(57)【要約】  １つ以上の光学レンズと、少なくとも１つのリターダ層と、反射型偏光子と、部分反射体とを含む光学システムが提供される。少なくとも１つのリターダ層は、異なる波長分散曲線を有する第１及び第２のリターダ層を含んでもよい。少なくとも１つのリターダ層は、不均一な速軸配向及び／又は不均一なリターダンスを有する第１のリターダ層を含んでもよい。
2020515903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長範囲内において第１の波長分散曲線を有する第１のリターダ層と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記第１のリターダ層と前記反射型偏光子との間の前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記部分反射体と前記反射型偏光子との間に配置され、前記所定の波長範囲内において前記第１の波長分散曲線とは異なる第２の波長分散曲線を有する第２のリターダ層と、
を備える、光を透過するための光学システム。
【請求項２】
観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、前記第３の主表面に適合する第１のリターダ層と、
前記１つ以上の光学レンズの前記第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、前記第４の主表面に適合する第２のリターダ層と、
を備え、
前記所定の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つは、前記リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及び前記リターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、
光学システム。
【請求項３】
観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、前記主表面に適合する、離間した第１のリターダ層及び第２のリターダ層と、
を備え、
前記第１のリターダ層は、前記所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、前記第２のリターダ層は、前記所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである、
光学システム。
【請求項４】
観察者に対象物を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長で少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダ層と、
を備え、
前記光学システムは、原点で前記第１のリターダ層と交差する光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記第１のリターダ層を通過し、
それにより、前記所定の波長で前記第１の偏光状態を有する光線であって、前記原点を通過する光線につき、前記第１のリターダ層は、前記光軸に沿って伝播する前記光線は楕円偏光に、及び前記光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する前記光線は円偏光に変換する、
光学システム。
【請求項５】
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長で第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記所定の波長で少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
少なくとも１つの第１の位置で、前記第１の偏光状態に対する第１の配向、及び前記所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、前記第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び前記所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する第１の一体型リターダと、
を備える、観察者に対象物を表示するための光学システム。
【請求項６】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
前記放射された画像を前記観察者に表示するための光学システムと、を備え、
前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、
を含み、
前記ディスプレイシステムは、光軸を有し、
前記ディスプレイによって放射され前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記第１のリターダ層を通過し、
それにより、前記所定の波長で前記第１の偏光状態を有する主光線であって、放射された主光線につき、前記第１のリターダ層は、前記画像の縁部から放射される前記主光線は円偏光に、及び前記光軸に沿って伝播する前記主光線は楕円偏光に変換する、
ディスプレイシステム。
【請求項７】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
前記放射された画像を前記観察者に表示するための光学システムと、を備え、
前記光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、
を含み、
前記ディスプレイシステムは、光軸を有し、
前記ディスプレイによって放射され前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記第１のリターダ層を通過し、
それにより、各主光線が前記所定の波長で前記第１の偏光状態を有し、かつ前記光軸からの異なる分離を有する、前記ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、前記第１のリターダ層は、前記主光線を円偏光に変換する、
ディスプレイシステム。
【請求項８】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
前記放射された画像を前記観察者に表示するための光学システムと、を備え、
前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記所定の波長において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、
を含み、
前記ディスプレイシステムは、光軸を有し、
前記ディスプレイによって放射され前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記一体型の第１のリターダ層を通過し、
それにより、各主光線が前記所定の波長で前記第１の偏光状態を有し、かつ前記光軸からの異なる分離を有する、前記ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、前記第１のリターダ層は、前記所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、
ディスプレイシステム。
【請求項９】
観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、前記第３の主表面に適合する第１のリターダ層と、
前記１つ以上の光学レンズの前記第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、前記第４の主表面に適合する第２のリターダ層と、
を備え、
それにより、前記第１の偏光状態につき、前記第１のリターダ層は、前記第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、前記第２のリターダ層は、前記第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、
光学システム。
【請求項１０】
観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、前記第３の主表面に適合する第１のリターダ層と、
前記１つ以上の光学レンズの前記第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、前記第４の主表面に適合する第２のリターダ層と、
を備え、
それにより、前記第１の偏光状態につき、前記第１のリターダは、前記第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、前記第２のリターダ層は、前記第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、
光学システム。
【請求項１１】
観察者に対象物を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、前記反射型偏光子上の各位置が、前記位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、前記位置において、前記所定の波長において、前記遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、前記通過偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、前記第３の主表面に適合する第１のリターダ層と、
前記部分反射体と前記反射型偏光子との間の前記１つ以上の光学レンズの前記第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、前記第４の主表面に適合する第２のリターダ層と、
を備え、
前記光学システムは、第１の原点で前記第１のリターダ層と交差し、かつ第２の原点で前記反射型偏光子と交差する光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、並びに前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層を通過し、
それにより、前記所定の波長を有し、前記第２の原点において前記反射型偏光子の前記遮断偏光状態を有し、前記第１の原点で前記第１のリターダ層に最初に入射し、前記光軸と角度θをなす光線に関して、前記光線は、第１の位置で前記反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置で前記反射型偏光子に２回目に入射するときに実質的に透過され、
前記第２の位置における前記光線の偏光状態と前記反射型偏光子の前記通過偏光状態との間の差は、θがゼロであるときに比較的に大きく、θがゼロではないときに比較的に小さい、
光学システム。
【請求項１２】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
前記放射された画像を前記観察者に表示するための光学システムと、を備え、
前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、前記第１の主表面に適合する反射型偏光子であって、前記反射型偏光子上の各位置が、前記位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、前記位置において、前記所定の波長において、前記遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、前記通過偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、前記主表面に適合する、離間した第１のリターダ層及び第２のリターダ層であって、それぞれが、可変リターダンス及び配向のうちの少なくとも１つを有する第１のリターダ層及び第２のリターダ層と、
を含み、
前記光学システムは、光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、並びに前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層を通過し、
それにより、各主光線が、前記所定の波長を有し、かつ前記光軸から異なる分離で放射される、前記ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、前記主光線が、第１の位置で前記反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置で前記反射型偏光子に２回目に入射するときに実質的に透過され、
前記第２の位置における前記主光線の偏光状態と前記第２の位置における前記反射型偏光子の前記通過偏光状態との間の差は、約０．０７未満である、
ディスプレイシステム。
【請求項１３】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有する射出瞳と、
画像を放射するディスプレイと、
前記放射された画像を前記観察者に表示するための光学システムと、を備え、
前記光学システムは、
約０．２〜約２．５の範囲のＦ値を有する１つ以上の光学レンズと、
前記所定の波長において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、前記第２の主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、前記主表面に適合する、離間した第１のリターダ層及び第２のリターダ層と、
を含み、
それにより、前記所定の波長及び前記第１の偏光状態で、前記ディスプレイ上の複数の位置の各位置において、前記ディスプレイは、前記射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、
光線の前記円錐は、それぞれの第１の入射領域及び第２の入射領域にわたって前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層を通過し、
それにより、前記それぞれの第１の入射領域及び第２の入射領域にわたる前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスは、前記所定の波長の四分の一から１０％以内にある、
ディスプレイシステム。
【請求項１４】
観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、前記光学システムは、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
第１のリターダ層と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子と、
前記第１のリターダ層と前記反射型偏光子との間の前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、前記所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記部分反射体と前記反射型偏光子との間に配置された第２のリターダ層と、
を備え、
前記光学システムは、第１の原点で前記第１のリターダ層と交差し、第２の原点で前記反射型偏光子と交差する光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、並びに前記第１のリターダ層及び第２のリターダ層を通過し、
それにより、前記第２の原点において、前記反射型偏光子は、前記所定の波長において、遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する通過偏光状態を有する光を実質的に透過し、
それにより、前記光軸に沿って伝播し、前記第１の原点で前記第１のリターダ層に入射し、前記所定の波長及び前記遮断偏光状態を有する第１の光線につき、前記第１の光線は、前記反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、前記反射型偏光子に２回目に入射するときに第２の偏光状態を有し、
前記第１の偏光状態と前記遮断偏光状態との間の差は、前記第２の偏光状態と前記通過偏光状態との間の差未満である、
光学システム。
【請求項１５】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
前記光学システムは、第１の原点で前記第１のリターダと交差する光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記第１のリターダを通過し、
前記第１のリターダは、重なり合わない中央領域並びに第１の縁部領域及び第２の縁部領域を含み、
前記中央領域は、前記第１の原点を含み、
前記第１の縁部領域及び第２の縁部領域は、前記第１のリターダのそれぞれの第１の縁部及び第２の縁部に、又は前記それぞれの第１の縁部付近及び第２の縁部付近に配置され、
それにより、前記所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
前記中央領域は、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
前記第１の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
前記第２の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である、
光学システム。
【請求項１６】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
それにより、前記所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
前記第１のリターダの中心が、δｏに等しいリターダンスを有し、整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δｏ≦λｏ（ｎ＋１／２）であり、
前記第１のリターダのリターダンスは、第１の方向において前記第１のリターダの前記中心から離れて縁部にかけて増加し、第２の方向において前記第１のリターダの前記中心から離れて縁部にかけて減少し、
前記第１の方向と前記第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、
それにより、前記所定の波長範囲内における前記光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの前記第１のリターダがδの均一なリターダンスを有することを除いて同じ構造を有する前記比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、
光学システム。
【請求項１７】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
それにより、前記所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
前記第１のリターダの中心が、θｏに等しい速光軸に対する速軸配向を有し、θｏが、３５〜５５度の範囲であり、
前記第１のリターダの速軸配向は、第１の方向において前記リターダの前記中心から離れて縁部にかけて増加し、第２の方向において前記リターダの前記中心から離れて縁部にかけて減少し、
前記第１の方向と前記第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、
それにより、前記所定の波長範囲内における前記光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの前記第１のリターダがθｏの前記第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有することを除いて同じ構造を有する前記比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、
光学システム。
【請求項１８】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
前記光学システムは、第１の原点で前記第１のリターダと交差する光軸を有し、
前記光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、前記１つ以上の光学レンズ、前記部分反射体、前記反射型偏光子、及び前記第１のリターダを通過し、
前記第１のリターダは、重なり合わない中央領域並びに第１の縁部領域及び第２の縁部領域を含み、
前記中央領域は、前記第１の原点を含み、
前記第１及び第２の縁部領域は、前記第１のリターダのそれぞれの第１の縁部及び第２の縁部に、又は前記それぞれの第１の縁部付近及び第２の縁部付近に配置され、
それにより、前記所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
前記中央領域は、θに実質的に等しい前記第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
前記第１の縁部領域は、θ−εに実質的に等しい前記第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
前記第２の縁部領域は、θ＋εに実質的に等しい前記第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、
光学システム。
【請求項１９】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
前記第１のリターダは、実質的に均一なリターダンスを有する第１の領域、及び不均一なリターダンスを有する重なり合わない第２の領域を含み、
前記第１の領域は、前記第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、
前記第２の領域は、前記第１のリターダの残りの部分である、
光学システム。
【請求項２０】
光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する反射型偏光子であって、前記所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
前記１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、前記主表面に適合する第１のリターダと、
を備え、
前記第１のリターダは、実質的に均一な速軸配向を有する第１の領域、及び不均一な速軸配向を有する重なり合わない第２の領域を含み、
前記第１の領域は、前記第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、
前記第２の領域は、前記第１のリターダの残りの部分である、
光学システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
光学システムは、反射型偏光子、部分反射体、及び位相リターダを用いる場合がある。このような光学システムは、ヘッドマウントディスプレイにおいて有用である。
【発明の概要】
【０００２】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長範囲内において第１の波長分散曲線を有する第１のリターダ層と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、第１のリターダ層と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、部分反射体と反射型偏光子との間に配置され、所定の波長範囲内で第１の波長分散曲線とは異なる第２の波長分散曲線を有する第２のリターダ層と、を含む。
【０００３】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を含む。所定の波長範囲内において少なくとも１つの波長に対して、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つは、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する。
【０００４】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する離間した第１及び第２のリターダ層と、を含む。第１のリターダ層は、所定の波長範囲内において第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、第２のリターダ層は、所定の波長範囲内において異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである。
【０００５】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための、所定の波長において最大コントラスト比を有する光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、を含む。光学システムは、光軸を有し、それにより、その光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過する。光軸は、原点で第１のリターダ層と交差する。原点を通過する所定の波長において第１の偏光状態を有する光線につき、第１のリターダ層は、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する。
【０００６】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、第１の一体型リターダと、を含む。
【０００７】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長において最大コントラスト比を有するディスプレイシステムが提供される。ディスプレイシステムは、画像を放射するディスプレイと、放射された画像を観察者に表示するための光学システムとを含む。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、一体型の第１のリターダ層と、を含む。ディスプレイシステムは、光軸を有し、それにより、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過する。所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層は、画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する。
【０００８】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長において最大コントラスト比を有するディスプレイシステムが提供される。ディスプレイシステムは、画像を放射するディスプレイと、放射された画像を観察者に表示するための光学システムとを含む。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、一体型の第１のリターダ層と、を含む。ディスプレイシステムは、光軸を有し、それにより、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過する。各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層は、主光線を円偏光に変換する。
【０００９】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長において最大コントラスト比を有するディスプレイシステムが提供される。ディスプレイシステムは、画像を放射するディスプレイと、放射された画像を観察者に表示するための光学システムとを含む。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、一体型の第１のリターダ層と、を含む。ディスプレイシステムは、光軸を有し、それにより、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び一体型の第１のリターダ層を通過する。各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層は、所定の波長の四分のから１０％以内のリターダンスを有する。
【００１０】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を含む。第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層は、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層は、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。
【００１１】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を含む。第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層は、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層は、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。
【００１２】
本明細書の一部の態様では、観察者に対象物を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、その位置において、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、通過偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、部分反射体と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を含む。光学システムは、光軸を有し、それにより、光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過する。光軸は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、それにより、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線は、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過される。第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差は、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい。
【００１３】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムが提供される。ディスプレイシステムは、画像を放射するディスプレイと、放射された画像を観察者に表示するための光学システムとを含む。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する、離間した第１及び第２のリターダ層と、を含む。反射型偏光子上の各位置は、対応する相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、その位置において、反射型偏光子は、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、通過偏光状態を有する光を実質的に透過する。第１及び第２のリターダ層の各々は、可変リターダンス及び配向のうちの少なくとも１つを有する。光学システムは、光軸を有し、それにより、光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過する。各主光線が所定の波長を有し、光軸から異なる分離で放射される、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線は、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過される。第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差は、約０．０７未満である。
【００１４】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムが提供される。ディスプレイシステムは、約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有する射出瞳と、画像を放射するディスプレイと、放射された画像を観察者に表示するための光学システムと、を含む。光学システムは、約０．２〜約２．５の範囲のＦ値を有する１つ以上の光学レンズと、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する、離間した第１及び第２のリターダ層と、を含む。所定の波長及び第１の偏光状態において、並びにディスプレイ上の複数の位置の各位置に対して、ディスプレイは、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射する。光線の円錐は、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスは、所定の波長の四分の一から１０％以内にある。
【００１５】
本明細書の一部の態様では、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、第１のリターダ層と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子と、第１のリターダ層と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された第２のリターダ層と、を含む。光学システムは、光軸を有し、それにより、光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過する。光軸は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する。第２の原点において、反射型偏光子は、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する通過偏光状態を有する光を実質的に透過する。光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線は、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差は、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である。
【００１６】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。光学システムは、光軸を有し、それにより、光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダを通過する。光軸は、第１の原点で第１のリターダと交差する。第１のリターダは、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域は、第１の原点を含み、第１及び第２の縁部領域は、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内において少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域は、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第１の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第２の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する。整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である。
【００１７】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。所定の波長範囲内において少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダの中心は、δｏに等しいリターダンスを有し、整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δｏ≦λｏ（ｎ＋１／２）であり、第１のリターダのリターダンスは、第１の方向において第１のリターダの中心から離れて縁部にかけて増加し、第２の方向において第１のリターダの中心から離れて縁部にかけて減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、それにより、所定の波長範囲内において光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの第１のリターダがδｏの均一なリターダンスを有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも５％大きい。
【００１８】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダの中心は、θｏに等しい速光軸に対する速軸配向を有し、θｏは、３５〜５５度の範囲であり、第１のリターダの速軸配向は、第１の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて増加し、リターダの中心から離れて縁部にかけて第２の方向に減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの第１のリターダがθｏの第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも５％大きい。
【００１９】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。光学システムは、光軸を有し、それにより、光軸に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダを通過する。光軸は、第１の原点で第１のリターダと交差する。第１のリターダは、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域は、第１の原点を含み、第１及び第２の縁部領域は、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内において少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域は、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第１の縁部領域は、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第２の縁部領域は、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有する。θは、３５〜５５度の範囲であり、εは、０．５〜２０度の範囲である。
【００２０】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。第１のリターダは、実質的に均一なリターダンスを有する第１の領域、及び不均一なリターダンスを有する重なり合わない第２の領域を含み、第１の領域は、第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、第２の領域は、第１のリターダの残りの部分である。
【００２１】
本明細書の一部の態様では、光を透過するための光学システムが提供される。光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を含む。第１のリターダは、実質的に均一な速軸配向を有する第１の領域、及び不均一な速軸配向を有する重なり合わない第２の領域を含み、第１の領域は、第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、第２の領域は、第１のリターダの残りの部分である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】光学システムの概略断面図である。
【図１Ｂ】光学レンズ上に配置されたリターダ層の概略断面図である。
【図１Ｃ】平面上に配置された層の概略断面図である。
【図１Ｄ】平面上に配置された層の概略断面図である。
【図１Ｅ】重なり合うリターダ層の概略正面図である。
【図１Ｆ】重なり合うリターダ層の概略正面図である。
【図２】光学システムの概略断面図である。
【図３】ディスプレイシステムの概略断面図である。
【図４】ディスプレイシステムの概略断面図である。
【図５Ａ】光学レンズの概略断面図である。
【図５Ｂ】光学レンズの概略断面図である。
【図６】曲面の概略断面図である。
【図７Ａ】反射型偏光子の概略正面図である。
【図７Ｂ】反射型偏光子の概略正面図である。
【図７Ｃ】曲面の概略正面図である。
【図８】反射型偏光子の概略断面図である。
【図９Ａ】リターダ層の概略正面図である。
【図９Ｂ】リターダ層の概略正面図である。
【図９Ｃ】リターダ層の概略正面図である。
【図９Ｄ】リターダ層の概略正面図である。
【図１０Ａ】リターダ層の概略正面図である。
【図１０Ｂ】リターダ層の概略正面図である。
【図１０Ｃ】リターダ層の概略正面図である。
【図１１】コントラスト比対波長の概略グラフである。
【図１２】リターダ層の概略断面図である。
【図１３】リターダ層の概略断面図である。
【図１４】リターダ層の概略正面図である。
【図１５】リターダ層の概略断面図である。
【図１６Ａ】リターダンス対波長の概略図である。
【図１６Ｂ】リターダンス対波長の概略図である。
【図１６Ｃ】リターダンス対波長の概略図である。
【図１６Ｄ】リターダンス対波長の概略図である。
【図１６Ｅ】リターダンス対波長の概略図である。
