‧‧‧光學系統
2731‧‧‧顯示器面板
2812‧‧‧透鏡
A‧‧‧最大橫向尺寸
A1‧‧‧面積
B‧‧‧最大橫向尺寸
D‧‧‧直徑
d1‧‧‧距離
d2‧‧‧距離
d3‧‧‧距離
r1‧‧‧徑向距離；座標
r2‧‧‧徑向距離
s1‧‧‧位移；距離；座標
s2‧‧‧位移
Sm‧‧‧最大垂度
x‧‧‧軸；方向
y‧‧‧軸；方向
z‧‧‧軸；方向
θ‧‧‧視角/入射角
圖1至圖2係光學系統之示意剖面圖；圖3A至圖4C係光學堆疊之部分之剖面圖；圖5至圖9為光學系統之示意剖面圖；圖10係一反射偏光器之剖面圖； 圖11係一反射偏光器之前視圖；圖12係一反射偏光器之剖面圖；圖13A係一反射偏光器之前視圖；圖13B係圖13A之反射偏光器之剖面圖；圖14係一光學系統之對比率對該光學系統之偏光準確度之曲線圖；圖15係繪示一種製作具有一所欲形狀之所欲光學膜之方法的示意流程圖；圖16係一熱成型工具之示意剖面圖；圖17係一頭戴顯示器之示意俯視圖；圖18至圖23係光學系統之剖面圖；圖24A至圖24C係包括一或多個光學系統之裝置之示意俯視圖；圖25係包括一照明器及一光束擴展器之一裝置之示意側視圖；圖26係一光學堆疊之示意剖面圖；圖27A係一頭戴顯示器之一光學系統之側視圖；圖27B至圖27C係圖27A之光學系統之俯視圖；以及圖28A至圖28B係一複曲面透鏡在不同平面中之剖面圖。
以下說明係參照所附圖式進行，該等圖式構成本文一部分且在其中係以圖解說明方式展示各種實施例。圖式非必然按比例繪製。應瞭解，可設想出並做出其他實施例而不偏離本揭露的範疇或精神。因此，以下之詳細敘述並非作為限定之用。
根據本說明已發現，包括反射偏光器(其相對於兩個正交軸凸出且設置於光闌表面(例如，出射光瞳或入射光瞳)與影像表面(例如，顯示器面板之表面或影像記錄器之表面)之間)之光學系統可提供一種呈小型組態之形式的具有高視野、高對比、低色像差、低失真、及/或高效率之系統，該系統可實用於各種裝置中，包括例如頭戴顯示器(諸如虛擬實境顯示器)、及相機(諸如包括於手機中之相機)。
該光學系統可包括一部分反射器，該部分反射器設置於該反射偏光器與該影像表面之間，且該光學系統可包括至少一個四分之一波延遲器。例如，一第一四分之一波延遲器可設置於該反射偏光器與該部分反射器之間，且在一些情況中，一第二四分之一波延遲器可設置於該部分反射器與該影像表面之間。該等光學系統可經調適以利用在複數個所欲或預定波長中之波長，且在該複數個所欲或預定波長中，該部分反射器可具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，該部分反射器可具有至少30%之一平均光學透射率。四分之一波延遲器可係依該複數個所欲或預定波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係單一連續波長範圍(例如，400nm至700nm之可見範圍)，或其可係複數個連續波長範圍。部分反射器可係陷波反射器(notch reflector)，且該複數個所欲或預定波長可包括一或多個波長範圍，該一或多個波長範圍中之至少一些具有不大於100nm或不大於50nm之半高全寬反射頻帶。反射偏光器可係陷波反射偏光器，且可 具有匹配或實質上匹配部分反射器之反射頻帶的反射頻帶。在一些情況中，光學系統可經調適來搭配一或多個雷射使用，且該複數個所欲或預定波長可包括在雷射波長附近的窄頻帶(例如，10nm的寬度)。
反射偏光器、部分反射器、及/或四分之一波延遲器亦可係相對於兩個正交軸彎曲。在一些實施例中，反射偏光器、第一四分之一波延遲器、及部分反射器中之各者係相對於兩個正交軸彎曲，且在一些實施例中，此等層或組件中之各者凸出朝向影像表面。在一些實施例中，提供介於光闌表面與影像表面之間之複數個表面，且反射偏光器、第一四分之一波延遲器、及部分反射器中之各者設置於該等表面中之一者上。此等層或組件可各自設置於不同表面上，或該等層或組件中之二或更多者可設置於單一表面上。在一些實施例中，一個、兩個、三個、或更多個透鏡設置於光闌表面與影像表面之間，且該複數個表面可包括該一或多個透鏡之主表面。該等透鏡中之一或多者可定位於反射偏光器與部分反射器之間，該等透鏡中之一或多者可定位於光闌表面與反射偏光器之間，且該等透鏡中之一或多者可定位於部分反射器與影像表面之間。
例如，反射偏光器可係經熱成型之反射偏光器，且可係經熱成型之聚合多層光學膜反射偏光器，或可係經熱成型之線柵偏光器。熱成型係指在高於周圍溫度下進行的成型程序。合併反射偏光器的習知顯示器設計使用平直反射偏光器，或使用設置成相對於單一軸彎曲的圓柱狀彎曲形狀的反射偏光器。使反射偏光器彎曲成圓柱形不會使該反射偏光器拉伸，且因此實質上不會改變其作為反射偏光器之 性能。本說明之反射偏光器可係相對於兩個正交軸彎曲，且可由於使反射偏光器成型成彎曲形狀而被拉伸。根據本說明已發現，儘管反射偏光器被拉伸成複合彎曲的形狀，但是此類複合彎曲的反射偏光器可用於例如顯示器及相機應用之光學系統中，同時促成各種改良的光學性質(例如，分色減小、失真減小、視野改良、對比率改良等)。如本文其他地方進一步討論，已發現當在本說明之光學系統中使用時，由在熱成型之前經單軸定向的熱成型聚合多層光學膜製成之凸形反射偏光器係尤其有利的。在一些實施例中，經單軸定向之多層反射偏光器係APF(Advanced Polarizing Film，可購自3M Company,St.Paul,MN)。在一些實施例中，光學系統包括經熱成型之APF，且光學系統中之入射於經熱成型之APF上的任何或實質上任何主光線具有低入射角(例如，小於約30度、小於約25度、或小於約20度)。圖1係光學系統100之示意剖面圖，光學系統100包括：影像表面130；光闌表面135；第一光學堆疊110，其設置於影像表面130與光闌表面135之間；第二光學堆疊120，其設置於第一光學堆疊110與光闌表面135之間。第一光學堆疊110及第二光學堆疊120中之各者沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向影像表面130。在圖1中提供一x-y-z座標系。正交的第一軸及第二軸可分別係x軸及y軸。影像表面130具有最大橫向尺寸A，且光闌表面135具有最大橫向尺寸B。最大橫向尺寸可係圓形的影像表面或光闌表面之直徑，或可係矩形的影像表面或光闌表面之對角距離。在一些實施例中，A/B可係至少2、至少3、至 少4、或至少5。影像表面130及/或光闌表面135可係實質上平坦或可係彎曲的。
第一光學堆疊110包括第一光學透鏡112，第一光學透鏡112具有相對的各自第一主表面114及第二主表面116。第一主表面114及/或第二主表面116可具有設置於其上的一或多個層或塗層。第一光學堆疊110亦包括部分反射器，該部分反射器設置於第一主表面114及第二主表面116中之一者上，如本文其他地方進一步描述(參見例如，圖2、及圖3A至圖3C)。在複數個所欲或預定波長中，包括在本說明之光學系統中之部分反射器中之任一者可具有至少30%之一平均光學反射率。該複數個所欲或預定波長可係可見波長範圍(例如，400nm至700nm)、紅外波長範圍、紫外波長範圍、或可見波長、紅外波長及紫外波長之某一組合。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係一窄的波長範圍或複數個窄波長範圍，且部分反射器可係陷波反射器，該陷波反射器具有至少一個半高全寬不大於100nm或不大於50nm之反射頻帶。可藉由計算在該複數個所欲或預定波長範圍內的平均反射率來判定平均光學反射率。類似地，可藉由平均化在該複數個所欲或預定波長範圍內的透射率來判定平均光學透射率。在一些實施例中，在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器具有平均光學反射率及平均光學透射率，平均光學反射率及平均光學透射率各自在30%至70%之範圍內，或各自在40%至60%之範圍內。部分反射器可係例如半鏡。可使用任何合適的部分反射器。例如，可藉由塗佈一金屬(例如，銀或鋁)薄層於一透明基材上來構造 部分反射器。亦可例如藉由沉積薄膜介質塗層至透鏡之表面上，或藉由沉積金屬塗層及介質塗層之組合於透鏡之表面上來形成部分反射器。在一些實施例中，部分反射器可係第二反射偏光器，該第二反射偏光器可係多層聚合反射偏光器(例如，APF或DBEF)或可係線柵偏光器。
第二光學堆疊包括第二光學透鏡122，其具有第一主表面124及第二主表面126。第一主表面124及/或第二主表面126可具有設置於其上的一或多個層或塗層。如本文其他地方進一步描述(參見例如圖2、及圖4A至圖4C)，第二光學堆疊120可包括反射偏光器及第一四分之一波延遲器，其等彼此疊加設置(例如，四分之一波延遲器膜(例如，經定向之聚合物膜)層壓至反射偏光器膜，或四分之一波延遲器塗層(例如，液晶聚合物塗層)在反射偏光器膜上)且設置於第一主表面124及第二主表面126中之一者上，或反射偏光器設置於第一主表面124上，且第一四分之一波延遲器設置於第二主表面126上。例如，第一四分之一波延遲器可係與第二光學透鏡122一起模製之膜，或可係在第二光學透鏡122成型之後施加至第二主表面126之塗層。適合用於形成一四分之一波延遲器之塗層包括描述於美國專利申請公開案第US 2002/0180916號(Schadt等人)、第US 2003/028048號(Cherkaoui等人)、及第US 2005/0072959號(Moia等人)中之線性光可聚合聚合物(LPP)材料及液晶聚合物(LCP)材料。合適的LPP材料包括ROP-131 EXP 306 LPP，且合適的LCP材料包括ROF-5185 EXP 410 LCP，兩者均可購自Rolic Technologies, Allschwil,Switzerland。四分之一波延遲器可係依該複數個所欲或預定波長中之至少一個波長的四分之一波長。
在一些實施例中，第二光學堆疊120在第一主表面124及第二主表面126中之一者上包括反射偏光器。光學系統100包括第一四分之一波延遲器，其設置於第一透鏡112與第二透鏡122之間。第一四分之一波延遲器可設置於第二光學堆疊122之第二表面126上(在此情況中，第一四分之一波延遲器可被視為第二光學堆疊120之部分，或第一四分之一波延遲器可被視為係設置於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間)，或可作為分開的組件有間隔地包括於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間，或可設置於第一光學堆疊110之第一表面114上(在此情況下，其可視為第一光學堆疊110之部分，或其可視為係設置於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間)。
該多層反射偏光器實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。第一偏光狀態及第二偏光狀態可係線性偏光狀態。第一四分之一波延遲器設置於反射偏光器與第一光學堆疊110之間。
本說明之光學堆疊可例如藉由以下製成：熱成型任何包括在光學堆疊中之膜，然後使用膜插入模製程序將透鏡射出模製至膜上。如本文其他地方進一步描述，反射偏光器膜可具有各向異性機械性質，若膜係熱成型於旋轉對稱的模具上，則該等各向異性機械性質可使膜在冷卻之後係旋轉不對稱。可能難以將旋轉不對稱的膜射出模 製至旋轉對稱的透鏡上，而不在膜中造成起皺或其他缺陷。已發現，若膜具有各向異性機械性質，則使用旋轉不對稱的熱成型模可在冷卻之後得到旋轉對稱的膜。可將旋轉對稱的透鏡插入模製至所得旋轉對稱的膜中，而不使經熱成型之膜起皺或以其他方式造成損壞。
影像表面130可係形成影像之任何表面。在一些實施例中，影像源包含影像表面130，且光闌表面135係出射光瞳。例如，影像表面130可係影像形成裝置之輸出表面，諸如顯示器面板。光闌表面135可係光學系統100之出射光瞳，且可經調適以與第二光學系統之入射光瞳重疊，第二光學系統可係例如觀察者之眼睛或相機。第二光學系統之入射光瞳可係例如觀察者之眼睛之入射光瞳。影像源可發射經偏光或未經偏光之光。在一些實施例中，影像表面130係孔徑，其經調適以接收從光學系統100外部的物體反射之光。
光學系統100可包括一或多個額外延遲器。例如，第二四分之一波延遲器可包括在第一光學堆疊110中，且可設置於第一主表面114及第二主表面116中之一者上，或可設置於部分反射器上。例如，當影像表面130係產生經偏光之光的顯示器面板之表面時，包括第二四分之一波延遲器可係所欲的。顯示器面板可發射經線性偏光、經圓形偏光、或經橢圓偏光之光。例如，顯示器面板可係液晶顯示器(LCD)面板或液晶覆矽(LCoS)顯示器面板，且可發射經線性偏光之光。在一些實施例中，第二四分之一波延遲器設置於部分反射器與影像表面之間，且在一些實施例中，線性偏光器(例如，線性吸收偏光器或第二反射偏光器)設置於第二四分之一波延遲器與影像表面 130之間。在一些實施例中，顯示器面板係實質上平直。在其他實施例中，使用彎曲的顯示器面板。例如，可使用彎曲的OLED(有機發光二極體)顯示器。在一些實施例中，可使用透明或半透明的顯示器(例如，透明的OLED、LCD、或電泳顯示器)。在一些實施例中，影像源包含影像表面，其中影像源可包括顯示器面板且可以可選地包括快門。在一些實施例中，快門(例如，液晶快門或PDLC(聚合物分散液晶)快門、或光致變色快門、或可作為快門之可實體移除的屏障)可搭配透明或半透明的顯示器面板使用，以選擇性地允許或不允許周圍光行進穿過該透明或半透明的顯示器面板。半透明的顯示器面板在該顯示器面板之至少一個狀態中針對至少一個可見波長可具有至少25百分比、或至少50百分比之透射率。在一些實施例中，影像源可包含螢光(florescent)材料，其可用非可見光照射來產生可見影像。
在一些實施例中，影像記錄器包含影像表面130，且光闌表面135係入射光瞳。例如，在相機應用中，相機之孔徑光闌可係光學系統100之入射光瞳，且影像表面130可係相機之影像感測器之表面，影像感測器可例如係電荷耦合裝置(CCD)感測器或互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
光學系統100可以折疊光軸140為中心，可由透射穿過影像表面130之中心光線之光徑來界定折疊光軸140。光軸140係折疊的，因為中心光線之光徑在介於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間的一段光徑中在負z方向上傳播，且在介於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間的另一段光徑中在正z方向上傳播。
第一光學堆疊110及第二光學堆疊120可具有實質上相同的形狀，或可具有不同的形狀。類似地，第一光學透鏡112及第二光學透鏡122可具有實質上相同的形狀，或可具有不同的形狀。反射偏光器、第一四分之一波延遲器、部分反射器、第一光學透鏡112之第一主表面114及第二主表面116、以及第二光學透鏡120之第一主表面124及第二主表面126中之任何一或多者可具有非球面多項式垂度方程式(aspheric polynomial sag equation)所述之形狀。各種表面或層可具有相同的形狀，或可具有不同的形狀，且可由相同或不同的非球面多項式垂度方程式描述。非球面多項式垂度方程式可採取以下形式： 其中c、k、D、E、F、G、H、及I係常數，z係距頂點之距離(例如，圖10中之距離s1)，且r係徑向距離(例如，圖10中之距離r1)。參數k可指代為錐形常數。本說明之任何光學系統可包括一反射偏光器、一或多個四分之一波延遲器、一部分反射器、及複數個主表面，該複數個主表面設置於影像表面與光闌表面之間。該反射偏光器、該一或多個四分之一波延遲器、該部分反射器、及該等主表面中之任何一或多者可具有非球面多項式垂度方程式所述之形狀。
第一光學堆疊110設置在距影像表面130之距離d1處，第二光學堆疊120設置在距第一光學堆疊110之距離d2及距光闌 表面135之距離d3處。在一些實施例中，距離d1、d2、及/或d3係可調整的。在一些實施例中，介於影像表面130與光闌表面135之間的距離(d1+d2+d3)係固定的，且d1及/或d3係可調整的。例如，距離d1、d2、及/或d3可係使用者可調整的，其藉由安裝第一光學堆疊110及第二光學堆疊120中之一或兩者於一軌道上，從而提供位置之機械調整。
相對於第一光學堆疊110及/或第二光學堆疊120自身或相對於影像表面130及/或光闌表面135調整第一光學堆疊110及/或第二光學堆疊120之位置之能力允許光學系統100所提供之屈光度校正係可調整的。例如，移動第二光學堆疊120同時保持其餘組件固定，允許由影像表面130發射且透射穿過光闌表面的光線係可從在光闌表面135處係平行的調整成在光闌表面135處係會聚或發散的。在一些實施例中，可在機械調整裝置上指示屈光度值，可透過使用硬擋塊、掣子或類似裝置以實體方式來選擇屈光度值，或諸如用步進馬達、或結合電子度量使用馬達或線性致動器以電子方式來調整屈光度值。在一些實施例中，包含影像表面130之顯示器面板之影像大小可基於屈光度調整來改變。這可由使用者手動地進行，或經由調整裝置自動地進行。在其他實施例中，可提供一個、兩個、三個或更多個光學透鏡。在部分反射器設置於第一透鏡之表面上且反射偏光器設置於不同的第二透鏡之表面上的任何實施例中，至少部分地，藉由提供第一透鏡及/或第二透鏡之可調整的位置，及/或提供介於第一透鏡與第二透鏡之間的可調整的距離，可提供可改變的屈光度(dioptric power)。
在一些實施例中，第一光學透鏡112及第二光學透鏡122中之一或兩者可經定形狀以提供屈光度值及/或柱鏡屈光度(cylinder power)(例如，藉由模製具有環形表面之透鏡，環形表面可描述為在兩個正交方向上具有不同的曲率半徑的表面)，使得光學系統100可為使用者提供所欲的處方(prescription)校正。圖28A及圖28B中繪示在反射中具有球鏡屈光度及柱鏡屈光度且可用於本說明之光學系統中的複曲面透鏡之實例，該等圖分別係透鏡2812以在y-z平面及x-z平面中穿過透鏡之頂點的剖面之形式的剖面圖。y-z平面(圖28A)中之曲率半徑小於x-z平面(圖28B)中之曲率半徑。在一些實施例中，可藉由使用可被褶曲的薄塑膠透鏡來產生柱鏡屈光度。類似地，處方校正可藉由向一或多個透鏡提供合適的屈光力(optical power)來包括在本文所述之一個、兩個、三個或更多個透鏡光學系統中。在一些實施例中，光學系統可經調適以合併一處方透鏡，其設置於包含影像表面的顯示器面板與光學系統之其他透鏡之間，從而可不提供屈光度校正，或該系統可經調適以合併一處方透鏡，其設置於光闌表面與光學系統之其他透鏡之間，從而可不提供屈光度校正。
可移動的光學透鏡之另一用途係最小化立體觀察器中之調節聚散失調(vergence-accommodation mismatch)。在許多立體頭戴顯示器中，深度之感測係藉由將某些物體之左眼及右眼影像移動得更靠近在一起來產生。左眼及右眼會聚以清楚地看到物體之虛擬影像，且這是給出深度知覺的線索。但是，當眼睛觀察近處的真實物體時，眼睛不僅會聚，而且各眼睛之晶狀體聚焦(亦稱為調節)以將近處的 物體帶至視網膜之焦點。因為立體觀察器間存在聚散線索的差異且觀察近處物體虛擬影像時眼睛缺乏調節，許多立體頭戴顯示器之使用者可遭遇視覺不適、眼睛疲勞及/或噁心感。藉由調整第一透鏡及第二透鏡之位置，虛擬影像距離可調整至近點，使得眼睛聚焦以看到物體之虛擬影像。藉由組合聚散線索與調節線索，可調整光學系統中之一或多個透鏡之位置，使得可減小或實質上移除調節聚散失調。
在一些實施例中，頭戴顯示器包括本說明之光學系統中之任一者，且亦可包括眼動追蹤(eye-tracking)系統。眼動追蹤系統可經組態以偵測使用者在看虛擬影像的哪個地方，且光學系統可經調適以藉由調整光學系統中之一或多個透鏡來調整虛擬影像距離，以匹配如同立體呈現的物體深度。
在一些實施例中，第一光學透鏡112及/或第二光學透鏡122可經定形狀，以在反射或折射或兩者中具有球鏡屈光度及/或柱鏡屈光度。這可例如藉由使用具有所欲形狀的熱定型模具及膜插入模具來進行。可例如藉由在射出模製程序之後在旋轉對稱的透鏡冷卻時向其施加應力來產生柱鏡屈光度。或者，透鏡可藉由後處理、鑽石切削、磨碎或拋光來彎曲(球狀地、柱狀地或組合)。
在一些實施例中，第一光學透鏡112及第二光學透鏡122中之一或兩者可動態地或靜態地在光學系統中褶曲。靜態褶曲之實例係一或多個固定螺絲或類似機構靜態地施加壓縮力或拉力至一或多個透鏡。在一些實施例中，固定螺絲可以環狀形式提供，以沿著多個軸提供散光校正，解決所有三種類型的散光：循規(with the rule)散 光、逆規(against the rule)散光、及斜射散光。這將提供準確的校正，諸如利用一般以30度或15度或10度的斜度之增量解決散光之眼鏡鏡片。固定螺絲之螺距可與柱鏡屈光度相關，以基於螺絲之匝或部分匝提供校正之測量。在一些實施例中，可使用壓電致動器、音圈致動器、或步進馬達致動器、或其他類型的致動器褶曲一或多個透鏡(例如，基於使用者對裝置的輸入，諸如輸入處方)。
在處方透鏡術語中，平透鏡係不具有折射光屈光度之透鏡。在一些實施例中，第一光學透鏡112及/或第二光學透鏡122可係在透射中具有很少或不具有屈光力之平透鏡，但可在反射中具有屈光力(例如，歸因於透鏡之整體曲率)。第一光學透鏡112之第一主表面114及第二主表面116之曲率可相同的或實質上相同，且第二光學透鏡122之第一主表面124及第二主表面126之曲率可相同的或實質上相同。第一光學透鏡112及第二光學透鏡122可具有實質上相同的形狀。在一些實施例中，第一光學透鏡112及/或第二光學透鏡122可在透射中具有屈光力且亦可在反射中具有屈光力。
光學系統100在第二光學堆疊120中包括一反射偏光器及一四分之一波延遲器，且在第一光學堆疊110中包括一部分反射器。該反射偏光器、該四分之一波延遲器、及該部分反射器在該等光學堆疊中之配置可存在各種可能性。圖2展示一種可能的配置；於圖3A至圖4C中描述其他配置。
圖2係光學系統200之示意剖面圖，光學系統200包括：影像表面230；光闌表面235；第一光學堆疊210，其設置於影像 表面230與光闌表面235之間；第二光學堆疊220，其設置於第一光學堆疊210與光闌表面235之間。第一光學堆疊210及第二光學堆疊220中之各者沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向影像表面230。在圖2中提供一x-y-z座標系。正交的第一軸及第二軸可分別係x軸及y軸。
第一光學堆疊210包括第一光學透鏡212，第一光學透鏡212具有相對的各自第一主表面214及第二主表面216。第一光學堆疊210包括部分反射器217，其設置於第一主表面214上。在複數個所欲或預定波長中，部分反射器217具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器217可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。
第二光學堆疊包括第二光學透鏡222，其具有第一主表面224及第二主表面226。第二光學堆疊220包括反射偏光器227，其設置於第二主表面226上，且第二光學堆疊220包括四分之一波延遲器225，其設置於反射偏光器227上。四分之一波延遲器225可係層壓於反射偏光器227上之膜，或可係施加至反射偏光器227之塗層。光學系統200可包括一或多個額外延遲器。例如，第二四分之一波延遲器可包括在第一光學堆疊210中，且可設置於第二主表面216上。第一四分之一波延遲器225及包括在光學系統200中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。或者，第二光學堆疊220可描述為包括第二 透鏡222及設置於第二透鏡222上之反射偏光器227，且第一四分之一波延遲器225可視為設置於第二光學堆疊220上而非包括在第二光學堆疊220中的分開之層或塗層。在此情況中，第一四分之一波延遲器225可描述為設置於第一光學堆疊210與第二光學堆疊220之間。在一些實施例中，第一四分之一波延遲器225可不附接至第二光學堆疊220，且在一些實施例中，第一四分之一波延遲器225設置於第一光學堆疊210與第二光學堆疊220之間且與其等間隔開。在又其他實施例中，第一四分之一波延遲器225可設置於部分反射器217上，且可描述為包括在第一光學堆疊210中，或可描述為設置於第一光學堆疊210與第二光學堆疊220之間。
光線237及238各自透射穿過影像表面230及光闌表面235。光線237及238可各自從影像表面230透射至光闌表面235(例如，在頭戴顯示器應用中)，或光線237及238可從光闌表面235透射至影像表面230(例如，在相機應用中)。光線238可係中心光線，其光徑界定光學系統200之折疊光軸240，光學系統200可以折疊光軸240為中心。折疊光軸240可對應於折疊光軸140。
在光線237從影像表面230透射至光闌表面235之實施例中，光線237(且光線238類似)依序透射穿過影像表面230、透射穿過第二主表面216(及其上之任何塗層或層)、透射穿過第一光學透鏡212、透射穿過部分反射器217、透射穿過設置於反射偏光器227上之四分之一波延遲器225、從反射偏光器227反射、往回透射穿過四分之一波延遲器225、從部分反射器217反射、透射穿過四分之一 波延遲器225、透射穿過反射偏光器227、透射穿過第二透鏡222、且透射穿過光闌表面235。光線237可在一偏光狀態中從影像表面230發射，其在行進穿過四分之一波延遲器225之後旋轉至第一偏光狀態。此第一偏光狀態對於反射偏光器227而言可係阻斷狀態。在光線237行進穿過第一四分之一波延遲器225、從部分反射器217反射、且反向行進穿過四分之一波延遲器225之後，其偏光狀態係實質上正交於第一偏光狀態之第二偏光狀態。光線237可因此在其第一次入射於反射偏光器227上時從反射偏光器227反射，且可在其第二次入射於反射偏光器227上時透射穿過反射偏光器227。
其他光線(未繪示)當在負z方向上入射於部分反射器217上時從部分反射器217反射，或當在正z方向上入射於部分反射器217上時由部分反射器217透射。此等光線可離開光學系統200。
在一些實施例中，當主光線第一次或每次入射於第一光學堆疊210或第二光學堆疊220上時，行進穿過影像表面230及光闌表面235之實質上任何主光線以小於約30度、小於約25度、或小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊210及第二光學堆疊220中之各者上。在本說明之任何光學系統中，當主光線第一次或每次入射於入射於反射偏光器或部分反射器上時，行進穿過影像表面及光闌表面之實質上任何主光線以小於約30度、小於約25度、或小於約20度之入射角入射於反射偏光器及部分反射器中之各者上。若透射穿過光闌表面及影像表面之所有主光線中之大部分(例如，約90百分比或更多、 或約95百分比或更多、或約98百分比或更多)滿足一條件，則可稱實質上任何主光線均滿足該條件。
各種因素可造成在影像表面230所發射之光第一次入射於反射偏光器227上時，光部分透射穿過反射偏光器227。這可導致在光闌表面235處的非所要的重像或影像模糊。此等因素可包括各種偏光組件在成型期間之性能劣化及光學系統200中之非所要的雙折射。此等因素之作用可組合而降低光學系統200之對比率及效率。此等因素對對比率之作用可見於例如圖14中，該圖展示當藉由影像表面230發射時隨著具有通過狀態的偏光之光之百分比而變化的在光闌表面235處的對比率，經由光學建模來判定該對比率，該光在行進穿過第一四分之一波延遲器225及設置於第一透鏡212之第二主表面216上之第二四分之一波延遲器(未繪示)之後第一次入射於反射偏光器227上時由反射偏光器227阻斷。可藉由使用相對較薄光學透鏡(其例如可減小透鏡中之非所要的雙折射)及使用薄光學膜(其可例如減小由熱成型光學膜引起之光學假影)來最小化此類因素。在一些實施例中，第一光學透鏡212及第二光學透鏡222各自具有小於7mm、小於5mm、或小於3mm之厚度，且可具有在例如1mm至5mm、或1mm至7mm之範圍內的厚度。在一些實施例中，反射偏光器227可具有小於75微米、小於50微米、或小於30微米之厚度。在一些實施例中，在光學系統200之視野上，光闌表面235處之對比率係至少40、或至少50、或至少60、或至少80、或至少100。已發現，相較於使用其他相對於兩個正交軸彎曲的反射偏光器，若反射偏光器227 係經熱成型之(使得其係相對於兩個正交軸彎曲)多層光學膜，該膜在熱成型之前經單軸定向(例如，APF)，則對比率可係顯著較高的。亦可使用其他反射偏光器，諸如非單軸定向的多層聚合膜反射偏光器或線柵偏光器。
已發現，合適地選擇各種主表面(例如，第二主表面226及第一主表面214)之形狀使光學系統可提供足夠低的失真，使得影像不必係預失真的。在一些實施例中，經調適以發射無失真影像的影像源包含影像表面230。部分反射器217及反射偏光器227可選擇不同的形狀，使得光闌表面235透射之所發射無失真影像之失真小於在光闌表面235處之視野之約10%、或小於約5%、或小於約3%。在光闌表面處之視野可例如大於80度、大於90度、或大於100度。
圖3A至圖3C係光學堆疊310a至310c之部分之剖面圖，其等中之任一者可對應於第一光學堆疊110。儘管於圖3A至圖3C中未展示，但是光學堆疊310a至310c可各自係相對於兩個正交軸彎曲。光學堆疊310a至310c中之各者包括透鏡312(其可對應於光學透鏡112)，透鏡312具有第一主表面314及第二主表面316。光學堆疊310a包括：四分之一波延遲器315，其可以可選地被省略並設置於第一主表面314上，及部分反射器317，其設置於第二主表面316上。光學堆疊310b包括：部分反射器317，其設置於第一主表面314上；及四分之一波延遲器315，其可以可選地被省略，設置於部分反射器317上而與光學透鏡312相對。光學堆疊310c包括四分之一波 延遲器315，其設置於第二主表面316上，且光學堆疊310c包括部分反射器317，其設置於四分之一波延遲器315上而與透鏡312相對。
