JP2024524975A - 複数の画像平面を有する光学アセンブリ及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

開示されるのは、投影面（５）上のヘッドアップディスプレイ（１０）用の光学アセンブリ（１１）であって、少なくとも１つの結像ユニット（２６、２７）を含む画像生成デバイス（２２）と、画像生成デバイス（２２）と投影面（５）との間のビーム経路内に配置された少なくとも１つの波面マニピュレータ（２３）と、を備える、光学アセンブリ（１１）である。光学アセンブリ（１１）は、少なくとも２つの異なる画像平面において仮想描写（８、１８）を生成するように構成されており、画像生成デバイス（２２）が、少なくとも第１の領域（２６、２８）と第２の領域（２７、２９）を有し、画像生成デバイス（２２）及び波面マニピュレータ（２３）が、画像生成デバイス（２２）の第１の領域（２６、２８）で生成された画像から第１の画像平面において仮想描写（８）を生成し、画像生成デバイス（２２）の第２の領域（２７、２９）で生成された画像から第２の画像平面において仮想描写（１８）を生成するように、組み合わせて構成されている。

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）用の光学配置及びヘッドアップディスプレイに関する。

ヘッドアップディスプレイは、現在、多様なアプリケーションの文脈で、特に、車両の観察窓、例えば、自動車のフロントガラス、フロントスクリーン、又は航空機の観察窓にも関連して使用されている。これらの視認窓、特にフロントガラスは、通常、ヘッドアップディスプレイの投影面として使用される曲面を有する。

ヘッドアップディスプレイは、通常、画像生成ユニット（ＰＧＵ）又はプロジェクタ、投影面、アイボックス、及び仮想画像平面を備える。画像は、画像生成ユニット又はプロジェクタによって画像生成平面内に生成される。画像は、投影面上に投影され、投影面からアイボックス内に投影される。アイボックスは、投影された画像が仮想画像として視認者に知覚可能である平面又は空間領域である。仮想画像平面、すなわち、仮想画像がその上に生成される平面は、投影面の上又は後方に配置される。

従来のＨＵＤシステムは、１つの画像平面のみ及び１つの画像生成平面のみを有する（図１を参照）。将来のＨＵＤシステムに対するマーケットによる要求を考慮すると、ＨＵＤにおいて異なる画像距離を有する複数の画像平面を実現する必要がある。コストを低減してシステムの安定性を維持するために、ＨＵＤ内の構成要素は可能な限り固定的に設置され、可動部品は不要とされるべき必要がある。同時に、設置スペースの要求に関しては実質的に増大されるべきではない。

この背景に対して、本発明の目的は、投影面上のヘッドアップディスプレイに対する有利な光学配置と、特に異なる画像平面における仮想画像の生成を可能にする、有利なヘッドアップディスプレイと、を提供することである。

これらの目的は、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ用の光学配置、及び請求項１５に記載のヘッドアップディスプレイによって達成される。従属請求項は、本発明の更に有利な構成を含む。

投影面上のヘッドアップディスプレイ用の本発明による光学配置は、画像生成デバイスと、画像生成デバイスと投影面との間のビーム経路内に配置された少なくとも波面マニピュレータと、を備える。画像生成デバイスは、少なくとも１つの画像生成ユニットを備える。本発明による光学配置は、少なくとも２つの異なる画像平面、すなわち、異なる画像距離での画像平面において、仮想画像を生成するように設計される。本文脈では、画像距離は、仮想画像の画像平面とアイボックスとの間の距離である。

少なくとも２つの異なる画像平面を生成するために、画像生成デバイスは、少なくとも第１の領域と第２の領域とを有する。互いに組み合わせて、画像生成デバイス及び波面マニピュレータは、画像生成デバイスの第１の領域で生成された画像から第１の画像平面における仮想画像を生成し、画像生成デバイスの第２の領域で生成された画像から第２の画像平面における仮想画像を生成するように設計される。言い換えれば、少なくとも２つの異なる又はずれた画像平面は、光軸に沿ってアイボックスから又は投影面からずれた距離に位置する。

本発明による光学配置は、異なる画像距離を有する複数の画像平面がヘッドアップディスプレイ内で実現され得るという点で有利である。その過程中、この目的のために必要となる構成要素は、ヘッドアップディスプレイに確実に取り付けることができる。従って、可動部品は必要ではない。これにより、堅牢な光学配置が可能になり、従って、それに応じて堅牢なヘッドアップディスプレイが可能になる。更に、本発明による光学配置を、コスト効率よく製造することができ、既存のヘッドアップディスプレイにわずかな出費で任意選択的に後付けすることができる。

画像生成デバイスの第１の領域及び第２の領域は、共通の画像生成平面を有してもよい。言い換えれば、画像生成デバイスは、このように、１つの例えばセグメント化された画像生成平面のみを有する、単一の画像生成ユニット又は構成要素のみを有してもよい。代替案では、画像生成デバイスの第１の領域は、第１の画像生成平面を有してもよく、画像生成デバイスの第２の領域は、第２の画像生成平面を有してもよい。この変形例では、第１の画像生成平面及び第２の画像生成平面は、互いに異なっていてもよい。特に、例えば、波面マニピュレータからずれた距離に配置された、２つの異なる構成要素又は画像生成ユニットが存在してもよい。この変形例は、既存のヘッドアップディスプレイに更なる画像生成デバイス又はユニットを後付けし、従って、ヘッドアップディスプレイにおいて異なる画像距離を有する複数の画像平面を実現するのに特に適している。

少なくとも１つの波面マニピュレータは、好ましくは、少なくとも１つのホログラフィック配置を含む。少なくとも１つのホログラフィック配置は、好ましくは、複数の波長で光を回折するように設計される。この目的のために、各々が１つの波長で光を回折する複数のホログラム、及び／又は複数の波長で光を回折する多重ホログラムを、ホログラムスタックとして配置することができる。加えて又は代替例として、少なくとも１つの波面マニピュレータは、自由形態面を有する少なくとも１つの光学要素を含む。有利には、自由形態面を有する光学要素は、画像生成デバイスとホログラフィック配置との間のビーム経路内に配置される。複数の自由形態面が、例えば、複数の対応する光学要素又は複数の自由形態面を有する１つの光学要素の形態で存在してもよい。個々の自由形態面は、各々、画像生成デバイス及び／又は特定の画像生成ユニットの特定の領域から放出された光のビーム成形のために設計され得る。例えば、第１の画像生成ユニット又は第１の領域、及びかかる第１の画像生成ユニット又は第１の領域から放出された光のビーム経路内に配置された第１の自由形態面、並びに第２の画像生成ユニット又は第２の領域、及びかかる第２の画像生成ユニット又は第２の領域から放出された光のビーム経路内に配置された第２の自由形態面が存在してもよい。