【図１７】リターダ層の概略断面図である。
【図１８】偏光楕円の概略図である。
【図１９】ヘッドマウントディスプレイの概略図である。
【図２０】反射型偏光子上の位置の関数としての、反射型偏光子に最初に入射する光学システムの光の平均入射角の等高線図である。
【図２１】湾曲形状に形成された反射型偏光子の減衰配向の等高線図である。
【図２２Ａ】リターダ層の速軸配向のグラフである。
【図２２Ｂ】リターダ層の速軸配向のグラフである。
【図２３】可変速軸配向を有するリターダ層を有する光学システムの反射型偏光子上の入射強度の割合としての透過強度の等高線図である。
【図２４】均一なリターダンス及び均一な速軸配向を有するリターダ層を有する比較光学システムの反射型偏光子上の入射強度の割合としての透過強度の等高線図である。
【図２５】第１のリターダ層上の位置の関数としての、第１のリターダ層に最初に入射する光学システムの光の平均入射角の等高線図である。
【図２６】リターダ層のリターダンスの等高線図である。
【図２７Ａ】リターダ層の速軸配向のグラフである。
【図２７Ｂ】リターダ層の速軸配向のグラフである。
【図２８】不均一なリターダンス及び不均一な速軸配向を有する第１のリターダ層を透過した光の円偏光度（degree of circular polarization）（ＤＯＣＰ）の等高線図である。
【図２９】均一なリターダンス及び均一な速軸配向を有する比較の第１のリターダ層を透過した光の円偏光度（ＤＯＣＰ）の等高線図である。
【図３０】レンズの主表面上に配置されたリターダの速軸配向対レンズ勾配及び速軸配向のグラフである。
【図３１】レンズの主表面上に配置されたリターダのリターダンス対レンズ勾配及び速軸配向のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の説明では、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態が実例として示される、添付図面が参照される。図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施可能である点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。
【００２４】
本明細書の光学システムは、例えば、ディスプレイパネルからの画像が観察者に提示されるヘッドマウントディスプレイにおいて有用である。このようなヘッドマウントディスプレイは、例えば、仮想現実及び／又はゲーム用途において有用である。関連の光学システムは、２０１５年９月２５日出願の米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されており、この出願内容は、本明細書に矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２５】
本明細書の光学システムは、典型的には、１つ以上の光学レンズと、反射型偏光子と、部分反射体と、少なくとも１つのリターダ層とを含む。反射型偏光子は、典型的には、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。いくつかの実施形態では、反射型偏光子は、１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する。部分反射体は、典型的には、所定の波長又は所定の波長範囲内において、少なくとも２０％又は少なくとも３０％の平均光反射率を有する。いくつかの実施形態では、部分反射体は、１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する。
【００２６】
本明細書によれば、光学システム内のリターダ層（単数又は複数）を選択して、改善された光学性能（例えば、コントラスト比の増加、ゴーストの低減）を得ることができることが見出された。リターダ層（単数又は複数）は、可視範囲内において一部の波長において非四分の一波リターダンスを与えるように選択された波長分散曲線を有してもよく、又は、１つのリターダ層は、第１の波長分散曲線を有するように選択されてもよく、別のリターダ層は、異なる第２の波長分散曲線を有するように選択されてもよい。リターダ層はまた、リターダと呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、リターダのリターダンス又は速光軸配向がリターダの領域にわたって変化するように、１つ以上のリターダが選択されてもよい。異なる波長分散曲線、並びに／又は可変リターダンス及び／若しくは可変速軸配向を有するリターダを使用することは、一部の光学システムに存在する様々な光学的欠陥を補正する、したがって、改善された光学性能を提供するために使用することができることが見出された。例えば、標準的な四分の一波リターダを使用する光学システムでは、反射型偏光子の局所遮断状態と反射型偏光子に最初に入射する光線の偏光状態との間、及び／又は反射型偏光子の局所通過状態と反射型偏光子に２回目に入射する光線の偏光状態との間に不整合が存在する場合がある。そのような不整合は、例えば、湾曲形状に形成されたときに、反射型偏光子の局所的な通過軸及び遮断軸のシフトに起因して生じることがある。例えば、矩形ディスプレイ、又は光学システムの光軸に対して傾斜又は偏心したディスプレイもまた、標準的な四分の一波リターダが使用された場合に、そのような不整合をもたらすことがある。
【００２７】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリターダ層は、空間的に変化するリターダンス及び／又は空間的に変化する速光軸配向を有する第１のリターダ層を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリターダ層は、第１及び第２のリターダ層を含み、第１及び第２のリターダのうちの一方は、空間的に変化するリターダンス及び空間的に均一な速光軸配向を有し、第１及び第２のリターダの他方は、空間的に均一なリターダンス及び空間的に変化する速光軸配向を有する。均一なリターダンスを有するリターダでは、リターダンスは、所与の波長及び所与の入射角でリターダわたる位置の関数として均一である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリターダ層は、第１及び第２のリターダ層を含み、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つは、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、内部領域であり、第２の領域は、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリターダ層は、第１及び第２のリターダ層を含み、第１のリターダ層は、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層は、異なる第２の波長分散曲線を有する。そのような実施形態では、第１及び第２のリターダ層はそれぞれ、空間的に均一なリターダンス及び速軸配向を有してもよく、他の実施形態では、第１及び第２のリターダ層の一方又は両方は、空間的に変化するリターダンス及び／又は空間的に変化する速光軸配向を有してもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリターダ層は、第１及び第２のリターダ層を含み、第１のリターダ層は、所定の波長範囲内において第１の波長において実質的に四分の一波リターダであり、第２のリターダ層は、所定の波長範囲内において異なる第２の波長において実質的に四分の一波リターダである。いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダ層の一方又は両方は、波長の増加とともに単調に変化する波長分散曲線を有する有色リターダである。
【００２９】
図１Ａは、光を透過するための光学システム１０００の概略断面図である。いくつかの実施形態では、光学システム１０００は、観察者１１０に対象物１００を表示する。対象物１００は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイ上の画像であってもよい。好適なディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイ（liquid crystal displays）（ＬＣＤ）及び有機発光ダイオード（organic light emitting diode）（ＯＬＥＤ）ディスプレイが挙げられる。あるいは、対象物１００は、観察者１１０の環境内の対象物などのディスプレイ以外のなんらかの対象物であってもよい。対象物１００がディスプレイである実施形態では、光学システム１０００は、ディスプレイと共にディスプレイシステムと呼ぶことができ、あるいは、光学システム１０００は、ディスプレイを含むものとして説明することができる。光学システム１０００は、光学レンズ２１０、４１０、３１０、及び５１０と、反射型偏光子２２０と、部分反射体３２０と、リターダ層４２０及び５２０とを含む。光学レンズ２１０は、反対側にある第１及び第２の主表面２１２及び２１４を有し、光学レンズ３１０は、反対側にある第１及び第２の主表面３１２及び３１４を有し、光学レンズ４１０は、反対側にある第１及び第２の主表面４１２及び４１４を有し、光学レンズ５１０は、反対側にある第１及び第２の主表面５１２及び５１４を有する。反射型偏光子２２０は、光学レンズ２１０の主表面２１４上に配置され、それに適合する。部分反射体３２０は、光学レンズ３２０の主表面３１４上に配置され、それに適合する。リターダ層４２０は、光学レンズ４１０の主表面４１４上に配置され、それに適合する。リターダ層５２０は、光学レンズ５１０の主表面５１４上に配置され、それに適合する。他の実施形態では、反射型偏光子２２０、部分反射体３２０、並びにリターダ層４２０及び５２０のうちの１つ以上は、図１Ａに示す実施形態に示すものとは異なる主表面上に配置される。例えば、反射型偏光子２２０、部分反射体３２０、並びにリターダ層４２０及び５２０のうちのいずれか１つ以上は、対応するレンズの反対側の主表面上に配置することができる。別の例として、これらの層のうちの１つ以上は、これらの層のうちの別の層上に配置されてもよい。例えば、リターダ層４２０は、主表面２１４の反対側の反射型偏光子２２０上に配置することができ、及び／又はリターダ層５２０は、主表面３１４の反対側の部分反射体３２０上に配置することができる。更に別の例として、対象物１００がディスプレイである場合、リターダ層５２０は、対象物１００の主表面上に配置することができる。
【００３０】
対象物１００は、偏光状態１４１を有する光線１３６を放射する。光線１３６の経路は、図１Ａに概略的に示されている。いくつかの実施形態では、対象物１００は、偏光出力を生成するディスプレイパネルである。いくつかの実施形態では、光がリターダ層５２０に入射するときに偏光状態１４１を有するように、対象物１００からの光を偏光する前偏光子が設けられる。いくつかの実施形態では、対象物１００は、周辺光を光学システム１０００に向けて反射することによって光１３６を放射する観察者１１０の環境内の対象物である。リターダ層５２０を通過し、部分反射体３２０を通過した後で、光線１３６は、偏光状態１４２を有し、その後、リターダ層４２０を通過した後で、光線１３６は、第１の位置２２３で反射型偏光子に最初に入射するときに、偏光状態１４３を有する。次に、リターダ層４２０を通過して戻り、部分反射体３２０から反射した後で、光線は、偏光状態１４４を有し、次いで光線は、偏光状態１４５でリターダ層４２０を再び通過し、第２の位置２２４で反射型偏光子２２０に２回目の入射をする。いくつかの実施形態では、偏光状態１４１は、直線偏光状態であり、リターダ層５２０は、偏光状態１４２が楕円又は円偏光状態であるように選択される。本明細書の他の箇所で更に説明するように、リターダ層５２０は、光線１３６がリターダ層５２０に入射する位置（原点５２２）での速光軸配向及びリターダンスの好適な選択によって偏光状態１４２を達成するように選択することができる。所望のリターダンスは、面内屈折率コントラスト、面外屈折率コントラスト、及び層の物理的厚さの好適な選択によって得ることができる。同様に、楕円又は円偏光状態とすることができる偏光状態１４４は、光線１３６がリターダ層４２０に最初に及び２回目に入射する位置４２３及び４２５でのリターダンス及び速光軸配向の好適な選択によって達成することができる。反射型偏光子２２０を透過するための偏光状態１４５は、光線１３６がリターダ層４２０に３回目に入射するリターダ層４２０上の位置４２７でのリターダンス及び速光軸配向の好適な選択によって達成することができる。いくつかの実施形態では、反射型偏光子２２０上の各位置は、反射型偏光子を所望の形状に形成することに起因して、位置から位置へのなんらかの変動を呈する、直交する通過及び遮断状態を有する。例えば、いくつかの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０のうちの少なくとも１つのリターダンス及び／又は速光軸配向は、空間的に変化しており、それにより、偏光状態１４３は、第１の位置２２３で実質的に遮断状態に沿っており、偏光状態１４５は、第２の位置２２４で実質的に通過状態に沿っている。
【００３１】
偏光状態１４１及び１４３は、図１Ａに示すｘ−ｙ−ｚ座標系を参照して、ｘ方向に分極された電界を有するように図１Ａに概略的に示されている。しかしながら、これらの偏光状態のいずれか又は両方は、ｘ方向に沿って直線偏光された状態以外のなんらかの状態であってもよい。例えば、偏光状態１４１が直線偏光されている場合、偏光状態１４３は、リターダ層４２０及び５２０のリターダンス及び速光軸方向に応じて楕円偏光されていてもよい。いくつかの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の速光軸は、ほぼ直交し、リターダ層４２０及び５２０のリターダンスは、およそ４分の１波であり、それにより、偏光状態１４１及び１４３は、ほぼ同じである。例えば、いくつかの実施形態では、原点５２２でのリターダ層５２０の速光軸は、原点４２２でのリターダ層４２０の速光軸に実質的に直交する。他の実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の速光軸は、ほぼ平行であり、リターダ層４２０及び５２０のリターダンスは、およそ４分の１波であり、それにより、偏光状態１４１及び１４３は、ほぼ直交する。例えば、いくつかの実施形態では、原点５２２でのリターダ層５２０の速光軸は、原点４２２でのリターダ層４２０の速光軸に実質的に平行である。しかしながら、本明細書の他の箇所で更に説明するように、リターダ層４２０及び５２０の一方又は両方のリターダンス及び／又は速光軸配向は、光学システム１０００の性能を改善するために変化してもよく、したがって、速軸配向は、リターダの領域にわたって正確に平行又は垂直でなくてもよく、リターダンスは、リターダの領域にわたって正確に四分の一波でなくてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書の他の箇所で更に説明するように、リターダ層５２０は、第１の波長分散曲線を有し、リターダ層４２０は、異なる波長分散曲線を有する。
【００３２】
光学システム１０００は、光軸１２１を有する。光学システム若しくはディスプレイシステム又は光学システム内の光学レンズ若しくは光学素子の光軸は、その光軸に沿って伝播する光線が、それらレンズ（単数又は複数）及び／又は光学素子（単数又は複数）を最小屈折度で通過する、そのシステム又はレンズ若しくは光学素子の中心付近の軸として理解することができ、それにより、その光軸に近接しているが、その光軸とは異なる軸に沿って伝播する光は、より大きい屈折度を経験する。いくつかの実施形態では、１つ以上のレンズのそれぞれは、１つ以上のレンズのそれぞれの頂点を通る光軸上に中心がある。光軸に沿った光線は、屈折することなく、又は実質的に屈折することなく、それらレンズ（１つ以上）及び／又は光学素子（１つ以上）を通過し得る。実質的に屈折することなく、とは、表面に入射する光線と、その表面を通って透過される光線との間の角度が、１５度以下であることを意味する。一部の実施形態では、この入射光線と透過光線との間の角度は、１０度未満、又は５度未満、又は３度未満、又は２度未満である。いくつかの実施形態では、光学システムの光軸は、その軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及びリターダ層（単数又は複数）を通過するような軸である。いくつかの実施形態では、この軸に沿って伝播する光線は、この光学システムの任意の主表面で、１０度よりも大きく、又は５度よりも大きく、又は３度よりも大きく、又は２度よりも大きく屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及びリターダ層（単数又は複数）を通過する。
【００３３】
反射型偏光子は、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントが偏光子を透過する場合に、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に透過すると言うことができる。いくつかの実施形態では、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光の少なくとも７０パーセント、又は少なくとも８０パーセントは、偏光子を透過する。反射型偏光子は、所定の波長又は所定の波長範囲内において第２の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントが反射型偏光子から反射される場合に、所定の波長又は所定の波長範囲内において第２の偏光状態を有する光を実質的に反射すると言うことができる。いくつかの実施形態では、第２の偏光状態及び所定の波長を有する光の少なくとも７０パーセント、又は少なくとも８０パーセントは、偏光子から反射される。所定の波長は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、光学システムのコントラスト比が最大である波長においてあってもよい。所定の波長範囲は、光学システム又はディスプレイシステムが動作するように設計された波長範囲であってもよい。例えば、所定の波長範囲は、可視範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）であってもよい。別の例として、所定の波長範囲は、１つ以上の可視波長範囲を含んでもよい。例えば、所定の波長範囲は、２つ以上の狭い波長範囲の結合（例えば、ディスプレイパネルの発光色に対応する、分離した赤色、緑色、及び青色の波長範囲の結合）であってもよい。そのような波長範囲は、参照により本明細書に既に組み込まれている米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に更に記載されている。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲は、他の波長範囲（例えば、赤外（例えば、近赤外（約７００ｎｍ〜約２５００ｎｍ））、又は紫外線（例えば、近紫外（約３００ｎｍ〜約４００ｎｍ））、並びに可視波長範囲を含む。
【００３４】
リターダ又はリターダ内の領域内の配向又はリターダンスの変動が、光学システム内の別のリターダ又はリターダの別の領域の配向又はリターダンスの変動よりも実質的に小さい場合、リターダ又はリターダ内の領域は、実質的に均一な配向又は実質的に均一なリターダンスを有するものとして説明することができる。同様に、リターダのリターダ領域内の配向又はリターダンスの変動が、光学システム内の別のリターダ又はリターダの別の領域の配向又はリターダンスの変動よりも実質的に大きい場合、リターダ又はリターダ内の領域は、実質的に不均一な配向又は実質的に不均一なリターダンスを有するものとして説明することができる。例えば、実質的に均一なリターダンスを有する第１の領域、及び不均一又は実質的に不均一なリターダンスを有する第２の領域を有するリターダは、第１の領域内のリターダンスの最大差が、第２の領域内のリターダンスの最大差の２０％以下であることを意味すると理解することができる。いくつかの実施形態では、第１の領域内のリターダンスの最大差は、第２の領域内のリターダンスの最大差の１０％以下、又は５％以下である。別の例として、実質的に均一な配向を有する第１の領域、及び不均一又は実質的に不均一な配向を有する第２の領域を有するリターダは、第１の領域内の速光軸配向の最大角度差が、第２の領域内の速光軸配向の最大角度差の２０％以下であることを意味すると理解することができる。いくつかの実施形態では、第１の領域内の速光軸配向の最大角度差は、第２の領域内の速光軸配向の最大角度差の１０％以下、又は５％以下である。
【００３５】
図１Ａはまた、光線１３８を概略的に示す。光線１３８は、光軸１２１に沿って伝播し、原点５２２でリターダ層５２０を通過し、原点４２２でリターダ層４２０を通過し、原点２２１で反射型偏光子２２０を通過する。図１Ｂは、光線１３６がリターダ層５２０の原点５２２に最初に入射する、光学システム１０００の一部分の概略断面図である。光線１３６は、原点５２２で光軸１２１と角度θをなす。光学システム１０００はまた、リターダ層４２０の原点４２２でリターダ層４２０に最初に入射し、原点４２２で光軸１２１と角度θをなす光線（図示せず）を有する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子２２０は、所定の波長において第１の偏光状態（例えば、偏光状態１４３）を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態（例えば、偏光状態１４５）を有する光を実質的に透過する。所定の波長は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、光学システム１０００のコントラスト比が最大である波長であってもよい。いくつかの実施形態では、所定の波長において第１の偏光状態を有し、原点５２２を通過する光線につき、リターダ層５２０は、光軸１２１に沿って伝播する光線（光線１３８など）は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線（光線１３６など）は円偏光に変換する。いくつかの実施形態では、リターダ層５２０は、光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線が、リターダ層４２０に入射するときに円偏光されているように選択される。この場合、レンズ３１０及び／若しくは５１０内の複屈折を補正するために、並びに／又は部分反射体３２０の偏光効果を補正するために、光線は、リターダ層５２０を通過した直後に楕円偏光されていてもよく、それにより、光線は、リターダ層４２０に最初に入射するときに円偏光されている。場合によっては、リターダンス／速軸配向が、軸上で楕円偏光をもたらすことを犠牲にしても軸外で円偏光を与えるように選択されたときに、改善された光学特性を得ることができることが見出されている。他の実施形態では、リターダ層５２０は、光軸１２１に沿って伝播する光線は円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は楕円偏光に変換する。リターダ層５２０を透過した光の偏光状態は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、リターダ層５２０のリターダンス及び速光軸配向の好適な選択によって選択することができる。例えば、光線１３８が、原点５２２でリターダ層５２０に最初に入射するときに、ｘ軸に沿って直線偏光されている場合、並びにリターダ層５２０が、原点５２２でｘ軸に対して４５度の角度でｘ−ｙ平面内の速光軸、及び原点５２２で光線１３８の波長の四分の一のリターダンスを有する場合、リターダ層５２０は、光線１３８を直線偏光状態から円偏光状態に変換する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する一体型リターダである。そのようなパターン化されたリターダ層は、本明細書の他の箇所で更に説明する。第１の偏光状態に対する第１及び第２の配向は、一体型リターダの速光軸と第１の偏光状態の軸との間の角度に関して説明することができる。例えば、一体型リターダは、反射型偏光子２２０の遮断軸から３５〜５５度の角度で向けられた速光軸を有してもよい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層５２０は、リターダ層５２０にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、リターダ層４２０は、リターダ層４２０にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層５２０は、リターダ層５２０にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、リターダ層４２０は、リターダ層４２０にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。他の実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層４２０は、リターダ層４２０にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、リターダ層５２０は、リターダ層５２０にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層４２０は、リターダ層４２０にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、リターダ層５２０は、リターダ層５２０にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、原点２２１で、反射型偏光子は、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する通過偏光状態を有する光を実質的に透過し、それにより、光軸に沿って伝播し、原点５２２でリターダ層５２０に入射し、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線は、反射型偏光子２２０に最初に入射するときに第１の偏光状態、及び反射型偏光子２２０に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差は、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である。偏光状態間の差の定量化は、本明細書の他の箇所で説明する。第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差を最小化することは、これがゴーストを低減しコントラスト比を増加することが見出されているため、場合によっては、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差を増加させることを犠牲にしても、好ましいことが見出されている。
【００４０】
いくつかの実施形態では、所定の波長及び原点２２１における反射型偏光子２２０の遮断偏光状態を有し、第１の原点５２２でリターダ層５２０に最初に入射し、光軸１２１と角度θをなす光線１３６に関して、光線１３６は、第１の位置２２３で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置２２４で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過される。なんらかの角度θで原点５２２でリターダ層５２０に入射する光線の組に対して、第１及び第２の位置２２３及び２２４は、θの関数であるとして説明することができる。光線１３６は、ゼロでないθを有し、光線１３８は、ゼロのθを有する。光線１３８の第１及び第２の位置は両方とも、反射型偏光子２２０の原点２２１である。いくつかの実施形態では、ゼロでないθに対して、第１及び第２の位置は、光軸１２１から異なる距離にある。いくつかの実施形態では、第２の位置２２４における光線１３６の偏光状態と反射型偏光子２２０の通過偏光状態との間の差は、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい。場合によっては、第２の位置２２４における光線１３６の偏光状態と反射型偏光子２２０の通過偏光状態との間の差が軸外（ゼロでないθ）でより低い場合に、この差が軸上（ゼロのθ）でより高いことを犠牲にしても、改善された光学特性が得られることが見出されている。
【００４１】
図１Ｃ及び図１Ｄは、レンズの曲面上に層を有することに対する代替案の概略断面図である。図１Ｃに示す実施形態では、層５２０ｃは、基材５１０ｃの平面の主表面上に配置される。層５２０ｃは、例えば、リターダ層５２０に対応してもよく、基材５１０ｃは、例えば、レンズ５１０に対応してもよい。図１Ｄに示す実施形態では、層５２０ｄは、平凸レンズ５１０ｄの平面上に配置される。層５２０ｃは、例えば、リターダ層５２０に対応してもよく、基材５１０ｃは、例えば、レンズ５１０に対応してもよい。他の実施形態では、層５２０ｄは、平凹レンズの平面又は実質的な平面上に配置される。同様に、いくつかの実施形態では、部分反射体３２０、リターダ層４２０、及び反射型偏光子２２０のうちの任意の１つ以上は、平面又は実質的に平面の主表面上に配置されてもよい。任意の種類の好適なレンズ（単数又は複数）を使用することができる。いくつかの実施形態では、光学システムのレンズのうちの１つ以上は、平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、正メニスカスレンズ、負メニスカスレンズ、可変屈折率レンズ（例えば、屈折率分布型レンズ）、及びフレネルレンズのうちの１つである。
【００４２】
いくつかの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の一方又は両方は、湾曲した主表面上に配置される。いくつかの実施形態では、湾曲した主表面は、１つの軸周りに湾曲している、又は２つの直交軸周りに湾曲している。いくつかの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の一方又は両方は、実質的に平面であってもよい。実質的に平面の層は、層が名目上平坦であるが、例えば、通常の製造変動に起因してなんらかの曲率を有してもよく、又は画像表面（例えば、ディスプレイパネルの）から光学システムの絞り面までの距離の少なくとも１０倍の曲率半径を有してもよいことを意味するものと理解することができる。いくつかの実施形態では、リターダ層５２０は、ディスプレイパネル上に、又は屈折力を有さない平面基材上に配置される。
【００４３】
いくつかの実施形態では、リターダ層５２０は、リターダ層４２０とは異なる物理的厚さを有する。例えば、いくつかの実施形態では、リターダ層５２０は、リターダ層４２０よりも厚い物理的厚さ（図１Ｄに概略的に示すように）を有する。他の実施形態では、リターダ層５２０は、リターダ層４２０よりも薄い物理的厚さを有する。リターダ層の各々が約四分の一波のリターダンスを有するために、異なる物理的厚さを用いることは、異なる材料が異なるリターダ層に使用される場合に望ましいことがある。例えば、本明細書の他の箇所で更に説明するように、異なる色分散曲線を提供するために、異なる材料を使用することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、リターダ層の異なる形状のために、異なるリターダ層に異なる材料（例えば、異なる液晶組成物、又は１つのリターダに対して液晶材料及び別のリターダに対して配向ポリマー（例えば、ポリカーボネート））を使用することが望ましい場合がある。例えば、一部の無色リターダは、曲面に容易に適合できない場合がある。この場合、無色リターダは、平坦な表面又はより小さい曲率を有する表面上に使用されてもよく、異なるリターダ（例えば、異なる無色リターダ又は有色リターダ）をより大きい曲率を有する表面上に使用することができる。リターダ層４２０及び５２０のいずれかは、レンズ又は基材の対応する主表面上にスピンコーティングされてもよい。スピンコーティングされたリターダの厚さは、異なってもよく、２つのリターダ層は、異なる平均物理的厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、第１のリターダ層（例えば、リターダ層４２０及び５２０の一方に対応する）は、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層（例えば、リターダ層４２０及び５２０の他方に対応する）は、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む。
【００４４】
図１Ｅ〜図１Ｆは、リターダ層が互いに重なり合う光学システム１０００のリターダ層４２０及び５２０の概略平面図である。光学システム１０００に入射する第１の光線は、第１の位置２３６７（例えば、原点５２２に対応することができる）でリターダ層５２０と交差し、第２の位置２３６９（例えば、位置４２３及び４２５のうちの１つに対応することができる）でリターダ層４２０と交差する。光学システム１０００に入射する第２の光線は、第３の位置２４６７でリターダ層５２０と交差し、第４の位置２４６９でリターダ層４２０と交差する。図１Ｅの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の速軸は、ほぼ平行（例えば、平行の２０度以内又は１０度以内）であり、図１Ｆの実施形態では、リターダ層４２０及び５２０の速軸は、ほぼ直交する（例えば、垂直の２０度以内又は１０度以内）。
【００４５】
図１Ｅに示す実施形態では、平面図では、リターダ５２０は、ｙ軸から角度γ１で第１の位置２３６７に速軸２３６７ａを有し、リターダ４２０は、次にｙ軸から角度γ２で第２の位置２３６９に速軸２３６９ａを有する。平面図では、第１の位置２３６７のリターダ層５２０の速軸２３６７ａと第２の位置２３６９のリターダ層４２０の速軸２３６９ａとは、互いに第１の角度｜γ２−γ１｜をなす。図１Ｅに示す実施形態では、平面図では、リターダ５２０は、ｙ軸から角度γ３で第３の位置２４６７に速軸２４６７ａを有し、リターダ４２０は、次にｙ軸から角度γ４で第４の位置２４６９に速軸２４６９ａを有する。平面図では、第３の位置２４６７のリターダ層５２０の速軸２４６７ａと第４の位置２４６９のリターダ層４２０の速軸２４６９ａとは、互いに第１の角度｜γ３−γ４｜をなす。いくつかの実施形態では、第１及び第２の角度は、実質的に等しい。いくつかの実施形態では、第１及び第２の角度は、異なる。いくつかの実施形態では、第１及び第２の角度は、互いの５度以内である。いくつかの実施形態では、第１及び第２の角度のそれぞれは、１０度以下、又は５度以下である。
【００４６】
図１Ｆに示す実施形態では、平面図では、リターダ５２０は、ｙ軸から角度γ１で第１の位置２３６７に速軸２３６７ｂを有し、リターダ４２０は、次にｙ軸から角度γ２で第２の位置２３６９に速軸２３６９ｂを有する。平面図では、第１の位置２３６７のリターダ層５２０の速軸２３６７ｂと第２の位置２３６９のリターダ層４２０の速軸２３６９ｂとは、互いに第１の角度｜γ１＋γ２｜をなす。図１Ｆに示す実施形態では、平面図では、リターダ５２０は、ｙ軸から角度γ３で第３の位置２４６７に速軸２４６７ｂを有し、リターダ４２０は、次にｙ軸から角度γ４で第４の位置２４６９に速軸２４６９ｂを有する。平面図では、第３の位置２４６７のリターダ層５２０の速軸２４６７ｂと第４の位置２４６９のリターダ層４２０の速軸２４６９ｂとは、互いに第１の角度｜γ３＋γ４｜をなす。いくつかの実施形態では、第１及び第２の角度のそれぞれは、８０〜１００度の範囲、又は８５〜９５度の範囲である。
【００４７】
光学レンズは、例えば、ポリカーボネート又はガラスなどの任意の好適なレンズ材料から作製することができる。いくつかの実施形態では、光学レンズは、インサート成形法で形成される。例えば、反射型偏光子を所望の形状に形成することができ、その後、光学レンズを反射型偏光子上にインサート成形することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、観察者及び対象物に対する反射型偏光子及び部分反射体の相対位置は、図１Ａに示す実施形態から反転されてもよい。図２は、光を透過するため及び／又は観察者１１１に対象物１０１を表示するための光学システム１００１の概略図である。光学システム１００１は、様々な構成要素の相対位置及び任意選択の追加の偏光子３６１の追加を除いて、光学システム１０００に対応することができる。対象物１０１は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイ上の画像であってもよい。光学システム１００１は、光学レンズ２１１、４１１、及び３１１と、反射型偏光子２２２と、部分反射体３２１と、リターダ層４２１及び５２１とを含む。光学レンズ２１１は、反対側にある第１及び第２の主表面２１３及び２１５を有し、光学レンズ３１１は、反対側にある第１及び第２の主表面３１３及び３１５を有し、光学レンズ４１１は、反対側にある第１及び第２の主表面４１３及び４１５を有する。反射型偏光子２２２は、光学レンズ２１１の主表面２１５上に配置され、それに適合する。部分反射体３２１は、光学レンズ３１１の主表面３１５上に配置され、それに適合する。リターダ層４２１は、光学レンズ４１１の主表面４１５上に配置され、それに適合する。リターダ層５２１は、光学レンズ３１１の主表面３１３上に配置され、それに適合する。他の実施形態では、反射型偏光子２２２、部分反射体３２１、並びにリターダ層４２１及び５２１のうちの１つ以上は、図２に示す実施形態に示すものとは異なる主表面上に配置される。例えば、反射型偏光子２２２、部分反射体３２１、並びにリターダ層４２１及び５２１のうちの任意の１つ以上は、観察者１１１から対象物１０１へのこれらの層の相対的順序を維持しながら、対応するレンズの反対側の主表面上に、又はこれらの層のもう一方の上に配置することができる。
【００４９】
光学システム１００１は、任意選択の追加の偏光子３６１を更に含む。図示の実施形態では、対象物１０１によって放射される光線２３６は、反射型偏光子２２２を通過した後に偏光状態１４６を有する。光線２３６の一部分は、部分反射体３２１から反射され、リターダ層４２１を通過し、偏光状態１４７で反射型偏光子２２２から反射される。これらの光線の一部分は、部分反射体３２１及びリターダ層５２１を通過し、偏光状態１４８で偏光子３６１に入射し、観察者１１１に透過される。光線２３６の別の部分は、部分反射体３２１を通って、次いでリターダ層５２１を通って透過され、偏光子３６１に入射するときに偏光状態１４９を有する。光線２３６のこの部分は、偏光子３６１によって遮断され、観察者１１１に透過されない。図示した実施形態では、リターダ層４２１及び５２１は、互いにほぼ直交する速軸を有する。他の実施形態では、リターダ層４２１及び５２１は、互いにほぼ平行な速軸を有し、偏光状態１４８は、偏光状態１４７にほぼ直交する。いくつかの実施形態では、リターダ層４２１及び５２１のうちの少なくとも１つは、不均一なリターダンス及び／又は不均一な速軸配向を有する。いくつかの実施形態では、リターダ層５２１は、第１の波長分散曲線を有し、リターダ層４２１は、異なる第２の波長分散曲線を有する。
【００５０】
光学システム１００１は、光軸１２２を有し、それにより、光軸１２２に沿って伝播する光線は、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ２１１、４１１、及び３１１、部分反射体３２１、反射型偏光子２２２、並びにリターダ層４２１及び５２１を通過する。光線２３７は、原点４２９で光軸１２２とゼロでない角度θでリターダ層４２１に最初に入射する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子２２２は、所定の波長において第１の偏光状態（例えば、偏光状態１４７）を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態（例えば、偏光状態１４６）を有する光を実質的に透過する。所定の波長は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、光学システム１００１のコントラスト比が最大である波長であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の原点４２９を通過する所定の波長において第１の偏光状態を有する光線につき、リターダ層４２１は、光軸１２２に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する。
【００５２】
いくつかの実施形態では、リターダ層５２１は、リターダ層５２１にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、リターダ層４２１は、リターダ層４２１にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。場合によっては、リターダ層４２１又は５２１の配向は、第１の偏光状態に対して（例えば、速光軸と第１の偏光状態の軸（例えば、遮断軸）との間の角度）指定されてもよい。第１の偏光状態は、原点２２１における反射型偏光子２２０の遮断状態であってもよく、同様に、第２の偏光状態は、原点２２５における反射型偏光子２２０の通過状態であってもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層４２１は、リターダ層４２１にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、リターダ層５２１は、リターダ層５２１にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層５２１は、リターダ層５２１にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、リターダ層４２１は、リターダ層４２１にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、リターダ層４２１は、リターダ層４２１にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、リターダ層５２１は、リターダ層５２１にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する。