圖4A至圖4C係光學堆疊420a至420c之部分之剖面圖，其等中之任一者可對應於第二光學堆疊120。光學堆疊420a至420c可各自係相對於兩個正交軸彎曲。光學堆疊420a至420c中之各者包括透鏡422(其可對應於光學透鏡422)，透鏡422具有第一主表面424及第二主表面426。光學堆疊420a包括：四分之一波延遲器425，其設置於第一主表面424上；及反射偏光器427，其設置於第二主表面426上。光學堆疊420b包括反射偏光器427，其設置於第一主表面424上，及四分之一波延遲器425，其設置於反射偏光器427上而與透鏡422相對(如在圖2中)。光學堆疊420c包括：四分之一波延遲器425，其設置於第二主表面426上，且光學堆疊420c包括反射偏光器427，其設置於四分之一波延遲器425上而與透鏡422相對。
於圖5中展示一替代實施例，該圖係光學系統500之示意剖面圖，光學系統500包括影像表面530、光闌表面535、及整合式光學堆疊510，整合式光學堆疊510包括光學透鏡512，其具有第一主表面514及第二主表面516。第一主表面514及/或第二主表面516可具有設置於其上的一或多個層或塗層。整合式光學堆疊510亦包括部分反射器、多層反射偏光器、及第一四分之一波延遲器。此等各種層或組件可設置於第一主表面514及第二主表面516中之一或多者上。例如，在一些實施例中，部分反射器可設置於第一主表面514上，第一四分之一波延遲器可設置於部分反射器上，且反射偏光器可 設置於第一四分之一波延遲器上。在一些實施例中，第二四分之一波延遲器可設置於第二主表面516上。在一些實施例中，反射偏光器設置於第二主表面516上，四分之一波延遲器設置於反射偏光器上，且部分反射器設置於四分之一波延遲器上。在一些實施例中，第二四分之一波延遲器設置於部分反射器上。在一些實施例中，反射偏光器設置於第一主表面514上，且第一四分之一波延遲器設置於第二主表面516上，其中部分反射器及可選的第二四分之一波延遲器設置於第一四分之一波延遲器上。在一些實施例中，第一四分之一波延遲器設置於第一主表面514上，其中反射偏光器設置於第一四分之一波延遲器上，且部分反射器設置於第二主表面516上，其中可選的第二四分之一波延遲器設置於部分反射器上。
影像表面530具有第一最大橫向尺寸，且光闌表面535具有第二最大橫向尺寸。在一些實施例中，第一最大橫向尺寸除以第二最大橫向尺寸可係至少2、至少3、至少4、或至少5。影像表面530及/或光闌表面635可係實質上平坦或可係相對於一或多個軸彎曲。
在複數個所欲或預定波長中，部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。包括在光學系統500中之四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。多層反射偏光器實質上透射具有第一偏光狀態(例如，在第一方向上 線性偏光)的光，且實質上反射具有正交的第二偏光狀態(例如，在正交於第一方向的第二方向上線性偏光)的光。如本文其他地方進一步描述，例如，多層反射偏光器可係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，或可係線柵偏光器。
光學系統500可以折疊光軸540為中心，可由透射穿過影像表面530之中心光線之光徑來界定折疊光軸540。
已發現，使用單一整合式光學堆疊(諸如整合式光學堆疊510)可在小型系統中提供高視野。透射穿過影像表面530之外邊緣的光線537係主光線，其以視角θ在折疊光軸540處與光闌表面535相交，該視角可係例如至少40度、至少45度、或至少50度。在光闌表面535處之視野係2θ，其可例如係至少80度、至少90度、或至少100度。
圖6係光學系統600之示意剖面圖，光學系統600可對應於光學系統500，其包括影像表面630、光闌表面635、整合式光學堆疊610，整合式光學堆疊610包括光學透鏡612，其具有第一主表面614及第二主表面616。第一四分之一波延遲器625設置於光學透鏡612之第一主表面614上，且反射偏光器627設置於第一四分之一波延遲器625上而與光學透鏡612相對。部分反射器617設置於光學透鏡612之第二主表面616上，且第二四分之一波延遲器615設置於部分反射器617上而與光學透鏡612相對。光學系統600可以折疊光軸640為中心，可由透射穿過影像表面630之中心光線之光徑來界定折疊光軸640。
整合式光學堆疊610可藉由以下製成：首先形成反射偏光器627與塗佈或層壓至反射偏光器627之第一四分之一波延遲器625，然後將所得膜熱成型成所欲形狀。如本文其他地方進一步描述，熱成型工具可具有不同於所欲形狀之形狀，使得膜在冷卻之後獲得所欲形狀。部分反射器617及第二四分之一波延遲器615可藉由以下製備：塗佈四分之一波延遲器至部分反射膜上，塗佈部分反射器塗層至四分之一波延遲器膜上，將部分反射器膜及四分之一波延遲器膜層壓在一起，或首先在膜插入模製程序中形成透鏡612(其可形成於包括反射偏光器627及第一四分之一波延遲器625之膜上)，然後塗佈部分反射器617於第二主表面616上且塗佈四分之一波延遲器615於部分反射器617上。在一些實施例中，提供第一膜，其包括反射偏光器627及第一四分之一波延遲器625；提供第二膜，其包括部分反射器617及第二四分之一波延遲器615；然後在膜插入模製程序中藉由在第一經熱成型膜與第二經熱成型膜之間射出模製透鏡612來形成整合式光學堆疊610。第一膜及第二膜可在射出模製步驟之前經熱成型。本說明之其他光學堆疊可藉由以下類似地製成：熱成型光學膜，其可係經塗佈之膜或層板；及使用膜插入模製程序製備光學堆疊。膜插入模製程序中可包括第二膜，使得模製程序中所形成之透鏡設置於膜之間。
影像源631包括影像表面630，且光闌表面635係光學系統600之出射光瞳。影像源631可係例如顯示器面板。在其他實施例中，顯示器面板不存在，且替代地，影像表面630係孔徑，其經調 適以接收從光學系統600外部的物體反射之光。具有入射光瞳634之第二光學系統633設置成靠近光學系統600，其中光闌表面635重疊入射光瞳634。第二光學系統633可係例如相機，其經調適以記錄透射穿過影像表面之影像637。在一些實施例中，第二光學系統係觀察者之眼睛，且入射光瞳634係觀察者之眼睛之瞳孔。在此類實施例中，光學系統600可調適用於頭戴顯示器中。
在複數個所欲或預定波長中，部分反射器617具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器617可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。第一四分之一波延遲器625及包括在光學系統600中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。多層反射偏光器627實質上透射具有第一偏光狀態(例如，在第一方向上線性偏光)的光，且實質上反射具有正交的第二偏光狀態(例如，在正交於第一方向的第二方向上線性偏光)的光。如本文其他地方進一步描述，例如，多層反射偏光器627可係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，或可係線柵偏光器。
光線637從影像源631發射且透射穿過影像表面630及光闌表面635。光線637透射穿過第二四分之一波延遲器615及部分反射器617至透鏡612中且穿過透鏡612。其他光線(未繪示)在行進穿過第二四分之一波延遲器615之後從部分反射器617反射，且從光學系統600損失。在第一次行進穿過透鏡612之後，光線行進穿過 第一四分之一波延遲器625且從反射偏光器627反射。影像源631可經調適以發射具有沿著反射偏光器627之通過軸的偏光之光，使得在通過第二四分之一波延遲器615及第一四分之一波延遲器625兩者之後，其沿著反射偏光器627之阻斷軸偏光，且因此當其第一次入射於反射偏光器627時從反射偏光器627上反射。在一些實施例中，於顯示器面板631與第二四分之一波延遲器617之間包括線性偏光器，使得入射於第二四分之一波延遲器615上之光具有所欲偏光。在光線637從反射偏光器627反射之後，其反向行進穿過第一四分之一波延遲器625及透鏡612，且隨後從部分反射器617反向反射(其他未繪示的光線透射穿過部分反射器617)穿過透鏡612，且隨後再次入射於反射偏光器627上。在行進穿過第一四分之一波延遲器625、從部分反射器617反射且反向行進穿過第一四分之一波延遲器625之後，光線637具有沿著反射偏光器627之通過軸的偏光。光線637因此透射穿過反射偏光器627，且隨後透射穿過光闌表面635至第二光學系統633中。
在替代實施例中，用如圖1至圖2中的第一光學堆疊及第二光學堆疊取代整合式光學堆疊610，或用如圖8中的第一光學堆疊、第二光學堆疊、及第三光學堆疊取代整合式光學堆疊610。
圖7係光學系統700之示意剖面圖，光學系統700可對應於光學系統500，其包括影像表面730、光闌表面735、及整合式光學堆疊710，整合式光學堆疊710包括光學透鏡712，其具有第一主表面714及第二主表面716。第一四分之一波延遲器725設置於光學 透鏡712上，且反射偏光器727設置於第一四分之一波延遲器725上。部分反射器717設置於第二主表面716上。光學系統700可以折疊光軸740為中心，可由透射穿過影像表面730之中心光線之光徑來界定折疊光軸740。
影像記錄器732包括影像表面730，且光闌表面735係光學系統700之入射光瞳。光闌表面可例如係相機之孔徑光闌。影像記錄器732可係例如CCD或CMOS裝置。光學系統700可係相機或相機之組件，且可設置於例如手機中。
在複數個所欲或預定波長中，部分反射器717具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器717可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。第一四分之一波延遲器725及包括在光學系統700中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。多層反射偏光器727實質上透射具有第一偏光狀態(例如，在第一方向上線性偏光)的光，且實質上反射具有正交的第二偏光狀態(例如，在正交於第一方向的第二方向上線性偏光)的光。如本文其他地方進一步描述，例如，多層反射偏光器727可係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，或可係線柵偏光器。
光線737透射穿過光闌表面735且透射穿過影像表面730至影像記錄器732中。光線737依序透射穿過反射偏光器727(其他未繪示之光線可由反射偏光器727反射)、透射穿過四分之一波 延遲器725及光學透鏡712、從部分反射器717反射，且往回透射穿過透鏡712及四分之一波延遲器、從反射偏光器727反射、且透射穿過四分之一波延遲器725、透鏡712、及部分反射器717。光線737隨後透射穿過影像表面730至影像記錄器732中。
整合式光學堆疊510、610、及710中之任一者可以可選地包括第二透鏡，其相鄰於第一透鏡，其中反射偏光器、四分之一波延遲器、及部分反射器中之一或多者設置於兩個透鏡之間。可使用光學清透黏著劑將兩個透鏡層壓在一起。圖26係整合式光學堆疊2610之示意剖面圖，其可用於代替分別光學系統500、600、及700中之整合式光學堆疊510、610、及710中之任一者。整合式光學堆疊2610包括：第一透鏡2612；第二透鏡2622；及四分之一波延遲器2625，其設置於第一透鏡2612與第二透鏡2622之間。四分之一波延遲器2625可例如塗佈至第二透鏡2622之主表面上，且光學清透黏著劑可用於附接四分之一波延遲器2625至第一透鏡2612。或者，四分之一波延遲器2625可塗佈至第一透鏡2612之主表面上，且光學清透黏著劑可用於附接四分之一波延遲器2625至第二光學透鏡2622。在其他實施例中，四分之一波延遲器2625可係分開之膜，其層壓至第一透鏡2612及第二透鏡2622兩者。光學堆疊包括反射偏光器2627，其設置於第二透鏡2622之主表面上而與第一透鏡2612相對，且包括部分反射器2617，其設置於第一透鏡2612之主表面上而與第二透鏡2622相對。部分反射器2617、四分之一波延遲器2625、及反射偏光 器2627可分別對應於在本文其他地方描述之部分反射器、四分之一波延遲器、及反射偏光器中之任一者。
第一透鏡2612及第二透鏡2622可分別由第一材料及第二材料形成，該等材料可相同的或不同。例如，透鏡2612、2622之材料可係相同的玻璃、可係不同的玻璃、可係相同的聚合物、可係不同的聚合物，或一者可係玻璃且另一者可係聚合物。選擇用於透鏡之材料將一般表現出相同的分散度(折射率對於波長之相依性)。在一些情況中，可藉由對於不同的透鏡選擇不同的材料來減小分散作用，使得一個透鏡中之分散補償或部分補償另一透鏡中之分散。材料之阿貝數可用於量化材料之分散。阿貝數給出為(nD-1)/(nF-nC)，其中nD係在589.3nm的折射率，nF係在486.1nm的折射率，且nC係在656.3nm的折射率。在一些實施例中，第一透鏡2612及第二透鏡2622具有不同的阿貝數。在一些實施例中，第一透鏡2612及第二透鏡2622之阿貝數之差係在5至50之範圍內。在一些實施例中，第一透鏡2612及第二透鏡2622中之一者具有大於45、或大於50之阿貝數，且第一透鏡2612及第二透鏡2622中之另一者具有小於45、或小於40之阿貝數。這樣可例如藉由針對透鏡中之一者使用玻璃，且針對透鏡中之另一者使用聚合物來達成。
本說明之光學系統可包括設置於影像表面與光闌表面之間的一個、兩個、三個、或更多個透鏡。在一些實施例中，複數個主表面設置於影像表面與光闌表面之間，其中各主表面沿著第一軸及第二軸凸出朝向影像表面。在一些實施例中，包括至少六個此類主表 面。在一些實施例中，至少六個不同的主表面具有至少六個不同的凸性。例如當利用具有高解析度的小面板時，光學系統中包括三個或更多個透鏡可係可實用的，此係因為具有三個或更多個透鏡提供六個或更多個主表面，該等主表面之形狀可經選擇以在光學系統之光闌表面處給出所欲光學性質(例如，大視野)。
圖8係光學系統800之示意剖面圖，光學系統800包括：第一光學透鏡812，其具有第一主表面814及第二主表面816；第二光學透鏡822，其具有第一主表面824及第二主表面826；及第三光學透鏡862，其具有第一主表面864及第二主表面866，其等各自設置於影像表面830與光闌表面835之間。影像表面830及/或光闌表面835可係實質上平坦或可係彎曲的。第一光學表面及第二光學表面中之任一者可在其上包括一或多個層或塗層，如本文其他地方進一步描述。光學系統800包括設置於影像表面830與光闌表面835之間的部分反射器、多層反射偏光器、及第一四分之一波延遲器。此等組件中自各者可設置於主表面864、866、824、826、814、及816中之一者上。在一些實施例中，部分反射器設置於第二光學透鏡822之第一主表面824上。在一些實施例中，多層反射偏光器設置於第三光學透鏡862之第一主表面864或第二主表面866上。在一些實施例中，第一四分之一波延遲器設置於多層反射偏光器上。在一些實施例中，第一四分之一波延遲器設置於第三光學透鏡862之第一主表面864上，且多層反射偏光器設置於多層反射偏光器上。在一些實施例中，光學系統800中包括第二四分之一波延遲器。第二四分之一波延遲器 可設置於第二光學透鏡822之第二主表面826上，或可設置於第一光學透鏡812之第一主表面814及第二主表面816中之一者上。
影像表面830具有第一最大橫向尺寸，且光闌表面835具有第二最大橫向尺寸。在一些實施例中，第一最大橫向尺寸除以第二最大橫向尺寸可係至少2、至少3、至少4、或至少5。
光學系統800可以折疊光軸840為中心，可由透射穿過影像表面830之中心光線之光徑來界定折疊光軸840。
可在複數個預定或所欲波長中，部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個預定或所欲波長中，部分反射器可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。第一四分之一波延遲器及包括在光學系統800中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。多層反射偏光器可實質上透射具有第一偏光狀態之光(第一偏光狀態可係線性偏光狀態)，且實質上反射具有正交的第二偏光狀態之光(正交的第二偏光狀態可係正交的線性偏光狀態)。如本文其他地方進一步描述，例如，多層反射偏光器可係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，或可係線柵偏光器。
在一些實施例中，主表面主表面864、866、824、826、814、及816中之各者具有之凸性不同於其餘主表面中之各者之凸性。換言之，主表面主表面864、866、824、826、814、及816可具有六個不同的凸性。
影像源可包含影像表面830，且光闌表面835可係出射光瞳，其可經調適以重疊第二光學系統之入射光瞳。第二光學系統之入射光瞳可係例如觀察者之眼睛之入射光瞳。或者，影像記錄器包含影像表面830，且光闌表面835可係入射光瞳。
圖9係光學系統900之示意剖面圖，光學系統900包括第一光學透鏡912及第二光學透鏡922，其等設置於影像表面930與光闌表面935之間。光學系統900可對應於光學系統100或200。如本文其他地方進一步描述，影像表面930可係影像源(諸如顯示器面板)之表面，且光闌表面935可係出射光瞳。第一透鏡912包括第一主表面914及第二主表面916。第一主表面914包括設置於其上的一或多個層914。第二主表面916亦可包括設置於其上的一或多個層。第二透鏡922包括第一主表面924及第二主表面926。第二主表面926包括設置於其上的一或多個層945。在一些實施例中，第一主表面924亦可包括設置於其上的一或多個層。在繪示實施例中，一或多個層945包括設置於第二主表面926上之反射偏光器，且包括設置於反射偏光器上之第一四分之一波延遲器。在繪示實施例中，一或多個層943包括部分反射器。在一些實施例中，如本文其他地方進一步描述，反射偏光器、第一四分之一波延遲器、及部分反射器設置於第一透鏡912及第二透鏡922之不同表面上。
主光線937以及包絡光線939a及939b透射穿過影像表面930且穿過光闌表面935。主光線937以及包絡光線939a及939b自影像表面930傳播且穿過光闌表面935。在其他實施例中，光徑之 方向係逆向的，且影像表面930可係影像記錄器之表面。包絡光線939a及939b在光闌表面935之邊界處與光闌表面935相交，同時主光線937在光軸940處與光闌表面935相交，可由透射穿過影像表面930之中心光線之光徑界定光軸940。
主光線937以入射角θ在光軸940處入射於光闌表面935上。光學系統900之視野係沿著光軸940入射於光闌表面935上之主光線在光闌表面935上之最大入射角的兩倍。在一些實施例中，光學系統900具有低色像差。例如，在一些實施例中，在可見波長範圍內至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長(例如，第一波長及第二波長分別係486nm及656nm)且透射穿過影像表面930及光闌表面935的實質上任何主光線在光闌表面935處所具有之一分色距離小於在光闌表面935處之一視野的1.5百分比、或小於1.2百分比。在一些實施例中，在可見波長範圍內至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過影像表面930及光闌表面935的實質上任何主光線在光闌表面935處所具有之一分色距離小於20弧分、或小於10弧分。
於圖18至圖23中繪示本說明之額外光學系統。圖18係光學系統1800之剖面圖，光學系統1800包括光學堆疊1810、影像表面1830、及光闌表面1835。影像表面1830係面板1889之表面。光學堆疊1810包括：透鏡1812；反射偏光器1827，其設置於透鏡1812之面對光闌表面1835的主表面上；及部分反射器1817，其設置於透鏡1812之面對影像表面1830的主表面上。四分之一波延遲器包 括在光學堆疊1810中，介於反射偏光器與透鏡1812之間，或介於部分反射器與透鏡1812之間。透鏡1812係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面1830。繪示在影像表面1830之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面1835處實質上平行。光線可主要從光闌表面1835行進至影像表面1830(例如，在相機應用中)，或可主要從影像表面1830行進至光闌表面1835(例如，在顯示器應用中)。面板1889可係顯示器面板，或可係影像記錄面板。反射偏光器之反射孔徑可實質上係反射偏光器之整個面積，或可包括除接近反射偏光器之邊界之部分外的反射偏光器之整個面積。在繪示實施例中，反射偏光器1827具有反射孔徑1814，其實質上與透鏡1812之面對光闌表面1835的主表面之整個面積重合。
圖19係光學系統1900之剖面圖，光學系統1900包括第一光學堆疊1910、第二光學堆疊1920、影像表面1930、及光闌表面1935。影像表面1930係面板1989之表面。第一光學堆疊1910包括：透鏡1912；及部分反射器，其設置於透鏡1912之面對光闌表面1935之主表面上。第二光學堆疊1920包括透鏡1922，且包括反射偏光器，其設置於透鏡1922之面對影像表面1930之主表面上。包括四分之一波延遲器，其設置於面對部分反射器之反射偏光器上，或設置於面對反射偏光器之部分反射器上。透鏡1912及透鏡1922係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面1930。繪示在影像表面1930之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面1935處實質上平行。光線可主要從光闌表面1935行進至影像表面1930(例 如，在相機應用中)，或可主要從影像表面1930行進至光闌表面1935(例如，在顯示器應用中)。面板1989可係顯示器面板，或可係影像記錄面板。
圖20係光學系統2000之剖面圖，光學系統2000包括具有第一透鏡2012之光學堆疊2010、第二透鏡2022、影像表面2030、及光闌表面2035。影像表面2030係面板2089之表面。光學堆疊2010包括反射偏光器，其設置於第一透鏡2012之面對光闌表面2035的主表面上，且包括部分反射器，該部分反射器設置於第一透鏡2012之面對影像表面2030的主表面上。四分之一波延遲器包括在光學堆疊2010中，介於反射偏光器與第一透鏡2012之間，或介於部分反射器與第一透鏡2012之間。反射偏光器及部分反射器係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面2030。繪示在影像表面2030之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面2035處實質上平行。光線可主要從光闌表面2035行進至影像表面2030(例如，在相機應用中)，或可主要從影像表面2030行進至光闌表面2035(例如，在顯示器應用中)。面板2089可係顯示器面板，或可係影像記錄面板。
圖21係光學系統2100之剖面圖，光學系統2100包括第一光學堆疊2110、第二光學堆疊2120、影像表面2130、及光闌表面2135。影像表面2130係面板2189之表面。第一光學堆疊2110包括：透鏡2122；及部分反射器，其設置於透鏡2112之面對影像表面2130之主表面上。第二光學堆疊2120包括透鏡2122，且包括反射偏 光器，其設置於透鏡2122之面對影像表面2130之主表面上。光學系統2100中包括四分之一波延遲器，其設置於面對部分反射器之反射偏光器上，或設置於面對反射偏光器之部分反射器上，或設置於透鏡2112之面對光闌表面2135的主表面上。反射偏光器係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面2130。部分反射器可係實質上平直。繪示在影像表面2130之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面2135處實質上平行。光線可主要從光闌表面2135行進至影像表面2130(例如，在相機應用中)，或可主要從影像表面2130行進至光闌表面2135(例如，在顯示器應用中)。面板2189可係顯示器面板，或可係影像記錄面板。
圖22係光學系統2200之剖面圖，光學系統2200包括第一透鏡2212、具有第二透鏡2222之光學堆疊2220、影像表面2230、及光闌表面2235。光學堆疊2220包括部分反射器，該部分反射器設置於透鏡2222之面對影像表面2230的主表面上，且光學堆疊2220包括反射偏光器，該反射偏光器設置於透鏡2222之面對光闌表面2235的主表面上。光學系統2200中包括四分之一波延遲器，其設置於面對部分反射器之反射偏光器上，或設置於面對反射偏光器之部分反射器上。反射偏光器係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向光闌表面2235。部分反射器可係實質上平直，或可係凸形或凹形。繪示在影像表面2230之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面2235處實質上平行。光線可主要從光闌表面2235行進至影 像表面2230(例如，在相機應用中)，或可主要從影像表面2230行進至光闌表面2235(例如，在顯示器應用中)。
圖23係光學系統2300之剖面圖，光學系統2300包括第一透鏡2312、包括第二透鏡2322之光學堆疊2320、包括第三透鏡2362之光學堆疊2360、影像表面2330、及光闌表面2335。光學堆疊2320包括部分反射器，該部分反射器設置於第二透鏡2322之面對光闌表面2335的主表面上，且光學堆疊2320包括反射偏光器，該反射偏光器設置於第三透鏡2362之面對影像表面2330的主表面上。光學系統2300中包括四分之一波延遲器，其設置於面對部分反射器之反射偏光器上，或設置於面對反射偏光器之部分反射器上。反射偏光器及部分反射器各自係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面2330。繪示在影像表面2330之三個位置處的三束光線。各束中之光線在光闌表面2335處實質上平行。光線可主要從光闌表面2335行進至影像表面2330(例如，在相機應用中)，或可主要從影像表面2330行進至光闌表面2335(例如，在顯示器應用中)。
圖10係反射偏光器1027之剖面圖，反射偏光器1027具有頂點1057且係相對於兩個正交軸(例如，x軸及y軸)彎曲。反射偏光器1027具有至少一個第一位置1052，其距行進穿過頂點1057之光軸1040具有徑向距離r1、及距在頂點1057處垂直於光軸1040的平面1057(平行於x-y平面)具有位移s1。比率s1/r1係至少0.1、或至少0.2，且可小於0.8、或小於0.6。例如，在一些實施例中，s1/r1在0.2至0.8之範圍內，或在0.3至0.6之範圍內。反射偏光器 1027具有至少一個第二位置1054，其距光軸1040具有徑向距離r2及距平面1047具有位移s2。在一些實施例中，s2/r2係至少0.3，且可小於0.8。反射偏光器1027具有直徑D及最大垂度Sm。
在一些實施例中，反射偏光器係相對於光軸1040旋轉對稱或實質上旋轉對稱。若膜或組件之形狀之方位變異(azimuthal variation)不大於約10百分比，則可稱膜或組件係實質上旋轉對稱。在圖10及圖11之實施例中，方位變異係指隨著相對於穿過頂點1057或1157之光軸1040或1140的方位角座標的變異。在一些實施例中，以s1/r1之形式的方位變異小於10百分比、或小於8百分比、或小於6百分比、或小於4百分比、或小於2百分比、或小於1百分比、或甚至是小於0.5百分比。該一或多個位置1052可係距光軸1040具有共同徑向距離r1的一圈位置，且類似地，該一或多個位置1054可係距光軸1040具有共同徑向距離r2的一圈位置。若膜之形狀之方位變異足夠小，使膜可模製成旋轉對稱的透鏡而不使膜起皺，則可稱膜係旋轉對稱。若膜或組件之形狀之方位變異不大於約1百分比、或不大於約0.5百分比，則可稱膜或組件係旋轉對稱。座標s1及r1界定反射偏光器1027之面積A1，其具有距光軸1040不大於r1之徑向位置，或具有沿著光軸距頂點1057不大於s1之距離。
圖11係反射偏光器1127之前視圖，反射偏光器1127可對應於反射偏光器1027。反射偏光器1127係相對於兩個正交軸(例如，x軸及y軸)彎曲，且具有頂點1157及行進穿過頂點1157之光軸1140(平行於z軸)。反射偏光器1127可係聚合多層反射偏光 器，且可具有在頂點1157處係實質上單軸定向的至少一個層。例如，該至少一個層之定向可係在y方向上，如藉由頂點1157處之箭頭所指示。此方向亦可係反射偏光器1127之阻斷方向，且正交方向(x方向)可係反射偏光器之透射軸。反射偏光器1127亦包括至少一個層，反射偏光器1127在該至少一個層上遠離光軸1140的至少一個第一位置1153處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置1152處係實質上光學單軸。