少なくともホログラフィック配置及び／又は更なる自由形態面要素は、わずかな設置スペース内で有利な波面マニピュレータを実現することができ、かかる波面マニピュレータは特に、生じている画像誤差又は収差を補正する。特に、歪曲、デフォーカス、チルト、非点収差、画像平面の湾曲、球面収差、高次非点収差、コマなどの結像収差は、ホログラフィック要素及び／又は自由形態面の助けを借りて補正することができる。自由形態面を含む光学要素は、自由形態面の対応する構成によって解像度の向上に寄与し、結像収差の目標補正を可能にする。更に、光学要素は、自由形態面であるため、設置スペースをほとんど取らない。言い換えれば、光学要素はまた、コンパクトな構成を有するヘッドアップディスプレイの結像品質の向上にも大きく貢献する。

自由形態面は、広義には、特に、領域的に定義された関数、特に２回連続して微分可能な領域的に定義された関数によって表すことができる複雑な曲面を意味すると理解されるべきである。領域的に定義された関数の好適な例は、（特に区分的な）多項式関数（特に、例えば双３次スプライン、４次以上の高次スプライン、又は多項式非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）などの多項式スプライン）である。これらは、少なくとも主径線に沿った円として記述される、例えば、球面、非球面、円柱面、トーリック面などの、単純な曲面と区別されるべきである。特に、自由形態面は、軸対称性を有する必要はなく、点対称性を有する必要もなく、表面の異なる領域において平均表面屈折力値に対する異なる値を有し得る。

有利な変形例では、波面マニピュレータは、少なくとも第１のホログラフィック配置と第２のホログラフィック配置とを備え、第１のホログラフィック配置は、画像生成デバイスの第１の領域で生成された画像から第１の画像平面における仮想画像を生成するように設計され、第２のホログラフィック配置は、画像生成デバイスの第２の領域で生成された画像から第２の画像平面における仮想画像を生成するように設計される。このようにして、設置スペースを追加的に必要とすることなく、純粋に複数のホログラフィック配置の好適な構成によって、画像距離が異なる複数の画像平面を有するヘッドアップディスプレイを実現することができる。

特に、第１のホログラフィック配置は、少なくとも第１の波長で光を回折するように設計され得る。例えば、第１のホログラフィック配置は、定義された色空間において３つの異なる波長で光を回折するように設計され得る。第２のホログラフィック配置は、少なくとも第２の波長で光を回折するように設計され得る。例えば、第２のホログラフィック配置は、定義された色空間において３つの波長で光を回折するように設計され得るが、これらの波長は、第１のホログラフィック配置が設計される波長とは異なる。この場合、第１の波長と第２の波長の間の差は、定義された限界値を超えなければならない。例えば、第１のホログラフィック配置は、第１の波長で赤色光を回折するように設計され得、第２のホログラフィック配置は、第１の波長とはわずかに異なる第２の波長で赤色光を回折するように設計され得る。例えば、赤色光の２つの波長は、少なくとも１０ナノメートル又は少なくとも２０ナノメートルだけ互いに異なっていてもよい。同様に、第１のホログラフィック配置及び第２のホログラフィック配置は、ホログラフィック配置が設計されている、個々の色の波長が、再び定義された絶対差値だけ異なる、定義された波長で緑色光及び青色光を回折するように設計され得る。

ホログラフィック配置及び／又は自由形態面を含む少なくとも１つの光学要素は、各々、反射性及び／又は透過性を有するように構成され得る。これにより、わずかな設置スペースで、可変ビーム経路、特に折り返しビーム経路の実装を可能にする。自由形態面を有する光学要素の反射構成は、コンパクトな構成を有するヘッドアップディスプレイのアプリケーションに関連して特に有利であり、なぜならば、このようにして、光学要素が、処理中に特に色収差などの追加の画像誤差を誘発することなく、たとえ高い入射角においても、とにかく必要なビーム偏向に同時に寄与することができるからである。

好ましくは、自由形態面は、少なくとも１つの収差又は１つの結像収差を少なくとも部分的に補正するように設計される。それは、前述の結像収差の少なくとも１つであり得る。結像収差は、特に湾曲した投影面の場合、投影面によって引き起こされる可能性があり、及び／又は、例えばヘッドアップディスプレイの文脈では、画像生成ユニットによって及び／又はビーム経路の形状によって引き起こされる可能性がある。更に、自由形態面によって、解像度、したがって結像品質を最適化することができる。

好ましくは、自由形態面は、少なくとも１つの定義されたパラメータに依存する結像関数から導出される表面形状を有する。少なくとも１つの定義されたパラメータは、波面マニピュレータの想定されるアプリケーションから生じ得る。例えば、フロントガラスの曲率半径は、自由形態面の形状に影響を及ぼすパラメータとして使用され得る。光学要素は、特に、それぞれのアプリケーションの形状に適合した収差の補正を実行することができるように、複数の自由形態面を有し得る。例えば自動車におけるアプリケーションの文脈では、使用される自由形態面の特定の選択又は配置によって、フロントガラスの特定の形状に適合させることができる均一な波面マニピュレータを使用することを可能にする。

本発明の範囲内で使用され得るホログラフィック配置の有利な特性及び特徴を以下に説明する。

ホログラフィック配置は、少なくとも２つのホログラフィック要素を含み得る。少なくとも２つのホログラフィック要素は、好ましくは、ビーム経路に直接連続して配置される。言い換えれば、少なくとも２つのホログラフィック要素の間には、更なる光学要素又は構成要素は配置されない。更に、少なくとも２つのホログラフィック要素は、少なくとも定義された波長及び定義された入射角範囲に対して反射性であるように構成され得る。そうでない場合、ホログラフィック要素は、好ましくは、透過性の設計を有する。