【００５４】
代替の実施形態を図３に示し、この図は、光学システム１４００と画像６３９を放射するディスプレイ６３５とを含むディスプレイシステム１５００の概略断面図である。光学システム１４００は、反対側にある主表面６１４及び６１６を有する光学レンズ６１０と、反対側にある主表面６２４及び６２６を有する光学レンズ６２０とを含む。部分反射体６６０は、光学レンズ６１０の主表面６１４上に配置されており、リターダ層６７０は、光学レンズ６１０の主表面６１６上に配置されている。反射型偏光子６３０は、光学レンズ６２０の主表面６２６上に配置され、リターダ層６４０は、反射型偏光子６３０上に配置される。光線６３６、６３７、及び６３８が示されている。光線６３６は、画像６３９の縁部から放射される主光線である。光線６３６は、第１の位置６０７で反射型偏光子６３０に最初に入射し、第２の位置６０９で反射型偏光子６３０に２回目の入射をする。光線６３８は、第１の原点６７１でリターダ層６７０と、及び第２の原点６３１で反射型偏光子６３０と交差する、光軸６４１に沿って伝播する。光線６３７は、原点６７１でリターダ層６７０に最初に入射し、光軸６４１と角度θをなす。光線６３７は、第１の位置６３２で反射型偏光子６３０に最初に入射し、第２の位置６３３で反射型偏光子６３０に２回目の入射をする。
【００５５】
光学システム１４００は、直径ｄを有する射出瞳２３５を有する。いくつかの実施形態では、射出瞳の直径は、約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲である。光学システムのＦ値は、集合的な１つ以上の光学レンズの焦点距離と射出瞳の直径ｄとの比である。いくつかの実施形態では、Ｆ値は、約０．２〜約２．５である。射出瞳の直径は、射出瞳の最大横方向寸法（例えば、矩形射出瞳の場合では対角線長）を指す。いくつかの実施形態では、光学システムは、ヘッドマウントディスプレイに使用するように構成されており、それにより、ヘッドマウントディスプレイが観察者によって装着されると、射出瞳２３５は、観察者の眼の瞳孔と重なり合う。
【００５６】
本明細書で使用するとき、「約（about）」などの用語は、それらが本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者によって理解されるだろう。特徴のサイズ、量、及び物理的性質を表す量に適用されるような「約」の使用が、本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、「約」は、指定された量の１０パーセント以内を意味すると理解されるだろう。本明細書で使用するとき、「実質的に（substantially）」などの用語は、それらが本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者によって理解されるだろう。「実質的に平行な（substantially parallel）」の使用が、本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、「実質的に平行な」は、平行の１０度以内を意味することになる。「実質的に垂直（substantially perpendicular）」又は「実質的に直交する（substantially orthogonal）」の使用が、本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、「実質的に垂直」又は「実質的に直交する」は、垂直の１０度以内を意味することになる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子６３０は、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。所定の波長は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、光学システム１４００のコントラスト比が最大である波長であってもよい。いくつかの実施形態では、原点６７１を通過する所定の波長において第１の偏光状態を有する光線につき、リターダ層６７０は、光軸６４１に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層６７０は、画像６３９の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸６４１に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する。
【００５９】
いくつかの実施形態では、リターダ層６４０及び６７０のうちの少なくとも１つは、本明細書の他の箇所で更に説明するように、第１及び第２の領域を有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、実質的に均一なリターダンスを有し、第２の領域は、不均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、実質的に均一な速光軸配向を有し、第２の領域は、不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、内部領域であり、第２の領域は、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、リターダ層６４０及び６７０は、異なる波長分散曲線を有する。いくつかの実施形態では、リターダ層６７０は、第１の波長においては四分の一波リターダだが、異なる第２の波長においては四分の一波リターダではなく、リターダ層６４０は、第２の波長においては四分の一波リターダだが、第１の波長においては四分の一波リターダではない。
【００６１】
図４は、光学システム１９００とディスプレイ７０３とを含むディスプレイ２０００の概略断面図である。ディスプレイ７０３は、位置７１５、７２５、及び７３５それぞれからの光線７１７、７２７、及び７３７の円錐を放射する。いくつかの実施形態では、光線７１７、７２７、及び７３７の円錐内の各光線は、共通の偏光状態を有する（例えば、ｙ−ｚ平面内の光線に対して、第１の偏光状態は、ｘ方向に平行な電界を有する偏光状態（偏光状態１４１など）であってもよく、又はｙ−ｚ平面内で分極された電界を有する偏光状態（偏光状態１４５など）であってもよい）。これは、例えば、ディスプレイが直線偏光を放射するときに生じることができる。光線７１７、７２７、及び７３７の円錐のそれぞれは、光学システム１９００の射出瞳８３５を実質的に充填する。射出瞳の面積の少なくとも９０パーセントを満たす光線の円錐は、射出瞳を実質的に充填するものとして説明することができる。位置７１５は、ディスプレイ７０３によって放射される画像の縁部に、かつディスプレイ７０３の縁部付近にある。位置７３５は、ディスプレイ７０３の中心にある。ディスプレイ７０３は、位置７１５、７２５、及び７３５それぞれから複数の主光線７１０、７２０、及び７３０を放射する。周縁光線７１１、７１２、７２１、７２２、並びに７３１及び７３２が図示されている。主光線は、射出瞳８３５の中心で射出瞳８３５と交差し、周縁光線は、射出瞳８３５の境界で射出瞳８３５と交差する。周縁光線７１１及び７１２は、主光線７１０と同じ位置７１５から放射され、周縁光線７２１及び７２２は、主光線７２０と同じ位置７２５から放射され、周縁光線７３１及び７３２は、主光線７３０と同じ位置７３５から放射される。主光線７３０は、光軸７４０に沿って伝播し、主光線７１０及び７２０は、光軸７４０から異なる分離にある。
【００６２】
光学システム１９００は、上に配置された第１の光学積層体８１５を有する第１の主表面８１４と、上に配置された第２の光学積層体８１３を有する第２の主表面８１２とを有するレンズ８１０を含む。第１の光学積層体８１５は、第１の主表面８１４上に配置された部分反射体と、部分反射体上に配置された第１のリターダ層とを含む。代替の実施形態では、第１のリターダ層は、ディスプレイ７０３上、又はレンズ８１０とディスプレイ７０３との間の基材（例えば、別のレンズ）上に配置される。第２の光学積層体８１３は、第２の主表面８１２上に配置された第２のリターダ層と、第２のリターダ層上に配置された反射型偏光子とを含む。光線の円錐７１７は、第１の入射領域Ａ１にわたって第１のリターダ層に最初に入射し、第２の入射領域Ａ２にわたって第２のリターダ層に最初に入射する。同様に、光線の円錐７２７及び７３７のそれぞれは、第１の入射領域にわたって第１のリターダ層に最初に入射し、第２の入射領域にわたって第２のリターダ層に最初に入射する。いくつかの実施形態では、射出瞳８３５の直径は、約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、光学システム１９００のＦ値は、約０．２〜約２．５である。いくつかの実施形態では、光線の円錐７１７、７２７、及び７３７のそれぞれは、射出瞳８３５を実質的に充填する。いくつかの実施形態では、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層のそれぞれの平均リターダンスは、所定の波長の四分の一から１０％以内にある。他の実施形態では、第１及び第２のリターダ層の平均リターダンスは、互いから、及び所定の波長の四分の一から１０％より多く逸脱する。例えば、高度の非テレセントリックシステム（例えば、光軸に対して６０度より大きい最大主光線角度を有するシステム）では、平均リターダンスが１０パーセントより多く所定の波長の四分の一とは異なることが望ましい場合がある。別段の指示がない限り、この平均リターダンスは、入射領域を画定し、所定の波長を有する光線の円錐によって経験される、リターダンスの第１及び第２の入射領域それぞれにわたる非加重平均を指す。所定の波長は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、光学システム１９００のコントラスト比が最大である波長であってもよい。所定の波長は、光学システム１９００が動作することを意図する波長範囲（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視範囲）とすることができる所定の波長範囲内であってもよい。
【００６３】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子は、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する。いくつかの実施形態では、光軸７４０が交差する第１のリターダ層の原点を通過する所定の波長において第１の偏光状態を有する光線につき、第１のリターダ層は、光軸７４０に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する。
【００６４】
いくつかの実施形態では、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸７４０からの異なる分離を有する、ディスプレイ７０３によって放射された複数の主光線（例えば主光線７１０、７２０、及び７３０）に対して、第１のリターダ層は、主光線を円偏光に変換する。いくつかの実施形態では、所定の波長において第１の偏光状態を有するディスプレイ７０３によって放射される各主光線につき、第１のリターダ層は、主光線を円偏光に変換する。
【００６５】
いくつかの実施形態では、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸７４０からの異なる分離を有する、ディスプレイ７０３によって放射された複数の主光線７２０及び７３０につき、第１のリターダ層は、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、第１のリターダ層が各主光線につき所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有するために、第１のリターダ層は、ディスプレイ上の異なる位置から放射され、第１のリターダ層の入射時に異なる入射角を有する主光線につき所望のリターダンスを提供するために、空間的に不均一である。
【００６６】
いくつかの実施形態では、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層は、画像の縁部から放射された主光線（例えば、位置７１５から放射された主光線７１０）は円偏光に、及び光軸７４０に沿って伝播する主光線（例えば、主光線７３０）は楕円偏光に変換する。いくつかの実施形態では、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ７０３上の少なくとも１つの位置（例えば、位置７２５）に対して、第１のリターダ層は、放射された主光線及び周縁光線（例えば、それぞれ光線７２０及び７２１）を楕円偏光に、及び少なくとも１つの他の放射された光線（例えば、光線７２６）を円偏光に変換する。
【００６７】
いくつかの実施形態では、光軸７４０は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する。光学システム１９００のいくつかの実施形態では、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸７４０と角度θをなす光線に関して、光線は、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差は、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい。
【００６８】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子上の各位置は、対応する相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、各位置において、反射型偏光子は、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、通過偏光状態を有する光を実質的に透過する。
【００６９】
いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダ層の各々は、可変リターダンス及び可変配向のうちの少なくとも１つを有し、それにより、各主光線が所定の波長を有し、光軸７４０から異なる分離で放射された、ディスプレイ７０３によって放射された複数の主光線（例えば、主光線７２０及び７３０）に関して、主光線は、第１の位置（例えば、図３に示す第１の位置６０７）で反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置（例えば、図３に示す第２の位置６０９）で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差は、約０．０７未満、又は約０．０５未満、又は約０．０３未満、又は約０．０２未満、又は更には約０．０１未満である。比較すると、第１及び第２のリターダ層の各々が均一なリターダンス及び均一な配向を有する四分の一波リターダである場合、この差は、典型的には、約０．０９である。いくつかの実施形態では、第２の位置における主光線の偏光状態の偏光軸（例えば、直線偏光軸又は偏光楕円の長軸）と、第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態の偏光軸との間の角度は、約１５度未満、又は約１０度未満、又は約５度未満である。いくつかの実施形態では、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差は、光軸が第１及び第２のリターダ層と交差する位置における光学システムの第１及び第２のリターダ層のリターダンス及び配向に対応する均一なリターダンス及び配向を有する第１及び第２のリターダ層と、第１及び第２のリターダ層が置き換えられることを除いてこの光学システムと同等である、比較光学システムでの第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差の０．８倍未満又は０．６倍未満である。
【００７０】
本明細書の他の箇所で更に説明するように、２つの偏光状態間の差は、ゼロ〜１のスケールで定量化することができ、ゼロの差は、２つの偏光状態が同じであることを意味し、１の差は、２つの偏光状態又は直交することを意味する。いくつかの実施形態では、複数の主光線内の少なくとも１つの主光線に関して、反射型偏光子上の第１及び第２の位置は、異なる位置である。
【００７１】
いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つは、本明細書の他の箇所で更に説明するように、第１及び第２の領域を有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、実質的に均一なリターダンスを有し、第２の領域は、不均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、実質的に均一な速光軸配向を有し、第２の領域は、不均一な配向を有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、内部領域であり、第２の領域は、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である。
【００７２】
いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダ層は、異なる波長分散曲線を有する。いくつかの実施形態では、第１のリターダ層は、第１の波長においては四分の一波リターダだが、異なる第２の波長においては四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層は、第２の波長においては四分の一波リターダだが、第１の波長においては四分の一波リターダではない。
【００７３】
１つ、２つ、又は３つ、又は４つの光学レンズを有する実施形態を、本明細書に具体的に例示している。追加の光学レンズが含まれてもよく、光学レンズ（単数又は複数）の１つの構成に関して説明した属性の多くが光学レンズ（単数又は複数）の他の構成に適用されることが理解されるであろう。１つの光学システムに関して説明した離間した第１及び第２のリターダ層の特性（例えば、リターダンス分布、速光軸配向分布、波長分散曲線）はまた、この光学システムに対応するが、異なる数の光学レンズを有する、又は１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置された様々な層を有する他の光学システムにも適用されることが理解されるであろう。
【００７４】
図５Ａ及び図５Ｂは、焦点距離ｆを有し、曲率半径Ｒを有する主表面３７９を有する光学レンズ３７８の概略断面図である。レンズ３７８は、１／ｆの屈折力を有する。いくつかの実施形態では、光学システムの１つ以上の光学レンズは、少なくとも１つの方向にゼロでない屈折力を有する（例えば、焦線上に光を集束させる）。いくつかの実施形態では、光学システムの１つ以上の光学レンズは、ゼロでない屈折力の２つの方向を有する（例えば、焦点上に光を集束させる）。いくつかの実施形態では、ゼロでない屈折力を有するレンズは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する。いくつかの実施形態では、ゼロでない屈折力は、曲面を有してもよく若しくは有さなくてもよいフレネルレンズ（単数又は複数）を使用して、又は曲面を有してもよく若しくは有さなくてもよい可変屈折率レンズ（単数又は複数）を使用することによって達成される。いくつかの実施形態では、１つ以上の光学レンズの少なくとも１つの主表面は、少なくとも６ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍ、及び１０００ｍｍ未満、又は６００ｍｍ未満の曲率半径Ｒを有する。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の光学レンズの少なくとも１つの主表面は、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍの曲率半径Ｒを有する。いくつかの実施形態では、集合的な１つ以上のレンズの焦点距離（１つ以上の光学レンズの全体の屈折力の逆数）は、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、又は１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、光学システムは、少なくとも約０．１、又は少なくとも約０．２、又は少なくとも約０．３、及び約３．０以下、又は約２．５以下、又は約２．２以下のＦ値を有する。
【００７５】
いくつかの実施形態では、反射型偏光子、部分反射体、リターダ層、及び／又は光学レンズの少なくとも１つの主表面は、２つの直交軸周りに湾曲している。例えば、反射型偏光子は、レンズの球面又は非球面上に配置してもよい。図６は、頂点７５７（ｚ方向に沿った曲面又は層８２７上の最大点である）を有し、２つの直交軸（例えば、ｘ軸及びｙ軸）周りに湾曲している、曲面又は層８２７の断面図である。層８２７は、部分反射体、リターダ層、又は反射型偏光子であってもよい。あるいは、層８２７の曲線は、例えば、レンズの曲面を説明すると理解することができる。層８２７は、頂点７５７を通過する光軸８４０からの半径方向距離ｒ１、及び頂点７５７で光軸８４０に対して垂直な（ｘ−ｙ平面に平行な）平面８４７からの変位ｓ１を有する少なくとも１つの第１の位置７５２を有する。いくつかの実施形態では、層８２７は、反射型偏光子であり、比ｓ１／ｒ１は、少なくとも０．１又は少なくとも０．２であり、０．８未満又は０．６．未満であってもよい。例えば、一部の実施形態では、ｓ１／ｒ１は、０．２〜０．８の範囲、又は０．３〜０．６．の範囲である。層８２７は、光軸１０４０からの半径方向距離ｒ２、及び、平面８４７からの変位ｓ２を有する少なくとも１つの第２の位置７５４を有する。いくつかの実施形態では、層８２７は、反射型偏光子であり、ｓ２／ｒ２は、少なくとも０．３であり、０．８未満であってもよい。層８２７は、直径Ｄ、最大サグＳｍ、及び頂点７５７における曲率半径Ｒを有する。いくつかの実施形態では、反射型偏光子及び少なくとも１つのリターダ層のそれぞれは、２つの直交軸周りに湾曲している。いくつかの実施形態では、反射型偏光子、リターダ層（単数又は複数）、及び部分反射体のそれぞれは、２つの直交軸周りに湾曲している。
【００７６】
いくつかの実施形態では、層８２７は、光軸８４０周りに回転対称又は実質的に回転対称である。表面、フィルム、又は構成要素の形状の方位変動が、約１０パーセント以下である場合には、その表面、フィルム、又は構成要素は、実質的に回転対称であると言うことができる。方位変動とは、頂点７５７を通る光軸８４０周りの方位角座標での変動を指す。一部の実施形態では、ｓ１／ｒ１の方位変動は、１０パーセント未満、又は８パーセント未満、又は６パーセント未満、又は４パーセント未満、又は２パーセント未満、又は１パーセント未満、又は更には０．５パーセント未満である。１つ以上の位置７５２は、光軸８４０からの共通の半径方向距離ｒ１を有する位置の環とすることができ、同様に、１つ以上の位置７５４は、光軸８４０からの共通の半径方向距離ｒ２を有する位置の環とすることができる。フィルムにしわを寄せることなく、フィルムを回転対称レンズ内に成型することができるほど、フィルムの形状の方位変動が十分に小さい場合には、そのフィルムは回転対称であると言うことができる。座標ｓ１及び座標ｒ１は、ｒ１以下の光軸８４０からの半径方向位置を有する、又はｓ１以下の頂点７５７からの光軸に沿った距離を有する層８２７の領域Ａ１を画定する。
【００７７】
図７Ａは、光軸９４０に沿った原点又は頂点８５７を有する層８２７に対応することができる反射型偏光子９２７の概略正面図である。反射型偏光子９２７は、２つの直交軸（例えば、ｘ軸及びｙ軸）周りに湾曲している。図７Ｂは、通過軸及び遮断軸の配向の可能な空間的変動を概略的に示す、反射型偏光子９２７の概略正面図である。反射型偏光子９２７は、頂点８５７において直交する通過軸及び遮断軸８５７ｐ及び８５７ｂを有する。反射型偏光子９２７は、第１の位置８５２で直交する通過軸及び遮断軸８５２ｐ及び８５２ｂ、並びに第２の位置８５３で直交する通過軸及び遮断軸８５３ｐ及び８５３ｂを有する。図示した実施形態では、通過軸及び遮断軸８５２ｐ及び８５２ｂは、通過軸及び遮断軸８５７ｐ及び８５７ｂと実質的に整列し、一方、通過軸及び遮断軸８５３ｐ及び８５３ｂは、通過軸及び遮断軸８５７ｐ及び８５７ｂと実質的に整列した軸に対して角度αだけ回転している。曲面上の異なる位置で曲面に接する軸は、軸と、２つの位置の間の曲面上の最短の滑らかな曲線に対する接線との間の対応する角度が同じである場合、互いに整列していると言うことができる。これを、図７Ｃに概略的に示し、この図は、第１の位置１７５７の第１及び第２の軸１７５７−１及び１７５７−２、並びに第２の位置１７５３の第１及び第２の軸１７５３−１及び１７５３−２を示す曲面１７２７の正面図である。第１及び第２の軸１７５７−１及び１７５７−２は、第１の位置１７５７で表面１７２７に接し、第１及び第２の軸１７５３−１及び１７５３−２は、第２の位置１７５３で表面１７２７に接する。表面１７２７は湾曲しているため、第１及び第２の軸１７５３−１及び１７５３−２は、一般に、第１及び第２の軸１７５７−１及び１７５７−２とは異なる平面内にある。最短曲線１７７７は、第１の位置１７５７と第２の位置１７５３との間に示されている。最短曲線１７７７は、平面図で直線状であるように示されているが、他の場合では、曲線１７７７は、パン図で直線状でなくてもよい。角度φは、第１の位置１７５７における第１の軸１７５７−１と曲線１７７７との間に示されている。第１の軸１７５３−１と曲線１７７７との間の対応する角度もまたφであり、それにより、第１の軸１７５７−１及び第１の軸１７５３−１は整列している。同様に、第１の位置１７５７における第２の軸１７５７−２と曲線１７７７との間の角度は、第２の位置１７５３における第２の軸１７５３−２と曲線１７７７との間の対応する角度（９０度マイナスφ）に等しく、その結果、第２の軸１７５７−２及び第２の軸１７５３−２は整列している。第１の位置１７５７は、表面の重心、及び／又は頂点、及び／又は曲面１７２７を含む光学システムの光軸と交差する位置とすることができる曲面の原点１７４０にある。第１及び第２の軸１７５７−１及び１７５７−２と整列する軸は、表面１７２７上の各点において、点と第１の位置との間の最短曲線に対して第１及び第２の軸１７５７−１及び１７５７−２と同じ対応する角度をなすように軸を向けることによって、定義することができる。反射型偏光子上の各点における局所的な通過軸及び遮断軸は、光軸において定義された軸（例えば、軸８５７ｂ���び／又は８５７ｐ）と整列している反射型偏光子に接する軸に対して指定されてもよい。例えば、位置８５３における軸８５３ａは、軸８５３ａ及び８５７ｂが両方とも反射型偏光子９２７に接しており、位置８５７と８５３との間の最短曲線に対して同じ角度を有するため、遮断軸８５７ｂと整列している。
【００７８】
反射型偏光子９２７は、ポリマー多層反射型偏光子とすることができ、頂点８５７で実質的に一軸配向されている少なくとも１つの層（例えば、図８の層１０９２）を有してもよい。例えば、少なくとも１つの層の配向は、頂点８５７における反射型偏光子９２７の遮断軸８５７ｂ内にあってもよい。いくつかの実施形態では、反射型偏光子９２７はまた、光軸９４０から離れた少なくとも１つの層上の少なくとも１つの第１の位置（例えば、位置８５３）で、実質的に光学的二軸性であり、かつ光軸９４０から離れた少なくとも１つの第２の位置（例えば、位置８５２）で、実質的に光学的一軸性である、少なくとも１つの層も含む。
【００７９】
ポリマー多層光学フィルムを成形する（例えば、熱成形する）ことにより、反射型偏光子９２７を提供することができる。この光学フィルムは、最初は、ｙ方向に沿った遮断軸で一軸配向された少なくとも１つの層を有する。成形の間に、この光学フィルムは、成形工具の形状に適合するように延伸される。この光学フィルムが延伸される理由は、所望の形状が、２つの直交軸の周りで湾曲しているためである。このこととは対照的に、１つの軸周りにだけ湾曲した形状に適合させるためには、光学フィルムを延伸する必要がない。成形のプロセスは、この光学フィルムを、位置８５２では実質的に一軸配向されたままに留めるが（このフィルムは、成形の間、この位置では、その配向方向に沿って延伸されるため）、位置８５３では、成形される際の光学フィルムの延伸により、二軸配向にすることができる。図７Ａに示す実施形態では、遮断軸８５３ｂは、遮断軸８６７ｂと整列する軸８５３ａに対して第１の位置８５３でα度だけシフトされる。いくつかの実施形態では、反射型偏光子９２７の通過軸の（又は、遮断軸の）最大変動は、この反射型偏光子の全域にわたって、若しくは、この反射型偏光子の、ｓ１及びｒ１によって画定される領域にわたって、若しくは、この反射型偏光子の反射開口にわたって、約５度未満、又は約３度未満、又は約２度未満、又は約１．５度未満、又は約１度未満であり、ｓ１及びｓ２は、層８２７に関して説明したとおりである。反射開口とは、反射の際に光学システムによって利用される、その反射型偏光子の部分を指す。反射開口は、実質的に、その反射型偏光子の全域とすることができる。又は、その反射型偏光子の境界付近の反射型偏光子の部分を除外することもできる。通過軸の最大変動は、通過軸と一定方向（例えば、図７Ａでのｘ方向）との間の最大角度差から、その通過軸と一定方向との間の最小角度差を差し引いたものとして決定することができる。
【００８０】
本明細書で説明される光学システムのいずれかに使用される反射型偏光子のいずれも、第１の直線偏光状態を有する光を反射し、第１の直線偏光状態に直交する第２の直線偏光状態を有する光を透過するように構成することが可能な直線反射型偏光子とすることができる。好適な反射型偏光子としては、例えば、ポリマー多層光学フィルム及びワイヤグリッド偏光子が挙げられる。
【００８１】
本明細書の光学システムのいずれかに使用される反射型偏光子のいずれも、熱成形ポリマー多層光学フィルムとすることが可能な成形（例えば、熱成形）反射型偏光子とすることができる。このポリマー多層光学フィルムは、交互配置された複数の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み得る。このことは、交互配置された第１のポリマー層１０９２及び第２のポリマー層１０９４を含む反射型偏光子１０２８の側面図である図８に示されている。この図では、面外（厚さ）ｚ方向と、直交する面内のｘ方向及びｙ方向とが示されている。好適なポリマー多層反射型偏光子は、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）及び米国特許第６，６０９，７９５号（Ｗｅｂｅｒら）に記載されている。反射型偏光子を複合曲線に形成する方法は、参照により本明細書に既に組み込まれている米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、及び２０１６年９月２日出願の国際出願第ＵＳ２０１６／０５００２４号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されており、本明細書に矛盾しない範囲で、本明細書によって、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８２】
一部の実施形態では、本明細書の光学システムで使用される反射型偏光子（例えば、反射型偏光子２２０）は、光学レンズの所望の形状に成形（例えば、熱成形）される前には、少なくとも０．７、又は少なくとも０．８、又は少なくとも０．８５の一軸特性度Ｕを有するという点で実質的に一軸延伸フィルムである、多層光学フィルムであり、この場合、Ｕ＝（１／ＭＤＤＲ−１）／（ＴＤＤＲ１／２−１）であり、ＭＤＤＲは、縦方向の延伸比として定義され、ＴＤＤＲは、横方向の延伸比として定義される。そのような実質的に一軸配向の多層光学フィルムは、米国特許第２０１０／０２５４００２号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）で説明されており、交互配置された複数の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含むことができ、第１のポリマー層は、実質的に同じであるが、幅方向（例えば、ｙ方向）での屈折率とは異なる、長さ方向（例えば、ｘ方向）及び厚さ方向（例えば、ｚ方向）での屈折率を有する。例えば、ｘ方向とｚ方向との屈折率の差の絶対値は、０．０２未満又は０．０１未満とすることができ、ｘ方向とｙ方向との屈折率の差の絶対値は、０．０５超又は０．１０超とすることができる。別段の指定のない限り、屈折率とは、５５０ｎｍの波長での屈折率を指す。実質的に一軸配向された反射型偏光子は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから商品名Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｆｉｌｍ又はＡＰＦで入手可能である。他の種類の多層光学フィルム反射型偏光子（例えば、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ又はＤＢＥＦ）も使用することができる。他の実施形態では、他の種類の反射型偏光子（例えば、ワイヤグリッド偏光子）が使用される。
【００８３】
本明細書の光学システムに使用される部分反射体は、任意の好適な部分反射体とすることができる。例えば、部分反射体は、透明基材（例えば、次にレンズに接着することができるフィルム、又は基材はレンズであってもよい）上に金属（例えば、銀又はアルミニウム）の薄層をコーティングすることによって構築されてもよい。この部分反射体はまた、例えば、レンズ基材の表面上に薄膜誘電体コーティングを堆積させることによって、又はレンズ基材の表面上に、金属コーティングと誘電体コーティングとの組み合わせを堆積させることによって、形成することもできる。いくつかの実施形態では、部分反射体は、それぞれ２０％〜８０％の範囲内にある、又はそれぞれ３０％〜７０％の範囲内にある、又はそれぞれ４０％〜６０％の範囲内にある、又はそれぞれ４５％〜５５％の範囲内にある、所定の波長又は所定の波長範囲内において平均光反射率及び平均光透過率を有する。部分反射体は、例えばハーフミラーであってよい。所定の波長範囲内の平均光反射率及び平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、所定の波長範囲にわたる、光反射率及び光透過率それぞれの偏光に対する、非加重平均を指す。所定の波長における平均光反射率及び平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、光反射率及び光透過率それぞれの偏光に対する、非加重平均を指す。いくつかの実施形態では、部分反射体は、反射型偏光子であってもよく、又は偏光依存反射率を有してもよい。しかしながら、通常、垂直入射光反射率及び光透過率は、入射光の偏光状態とは独立している、又は実質的に独立していることが好ましい。そのような偏光独立性は、例えば、実質的に等方性の金属層及び／又は誘電体層を使用して得ることができる。
【００８４】
反射型偏光子の通過軸及び遮断軸の局所的な回転を補正するため、及び／又は光学システム内の複屈折（例えば、光学レンズの複屈折）若しくは他の光学アーチファクトを補正するために、少なくとも１つのリターダ層のリターダンスを変化させることができる。一軸性材料のリターダンスは、本明細書において、複屈折に材料の物理的厚さをかけたものを指し、複屈折は、他の軸が指定されている場合を除いて、異常軸に沿った屈折率と通常軸に沿った屈折率との間の差である。正の一軸性材料では、異常軸は、遅軸（高屈折率）であり、通常軸は、速軸（低屈折率）である。異なる３つの軸に沿った異なる３つの屈折率を有する二軸性材料の場合、リターダ層は、面内リターダンス及び面外リターダンスを有するものとして説明することができる。この場合、リターダンスは、本明細書では、特定の軸が指定される、若しくは特定の光線が指定される場合、又は文脈が異なることを明確に示す場合を除いて、面内リターダンスを指す。面内リターダンスは、垂直入射からリターダを透過した光によって経験される位相リターダンスである。特定の光線が指定される場合、それらの光線に対するリターダンスは、それらの光線の実際の位相リターダンスに関して指定することができる。このリターダンスは、一般に、リターダの面内及び面外リターダンス、並びにリターダに入射する光の方向に依存する。
【００８５】
場合によっては、リターダ層は、例えば、異なる速軸及び遅軸を有する複数の層を有する複数の積層リターダ層を含んでもよい。この場合、リターダ層の実効リターダンス並びに実効速軸及び遅軸は、リターダに入射する偏光及びリターダを透過した偏光に対して、入射光の偏光状態を透過光の偏光状態に変換することになる従来の単一層リターダのリターダンス並びに速軸及び遅軸配向として、定義することができる。そのようなリターダ層のリターダンスは、この実効リターダンスを指す。単一層を有するリターダに関して、実効速光軸及び遅光軸は、単一層の速光軸及び遅光軸であり、実効リターダンスは、単一層のリターダンスである。各層がリターダの実効速軸及び遅軸に対して平行又は９０度回転した速軸及び遅軸を有する、複数の層を有するリターダに関して、垂直入射光に対する実効リターダンスは、リターダの実効速軸及び遅軸に平行な対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計から、リターダの実効速軸及び遅軸に対して９０度回転した対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計を引いたものである。
【００８６】
指定された実効速光軸又は遅光軸に対するリターダの光学的厚さは、指定された実効速光軸又は遅光軸に沿った層の屈折率に層の厚さをかけたものの、リターダの各層にわたる合計を指す。例えば、いくつかの実施形態では、第１のリターダ層は、第１のリターダ層の実効速光軸又は第１のリターダ層の実効遅光軸のうちの１つに対して、原点における第１の光学的厚さ、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２の光学的厚さを有する。第１の光学的厚さは、実効速光軸及び遅光軸のうちの１つに沿った屈折率に局所物理的厚さをかけたものであり、第２の光学的厚さは、実効速光軸及び遅光軸のうちの同じ１つに沿った屈折率に局所物理的厚さをかけたものである。
【００８７】
リターダのリターダンスは、実効速光軸又は遅光軸に対してリターダの光学的厚さを空間的に変化させることによって空間的に変化させることができ、これは、本明細書の他の箇所で更に説明するように、例えば、リターダの層の配向の好適な選択によって、実効速軸又は遅軸に沿った厚さ及び／又は屈折率を空間的に変化させることによって行うことができる。場合によっては、指定されたｘ１軸及びｘ２軸は、例えば、
【数１】
2020515903.tif 000003
及び
【数２】
2020515903.tif 000004
方向に沿ってもよく、式中、
【数３】
2020515903.tif 000005
及び
【数４】
2020515903.tif 000006
は、ｘ方向及びｙ方向の単位ベクトルである。指定された軸に対して指定されたリターダンスは、固定軸リターダンスと呼ばれることがある。固定軸は、各位置においてリターダの厚さを通して固定されてもよいが、リターダの主表面上の位置によって変化してもよい。指定された軸が正の一軸性材料の異常軸及び通常軸に対して回転される場合があるため、正の一軸性材料の固定軸リターダンスは、負である場合がある。リターダが積層リターダ層を含む実施形態では、積層リターダ層のリターダンスは、異なる指定のない限り、リターダの実効遅光軸及び速光軸に対するリターダンスを指す。特定の光線が指定される場合、それらの光線に対するリターダンスは、それらの光線の実際の位相リターダンスに関して指定することができる。
【００８８】
いくつかの実施形態では、リターダ層は、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、第１の領域は、内部領域であり、第２の領域は、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である。いくつかの実施形態では、内部領域は、リターダの中心又は光軸と交差するリターダの原点を含む中央領域である。リターダ層の外周に延びるリターダ層の領域は、リターダ層の周辺領域又は周囲領域として説明されてもよい。周辺領域は、内側領域の外周の少なくとも９０パーセントを取り囲む場合、内部領域を実質的に取り囲むと言うことができる。例えば、周辺領域は、内部領域を完全に取り囲むことができる。
【００８９】
図９Ａは、リターダ層４４５の領域４４１及び４４６を示すリターダ層４４５の概略正面図である。いくつかの実施形態では、リターダ層４４５の領域４４１は、実質的に空間的に一定のリターダンスを有し、領域４４６は、空間的に変化するリターダンスを有する。例えば、領域４４１にわたるリターダンスの最大差は、領域４４６にわたるリターダンスの最大差の１０％未満（又は５％未満、又は３％未満）であってもよい。図示した実施形態では、領域４４１は、リターダ層４４５の中心付近の内部領域であり、リターダ層４４５を含む光学システムの光軸４４０は、領域４４１内でリターダ層４４５と交差する。領域４４６は、領域４４１を取り囲み、リターダ層４４５の縁部４４３まで延びる周辺領域である。図９Ｂは、リターダ層４４５のいくつかの実施形態におけるリターダンス等高線４４２を示す。いくつかの実施形態では、リターダンスが空間的に実質的に一定である領域は、図９Ｂに示すように、リターダ層４４５の縁部４４３まで延びる部分を含む。いくつかの実施形態では、リターダンスは、
【数５】
2020515903.tif 000007
及び