聚合多層光學膜可經熱成型以提供反射偏光器1127。光學膜可最初具有以沿著y方向的阻斷軸單軸定向的至少一個層。在熱成型期間，光學膜經拉伸以適形於熱成型工具之形狀。因為所欲形狀係相對於兩個正向軸彎曲，所以光學膜經拉伸。與此相反，光學膜將不必經拉伸以適形於僅相對於一個軸彎曲的形狀。熱成型之程序可使光學膜在第二位置1152處係實質上單軸定向(因為在熱成型期間在此位置處沿著定向方向拉伸膜)，但是導致在第一位置1153處係雙軸定向，其歸因於光學膜在其熱成型時受到拉伸。在第一位置1153及第二位置1152處之阻斷軸由該等位置處之箭頭指示。阻斷軸在第一位置1153處移位α度。透射軸可正交於阻斷軸，且亦可在第一位置1153處移位α度。在一些實施例中，在反射偏光器之整個面積上、或在反射偏光器之由s1及r1所界定之面積上、或在反射偏光器之反射孔徑上，反射偏光器1127之透射軸(或阻斷軸)之最大變異係小於約5度、或小於約3度、或小於約2度、或小於約1.5度、或小於約1度，其中s1及s2係如針對反射偏光器1027所述。反射孔徑係指反射 偏光器之在反射中由光學系統利用之部分。反射孔徑可實質上係反射偏光器之整個面積，或可不包括接近反射偏光器之邊界的反射偏光器之部分。透射軸之最大變異可判定為介於透射軸與固定方向(例如，圖11中之x方向)之間的最大角度差減介於透射軸與固定方向之間的最小角度差。
本文所述之任何光學系統中所用之任何反射偏光器可係線性反射偏光器，其可經調適以反射具有第一線性偏光狀態之光且透射具有正交於第一線性偏光狀態的第二線性偏光狀態之光。
本說明之任何光學系統中所用之任何反射偏光器可係經熱成型之反射偏光器，其可係經熱成型之聚合多層光學膜。聚合多層光學膜可包括複數個交替的第一聚合層及第二聚合層。此繪示於圖12中，該圖係反射偏光器1227之側視圖，反射偏光器1227包括交替的第一聚合層1272及第二聚合層1274。於圖中指示平面外的(厚度)z方向及正交的平面內的x方向及y方向。合適的聚合多層反射偏光器描述於例如美國專利第5,882,774號(Jonza等人)、及美國專利第6,609,795號(Weber等人)中。
在一些實施例中，第一聚合層1272及第二聚合層1274中之至少一個層可在層中之一些位置處係實質上單軸定向。在一些實施例中，多層光學膜(在熱成型之前)具有至少一個層，其具有在長度方向(例如，x方向)上及厚度方向(例如，z方向)上的折射率，該等折射率係實質上相同的，但實質上不同於在寬度方向(例如，y方向)上的折射率。在一些實施例中，多層光學膜(在熱成型之前) 係實質上單軸拉伸的膜，且具有至少0.7、或至少0.8、或至少0.85之單軸特性程度U，其中U=(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，其中MDDR界定為縱向拉伸比率且TDDR界定為橫向拉伸比率。此類單軸定向的多層光學膜描述為美國專利第2010/0254002號(Merrill等人)中，該案茲以引用形式且不與本說明牴觸之程度併入本文中。在其他實施例中，多層光學膜(在熱成型之前)不是實質上單軸拉伸的。
經單軸定向之多層反射偏光器包括APF(Advanced Polarizing Film，可購自3M Company)。APF包括複數個交替的第一聚合層及第二聚合層，其中第一聚合層具有在長度方向(例如，x方向)上及厚度方向(例如，z方向)上的折射率，該等折射率係實質上相同的，但實質上不同於在寬度方向(例如，y方向)上的折射率。例如，在x方向及z方向上之折射率之差的絕對值可小於0.02、或小於0.01，且在x方向及y方向上之折射率之差的絕對值可大於0.05、或大於0.10。APF係線性反射偏光器，其中阻斷軸係沿著寬度方向，且通過軸係沿著長度方向。本說明之任何光學系統中所用之任何反射偏光器可係經熱成型之APF。除非不同地指明，否則折射率係指在550nm之波長的折射率。
非單軸定向的折射偏光器係DBEF(Dual Brightness Enhancement Film，可購自3M Company,St.Paul,MN)。DBEF可具有在寬度、長度及厚度方向上之折射率分別係約1.80、1.62及1.50之第一層，同時APF可具有在寬度、長度及厚度方向上之折射率分別係 約1.80、1.56及1.56之第一層。APF及DBEF兩者可具有實質上各向同性的第二層。在一些實施例中，光學系統可使用DBEF作為反射偏光器，且在一些實施例中，光學系統可使用APF作為反射偏光器。在又其他實施例中，可使用非為DBEF或APF之多層聚合反射偏光器膜。意外地發現，當熱成型成相對於兩個正交軸彎曲的形狀時，APF提供優於DBEF的改良。此類改良包括當用於顯示系統中時對比率較高及離軸顏色減小。其他改良包括透射軸及阻斷軸之定向之變異減小。
DBEF及APF兩者均係包括交替的聚合層之聚合多層反射偏光器。其他反射偏光器可用於本說明之光學系統中。在一些實施例中，反射偏光器係線柵偏光器。此繪示於圖13A至圖13B中，其等分別是線柵偏光器1327之示意俯視圖及側視圖，線柵偏光器1327包括線柵層1375，其設置於透明基材1370上。此類線柵偏光器可熱成型成相對於兩個正交軸(例如，x軸及y軸)彎曲的形狀。線柵層1375包括複數個線或金屬跡線1377，其等經配置成(在熱成型之前)在反射偏光器之阻斷方向(y方向)上延伸的平行列。
在一些實施例中，代替使用在基材層上包括線柵層之線柵偏光器，線柵偏光器係藉由沉積金屬跡線於透鏡之表面上來在透鏡表面上形成。
在一些實施例中，光學系統包括：部分反射器；反射偏光器；及第一四分之一波延遲器，其設置於反射偏光器與部分反射器之間。部分反射器及反射偏光器可彼此相鄰且間隔開。光學系統可包 括影像表面及光闌表面，其中部分反射器設置於影像表面與光闌表面之間，且反射偏光器設置於光闌表面與部分反射器之間。影像源可包含影像表面，且光闌表面可係出射光瞳，或影像記錄器可包含影像表面，且光闌表面可係入射光瞳。影像源可包括顯示器面板，該顯示器面板可係透明的或半透明的，且影像源可進一步包括快門。在一些實施例中，影像表面可經調適以接收從光學系統外部的物體反射之光。在複數個所欲或預定波長中，部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器亦可具有至少30%之一平均光學透射率。該複數個所欲或預定波長可包括一或多個連續波長範圍。在一些情況中，該複數個所欲或預定波長可係可見波長範圍(例如，400nm至700nm)。在該複數個所欲或預定波長中之平均光學反射率及平均光學透射率可例如介於30%與70%之間、或介於40%與60%之間。第一四分之一波延遲器、及任何可選的額外的四分之一波延遲器可係依該複數個所欲或預定波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。四分之一波延遲器可經定向使得延遲器之快軸係以相對於反射偏光器之透射軸或阻斷軸45度定向的。反射偏光器係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲。光學系統可包括設置於影像表面與光闌表面之間的複數個表面(例如，一個、兩個、三個、或更多個光學透鏡之主表面，參見例如圖1、圖2、圖5至圖9)，其等，且反射偏光器、第一四分之一波延遲器、及部分反射器可設置於該複數個表面中之一或多個表面上。該複數個表面中之任一者或所有者均可具有由非球面多項式垂度方程式所述之形狀。光學系統可滿足以下條件中 之任一者、以下條件中之任何2個、3個、4個、5個、6個或7個之任何組合、或所有以下條件：(i)反射偏光器及部分反射器中之各者沿著正交的第一軸及第二軸朝向影像表面凸出；(ii)反射偏光器係多層聚合反射偏光器，其包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸，且行進穿過影像表面及光闌表面之任何或實質上任何主光線均以小於約30度、或小於約25度、或小於20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上；(iii)影像源包含影像表面，影像源發射無失真影像，部分反射器具有第一形狀，且反射偏光器具有不同的第二形狀，使得由光闌表面透射之所發射無失真影像之失真小於在光闌表面處之視野之約10%；(iv)在可見波長範圍內至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過影像表面及光闌表面的任何或實質上任何主光線在光闌表面處具有一分色距離，其小於在光闌表面處之視野的1.5百分比、或小於1.2百分比，或小於20弧分、或小於10弧分； (v)反射偏光器係經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於光軸旋轉對稱。反射偏光器可係APF、或DBEF，或可係例如線柵偏光器；(vi)光學系統提供可調整的處方(屈光度)校正。可由可調整的介於反射偏光器與部分反射器之間的距離及/或可調整的介於影像表面與光闌表面之間的透鏡之形狀提供處方校正；(vii)反射偏光器具有至少一個第一位置，其距行進穿過反射偏光器之頂點的光軸具有徑向距離r1、及距在頂點處垂直於光軸的平面具有位移s1。比率s1/r1係至少0.1、或至少0.2，且可小於0.8、或小於0.6；以及(viii)影像源包含影像表面，且在光學系統之視野上，光闌表面處之對比率係至少40、或至少50、或至少60、或至少80、或至少100。
在複數個所欲或預定波長中，本說明之任何光學系統中所用之任何部分反射器可具有至少30%之一平均光學反射率，及/或在複數個所欲或預定波長中，本說明之任何光學系統中所用之任何部分反射器可具有至少30%之一平均光學透射率。該複數個所欲或預定波長可係一所欲或預定波長範圍，或可係複數個所欲或預定波長範圍。本說明之任何光學系統可包括一或多個延遲器，其等係依該複數個所欲或預定波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。例如，該複數個所欲或預定波長可係光學系統經設計以在其中工作的任何波長範 圍。該複數個預定或所欲波長可係可見範圍，且可例如係從400nm至700nm之波長範圍。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係紅外範圍，或可包括紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係一窄波長頻帶，或複數個窄波長頻帶，且部分反射器可係陷波反射器。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長包括至少一連續波長範圍，其具有不大於100nm、或不大於50nm之半高全寬。
在本文所述之任何光學系統中，除非上下文不同地明確指示，否則影像源可包含影像表面，且光闌表面可係出射光瞳，其可經調適以重疊第二光學系統之入射光瞳。第二光學系統之入射光瞳可係例如觀察者之眼睛之入射光瞳。在本文所述之任何光學系統中，除非上下文不同地明確指示，否則影像記錄器可包含影像表面，且光闌表面可係入射光瞳。
本說明之任何光學系統可具有實質上平坦的影像表面及/或實質上平坦的光闌表面，或此等表面中之一或兩者可係彎曲的。影像表面可具有最大橫向尺寸A，且光闌表面可具有最大橫向尺寸B，其中A/B係至少2、或至少3、或至少4、或至少5。在一些實施例中，A/B可在例如2至20、或3至10之範圍內。
本說明之任何光學系統可具有至少80度、至少90度、或至少100度之視野。本說明之任何光學系統可經調適使得透射穿過光闌表面及影像表面之至少一主光線可以至少40度、或至少45度、或至少50度之入射角行進穿過光闌表面。
在本說明之一些態樣中，提供一種裝置，其包括本說明之光學系統中之任何一或多者。裝置可係或可包括例如顯示裝置(諸如頭戴顯示器或投影系統)、照明器(其亦可係投影機)、光束擴展器、相機、或放大裝置。放大裝置可係例如望遠鏡、雙眼望遠鏡、或顯微鏡。
在一些實施例中，反射偏光器經熱成型。光學膜(諸如反射偏光器)可具有各向異性的機械性質，其使得難以獲得經熱成型之光學膜之所欲形狀，這是歸因於在將膜從熱成型模移除之後的光學膜各向異性收縮。各向異性機械性質可出現在多層聚合反射偏光器中，這是歸因於聚合分子在反射偏光器之至少一些層中之各向異性定向。在聚合膜之表面上包含線之線柵偏光器中之各向異性機械性質可由於可在一個方向上延伸之線之各向異性而出現。根據本說明，已發現用於當光學膜具有各向異性機械性質時提供具有所欲形狀之光學膜的方法。
圖15係繪示製備具有所欲形狀之所欲光學膜之方法1580之示意流程圖，該方法包括以下步驟：(i)(步驟1582)提供一種熱成型工具，其具有之外表面所具有的第一形狀不同於所欲形狀；(ii)(步驟1584)加熱光學膜，得到經軟化之光學膜；(iii)(步驟1586)使經軟化之光學膜適形於具有第一形狀之外表面，同時至少沿著正交的第一方向及第二方向(例如，圖16之x方向及y方向)拉伸經軟化之膜，得到具有第一形狀之經適形之光學膜；及(iv)(步驟1588)冷卻經適形之光學膜，得到具有所欲形狀之所欲光學膜。冷卻 步驟可包括自工具釋離光學膜。例如，在一些實施例中，將光學膜從工具移除且使其冷卻。在一些實施例中，該方法進一步包括模製(例如，膜插入模製)光學透鏡於光學膜上而得到光學堆疊之步驟。
在一些實施例中，所欲光學膜係具有各向異性機械性質之任一光學膜，且可係本文所述之任一反射偏光器。在一些實施例中，所欲光學膜係具有四分之一波塗層之反射偏光器，或層壓的反射偏光器膜及四分之一波延遲器膜。所欲形狀可係相對於光學膜之光軸(例如，平行於圖16之z軸)旋轉對稱的形狀。光學膜之光軸可與光學堆疊之光軸重合，該光學堆疊包括該光學膜。
圖16係合適用於熱成型光學膜之熱成型工具1681之示意剖面圖。熱成型工具1681包括類圓頂的部分1683，其具有外表面1685且設置於基底1687上。外表面1685可具有例如橢球體之一部分的形狀。橢球體可具有長徑及短徑，且長徑對短徑之比率可例如在1.01至1.1之範圍內、或在1.01至1.05之範圍內。已發現，例如根據方法1580在此橢圓體工具上熱成型反射偏光器膜可在從工具移除膜且使膜冷卻之後提供旋轉對稱的反射偏光器。
本說明之任何反射偏光器(其可包括在本說明之任何光學系統中)可根據程序1580及/或使用熱成型工具1681來熱成型。反射偏光器，及其他光學膜，可藉由例如在膜插入模製程序中射出模製合適的透鏡材料(例如，聚碳酸酯)至膜上，來整合成包括光學透鏡之光學堆疊。
本說明之任何光學堆疊可用於諸如頭戴顯示器(例如，虛擬實境顯示器)或相機(例如，設置於手機中之相機)的裝置中。圖17係頭戴顯示器1790之示意俯視圖，頭戴顯示器1790包括框架1792、第一顯示器部分1794a及第二顯示器部分1794b、相機1796、及眼動追蹤單元1798。第一顯示器部分1794a及第二顯示器部分1794b包括各自外表面1782a及1782b、及各自內表面1784a及1784b。相機1796包括外表面1786及內表面1788。第一顯示器部分1794a及第二顯示器部分1794b中之各者可包括顯示器面板，其包含本說明之任何光學系統之影像表面，其中光學系統之光闌表面係經調適以重疊使用者之入射光瞳的出射光瞳。例如，第一顯示器部分1794a(且第二顯示器部分1794b類似)可包括光學系統100之影像表面130及第一光學堆疊110及第二光學堆疊120。影像表面130可設置成相鄰於外表面1782a，且光闌表面135可位於第一顯示器部分1794a之朝向觀察者(在從內表面1784a之負z方向上)的外部。在一些實施例中，可使用跨越部分1794a及1794b之單一顯示器面板代替分離的顯示器面板。
相機1796(其可以可選地被省略)可包括本說明之任何光學系統，其中光闌表面係光學系統之入射光瞳，且其中影像記錄器包含影像表面。例如，相機1796可包括光學系統100之第一光學堆疊110及第二光學堆疊120。影像表面130可係設置成相鄰於內表面1788之影像記錄器之表面，且光闌表面135可設置成相鄰於外表面 1786，或可位於遠離觀察者(在從外表面1786之正z方向上)之相機之外部。
頭戴顯示器1790可包括本說明之光學系統中之三個光學系統。在其他實施例中，僅一個或兩個本說明之光學系統包括在頭戴顯示器中。例如，在一些實施例中，頭戴顯示器可包括單一的本說明之光學系統，以提供影像給使用者之一隻眼睛，同時另一眼睛具有使用者環境之無阻擋的視像。在又其他實施例中，可包括多於三個本說明之光學系統。例如，可包括各自包括本說明之光學系統之兩個相機單元，以提供立體視像或多個視像(例如，畫中畫(picture in picture))給使用者，同時利用如圖17中之兩個顯示器單元。
頭戴顯示器1790可包括包含眼動追蹤單元1798之眼動追蹤系統，其可以可選地被省略。該系統可利用成像感測器及處理器來監測使用者之瞳孔之直徑及位置。來自包括在第一部分1798中之顯示器面板之光可自使用者之瞳孔反射，且自設置於第一部分1798中之光學系統之反射偏光器反射至眼動追蹤單元1798中。或者，眼動追蹤單元1798可包括光源(例如，紅外光源)，其朝向第一部分1794a中之反射組件發射光，該光朝向觀察者之眼睛反射。該光隨後自第一部分1794a中之反射組件往回朝向眼動追蹤單元1798反射。
眼睛監視系統可偵測的眼睛屬性可包括以下中之一或多者：眼睛之觀看方向、瞳孔之直徑及直徑變化、眼瞼之眨動、眼睛追蹤物體、及眼動運動。眼動追蹤參數可包括眼睛轉動速度及在物體運動與眼睛運動之間的遲滯或相。眼動運動可包括運動之持續時間、速 度、及模式。該系統可基於瞳孔回應考慮到周圍光條件對系統之使用者之疲乏及認知處理負荷進行量化，且可基於歷史資料對使用者予以個人化。
在一些實施例中，眼動追蹤單元包括相機(例如，紅-綠-藍(RGB)相機或紅外(IR)相機)，其可包括或不包括本說明之光學系統，且其可擷取眼睛之影像。IR相機可用於測定周圍光條件，此係因為眼睛影像之平均IR亮度指示環境光位準。
在一些實施例中，頭戴顯示器1790包括眼動追蹤系統，其經調適以偵測瞳孔大小的變化且使用該資訊量化使用者疲乏及認知處理負荷。在一些實施例中，頭戴顯示器1790經調適(例如，使用在嵌入式處理器上運行的演算法)以實施下列步驟中之一或多者或所有：
步驟1：擷取眼睛之灰階影像。
步驟2：濾除雜訊(例如，使用高斯過濾器)。
步驟3：計算眼睛之影像中之每一像素的梯度量值及方向。
步驟4：識別具有較高梯度量值的像素(此等可能係物體之邊緣)。
步驟5：根據人類視知覺之亥姆霍玆原則(Helmholtz Principle)藉由例如連接先前步驟中所識別之像素來識別邊緣。
步驟6：比較邊緣線區段與橢圓或由多項式方程式界定之其他形狀之方程式。最小的類橢圓形狀可識別為瞳孔。亦可測定虹膜之面 積，且其可用於改良準確度。可剔除可能在影像中的其他橢圓形，諸如閃光。
步驟7：基於先前進行的線性配適(line fitting)及眼睛與相機之間的距離計算瞳孔大小(例如，直徑或面積)。
步驟8：判定並應用一調整因子至經計算的瞳孔大小以考量周圍光條件。可使用包括在頭戴系統中的額外感測器或經由擷取影像之亮度分析來判定周圍光條件。
步驟9：可選地在資料庫中保存經調整之瞳孔大小。瞳孔大小可記錄為隨時間而變動，且可儲存為時間序列(隨時間推移所做出的時間點之序列)。
頭戴顯示器1790可經調適以基於使用眼動追蹤單元1798所判定之瞳孔大小及/或瞳孔方向資訊來改變第一部分1794a及第二部分1794b中之顯示器面板鎖產生之光強度。眼動追蹤系統可經組態以偵測使用者在看虛擬影像的哪個地方，且光學系統可經調適以藉由調整光學系統中之一或多個透鏡來調整虛擬影像距離，以匹配如同立體呈現的物體深度，如本文其他地方所述。
在一些實施例中，頭戴顯示器1790經組態使得可相鄰於內表面1784a及/或1784b附接處方透鏡。
在本說明之一些態樣中，提供一種裝置，其包括本說明之光學系統。此類裝置之實例係頭戴顯示器，諸如頭戴顯示器1790，其包括本說明之光學系統中之一或多者。圖24A係裝置2490之示意俯視圖，裝置2490包括光學系統2400。光學系統2400包括：反射偏 光器2427；部分反射器2417；及第一四分之一波延遲器2425，其設置於反射偏光器2427與第一四分之一波延遲器2425之間。反射偏光器2427、部分反射器2417、及第一四分之一波延遲器2425可對應於本文其他地方所述之任何反射偏光器、部分反射器、或四分之一波延遲器。例如，在一些實施例中，反射偏光器2427係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，且在一些實施例中，反射偏光器2427係線柵偏光器。反射偏光器2427可係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，且可熱成型成所欲形狀。部分反射器2417可係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，或可替代地係僅相對於一個軸平直或彎曲。類似地，第一四分之一波延遲器2425可係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，或可替代地係僅相對於一個軸平直或彎曲。反射偏光器2427、部分反射器2417、及第一四分之一波延遲器2425可設置於一或多個透鏡之表面上，如本文其他地方所述。
裝置2490可係例如顯示裝置、光束擴展器、相機、或放大裝置(望遠鏡、顯微鏡、雙眼望遠鏡或類似者)。在雙眼望遠鏡或頭戴顯示器之情況中，可包括多於一個光學系統2400。例如，可包括兩個光學系統2400(每眼睛一個光學系統)；於圖24C中繪示包括兩個光學系統之裝置之實例。在顯示器應用中，光學系統2400可經定向而使部分反射器2417面對顯示器之影像形成裝置(例如，顯示器面板)。在相機應用中，光學系統2400可經定向而使反射偏光器2427面對相機之入射光瞳，且部分反射器2417面對欲觀察之物體或環境。光學系統2400之光闌表面可係孔徑，其經調適以接收反射自光學系統 2400外部之物體之光，且光學系統2400之影像表面可係影像記錄器之表面。在望遠鏡、顯微鏡、及雙眼望遠鏡應用中，光學系統2400可用於物鏡部分裝置中，或可用於裝置之目鏡，其中在任一情況中，反射偏光鏡面對觀察者。光學系統2400之影像表面可經調適以接收反射自光學系統2400外部之物體之光，且光學系統2400之光闌表面可係出射光瞳，其經調適以重疊觀察者之瞳孔。
圖24B係顯示裝置2490b之示意俯視圖，顯示裝置2490b包括圖24A之光學系統2400。顯示裝置2490包括透明或半透明的顯示器面板2431及快門2493。如本文其他地方所述，透明或半透明的顯示器面板2431可係例如OLED或LCD面板，且快門2493可係例如PDLC快門。顯示器面板2431繪示為凸出朝向反射偏光器2417。在其他實施例中，顯示器面板2431可凸出朝向反射偏光器2417。在又其他實施例中，顯示器面板2431可係平直或實質上平直(且可具有實質上平坦的影像表面)。顯示器面板2431(及其影像表面)可係相對於兩個正交軸彎曲，或可係僅相對於一個軸彎曲。快門2493可具有與顯示器面板2431相同的形狀或不同的形狀。快門2493可係相對於兩個正交軸彎曲，或僅相對於一個軸彎曲，或可係實質上平直(實質上平坦的)。快門2493可用於允許周圍光進入光學系統2400或阻斷周圍光進入光學系統2400。顯示裝置2490b可包括可選的額外偏光器2468，其設置於光學系統2400與顯示器面板2431之間。可選的額外偏光器2468可係線性偏光器，且可係反射偏光器或吸收偏光器。在一些實施例中，不包括可選的額外偏光器2468，或其可 呈例如顯示器面板2431之組件被包括。可選的額外偏光器2468可如所繪示係實質上平直，或可係相對於一個軸或兩個正交軸彎曲。
圖24C係裝置2490c之示意俯視圖，裝置2490c包括在目鏡部分2497-1中之第一光學系統2400-1，且包括在目鏡部分2497-2中之第二光學系統2400-2。裝置2490c可係例如雙眼望遠鏡、或顯微鏡。第一光學系統2400-1包括：反射偏光器2427-1；部分反射器2417-1；及四分之一波延遲器2425-1，其設置於反射偏光器2427-1與四分之一波延遲器2425-1之間。第二光學系統2400-2包括：反射偏光器2427-2；部分反射器2417-2；及四分之一波延遲器2425-2，其設置於反射偏光器2427-2與四分之一波延遲器2425-2之間。反射偏光器2427-1及2427-2、部分反射器2417-1及2417-2、及四分之一波延遲器2425-1及2425-1可對應於本文其他地方所述之任何反射偏光器、部分反射器、或四分之一波延遲器。反射偏光器2427-1及2427-2可係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，且可熱成型成所欲狀。部分反射器2417-1及2417-2亦可以可選地係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，或可係僅相對於一個軸平直(如所繪示)或彎曲。類似地，四分之一波延遲器2425-1及2425-2可係相對於正交的第一軸及第二軸彎曲，或可係僅相對於一個軸平直(如所繪示)或彎曲。反射偏光器2427-1及2427-2、部分反射器2417-1及2417-2、及四分之一波延遲器2425-1及2425-2可設置於一或多個透鏡之表面上，如本文其他地方所述。
裝置2490c包括物鏡部分2499-1及物鏡部分2499-2。物鏡部分2499-1及2499-2經調適以面對正在觀察之物體，且目鏡部分經調適以面對觀察者之眼睛。光學系統2400-1之影像表面(且光學系統2400-2類似)可介於部分反射器2417-1與物鏡部分2499-1之間，可在物鏡部分2499-1之內，或可介於目鏡部分2497-1與物鏡部分2499-1之間。光學系統2400-1之光闌表面(且光學系統2400-2類似)可係經調適以重疊使用者之瞳孔之出射光瞳。
物鏡部分2499-1可含有一或多個光學透鏡2491-1，且物鏡部分2499-2可含有一或多個光學透鏡2491-2。在替代實施例中，提供目鏡部分2497-1及物鏡部分2499-1而無目鏡部分2497-2及物鏡部分2499-2來用作望遠鏡或顯微鏡。
圖25係包括裝置2590a之示意側視圖，裝置2590a包括：裝置2590，其可包括本文所述之任何光學系統；及照明器2502a，其包括偏光光束分光系統2504a。裝置2590a可例如描述為照明器，且可例如係小型投影系統。偏光光束分光系統2504a包括偏光光束分光器2500a以及第一反射組件2532a及第二反射組件2534a。照明器2502a進一步包括光源2550a。偏光光束分光器2500a(可對應於偏光光束分光器100)包括第一稜鏡2510a及第二稜鏡2520a、及反射偏光器2530a。第一稜鏡2510a包括輸入面2512a、輸出面2514a、及第一斜邊2516a。輸入面2512a具有輸入有效面積2513a，且輸出面2514a具有輸出有效面積2515a。裝置2590具有最大接收面積2543a。第二稜鏡2520a具有成像器面2524a及第二斜邊2526a。 反射偏光器2530a設置於第一斜邊2516a與第二斜邊2526a之間。光源2550a產生光束，光束具有包絡2552a及中心光線2556a，中心光線2556a界定折疊光軸2557a，折疊光軸2557a具有第一區段、第二區段、第三區段及第四區段2557a-1至2557a-4。第一反射組件2532a設置成相鄰於偏光光束分光器2500a而與光源2550a相對，且第二反射組件2534a設置成相鄰於偏光光束分光器2500a而與裝置2590相對。
在一些實施例中，第一稜鏡2510a具有第一體積，第二稜鏡2520a具有第二體積，且第一體積不大於第二體積的約一半(或不大於約60百分比、或不大於約40百分比)。
裝置2590可係光束擴展器，且可對應於裝置2490。裝置2590可包括：反射偏光器；部分反射器；及第一四分之一波延遲器，其設置於反射偏光器與部分反射器之間。當用作光束擴展器時，裝置2590可經調適以接收入射於部分反射器上之輸入光束，且透射經擴展之輸出光束。例如，輸入光束可係會聚的或準直的，且輸出光束可係發散的，或輸入光束可具有第一發散角，且輸出光束可具有較大的第二發散角。裝置2590可經定向使得部分反射器面對照明器2502a。額外偏光器(例如，額外反射偏光器或吸收偏光器)可設置於裝置2590及輸出面2514a之間，或可包括在裝置2590中，靠近部分反射器，與反射偏光器相對。照明器2502a可提供小型照明系統，且裝置2590可用作光束擴展器以提供較寬的視野。可搭配裝置2590使用之其他照明器描述於2015年6月30日提交之標題為 「Illuminator」之美國臨時申請案第62/186944號中，該案茲以引用形式且不與本說明牴觸之程度併入本文中。裝置2590可係光束擴展器，其包括部分反射器及反射偏光器，其等彼此相鄰且間隔開，且光束擴展器可經調適以接收入射於部分反射器上之會聚光且透射穿過反射偏光器之發散光。
第二反射組件2534a具有最大有效面積2536a。第二反射組件2534a可係影像形成裝置，且最大有效面積2536a可係影像形成裝置之最大影像面積。光以包絡2554a之形式自第二反射組件2534a發射(例如，藉由反射)。第一反射組件2532a及第二反射組件2534a中之一或兩者可具有大於70百分比、或大於80百分比、或大於90百分比的單向反射率。第一反射組件2532a及/或第二反射組件2534a可係平直或可係在一或多個軸上彎曲。