直接連続して配置され、且つ少なくとも部分的に反射性であるように構成された２つのホログラフィック要素の使用は、特にヘッドアップディスプレイに関連して、結像品質がホログラフィック要素の個々の構成によってかなり改善され得るという利点を有する。この目的のために、ホログラフィック要素はほとんど設置スペースを取らないことで、例えば自動車用に設計されたヘッドアップディスプレイの場合などの、利用可能な設置スペースがわずかしかない場合に、波面マニピュレータによって結像品質の大幅な向上を達成することができる。このホログラフィック配置により、高い屈折力、特に、例えば色収差のない透過性であるように構成された光学構成要素によって達成されるような屈折力に匹敵する屈折力を達成する。透過性ホログラムと比較して、定義された波長に対する反射性ホログラムは、高い効率及びより高い波長選択性で、より広い角度スペクトルを提供する。その結果、広い入射角スペクトルにもかかわらず、色チャネルを互いに分離することができる。従って、このホログラフィック配置は、同時に高い効率での大きな視野（ＦＯＶ）を可能にし、従って、大きな視野及び大きな開口数を有するＶＲヘッドアップディスプレイ（ＶＲ－仮想現実）及び拡張現実ヘッドアップディスプレイ（ＡＲ ＨＵＤ）の両方に適している。更なるアプリケーションの可能性は、湾曲した投影面を有するヘッドアップディスプレイ、例えば、車両、特に自動車、鉄道車両、航空機、又は船舶のフロントガラス用の、及び一般に観察窓用のヘッドアップディスプレイによってもたらされる。

ホログラフィック配置によって達成される更なる利点は、ホログラフィック配置の高い回折角のために、アイボックス内に反射される未使用の回折次数からの光の割合が低減されることである。更に、高品質の多色画像表現を生成することができる。

好ましくは、少なくとも２つのホログラフィック要素の各々は、いくつかのホログラムを含む。この場合、各ホログラムは、少なくとも１つの定義された波長で記録又は生成される。ホログラフィック要素は、例えば、複数のホログラムを含むことができ、これらのホログラムは、スタックとして互いに上下に配置され得る。一例として、ホログラフィック要素は、いくつかの、好ましくは複数の単色ホログラムを有し得る。代替案では、ホログラフィック要素は、少なくとも２つの定義された波長で記録又は生成されている、少なくとも１つのホログラムを含み得る。好ましくは、そのようなホログラムは、定義された色空間の３つの異なる波長で記録され、例えば、ＲＧＢホログラム若しくはＣＭＹホログラムとして、又は異なる色空間の多数の個々の波長から形成されたホログラムとして構成される。言及した例では、Ｒは赤を表し、Ｇは緑を表し、Ｂは青を表し、Ｃはシアンを表し、Ｍはマゼンタを表し、Ｙは黄を表す。

従って、少なくとも２つのホログラフィック要素のうちの少なくとも１つ、好ましくは２つは、相互に異なる波長に対して反射性であるように構成された、少なくとも２つ、好ましくは３つのホログラムを含み得る。追加的又は代替的に、少なくとも２つのホログラフィック要素のうちの少なくとも１つ、好ましくは２つは、少なくとも２つ、好ましくは３つの相互に異なる波長に対して反射性であるように構成されている、少なくとも１つのホログラムを含み得る。言い換えれば、言及したホログラムは、対応する相互に異なる波長で記録されている。

ホログラム要素の個々のホログラム又はホログラム配置のホログラム全体の配置は、ホログラム間のフィルタ効果を回避するための自由度として使用することができる。ホログラフィック要素の個々の相互に異なるホログラムは、光軸と一致し得る中心線又は中心軸に対して、又はホログラフィック要素のいくつかの他の定義された形状パラメータに対して、互いに隣接して及び／又は互いに後ろに配置することができる。

ホログラフィック配置は、第１のホログラフィック要素と第２のホログラフィック要素とを含むことができ、それぞれのホログラフィック要素の複数のホログラム又は全てのホログラムは、それらが設計されている波長を除いて、同一又は同じに構成されている。言い換えれば、第１のホログラム要素の複数のホログラム又は全てのホログラムは、同一に構成することができ、それらが設計されている波長に関してのみ互いに異なり得る。同様に、第２のホログラム要素の複数のホログラム又は全てのホログラムは、同一に構成することができ、それらが設計されている波長に関してのみ互いに異なり得る。

好ましくは、第１のホログラフィック要素は、個々のホログラムの配置に関して、第２のホログラフィック要素に対して鏡面対称に配置される。例えば、第１のホログラフィック要素は、赤色光で記録されたホログラムと、緑色光で記録されたホログラムと、青色光で記録されたホログラムとを含むことができ、これらのホログラムは、前述の順序で互いに上下に配置される。第２のホログラフィック要素も同様に、赤色光で記録されたホログラムと、緑色光で記録されたホログラムと、青色光で記録されたホログラムとを有することができ、これらも同様に、この順序で互いに上下に配置される。鏡面対称配置の場合、第１のホログラフィック要素及び第２のホログラフィック要素は、例えば、赤色光で記録された第１のホログラム要素のホログラムが、赤色光で記録された第２のホログラム要素のホログラムに直接隣接して配置されるように、互いに上下に又は互いに隣接して配置される。代替例では、第１のホログラフィック要素のホログラムの配置は、定義された方向に関して、第２のホログラフィック要素のホログラムの配置と同一にすることができる。例えば、両方のホログラフィック要素は、定義された方向に関して、ＲＧＢ（Ｒ－赤色光で記録されたホログラム、Ｇ－緑色光で記録されたホログラム、Ｂ－青色光で記録されたホログラム）の順序で配置されたホログラムを有することができ、これらは、一方のホログラフィック要素のホログラムＲが他方のホログラフィック要素のホログラムＢに近接するように互いに対向して配置される。任意の他の相互に異なる配置も同様に可能であり、例えば、ＲＧＢがＧＢＲに近接しているか又は隣接している。

更に有利な変形例では、少なくとも１つのホログラフィック要素の複数のホログラムは、２つの設計波面で記録される。後者のうち、ホログラフィック要素のうちの少なくとも１つのホログラムの少なくとも１つの設計波面は、波長及び入射角に関して、ホログラフィック要素のうちの１つ、特に第１及び／又は第２のホログラフィック要素の別のホログラムの少なくとも１つの設計波面と同一である。異なる波長に対して同一の設計波面を使用することは、必要なホログラムを少ない費用で且つ高精度に製造することができるという利点を有する。

共同で使用される設計波面は、好ましくは、異なる波長間のフィルタ効果を最小に導く平面波として定義され、更に、非平面波の使用と比較して、色に割り当てられたホログラムの互いに対する位置決め公差をより寛大に選択することができるという利点を有する。言い換えれば、光軸方向及び／又は横方向、すなわち光軸に対して垂直な方向においてホログラム間の距離を変化させることが、結像品質に悪影響を及ぼすことなく可能である。