【数６】
2020515903.tif 000008
方向に沿ってリターダ層４４５の中心からリターダ層の縁部４４３まで単調に減少せず、
【数７】
2020515903.tif 000009
及び
【数８】
2020515903.tif 000010
方向に沿ってリターダ層４４５の中心からリターダ層の縁部４４３まで単調に増加しない。いくつかの実施形態では、リターダンスは、
【数９】
2020515903.tif 000011
及び
【数１０】
2020515903.tif 000012
方向に沿ってリターダ層４４５の中心からリターダ層の縁部４４３まで単調に増加せず、
【数１１】
2020515903.tif 000013
及び
【数１２】
2020515903.tif 000014
方向に沿ってリターダ層４４５の中心からリターダ層の縁部４４３まで単調に減少しない。いくつかの実施形態では、リターダ層４４５は、ｚ軸周りに１８０度の回転下で対称である。いくつかの実施形態では、リターダンスと光軸４４０におけるリターダンスとの間の差は、ｚ軸周りに９０度の回転下で反対称である。いくつかの実施形態では、第２の領域４４６は、図９Ｃに示すように、領域４４６ａ〜４４６ｄを含む。いくつかの実施形態では、領域４４６ａ及び４４６ｃは、領域４４１よりも低い平均リターダンスを有し、領域４４６ｂ及び４４６ｄは、領域４４１よりも高い平均リターダンスを有する。いくつかの実施形態では、領域４４６ａ及び４４６ｃは、領域４４１よりも高い平均リターダンスを有し、領域４４６ｂ及び４４６ｄは、領域４４１よりも低い平均リターダンスを有する。
【００９０】
領域の相対的なサイズは、領域の表面積に関して、又は光軸に直交する平面からの平面視で決定されるような面積に関して説明することができる。いくつかの実施形態では、平面視で、リターダ層４４５は、面積Ａを有し、領域４４１は、約Ａ／１０〜約２Ａ／３の範囲の面積を有し、第１〜第４の領域４４６ａ〜４４６ｄのそれぞれは、約Ａ／１２〜約Ａ／３の範囲の面積を有する。いくつかの実施形態では、リターダは、第１の領域（例えば、領域４４１）、及び重なり合わない第２の領域（例えば、領域４４６）を含み、第２の領域は、リターダの残りの部分である。いくつかの実施形態では、第１の領域は、中央領域であり、第２の領域は、中央領域を取り囲むことができる周辺領域（すなわち、リターダの周囲又は縁部の少なくとも一部分を含む領域）である。いくつかの実施形態では、領域４４１は、リターダ層４４５の全表面の少なくとも１０パーセントの表面積を有する。表面積及び総表面積は、リターダの１つの主表面の表面積を指すことが理解されるであろう。
【００９１】
いくつかの実施形態では、リターダ（例えば、本明細書の他の箇所に記載されるリターダ層４４５又は１０７５）は、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を有する。例えば、中央領域は、領域４４１又は領域１０４１に対応することができる。第１及び第２の縁部領域は、リターダの対応する第１及び第２の縁部（例えば、縁部１４７３及び１４７７、又は１０７３及び１０７７）に又はその付近に配置された領域４４６ａ及び４４６ｂ、又は領域１０４６ａ及び１０４６ｂに対応してもよい。中央領域（例えば、領域４４１）は、第１の原点（例えば、光軸４４０がリターダ層４４５と交差する箇所に対応する）を含む。所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域は、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第１の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第２の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する。いくつかの実施形態では、整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である。いくつかの実施形態では、δは、λｏ（ｎ＋１／４）又はλｏ／４に実質的に等しい。いくつかの実施形態では、ξは、δ／２０以上、又はδ／１０以上である。いくつかの実施形態では、ξは、δ／４以下、又はδ／５以下である。例えば、いくつかの実施形態ではδ／２０≦ξ≦δ／５である。
【００９２】
整数ｎは、任意の非負の整数であってもよい。例えば、ｎは、ゼロであってもよい。四分の一波リターダは、例えば、ｎ＝０での不等度λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）を満たすδ＝λｏ／４を有する。リターダンスが正のｎに対して（ｎ＋１）λｏ／４であるように、四分の一波リターダの厚さを増加させることにより、リターダを透過した垂直入射光の偏光状態に対して同じ変化をもたらす。いくつかの実施形態では、実質的に四分の一波リターダンスを有するものとして本明細書で説明するリターダ層は、正のｎに対して（ｎ＋１）λｏ／４のリターダンスを有するリターダ層で置き換えられる。いくつかの実施形態では、ｎは０であり、いくつかの実施形態では、ｎは１である。
【００９３】
いくつかの実施形態では、リターダは、第３及び第４の縁部領域（例えば、領域４４６ｃ及び４４６ｄ又は領域１０４６ｃ及び１０４６ｄ）を更に含み、中央領域は、第１の縁部領域と第３の縁部領域との間、並びに第２の縁部領域と第４の縁部領域との間にある。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第３の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第４の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する。
【００９４】
領域の平均リターダンスは、領域にわたるリターダンスの非加重平均を指す。リターダンスは、非垂直入射光が指定されている場合を除いて、垂直入射光に対して決定される面内リターダンス又はリターダンスであると理解することができる。いくつかの実施形態では、領域は、実質的に均一なリターダンスを有し、これは、領域内のリターダンスの最大変動（領域内の最大リターダンス−最小リターダンス）が、リターダ内のリターダンスの最大変動の１０％以下であることを意味すると理解することができる。リターダ内の領域の平均リターダンス又はある位置におけるリターダンスは、指定された値とその領域の平均リターダンス又はその位置におけるリターダンスとの間の差の大きさが、リターダ内のリターダンスの最大変動の１０パーセント以下である場合、その指定された値に実質的に等しいと言うことができる。いくつかの実施形態では、リターダは、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、δｏの第１の原点におけるリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、δｏは、δに等しい又は実質的に等しい。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のそれぞれは、実質的に均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つは、変化するリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、リターダは、第３及び第４の縁部領域を更に含む。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１〜第４の縁部領域のうちの少なくとも１つは、実質的に均一なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１〜第４の縁部領域のそれぞれは、実質的に均一なリターダンスを有する。
【００９５】
いくつかの実施形態では、光を透過するための光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダであって、所定の波長範囲内において少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダの中心がδｏに等しいリターダンスを有するような、第１のリターダと、を含み、整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δｏ≦λｏ（ｎ＋１／２）であり、第１のリターダのリターダンスは、第１の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて（例えば、
【数１３】
2020515903.tif 000015
方向に）増加し、第２の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて（例えば、
【数１４】
2020515903.tif 000016
方向に）減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの第１のリターダがδｏの均一なリターダンスを有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも５％大きい。例えば、光学システムは、図１Ａに示す光学システム１０００に対応してもよく、第１のリターダは、リターダ５２０に対応してもよい。比較光学システムは、リターダ５２０がδｏの均一なリターダンスを有するリターダで置き換えられて、図１Ａに示すように見える場合がある。いくつかの実施形態では、光学システムの第１のリターダは、コントラスト比が比較光学システムのコントラスト比よりも少なくとも１０％、又は少なくとも１５％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも２５％大きいように選択される。
【００９６】
図９Ｄは、リターダ層４４５に対応することができるリターダ１４４５の平面図である。平面１４０１、１４０２、１４０３、及び１４０４が示されている。これらの平面は、点１４４０においてリターダ１４４５と交差する線（ｚ軸に平行な）に沿って互いに交差する。各平面は、点１４４０を通過する対応する曲線に沿ってリターダ１４４５と交差する。いくつかの実施形態では、第１のリターダのリターダンスは、第１の方向１４８７において点１４４０であってもよい中心から離れてリターダ１４４５の縁部１４７３にかけて増加し、第２の方向１４８９においてリターダ１４４５の中心から離れて縁部１４７７にかけて減少する。いくつかの実施形態では、第１及び第２の方向１４８７及び１４８９は、平面１４０２及び１４０１とリターダ１４４５との第１及び第２の交線にそれぞれ沿っている。光学システムに使用される場合、この線は、光学システムの光軸であってもよく、点１４４０は、光軸と交差するリターダ層の第１の原点であってもよい。この場合、平面１４０１、１４０２、１４０３、及び１４０４のそれぞれは、光軸を含む。リターダ１４４５は、領域４４１に対応する中央領域、及び領域４４６ａ〜４４６ｄに対応する第１〜第４の縁部領域を含んでもよく、これらは、図９Ｄでは図示を容易にするためにラベル付けされていない。いくつかの実施形態では、平面１４０１は、中央領域及び第１の縁部領域内でリターダ１４４５と交差し、平面１４０２は、中央領域及び第２の縁部領域内でリターダ１４４５と交差する。いくつかの実施形態では、平面１４０１と１４０２との間の角度θ１は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ１は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面１４０３と１４０４との間の角度θ２は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ２は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面１４０１と１４０４との間の角度θ３は、約３０度〜約６０度の範囲、又は約３５度〜約５５度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ３は、約４５度である。
【００９７】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、リターダ１４４５は、平面１４０１周りの反射下で実質的に対称であり、かつ平面１４０２周りの反射下で実質的に対称であるリターダンスを有する。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点におけるリターダンスが、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスとは異なる場合、リターダンスは、この平面周りの反射下で実質的に対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点におけるリターダンスは、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスとは異なる。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、リターダ１４４５は、リターダンスと点１４４０におけるリターダンスとの差が平面１４０３周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ平面１４０４周りの反射下で実質的に反対称であるようなリターダンスを有する。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点におけるリターダンスの差が、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスの差の負数とは異なる場合、リターダンスの差は、この平面周りの反射下で実質的に反対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点におけるリターダンスの差は、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスの差の負数とは異なる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１の縁部領域のリターダンスは、第１の原点から離れて第１の縁部１４７７に向かう方向に減少し、第２の縁部領域のリターダンスは、第１の原点１４４０から離れて第２の縁部１４７３に向かう方向に増加する。例えば、リターダンスは、第１の原点１４４０から縁部１４７７への方向（例えば、
【数１５】
2020515903.tif 000017
方向）に減少してもよく、第１の原点１４４０から縁部１４７３への方向（例えば、
【数１６】
2020515903.tif 000018
方向）に増加してもよい。
【００９９】
図９Ａ〜図９Ｄに示すリターダンス変動を有するリターダ層の製造方法は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、リターダ層の物理的厚さを変化させること、及び／又はリターダ層内の個々の層の速光軸及び遅光軸の相対的なアライメントを変化させることを含む。
【０１００】
図１０Ａは、光軸１０４０に沿った原点又は頂点１０５７を有するリターダ層１０２７の概略正面図である。リターダ層１０２７は、頂点１０５７に直交する速光軸及び遅光軸１０５７ｆ及び１０５７ｓを有する。リターダ層１０２７は、第１の位置１０５２に直交する速光軸及び遅光軸１０５２ｆ及び１０５２ｓ、並びに第２の位置１０５３に直交する速光軸及び遅光軸１０５３ｆ及び１０５３ｓを有する。図示の実施形態では、速光軸及び遅光軸１０５２ｆ及び１０５２ｓは、速光軸及び遅光軸１０５７ｆ及び１０５７ｓと実質的に整列し、一方、速光軸及び遅光軸１０５３ｆ及び１０５３ｓは、速光軸及び遅光軸１０５７ｆ及び１０５７ｓと整列する軸に対して回転している。リターダ層１０２７を含む光学システムに含まれる反射型偏光子の第１又は第２の偏光状態に対応することができる、軸１０５７ａに対する速光軸１０５７ｆの角度は、頂点１０５７においてβ０である。同様に、軸１０５２ａに対する速光軸１０５２ｆの角度は、第１の位置１０５２でβ１であり、軸１０５３ａに対する速光軸１０５３ｆの角度は、第２の位置１０５３でβ２である。図示した実施形態では、β２＞β０であり、β１は、β０にほぼ等しい。いくつかの実施形態では、β０は、約４５度である。いくつかの実施形態では、β０は、４５度未満である。いくつかの実施形態では、β０は、４５度より大きい。軸１０５７ａ、１０５２ａ、及び１０５３ａは、リターダ層１０２７に接し、軸１０５２ａ及び１０５３ａは、曲面１７２７に関して一般的に説明したように、軸１０５２ａ及び１０５７が頂点１０４０と第１の位置１０５２との間の最短曲線と共通の対応する角度を有し、軸１０５３ａ及び１０５７が頂点１０４０と第２の位置１０５３との間の最短曲線と共通の対応する角度を有するという点で、軸１０５７と整列する。リターダ層が平面である実施形態では、異なる指示がない限り、第１の偏光状態に対するリターダ層の配向は、リターダの速光軸と第１の偏光状態によって規定される軸との間の角度を指す。例えば、第１の偏光状態が直線偏光状態である場合、第１の偏光状態によって規定される軸は、第１の偏光状態を有し光軸に沿って伝播する光の電界ベクトルに沿った軸である。第１の楕円偏光状態の場合、第１の偏光状態によって規定される軸は、第１の偏光状態を有し光軸に沿って伝播する光に対する偏光楕円の長軸である。湾曲したリターダ層の場合、別段の指示がない限り、第１の偏光状態に対するリターダ層の配向は、リターダ層に接する局所軸に対する速光軸の配向を指し、局所軸は、第１の偏光状態によって規定される軸と整列する。曲面１７２７に関して一般的に説明したように、局所軸と、原点１０５７とその位置との間のリターダの表面上の最短曲線との間の角度が、第１の偏光状態によって規定される軸と原点１０５７におけるこの曲線との間の対応する角度と同じである場合、リターダ上の点における局所軸は、第１の偏光状態によって規定される軸と整列する。速光軸と局所軸との間の角度は、速光軸と第１の偏光状態との間の角度βと呼ばれることがある。第１の偏光状態は、光軸と交差する原点における反射型偏光子の遮断状態であってもよい。角度βがリターダにわたって実質的に一定である場合、リターダは、実質的に均一な速光軸配向を有すると言うことができる。
【０１０１】
図１０Ｂは、速光軸及び遅光軸の配向の可能な空間的変動を示す、リターダ層１０２７の概略正面図である。速軸は、図で
【数１７】
2020515903.tif 000019
方向に最も近い軸である。いくつかの実施形態では、速光軸と軸１０５７ａと整列した局所軸との間の角度βは、中心領域内で約４５度であり、
【数１８】
2020515903.tif 000020
及び
【数１９】
2020515903.tif 000021
方向に沿ってリターダ層１０２７の中心からリターダ層１０２７の縁部にかけて単調に増加せず、
【数２０】
2020515903.tif 000022
及び
【数２１】
2020515903.tif 000023
方向に沿ってリターダ層１０２７の中心からリターダ層１０２７の縁部にかけて単調に減少しない。いくつかの実施形態では、速光軸と軸１０５７ａと整列した局所軸との間の角度βは、中心領域内で約４５度であり、
【数２２】
2020515903.tif 000024
及び
【数２３】
2020515903.tif 000025
方向に沿ってリターダ層１０２７の中心からリターダ層１０２７の縁部にかけて単調に減少せず、
【数２４】
2020515903.tif 000026
及び
【数２５】
2020515903.tif 000027
方向に沿ってリターダ層１０２７の中心からリターダ層１０２７の縁部にかけて単調に増加しない。いくつかの実施形態では、第１のリターダ層は、第１の偏光状態（例えば、反射型偏光子の原点又は頂点における反射型偏光子の遮断状態）と角度βをなす速光軸を有し、βは、４５度未満である。いくつかの実施形態では、βは、第１のリターダ層の全域にわたって４５度未満である。他の実施形態では、βは、第１のリターダ層の全域にわたって４５度より大きい、又は、第１のリターダ層のいくつかの領域内で４５度未満であり、かつ第１のリターダ層の他の領域内で４５度よりも大きい。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの位置における速光軸は、反射型偏光子の第１及び第２の偏光状態によって画定される平面に平行ではない。例えば、第１及び第２の偏光状態は、ｙ軸及びｘ軸それぞれに沿った直線偏光状態であってもよく、その場合、第１及び第２の偏光状態によって画定される平面は、ｘ−ｙ平面（例えば、平面８４７）である、又はそれに平行である。速軸１０５２ｆ及び１０５３ｆは、例えば、リターダ層１０２７の湾曲に起因して負のｚ軸に沿った成分を有してもよく、そのため、第１及び第２の偏光状態によって画定される平面に平行ではないことになる。速軸１０５７ｆは、第１及び第２の偏光状態によって画定される平面に平行であってもよい。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、リターダ層１０２７は、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含む。例えば、中央領域並びに第１及び第２の縁部領域は、図９Ｃに示す領域４４１、４４６ａ、及び４４６ｂに対応する幾何学的配置を有してもよい。リターダ層１０２７は、領域４４６ｃ及び４４６ｄに対応することができる第３及び第４の領域を更に含むことができる。中央領域は、光軸１０４０と交差する第１のリターダ層の原点を含む。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域は、θに実質的に等しい第１の偏光状態（例えば、反射型偏光子の遮断状態）に対する平均速軸配向を有し、第１の縁部領域は、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第２の縁部領域は、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、式中、θは、３５〜５５度の範囲であり、εは、０．５〜２０度の範囲である。いくつかの実施形態では、θは、少なくとも３５度、又は少なくとも４０度である。いくつかの実施形態では、θは、５５度以下、又は５０度以下である。いくつかの実施形態では、角度θは、約４５度である。いくつかの実施形態では、εは、少なくとも０．５度、又は少なくとも１度、又は少なくとも２度である。いくつかの実施形態では、εは、２０度以下、又は１５度以下、又は１０度以下である。
【０１０４】
領域の平均速軸配向とは、領域にわたる速軸配向の非加重平均を指す。いくつかの実施形態では、領域は、実質的に均一な速軸配向を有し、これは、領域内の速軸配向の最大変動（領域内の最大速軸配向−最小速軸配向）が、リターダ内の速軸配向の最大変動の１０％以下であることを意味すると理解することができる。リターダ内の領域の平均速軸配向又はある位置における速軸配向は、指定された値とその領域の平均速軸配向又はその位置における速軸配向との間の差の大きさが、リターダ内の速軸配向の最大変動の１０パーセント以下である場合、その指定された値に実質的に等しいと言うことができる。いくつかの実施形態では、リターダは、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、θｏの第１の偏光状態に対する第１の原点における速軸を有する。いくつかの実施形態では、θｏは、θに等しい又は実質的に等しい。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のそれぞれは、実質的に均一な速軸配向を有する。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つは、変化する速軸配向を有する。
【０１０５】
図１０Ｃは、リターダ層１０２７に対応することができるリターダ２４４５の平面図である。平面２４０１、２４０２、２４０３、及び２４０４が示されている。これらの平面は、点２４４０においてリターダ２４４５と交差する線（ｚ軸に平行な）に沿って互いに交差する。各平面は、点２４４０を通過する対応する曲線に沿ってリターダ２４４５と交差する。いくつかの実施形態では、第１のリターダのリターダンスは、第１の方向２４８７において点２４４０であってもよい中心から離れてリターダ２４４５の縁部２４７３にかけて増加し、第２の方向２４８９においてリターダ２４４５の中心から離れて縁部２４７７にかけて減少する。いくつかの実施形態では、第１及び第２の方向２４８７及び２４８９は、平面２４０２及び２４０１とリターダ２４４５との第１及び第２の交線にそれぞれ沿っている。光学システムに使用される場合、この線は、光学システムの光軸であってもよく、点２４４０は、光軸と交差するリターダの第１の原点であってもよい。この場合、平面２４０１、２４０２、２４０３、及び２４０４のそれぞれは、光軸を含む。リターダ２４４５は、領域４４１に対応する中央領域、及び領域４４６ａ〜４４６ｄに対応する第１〜第４の縁部領域を含んでもよく、これらは、図９Ｃに示されており、図１０Ｃでは図示を容易にするためにラベル付けされていない。いくつかの実施形態では、平面２４０１は、中央領域及び第１の縁部領域内でリターダ２４４５と交差し、平面２４０２は、中央領域及び第２の縁部領域内でリターダ２４４５と交差する。いくつかの実施形態では、平面２４０１と２４０２との間の角度θ４は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ４は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面２４０３と２４０４との間の角度θ５は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ５は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面１４０１と１４０４との間の角度θ６は、約３０度〜約６０度の範囲、又は約３５度〜約５５度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ６は、約４５度である。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、リターダ２４４５は、リターダ１４４５に関して説明したように可変リターダンスを有する。平面２４０１、２４０２、２４０３、及び２４０４は、平面１４０１、１４０２、１４０３、及び１４０４それぞれと同じ又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、平面１４０１と２４０１との間の角度は、３０度未満、又は２０度未満、又は１０度未満である。同様に、いくつかの実施形態では、平面１４０２と２４０２との間、及び／又は平面１４０３と２４０３との間、及び／又は平面１４０４と２４０４との間の角度は、３０度未満、又は２０度未満、又は１０度未満である。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、リターダ２４４５は、平面２４０１周りの反射下で実質的に対称であり、かつ平面２４０２周りの反射下で実質的に対称である速軸配向を有する。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点における速軸配向が、リターダの速軸配向の最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点における速軸配向とは異なる場合、速軸配向は、この平面周りの反射下で実質的に対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点における速軸配向は、リターダの速軸配向の最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点における速軸配向とは異なる。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、リターダ２４４５は、速軸配向と点２４４０における速軸配向との差が平面２４０３周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ平面２４０４周りの反射下で実質的に反対称であるような速軸配向を有する。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点における速軸配向の差が、リターダの速軸配向の最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点における速軸配向の差の負数とは異なる場合、速軸配向の差は、この平面周りの反射下で実質的に反対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点における速軸配向の差は、リターダの速軸配向の最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点における速軸配向の差の負数とは異なる。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、リターダは、リターダ１４４５に関して説明したようなリターダンスの反射対称性及び／又は反対称性、並びにリターダ２４４５に関して説明したような速軸配向の反射対称性及び／又は反対称性を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、リターダは、第１の平面（例えば、平面１４０１）周りの反射下で実質的に対称であり、かつ第２の平面（例えば、平面１４０３）周りの反射下で実質的に対称であるリターダンスを有し、リターダは、原点（例えば、点１４４０又は２４４０）におけるδｏのリターダンスを有し、リターダのリターダンスとδｏとの間の差は、第３の平面（例えば、平面１４０３）周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ第４の平面（例えば、平面１４０４）周りの反射下で実質的に反対称である。リターダは、第５の平面（例えば、平面２４０１）周りの反射下で実質的に対称であり、かつ異なる第６の平面（例えば、平面２４０２）周りの反射下で実質的に対称である、第１の偏光状態に対する速軸配向を有し、リターダは、θｏの第１の原点における第１の偏光状態に対する速軸配向を有し、第１の偏光状態に対する第１のリターダの速軸配向とθｏとの間の差は、第７の平面（例えば、平面２４０３）周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ異なる第８の平面（例えば、平面２４０４）周りの反射下で実質的に反対称である。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、光を透過するための光学システムは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合し、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダであって、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダの中心がθｏに等しい速光軸に対する速軸配向を有するような、第１のリターダと、を含み、θｏは、３５〜５５度の範囲であり、第１のリターダの速軸配向は、第１の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて（例えば、
【数２６】
2020515903.tif 000028
方向に）増加し、第２の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて（例えば、
【数２７】
2020515903.tif 000029
方向に）減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度は、約６０度〜約１２０度の範囲であり、それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比は、比較光学システムの第１のリターダがθｏの第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも５％大きい。例えば、光学システムは、図１Ａに示す光学システム１０００に対応してもよく、第１のリターダは、リターダ５２０に対応してもよい。比較光学システムは、リターダ５２０がθｏの第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有するリターダで置き換えられて、図１Ａに示すように見える場合がある。いくつかの実施形態では、光学システムの第１のリターダは、コントラスト比が比較光学システムのコントラスト比よりも少なくとも１０％、又は少なくとも１５％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも２５％大きいように選択される。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、光学システムの第１リターダは、不均一なリターダンス及び不均一な速軸配向を有し、比較光学システムの第１のリターダは、第１の原点における光学システムの第１のリターダのリターダンス及び速軸配向に等しい均一なリターダンス及び均一な速軸配向を有する。この場合、第１のリターダのリターダンス分布及び速軸分布は、光学システムが比較光学システムのコントラスト比よりも少なくとも５％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも１５％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも２５％、又は少なくとも３０％大きいコントラスト比を有するように選択されてもよい。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、不均一なリターダンスを有するリターダが提供される。少なくとも１つの所定の波長に対して、かつリターダの第１の領域内の第１の点を通り第１の点でリターダに直交する線に沿って交差する異なる第１〜第４の平面に対して、不均一なリターダンスは、第１の平面周りの反射及び第２の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称であり、不均一なリターダンスと第１の点におけるリターダのリターダンスとの間の差は、第３の平面周りの反射及び第４の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称である。そのようなリターダは、本明細書に記載される光学システムのいずれかのリターダ層（例えば、リターダ層４２０又は５２０）に使用することができる。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、不均一な速軸配向を有するリターダが提供される。少なくとも１つの所定の波長に対して、かつリターダの第１の領域内の第１の点を通り第１の点でリターダに直交する線に沿って交差する異なる第１〜第４の平面に対して、不均一な速軸配向は、第１の平面周りの反射及び第２の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称であり、不均一な速軸配向と第１の点におけるリターダの速軸配向との間の差は、第３の平面周りの反射及び第４の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称である。そのようなリターダは、本明細書に記載される光学システムのいずれかのリターダ層（例えば、リターダ層４２０又は５２０）に使用することができる。速軸配向は、例えば、反射型偏光子の第１の偏光状態に対して指定されてもよい。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、不均一なリターダンス及び不均一な速軸配向を有するリターダが提供される。少なくとも１つの所定の波長に対して、かつリターダの第１の領域内の第１の点を通り第１の点でリターダに直交する線に沿って交差する異なる第１〜第４の平面及び異なる第５〜第８の平面に対して、不均一なリターダンスは、第１の平面周りの反射及び第２の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称であり、不均一なリターダンスと第１の点におけるリターダのリターダンスとの間の差は、第３の平面周りの反射及び第４の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称であり、不均一な速軸配向は、第５の平面周りの反射及び第６の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称であり、不均一な速軸配向と第１の点におけるリターダの速軸配向との間の差は、第７の平面周りの反射及び第８の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称である。そのようなリターダは、本明細書に記載される光学システムのいずれかのリターダ層（例えば、リターダ層４２０又は５２０）に使用することができる。いくつかの実施形態では、第１の平面と第２の平面との間の角度は、約９０度であり、第３の平面と第４の平面との間の角度は、約９０度であり、第１の平面と第３の平面との間の角度は、約４５度である。いくつかの実施形態では、第５の平面と第６の平面との間の角度は、約９０度であり、第７の平面と第８の平面との間の角度は、約９０度であり、第５の平面と第７の平面との間の角度は、約４５度である。いくつかの実施形態では、第１及び第５の平面は、同じであり、第２及び第６の平面は、同じであり、第３及び第７の平面は、同じであり、第４及び８つの平面は、同じである。
【０１１４】
本明細書の光学システムに使用されるリターダ層（単数又は複数）は、フィルム若しくはコーティング、又はフィルムとコーティングとの組み合わせとすることができる。好適なフィルムとしては、例えば、Ｍｅａｄｏｗｌａｒｋ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ，ＣＯ）から入手可能なものなどの複屈折ポリマーフィルムリターダが挙げられる。リターダ層を形成するのに好適なコーティングとしては、米国特許出願公開第２００２／０１８０９１６号（Ｓｃｈａｄｔら）、同第２００３／０２８０４８号（Ｃｈｅｒｋａｏｕｉら）、同第２００５／００７２９５９号（Ｍｏｉａら）、及び同第２００６／０１９７０６８号（Ｓｃｈａｄｔら）、並びに米国特許第６，３００，９９１号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載されている線状光重合性ポリマー（linear photopolymerizable polymer）（ＬＰＰ）材料及び液晶ポリマー（liquid crystal polymer）（ＬＣＰ）材料が挙げられる。好適なＬＰＰ材料としては、ＲＯＰ−１３１  ＥＸＰ  ３０６  ＬＰＰが挙げられ、好適なＬＣＰ材料としては、ＲＯＦ−５１８５  ＥＸＰ  ４１０  ＬＣＰが挙げられ、双方ともＲＯＬＩＣ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｌｔｄ．（Ａｌｌｓｃｈｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）より入手可能である。
【０１１５】
そのようなリターダ層は、基材（例えば、反射型偏光子）の表面上に、又はレンズ上にＬＰＰ材料を堆積させることによって作製することができる。次いで、ＬＰＰ材料は、偏光で紫外線（ultraviolet）（ＵＶ）硬化して、リターダ層の遅軸となる偏光軸に沿ってＬＰＰ材料を配向することができる。ＬＰＰ材料を硬化させるために使用されるＵＶ光の偏光の配向は、ＵＶ光及びリターダ層の偏光軸の相対的配向を変化させることによってパターン化することができる。例えば、ＵＶ光源とＬＰＰ材料との間に配置された偏光子の配向は、ＬＰＰ材料がＵＶ光源の下を通過するときに変化させることができる。いくつかの実施形態では、ＬＰＰ材料は、レンズの主表面上に（例えば、スピンコーティングを介して）堆積され、レンズは、レンズの方位及び軸方向の向きを変化させながら、直線方向に沿って偏光ＵＶ光源の下でレンズを移動させることができる多軸システム（例えば、３軸システム）上に取り付けられる。このようにして、連続的に変化するＬＰＰ層の配向を得ることができる。
【０１１６】
次いで、ＬＣＰ層を（例えば、スピンコーティングを介して）ＬＰＰ層上に適用する。ＬＣＰ分子は、ＬＰＰ層と整列する。次いで、ＬＣＰ層を硬化させることができる。いくつかの実施形態では、ＬＣＰ層は、米国特許出願第２００６／０１９７０６８号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載されているようなＬＰＰ材料を含む。この場合、ＬＣＰ層を部分的に硬化させた後に偏光ＵＶ光源を使用することによって配向することができるＬＣＰ層に含まれるＬＰＰ材料により、隣接する層用のアライメントテンプレートを１つのＬＣＰ層の表面が提供して、複数のＬＣＰ層を互いに直接積層することができる。アライメント層としてＬＰＰ層を使用することに対する代替案は、所望の局所的アライメント方向に沿って擦られたポリマー基材を使用することである。しかしながら、典型的には、ＬＰＰ層を使用することが好ましく、なぜなら、これが摩擦プロセスから生じる可能性がある破片を排除するためである。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、速軸及び遅軸は、リターダの表面に平行である。他の実施形態では、速軸又は遅軸は、リターダの表面に対して傾斜し、平行でなくてもよい。これは、ＬＰＰ層を非垂直入射で直線偏光ＵＶに曝露することによって達成することができる。これにより、例えば、米国特許第６，３００，９９１号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載されているように、ＬＰＰ層の分子を傾斜させる。
【０１１８】