在一些實施例中，第二反射組件2534a經調適以調變入射於其上的光。例如，第二反射組件2534a可係影像形成裝置，其反射具有空間調變偏光狀態的光。第二反射組件2534a可經像化且可產生經圖案化之光。以包絡2554a之形式自第二反射組件2534a反射的光可係會聚的經圖案化之光。可用作第二反射組件2534a之合適的影像形成裝置包括液晶覆矽(LCoS)裝置。LCoS裝置可係平直或可沿一或多個軸彎曲。
出於說明之清晰的目的，圖25中的各種組件以間隔開的方式展示。然而，應當理解，各種組件可直接接觸或例如透過光學清透黏著劑附接。在一些實施例中，反射偏光器2530a使用光學清透 黏著劑層附接至第一稜鏡2510a及第二稜鏡2520a中之一或兩者。在一些實施例中，裝置2590利用光學清透黏著劑附接至輸出面2514a。在一些實施例中，光源2550a可緊鄰輸入面2512a，或可透過光學清透黏著劑層附接至輸入面2512a。在一些實施例中，可用光學清透黏著劑將第一反射組件2532a及/或第二反射組件2534a附接至第二稜鏡2520a。反射偏光器2530a可係本文其他地方所述之任何反射偏光器。在一些實施例中，反射偏光器2530a係聚合多層反射偏光器、線柵偏光器、MacNeille反射偏光器、或膽固醇型反射偏光器。
折疊光軸2557a包括：第一區段2557a-1，其在第一方向(正x方向)上自光源2550a延伸至第一反射組件2532a；第二區段2557a-2，其在與第一方向相對的第二方向(負x方向)上延伸；第三區段2557a-3，其在第三方向(負y方向)上延伸；及第四區段2557a-4，其在與第三方向相對的第四方向(正y方向)上延伸。第一區段2557a-1及第二區段2557a-2重疊，儘管出於說明之簡便的目的，其等在圖25中展示具有小間隔。類似地，第三區段2557a-3及第四區段2557a-4重疊，儘管出於說明之簡便的目的，其等在圖25中展示具有小間隔。第一方向及第二方向實質上正交於第三方向及第四方向。第一反射組件2532a實質上垂直於第一區段2557a-1，且第二反射組件2534a實質上垂直於第三區段2557a-3。
光源2550a產生具有包絡2552a的光束，且此將輸入有效面積2513a界定為輸入面2512a之面積，利用來自照明器2502a所使用之光源2550a之光照射輸入面2512a。光源2550a可實質上不產 生在包絡2552a之外的光，或所產生的在此包絡之外任何光以一定角度自照明器離開而不進入裝置2590。
來自光源2550a的光之至少一部分依序透射穿過第一稜鏡2510a、透射穿過反射偏光器2530a、透射穿過第二稜鏡2520a、自第一反射組件2532a反射、往回透射穿過第二稜鏡2520a、自反射偏光器2530a反射、往回透射穿過第二稜鏡2520a，且入射於第二反射組件2534a上、自第二反射組件2534a反射、透射穿過第二稜鏡2520a及反射偏光器2530a及第一稜鏡2510a，且最終透過裝置2590離開照明器。此針對中心光線2556a繪示於圖25中。在一些實施例中，第一反射組件2532a包括偏光旋轉器，其可係四分之一波延遲器。來自光源2550a的具有沿著反射偏光器2530a之通過軸的偏光的光將透射穿過反射偏光器2530a，且隨後自第一反射組件2532a往回朝向反射偏光器2530a反射。在第一反射組件2532a包括四分之一波延遲器的實施例中，此類光當其往回朝向反射偏光器2530a反射時行進穿過四分之一波延遲器兩次。此光隨後具有實質上正交於反射偏光器2530a之通過軸的偏光，且因此自反射偏光器2530a朝向第二反射組件2534a反射，第二反射組件2534a可往回朝向反射偏光器2530a發射(例如，反射)經空間調變之光。經空間調變之光可具有經空間調變的偏光。具有沿著反射偏光器2530a之通過軸偏光的經空間調變之光之部分將作為經成像光行進穿過反射偏光器2530a，透過輸出有效面積2515a離開第一稜鏡2510a且透過裝置2590離開照明器。
照明器2502a允許藉由透過折疊光徑照明器2502a將光束(以包絡2552a之形式)導引至影像形成裝置(第二反射組件2534a)上，且自影像形成裝置反射會聚的經圖案化之光(以包絡2554a的形式)來投影影像。透過折疊光徑照明器2502a導引光束之步驟包括：透過偏光光束分光器2500a將光導引至第一反射組件2532a；反射至少一些光往回朝向偏光光束分光器2500a；且自偏光光束分光器2500a反射至少一些光朝向影像形成裝置。會聚的經圖案化之光之至少一部分透射穿過偏光光束分光器2500a且穿過裝置2590。
來自光源2550a的光在光自第一反射組件2532a及反射偏光器2530a反射之後照明第二反射組件2534a之最大面積。此最大面積可等於最大有效面積2536a。或者，最大有效面積2536a可係第二反射組件2534a之具反射性的最大面積。例如，第二反射組件2534a可係影像形成裝置，其具有最大影像面積。入射於影像形成裝置上之在最大影像面積外的任何光可不反射朝向裝置2590。在此情況中，最大有效面積2536a可係影像形成裝置之最大影像面積。最大有效面積2536a界定輸出面2514a上之輸出有效面積2515a及裝置2590之最大接收面積2543a，此係因為光以包絡2554a之形式自最大有效面積2536a反射朝向裝置2590，包絡2554a實質上僅以輸出有效面積2515a之形式來照明輸出面2514a，且實質上僅以最大接收面積2543a之形式來照明裝置2590。照明器2502a經組態以使得以包絡2554a之形式的自第二反射組件2534a反射且行進穿過裝置2590的光在第二反射組件2534a與裝置2590之間是會聚的。此得到最大有效面積 2536a，最大有效面積2536a小於輸出有效面積2515a，輸出有效面積2515a小於最大有效面積2536a。
在一些實施例中，輸入有效面積2513a及/或輸出有效面積2515a小於最大有效面積2536a之約60百分比、或小於約50百分比(即，小於約一半)、或小於約40百分比、或小於約35百分比，最大有效面積2536a可係最大影像面積。在一些實施例中，輸入面2512a之最大表面積(輸入面2512a之總面積)小於最大影像面積之約一半。在一些實施例中，輸出面2514a之最大表面積(輸出面2514a之總面積)小於最大影像面積之約一半。
光源2550a，或本說明之任何光源，可包括一或多個實質上單色的發光元件。例如，光源2550a可包括紅色、綠色及藍色發光二極體(LED)。亦可包括其他顏色，諸如青色及黃色。或者或此外，可利用寬光譜(例如，白色或實質上白色)光源。在一些實施例中，光源2550a包括藍色發射體及磷光體。在一些實施例中，光源2550a包括積分器，其可用於組合來自離散光源的光(例如，積分器可組合來自紅色、綠色及藍色LED的光)。光源2550a可包括偏光元件，使得將實質上具有單一偏光狀態的光朝向反射偏光器2530a導引至第一稜鏡2510a中。在一些實施例中，光源2550a可係或可包括LED、有機發光二極體(OLED)、雷射、雷射二極體、白熾照明元件、及弧光燈中之一或多者。光源2550a除了包括發光元件(諸如LED)外，亦可包括透鏡，諸如聚光透鏡。在一些實施例中，第一稜鏡或第二稜鏡可具有一或多個彎曲的面以提供所欲屈光力。
本說明之光學系統可包括具有非均勻的邊緣輪廓之一或多個透鏡，其等可經設計以當用作頭戴顯示器之組件時適形於面部。透鏡可具有適形於平均面部(多種面部形狀)的邊緣輪廓，或可設計用於個別面部。
圖27A係定位於頭部10上之頭戴顯示器之光學系統2700之透視圖，其中頭部10之垂直輪廓以右眼12為中心。光學系統2700之透鏡提供距眉毛之間隙或離隙18及距頰之間隙或離隙16。光學系統2700包括顯示器面板2731，且可對應於本說明之任何光學系統，其中顯示器面板可包含光學系統之影像表面。圖27B係光學系統2700之俯視圖，其中光學系統2700之透鏡提供距太陽穴之離隙26及距鼻樑之離隙28。
圖27C係光學系統2700之另一俯視圖。顯示器面板2731具有像素34a、34b、及34c，其等發射光學系統之透鏡所聚焦之光至頭部之眼睛中。來自像素34a之光之主光線38以46度之入射角行進至眼睛。透鏡總成36距太陽穴之較大程度的離隙允許像素34c之主光線40以60度之入射角行進至眼睛。
可在組成透鏡總成之透鏡之模製中產生透鏡總成之離隙。或者，透鏡可使用適當的面部之測量來針對個人定製研磨。對於透鏡所提供之離隙可限制使用者可見的顯示器之面積。在一些實施例中，例如，提供離隙資料至控制顯示器面板2731之電腦，且電腦可限制使用者可見之區域之顯示器面積，以減少功率消耗及/或以減少重像之可見假影。
提供一致量的透鏡距面部之離隙之優勢在於，周圍光可經影像有效地阻斷，同時仍在眼睛附近提供適當的空氣對流。利用光學系統之透鏡之延伸表面可改良視野及使用者之舒適性。
實例 實例1
模製一種類似於光學系統200之光學系統。第二四分之一波延遲器設置於第二主表面216上。對應於表面224、226、214、及216之表面中之各者均係方程式1所述之非球面表面，其中多項式係數D、E、F、G、H、I......中之各者等於零。錐形常數k係0.042435，且表面半徑r=1/c係-36.82391mm。表1列出描述此等表面中之各者之參數。
此表中之表面數計數從光闌表面235(Surf.1)開始並在影像表面230(Surf.8或IMA)處結束之光線入射於表面上的次數。 Surf.2對應於第一表面224，Surf.3及Surf.5對應於第二表面226，Surf.4及Surf.6對應於第一表面214，且Surf.7對應於表面216。直徑係指表面之淨孔徑，EVANASPH係指均勻的非球面(僅r之偶數冪出現於方程式1之展開式中)，半徑係方程式1之參數c之倒數，錐形常數係方程式1之參數k，且IMA係指影像表面230。
第一光學透鏡212模製成Zenon E48R，其具有1.53之折射率，且第二光學透鏡222模製成聚碳酸酯，其具有1.585之折射率。焦距係32.26271mm，視野係90度，影像高度係27.14mm(影像表面230之直徑係54.28mm)，F#係2.13，鏡目距(eye relief)(光闌表面至第一透鏡表面之距離)係23.8mm，且眼動範圍(eye box)(光闌表面235之直徑)係15mm。
由影像表面發射且透射穿過光闌表面之各主光線每次入射於第一光學堆疊或第二光學堆疊上時，均以小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上。
光學系統在光闌表面處具有90度之視野。透射穿過影像表面及光闌表面、具有486nm及656nm之波長的主光線在光闌表面處具有3.4弧分的最大分色，其係在光闌表面處之視野之約0.12百分比。
實例2
模製一種類似於光學系統200之光學系統。第二四分之一波延遲器設置於第二主表面216上。對應於表面224、226、214、 及216之表面中之各者均係方程式1所述之非球面表面。表2及表3列出描述此等表面中之各者之參數。表中之命名法類似於實例1中者。表3中之非球面多項式係數之單位係mm的1減多項式冪的次方。
此等表中之表面數計數從光闌表面235(Surf.1)開始並在影像表面230(Surf.12或IMA)處結束之光線入射於表面上的次數。Surf.2對應於第一表面224，Surf.3及Surf.5對應於第二表面 226，Surf.4及Surf.6對應於第一表面214，且Surf.7對應於表面216。Surf.8至Surf.11係指設置於影像表面230上之表面層。
第一光學透鏡212模製成Zenon E48R，其具有1.53之折射率，且第二光學透鏡222模製成聚碳酸酯，其具有1.585之折射率。焦距係17.560mm，視野係90度，影像高度係14.36mm(影像表面230之直徑係28.72mm)，F#係2.55，鏡目距係15mm，且眼動範圍(光闌表面235之直徑)係10.0mm。
由影像表面發射且透射穿過光闌表面之各主光線每次入射於第一光學堆疊或第二光學堆疊上時，均以小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上。
光學系統在光闌表面處具有90度之視野。透射穿過影像表面及光闌表面、具有486nm及656nm之波長的主光線在光闌表面處具有10.8弧分的最大分色，其係在光闌表面處之視野之約0.38百分比。
實例3
模製一種類似於光學系統600之光學系統。對應於表面614、及616之表面中之各者均係方程式1所述之非球面表面。表4及表5列出描述此等表面中之各者之參數。表中之命名法類似於實例1及實例2中者。
表4
此等表中之表面數計數從光闌表面635(Surf.1)開始並在影像表面630(Surf.6或IMA)處結束之光線入射於表面上的次數。Surf.2及Surf.4對應於第一表面614，且Surf.3及Surf.5對應於第二表面616。
焦距係35.0mm，視野係90度，影像高度係33.3mm(影像表面630之直徑係66.6mm)，F#係2.3，鏡目距係19.4mm，且眼動範圍(光闌表面635之直徑)係15mm。
由影像表面發射且透射穿過光闌表面之各主光線每次入射於第一光學堆疊或第二光學堆疊上時，均以小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上。
光學系統在光闌表面處具有90度之視野。透射穿過影像表面及光闌表面、具有486nm及656nm之波長的主光線在光闌表 面處具有29.5弧分的最大分色，其係在光闌表面處之視野之約0.9百分比。
實例4
模製一種類似於光學系統800之光學系統。反射偏光器設置於第三光學透鏡862之第二主表面866上，且第一四分之一波延遲器設置於反射偏光器上。部分反射器設置於第二光學透鏡822之第一主表面824上，且第二四分之一波延遲器設置於第二光學透鏡822之第二主表面826上。對應於表面864、866、824、826、814、及816之表面中之各者均係方程式1所述之非球面表面。表6及表7列出描述此等表面中之各者之參數。表中之命名法類似於前述實例中者。
表7
此等表中之表面數計數從光闌表面835(Surf.1)開始並在影像表面830(Surf.10或IMA)處結束之光線入射於表面上的次數。Surf.2對應於第一表面864，Surf.3及Surf.5對應於第二表面866，Surf.4及Surf.6對應於第一表面824，Surf.7對應於表面266，Surf.8對應於表面814，且Surf.9對應於表面816。
焦距係19.180mm，視野係82度，影像高度係15.89mm(影像表面830之直徑係31.87mm)，F#係2.12，鏡目距係11mm，且眼動範圍(光闌表面835之直徑)係9mm。
由影像表面發射且透射穿過光闌表面之各主光線每次入射於第一光學堆疊或第二光學堆疊上時，均以小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上。
光學系統在光闌表面處具有80度之視野。透射穿過影像表面及光闌表面、具有486nm及656nm之波長的主光線在光闌表面處具有14.9弧分的最大分色，其係在光闌表面處之視野之約0.52百分比。
實例5
模製一種類似於光學系統200之光學系統。第二四分之一波延遲器設置於第二主表面216上。對應於表面224、226、214、及216之表面中之各者均係方程式1所述之非球面表面，其中多項式係數D、E、F、G、H、I......中之各者等於零。表8列出描述此等表面中之各者之參數，其中命名法類似於前述實例中者。
此表中之表面數計數從光闌表面235(Surf.1)開始並在影像表面230(Surf.8或IMA)處結束之光線入射於表面上的次數。Surf.2對應於第一表面224，Surf.3及Surf.5對應於第二表面226，Surf.4及Surf.6對應於第一表面214，且Surf.7對應於表面216。直徑係指表面之淨孔徑，EVANASPH係指均勻的非球面(僅r之偶數冪出現於方程式1之展開式中)，半徑係方程式1之參數c之倒數，錐形常數係方程式1之參數k，且IMA係指影像表面230。
第一光學透鏡212模製成Zenon E48R，其具有1.53之折射率，且第二光學透鏡222模製成聚碳酸酯，其具有1.585之折射 率。焦距係42.7mm，視野係100度，影像高度係50.94mm(影像表面230之直徑係10188mm)，F#係3.25，鏡目距係25mm，且眼動範圍(光闌表面235之直徑)係15mm。
由影像表面發射且透射穿過光闌表面之各主光線每次入射於第一光學堆疊或第二光學堆疊上時，均以小於約20度之入射角入射於第一光學堆疊及第二光學堆疊中之各者上。
光學系統在光闌表面處具有100度之視野。透射穿過影像表面及光闌表面、具有486nm及656nm之波長的主光線在光闌表面處具有11.9弧分的最大分色，其係在光闌表面處之視野之約0.29百分比。
模擬在影像表面230處所產生之非失真影像，且判定在光闌表面235處之影像之失真係小於1百分比。
實例6至實例8
DBEF(實例6)、APF(實例7)及具有四分之一波延遲器塗層之APF(實例8)經熱成型以給予膜匹配於透鏡之外表面之幾何形狀的幾何形狀。膜經修邊以配合射出模製工具透鏡模槽，且放置於透鏡模槽之表面上。經修邊之膜具有63mm之直徑及87mm之曲率半徑。射出模製聚碳酸酯樹脂用於形成透鏡於膜上。當用於本說明之光學系統中時，膜形成於透鏡之面對光闌表面的側面。在實例7中，膜形成於透鏡上，使得當用於本說明之光學系統中時，APF將面對光闌表面，且四分之一波延遲器背對光闌表面。
膜之熱成型係在MAAC片材供給熱成型系統中進行，其使用真空以將經加熱之膜拉至類似於熱成型工具1681之熱成型工具之外表面上。外表面經定形狀為大致橢圓形，其中長軸係短軸之約1.02倍，使得所得經熱成型之膜在冷卻及鬆弛之後係旋轉對稱。熱成型程序參數係：片材烘箱溫度=320℉至380℉(160℃至193℃)；成型時間=18秒；及片材成型溫度=330℉至365℉(156℃至185℃)。
經熱成型之DBEF(實例6)及APF(實例7)反射偏光器樣本之影像係使用發射光穿過樣本至相機的非偏光近朗伯(Lambertian)光源取得，相機包括與分析偏光器之阻斷軸對準之分析偏光器，分析偏光器之阻斷軸與反射偏光器之阻斷軸成變化的角度。在零度下，兩個膜均係實質上透明的，且在較高角度下，DBEF展現光學假影，該等光學假影不存在於APF樣本中。例如，在70度之角度下，APF樣本係實質上均勻的深色，同時DBEF樣本展現有色的環。在Krauss-Maffei(Germany)所建立之往復螺桿水平夾射出模製系統中進行膜插入射出模製程序。所用之射出模製工具係針對6基體透鏡零件(6 base lens part)，且使用Bayer MAKROLON 3107-550115聚碳酸酯樹脂(可購自available from Bayer MaterialScience LLC,Pittsburgh,PA)形成透鏡。射出模製程序參數係：模製溫度=180℉(82℃)；熔體溫度=560℉(293℃)；裝填時間=1.56秒；保持時間=5.5秒；保持壓力=11,000psi(75.8MPa)；冷卻時間=15秒。
實例9至實例11
大致上如實例6至實例8中所述將反射偏光器熱成型成凸出的旋轉對稱形狀，該形狀具有50.8mm之直徑及38.6mm之曲率半徑。反射偏光器係DBEF(實例9)、APF(實例10)及線柵偏光器(實例11)。使用Axometrics AXOSCAN偏光計(可購自Axometrics,Inc.,Huntsville,AL)測量各樣本之偏光定向。對於各樣本，識別以膜之頂點為中心且具有20mm直徑圓形孔徑之樣本之面積，且判定孔徑中之樣本之透射軸之最大變異(透射軸自固定方向之最大角度偏差減透射軸自固定方向之最小角度偏差)。DBE之最大變異係1.707度，APF之最大變異係0.751度，且線柵偏光器之最大變異係0.931度。在距樣本之旋轉對稱軸10mm之徑向距離處面積之邊界具有1.32mm之垂度。
以下為例示性實施例的清單。
實施例1係一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間且沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間且沿著該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像表面，該第二光學堆疊包含： 一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間。
實施例2係實施例1之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
實施例3係實施例2之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例4係實施例3之光學系統，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例5係實施例2至4中任一者之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例6係實施例1之光學系統，其中該影像源包含一孔徑，其經調適以接收從該光學系統外部之物體反射的光。
實施例7係實施例1之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
實施例8係實施例1至7中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由透射穿過該影像表面之一中心光線之一光徑界定該折疊光軸。
實施例9係實施例1至8中任一者之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例10係實施例9之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例11係實施例1之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例12係實施例1之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射未經偏光之光。
實施例13係實施例1至12中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間。
實施例14係實施例1之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射經偏光之光。
實施例15係實施例14之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例16係實施例14之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例17係實施例14之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例18係實施例1至17中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例19係實施例1至18中任一者之光學系統，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例20係實施例1至19中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含至少一連續波長範圍。
實施例21係實施例1至20中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一可見波長範圍。
實施例22係實施例21之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例23係實施例1至20中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一紅外波長範圍。
實施例24係實施例1至20中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例25係實施例1至21中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例26係實施例25之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例27係實施例26之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例28係實施例1至27中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例29係實施例28之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例30係實施例28之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例31係實施例28之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例32係實施例28至31中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例33係實施例1至27中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例34係實施例33之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例35係實施例1至34中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例36係實施例1至34中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例37係實施例1至36中任一者之光學系統，其中該影像表面具有一最大橫向尺寸A，該光闌表面具有一最大橫向尺寸B，且A/B係至少3。
實施例38係實施例1至37中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該第二光學透鏡；及一相對的第二主表面，其面對該影像表面，且該第二光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該光闌表面；及一相對的第二主表面，其面對該第一光學透鏡。
實施例39係實施例38之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面或該第二主表面上。
實施例40係實施例38之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該第一透鏡之該第二主表面上。
實施例41係實施例38之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第二主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器上而與該第一透鏡之該第二主表面相對。
實施例42係實施例38之光學系統，其中一第二四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡之該第一主表面上，且該部分反射器設置於該第二四分之一波延遲器上而與該第一光學透鏡之該第一主表面相對。
實施例43係實施例38之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第一主表面上。
實施例44係實施例38之光學系統，其中該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器上而與該第二光學透鏡之該第二主表面相對。
實施例45係實施例1至44中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例46係實施例1至45中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸實質上旋轉對稱。
實施例47係實施例1至46中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱。
實施例48係實施例1至47中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
實施例49係實施例1至48中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有實質上相同的形狀。
實施例50係實施例1至48中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有不同的形狀。
實施例51係實施例1至50中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡中之各者係平透鏡。
實施例52係實施例1至48中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有實質上相同的形狀。
實施例53係實施例1至48中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有不同的形狀。
實施例54係實施例1至53中任一者之光學系統，其中該影像表面係實質上平坦。
實施例55係實施例1至53中任一者之光學系統，其中該影像表面係彎曲的。
實施例56係實施例1之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射一無失真影像，該部分反射器具有一第一形狀，且該反射偏光器具有一不同的第二形狀，使得由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約10%。