ホログラフィック配置、特にホログラフィック要素の少なくとも１つは、好ましくは、球面波を平面波に変換するように構成される。その結果、ホログラフィック配置、特にホログラフィック要素は、体積、したがって必要な設置スペースを増大させることなく、高い屈折力を有する。更に、ミラー上のビーム断面積を減少させ、その結果、ミラーのサイズと屈折力の両方を低減することができる。これにより、屈折力がシステム内でよりよく分散され、屈折力の公差に対する感度が低くなるため、更に有利である。更に、ホログラフィック要素のうちの少なくとも１つは、自由形態波面を平面波面に変換するように、又は球面波を自由形態波面に変換するように構成され得る。少なくとも１つのホログラムは、少なくとも１つの自由形態波で記録又は露出され得る。その結果、様々な収差を補正することができ、性能を向上させることができる。そのような構成の場合、例えば自由形態面によって生成することもできるような任意の波面を有する光を変換することが可能であるという事実により、レンズ要素及び／又はミラーなどの自由形態面を有する構成要素の数を低減することができる。

ホログラフィック配置の少なくとも２つのホログラフィック要素に対する設計波面の入射方向は、異なる波長間のフィルタ効果を回避するための自由度として使用され得る。入射方向はまた、各波長に対して異なるように選択され得る。好ましくは、少なくとも２つの波長、好ましくはこの３つの波長に対する設計波面は、各ホログラフィック要素に対して同じ設計波面であり、使用される波長においてのみ異なる。

ホログラム間の距離及びその厚さは、波面マニピュレータ又は波面マニピュレータを含む光学配置の寸法又は範囲と比較して無視できる程度である。従って、ホログラフィック配置は、光軸方向における程度によって潜在的に引き起こされる収差がない。ホログラフィック要素の設計波面は、更に、材料公差の補償、例えば材料収縮の補償のための自由度として使用され得る。この場合、一般的な設計波面は、互いにわずかに異なる。

好ましくは、少なくとも２つのホログラフィック要素は、互いに１ミリメートル未満、特に０．５ミリメートル未満、好ましくは０．１ミリメートル未満の距離に配置される。この距離は、好ましくは、ゼロ又は無視できる程度である。その結果、第１に、高い結像品質が達成され、更に、個々のホログラフィック要素は、互いに対する位置に関してその後に調整される必要がない。

ホログラフィック配置は、層又はフィルム又は基板の形態、例えば体積ホログラム又はプレートの形態で構成され得る。追加的又は代替的に、ホログラフィック配置は、平面又は曲面を有し得る。ホログラフィック配置は、例えば、カバーガラス、又はとにかく存在しているいくつかの他の光学構成要素の表面に、又はその上に配置され得るか、又は配置されている。このように、追加の設置スペースが取られない。例えば、波面マニピュレータは、透過性に構成され、且つホログラフィック配置と投影面との間のビーム経路内に配置されるように設計された、光学構成要素を含み得る。この場合、ホログラフィック配置は、好ましくは、透過性であるように構成された光学構成要素の（投影面から離れる方向に面する）表面に配置され得る。透過性であるように形成された光学構成要素とホログラフィック配置との両方は、好ましくは、同じ曲率で湾曲するように構成され得る。透過性であるように形成された前述の光学構成要素は、例えば、通常、フロントガラスとヘッドアップディスプレイとの間の位置に配置され、且つヘッドアップディスプレイを介してアイボックスの方向に太陽光が反射されないように定義された方向に太陽光を反射するように設計された、いわゆるグレアトラップであり得る。この構成変形例では、ホログラフィック配置及びグレアトラップは、好ましくは、同じ曲率で構成され、且つ互いに直接隣接して配置されている。

全体として、ホログラフィック要素によって、波面マニピュレータは、従来の屈折光学構成要素で可能であったよりも、使用される光を著しく大きく又は極端に偏向させることが可能である。更に、高品質の多色画像を投影することができる。

画像生成デバイスは、有利には、少なくとも１つの平面、すなわち、空間的に拡張された平面を含み、この平面は、定義された放出角範囲で、放出された光の波長に関して定義された最大帯域幅で光を放出するように設計されている。好ましくは、平面の各発光点は、散乱ローブの形態で、又は定義された角範囲で光を放出する。これは、例えば、ディフューザの使用によって達成され得る。好ましくは、画像生成デバイスは、レーザ光、特にレーザビームを放出するように設計される。有利には、画像生成デバイスは、少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つの異なる波でレーザ光を放出するように設計される。これには、好ましくは、定義された色空間の３つの異なる波長、例えば、赤、緑、及び青、又はシアン、マゼンタ、及び黄を伴う。ホログラフィック要素は、例えば、ミラー及びレンズ要素などの他の光学構成要素と比較して波長に関して感度がより高いため、画像生成デバイスは、放出された光の波長に関して定義された最大帯域幅を有するように構成されている場合、有利である。

本発明による光学配置は、好ましくは、１０リットル未満の体積を有し、言い換えれば、１０リットル未満の設置スペースを占有する。この光学配置は、特に、非常にコンパクトに形成され、すなわち、わずかな設置スペースしか占有せず、同時に、複数の画像平面において非常に高い結像品質を確実にするヘッドアップディスプレイを提供する。本発明による光学配置は、例えば自動車、航空機、又はＶＲ配置、例えばＶＲ眼鏡に後付けするのに適している。

更なる変形例では、波面マニピュレータ、特に少なくとも１つのホログラフィック配置は、異なる画像平面の画像をスペクトル的に分離するように、又は様々な画像平面に対して異なる偏光状態を生成することによってかかる画像を分離するように設計される。

画像生成デバイスは、複数の画像生成ユニットを備え得る。特に、第１の画像生成ユニットは、画像生成デバイスの第１の領域を有し得、第２の画像生成ユニットは、画像生成デバイスの第２の領域を有し得る。言い換えれば、各画像生成ユニットは、定義された画像平面における仮想画像を生成するように設計され得る。そのような構成により、特に、既存のヘッドアップディスプレイの簡単でコスト効果の高い後付けを可能にする。

更に、波面マニピュレータは、各々が定義された画像平面内に仮想画像を生成するように各々設計された、複数のホログラフィック配置を含み得る。同様に、波面マニピュレータは、自由形態面を有し、且つ少なくとも定義された画像平面における仮想画像を生成するように設計された、複数の光学要素を含み得る。これらの変形例によりまた、異なる画像距離での２つ以上の画像平面を有するヘッドアップディスプレイを実現するために、好適なホログラフィック配置及び／又は自由形態要素によって、既存のヘッドアップディスプレイシステムをコスト効果の高い方法で簡単且つコスト効果高く後付けすることを可能にする。

本発明によるヘッドアップディスプレイは、本発明による上述の光学配置を含む。それにより、上記で既に規定した特徴及び利点を有する。投影面は、車両のフロントガラス又は観察窓の表面であり得る。投影面又は観察窓は、湾曲した構成を有し得る。車両は、自動車、航空機、鉄道車両、又は船舶であり得る。観察窓は、眼鏡、特にスマートグラス、頭部ウェアラブル透明スクリーン、ＡＲ眼鏡若しくはＡＲヘルメット、バイザー、又は顕微鏡の接眼レンズであり得る。