本明細書の光学システムを説明する際、光学システムのコントラスト比が最大である所定の波長を参照することが有用であり得る。コントラスト比は、ＡＮＳＩ／ＩＮＦＯＣＯＭＭ  ３Ｍ−２０１１規格にあるように定義することができ、ディスプレイは、８つの白色及び８つの黒色の１６個の矩形のチェッカーボードパターンを放射する。白色正方形の全ての射出瞳における輝度値を測定して平均し、黒色正方形の全ての射出瞳における輝度値を測定して平均する。平均白色輝度と平均黒色輝度との比は、コントラスト比である。
【０１１９】
図１１は、波長の関数としての光学システムのコントラスト比のグラフである。コントラスト比は、波長λ１で極大７７１、及び波長λ２で極大７７３を有する。波長λ１及びλ２は、Ｓ＝λ２−λ１だけ分離している。所定の波長として選択される波長は、λ１又はλ２のいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、所定の波長における最大コントラスト比は、所定の波長の２０ｎｍ以内の極大値である。すなわち、コントラスト比は、所定の波長における極大値であり、所定の波長のＳ＝２０ｎｍ以内の波長におけるコントラスト比は、極大値よりも高くない。他の極大値は、所定の波長から２０ｎｍより大きい波長に存在してもよい。いくつかの実施形態では、所定の波長における最大コントラスト比は、所定の波長の１５０ｎｍ以内の最大値である。すなわち、コントラスト比は、所定の波長における最大値であり、所定の波長のＳ＝１５０ｎｍ以内の波長におけるコントラスト比は、最大値よりも高くない。いくつかの実施形態では、所定の波長における最大コントラスト比は、可視範囲内において最大値である。すなわち、いくつかの実施形態では、コントラスト比が所定の波長におけるよりも高い４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長は、存在しない。いくつかの実施形態では、コントラスト比は、可視範囲内において単一の最大値を有し、この最大値は、所定の波長である。いくつかの実施形態では、所定の波長は、約５５０ｎｍである。いくつかの実施形態では、所定の波長は、約５４５ｎｍ〜約５５５ｎｍである。いくつかの実施形態では、所定の波長は、約４５０ｎｍである。いくつかの実施形態では、所定の波長は、約６５０ｎｍである。いくつかの実施形態では、所定の波長は、原色波長（例えば、赤色、緑色、又は青色の波長）である。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、リターダ層は、単一層であり、いくつかの実施形態では、リターダ層は、複数の積層した層を含む。複数の層を使用して、例えば、リターダンスの空間分布を調整することができ、並びに／又は、改善された波長分散、及び／若しくは改善された角分散（例えば、立体円錐角内のリターダンス変化の低減）を得ることができる。
【０１２１】
図１２は、ＬＰＰ層１０６１と、ＬＰＰ層１０６１上に直接形成されたＬＣＰ層１０６２と、ＬＣＰ層１０６２上に直接形成されたＬＰＰ１０６３層と、ＬＰＰ層１０６３上に直接形成されたＬＣＰ層１０６４とを含む、リターダ層１０６５の概略断面図である。リターダ層１０６５は、少なくとも、ＬＣＰ層１０６２及び１０６４に対応する第１及び第２の積層リターダ層を含む。本明細書で使用するとき、第２の要素と「一体的に形成された」第１の要素は、第１及び第２の要素が、別個に形成されるのではなく一緒に形成され、その後接合されることを意味する。一体的に形成されたは、第１の要素を形成し、続いて第２の要素を第１の要素上に形成することを含む。例えば、配向ポリマーリターダを最初に形成し、次いで配向ポリマーリターダ上に液晶リターダを形成することによって（例えば、配向ポリマーリターダ上にＬＬＰ層をコーティングし、硬化させ、次いでＬＬＰ層上にＬＰＰ層をコーティングし、硬化することによって）、液晶リターダを、配向ポリマーリターダと一体的に形成してもよい。本明細書で使用するとき、構成要素は、単一の要素から、又は複数の要素から一体的に形成される場合、一体型である。例えば、リターダ層１０６５は、ＬＰＰ層１０６１、ＬＣＰ層１０６２、ＬＰＰ層１０６３、及びＬＣＰ層１０６４から一体的に形成されているため、一体型である。いくつかの実施形態では、ＬＰＰ層１０６３は、省略される、又は、例えば、米国特許出願第２００６／０１９７０６８号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載の組成物を使用して、ＬＣＰ層１０６２及び１０６４と同じ材料から形成される。
【０１２２】
複数の層を用いることにより、リターダのパターニングに、より高い柔軟性が可能になる。図１３は、所望のリターダンス変動を生成するために異なってパターン化することができる複数の積層リターダ層１０７２、１０７４、１０７６を含む、一体型リターダとすることができるリターダ層１０７５の概略図である。層１０７１は、ＬＰＰ層であってもよいアライメント層である、又は何らかの他の種類のアライメント層（例えば、アライメント方向に擦られた表面を有する基材）であってもよい。層１０７２、１０７４、及び１０７６はそれぞれ、ＬＣＰ層であってもよい。層１０７２は、アライメント層１０７１によって整列される。層１０７４は、層１０７２の上面のアライメントによって整列される。これは、米国特許出願第２００６／０１９７０６８号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載されているようにＬＣＰ層内にＬＰＰ型材料を含めることによって、あるいは層１０７２の上面を擦ることによって、達成することができる。層１０７６は、層１０７４の上面のアライメントによって同様に整列されてもよい。
【０１２３】
図１４は、図１２又は図１３のリターダ層の層に対する例示的なパターンの概略正面図である。リターダ層１０７５は、周辺領域１０４６ａ〜１０４６ｄによって囲まれた中央領域１０４１を含む。いくつかの実施形態では、リターダ層１０７２、１０７４、及び１０７６のうちの１つは、所定の波長の１／４の所定の波長でのリターダンスを有するパターン化されていないリターダ層であり、リターダ層１０７２、１０７４、及び１０７６のうちの他の２つは、図１４に示すようにパターン化されている。これらの２つの他のリターダ層のうちの一方は、中央領域１０４１内に正のリターダンスを有してもよく、他方は、中央領域１０４１内にこの正のリターダンスに等しい大きさを有する負のリターダンスを有してもよい。この場合、これらの層のリターダンスは、層の厚さに、この場合パターン化されていない層の遅軸及び速軸によって規定される軸であるリターダの実効遅軸及び速軸に沿った屈折率の差をかけたものを指す。いくつかの実施形態では、２つのパターン化された層のそれぞれは、領域１０４６ｂ及び１０４６ｄ内で正のリターダンス、並びに領域１０４６ａ及び１０４６ｃ内で負の複屈折を有する。この実施例では、リターダ層１０７５の中央領域は、所定の波長の１／４のリターダンスを有し、領域１０４６ｂ及び１０４６ｄに対応するリターダ層１０７５の領域は、所定の波長の１／４より大きいリターダンスを有し、領域１０４６ａ及び１０４６ｃに対応するリターダ層１０７５の領域は、所定の波長の１／４未満のリターダンスを有する。
【０１２４】
別の実施例を図１５に示し、この図は、積層されたリターダ層１１６２ａ〜１１６２ｅを含み、基材１１６０上に配置された、リターダ層１１６５の概略断面図である。領域１１６３ａでは、リターダ層１１６２ａ〜１１６２ｅの各々は、固定された実効速光軸及び遅光軸に対してｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ａのリターダンスは、５  ｒ１である。領域１１６３ｂでは、リターダ層１１６２ａは、−ｒ１のリターダンスを有し、リターダ層１１６２ｂ〜１１６２ｅの各々は、ｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ｂのリターダンスは３  ｒ１である。領域１１６３ｃでは、リターダ層１１６２ａ〜１１６２ｂの各々は、−ｒ１のリターダンスを有し、リターダ層１１６２ｃ〜１１６２ｅの各々は、ｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ｃのリターダンスは、ｒ１である。領域１１６３ｄでは、リターダ層１１６２ａ〜１１６２ｃの各々は、−ｒ１のリターダンスを有し、リターダ層１１６２ｄ〜１１６２ｅの各々は、ｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ｄのリターダンスは、−ｒ１である。領域１１６３ｅでは、リターダ層１１６２ａ〜１１６２ｄの各々は、−ｒ１のリターダンスを有し、リターダ層１１６２ｅは、ｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ｅのリターダンスは、−３  ｒ１である。領域１１６３ｆでは、リターダ層１１６２ａ〜１１６２ｅの各々は、−ｒ１のリターダンスを有し、それにより、領域１１６３ｆのリターダンスは、−５  ｒ１である。
【０１２５】
複数の層を用いて、所望の分散を生成することもできる。図１６Ａは、リターダ層に関するリターダンス（例えば、ｎｍでの）対波長の概略図である。リターダンス対波長は、波長分散曲線１６００ａである。分散曲線１６００ａは、ＲＯＬＩＣ  ＬＣＭＯ無色リターダの分散曲線と同様である。分散曲線１６００ａは、λ１〜λ２の所定の波長範囲の下限λ１及び上限λ２内に、かつそれらから離れてピーク１６０７を有する。分散曲線１６００ａを有するリターダ層は、例えば、波長λ３で実質的に四分の一波リターダであってもよく、所定の波長範囲内の波長範囲（例えば、λ３〜λ２）にわたって実質的に四分の一波であってもよい。図１６Ｂは、異なるリターダ層に関する波長分散曲線１６００ｂの概略図である。分散曲線１６００ｂは、配向ポリマー層のリターダなどの従来のリターダの分散曲線と同様である。分散曲線１６００ｂは、所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する。分散曲線１６００ｂを有するリターダ層は、例えば、波長λ４で実質的に四分の一波リターダであってもよく、この波長は、分散曲線１６００ａを有するリターダ層が実質的に四分の一波リターダである任意の波長とは異なってもよい。
【０１２６】
図１６Ｃは、共通のグラフ上に示した分散曲線１６００ａ及び１６００ｂの概略図である。波長分散曲線１６００ａ及び１６００ｂは、所定の波長範囲内の波長λ５で互いに交差する。リターダ層のうちの一方が分散曲線１６００ａを有し他方が分散曲線１６００ｂを有する２つのリターダ層が組み合わされ、２つのリターダ層が互いに平行な対応する速軸と整列した場合、共通の速軸方向及び遅軸方向に対する固定軸リターダンスは、図１６Ｃのように見えることになる。２つのリターダ層が互いに直交する対応する速軸と整列した場合、分散曲線１６００ａを有するリターダ層の速軸及び遅軸に対する固定軸リターダンスは、２つのリターダ層に対する固定軸リターダンス対波長を模式的に示す図１６Ｄのように見えることになる。この場合、分散曲線１６００ｂを有するリターダ層は、分散曲線１６００ｂの負数である波長の関数として固定軸リターダンス１６０１ｂを有する。
【０１２７】
より一般的には、いくつかの実施形態では、光学システムは、例えば、可視範囲又は可視範囲内の１つ以上の分離した範囲の結合であってもよい所定の波長範囲内の第１の波長分散曲線を有する第１のリターダ層と、部分反射体と反射型偏光子との間に配置され、所定の波長範囲内の第１の波長分散曲線とは異なる第２の波長分散曲線を有する第２のリターダ層とを含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２の波長分散曲線は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの波長で互いに交差する。いくつかの実施形態では、第１及び第２の分散曲線のうちの少なくとも１つは、所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する（例えば、両方の分散曲線は、例えば、リターダ層の異なる材料の使用から生じる分散曲線間の差異を有する１６００ｂとして一般的に見える場合がある）。いくつかの実施形態では、第１及び第２の分散曲線のうちの少なくとも１つは、所定の波長範囲の下限及び上限内に、かつそれらから離れて少なくとも１つのピークを含む（例えば、両方の分散曲線は、例えば、リターダ層の異なる材料の使用から生じる分散曲線間の差異を有する１６００ａとして一般的に見える場合がある）。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、波長分散曲線１６００ａ及び１６００ｂをそれぞれ有する第１及び第２のリターダ層を含む光学システムは、波長λ３及びλ４とは異なる所定の波長で最大コントラスト比を有する。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、両方のリターダ層は、有色波長分散曲線を有する。そのような波長分散曲線は、リターダンスが波長の１／４である連続波長範囲を有さない。いくつかの実施形態では、各リターダ層は、単一波長で波長の１／４のリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、この単一波長は、異なるリターダ層に対して異なる。
【０１３０】
図１６Ｅは、異なる第１及び第２の有色リターダそれぞれに関する波長分散曲線１６００ｅ及び１６００ｆの概略図である。分散曲線１６００ｅ及び１６００ｆのそれぞれは、λ１〜λ２の所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する。曲線１６８９は、リターダンスが波長の１／４に等しい場合を示す。第１の有色リターダは、第１の波長λ６で四分の一波リターダンスを有し、第２の有色リターダは、異なる第２の波長λ７で四分の一波リターダンスを有する。
【０１３１】
指定された波長で実質的に四分の一波リターダとして説明するリターダ層は、リターダ層が、リターダ層の表面積の少なくとも８０パーセントに関して、垂直入射する偏光していない光に対して、指定された波長の１／４の５パーセント以内のリターダンスを有することを意味すると理解することができる。リターダ層は、第１の波長で実質的に四分の一波リターダであってもよく、異なる第２の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスを有してもよい。第２の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスは、リターダンスが第２の波長の１／４の５パーセント以内でないことを意味すると理解することができる。四分の一波リターダは、空間的に均一な配向又は空間的に不均一な配向を有してもよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、光学システムは、異なる波長分散曲線を有する第１及び第２のリターダ層を含み、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つは、空間的に不均一なリターダンスを有する。そのような実施形態では、波長分散曲線は、異なる指示がない限り、それぞれのリターダ層の重心での分散曲線を指す。重心は、リターダの表面の面積の中心であり、光学システムの光軸と交差する点であってもよい。例えば、頂点１０５７は、光軸１０４０と交差するリターダ層１０２７の重心である。いくつかの実施形態では、波長分散曲線は、光軸と交差するそれぞれのリターダ層の原点における分散曲線を指す。
【０１３３】
複数のリターダ層を単一の全体リターダ層に積層することにより、この全体リターダを組み込む光学システムにおいて改善された光学特性を提供することができる正味の分散曲線を得ることができる。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、光学システムは、互いに分離した異なる第１及び第２のリターダ層を含む。第１のリターダ層は、第１の波長分散曲線を有するように選択することができ、第２のリターダ層は、異なる第２の波長分散曲線を有するように選択することができる。第１及び第２の分散曲線は、所望の分散からの一方のリターダ層の分散の偏差が、所望の分散からの他方のリターダ層における分散の偏差によって少なくとも部分的に補償されるように選択されてもよい。いくつかの実施形態では、リターダの一方又は両方は、異なるリターダンス及び配向を有する２つ以上の層を含む積層リターダであってもよい。例えば、複合リターダを無色又はほぼ無色にするためにである。
【０１３５】
空間的に変化するリターダンスを提供する別の手法は、リターダ層の厚さを空間的に変化させることである。図１７は、基材１７６０上に配置されたリターダ層１７６５の概略断面図である。基材１７６０は図１７では平坦な基材として示されているが、代替的に、リターダ層１７６５は、光学レンズの湾曲した主表面上に配置されてもよいことが理解されるであろう。リターダ層１７６５は、可変厚さを有し、中心付近よりも層の縁部付近で厚くなっている。そのような厚さ分布は、例えば、リターダ層にもかかわらず、スピンコーターを使用して得ることができる。図示の実施形態では、リターダ層１７６５は、第１及び第２の積層リターダ層１７６３及び１７６７を含む。他の実施形態では、可変厚さを有するリターダ層は、１つの層のみを有する。いくつかの実施形態では、第１の積層リターダ層１７６３は、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２の積層リターダ層１７６７は、均一な配向及び可変物理的厚さを有する。他の実施形態では、リターダ層１７６５は、層の中心付近でより厚く、縁部付近でより薄い。いくつかの実施形態では、リターダ層１７６５は、中心付近に第１の厚さを有し、リターダ層１７６５の縁部に近接したリターダ層１７６５の一部分により厚い第２の厚さを有し、リターダ層１７６５の縁部に近接したリターダ層１７６５の異なる部分により薄い第３の厚さを有する。例えば、リターダ層１７６５は、図９Ｃに示すリターダンス分布を与えるように選択された厚さ分布を有してもよい。リターダ層１７６５は、ｈａｖｇの平均物理的厚さを有する。
【０１３６】
任意の好適な方法を使用して、リターダ層の厚さの変動を提供することができる。いくつかの実施形態では、層厚さの変動は、基材の表面上にリターダコーティングを適用するために使用されるコーティング方法によって提供される。例えば、リターダ層は、光学レンズの曲面上にスピンコーティングされてもよく、コーティングの厚さは、光学レンズの光軸からの半径方向位置によって変化してもよい。所望の厚さ分布を提供する他の方法としては、化学エッチング、プラズマエッチング、集束イオンビームエッチング、レーザーアブレーション、及びエンボス加工が挙げられる。好適な選択的プラズマエッチング技術は、例えば、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ｆｏｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（Ｐｕｌｉｙａｌｉｌ及びＣｖｅｌｂａｒ、Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２０１６，６，１０８）に記載されている。好適な化学エッチング剤としては、アルカリ金属塩、例えば、水酸化カリウム；可溶化剤、例えば、アミン及びエチレングリコールなどのアルコールの一方又は両方を有するアルカリ金属塩を挙げることができる。選択される化学エッチング剤は、リターダ層の材料に応じて異なってもよい。いくつかの実施形態に好適な化学エッチング剤としては、米国特許出願公開第２００７／０１２００８９号（Ｍａｏら）により詳細に記載されているものなどのＫＯＨ／エタノールアミン／エチレングリコールエッチング剤が挙げられる。他の好適な化学エッチング剤としては、米国特許出願公開第２０１３／０２０７０３１号（Ｐａｌａｎｉｓｗａｍｙ）により詳細に記載されているものなどのＫＯＨ／グリシンエッチング剤が挙げられる。
【０１３７】
スピンコーティングを使用して、リターダ層（例えば、ＬＰＰ層、続いてＬＣＰ層）を適用することができる。リターダ層は、未硬化リターダ材料がレンズの頂点付近に適用されている間にレンズを回転させるスピンコーターの回転式プラットフォーム上にレンズを取り付けることによって、レンズ上にスピンコーティングすることができる。回転速度及び材料の量を調整して、所望の厚さを得ることができる。厚さ分布は、必要に応じてエッチングによって更に調整することができる。いくつかの実施形態では、光学システムは、離間した第１及び第２のリターダ層を含む。いくつかの実施形態では、第１のリターダ層は、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層は、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む。
【０１３８】
図１８は、偏光楕円１１１１がＡの長軸及びＢの短軸を有する楕円偏光状態を概略的に示す。長軸Ａは、ｘ軸に対してψの角度にある。偏光状態の差は、慣習的にＩ、Ｑ、Ｕ、及びＶで示され、ストークスベクトルＳ＝（Ｉ，Ｑ，Ｕ，Ｖ）Ｔに組み合わされてもよいストークスパラメータに関して特徴付けることができる。パラメータＩは、合計放射輝度を表し、Ｑは、基準平面に対して平行又は垂直に直線偏光された放射輝度を表し、Ｕは、基準平面に対して４５度の方向に直線偏光された放射輝度を表し、Ｖは、円偏光の放射輝度を表す。基準面は、図１８のｘ−ｚ平面を指す。正のＱは、ｘ軸に沿って直線偏光された光の部分を表し、負のＱは、ｙ軸に沿って直線偏光された光の部分を表す。正のＵは、４５度の角度ψで直線偏光された光の部分を表し、負のＵは、−４５度の角度ψで直線偏光の光の部分を表す。正のＶは、右円偏光された光の部分を表し、負のＶは、左円偏光された光の部分を表す。
【０１３９】
第１の偏光状態と第２の偏光状態との間の差は、本明細書では、第２の偏光状態をその遮断状態として有する完全偏光子を透過する第１の偏光状態を有する光の強度の割合として定義される。直線偏光状態に関して、この差は、１−ｃｏｓ２αとして表すことができ、式中、αは、偏光状態間の角度である。ストークスパラメータに関して、これは、ストークスベクトルＳ＝（Ｉ，Ｑ，Ｕ，Ｖ）Ｔによって特徴付けられる偏光状態とｘ軸に沿った直線偏光状態との間の差が、１／２（１−Ｑ／Ｉ）によって与えられ、ストークスベクトルＳによって特徴付けられる偏光状態とｙ軸に沿った直線偏光状態との間の差が、１／２（１＋Ｑ／Ｉ）によって与えられることを意味する。この定義では、偏光状態の差は、０（同じ偏光状態）〜１（直交する偏光状態）であることに留意されたい。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、光学システムは、反射型偏光子と、反射型偏光子に隣接し、それから離間した部分反射体と、反射型偏光子の反対側の部分反射体に近接して配置された第１のリターダと、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された第２のリターダと、を含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダのうちの少なくとも１つは、空間的に不均一なリターダンス及び／又は空間的に不均一な速軸配向を有する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダは、異なる波長分散曲線を有する。いくつかの実施形態では、光学システムは、１つ以上の光学レンズを含み、反射型偏光子及び部分反射体は、１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のリターダの一方又は両方は、１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する。いくつかの実施形態では、第１のリターダは、ディスプレイパネル上に配置される。いくつかの実施形態では、１つ以上の光学レンズは、少なくとも１つの湾曲した主表面を有する。いくつかの実施形態では、湾曲した主表面は、２つの直交する方向周りに湾曲している。他の実施形態では、１つ以上の光学レンズは、湾曲した主表面を有さない（例えば、屈折率分布型レンズ）。いくつかの実施形態では、１つ以上の光学レンズは、少なくとも１つの軸に沿ってゼロでない屈折力を有する。いくつかの実施形態では、光学システムは、ディスプレイパネルを更に含むディスプレイシステムの一部分である。
【０１４１】
本明細書の光学システム又はディスプレイシステムのいずれかは、ヘッドマウントディスプレイ（例えば、仮想現実ディスプレイ）などのデバイスに使用してもよい。図１９は、フレーム１７９２と、第１及び第２の表示部分１７９４ａ及び１７９４ｂと、を備えるヘッドマウントディスプレイ１７９０の概略上面図である。第１の表示部分１７９４ａは、外面１７８２ａ及び内面１７８４ａを備え、第２の表示部分１７９４ｂは、外面１７８２ｂ及び１７８４ｂを備える。第１及び第２の表示部分１７９４ａ及び１７９４ｂのそれぞれは、本明細書の光学システム又はディスプレイシステムを含んでもよい。例えば、第１の表示部分１７９４ａ（及び同様に第２の表示部分１７９４ｂ）は、ディスプレイパネル（対象物１００に対応）が外面１７８２ａに隣接し、光学レンズ２１０が内面１７８４ａの方を向いている、光学システム１０００を含んでもよい。一部の実施形態では、部分１７９４ａ及び１７９４ｂにまたがる単一のディスプレイパネルを、別個のディスプレイパネルの代わりに使用することができる。ヘッドマウントディスプレイ１７９０は、参照により本明細書に既に組み込まれている米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に更に記載されているようなカメラ及び／又は視線追跡システムを更に含んでもよい。
【０１４２】
以下は、本明細書の例示的な実施形態の列挙である。
【０１４３】
実施形態１は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長範囲内の第１の波長分散曲線を有する第１のリターダ層と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
第１のリターダ層と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
部分反射体と反射型偏光子との間に配置され、所定の波長範囲内において第１の波長分散曲線とは異なる第２の波長分散曲線を有する、第２のリターダ層と、を備える。
【０１４４】
実施形態２は、第１及び第２の波長分散曲線が、所定の波長範囲内において少なくとも１つの波長において互いに交差する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１４５】
実施形態３は、第１及び第２の分散曲線のうちの少なくとも１つが、所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１４６】
実施形態４は、第１及び第２の分散曲線のうちの少なくとも１つが、所定の波長範囲の下限及び上限内に、かつそれらから離れて少なくとも１つのピークを含む、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１４７】
実施形態５は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１４８】
実施形態６は、第１の領域が、内部領域であり、第２の領域が、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である、実施形態５に記載の光学システムである。
【０１４９】
実施形態７は、第１のリターダ層が、所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、第２のリターダ層が、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５０】
実施形態８は、第１及び第２の波長とは異なる所定の波長で最大コントラスト比を有する、実施形態７に記載の光学システムである。
【０１５１】
実施形態９は、第１のリターダ層が、第２の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスを有する、実施形態７に記載の光学システムである。
【０１５２】
実施形態１０は、第２のリターダ層が、第１の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスを有する、実施形態７に記載の光学システムである。
【０１５３】
実施形態１１は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第１の偏光状態を有し、かつ所定の波長を有し原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５４】
実施形態１２は、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、所定の波長範囲内の所定の波長において、第１のリターダ層が、原点における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５５】
実施形態１３は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５６】
実施形態１４は、第１のリターダ層が、一体型リターダである、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５７】
実施形態１５は、第２のリターダ層が、一体型リターダである、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５８】
実施形態１６は、１つ以上の光学レンズが、ゼロでない屈折力を有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１５９】
実施形態１７は、少なくとも１つの湾曲した主表面が、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６０】
実施形態１８は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長範囲内の所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６１】
実施形態１９は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長範囲内の所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６２】
実施形態２０は、第２のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長範囲内の所定の波長において、かつ第２のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６３】
実施形態２１は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６４】
実施形態２２は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６５】
実施形態２３は、所定の波長範囲が、少なくとも１つの可視波長範囲を含む、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６６】
実施形態２４は、所定の波長範囲が、４００ｎｍ〜７００ｎｍである、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６７】
実施形態２５は、所定の波長範囲が、赤外波長範囲を含む、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６８】
実施形態２６は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、実質的に平面である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１６９】
実施形態２７は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、実質的に平面である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７０】
実施形態２８は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、２つの直交軸周りに湾曲している、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７１】
実施形態２９は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、２つの直交軸周りに湾曲している、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７２】
実施形態３０は、画像を放射するディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層が、画像の縁部から放射される主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７３】
実施形態３１は、ディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長で第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７４】
実施形態３２は、ディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長で第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７５】
実施形態３３は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７６】
実施形態３４は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７７】
実施形態３５は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長、及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で最初に第１のリターダ層に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７８】
実施形態３６は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１７９】
実施形態３７は、
ディスプレイと、
射出瞳と、を更に備え、
光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層のそれぞれの平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８０】
実施形態３８は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８１】
実施形態３９は、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で第２のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、第１の原点における第１のリターダ層の速軸が、第２の原点における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８２】
実施形態４０は、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で第２のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、第１の原点における第１のリターダ層の速軸が、第２の原点における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８３】
実施形態４１は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８４】
実施形態４２は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８５】
実施形態４３は、光学システムに入射する少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態１に記載の光学システムである。
【０１８６】
実施形態４４は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態４３に記載の光学システムである。
【０１８７】
実施形態４５は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態４３に記載の光学システムである。
【０１８８】
実施形態４６は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態４３に記載の光学システムである。
【０１８９】
実施形態４７は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態４３に記載の光学システムである。
【０１９０】
実施形態４８は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態４３に記載の光学システムである。
【０１９１】
実施形態４９は、観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を備え、所定の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する。
【０１９２】
実施形態５０は、第１の領域が、内部領域であり、第２の領域が、内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９３】
実施形態５１は、第１のリターダ層が、所定の波長範囲内の第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、所定の波長範囲内の第１の波長分散曲線とは異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９４】
実施形態５２は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有し原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９５】
実施形態５３は、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、所定の波長範囲内の所定の波長において、第１のリターダ層が、原点における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９６】
実施形態５４は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９７】
実施形態５５は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、一体型リターダである、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９８】
実施形態５６は、１つ以上の光学レンズが、ゼロでない屈折力を有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０１９９】
実施形態５７は、少なくとも１つの湾曲した主表面が、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２００】
実施形態５８は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長範囲内の所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０１】
実施形態５９は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長範囲内の所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０２】
実施形態６０は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０３】
実施形態６１は、画像を放射するディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層が、画像の縁部から放射される主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０４】
実施形態６２は、発光ディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０５】
実施形態６３は、ディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０６】
実施形態６４は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０７】
実施形態６５は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０８】
実施形態６６は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長、及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で最初に第１のリターダ層に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２０９】
実施形態６７は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２１０】
実施形態６８は、
発光ディスプレイと、
射出瞳と、を更に備え、
光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層のそれぞれの平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１に記載の光学システムである。