實施例57係實施例56之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野的5%。
實施例58係實施例56之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野的3%。
實施例59係實施例1至58中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於在該光闌表面處之一視野的1.5百分比。
實施例60係實施例59之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於在該光闌表面處之該視野的1.2百分比。
實施例61係實施例1至60中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例62係實施例61之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於10弧分。
實施例63係實施例1至62中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該多層反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例64係實施例1至63中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例65係實施例1至64中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係APF。
實施例66係實施例1至64中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例67係實施例1至64中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例68係實施例1至67中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係旋轉對稱。
實施例69係實施例1至68中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有相對於該光闌表面及該影像表面可調整的一位置。
實施例70係實施例1至69中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有一可調整的形狀。
實施例71係一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間，且包含：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間，且包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間，其中，行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
實施例72係實施例71之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
實施例73係實施例72之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例74係實施例73之光學系統，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例75係實施例72至74中任一者之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例76係實施例71之光學系統，其中該影像源包含一孔徑，其經調適以接收從該光學系統外部之物體反射的光。
實施例77係實施例71之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
實施例78係實施例71至77中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由透射穿過該影像表面之一中心光線之一光徑界定該折疊光軸。
實施例79係實施例71至78中任一者之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例80係實施例79之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例81係實施例71之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例82係實施例71之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射未經偏光之光。
實施例83係實施例71至82中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間。
實施例84係實施例71之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射經偏光之光。
實施例85係實施例84之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例86係實施例84之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例87係實施例84之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例88係實施例71至87中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例89係實施例71至88中任一者之光學系統，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例90係實施例71至89中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含至少一連續波長範圍。
實施例91係實施例71至90中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一可見波長範圍。
實施例92係實施例91之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例93係實施例71至92中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一紅外波長範圍。
實施例94係實施例71至93中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例95係實施例71至91中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例96係實施例95之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例97係實施例96之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例98係實施例71至97中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例99係實施例98之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例100係實施例98之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例101係實施例98之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例102係實施例98至101中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例103係實施例71至97中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器在該膜上具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例104係實施例103之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例105係實施例71至104中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例106係實施例71至104中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例107係實施例71至106中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該第二光學透鏡；及一相對的第二主表面，其面對該影像表面，且該第二光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該光闌表面；及一相對的第二主表面，其面對該第一光學透鏡。
實施例108係實施例107之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面或該第二主表面上。
實施例109係實施例108之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該第一透鏡之該第二主表面上。
實施例110係實施例108之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第二主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器上而與該第一透鏡之該第二主表面相對。
實施例111係實施例107之光學系統，其中一第二四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡之該第一主表面上，且該部分反射器設置於該第二四分之一波延遲器上而與該第一光學透鏡之該第一主表面相對。
實施例112係實施例107之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第一主表面上。
實施例113係實施例107之光學系統，其中該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器上而與該第二光學透鏡之該第二主表面相對。
實施例114係實施例71至113中任一者之光學系統，其中該影像表面具有一最大橫向尺寸A，該光闌表面具有一最大橫向尺寸B，且A/B係至少3。
實施例115係實施例71至114中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸實質上旋轉對稱。
實施例116係實施例71至115中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱。
實施例117係實施例71至116中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之一或兩者沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例118係實施例117之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊均沿著該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例119係實施例71至118中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例120係實施例71至119中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有實質上相同的形狀。
實施例121係實施例71至119中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有不同的形狀。
實施例122係實施例71至121中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡中之各者係平透鏡。
實施例123係實施例71至119中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有實質上相同的形狀。
實施例124係實施例71至119中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有不同的形狀。
實施例125係實施例71至124中任一者之光學系統，其中該影像表面係實質上平坦。
實施例126係實施例71至124中任一者之光學系統，其中該影像表面係彎曲的。
實施例127係實施例71至126中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
實施例128係實施例71之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射一無失真影像，該部分反射器具有一第一形狀，且該反射偏光器具有一不同的第二形狀，使得由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約10%。
實施例129係實施例128之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野的5%。
實施例130係實施例128之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野的3%。
實施例131係實施例71至130中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於在該光闌表面處之一視野的1.5百分比。
實施例132係實施例131之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於在該光闌表面處之該視野的1.2百分比。
實施例133係實施例71至132中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例134係實施例133之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於10弧分。
實施例135係實施例71至134中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該多層反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例136係實施例71至135中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例137係實施例71至136中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例138係實施例71至136中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例139係實施例71至138中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係旋轉對稱。
實施例140係實施例71至139中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有相對於該光闌表面及該影像表面的一使用者可調整的位置。
實施例141係實施例71至140中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有一使用者可調整的形狀。
實施例142係一種光學系統，其包含：一影像源，其發射一無失真影像；一出射光瞳；一部分反射器，其具有沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像源的一第一形狀，且在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一反射偏光器，其具有沿著該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像源之一不同的第二形狀，使得由該出射光瞳透射的經發射之該無失真影像之失真小於約10%。
實施例143係實施例142之光學系統，其中由該出射光瞳透射之經發射之該無失真影像之失真小於約5%。
實施例144係實施例142之光學系統，其中由該出射光瞳透射之經發射之該無失真影像之失真小於約3%。
實施例145係實施例142至144中任一者之光學系統，其中設置於該影像源與該出射光瞳之間的一整合式光學堆疊包含一第一光學透鏡、一第一四分之一波延遲器、該部分反射器、及該反射偏光器。
實施例146係實施例145之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡之面對該影像源的一第一主表面上，且該部分反射器設置於該四分之一波延遲器上而與該第一光學透鏡相對。
實施例147係實施例145之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一光學透鏡之面對該影像源的一第一主表面上。
實施例148係實施例147之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡之一第二主表面上而與該第一主表面相對。
實施例149係實施例147之光學系統，其中該反射偏光器設置於該第一四分之一波延遲器上而與該第一光學透鏡相對。
實施例150係實施例145至149中任一者之光學系統，其中該整合式光學堆疊進一步包含一第二四分之一波延遲器。
實施例151係實施例150之光學系統，其中該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器之面對該影像源的一主表面上。
實施例152係實施例142至151中任一者之光學系統，其中在該複數個預定波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於在該出射光瞳處之一視野的1.5百分比。
實施例153係實施例142至152中任一者之光學系統，其中在該複數個預定波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例154係一種光學系統，其包含：一影像源；一出射光瞳；一第一光學堆疊，其設置於該影像源與該出射光瞳之間，且包含： 一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30% 之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該出射光瞳之間，且包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間，其中在該複數個預定波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於在該出射光瞳處之一視野的1.5百分比，且其中該多層反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出。
實施例155係實施例154之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於在該出射光瞳處之該視野的1.2百分比。
實施例156係實施例154或155之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於20弧分。
實施例157係實施例154至155中任一者之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於10弧分。
實施例158係一種光學系統，其包含：一影像源； 一出射光瞳；一第一光學堆疊，其設置於該影像源與該出射光瞳之間，且包含：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該出射光瞳之間，且包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間，其中在該複數個預定波長中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像源發射並由該出射光瞳透射之實質上任何主光線在該出射光瞳處所具有之一分色距離小於20弧分，且其中該多層反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出。
實施例159係實施例158之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於10弧分。
實施例160係實施例158或159之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於在該出射光瞳處之一視野的15百分比。
實施例161係實施例158至160中任一者之光學系統，其中在該出射光瞳處之該分色距離小於在該出射光瞳處之一視野的1.2百分比。
實施例162係實施例154至160中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有相對於該光闌表面及該影像表面可調整的一位置。
實施例163係實施例154至162中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有一可調整的形狀。
實施例164係實施例154至163中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像源。
實施例165係實施例154至164中任一者之光學系統，其中該第二光學堆疊沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像源。
實施例166係實施例142至165中任一者之光學系統，其中該影像源具有一最大橫向尺寸A，該出射光瞳具有一最大橫向尺寸B，且A/B係至少3。
實施例167係實施例142至166中任一者之光學系統，其中該影像源之至少一主光線以至少40度之一入射角行進穿過該出射光瞳。
實施例168係實施例142至167中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由該影像源所發射之一中心光之一光徑界定該折疊光軸。
實施例169係實施例142至168中任一者之光學系統，其中該出射光瞳經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例170係實施例169之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例171係實施例142至169中任一者之光學系統，其中該出射光瞳經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例172係實施例142至171中任一者之光學系統，其中該影像源發射未經偏光之光。
實施例173係實施例142至171中任一者之光學系統，其中該影像源發射經偏光之光。
實施例174係實施例173之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例175係實施例173之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例176係實施例173之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例177係實施例142至176中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例178係實施例142至177中任一者之光學系統，其中在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例179係實施例142至178中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一或多個預定波長範圍。
實施例180係實施例142至179中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一可見範圍。
實施例181係實施例180之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例182係實施例142至179中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一紅外範圍。
實施例183係實施例142至179中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例184係實施例142至180中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例185係實施例184之光學系統，其中該複數個預定波長包含具有不大於100nm之一半高全寬之至少一波長範圍。
實施例186係實施例184之光學系統，其中該複數個預定波長包含具有不大於50nm之一半高全寬之至少一波長範圍。
實施例187係實施例142至186中任一者之光學系統，其中該反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例188係實施例187之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例189係實施例187之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例190係實施例187之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例191係實施例187至190中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例192係實施例142至186中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例193係實施例192之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例194係實施例142至193中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例195係實施例142至193中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例196係實施例142至195中任一者之光學系統，其中該反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例197係實施例142至196中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該反射偏光器之一光軸實質上旋轉對稱。
實施例198係實施例142至197中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該反射偏光器之一光軸旋轉對稱。
實施例199係實施例142至198之光學系統，其中由該影像源發射且透射穿過該出射光瞳之實質上任何主光線以小於約25度之一入射角入射於該反射偏光器及該部分反射器中之各者上。
實施例200係實施例142至202中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例201係實施例142至200中任一者之光學系統，其中該反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例202係實施例142至201中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例203係實施例142至201中任一者之光學系統，其中該反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例204係實施例142至203中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係旋轉對稱。
實施例205係實施例142至204中任一者之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例206係實施例205之光學系統，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例207係實施例204或205之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例208係一種光學系統，其包含：一影像表面，其具有一最大橫向尺寸A；一光闌表面，其具有一最大橫向尺寸B，A/B係至少3；一整合式光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間，且包含：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一四分之一波延遲器，其依該複數個預定波長中之至少一個波長，其中透射穿過該光闌表面及該影像表面之至少一主光線以至少40度之入射角行進穿過該光闌表面。