本発明によるヘッドアップディスプレイは、複数の画像平面において大きな視野で仮想画像を生成することを可能にする。例えば、例えば少なくとも１０°、好ましくは少なくとも１５°×５°（ＦＯＶ：１５°×５°）の視野を有し、且つアイボックスから特定の距離、例えば２メートル～１２メートルの距離で観察可能である、長方形の仮想画像を生成することも可能である。アイボックスは、最大で１５０ｍｍ×１５０ｍｍの寸法を有し得る。

仮想画像の輝度及び均一性は、ホログラフィック要素の対応する設計波によって最適化され得る。更に、白の程度の均一性は、色混合の係数の設定、例えば、画像生成ユニットにおけるＲＧＢ色空間の設定によって設定され得る。以下、添付の図面を参照しながら、例示的な実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、好ましい例示的な実施形態によってより具体的に図示されて詳細に説明されているが、本発明は、開示された実施例によって制限されるものではなく、当業者であれば、本発明の保護範囲から逸脱することなく、そこから他の変形例を導出することができる。

図面は、必ずしも全ての細部において正確で縮尺通りではなく、より明瞭にする目的で拡大又は縮小されて表され得る。このため、本明細書に開示された機能的な詳細は、制限的なものとして理解されるべきではなく、単に、この技術分野の当業者に対して、本発明を様々な方法で使用するための指針を与える例示的な基礎であるものとして理解されるべきである。

ここで使用される「及び／又は」という表現は、２つ以上の要素の系列で使用される場合、列挙された要素のいずれかを単独で使用することができ、又は列挙された要素の２つ以上の任意の組み合わせを使用することができることを意味する。例えば、構成要素Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含む構成物が記載されている場合、その構成物は、Ａ単独；Ｂ単独；Ｃ単独；Ａ及びＢの組み合わせ；Ａ及びＣの組み合わせ；Ｂ及びＣの組み合わせ；又はＡ、Ｂ及びＣの組み合わせを含むことができる。

自動車のフロントガラス用の１つの画像平面を有するヘッドアップディスプレイのビーム経路を、側面図で概略的に示す図である。 自動車のフロントガラス用の２つの画像平面を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイのビーム経路を、側面図で概略的に示す図である。 同じ光学構成要素を有する、異なる物体平面に対するビーム経路を概略的に示す図である。 異なる光学構成要素を有する、同じ物体平面に対するビーム経路を概略的に示す図である。 本発明による光学配置を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイの第１の実施形態変形例を概略的に示す図である。 本発明による光学配置を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイの第２の実施形態変形例を概略的に示す図である。 本発明による光学配置を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイの第３の実施形態変形例を概略的に示す図である。 本発明による光学配置を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイの第４の実施形態変形例を概略的に示す図である。 ホログラフィック配置の第１の変形例を概略的に示す図である。 ホログラフィック配置の第２の変形例を概略的に示す図である。 ホログラフィック配置内のビーム経路を概略的に示す図である。

図１は、画像平面を有するヘッドアップディスプレイ１０のビーム経路を概略的に示している。ヘッドアップディスプレイ１０は、画像生成ユニット１と、例えば自動車のフロントガラスの形態の投影面５と、波面マニピュレータ７と、を備える。投影面５、例えばフロントガラスは、湾曲した形状で構成され得る。車両用のアプリケーションの場合、画像生成ユニット１及び波面マニピュレータ７は、好ましくは、付属品（図示せず）に一体化された方法で配置される。ヘッドアップディスプレイ１０は、投影面５上に、特にフロントガラスの表面上又は車両の外部領域内に、例えばフロントガラスの表面後方の進行方向に仮想画像８を生成するように構成される。ビーム経路は、参照符号６によって識別される。

示される構成変形例では、波面マニピュレータ７は、ホログラフィック配置４と、反射性であるように構成されており、自由形態面を有し、且つ画像生成ユニット１から画像生成ユニット１とホログラフィック配置４との間を進むビーム経路６内に配置された光学要素３と、を備える。光学要素３は、好ましくは、自由形態面ミラーとして構成される。

画像生成ユニット１は、波面マニピュレータ７の方向に光波を放出する。画像生成ユニット１によって出力される画像情報又は生成される画像は、参照符号２による矢印によって識別され、一方、その仮想画像は、参照符号８によって識別される。波面マニピュレータ７は、結像収差を補正し、任意選択的にビーム経路を拡張するために使用される。波面マニピュレータ７は、光波を投影面５、特に湾曲した投影面の方向に導く。投影面５において、光波は、アイボックス９の方向に反射される。この場合、アイボックス９は、ヘッドアップディスプレイ１０によって生成された仮想画像８を知覚することができるようにするため、ユーザが位置しなければならない又は位置することができる領域を形成する。画像平面は、仮想画像８の画像距離によって定義される。

図２は、２つの画像平面を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイ１０のビーム経路を概略的に示しており、ヘッドアップディスプレイ１０は、本発明による光学配置１１を含む。第１の画像平面は、仮想画像８によって定義される画像平面に対応する。第２の画像平面は、更なる仮想画像１８によって定義される。対応するビーム経路は、参照符号１６によって識別される。第１の画像平面及び第２の画像平面は、ずれた画像距離を有する。この場合、ビーム経路６及び１６は、空間的な重畳を有し得る。

図３及び図４は、本発明の基礎となる光学原理を説明している。光学システムを焦点距離ｆ及び光軸１３を有する単一のレンズ要素１２として単純化した方式で考えた場合、図３に示されるような物体（画像ジェネレータ）１４、１７と画像（仮想画像）１５、１９との間に結像状態が生じる。図３は、同じ光学構成要素１２を有する異なる物体距離又は物体間隔ｓ１、ｓ２に対する、画像１５、１９のビーム経路を示している。異なる物体間隔（ｓ１及びｓ２）又は異なる画像間隔（ｓ１’及びｓ２’）のいずれかに対して同じシステム（１つの焦点距離ｆのみ）が使用される場合、２つの異なる画像平面が生じる。すなわち、同じ物体間隔（ＰＧＵ）を有する単一の光学システムによって、十分な品質で２つの画像間隔（ｓ１’及びｓ２’）を実現することは可能ではない。

画像生成ユニット１の同じ画像生成平面が両方の仮想画像１５及び１９に対して使用される場合、２つの異なる結像システム１２ａ及び１２ｂが必要となる。これは、図４に示されるように、構成要素１２ａ及び１２ｂ、並びに構成要素１２ａ及び１２ｂの位置が異なっていてもよいことを意味する。図４は、異なる光学構成要素１２ａ及び１２ｂを有する、同じ物体平面に対する画像のビーム経路を示している。