【０２１１】
実施形態６９は、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２１２】
実施形態７０は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２１３】
実施形態７１は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２１４】
実施形態７２は、光学システムに入射する少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態４９に記載の光学システムである。
【０２１５】
実施形態７３は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態７２に記載の光学システムである。
【０２１６】
実施形態７４は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態７２に記載の光学システムである。
【０２１７】
実施形態７５は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態７２に記載の光学システムである。
【０２１８】
実施形態７６は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態７２に記載の光学システムである。
【０２１９】
実施形態７７は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態７２に記載の光学システムである。
【０２２０】
実施形態７８は、観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する、離間した第１及び第２のリターダ層と、を備え、第１のリターダ層は、所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、第２のリターダ層は、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである。
【０２２１】
実施形態７９は、第１及び第２の波長とは異なる所定の波長で最大コントラスト比を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２２】
実施形態８０は、第１のリターダ層が、第２の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスを有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２３】
実施形態８１は、第２のリターダ層が、第１の波長で四分の一波とは実質的に異なるリターダンスを有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２４】
実施形態８２は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、有色リターダである、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２５】
実施形態８３は、第１のリターダ層が、所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、所定の波長範囲内で波長の増加とともに単調に変化する異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２６】
実施形態８４は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、均一な配向を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２７】
実施形態８５は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、不均一な配向を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２８】
実施形態８６は、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有し原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２２９】
実施形態８７は、１つ以上の光学レンズが、ゼロでない屈折力を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３０】
実施形態８８は、少なくとも１つの湾曲した主表面が、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３１】
実施形態８９は、画像を放射するディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層が、画像の縁部から放射される主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３２】
実施形態９０は、ディスプレイを更に備え、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３３】
実施形態９１は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長、及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で最初に第１のリターダ層に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３４】
実施形態９２は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３５】
実施形態９３は、所定の波長範囲内の所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３６】
実施形態９４は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３７】
実施形態９５は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３８】
実施形態９６は、光学システムに入射する少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態７８に記載の光学システムである。
【０２３９】
実施形態９７は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態９６に記載の光学システムである。
【０２４０】
実施形態９８は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態９６に記載の光学システムである。
【０２４１】
実施形態９９は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態９６に記載の光学システムである。
【０２４２】
実施形態１００は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態９６に記載の光学システムである。
【０２４３】
実施形態１０１は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態９６に記載の光学システムである。
【０２４４】
実施形態１０２は、観察者に対象物を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、光学システムが、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、を備え、光学システムが、原点で第１のリターダ層と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有し原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、光学システムである。
【０２４５】
実施形態１０３は、１つ以上の光学レンズの少なくとも１つの湾曲した主表面が、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍの範囲の曲率半径を有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２４６】
実施形態１０４は、所定の波長における最大コントラスト比が、所定の波長の２０ｎｍ以内の極大値である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２４７】
実施形態１０５は、所定の波長における最大コントラスト比が、所定の波長の１５０ｎｍ以内の最大値である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２４８】
実施形態１０６は、所定の波長が、約５５０ｎｍである、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２４９】
実施形態１０７は、所定の波長が、約５４５ｎｍ〜約５５５ｎｍである、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２５０】
実施形態１０８は、所定の波長範囲が、約４５０ｎｍである、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２５１】
実施形態１０９は、所定の波長範囲が、原色波長である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２５２】
実施形態１１０は、第１のリターダ層が、第１の偏光状態と角度βをなす速光軸を有し、βが、４５度未満である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２５３】
実施形態１１１は、所定の波長において、第１のリターダ層が、第１のリターダ層の実効速光軸又は第１のリターダ層の実効遅光軸のうちの１つに対して、原点における第１の光学的厚さ、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２の光学的厚さを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２５４】
実施形態１１２は、実効速光軸又は遅主軸が、実効速光軸である、実施形態１１１に記載の光学システムである。
【０２５５】
実施形態１１３は、実効速光軸又は遅主軸が、実効遅光軸である、実施形態１１１に記載の光学システムである。
【０２５６】
実施形態１１４は、第１のリターダ層が、原点における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの他の位置のうちの少なくとも１つにおける異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１１１に記載の光学システムである。
【０２５７】
実施形態１１５は、第１のリターダ層が、原点における第１の速光軸屈折率、及び少なくとも１つの他の位置のうちの少なくとも１つにおける異なる第２の速光軸屈折率を有する、実施形態１１１に記載の光学システムである。
【０２５８】
実施形態１１６は、第１のリターダ層が、原点における第１の遅光軸屈折率、及び少なくとも１つの他の位置のうちの少なくとも１つにおける異なる第２の遅光軸屈折率を有する、実施形態１１１に記載の光学システムである。
【０２５９】
実施形態１１７は、所定の波長において、第１のリターダ層が、原点における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２６０】
実施形態１１８は、１つ以上の光学レンズが、ゼロでない屈折力を有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２６１】
実施形態１１９は、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された第２のリターダ層を更に備える、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２６２】
実施形態１２０は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６３】
実施形態１２１は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６４】
実施形態１２２は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、第２のリターダ層が、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６５】
実施形態１２３は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６６】
実施形態１２４は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６７】
実施形態１２５は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６８】
実施形態１２６は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２６９】
実施形態１２７は、
ディスプレイと、
射出瞳と、を更に備え、
所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１１９に記載の光学システムである。
【０２７０】
実施形態１２８は、光軸が、第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７１】
実施形態１２９は、所定の波長において、第１のリターダ層が、原点における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７２】
実施形態１３０は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７３】
実施形態１３１は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７４】
実施形態１３２は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７５】
実施形態１３３は、画像を放射するディスプレイを更に備え、所定の波長で第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層が、画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７６】
実施形態１３４は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長で第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７７】
実施形態１３５は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７８】
実施形態１３６は、光軸が、第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２７９】
実施形態１３７は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態１０２に記載の光学システムである。
【０２８０】
実施形態１３８は、観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、第１の一体型リターダと、を備える。
【０２８１】
実施形態１３９は、第１の一体型リターダが、少なくとも１つの第１の位置のうちの少なくとも１つにおける第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置のうちの少なくとも１つにおける異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８２】
実施形態１４０は、第１の一体型リターダが、少なくとも１つの第１の位置のうちの少なくとも１つ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置のうちの少なくとも１つにおいて同じ物理的厚さを有する、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８３】
実施形態１４１は、第１の一体型リターダが、少なくとも１つの第１の位置において第１の配向を有する第１の速光軸、及び少なくとも１つの第２の位置において第２の配向を有する第２の速光軸を有し、第１及び第２の光軸のうちの少なくとも１つが、第１及び第２の偏光状態によって画定される平面に平行ではない、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８４】
実施形態１４２は、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、反射型偏光子、部分反射体、及び第１の一体型リターダを通過し、第１及び第２の配向のうちの少なくとも１つが、光軸に対して垂直ではない、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８５】
実施形態１４３は、第１の一体型リターダが、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１の一体型リターダ上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８６】
実施形態１４４は、第１の積層リターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２の積層リターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１４３に記載の光学システムである。
【０２８７】
実施形態１４５は、原点で第１の一体型リターダと交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、反射型偏光子、部分反射体、及び第１の一体型リターダを通過し、所定の波長において第１の偏光状態を有し原点を通過する光線につき、第１の一体型リターダが、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８８】
実施形態１４６は、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された第２の一体型リターダを更に備える、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２８９】
実施形態１４７は、第１の一体型リターダが、第１の波長分散曲線を有し、第２の一体型リターダが、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９０】
実施形態１４８は、所定の波長において、第１及び第２の一体型リターダのうちの少なくとも１つが、リターダの第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダの異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９１】
実施形態１４９は、第１の一体型リターダが、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであり、第２の一体型リターダが、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダである、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９２】
実施形態１５０は、第１の一体型リターダが、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２の一体型リターダが、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９３】
実施形態１５１は、第２の一体型リターダが、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１の一体型リターダが、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９４】
実施形態１５２は、第１の偏光状態に対して、第１の一体型リターダが、第１の一体型リターダにわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２の一体型リターダが、第２の一体型リターダにわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９５】
実施形態１５３は、第１の偏光状態に対して、第１の一体型リターダが、第１の一体型リターダにわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２の一体型リターダが、第２の一体型リターダにわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９６】
実施形態１５４は、
ディスプレイと、
射出瞳と、を更に備え、
所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２の一体型リターダの各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１４６に記載の光学システムである。
【０２９７】
実施形態１５５は、第１の原点で第１の一体型リターダと、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１の一体型リターダを通過し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１の一体型リターダに入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２９８】
実施形態１５６は、第１の原点で第１の一体型リターダと交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１の一体型リターダを通過する、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０２９９】
実施形態１５７は、所定の波長において第１の偏光状態を有し第１の原点を通過する光線につき、第１の一体型リターダが、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３００】
実施形態１５８は、第１の一体型リターダが、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１の一体型リターダ上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３０１】
実施形態１５９は、画像を放射するディスプレイを更に備え、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１の一体型リターダが、画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３０２】
実施形態１６０は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１の一体型リターダが、主光線を円偏光に変換する、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３０３】
実施形態１６１は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１の一体型リターダが、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３０４】
実施形態１６２は、光軸が、第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態１５６に記載の光学システムである。
【０３０５】
実施形態１６３は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光学システムが、所定の波長で最大コントラスト比を有し、光学システムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態１３８に記載の光学システムである。
【０３０６】
実施形態１６４は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
放射された画像を観察者に表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、を含む光学システムと、を備え、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、所定の波長において第１の偏光状態を有する放射された主光線につき、第１のリターダ層が、画像の縁部から放射される主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、ディスプレイシステムである。
【０３０７】
実施形態１６５は、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の少なくとも１つの位置に対して、第１のリターダ層が、放射された主光線及び周縁光線を楕円偏光に変換し、少なくとも１つの他の放射された光線を円偏光に変換する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３０８】
実施形態１６６は、第１のリターダ層が、所定の波長における不均一なリターダンス及び第１の偏光状態に対する不均一な配向のうちの少なくとも１つを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３０９】
実施形態１６７は、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された一体型の第２のリターダ層を更に備える、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３１０】
実施形態１６８は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１１】
実施形態１６９は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１２】
実施形態１７０は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層が、第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダではない、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１３】
実施形態１７１は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１４】
実施形態１７２は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１５】
実施形態１７３は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１６】
実施形態１７４は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１７】
実施形態１７５は、射出瞳を更に備え、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１８】
実施形態１７６は、ディスプレイによって放射される少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３１９】
実施形態１７７は、ディスプレイによって放射される少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３２０】
実施形態１７８は、ディスプレイによって放射される少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３２１】
実施形態１７９は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態１７８に記載のディスプレイシステムである。
【０３２２】
実施形態１８０は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態１７８に記載のディスプレイシステムである。
【０３２３】
実施形態１８１は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態１７８に記載のディスプレイシステムである。
【０３２４】
実施形態１８２は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態１７８に記載のディスプレイシステムである。
【０３２５】
実施形態１８３は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態１７８に記載のディスプレイシステムである。
【０３２６】
実施形態１８４は、ディスプレイが、第１の偏光状態を有する光を放射する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３２７】
実施形態１８５は、ディスプレイが、第２の偏光状態を有する光を放射する、実施形態１６７に記載のディスプレイシステムである。
【０３２８】
実施形態１８６は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する通過及び遮断偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３２９】
実施形態１８７は、所定の波長において、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３０】
実施形態１８８は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３１】
実施形態１８９は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３２】
実施形態１９０は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３３】
実施形態１９１は、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３４】
実施形態１９２は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３５】
実施形態１９３は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態１６４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３６】
実施形態１９４は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
放射された画像を観察者に表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、を含む光学システムと、を備え、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、ディスプレイシステムである。
【０３３７】
実施形態１９５は、所定の波長において第１の偏光状態を有するディスプレイによって放射された各主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換するような、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３８】
実施形態１９６は、第１のリターダ層が、所定の波長における不均一なリターダンス及び第１の偏光状態に対する不均一な配向のうちの少なくとも１つを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３３９】
実施形態１９７は、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された一体型の第２のリターダ層を更に備える、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３４０】
実施形態１９８は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４１】
実施形態１９９は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４２】
実施形態２００は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層が、第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダではない、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４３】
実施形態２０１は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４４】
実施形態２０２は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４５】
実施形態２０３は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４６】
実施形態２０４は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４７】
実施形態２０５は、射出瞳を更に備え、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態１９７に記載のディスプレイシステムである。
【０３４８】
実施形態２０６は、光軸が、第１の原点でリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する遮断及び通過偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３４９】
実施形態２０７は、所定の波長において、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５０】
実施形態２０８は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５１】
実施形態２０９は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５２】
実施形態２１０は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５３】
実施形態２１１は、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５４】
実施形態２１２は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５５】
実施形態２１３は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態１９４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５６】
実施形態２１４は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
放射された画像を観察者に表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する部分反射体と、
一体型の第１のリターダ層と、を含む光学システムと、を備え、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び一体型の第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、ディスプレイシステムである。
【０３５７】
実施形態２１５は、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５８】
実施形態２１６は、ディスプレイによって放射され、所定の波長において第１の偏光状態を有する複数の主光線内の主光線につき、第１のリターダ層が、ディスプレイによって放射された画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３５９】
実施形態２１７は、第１のリターダ層が、所定の波長における不均一なリターダンス及び第１の偏光状態に対する不均一な配向のうちの少なくとも１つを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３６０】
実施形態２１８は、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された一体型の第２のリターダ層を更に備える、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３６１】
実施形態２１９は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６２】
実施形態２２０は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６３】
実施形態２２１は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層が、第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダではない、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６４】
実施形態２２２は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６５】
実施形態２２３は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６６】
実施形態２２４は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６７】
実施形態２２５は、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６８】
実施形態２２６は、射出瞳を更に備え、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３６９】
実施形態２２７は、ディスプレイによって放射される少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３７０】
実施形態２２８は、ディスプレイによって放射される少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３７１】
実施形態２２９は、ディスプレイによって放射される少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態２１８に記載のディスプレイシステムである。
【０３７２】
実施形態２３０は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態２２９に記載のディスプレイシステムである。
【０３７３】
実施形態２３１は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態２２９に記載のディスプレイシステムである。
【０３７４】
実施形態２３２は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態２２９に記載のディスプレイシステムである。
【０３７５】
実施形態２３３は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態２２９に記載のディスプレイシステムである。
【０３７６】
実施形態２３４は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態２２９に記載のディスプレイシステムである。
【０３７７】
実施形態２３５は、光軸が、第１の原点でリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する遮断及び通過偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３７８】
実施形態２３６は、所定の波長において、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３７９】
実施形態２３７は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８０】
実施形態２３８は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８１】
実施形態２３９は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８２】
実施形態２４０は、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８３】
実施形態２４１は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８４】
実施形態２４２は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、ディスプレイシステムが、光軸を有し、ディスプレイによって放射され光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８５】