實施例209係實施例208之光學系統，其中該整合式光學堆疊沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例210係實施例208至209中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於在該光闌表面處之一視野的1.5百分比。
實施例211係實施例208至210中任一者之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於在該光闌表面處之該視野的1.2百分比。
實施例212係實施例208至211中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例213係實施例208至212中任一者之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於10弧分。
實施例214係實施例208至213中任一者之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
實施例215係實施例214之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例216係實施例215之光學系統，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例217係實施例214至216中任一者之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例218係實施例208之光學系統，其中該影像源包含一孔徑，其經調適以接收從該光學系統外部之物體反射的光。
實施例219係實施例208至213中任一者之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
實施例220係實施例208至219中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由透射穿過該影像表面之一中心光線之一光徑界定該折疊光軸。
實施例221係實施例208之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例222係實施例221之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例223係實施例208之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例224係實施例208之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射未經偏光之光。
實施例225係實施例208至224中任一者之光學系統，其進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器依該複數個預定波長中之至少一個波長，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間，該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器與該部分反射器之間。
實施例226係實施例208之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射經偏光之光。
實施例227係實施例226之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例228係實施例226之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例229係實施例226之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例230係實施例208至229中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例231係實施例208至230中任一者之光學系統，其中在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例232係實施例208至231中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含至少一連續波長範圍。
實施例233係實施例208至232中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一可見波長範圍。
實施例234係實施例233之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例235係實施例208至234中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一紅外波長範圍。
實施例236係實施例208至235中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例237係實施例208至236中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例238係實施例237之光學系統，其中該複數個預定波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例239係實施例238之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例240係實施例208至239中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例241係實施例240之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例242係實施例240之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例243係實施例240之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例244係實施例240之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例245係實施例208至244中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例246係實施例245之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例247係實施例208至246中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例248係實施例209至246中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例249係實施例208至248中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例250係實施例208至249中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸實質上旋轉對稱。
實施例251係實施例208至250中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱。
實施例252係實施例208至251中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器、該多層反射偏光器、該第一四分之一波延遲器中之各者上。
實施例253係實施例208之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射一無失真影像，該部分反射器具有一第一形狀，且 該反射偏光器具有一不同的第二形狀，使得由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約10%。
實施例254係實施例253之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約5%。
實施例255係實施例253之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約3%。
實施例256係實施例208至255中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該多層反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例257係實施例208至256中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例258係實施例208至257中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例259係實施例208至257中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例260係實施例208至259中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係旋轉對稱。
實施例261係實施例208至260中任一者之光學系統，其中該整合式光學堆疊包含一第二光學透鏡。
實施例262係實施例261之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡與該第二光學透鏡之間。
實施例263係實施例261或262之光學系統，其中該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之面對該光闌表面的一主表面上，且該部分反射器設置於該第一光學透鏡之面對該影像表面的一主表面上。
實施例264係一種光學系統，其包含：一影像表面；一實質上平面的光闌表面(stop surface)；以及設置於該影像表面與該光闌表面之間：第一光學透鏡、第二光學透鏡、及第三光學透鏡；一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光；及一第一四分之一波延遲器，其依該複數個預定波長中之至少一個波長，其中該光學系統包含設置於該影像表面與該光闌表面之間的複數個主表面，各主表面沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面，其中至少六個不同的主表面具有六個不同的凸性。
實施例265係實施例264之光學系統，其中該複數個主表面包括該第一光學透鏡之相對的第一主表面及第二主表面、該第二光學透鏡之相對的第一主表面及第二主表面、及該第三光學透鏡之相對的第一主表面及第二主表面，各第一主表面面對該光闌表面，且各第二主表面面對該影像表面。
實施例266係實施例265之光學系統，其中該第二光學透鏡設置於該第一光學透鏡與該第三光學透鏡之間，且該第三光學透鏡設置於該光闌表面與該第一光學透鏡之間。
實施例267係實施例266之光學系統，其中該部分反射器設置於該第二光學透鏡之該第一主表面上。
實施例268係實施例266或267之光學系統，其中該多層反射偏光器設置於該第三光學透鏡之該第二主表面上。
實施例269係實施例268之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器上。
實施例270係實施例266至269中任一者之光學系統，其進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器依該複數個預定波長中之至少一個波長，該第二四分之一波延遲器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上。
實施例271係實施例265之光學系統，其中該反射偏光器設置於該第三光學透鏡之該第一主表面上，且該第一四分之一波延遲器設置於該第三光學透鏡之該第二主表面上。
實施例272係實施例271之光學系統，其中該部分反射器設置於該第二光學透鏡之該第一主表面或該第二主表面上。
實施例273係實施例264至272中任一者之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
實施例274係實施例273之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例275係實施例274之光學系統，其中該顯示器面板係實質上透明的。
實施例276係實施例273至275中任一者之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例277係實施例264至272中任一者之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
實施例278係實施例264至277中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由透射穿過該影像表面之一中心光線之一光徑界定該折疊光軸。
實施例279係實施例264至278中任一者之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例280係實施例279之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例281係實施例264至272中任一者之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例282係實施例264至272中任一者之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射未經偏光之光。
實施例283係實施例264至269中任一者之光學系統，其中該光學堆疊系統進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器依該複數個預定波長中之至少一個波長，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間，該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器與該部分反射器之間。
實施例284係實施例264至272中任一者之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射經偏光之光。
實施例285係實施例284之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例286係實施例284之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例287係實施例284之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例288係實施例264至287中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例289係實施例264至288中任一者之光學系統，其中在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例290係實施例264至289中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含至少一連續波長範圍。
實施例291係實施例264至290中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一可見波長範圍。
實施例292係實施例291之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例293係實施例264至292中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含一紅外波長範圍。
實施例294係實施例264至293中任一者之光學系統，其中該複數個預定波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例295係實施例264至294中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例296係實施例295之光學系統，其中該複數個預定波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例297係實施例296之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例298係實施例264至297中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例299係實施例298之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例300係實施例298之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例301係實施例298之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例302係實施例298至301中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例303係實施例264至297中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點 處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例304係實施例303之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例305係實施例264至304中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例306係實施例264至304中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例307係實施例264至306中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例308係實施例264至307中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸實質上旋轉對稱。
實施例309係實施例264至308中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱。
實施例310係實施例264至309中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器、該多層反射偏光器、該第一四分之一波延遲器中之各者上。
實施例311係實施例264至272中任一者之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射一無失真影像，該部分反射器具有一第一形狀，且該反射偏光器具有一不同的第二形狀，使得由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約10%。
實施例312係實施例311之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約5%。
實施例313係實施例311之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約3%。
實施例314係實施例264至313中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且由該影像表面發射並由該光闌表面透射之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於在該光闌表面處之一視野的1.5百分比。
實施例315係實施例314之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於在該光闌表面處之該視野的1.2百分比。
實施例316係實施例264至315中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿 過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例317係實施例316之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於10弧分。
實施例318係實施例264至249中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該多層反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例319係實施例264至318中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例320係實施例264至319中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例321係實施例264至319中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例322係實施例264至321中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係旋轉對稱。
實施例323係實施例264至322中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡、該第二光學透鏡、及該第三光學透鏡中之至少一者具有相對於該光闌表面及該影像表面的一使用者可調整的位置。
實施例324係實施例264至323中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡、該第二光學透鏡、及該第三光學透鏡中之至少一者具有一使用者可調整的形狀。
實施例325係實施例264至324中任一者之光學系統，其中該影像表面係實質上平坦。
實施例326係實施例264至324中任一者之光學系統，其中該影像表面係彎曲的。
實施例327係實施例1至326中任一者之光學系統，其在該光學系統之一視野上具有在該光闌表面處至少40之一對比率。
實施例328係實施例1至327中任一者之光學系統，其在該光學系統之一視野上具有在該光闌表面處至少50之一對比率。
實施例329係實施例1至328中任一者之光學系統，其在該光學系統之一視野上具有在該光闌表面處至少60之一對比率。
實施例330係實施例1至329中任一者之光學系統，其在該光學系統之一視野上具有在該光闌表面處至少80之一對比率。
實施例331係實施例1至330中任一者之光學系統，其在該光學系統之一視野上具有在該光闌表面處至少100之一對比率。
實施例332係實施例1至333中任一者之光學系統，其中至少一個透鏡具有一非均勻的邊緣輪廓。
實施例333係實施例332之光學系統，其中該邊緣輪廓包含一形狀，該形狀經調適以當該光學系統用於頭戴顯示器中時適形於面部。
實施例334係一種經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點的一光軸實質上旋轉對稱且沿著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出，該經熱成型之多層反射偏光器具有： 至少一內層，其在遠離該頂點之至少一個第一位置處係實質上光學單軸的；以及在該反射偏光器上之至少一個第一位置，其距該光軸具有一徑向距離r1及距在該頂點處垂直於該光軸的平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2。
實施例335係實施例334之經熱成型之多層反射偏光器，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
實施例336係實施例335之光學系統，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例337係實施例334至336中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1.5度。
實施例338係實施例334至336中任一者之光學系統，其中在該反射偏光器之一反射孔徑中，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約1度。
實施例339係實施例334至338中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中該至少一個內層在該至少一個層上遠離頂點的至少一個第二位置處係實質上光學雙軸。
實施例340係一種經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點的一光軸實質上旋轉對稱且沿 著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出，該經熱成型之多層反射偏光器具有：在該反射偏光器上之至少一個第一位置，其距該光軸具有一徑向距離r1及距在該頂點處垂直於該光軸的平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之最大變異小於約2度。
實施例341係實施例340之經熱成型之多層反射偏光器，其中該反射偏光器之該透射軸之該最大變異小於約1.5度。
實施例342係實施例340或341之經熱成型之多層反射偏光器，其包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該反射偏光器之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例343係實施例334至342中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1小於約0.8。
實施例344係實施例334至343中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中該反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例345係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於10百分比。
實施例346係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於8百分比。
實施例347係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於6百分比。
實施例348係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於4百分比。
實施例349係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於2百分比。
實施例350係實施例334至344中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其中s1/r1之方位變異係小於1百分比。
實施例351係實施例334至350中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其包含交替的聚合層。
實施例352係實施例334至351中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其係經熱成型之APF。
實施例353係實施例334至351中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其包含一線柵偏光器。
實施例354係一種透鏡，其具有一相對於兩個正交方向彎曲的表面，且包含設置於該表面上的實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器。
實施例355係一種光學堆疊，其包含：一第一透鏡；一第二透鏡，其相鄰於該第一透鏡；一四分之一波延遲器，其設置於該第一透鏡與該第二透鏡之間；一反射偏光器，其設置於該第二透鏡上，與該第一透鏡相對；及 一部分反射器，其設置於該第一透鏡上，與該第二透鏡相對，其中該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲，且其中該光學堆疊係一整合式光學堆疊。
實施例356係實施例355之光學堆疊，其中該第一透鏡包含一第一材料，且該第二透鏡包含一第二材料。
實施例357係實施例356之光學堆疊，其中該第一材料及該第二材料係相同的。
實施例358係實施例356之光學堆疊，其中該第一材料及該第二材料係不同的。
實施例359係實施例355之光學堆疊，其中該第一材料及該第二材料中之至少一者係一聚合物。