以下、図５～図８に基づいて、本発明の実施形態変形例をより詳細に説明する。図５～図８は各々、本発明による光学配置１１及び投影面５を有する、本発明によるヘッドアップディスプレイ１０を示している。投影面５は、例えば、フロントガラス又は観察窓であり得る。

光学配置１１は、各場合において、画像生成デバイス２２と、画像生成デバイス２２と投影面５との間のビーム経路内に配置された波面マニピュレータ２３と、を備える。示される変形例では、波面マニピュレータ２３は、各場合において、ホログラフィック配置２４と、自由形態面を有する少なくとも１つの光学要素２５と、を備える。

図５に示される変形例では、様々な画像平面は、２つの画像生成ユニット２６及び２７によって実現され、第１の画像生成ユニット２６は、画像生成デバイス２２の第１の領域を形成し、第２の画像生成ユニット２７は、画像生成デバイス２２の第２の領域を形成する。第１の画像生成ユニット２６及び第２の画像生成ユニット２７は、互いに異なるそれぞれの画像生成平面又は物体平面を有する。示される変形例では、第２の画像生成ユニット２７の画像生成平面は、第１の画像生成ユニット２６の画像生成平面よりも、自由形態面要素２５の近くに配置されている。図５に示される変形例では、同じホログラフィック配置２４、及び自由形態面ミラーとして構成される同じ光学要素２５が、生成される２つの仮想画像平面に対して使用される。更に、利用される色空間の波長、例えば赤緑青（ＲＧＢ）は、生成される２つの画像平面に対して同一である。示される例では、画像生成デバイス２２の第１の領域２６から出射しているビーム経路の光線は、参照符号３１を伴う矢印によって識別され、画像生成デバイス２２の第２の領域２７から出射しているビーム経路の光線は、参照符号３２を伴う矢印によって識別される。ＲＧＢ色空間の代替例として、異なる色空間の３つ波長を使用することができる。３つの異なる波長よりも少ない波長、例えば１つの波長のみ、又は２つの波長のみの構成もまた可能である。図５から明らかなように、ビーム経路の空間的な重畳も可能である。

図６に示される変形例は、２つの画像生成ユニットの代わりに１つの画像生成ユニットのみが存在するという点で、図５に示される変形例とは異なる。この変形例では、画像生成デバイス２２は、第１の領域２８と第２の領域２９とを有し、第１の領域２８は、第１の画像平面において画像用の光線を放出し、第２の領域２９は、第１の画像平面とは異なる第２の画像平面において画像用の光線を放出する。このように構成された画像生成デバイス２２は、例えば、同じ画像生成平面内に位置するが異なる画像平面における仮想画像の生成のために設計された、個々のセグメントを含み得る。

図６に示される変形例では、波面マニピュレータ２３の範囲内の様々な画像平面は、自由形態面を有する２つの異なる光学要素が存在するおかげで互いに分離されている。具体的には、第１の自由形態面ミラー２０及び第２の自由形態面ミラー３０が存在し、第１の自由形態面ミラー２０は、第１の領域２８によって送られた光線をホログラフィック配置２４の方向に投影し、第２の自由形態面ミラー３０は、第２の領域２９によって放出された光線をホログラフィック配置２４の方向に投影する。示される変形例の代替例として、対応するように構成された領域を有する自由形態面２５を１つのみ提供することも可能である。図５及び図６では、図面で左側又は更に上側の投影面５に入射する第１のビーム経路３１の３つの光線は、第１の画像平面における仮想画像を生成するように設計されており、各場合において右側又は更に下側の投影面５に入射する第２のビーム経路３２の３つの光線は、第１の画像平面からずれた第２の画像平面における仮想画像を生成するように設計されている。

図６に示される変形例では、自由形態面ミラー２５又は領域２０及び３０においてビーム経路を分離するために、２つの仮想画像平面は、光軸に対して垂直に、互いから特定の横方向の間隔を有する必要がある。例えば、これは、画像平面に対する視野（ＦＯＶ）の見下ろし角度又は垂直画像位置が、図５に示される変形例よりも大きくなるように選択される必要があることを意味する。この場合、２つのビーム経路は、異なる自由形態面ミラー２０、３０によって補正され得る。このようにして、２つのずれた画像平面を実現することが可能である。２つの仮想画像に対する画像生成平面又は物体平面は、同じ画像生成領域上に配置されてもよいだけではなく、異なる部分又は領域、例えば互いの上方若しくは下方、又は横方向に隣接して配置されてもよい。

図７に示される変形例は、第１に、画像生成デバイスの２つの領域２８及び２９がずれた光波を放出するように設計されている点で、及び波面マニピュレータ２３が第１のホログラフィック配置３４及び第２のホログラフィック配置３５を含む点で、図６に示される変形例とは異なる。この場合、第１のホログラフィック配置３４は、画像生成デバイス２２の第１の領域２８で生成された画像から第１の画像平面における仮想画像を生成するように設計されており、第２のホログラフィック配置３５は、画像生成デバイス２２の第２の領域２９で生成された画像から第２の画像平面における仮想画像を生成するように設計されている。

第１の領域２８によって放出された第１の色の光３１は、第２の領域２９によって放出された第１の色の光３６とは、定義された限界値を超える波長差、例えば１０ナノメートル超の波長差だけ異なる波長を有する。光３１及び３６は、赤色光であり得る。第１の領域２８によって放出された第２の色の光３２は、第２の領域２９によって放出された第２の色の光３７とは、定義された限界値を超える波長差、例えば１０ナノメートル超の波長差だけ異なる波長を有する。光３２及び３７は、緑色光であり得る。第１の領域２８によって放出された第３の色の光３３は、第２の領域２９によって放出された第３の色の光３８とは、定義された限界値を超える波長差、例えば１０ナノメートル超の波長差だけ異なる波長を有する。光３３及び３８は、青色光であり得る。第１の領域２８及び第２の領域２９はまた、ずれた色空間から光を放出するように設計することができ、例えば、第１の領域２８は、ＲＧＢ色空間から光を放出するように設計することができ、第２の領域２９は、ＣＭＹ色空間から光を放出するように設計することができる。