実施形態２４３は、約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有する射出瞳を更に備える、実施形態２１４に記載のディスプレイシステムである。
【０３８６】
実施形態２４４は、光学システムが、約０．２〜約２．５の範囲のＦ値を有する、実施形態２４３に記載のディスプレイシステムである。
【０３８７】
実施形態２４５は、観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を備え、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、光学システムである。
【０３８８】
実施形態２４６は、第１のリターダ層が、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層が、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３８９】
実施形態２４７は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、一体型リターダ層である、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９０】
実施形態２４８は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９１】
実施形態２４９は、第２のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９２】
実施形態２５０は、第１のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９３】
実施形態２５１は、ディスプレイと、射出瞳とを更に備え、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９４】
実施形態２５２は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９５】
実施形態２５３は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９６】
実施形態２５４は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過する、実施形態２４５に記載の光学システムである。
【０３９７】
実施形態２５５は、反射型偏光子が、第２の原点において直交する遮断及び通過偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０３９８】
実施形態２５６は、所定の波長において第１の偏光状態を有し第１の原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０３９９】
実施形態２５７は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０４００】
実施形態２５８は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態及び光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０４０１】
実施形態２５９は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０４０２】
実施形態２６０は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態２５４に記載の光学システムである。
【０４０３】
実施形態２６１は、観察者に対象物を表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を備え、それにより、第１の偏光状態に対して、第１のリターダが、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、光学システムである。
【０４０４】
実施形態２６２は、第２のリターダ層が、反射型偏光子と部分反射体との間に配置された、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４０５】
実施形態２６３は、第１のリターダ層が、反射型偏光子と部分反射体との間に配置された、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４０６】
実施形態２６４は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４０７】
実施形態２６５は、第１のリターダ層が、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層が、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４０８】
実施形態２６６は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、一体型リターダ層である、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４０９】
実施形態２６７は、第２のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１０】
実施形態２６８は、第１のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１１】
実施形態２６９は、ディスプレイと、射出瞳とを更に備え、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１２】
実施形態２７０は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の偏光状態に対する第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、第１の偏光状態に対する異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１３】
実施形態２７１は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１４】
実施形態２７２は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダ層を通過する、実施形態２６１に記載の光学システムである。
【０４１５】
実施形態２７３は、反射型偏光子が、第２の原点において直交する遮断及び通過偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４１６】
実施形態２７４は、所定の波長において第１の偏光状態を有し第１の原点を通過する光線につき、第１のリターダ層が、光軸に沿って伝播する光線は楕円偏光に、及び光軸に対して斜めの方向に沿って伝播する光線は円偏光に変換する、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４１７】
実施形態２７５は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４１８】
実施形態２７６は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長において第１の偏光状態を有し、かつ光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４１９】
実施形態２７７は、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４２０】
実施形態２７８は、ディスプレイを更に備え、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態２７２に記載の光学システムである。
【０４２１】
実施形態２７９は、観察者に対象物を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、光学システムが、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、その位置において、反射型偏光子が、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、通過偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの第３の主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダ層と、
部分反射体と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの第３の主表面とは異なる第４の主表面上に配置され、それに適合する第２のリターダ層と、を備え、光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、
それにより、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、光学システムである。
【０４２２】
実施形態２８０は、反射型偏光子上の少なくとも異なる２つの位置の遮断偏光状態が、異なって配向されている、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２３】
実施形態２８１は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２４】
実施形態２８２は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって空間的に不均一な配向及び空間的に不均一なリターダンスを有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２５】
実施形態２８３は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２６】
実施形態２８４は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２７】
実施形態２８５は、第１のリターダ層が、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層が、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２８】
実施形態２８６は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、一体型リターダ層である、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４２９】
実施形態２８７は、第２のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３０】
実施形態２８８は、第１のリターダ層が、部分反射体と反射型偏光子との間に配置された、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３１】
実施形態２８９は、ディスプレイと、射出瞳とを更に備え、所定の波長において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３２】
実施形態２９０は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３３】
実施形態２９１は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長及び光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３４】
実施形態２９２は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長及び光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３５】
実施形態２９３は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長を有し、かつ光軸から異なる分離で放射される、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態２７９に記載の光学システムである。
【０４３６】
実施形態２９４は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態２４５〜２９３のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０４３７】
実施形態２９５は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態２４５〜２９３のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０４３８】
実施形態２９６は、光学システムに入射する少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態２４５〜２９３のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０４３９】
実施形態２９７は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態２９６に記載の光学システムである。
【０４４０】
実施形態２９８は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態２９６に記載の光学システムである。
【０４４１】
実施形態２９９は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態２９６に記載の光学システムである。
【０４４２】
実施形態３００は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態２９６に記載の光学システムである。
【０４４３】
実施形態３０１は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態２９６に記載の光学システムである。
【０４４４】
実施形態３０２は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
画像を放射するディスプレイと、
放射された画像を観察者に表示するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの第１の主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、それにより、その位置において、反射型偏光子が、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、通過偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する、離間した第１及び第２のリターダ層であって、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、可変リターダンス及び配向のうちの少なくとも１つを有する、第１及び第２のリターダ層と、を含む光学システムと、を備え、光学システムが、光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、各主光線が所定の波長を有し、かつ光軸から異なる分離で放射される、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、ディスプレイシステムである。
【０４４５】
実施形態３０３は、複数の主光線内の少なくとも１つの主光線に関して、反射型偏光子上の第１及び第２の位置が、異なる位置である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４４６】
実施形態３０４は、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０５未満である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４４７】
実施形態３０５は、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０３未満である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４４８】
実施形態３０６は、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０２未満である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４４９】
実施形態３０７は、ディスプレイが、第１の偏光状態を有する偏光を放射する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５０】
実施形態３０８は、反射型偏光子が、反射型偏光子の原点で光軸と交差し、第１の偏光状態が、原点における反射型偏光子の遮断状態である、実施形態３０７に記載のディスプレイシステムである。
【０４５１】
実施形態３０９は、反射型偏光子が、反射型偏光子の原点で光軸と交差し、第１の偏光状態が、原点における反射型偏光子の通過状態である、実施形態３０７に記載のディスプレイシステムである。
【０４５２】
実施形態３１０は、ディスプレイによって放射された複数の主光線内の各主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５３】
実施形態３１１は、複数の主光線内の放射された主光線につき、第１のリターダ層が、ディスプレイによって放射された画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５４】
実施形態３１２は、第１のリターダ層が、所定の波長における不均一なリターダンス及び不均一な速光軸配向のうちの少なくとも１つを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５５】
実施形態３１３は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５６】
実施形態３１４は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５７】
実施形態３１５は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内の第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、所定の波長範囲内の異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層が、第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダではない、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５８】
実施形態３１６は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４５９】
実施形態３１７は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６０】
実施形態３１８は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６１】
実施形態３１９は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６２】
実施形態３２０は、射出瞳を更に備え、所定の波長において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６３】
実施形態３２１は、光軸が、第１の原点でリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子が、第２の原点において直交する遮断及び通過偏光状態を有し、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６４】
実施形態３２２は、所定の波長において、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６５】
実施形態３２３は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６６】
実施形態３２４は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６７】
実施形態３２５は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６８】
実施形態３２６は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４６９】
実施形態３２７は、約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有する射出瞳を備える、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４７０】
実施形態３２８は、光学システムが、約０．２〜約２．５の範囲のＦ値を有する、実施形態３０２に記載のディスプレイシステムである。
【０４７１】
実施形態３２９は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有するディスプレイシステムであって、
約４．５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有する射出瞳と、
画像を放射するディスプレイと、
放射された画像を観察者に表示するための光学システムであって、
約０．２〜約２．５の範囲のＦ値を有する１つ以上の光学レンズと、
所定の波長において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの異なる第２の主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの異なる主表面上に配置され、それに適合する、離間した第１及び第２のリターダ層と、を含む、光学システムと、を備え、それにより、所定の波長及び第１の偏光状態において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、ディスプレイシステムである。
【０４７２】
実施形態３３０は、第１のリターダ層が、所定の波長における不均一なリターダンス及び不均一な速光軸配向のうちの少なくとも１つを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７３】
実施形態３３１は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７４】
実施形態３３２は、所定の波長において、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７５】
実施形態３３３は、第１のリターダ層が、所定の波長を含む所定の波長範囲内において第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、所定の波長範囲内において異なる第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダではなく、第２のリターダ層が、第２の波長に対して実質的に四分の一波リターダであるが、第１の波長に対して実質的に四分の一波リターダではない、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７６】
実施形態３３４は、第１のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第２のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７７】
実施形態３３５は、第２のリターダ層が、均一な物理的厚さ及び可変配向を有し、第１のリターダ層が、均一な配向及び可変物理的厚さを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７８】
実施形態３３６は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４７９】
実施形態３３７は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８０】
実施形態３３８は、所定の波長において、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１のリターダンス、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８１】
実施形態３３９は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置における第１の物理的厚さ、及び少なくとも１つの異なる第２の位置における異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８２】
実施形態３４０は、第１のリターダ層が、少なくとも１つの第１の位置で、第１の配向、及び所定の波長における第１のリターダンス、並びに少なくとも１つの異なる第２の位置で、異なる第２の配向、及び所定の波長における異なる第２のリターダンスを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８３】
実施形態３４１は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８４】
実施形態３４２は、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過する、実施形態３２９に記載のディスプレイシステムである。
【０４８５】
実施形態３４３は、各主光線が所定の波長及び第１の偏光状態を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態３４２に記載のディスプレイシステムである。
【０４８６】
実施形態３４４は、ディスプレイによって放射された主光線につき、第１のリターダ層が、ディスプレイによって放射された画像の縁部から放射された主光線は円偏光に、及び光軸に沿って伝播する主光線は楕円偏光に変換する、実施形態３４２に記載のディスプレイシステムである。
【０４８７】
実施形態３４５は、光軸が、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差し、反射型偏光子上の各位置が、位置に対応して、相互に直交する通過及び遮断偏光状態を有し、所定の波長及び第２の原点における反射型偏光子の遮断偏光状態を有し、第１の原点で第１のリターダ層に最初に入射し、光軸と角度θをなす光線に関して、光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、
第２の位置における光線の偏光状態と反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、θがゼロであるときにより大きく、θがゼロではないときにより小さい、実施形態３４２に記載のディスプレイシステムである。
【０４８８】
実施形態３４６は、１つ以上の光学レンズが、少なくとも１つの曲面を有する、実施形態３２９に記載の光学システムである。
【０４８９】
実施形態３４７は、１つ以上の光学レンズが、６ｍｍ〜１０００ｍｍの曲率半径を有する少なくとも１つの曲面を有する、実施形態３２９に記載の光学システムである。
【０４９０】
実施形態３４８は、観察者に画像を表示するための、所定の波長で最大コントラスト比を有する光学システムであって、光学システムが、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
第１のリターダ層と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子と、
第１のリターダ層と反射型偏光子との間の１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
部分反射体と反射型偏光子との間に配置された第２のリターダ層と、を備え、
光学システムが、第１の原点で第１のリターダ層と、及び第２の原点で反射型偏光子と交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、並びに第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、第２の原点において、反射型偏光子が、所定の波長において遮断偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する通過偏光状態を有する光を実質的に透過し、
それにより、光軸に沿って伝播し、第１の原点で第１のリターダ層に入射する、所定の波長及び遮断偏光状態を有する第１の光線に関して、第１の光線が、反射型偏光子に最初に入射するときに第１の偏光状態を有し、及び反射型偏光子に２回目の入射時に第２の偏光状態を有し、第１の偏光状態と遮断偏光状態との間の差が、第２の偏光状態と通過偏光状態との間の差未満である、光学システムである。
【０４９１】
実施形態３４９は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって実質的に均一な配向及び不均一なリターダンスを有し、第２のリターダ層が、第２のリターダ層にわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９２】
実施形態３５０は、第１のリターダ層が、第１のリターダ層にわたって空間的に不均一な配向及び空間的に不均一なリターダンスを有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９３】
実施形態３５１は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、リターダ層の第１の領域にわたる実質的に均一なリターダンス、及びリターダ層の異なる第２の領域にわたる不均一なリターダンスを有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９４】
実施形態３５２は、第１のリターダ層が、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダ層が、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９５】
実施形態３５３は、第１のリターダ層が、より小さい第１の平均物理的厚さを有する第１のスピンコーティングされたリターダ層を含み、第２のリターダ層が、より大きい第２の平均物理的厚さを有する第２のスピンコーティングされたリターダ層を含む、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９６】
実施形態３５４は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、一体型リターダ層である、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９７】
実施形態３５５は、ディスプレイと、射出瞳とを更に備え、所定の波長において、かつディスプレイ上の複数の位置の各位置に関して、ディスプレイが、射出瞳を実質的に充填する光線の円錐を放射し、光線の円錐が、対応する第１及び第２の入射領域にわたって第１及び第２のリターダ層を通過し、それにより、対応する第１及び第２の入射領域にわたる第１及び第２のリターダ層の各々の平均リターダンスが、所定の波長の四分の一から１０％以内にある、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９８】
実施形態３５６は、第１のリターダ層が、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層を含み、所定の波長において、かつ第１のリターダ層上の少なくとも１つの位置に対して、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層のうちの一方が、正のリターダンスを有し、少なくとも第１及び第２の積層リターダ層の他方が、負のリターダンスを有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０４９９】
実施形態３５７は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長及び光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、主光線を円偏光に変換する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０５００】
実施形態３５８は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長及び光軸からの異なる分離を有する、ディスプレイによって放射された複数の主光線につき、第１のリターダ層が、所定の波長の四分の一から１０％以内のリターダンスを有する、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０５０１】
実施形態３５９は、ディスプレイを更に備え、各主光線が所定の波長を有し、かつ光軸から異なる分離で放射された、ディスプレイによって放射された複数の主光線に関して、主光線が、第１の位置で反射型偏光子に最初に入射するときに、実質的に反射され、第２の位置で反射型偏光子に２回目の入射時に実質的に透過され、第２の位置における主光線の偏光状態と第２の位置における反射型偏光子の通過偏光状態との間の差が、約０．０７未満である、実施形態３４８に記載の光学システムである。
【０５０２】
実施形態３６０は、ディスプレイによって放射された少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に平行である、実施形態３０２〜３５９のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０５０３】
実施形態３６１は、ディスプレイによって放射された少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸が、第２の位置における第２のリターダ層の速軸に実質的に垂直である、実施形態３０２〜３５９のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０５０４】
実施形態３６２は、ディスプレイによって放射された少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態３０２〜３５９のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０５０５】
実施形態３６３は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態３６２に記載のディスプレイシステムである。
【０５０６】
実施形態３６４は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態３６２に記載のディスプレイシステムである。
【０５０７】
実施形態３６５は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態３６２に記載のディスプレイシステムである。
【０５０８】
実施形態３６６は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態３６２に記載のディスプレイシステムである。
【０５０９】
実施形態３６７は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態３６２に記載のディスプレイシステムである。
【０５１０】
実施形態３６８は、ディスプレイが、第１の偏光状態を有する光を放射する、実施形態３０２〜３５９のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０５１１】
実施形態３６９は、ディスプレイが、第２の偏光状態を有する光を放射する、実施形態３０２〜３５９のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０５１２】
実施形態３７０は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、光学システムが、第１の原点で第１のリターダと交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダを通過し、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１の原点を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第１の縁部領域が、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第２の縁部領域が、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である、光学システムである。
【０５１３】
実施形態３７１は、ｎが、０である、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１４】
実施形態３７２は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域が、実質的に均一なリターダンスを有する、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１５】
実施形態３７３は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のそれぞれが、実質的に均一なリターダンスを有する、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１６】
実施形態３７４は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つが、変化するリターダンスを有する、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１７】
実施形態３７５は、δが、λｏ／４に実質的に等しく、δ／２０≦ξ≦δ／５である、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１８】
実施形態３７６は、δが、λｏ（ｎ＋１／４）に実質的に等しく、δ／２０≦ξ≦δ／５である、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５１９】
実施形態３７７は、部分反射体が、第１のリターダと１つ以上のレンズとの間に配置された、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５２０】
実施形態３７８は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１の縁部領域のリターダンスが、第１の原点から離れて第１の縁部に向かう方向に減少し、第２の縁部領域のリターダンスが、第１の原点から離れて第２の縁部に向かう方向に増加する、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５２１】
実施形態３７９は、第１のリターダが、変化するリターダンスを有し、それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの第１のリターダがδの均一なリターダンスを有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、３０１に記載の光学システムである。
【０５２２】
実施形態３８０は、第１のリターダが、第３及び第４の縁部領域を更に含み、中央領域が、第１の縁部領域と第３の縁部領域との間、及び第２の縁部領域と第４の縁部領域との間にあり、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第３の縁部領域が、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第４の縁部領域が、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５２３】
実施形態３８１は、平面視で、第１のリターダが、面積Ａを有し、中央領域が、約Ａ／１０〜約２Ａ／３の範囲の面積を有し、第１〜第４の縁部領域のそれぞれが、約Ａ／１２〜約Ａ／３の範囲の面積を有する、実施形態３８０に記載の光学システムである。
【０５２４】
実施形態３８２は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域が、実質的に均一なリターダンスを有する、実施形態３８１に記載の光学システムである。
【０５２５】
実施形態３８３は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１〜第４の縁部領域のうちの少なくとも１つが、実質的に均一なリターダンスを有する、実施形態３８２に記載の光学システムである。
【０５２６】
実施形態３８４は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１〜第４の縁部領域のそれぞれが、実質的に均一なリターダンスを有する、実施形態３８２に記載の光学システムである。
【０５２７】
実施形態３８５は、光軸を含む第１の平面が、中央領域及び第１の縁部領域内で第１のリターダと交差し、光軸を含む第２の平面が、中央領域及び第２の縁部領域内で第１のリターダと交差し、第１の平面と第２の平面との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲である、実施形態３７０に記載の光学システムである。
【０５２８】