實施例360係實施例359之光學堆疊，其中該第一材料係一第一聚合物，且該第二材料係一第二聚合物。
實施例361係實施例360之光學堆疊，其中該第一聚合物及該第二聚合物係不同的。
實施例362係實施例355、或356、或358至361中任一者之光學堆疊，其中該第一透鏡及該第二透鏡具有不同的阿貝數。
實施例363係實施例362之光學堆疊，其中該第一透鏡及該第二透鏡之阿貝數之差係在5至50之範圍內。
實施例364係實施例355至363中任一者之光學堆疊，其中該第一透鏡及該第二透鏡中之一者具有大於45之一阿貝數，且該第一透鏡及該第二透鏡中之另一者具有小於45之一阿貝數。
實施例365係實施例355至364中任一者之光學堆疊，其中該第一透鏡及該第二透鏡中之一者具有大於50之一阿貝數，且該第一透鏡及該第二透鏡中之另一者具有小於40之一阿貝數。
實施例366係實施例355至365中任一者之光學堆疊，其中該反射偏光器係實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器。
實施例367係實施例355至366中任一者之光學堆疊，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率。
實施例368係實施例355至367中任一者之光學堆疊，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例369係實施例355至368中任一者之光學堆疊，其中該部分反射器係一反射偏光器。
實施例370係實施例355至369中任一者之光學堆疊，其中該複數個所欲波長包含至少一連續波長範圍。
實施例371係實施例355至370中任一者之光學堆疊，其中該複數個所欲波長包含一可見波長範圍。
實施例372係實施例371之光學堆疊，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例373係實施例355至372中任一者之光學堆疊，其中該複數個所欲波長包含一紅外波長範圍。
實施例374係實施例355至373中任一者之光學堆疊，其中該複數個所欲波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例375係實施例355至374中任一者之光學堆疊，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例376係實施例355至375中任一者之光學堆疊，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例377係實施例355至376中任一者之光學堆疊，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例378係一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；及實施例355至376中任一者之光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間。
實施例379係一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；及實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器，其設置於該影像表面與該光闌表面之間。
實施例380係實施例379之光學系統，其進一步包含：一四分之一波延遲器，其設置於該影像表面與該反射偏光器之間；及一部分反射器，其設置於該影像表面與該四分之一波延遲器之間。
實施例381係實施例1至333中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係一根據實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器。
實施例382係一種製作一種光學堆疊之方法，其包含：提供一熱成型工具，其以一工具軸為中心且具有一外表面，該外表面係相對於該工具軸旋轉不對稱； 加熱一光學膜，得到一經軟化之光學膜；使該經軟化之光學膜適形於該外表面，同時至少沿著正交的第一方向及第二方向遠離該工具軸拉伸該經軟化之膜，得到一經適形之光學膜，該經適形之光學膜係相對於該經適形之膜之光軸旋轉不對稱，該光軸與該工具軸重合；冷卻該經適形之光學膜，得到相對於該光軸旋轉對稱的一對稱光學膜；及在該對稱光學膜上模製一光學透鏡，得到該光學堆疊。
實施例383係實施例382之方法，其中該冷卻步驟進一步包含：自該工具釋離該光學膜。
實施例384係實施例382或383之方法，其中該模製一光學透鏡步驟包括：模製一第二膜至該光學透鏡上，與該光學膜相對。
實施例385係實施例384之方法，其中該第二膜包含一部分反射器。
實施例386係實施例382至385中任一者之方法，其中該光學膜包含一反射偏光器。
實施例387係實施例386之方法，其中該光學膜進一步包含一四分之一波延遲器。
實施例388係實施例386或387之方法，其中該反射偏光器係一多層聚合反射偏光器。
實施例389係實施例388之方法，其中該反射偏光器係APF。
實施例390係實施例386或387之方法，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
實施例391係一種製作一種具有一所欲形狀之所欲光學膜之方法，其包含：提供一種熱成型工具，其具有一外表面，該外表面具有不同於該所欲形狀之一第一形狀；加熱一光學膜，得到一經軟化之光學膜；使該經軟化之光學膜適形於具有該第一形狀之該外表面，同時至少沿著正交的第一方向及第二方向拉伸該經軟化之膜，得到具有該第一形狀之一經適形之光學膜；及冷卻該經適形之光學膜，得到具有該所欲形狀之該所欲光學膜。
實施例392係實施例391之方法，其中該冷卻步驟進一步包含：自該工具釋離該經適形之光學膜。
實施例393係實施例391或392中任一者之方法，其中該所欲形狀係相對於該所欲光學膜之一光軸旋轉對稱。
實施例394係實施例391至393中任一者之方法，其中該熱成型工具以一工具軸為中心，且該外表面係相對於該工具軸旋轉對稱。
實施例395係實施例391至393中任一者之方法，其進一步包含：模製一光學透鏡於該所欲光學膜上，得到一光學堆疊。
實施例396係實施例395之方法，其中該模製一光學透鏡步驟包括：模製一第二膜於該光學透鏡上，與該所欲光學膜相對。
實施例397係實施例396之方法，其中該第二膜包含一部分反射器。
實施例398係實施例391至397中任一者之方法，其中該所欲光學膜包含一反射偏光器。
實施例399係實施例398之方法，其中該所欲光學膜進一步包含一四分之一波延遲器。
實施例400係實施例398或399之方法，其中該反射偏光器係一多層聚合反射偏光器。
實施例401係實施例400之方法，其中該反射偏光器係APF。
實施例402係實施例398或399之方法，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
實施例403係一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間，且包含：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間，且包含：一第二光學透鏡；一經熱成型之多層反射偏光器，其係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱且沿著正交於該光軸之正交的第一軸及第二軸凸出朝向該影像表面，該經熱成型之多層反射偏光器具有至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該經熱成型之多層反射偏光器之一頂點之一光軸 具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間。
實施例404係實施例403之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
實施例405係實施例404之光學系統，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例406係實施例405之光學系統，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例407係實施例404至406中任一者之光學系統，其中該影像源包含一快門。
實施例408係實施例403之光學系統，其中該影像源包含一孔徑，其經調適以接收從該光學系統外部之物體反射的光。
實施例409係實施例403之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
實施例410係實施例403至409中任一者之光學系統，其中該光學系統以一折疊光軸為中心，由透射穿過該影像表面之一中心光線之一光徑界定該折疊光軸。
實施例411係實施例403至410中任一者之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一第二光學系統之一入射光瞳。
實施例412係實施例411之光學系統，其中該第二光學系統經調適以記錄在該入射光瞳處接收之影像。
實施例413係實施例403之光學系統，其中該光闌表面經調適以重疊一觀察者之眼睛之一入射光瞳。
實施例414係實施例403之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射未經偏光之光。
實施例415係實施例403至414中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間。
實施例416係實施例403之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射經偏光之光。
實施例417係實施例416之光學系統，其中該經偏光之光係線性偏光的。
實施例418係實施例416之光學系統，其中該經偏光之光係圓形偏光的。
實施例419係實施例416之光學系統，其中該經偏光之光係橢圓偏光的。
實施例420係實施例403至419中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例421係實施例403至420中任一者之光學系統，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例422係實施例403至421中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含至少一連續波長範圍。
實施例423係實施例403至422中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一可見波長範圍。
實施例424係實施例423之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例425係實施例403至424中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一紅外波長範圍。
實施例426係實施例403至425中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例427係實施例403至426中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例428係實施例427之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例429係實施例428之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例430係實施例403至429中任一者之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例431係實施例403至430中任一者之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例432係實施例403至431中任一者之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例433係實施例424至432中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例434係實施例403至433中任一者之光學系統，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異係小於約2度。
實施例435係實施例403至433中任一者之光學系統，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異係小於約1.5度。
實施例436係實施例403至433中任一者之光學系統，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異係小於約1度。
實施例437係實施例403至436中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該第二光學透鏡；及一相對的第二主表面，其面對該影像表面，且該第二光學透鏡具有：一第一主表面，其面對該光闌表面；及一相對的第二主表面，其面對該第一光學透鏡。
實施例438係實施例437之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面或該第二主表面上。
實施例439係實施例437之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第一主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該第一透鏡之該第二主表面上。
實施例440係實施例437之光學系統，其中該部分反射器設置於該第一透鏡之該第二主表面上，且一第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器上而與該第一透鏡之該第二主表面相對。
實施例441係實施例437之光學系統，其中一第二四分之一波延遲器設置於該第一光學透鏡之該第一主表面上，且該部分反射器設置於該第二四分之一波延遲器上而與該第一光學透鏡之該第一主表面相對。
實施例442係實施例437之光學系統，其中該第一四分之一波延遲器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第一主表面上。
實施例443係實施例437之光學系統，其中該多層反射偏光器設置於該第二光學透鏡之該第二主表面上，且該第一四分之一波延遲器設置於該多層反射偏光器上而與該第二光學透鏡之該第二主表面相對。
實施例444係實施例403至443中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例445係實施例403至444中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
實施例446係實施例403至445中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有實質上相同的形狀。
實施例447係實施例403至445中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊具有不同的形狀。
實施例448係實施例403至447中任一者之光學系統，其中該第一透鏡及該第二透鏡中之各者係平透鏡。
實施例449係實施例403至448中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有實質上相同的形狀。
實施例450係實施例403至448中任一者之光學系統，其中該第一光學透鏡及該第二光學透鏡具有不同的形狀。
實施例451係實施例403至450中任一者之光學系統，其中該影像表面係實質上平坦。
實施例452係實施例403至450中任一者之光學系統，其中該影像表面係實質上彎曲的。
實施例453係實施例403之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，該影像源發射一無失真影像，該部分反射器具有一第一形狀，且該反射偏光器具有一不同的第二形狀，使得由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約10%。
實施例454係實施例453之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約5%。
實施例455係實施例453之光學系統，其中由該光闌表面透射之經發射之該無失真影像之失真小於在該光闌表面處之一視野之約3%。
實施例456係實施例403至455中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於在該光闌表面處之一視野的1.5百分比。
實施例457係實施例456之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於在該光闌表面處之該視野的1.2百分比。
實施例458係實施例403至457中任一者之光學系統，其中在一可見波長範圍中至少具有相隔至少150nm之第一波長及第二波長且透射穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線在該光闌表面處所具有之一分色距離小於20弧分。
實施例459係實施例458之光學系統，其中在該光闌表面處之該分色距離小於10弧分。
實施例460係實施例403至459中任一者之光學系統，其中該部分反射器具有一第一形狀，該多層反射偏光器具有一第二形狀，且該第一形狀及該第二形狀中之一或兩者由一非球面多項式垂度方程式描述。
實施例461係實施例403至460中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含交替的聚合層。
實施例462係實施例403至461中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例463係實施例403至461中任一者之光學系統，其中該多層反射偏光器包含一線柵偏光器。
實施例464係實施例403至463中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之至少一者具有相對於該光闌表面及該影像表面可調整的一位置。
實施例465係實施例403至464中任一者之光學系統，其中該第一光學堆疊具有一可調整的形狀。
實施例466係一種光學系統，其包含：一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該多層反射偏光器沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該多層反射偏光器上之至少一個第一位置距該多層反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該多層反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該部分反射器與該多層反射偏光器之間，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例467係實施例466之光學系統，其中該多層反射偏光器設置成相鄰於該部分反射器且與該部分反射器間隔開。
實施例468係實施例466或實施例467之光學系統，其中一第一光學堆疊包含一第一光學透鏡及該部分反射器。
實施例469係實施例466至468中任一者之光學系統，其中該第二光學堆疊包含一第二光學透鏡及該多層反射偏光器。
實施例470係一種光學系統，其包含：一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該第二光學堆疊包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該多層反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸之具有徑向距離r1及距在該多層反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例471係一種光學系統，其包含：一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該第二光學堆疊包含：一第二光學透鏡；一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間，其中該光學系統在該光學系統之視野上具有至少50之對比率。
實施例472係實施例471之光學系統，其中該對比率係至少60。
實施例473係實施例471之光學系統，其中該對比率係至少80。
實施例474係實施例471之光學系統，其中該對比率係至少100。
實施例475係實施例469至474中任一者之光學系統，其中該第二光學堆疊與該第一光學堆疊間隔開。
實施例476係一種光學系統，其包含： 一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該第二光學堆疊包含：一第二光學透鏡；一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間，其中該光學系統經調適以提供一可調整的屈光度校正。
實施例477係實施例466至476中任一者之光學系統，其中該反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例478係實施例466至476中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
實施例479係實施例476之光學系統，其中該可調整的屈光度校正係藉由介於該第一光學堆疊與該第二光學堆疊之間的一可調整的距離、該第一光學堆疊之一可調整的形狀、及該第二光學堆疊之一可調整的形狀中之一或多者提供。
實施例480係實施例466至479中任一者之光學系統，其進一步包含一影像表面及一光闌表面，該部分反射器設置於該影像表面與該光闌表面之間，該反射偏光器設置於該部分反射器與該光闌表面之間。
實施例481係實施例480之光學系統，其中該反射偏光器係相對於正交的該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例482係實施例480或481之光學系統，其中該部分反射器係相對於正交的該第一軸及該第二軸凸出朝向該影像表面。
實施例483係實施例480至482中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
實施例484係實施例480至482中任一者之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
實施例485係實施例466至477、或實施例479至482中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係APF。
實施例486係實施例466至477、或實施例479至485中任一者之光學系統，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例487係實施例466至486中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一第二反射偏光器。
實施例488係實施例466至487中任一者之光學系統，其中在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學透射率。
實施例489係實施例466至488中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含至少一連續波長範圍。
實施例490係實施例466至489中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一可見波長範圍。
實施例491係實施例490之光學系統，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例492係實施例466至491中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一紅外波長範圍。
實施例493係實施例466至492中任一者之光學系統，其中該複數個所欲波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例494係實施例466至493中任一者之光學系統，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例495係實施例494之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例496係實施例495之光學系統，其中該半高全寬係不大於50nm。
實施例497係實施例466至496中任一者之光學系統，其中s1/r1係至少0.2。
實施例498係實施例466至497中任一者之光學系統，其中s1/r1係在0.2至0.8之範圍內。
實施例499係實施例466至498中任一者之光學系統，其中s1/r1係在0.3至0.6之範圍內。
實施例500係實施例466至499中任一者之光學系統，其中該反射偏光器具有一第二位置，該第二位置距該光軸具有一徑向距離r2及距該平面具有一位移s2，s2/r2係至少0.3。
實施例501係實施例466至500中任一者之光學系統，其中對於該反射偏光器之由s1及r1所界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異係小於約2度。
實施例502係實施例466至501中任一者之光學系統，其係一光束擴展器。
實施例503係一種光束擴展器，其包含實施例466至501中任一者之光學系統。
實施例504係一種投影系統，其包含實施例503之光束擴展器及一影像形成裝置，該影像形成裝置經調適以發射一經圖案化之光，該投影系統經組態以導引該經圖案化之光至該光束擴展器。
實施例505係實施例504之投影系統，其中該光束擴展器之該光學系統經定向而使該部分反射器面對該影像形成裝置。
實施例506係實施例504或505之投影系統，其進一步包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器設置於該影像形成裝置與該光束擴展器之間。
實施例507係實施例506之投影系統，其進一步包含一第二反射偏光器，該第二反射偏光器設置於該光束擴展器與該偏光光束分光器之間。
實施例508係實施例506或507之投影系統，其中該偏光光束分光器包含第一稜鏡及第二稜鏡、及一平直反射偏光器，該反射偏光器沿著第一稜鏡及第二稜鏡之斜面設置於該第一稜鏡與該第二稜鏡之間。
實施例509係實施例508之投影系統，其中該第一稜鏡設置於該第二稜鏡與該影像形成裝置之間。
實施例510係實施例508或509之投影系統，其中該第一稜鏡具有一第一體積，該第二稜鏡具有一第二體積，且該第一體積不大於該第二體積的約一半。
實施例511係一種投影系統，其包含實施例503之該光束擴展器及一照明器，該投影系統經組態以導引一輸出自該照明器之光至該光束擴展器。
實施例512係實施例511之投影系統，其中該照明器包含：一偏光光束分光器，其包含：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面及一第一斜邊； 一第二稜鏡，其具有一成像器面及一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置；及一第二反射偏光器，其設置於該第一斜邊與該第二斜邊之間；一光源，其設置成相鄰於該輸入面且界定該輸入面上之一輸入有效面積；及一影像形成裝置，其設置成相鄰於該成像器面，用於接收自該光源所發射的光且發射一經圖案化之光，該影像形成裝置具有一最大影像面積，該最大影像面積界定該輸出面上之一輸出有效面積；其中該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者小於該最大影像面積的約一半。
實施例513係實施例512之投影系統，其中該輸入有效面積小於該最大影像面積的約一半。
實施例514係實施例512之投影系統，其中該輸出有效面積小於該最大影像面積的約一半。
實施例515係實施例512之投影系統，其中該輸入有效面積及該輸出有效面積中之每一者小於該最大影像面積的約一半。
實施例516係實施例512之投影系統，其中該輸入面之一最大表面積小於該最大影像面積的約一半。
實施例517係實施例512之投影系統，其中該輸出面之一最大表面積小於該最大影像面積的約一半。
實施例518係實施例512之投影系統，該輸入面之一最大表面積小於該最大影像面積的約一半，且其中該輸出面之一最大表面積小於該最大影像面積的約一半。
實施例519係實施例512之投影系統，其進一步包含一反射組件，該反射組件設置成相鄰於該偏光光束分光器，與該光源相對。
實施例520係實施例512之投影系統，其中該第二反射偏光器係一聚合多層反射偏光器、一線柵偏光器、一MacNeille反射偏光器、或一膽固醇型反射偏光器。
實施例521係實施例512之投影系統，其中該第二反射偏光器係一聚合多層反射偏光器。
