Optische Eigenschaften sind für die Erfüllung der Systemanforderungen ebenso bedeutsam wie Elektronik und Software. Damit das Gesamtsystem die Spezifikation des Kunden erfüllt, berücksichtigt das Fraunhofer IPMS bereits in einem sehr frühen Stadium der Systemkonzeption optische Simulationen und Designentwicklungen und hat für diese Entwicklungsaufgaben umfassende Kompetenzen im Bereich Technische Optik aufgebaut. Dazu zählen die Konzeption optischer Systeme, die entsprechende Simulation mit Hilfe etablierter Softwarewerkzeuge wie ZEMAX und die Entwicklung von Methoden zur Justage und Montage optischer Systeme. Die Fertigung optischer Komponenten erfolgt typischerweise über externe Kooperationspartner.

Diese Kompetenzen wurden in vielen Projekten erfolgreich genutzt. Dazu zählt z. B. das Design von Optiken für die Nutzung von bidirektionalen Mikrodisplays in Head-Mounted-Displays sowie die Konzeption von Systemen zur Bildaufnahme und Entfernungsmessung mit Hilfe von zweidimensionalen Scannerspiegeln. In sehr starkem Maße genutzt wurde die Kompetenz Technische Optik außerdem bei der Entwicklung eines neuartigen 3D-Displays, das ein streifenförmig ausgeprägtes OLED-Backlight zur Beleuchtung eines kommerziellen LC-Modulators verwendet. Durch geeignete Ansteuerung der OLED-Streifen kann im Raum- oder Zeitmultiplex der dreidimensionale Bildeindruck generiert werden, auch für mehrere Betrachter aus unterschiedlichen Blickrichtungen gleichzeitig. Hier wurde neben der eigentlichen Optik zur Bildgenerierung auch die optische, hochgenaue Montage von Backlight, Optik und LC-Modulator am Fraunhofer IPMS entwickelt.