好ましくは、第１のホログラフィック配置３４は、第２の領域２９によって放出された光を回折するのに効率的ではなく、第２のホログラフィック配置３５は、第１の領域２８によって放出された光に対して効率的ではない。従って、様々な領域によって放出される波長は、２つの仮想画像平面に対して異なるように選択される。好みにより、例えば赤、緑、及び青など、定義された色空間の２つの波長トリプレットが選択され、かかる波長トリプレットは、それらが放出される領域に応じて互いに異なる。例えば、第１の領域２８は、第２の領域２９によって放出された赤色光とは定義された絶対差分値だけ異なる波長で赤色光を放出することができる。示される変形例では、２つのホログラフィック配置３４及び３５が、ビーム経路内に連続して配置されている。原理的には、互いに隣接する配置もまた可能である。代替案では、関連する色の２つの波長の格子を同じホログラム内に書き込むことができ、すなわち、２つのホログラフィック配置３４及び３５の２つの青色ホログラムを、共同ホログラム配置の２つのホログラム（青色多重ホログラム）に書き込むか又は露出させることができる。図１０に示される例と同様に、複数の多重ホログラム、例えば、ＲＲ’ホログラム、ＧＧ’ホログラム、及びＢＢ’ホログラム（すなわち、スタックとしての６つのホログラム）、又は任意の他の好適な組み合わせが存在してもよい。これにより、機能を制限することなく、ホログラム配置の数を低減することができる。

図８に示される実施形態変形例は、図５～図７に基づいて既に説明した様々な変形例を組み合わせたものである。２つの異なる画像生成ユニット２６及び２７が存在し、それらの画像生成平面が互いに異なるように位置決めされている。更に、２つの画像生成ユニット２６、２７によって放出された波長は、定義された最小絶対値だけ異なる。第１の画像生成ユニット２６によって放出された光は、第１の自由形態ミラー２０によってホログラフィック配置２４の方向に反射される。第２の画像生成ユニット２７によって放出された光は、第２の自由形態面ミラー３０によって、ホログラフィック配置２４を透過して、又はホログラフィック配置２４を通過して、投影面５の方向に反射される。図８に示される変形例では、ホログラフィック配置２４は、第１の画像生成ユニット２６によって放出された光の波長を回折するためにのみ効率的である。第２の画像生成ユニット２７によって放出された光は、ホログラフィック配置２４によって効率的に回折されない波長を有する。これは、第２の画像生成ユニット２７によって放出された光３３の光成形に対して、１つの自由形態面３０のみが使用されることを意味する。対照的に、自由形態面２０及び波長に一致したホログラフィック配置２４が、画像生成デバイス２６によって放出された光のビーム経路３１に対して使用される。

以下、好適なホログラフィック配置２４の構成の変形例を、図９～図１１に基づいて説明する。

図９に示されるホログラフィック配置２４は、第１のホログラフィック要素４１と第２のホログラフィック要素４２とを含む。示される実施形態変形例では、第１のホログラフィック要素４１及び第２のホログラフィック要素４２は、各々、互いに上下に配置された３つの単色ホログラムを有し、そのうちの例として、赤色光で記録されたホログラムは参照数字５１で識別され、緑色光で記録されたホログラムは参照数字５２で識別され、青色光で記録されたホログラムは参照数字５３で識別される。第１のホログラフィック要素４１及び第２のホログラフィック要素４２は、個々のホログラムが互いに対して鏡面対称に配置されるように、互いに対して配置されている。示される変形例では、赤色光で記録されたホログラム５１が、互いに直接隣接して配置されている。第１のホログラフィック要素４１及び第２のホログラフィック要素４２は、互いに直接隣接するか、又は互いに無視できる距離、好ましくは１ミリメートル未満の距離に配置することができる。

図９及び図１０では、ビームの形態の入射光波は、参照数字４９を伴う矢印によって識別され、ホログラフィック配置２４から出ていく光のビーム経路は、参照数字５０を伴う矢印によって識別される。図９に示される変形例では、個々のホログラフィック要素４１及び４２の個々の相互に異なるホログラム５１、５２、及び５３は、後者に沿って、光軸であり得る中心線又は中心軸４３に対して、互いに前後に配置されている。個々のホログラフィック要素４１及び４２の個々の相互に異なるホログラム５１、５２、及び５３はまた、中心線又は中心軸４３に関して、互いに対して横方向に配置することができる。

図１０は、本発明による波面マニピュレータ２４の更なる実施形態変形例を示している。図９に示される変形例とは異なり、第１のホログラフィック要素４１及び第２のホログラフィック要素４２は、各々１つのホログラムのみを含み、このホログラムが、しかしながら各場合において、いくつかの異なる波長を有する光で記録される。示される変形例は、例として２つのＲＧＢホログラムを伴う。ホログラムは、例えば、赤色光で生成されたホログラム格子構造と、緑色光で記録されたホログラム格子構造と、青色光で記録されたホログラム格子構造とを有する。

図１１は、ホログラフィック配置２４内のビーム経路を概略的に示している。例示目的のため、ここでは、第１のホログラフィック要素４１及び第２のホログラフィック要素４２は、互いに距離を置いて配置されている。しかしながら、これは、ビーム経路を説明することのみに役立つ。この場合、入射光４９は、個々のホログラム５１～５３又はホログラム回折格子構造５１～５３において、特定の入射角範囲、すなわち、青色光で記録されたホログラム５３では特定の入射角範囲の青色光、緑色光で記録されたホログラム５２では特定の入射角範囲の緑色光、赤色光で記録されたホログラム５１では、対応するように赤色光に対して、波長固有的に反射される。示される変形例では、入射光４９は、まず、第２のホログラフィック要素４２を透過し、第１のホログラフィック要素４１において反射される。第１のホログラフィック要素４１によって反射された光４８は、第２のホログラフィック要素４２において反射され、ホログラフィック配置から出ていく波面５０を形成する。

第１のホログラフィック要素４１は、球面波を平面波に変換するように構成されている。その結果、ホログラフィック要素２４は、体積、したがって必要な設置スペースを増大させることなく、高い屈折力を有する。更に、ミラー上のビーム断面積を減少させ、その結果、ミラーのサイズと屈折力の両方を低減することができる。これにより、屈折力がシステム内でよりよく分散され、屈折力の公差に対する感度が低くなるため、更に有利である。透過された波面４８は、好ましくは、平面である。その結果、波長間のフィルタ効果が最小化される。更に、これにより、横方向におけるホログラフィック要素４１及び４２の互いに対する位置決め精度を緩める。従来の構成要素と比較して、第１のホログラフィック要素４１は、凹面ミラーのように作用し、第２のホログラフィック要素４２は、平面ミラーのように作用する。全体として、ホログラフィック配置２４、特に第１のホログラフィック要素４１と第２のホログラフィック要素４２とを含むホログラムスタックは、正レンズの機能を有するが、体積は最小である。