実施形態３８６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、第１の平面周りの反射下で実質的に対称であり、かつ第２の平面周りの反射下で実質的に対称であるリターダンスを有する、実施形態３８５に記載の光学システムである。
【０５２９】
実施形態３８７は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、第１の原点におけるδｏのリターダンスを有し、第１のリターダのリターダンスとδｏとの間の差が、光軸を含む第３の平面周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ光軸を含む異なる第４の平面周りの反射下で実質的に反対称である、実施形態３７０〜３８６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５３０】
実施形態３８８は、第３の平面と第４の平面との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲である、実施形態３８７に記載の光学システムである。
【０５３１】
実施形態３８９は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域が、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第１の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第２の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、実施形態３７０〜３８８のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５３２】
実施形態３９０は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、光軸を含む第５の平面周りの反射下で実質的に対称であり、かつ光軸を含む異なる第６の平面周りの反射下で実質的に対称である、第１の偏光状態に対する速軸配向を有する、実施形態３７０〜３８９のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５３３】
実施形態３９１は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、θｏの第１の原点における第１の偏光状態に対する速軸配向を有し、第１の偏光状態に対する第１のリターダの速軸配向とθｏとの間の差が、光軸を含む第７の平面周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ光軸を含む異なる第８の平面周りの反射下で実質的に反対称である、実施形態３７０〜３９０のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５３４】
実施形態３９２は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
第１のリターダの中心が、δｏに等しいリターダンスを有し、整数ｎに対して、
λｏ（ｎ＋１／８）≦δｏ≦λｏ（ｎ＋１／２）であり、
第１のリターダのリターダンスが、第１の方向において第１のリターダの中心から離れて縁部にかけて増加し、第２の方向において第１のリターダの中心から離れて縁部にかけて減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲であり、
それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの第１のリターダがδｏの均一なリターダンスを有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、光学システムである。
【０５３５】
実施形態３９３は、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも１０％大きい、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５３６】
実施形態３９４は、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも２０％大きい、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５３７】
実施形態３９５は、第１の方向と第２の方向との間の角度が、約９０度である、実施形態３９２に記載の光学システム。
【０５３８】
実施形態３９６は、第１及び第２の方向が、光軸を含む対応する第１及び第２の平面との第１のリターダの第１及び第２の交線に沿っており、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、第１の平面周りの反射及び第２の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称なリターダンスを有する、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５３９】
実施形態３９７は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダのリターダンスとδとの間の差が、光軸を含む第３の平面周りの反射及び光軸を含む異なる第４の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称である、実施形態３９２〜３９６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５４０】
実施形態３９８は、ｎが、０である、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５４１】
実施形態３９９は、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１のリターダの中心を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第１の縁部領域が、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第２の縁部領域が、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５４２】
実施形態４００は、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１のリターダの中心を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第１の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第２の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、実施形態３９２に記載の光学システムである。
【０５４３】
実施形態４０１は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
第１のリターダの中心が、θｏに等しい速光軸に対する速軸配向を有し、θｏが、３５〜５５度の範囲であり、
第１のリターダの速軸配向が、第１の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて増加し、第２の方向においてリターダの中心から離れて縁部にかけて減少し、第１の方向と第２の方向との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲であり、
それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの第１のリターダがθｏの第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、光学システムである。
【０５４４】
実施形態４０２は、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも１０％大きい、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５４５】
実施形態４０３は、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの最大コントラスト比よりも少なくとも２０％大きい、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５４６】
実施形態４０４は、第１の方向と第２の方向との間の角度が、約９０度である、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５４７】
実施形態４０５は、第１及び第２の方向が、光軸を含む対応する第１及び第２の平面との第１のリターダの第１及び第２の交線に沿っており、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、第１の平面周りの反射及び第２の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に対称な第１の偏光状態に対する速軸配向を有する、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５４８】
実施形態４０６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダのリターダンスとδとの間の差が、光軸を含む第３の平面周りの反射及び光軸を含む異なる第４の平面周りの反射のそれぞれの下で実質的に反対称である、実施形態４０１〜４０５のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５４９】
実施形態４０７は、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１のリターダの中心を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第１の縁部領域が、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第２の縁部領域が、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５５０】
実施形態４０８は、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１のリターダの中心を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第１の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第２の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、実施形態４０１に記載の光学システムである。
【０５５１】
実施形態４０９は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、光学システムが、第１の原点で第１のリターダと交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダを通過し、第１のリターダが、重なり合わない中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含み、中央領域が、第１の原点を含み、第１及び第２の縁部領域が、第１のリターダの対応する第１及び第２の縁部に、又はその付近に配置され、それにより、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第１の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第２の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、光学システムである。
【０５５２】
実施形態４１０は、θが、４０〜５０度の範囲であり、εが、１〜１５度の範囲である、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５５３】
実施形態４１１は、εが、２〜１０度の範囲である、実施形態４１０に記載の光学システムである。
【０５５４】
実施形態４１２は、光軸を含む第１の平面が、中央領域及び第１の縁部領域内で第１のリターダと交差し、光軸を含む第２の平面が、中央領域及び第２の縁部領域内で第１のリターダと交差し、第１の平面と第２の平面との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲である、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５５５】
実施形態４１３は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、第１の平面周りの反射下で実質的に対称であり、かつ第２の平面周りの反射下で実質的に対称である第１の偏光状態に対する速軸配向を有する、実施形態４１２に記載の光学システムである。
【０５５６】
実施形態４１４は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１の偏光状態に対する速軸配向とθとの間の差が、光軸を含む第３の平面周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ光軸を含む異なる第４の平面周りの反射下で実質的に反対称である、実施形態４０９〜４１３のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５５７】
実施形態４１５は、第３の平面と第４の平面との間の角度が、約６０度〜約１２０度の範囲である、実施形態４１４に記載の光学システムである。
【０５５８】
実施形態４１６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダが、光軸を含む第５の平面周りの反射下で実質的に対称であり、かつ光軸を含む第６の平面周りの反射下で実質的に対称である、リターダンスを有する、実施形態４０９〜４１５のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５５９】
実施形態４１７は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１のリターダのリターダンスと中央領域の平均リターダンスとの間の差が、光軸を含む第７の平面周りの反射下で実質的に反対称であり、かつ光軸を含む異なる第８の平面周りの反射下で実質的に反対称である、実施形態４０９〜４１６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５６０】
実施形態４１８は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域が、実質的に均一な速軸配向を有する、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６１】
実施形態４１９は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のそれぞれが、実質的に均一な速軸配向を有する、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６２】
実施形態４２０は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つが、変化する速軸配向を有する、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６３】
実施形態４２１は、部分反射体が、第１のリターダと１つ以上のレンズとの間に配置された、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６４】
実施形態４２２は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、第１の縁部領域の速軸配向が、第１の原点から離れて第１の縁部に向かう方向に減少し、第２の縁部領域のリターダンスが、第１の原点から離れて第２の縁部に向かう方向に増加する、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６５】
実施形態４２３は、第１のリターダが、変化する第１の偏光状態に対する速軸配向を有し、それにより、所定の波長範囲内の光学システムの最大コントラスト比が、比較光学システムの第１のリターダがθの第１の偏光状態に対する均一な速軸配向を有することを除いて同じ構造を有する比較光学システムの最大コントラスト比よりも、少なくとも５％大きい、３４０に記載の光学システムである。
【０５６６】
実施形態４２４は、第１のリターダが、第３及び第４の縁部領域を更に含み、中央領域が、第１の縁部領域と第３の縁部領域との間、及び第２の縁部領域と第４の縁部領域との間にあり、第３の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、第４の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有する、実施形態４０９に記載の光学システムである。
【０５６７】
実施形態４２５は、平面視で、第１のリターダが、面積Ａを有し、中央領域が、約Ａ／１０〜約２Ａ／３の範囲の面積を有し、第１〜第４の縁部領域のそれぞれが、約Ａ／１２〜約Ａ／３の範囲の面積を有する、実施形態４２４に記載の光学システムである。
【０５６８】
実施形態４２６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、中央領域が、実質的に均一な速軸配向を有する、実施形態４２５に記載の光学システムである。
【０５６９】
実施形態４２７は、第１〜第４の縁部領域のうちの少なくとも１つが、実質的に均一な速軸配向を有する、実施形態４２５に記載の光学システムである。
【０５７０】
実施形態４２８は、第１〜第４の縁部領域のそれぞれが、実質的に均一な速軸配向を有する、実施形態４２５に記載の光学システムである。
【０５７１】
実施形態４２９は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、第１のリターダが、実質的に均一なリターダンスを有する第１の領域、及び不均一なリターダンスを有する重なり合わない第２の領域を含み、第１の領域が、第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、第２の領域が、第１のリターダの残りの部分である、光学システムである。
【０５７２】
実施形態４３０は、光を透過するための光学システムであって、
少なくとも１つの湾曲した主表面を有する１つ以上の光学レンズと、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する部分反射体であって、所定の波長範囲内において少なくとも２０％の平均光反射率を有する、部分反射体と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する反射型偏光子であって、所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
１つ以上の光学レンズの主表面上に配置され、それに適合する第１のリターダと、を備え、第１のリターダが、実質的に均一な速軸配向を有する第１の領域、及び不均一な速軸配向を有する重なり合わない第２の領域を含み、第１の領域が、第１のリターダの全表面積の最低１０パーセントの表面積を有し、第２の領域が、第１のリターダの残りの部分である、光学システムである。
【０５７３】
実施形態４３１は、光学システムが、第１の原点で第１のリターダと交差する光軸を有し、光軸に沿って伝播する光線が、実質的に屈折することなく、１つ以上の光学レンズ、部分反射体、反射型偏光子、及び第１のリターダを通過する、実施形態４２９又は４３０に記載の光学システムである。
【０５７４】
実施形態４３２は、第１の領域が、第１の原点を含む、実施形態４３１に記載の光学システムである。
【０５７５】
実施形態４３３は、第１の領域が、中央領域であり、第２の領域が、中央領域を実質的に取り囲む周辺領域である、実施形態４３２に記載の光学システムである。
【０５７６】
実施形態４３４は、第２の領域が、重なり合わない第１及び第２の縁部領域を含む、実施形態４３３に記載の光学システムである。
【０５７７】
実施形態４３５は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、δに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第１の縁部領域が、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
第２の縁部領域が、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
整数ｎに対して、λｏ（ｎ＋１／８）≦δ≦λｏ（ｎ＋１／２）及びδ／５０≦ξ≦δ／２である、実施形態４３４に記載の光学システムである。
【０５７８】
実施形態４３６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λｏに対して、
中央領域が、θに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第１の縁部領域が、θ−εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
第２の縁部領域が、θ＋εに実質的に等しい第１の偏光状態に対する平均速軸配向を有し、
θが、３５〜５５度の範囲であり、εが、０．５〜２０度の範囲である、実施形態４３４に記載の光学システムである。
【０５７９】
実施形態４３７は、反射型偏光子と部分反射体との間に配置された、第２のリターダを更に備える、実施形態３７０〜４３６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０５８０】
実施形態４３８は、第１のリターダが、第１の波長分散曲線を有し、第２のリターダが、異なる第２の波長分散曲線を有する、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８１】
実施形態４３９は、第２のリターダが、第２のリターダにわたって実質的に均一なリターダンス及び不均一な配向を有する、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８２】
実施形態４４０は、第２のリターダが、第２のリターダにわたって実質的に不均一なリターダンス及び均一な速軸配向を有する、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８３】
実施形態４４１は、第２のリターダが、第２のリターダにわたって実質的に不均一なリターダンス及び不均一な速軸配向を有する、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８４】
実施形態４４２は、第２のリターダが、第２のリターダにわたって実質的に均一なリターダンス及び均一な速軸配向を有する、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８５】
実施形態４４３は、光軸が、第２の原点で第２のリターダと交差し、第１の原点における第１のリターダの速軸が、第２の原点における第２のリターダの速軸に実質的に平行である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８６】
実施形態４４４は、光軸が、第２の原点で第２のリターダと交差し、第１の原点における第１のリターダの速軸が、第２の原点における第２のリターダの速軸に実質的に垂直である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８７】
実施形態４４５は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダの速軸が、第２の位置における第２のリターダの速軸に実質的に平行である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８８】
実施形態４４６は、光学システムに入射する少なくとも１つの光線に関して、光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダの速軸が、第２の位置における第２のリターダの速軸に実質的に垂直である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５８９】
実施形態４４７は、光学システムに入射する少なくとも第１及び第２の光線に関して、第１の光線が、対応する第１及び第２の位置で第１及び第２のリターダ層と交差し、第２の光線が、対応する第３及び第４の位置で第１及び第２のリターダと交差し、平面視で、第１の位置における第１のリターダ層の速軸及び第２の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第１の角度をなし、第３の位置における第１のリターダ層の速軸及び第４の位置における第２のリターダ層の速軸が、互いに第２の角度をなす、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５９０】
実施形態４４８は、第１及び第２の角度が、実質的に等しい、実施形態４４７に記載の光学システムである。
【０５９１】
実施形態４４９は、第１及び第２の角度が、異なる、実施形態４４７に記載の光学システムである。
【０５９２】
実施形態４５０は、第１及び第２の角度が、互いの５度以内である、実施形態４４７に記載の光学システムである。
【０５９３】
実施形態４５１は、第１及び第２の角度のそれぞれが、１０度以下である、実施形態４４７に記載の光学システムである。
【０５９４】
実施形態４５２は、第１及び第２の角度のそれぞれが、８０〜１００度の範囲である、実施形態４４７に記載の光学システムである。
【０５９５】
実施形態４５３は、第１及び第２のリターダのうちの少なくとも１つが、実質的に平面である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５９６】
実施形態４５４は、第１及び第２のリターダのそれぞれが、実質的に平面である、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５９７】
実施形態４５５は、第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、２つの直交軸周りに湾曲している、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５９８】
実施形態４５６は、第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、２つの直交軸周りに湾曲している、実施形態４３７に記載の光学システムである。
【０５９９】
実施形態４５７は、所定の波長範囲が、少なくとも１つの可視波長範囲を含む、実施形態３７０〜４５６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０６００】
実施形態４５８は、所定の波長範囲が、４００ｎｍ〜７００ｎｍである、実施形態３７０〜４５６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０６０１】
実施形態４５９は、所定の波長範囲が、赤外波長範囲を含む、実施形態３７０〜４５６のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０６０２】
実施形態４６０は、平均光反射率が、少なくとも３０パーセントである、光学システムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０６０３】
実施形態４６１は、平均光反射率が、７０パーセント以下である、光学システムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載の光学システムである。
【０６０４】
実施形態４６２は、平均光反射率が、少なくとも３０パーセントである、ディスプレイシステムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０６０５】
実施形態４６３は、平均光反射率が、７０パーセント以下である、ディスプレイシステムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載のディスプレイシステムである。
【０６０６】
実施形態４６４は、少なくとも１つのディスプレイシステムを備えるヘッドマウントディスプレイであって、少なくとも１つのディスプレイシステムが、光学システムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載の光学システム、又はディスプレイシステムを対象とする前述の実施形態のいずれか一項に記載のディスプレイシステムを含む、ヘッドマウントディスプレイである。
【実施例】
【０６０７】
実施例１
順に、バックライト及び吸収型ディスプレイ偏光子（対象物１００に対応する）、第１のリターダ層（リターダ層５２０に対応し、ディスプレイ偏光子に隣接して配置される）、部分反射体（部分反射体３２０に対応する）、第２のリターダ層（リターダ層４２０に対応する）、及び反射型偏光子（反射型偏光子２２０に対応する）を有する、光学システム１０００と同様の光学システムをモデル化した。吸収型偏光子は、Ｓａｎｒｉｔｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｔｏｙａｍａ，Ｊａｐａｎ）から入手可能なＳａｎｒｉｔｚ  ＳＲ５５１８市販ディスプレイ偏光子としてモデル化し、部分反射体は、交互のＴｉＯ２層及びＭｇＦ２層の蒸着された５層コーティングを用いるハーフミラーとしてモデル化し、反射型偏光子は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能なＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｆｉｌｍとしてモデル化した。システムは、独立した２つの工程でモデル化した。第１の工程では、第２のリターダ層の速軸配向は、第２のリターダ層に入射する光が円偏光にされているときに、反射型偏光子を介した漏れを最小限に抑えるように選択した。第２の工程では、第１のリターダ層のリターダンス及び速軸配向は、第１のリターダ層を透過した光の円偏光度を最大化するように選択した。
【０６０８】
反射型偏光子に最初に入射する光は、図２０に示す反射型偏光子上の位置（Ｈｘ及びＨｙは、ｍｍでのｘ座標及びｙ座標を示す）の関数として反射型偏光子への平均入射角（シータ）を有するものとしてモデル化した。反射型偏光子の通過軸は、図２１に示すように、減衰配向（局所透過軸と、反射型偏光子に接し、かつ頂点における通過軸と整列する局所軸との間の角度）を有するように、湾曲形状に形成されている間にシフトされているものとしてモデル化した。第２のリターダ層は、均一な四分の一波リターダンス及び不均一な速光軸配向を有した。速軸配向は、反射型偏光子における偏光状態と、反射型偏光子を介した光漏れ強度によって定量化された円偏光状態でリターダ層に最初に入射する光の反射型偏光子の局所遮断状態との間の差を最小化することによって決定した。結果として得られる速軸配向を、図２２Ａの矢印分布によって、及び速軸とｙ軸との間の角度を示す図２２Ｂの等高線図によって示す。反射型偏光子を透過する、反射型偏光子に最初に入射する光の強度（Ｉ）の割合を図２３に示す。比較のために、第２のリターダ層が均一な４５度の速光軸配向を有する均一な四分の一波リターダである、他の点では同等の光学システム内の反射型偏光子に最初に入射する光の割合を、図２４に示す。速軸配向をパターン化することにより、反射型偏光子を透過する、反射型偏光子に最初に入射する光を著しく低減することを、図２３〜図２４から見ることができる。
【０６０９】
第１のリターダ層は、不均一なリターダンス及び不均一な配向を有した。リターダンス及び速光軸配向は、バックライトからの光が偏光されておらず、吸収型ディスプレイ偏光子の通過軸がｘ方向に沿っているときに、第１のリターダ層を透過した光の円偏光度を最大化する（すなわち、｜Ｖ／Ｉ｜を最大化する（式中、Ｖ及びＩは、ストークスパラメータである））ように選択した。バックライトからの光は、図２５に示す第１のリターダ層上の位置の関数として第１のリターダ層への光の平均入射角を有するものとしてモデル化した。結果として得られる第１のリターダ層の（波での）リターダンスを、図２６に示し、結果として得られる速軸配向を、図２７Ａの矢印分布によって、及び速軸とｙ軸との間の角度を示す図２７Ｂの等高線図によって示す。第１のリターダ層を透過した光の円偏光度（｜Ｖ／Ｉ｜）を、図２８に示し、ここでは、円偏光度がリターダの面積の大部分にわたって約０．９９７より大きいことを見ることができる。比較のために、第１のリターダ層が均一な４５度の速光軸配向を有する均一な四分の一波リターダである、他の点では同等の光学システムに対する円偏光度を、図２９に示す。リターダンス及び速軸配向をパターン化することにより、円偏光度が著しく増加したことを、図２８〜図２９から見ることができる。
【０６１０】
実施例２
リターダ層を光学レンズの内面（凹面）上にスピンコーティングすることにより、不均一なリターダンスを有するリターダを作製した。レンズの内面は、直径５８．８ｍｍ、最大サグ（図６でＳｍと示される）１５．６ｍｍを有した。レンズは、ポリカーボネートを所望のレンズ形状に射出成形することによって作製した。内面を洗浄し、プラズマ処理した後、ハードコート層を適用した。ＲＯＬＩＣ  ＲＯＰ  １３１−３６０  ＬＰＰ材料を、シクロヘキサノンを使用して、６重量％固形分（ＲＯＬＩＣ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｌｔｄ．（Ａｌｌｓｃｈｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）により供給されているような）から４重量％固形分に希釈した。次いで、ＬＰＰ材料を、ハードコーティングされた内面上にスピンコーティングした。スピンコーター回転速度を、２０００ＲＰＭ／ｓで３０００ＲＰＭの回転速度まで加速させ、回転速度を３０００ＲＰＭで４５秒間保持した後、回転速度を、２０００ＲＰＭ／ｓで停止まで減速させた。コーティングを、約５５℃で５分間アニールした。ＬＰＰ材料は、レンズ表面に対して一定の偏光角度を有する、コーティングされたレンズ表面に対して垂直に適用された直線偏光を使用して、空気中でＵＶ硬化させた。３５重量％固形分で供給されたＬＣＰ材料であるＲＯＬＩＣ  ＲＯＦ  ５１９０−４１６を、ＬＰＰコーティングされた凹面上にスピンコーティングした。スピンコーター回転速度を、２０００ＲＰＭ／ｓで３２００ＲＰＭの回転速度まで加速させ、回転速度を３２００ＲＰＭで４５秒間保持した後、回転速度を、２０００ＲＰＭ／ｓで停止まで減速させた。コーティングを、約５５℃で５分間アニールした。次いで、ＬＰＰ層を、偏光していないＵＶ光を使用して窒素中でＵＶ硬化させた。
【０６１１】
リターダンス及び速軸配向は、レンズをミューラーマトリックス偏光計の下の回転プラットフォームに取り付けることによって測定した。レンズの頂点（図６の頂点７５７に対応する）における速軸配向は、頂点における速軸が固定軸と所定の角度を有するまで光軸周りにレンズを回転させることによって、レンズの光軸に直交する固定軸（例えば、固定軸は、図１Ａのｘ軸に対応することができる）に対して、いくつかの所定の角度（３０度の増分で０度〜１５０度）のうちの１つに固定した。次いで、レンズを固定軸周りに回転させて、レンズ上の様々な点におけるリターダンス及び速軸回転を測定した。位置は、レンズ勾配（光軸とレンズ表面に対する法線との間の角度）によって指定した。レンズ勾配は、頂点における０度からレンズの縁部における５５．６度まで変化した。頂点における速軸が固定軸から異なる所定の角度に（例えば、前の測定に対してよりも３０度大きく）なるように、光軸周りにレンズを回転させることによって、異なる速軸配向で測定を繰り返した。次に、固定軸周りに回転させて異なる勾配を選択することによって、異なる所定の角度に対するリターダンス対勾配を測定した。それぞれの所定の角度に対してリターダンス及び速軸配向対勾配が得られるまで、これを繰り返した。各偏光計測定値は、２０回の走査及び５５０ｎｍの波長に対する平均であった。
【０６１２】
図３０は、頂点における様々な速軸配向（凡例に示すような３０度の増分で０度〜１５０度）に対する、速軸配向対レンズ勾配のグラフである。図３１は、頂点における様々な速軸配向（凡例に示すような３０度の増分で０度〜１５０度）に対する、リターダンス対レンズ勾配のグラフである。１５０度の頂点における速軸配向角度は、−３０度の速軸配向と同等であり、１２０度の頂点の速軸配向角度は、−６０度の速軸配向と同等である。
【０６１３】
図３１に示すリターダンスを有するリターダを含む光学システムは、反射型偏光子と部分反射体との間に配置される。反射型偏光子の第１の偏光状態に対して４５度で均一な速軸配向を有し、均一な四分の一波リターダンスを有する第２のリターダが、部分反射体とディスプレイパネルとの間に配置される。
【０６１４】
図３１に示すリターダンスを有するリターダを含む光学システムは、ディスプレイパネルと部分反射体との間に配置される。光学システムは、部分反射体に隣接し、部分反射体から離間した反射型偏光子を含む。反射型偏光子の第１の偏光状態に対して４５度で均一な速軸配向を有し、均一な四分の一波リターダンスを有する第２のリターダが、部分反射体と反射型偏光子との間に配置される。
【０６１５】
図中の要素の説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されるものと理解されたい。具体的な実施形態を本明細書において例示し記述したが、様々な代替及び／又は同等の実施により、図示及び記載した具体的な実施形態を、本開示の範囲を逸脱することなく置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例又は変形例を包含することを意図する。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されるものとする。
【図１Ａ】
2020515903.tif 000030
【図１Ｂ】
2020515903.tif 000031
【図１Ｃ】
2020515903.tif 000032
【図１Ｄ】
2020515903.tif 000033
【図１Ｅ】
2020515903.tif 000034
【図１Ｆ】
2020515903.tif 000035
【図２】
2020515903.tif 000036
【図３】
2020515903.tif 000037
【図４】
2020515903.tif 000038
【図５Ａ】
2020515903.tif 000039
【図５Ｂ】
2020515903.tif 000040
【図６】
2020515903.tif 000041
【図７Ａ】
2020515903.tif 000042
【図７Ｂ】
2020515903.tif 000043
【図７Ｃ】
2020515903.tif 000044
【図８】
2020515903.tif 000045
【図９Ａ】
2020515903.tif 000046
【図９Ｂ】
2020515903.tif 000047
【図９Ｃ】
2020515903.tif 000048
【図９Ｄ】
2020515903.tif 000049
【図１０Ａ】
2020515903.tif 000050
【図１０Ｂ】
2020515903.tif 000051
【図１０Ｃ】
2020515903.tif 000052
【図１１】
2020515903.tif 000053
【図１２】
2020515903.tif 000054
【図１３】
2020515903.tif 000055
【図１４】
2020515903.tif 000056
【図１５】
2020515903.tif 000057
【図１６Ａ】
2020515903.tif 000058
【図１６Ｂ】
2020515903.tif 000059
【図１６Ｃ】
2020515903.tif 000060
【図１６Ｄ】
2020515903.tif 000061
【図１６Ｅ】
2020515903.tif 000062
【図１７】
2020515903.tif 000063
【図１８】
2020515903.tif 000064
【図１９】
2020515903.tif 000065
【図２０】
2020515903.tif 000066
【図２１】
2020515903.tif 000067
【図２２Ａ】
2020515903.tif 000068
【図２２Ｂ】
2020515903.tif 000069
【図２３】
2020515903.tif 000070
【図２４】
2020515903.tif 000071
【図２５】
2020515903.tif 000072
【図２６】
2020515903.tif 000073
【図２７Ａ】
2020515903.tif 000074
【図２７Ｂ】
2020515903.tif 000075
【図２８】
2020515903.tif 000076
【図２９】
2020515903.tif 000077
【図３０】
2020515903.tif 000078
【図３１】
2020515903.tif 000079
【国際調査報告】
2020515903.tif 000080
2020515903.tif 000081
2020515903.tif 000082
2020515903.tif 000083
2020515903.tif 000084
2020515903.tif 000085
2020515903.tif 000086
2020515903.tif 000087