實施例522係實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至475中任一者之光學系統，其中該光學系統經調適以提供一屈光度校正。
實施例523係實施例522之光學系統，其中屈光度校正係可調整的。
實施例524係一種裝置，其包含實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者之光學系統。
實施例525係實施例524之裝置，其係一頭戴顯示器。
實施例526係實施例524之裝置，其係一光束擴展器、一照明器、或一投影機。
實施例527係實施例524之裝置，其係一相機。
實施例528係實施例524之裝置，其係一望遠鏡、一顯微鏡或雙眼望遠鏡。
實施例529係一種頭戴顯示器，其包含一第一光學系統，該第一光學系統係實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者之光學系統。
實施例530係實施例529中任一者之頭戴顯示器，其進一步包含一眼動追蹤系統。
實施例531係實施例530之頭戴顯示器，其中該光學系統經調適以回應於從該眼動追蹤系統所接收之信號而調整該反射偏光器之一位置或該部分反射器之一位置。
實施例532係實施例529之頭戴顯示器，其進一步包含一第二光學系統，該第二光學系統係實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者之光學系統。
實施例533係實施例532之頭戴顯示器，其進一步包含一眼動追蹤系統。
實施例534係實施例533之頭戴顯示器，其中該光學系統經調適以回應於從該眼動追蹤系統所接收之信號而調整該第一光學系統之該反射偏光器之一位置或該第一光學系統之該部分反射器之一位置。
實施例535係實施例533或534之頭戴顯示器，其中該光學系統經調適以回應於從該眼動追蹤系統所接收之信號而調整該第二光學系統之該反射偏光器之一位置或該第二光學系統之該部分反射器之一位置。
實施例536係一種頭戴顯示器，其包含：一第一光學系統，其包含：一第一影像表面； 一第一出射光瞳；一第一反射偏光器，其設置於該第一出射光瞳與該第一影像表面之間，該第一反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出；一第一部分反射器，其設置於該第一反射偏光器與該第一影像表面之間，在複數個預定波長中，該第一部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第一反射偏光器與該第一部分反射器之間；及一第二光學系統，其設置成靠近該第一光學系統，該第二光學系統包含：一第二影像表面；一第二出射光瞳；一第二反射偏光器，其設置於該第二出射光瞳與該第二影像表面之間，該第二反射偏光器係相對於兩個正交軸凸出；一第二部分反射器，其設置於該第二反射偏光器與該第二影像表面之間，在該複數個預定波長中，該第二部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二四分之一波延遲器，其設置於該第二反射偏光器與該第二部分反射器之間。
實施例537係實施例536之頭戴顯示器，其中一影像源包含該第一影像表面及該第二影像表面。
實施例538係實施例537之頭戴顯示器，其中該影像源包含一顯示器面板。
實施例539係實施例538之頭戴顯示器，其中該顯示器面板係透明或半透明的。
實施例540係實施例537至539中任一者之頭戴顯示器，其中該影像源包含一快門。
實施例541係實施例536之頭戴顯示器，其中一第一影像源包含該第一影像表面，且一第二影像源包含該第二影像表面。
實施例542係實施例536之頭戴顯示器，其中該第一影像源包含一第一顯示器面板。
實施例543係實施例542之頭戴顯示器，其中該第一顯示器面板係透明或半透明的。
實施例544係實施例541至543中任一者之頭戴顯示器，其中該第一影像源包含一第一快門。
實施例545係實施例541至544中任一者之頭戴顯示器，其中該第二影像源包含一第二顯示器面板。
實施例546係實施例545之頭戴顯示器，其中該第二顯示器面板係透明或半透明的。
實施例547係實施例541至546中任一者之頭戴顯示器，其中該第二影像源包含一第二快門。
實施例548係實施例536至547中任一者之頭戴顯示器，其中該第一影像表面及該第二影像表面係實質上平坦。
實施例549係實施例536至547中任一者之頭戴顯示器，其中該第一影像表面及該第二影像表面中之一或兩者係彎曲的。
實施例550係實施例536至549中任一者之頭戴顯示器，其中該第一光學系統包含一第一光學透鏡。
實施例551係實施例550之頭戴顯示器，其中該第一反射偏光器設置於該第一光學透鏡之一主表面上。
實施例552係實施例550或551之頭戴顯示器，其中該第一光學透鏡具有一非均勻的邊緣輪廓。
實施例553係實施例536至552中任一者之頭戴顯示器，其中該第二光學系統包含一第二光學透鏡。
實施例554係實施例553之頭戴顯示器，其中該第二反射偏光器設置於該第二光學透鏡之一主表面上。
實施例555係實施例553或554之頭戴顯示器，其中該第二光學透鏡具有一非均勻的邊緣輪廓。
實施例556係實施例536至555中任一者之頭戴顯示器，其中該第一反射偏光器係實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器。
實施例557係實施例536至556中任一者之頭戴顯示器，其中該第二反射偏光器係實施例334至353中任一者之經熱成型之多層反射偏光器。
實施例558係實施例536至557中任一者之頭戴顯示器，其進一步包含一眼動追蹤系統。
實施例559係實施例558之頭戴顯示器，其中該第一光學系統經調適以回應於從該眼動追蹤系統所接收之信號而調整介於該第一反射偏光器與該第一部分反射器之間的一距離。
實施例560係實施例558或實施例559之頭戴顯示器，其中該第二光學系統經調適以回應於從該眼動追蹤系統所接收之信號而調整介於該第二反射偏光器與該第二部分反射器之間的一距離。
實施例561係實施例536至560中任一者之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含至少一連續波長範圍。
實施例562係實施例536至561中任一者之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含一可見波長範圍。
實施例563係實施例562之頭戴顯示器，其中該可見範圍係從400nm至700nm。
實施例564係實施例536至563中任一者之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含一紅外波長範圍。
實施例565係實施例536至564中任一者之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。
實施例566係實施例536至565中任一者之頭戴顯示器，其中該部分反射器係一陷波反射器。
實施例567係實施例566之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
實施例568係實施例566之頭戴顯示器，其中該複數個預定波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於50nm之一半高全寬。
實施例569係實施例536至568中任一者之頭戴顯示器，其中該第一光學系統係實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者之光學系統。
實施例570係實施例536至569中任一者之頭戴顯示器，其中該第二光學系統係實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者之光學系統。
實施例571係實施例529至570中任一者之頭戴顯示器，其係一虛擬實境顯示器。
實施例572係一種相機，其包含：一孔徑；一影像記錄裝置；一反射偏光器，其設置於該孔徑與該影像記錄裝置之間，該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲；一部分反射器，其設置於該反射偏光器與該影像記錄裝置之間，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及 一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。
實施例573係實施例572之相機，其進一步包含一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包括一第一透鏡及該部分反射器。
實施例574係實施例572或573之相機，其進一步包含一第二光學堆疊，該第二光學堆疊包括一第二透鏡及該反射偏光器。
實施例575係實施例572之相機，其進一步包含一整合式光學堆疊，該整合式光學堆疊包含一第一光學透鏡、該反射偏光器、該部分反射器、及該四分之一波延遲器。
實施例576係實施例575之相機，其中該整合式光學堆疊進一步包含：一第二光學透鏡，其相鄰於該第一光學透鏡；該四分之一波延遲器，其設置於該第一光學透鏡與該第二光學透鏡之間；該部分反射器，其設置於該第一光學透鏡之一主表面上而與該第二光學透鏡相對；及該反射偏光器，其設置於該第二光學透鏡之一主表面上而與該第一光學透鏡相對。
實施例577係實施例572至576中任一者之相機，其中在該反射偏光器上之至少一個第一位置距該反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例578係實施例577之相機，其中s1/r1係至少0.2。
實施例579係實施例577至578中任一者之相機，其中該反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少 一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例580係實施例572至579中任一者之相機，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例581係實施例572至578中任一者之相機，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
實施例582係實施例572至581中任一者之相機，其中該反射偏光器凸出朝向該影像記錄裝置。
實施例583係實施例572之相機，其中該相機包含：一光學系統，該光學系統包括該反射偏光器、該四分之一波延遲器、及該部分反射器；一影像表面；及一光闌表面，該影像表面係該影像記錄裝置之一表面，且該光闌表面係由該孔徑所界定之一表面。
實施例584係實施例583之相機，其中該光學系統進一步特徵為實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者。
實施例585係一種光束擴展器，其包含：一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置成相鄰於該部分反射器且與該部分反射器間隔開，該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分 反射器之間。
實施例586係實施例585之光束擴展器，其中該光束擴展器經調適以接收入射於該部分反射器上之會聚光且透射穿過該反射偏光器之發散光。
實施例587係實施例585或586之光束擴展器，其進一步包含一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包括一第一透鏡及該部分反射器。
實施例588係實施例585至587中任一者之光束擴展器，其進一步包含一第二光學堆疊，該第二光學堆疊包括一第二透鏡及該反射偏光器。
實施例589係實施例585或586之光束擴展器，其進一步包含一整合式光學堆疊，該整合式光學堆疊包含一第一光學透鏡、該反射偏光器、該部分反射器、及該四分之一波延遲器。
實施例590係實施例589之光束擴展器，其中該整合式光學堆疊進一步包含：一第二光學透鏡，其相鄰於該第一光學透鏡；該四分之一波延遲器，其設置於該第一光學透鏡與該第二光學透鏡之間；該部分反射器，其設置於該第一光學透鏡之一主表面上而與該第二光學透鏡相對；及該反射偏光器，其設置於該第二光學透鏡之一主表面上而與該第一光學透鏡相對。
實施例591係實施例585至590中任一者之光束擴展器，其中在該反射偏光器上之至少一個第一位置距該反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例592係實施例591之光束擴展器，其中s1/r1係至少0.2。
實施例593係實施例585至592中任一者之光束擴展器，其中該反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例594係實施例585至593中任一者之光束擴展器，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例595係實施例585至592中任一者之光束擴展器，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
實施例596係一種投影系統，其包含：一光源；一影像形成裝置，其經設置以接收來自該光源之光且發射一經圖案化之光；及實施例585至595中任一者之光束擴展器，其經設置使得來自該影像形成裝置之該經圖案化之光入射於該部分反射器上。
實施例597係實施例596之投影系統，其進一步包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器設置於該影像形成裝置與該光束擴展器之間。
實施例598係一種投影系統，其包含：一光源；一影像形成裝置，其經設置以接收來自該光源之光且發射一會聚的經圖案化之光；及一光束擴展器，該光束擴展器包含：一部分反射器，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；一反射偏光器，其設置成相鄰於該部分反射器且與該部分反射器間隔開，該 反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間，其中該光束擴展器經設置，使得來自該影像形成裝置之該會聚的經圖案化之光入射於該部分反射器上，且該光束擴展器透射一發散的經圖案化之光。
實施例599係實施例598之投影系統，其中該光束擴展器進一步特徵為實施例586至595中任一者。
實施例600係實施例598或599之投影系統，其進一步包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器設置於該影像形成裝置與該光束擴展器之間。
實施例601是一種照明器，其包含：一光束擴展器，其包含一反射偏光器，該反射偏光器係相對於兩個正交的方向彎曲的；一偏光光束分光器，其包含：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面及一第一斜邊；一第二稜鏡，其具有一第一面及一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置；及一第二反射偏光器，其設置於該第一斜邊與該第二斜邊之間；一光源，其設置成相鄰於該輸入面且界定該輸入面上之一輸入有效面積；及一反射組件，其設置成相鄰於該第一面，用於接收 自該光源所發射的光且發射一會聚的光，該反射組件具有一最大有效面積，該最大有效面積界定該輸出面上之一輸出有效面積；其中該光束擴展器經設置以接收會聚的光且透射一發散的光，且輸入有效面積及輸出有效面積中之一或兩者小於該反射組件之該最大有效面積的約一半。
實施例602係實施例601之照明器，其中該光束擴展器進一步包含一部分反射器，該部分反射器相鄰於該反射偏光器且與該反射偏光器間隔開，在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率，該部分反射器設置於該偏光光束分光器與該反射偏光器之間。
實施例603係實施例602之照明器，其進一步包含一四分之一波延遲器，該四分之一波延遲器設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。
實施例604係實施例601至603中任一者之照明器，其中該光束擴展器進一步特徵為實施例585至595中任一者。
實施例605係實施例601至604中任一者之照明器，其中該反射組件係一影像形成裝置。
實施例606係實施例601至605中任一者之照明器，其係一影像投影機。
實施例607係一種放大裝置，其包含一光學系統，該光學系統包含：一出射光瞳；一反射偏光器，其靠近該出射光瞳，該反射偏光器係相對於兩個正交軸彎曲的； 一部分反射器，其設置成相鄰於該反射偏光器，與該出射光瞳相對，該部分反射器與該反射偏光器間隔開；在複數個預定波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。
實施例608係實施例607之放大裝置，其中該光學系統進一步特徵為實施例1至333中任一者、或實施例378至381中任一者、或實施例403至523中任一者。
實施例609係實施例607或608之放大裝置，其進一步包含一物鏡部分及一目鏡部分。
實施例610係實施例609之放大裝置，其中該物鏡部分包含該反射偏光器、該部分反射器、及該四分之一波延遲器。
實施例611係實施例609之放大裝置，其中該目鏡部分包含該光學系統。
實施例612係實施例607至611中任一者之放大裝置，其中該光學系統進一步包含一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包括一第一透鏡及該部分反射器。
實施例613係實施例607至612中任一者之放大裝置，其中該光學系統進一步包含一第二光學堆疊，該第二光學堆疊包括一第二透鏡及該反射偏光器。
實施例614係實施例607至611中任一者之放大裝置，其中該光學系統進一步包含一整合式光學堆疊，該整合式光學堆疊包含一第一光學透鏡、該反射偏光器、該部分反射器、及該四分之一波延遲器。
實施例615係實施例614之放大裝置，其中該整合式光學堆疊進一步包含：一第二光學透鏡，其相鄰於該第一光學透鏡；該四分之一波延遲器，其設置於該第一光學透鏡與該第二光學透鏡之間；該部分反射器，其設置於該第一光學透鏡之一主表面上而與該第二光學透鏡相對；及該反射偏光器，其設置於該第二光學透鏡之一主表面上而與該第一光學透鏡相對。
實施例616係實施例607至615中任一者之放大裝置，其係雙眼望遠鏡、一望遠鏡或一顯微鏡。
實施例617係實施例607至616中任一者之放大裝置，其中在該反射偏光器上之至少一個第一位置距該反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1。
實施例618係實施例617之放大裝置，其中s1/r1係至少0.2。
實施例619係實施例607至618中任一者之放大裝置，其中該反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
實施例620係實施例607至619中任一者之放大裝置，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
實施例621係實施例607至618中任一者之放大裝置，其中該反射偏光器係一線柵偏光器。
除非另外指示，否則在說明書與申請專利範圍中所使用之表達數量的全部數字、特性之量度等等皆被理解為以用語「約(about)」所修飾。因此，除非另有相反的指示，否則在該說明書與申請專利範圍中所陳述的數值參數係近似值，其係可依據在所屬技術領域中具有通常知識者利用本申請案教示所欲獲得的所欲特性而有所不同。並非意圖限制申請專利範圍的範疇之均等物的應用，每一個數值參數應至少鑑於所報告的有效位數之數目並藉由應用一般捨入技術來加以詮釋。雖然本發明之廣泛範疇內提出之數值範圍及參數係近似值，但盡可能地合理準確地報告在特定實例中提出之任何數值。然而，任何數值可含有與測試或量測限制相關的誤差。
除非另有所指或除非上下文另外明確規定，否則對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖在本文中是以具體實施例進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施方案來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。

Claims (30)

  1. 一種光學系統，其包含：一影像表面；一光闌表面；一第一光學堆疊，其設置於該影像表面與該光闌表面之間，且包含：一第一光學透鏡；一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置於該第一光學堆疊與該光闌表面之間，且包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其係沿著正交的第一軸及第二軸凸出且包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該第二光學堆疊之一光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在該至少一個層上遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該第一光學堆疊之間，其中，行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之一入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
  2. 如請求項1之光學系統，其中一影像源包含該影像表面，且該光闌表面係一出射光瞳。
  3. 如請求項1之光學系統，其中一影像記錄器包含該影像表面，且該光闌表面係一入射光瞳。
  4. 如請求項1之光學系統，其中該第一光學堆疊進一步包含一第二四分之一波延遲器，該第二四分之一波延遲器設置於該部分反射器與該影像表面之間。
  5. 如請求項1之光學系統，其中該複數個所欲波長係從400nm至700nm之一波長範圍。
  6. 如請求項1之光學系統，其中該複數個所欲波長包含一或多個連續波長範圍，且其中該等連續波長範圍中之至少一者具有不大於100nm之一半高全寬。
  7. 如請求項1之光學系統，其中該多層反射偏光器具有在該反射偏光器上之至少一個第一位置，該至少一個第一位置距行進穿過該多層反射偏光器之一頂點的一光軸具有一徑向距離r1、及距在該頂點處垂直於該光軸的一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
  8. 如請求項1之光學系統，其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該第一光學堆疊及該第二光學堆疊中之各者上。
  9. 如請求項1之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
  10. 一種光學系統，其包含：一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該第二光學堆疊包含：一第二光學透鏡；一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該多層反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸之具有一徑向距離r1及距在該多層反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在該至少一個層上遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸，及其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  11. 如請求項10之光學系統，其中s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
  12. 如請求項10之光學系統，其進一步包含一影像表面及一光闌表面，該部分反射器設置於該影像表面與該光闌表面之間，該反射偏光器設置於該部分反射器與該光闌表面之間。
  13. 如請求項12之光學系統，其中穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  14. 如請求項10之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
  15. 一種光學系統，其包含：一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含：一第一光學透鏡；及一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一第二光學堆疊，其設置成相鄰於該第一光學堆疊且沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該第二光學堆疊包含：一第二光學透鏡；一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該反射偏光器上之至少一個第一位置距該第二光學堆疊之一光軸具有一徑向距離r1及距在該反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該第二光學堆疊與該第一光學堆疊之間，其中該反射偏光器經選擇使得該光學系統在該光學系統之一視野上具有至少50之對比率。
  16. 如請求項15之光學系統，其中該反射偏光器經選擇使得該對比率係至少60。
  17. 如請求項15之光學系統，其中該反射偏光器經選擇使得該對比率係至少80。
  18. 如請求項15之光學系統，其中s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
  19. 如請求項15之光學系統，其進一步包含一影像表面及一光闌表面，該部分反射器設置於該影像表面與該光闌表面之間，該反射偏光器設置於該部分反射器與該光闌表面之間，其中穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  20. 如請求項19之光學系統，其中該反射偏光器係一經熱成型之多層反射偏光器，該經熱成型之多層反射偏光器係相對於該第二光學堆疊之一光軸旋轉對稱。
  21. 如請求項20之光學系統，其中該反射偏光器係經熱成型之APF。
  22. 如請求項15之光學系統，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在該至少一個層上遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸。
  23. 如請求項22之光學系統，其進一步包含一影像表面及一光闌表面，該部分反射器設置於該影像表面與該光闌表面之間，該反射偏光器設置於該部分反射器與該光闌表面之間，其中穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  24. 一種光學系統，其包含：一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一多層反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光，該多層反射偏光器沿著正交的第一軸及第二軸凸出，該多層反射偏光器上之至少一個第一位置距該多層反射偏光器之一光軸具有一徑向距離r1及距在該多層反射偏光器之一頂點處垂直於該光軸之一平面具有一位移s1，s1/r1係至少0.1；及一第一四分之一波延遲器，其設置於該部分反射器與該多層反射偏光器之間，其中該多層反射偏光器包含至少一個層，該至少一個層在該至少一個層上遠離該光軸的至少一個第一位置處係實質上光學雙軸，且在該至少一個層上遠離該光軸之至少一個第二位置處係實質上光學單軸，及其中行進穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約30度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  25. 如請求項24之光學系統，其進一步包含：一第一光學堆疊，該第一光學堆疊包含一第一光學透鏡及該部分反射器；及一第二光學堆疊，該第二光學堆疊包含一第二光學透鏡及該多層反射偏光器，其中該第二光學堆疊與該第一光學堆疊間隔開。
  26. 如請求項24之光學系統，其中s1/r1係至少0.2，且其中對於該反射偏光器之由s1及r1界定之一面積，該反射偏光器之一透射軸之一最大變異小於約2度。
  27. 如請求項24之光學系統，其進一步包含一影像表面及一光闌表面，該部分反射器設置於該影像表面與該光闌表面之間，該反射偏光器設置於該部分反射器與該光闌表面之間。
  28. 如請求項27之光學系統，其中穿過該影像表面及該光闌表面之實質上任何主光線均以小於約25度之一入射角入射於該部分反射器及該反射偏光器中之各者上。
  29. 如請求項24之光學系統，其中該多層反射偏光器係經熱成型之APF。
  30. 如請求項29之光學系統，其中該多層反射偏光器係旋轉對稱。
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