１ 画像生成ユニット
２ 出力される画像情報
３ 自由形態面を有する光学要素
４ ホログラフィック配置
５ 投影面
６ ビーム経路
７ 波面マニピュレータ
８ 仮想画像、画像平面
９ アイボックス
１０ ヘッドアップディスプレイ
１１ 光学配置
１２ レンズ要素
１３ 光軸
１４ 物体
１５ 画像
１６ ビーム経路１
１７ 物体
１８ 仮想画像、画像平面
１９ 画像
２０ 自由形態ミラー
２２ 画像生成デバイス
２３ 波面マニピュレータ
２４ ホログラフィック配置
２５ 自由形態面を有する光学要素
２６ 画像生成ユニット
２７ 画像生成ユニット
２８ 第１の領域
２９ 第２の領域
３０ 自由形態ミラー
３１ ビーム経路
３２ ビーム経路
３３ ビーム経路
３４ 第１のホログラフィック配置
３５ 第２のホログラフィック配置
４１ 第１のホログラフィック要素
４２ 第２のホログラフィック要素
４３ 中心線
４８ ビーム経路
４９ ビーム経路
５０ ビーム経路
５１ 赤色光で記録されたホログラム
５２ 緑色光で記録されたホログラム
５３ 青色光で記録されたホログラム
ｓ１ 物体距離
ｓ２ 物体距離
ｓ１’ 画像距離
ｓ２’ 画像距離

Claims (16)

1. 投影面（５）上のヘッドアップディスプレイ（１０）用の光学配置（１１）であって、少なくとも１つの画像生成ユニット（２６、２７）を含む画像生成デバイス（２２）と、前記画像生成デバイス（２２）と前記投影面（５）との間のビーム経路内に配置されている少なくとも１つの波面マニピュレータ（２３）と、を備える、光学配置（１１）において、
   前記光学配置（１１）が、少なくとも２つの異なる画像平面における仮想画像（８、１８）を生成するように設計されており、前記画像生成デバイス（２２）が、少なくとも第１の領域（２６、２８）と第２の領域（２７、２９）とを有し、前記画像生成デバイス（２２）及び前記波面マニピュレータ（２３）が、前記画像生成デバイス（２２）の前記第１の領域（２６、２８）で生成された画像から第１の画像平面における仮想画像（８）を生成し、前記画像生成デバイス（２２）の前記第２の領域（２７、２９）で生成された画像から第２の画像平面における仮想画像（１８）を生成するように、互いに組み合わせて設計されている、ことを特徴とする、光学配置（１１）。
2. 前記画像生成デバイス（２２）の前記第１の領域（２８）及び前記第２の領域（２９）が、共通の画像生成平面を有し、又は前記画像生成デバイス（２２）の前記第１の領域（２６）が、第１の画像生成平面を有し、前記画像生成デバイス（２２）の前記第２の領域（２７）が、第２の画像生成平面を有し、前記第１の画像生成平面及び前記第２の画像生成平面が互いに異なる、ことを特徴とする、請求項１に記載の光学配置（１１）。
3. 前記少なくとも１つの波面マニピュレータ（２３）が、少なくとも１つのホログラフィック配置（２４）、及び／又は自由形態面を有する少なくとも１つの光学要素（２５）を含む、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学配置（１１）。
4. 前記少なくとも１つのホログラフィック配置（２４）が、複数の波長で光を回折するように設計されている、ことを特徴とする、請求項３に記載の光学配置（１１）。
5. 前記波面マニピュレータ（２３）が、少なくとも第１のホログラフィック配置（３４）と第２のホログラフィック配置（３５）とを備え、前記第１のホログラフィック配置（３４）が、前記画像生成デバイス（２２）の前記第１の領域（２８）で生成された画像から前記第１の画像平面内における仮想画像（８）を生成するように設計されており、前記第２のホログラフィック配置（３５）が、前記画像生成デバイスの前記第２の領域（２９）で生成された画像から前記第２の画像平面内における仮想画像（１８）を生成するように設計されている、ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の光学配置（１１）。
6. 前記第１のホログラフィック配置（３４）が、少なくとも第１の波長で光を回折するように設計されており、前記第２のホログラフィック配置（３５）が、少なくとも第２の波長で光を回折するように設計されており、前記第１の波長と前記第２の波長との間の差が定義された限界値を超えている、ことを特徴とする、請求項５に記載の光学配置（１１）。
7. 前記ホログラフィック配置（２４）及び／又は前記少なくとも１つの光学要素（２５）が、反射性及び／又は透過性であるように構成されている、ことを特徴とする、請求項３～６のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
8. 前記ホログラフィック配置（２４）が、前記ビーム経路（４８、４９、５０）内に直接連続して配置されている少なくとも２つのホログラフィック要素（４１、４２）を含む、ことを特徴とする、請求項３～７のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
9. 前記ホログラフィック配置（２４）が、少なくとも定義された波長及び定義された入射角範囲に対して反射性であるように構成されている少なくとも２つのホログラフィック要素（４１、４２）を含む、ことを特徴とする、請求項３～８のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
10. 前記ホログラフィック配置（２４）が、少なくとも２つのホログラフィック要素（４１、４２）を含み、少なくとも１つのホログラフィック要素（４１、４２）が、スタックとして互いに上下に配置されている複数のホログラム（５１、５２、５３）を含み、又は少なくとも１つのホログラフィック要素（４１、４２）が、少なくとも２つの定義された波長を使用して記録された少なくとも１つのホログラム（５１、５２、５３）を含む、ことを特徴とする、請求項３～９のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
11. 前記波面マニピュレータ（２３）が、前記異なる画像平面の前記画像をスペクトル的に分離するように設計されており、又は前記様々な画像平面に対して異なる偏光状態を生成することによって前記画像を分離するように設計されている、ことを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
12. 前記画像生成デバイス（２２）が、複数の画像生成ユニット（２６、２７）を備える、ことを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
13. 前記波面マニピュレータ（２３）が、各々が定義された画像平面における仮想画像（８、１８）を生成するように設計された、複数のホログラフィック配置（３４、３５）を含む、ことを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
14. 前記波面マニピュレータ（２３）が、自由形態面を有し、且つ少なくとも定義された画像平面における仮想画像を生成するように各々設計された、複数の光学要素（２０、２５、３０）を含む、ことを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学配置（１１）。
15. 投影面（５）を含むヘッドアップディスプレイ（１０）であって、請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学配置（１１）を含む、ことを特徴とする、ヘッドアップディスプレイ（１０）。
16. 前記投影面（５）が、車両のフロントガラス又は観察窓の表面である、ことを特徴とする、請求項１５に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。

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