KR20230152040A - 홀로그래픽 소자, 광학 장치 및 헤드업 디스플레이를 장착한, 헤드업 디스플레이용 파면 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PGU(Picture Generating Unit)(1)와 투사면(projection surface)(4) 사이의, 헤드업 디스플레이(10)의 빔 경로(8, 19, 20)에 배치되는 파면 제어장치(7)를 제공한다. 파면 제어장치(7)는 홀로그래픽 장치(3)를 포함하며, 상기 홀로그래픽 장치는 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12)을 포함하되, 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12)은 빔 경로(8, 19, 20)에 앞뒤로 나란히 배열되고, 적어도 한 가지의 특정 파장 및 한 특정 입사각에 대해 반사적 특성을 나타내도록 구성된다.

Description

홀로그래픽 소자, 광학 장치 및 헤드업 디스플레이를 장착한, 헤드업 디스플레이용 파면 제어장치

본 발명은 투사 렌즈(projection lens)와 투사면(projection surface)(특히, 곡면 투사면) 사이의 헤드업 디스플레이(HUD)의 빔 경로에 배치되는 파면 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광학 장치 및 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.

현재 헤드업 디스플레이는 예를 들어 자동차의 앞유리(windshield), 항공기의 전면 스크린이나 관찰창 등, 특히 차량의 관찰창과 또한 연계되어 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 일반적으로 이들 관찰창, 특히 앞유리의 곡면(curved surface)은 헤드업 디스플레이의 투사면으로 사용된다.

헤드업 디스플레이는 일반적으로 PGU(Picture Generating Unit) 또는 프로젝터, 투사면, 아이박스(eyebox) 및 허상 평면(virtual image plane)으로 이루어진다. PGU나 프로젝터에 의해 영상 표현물이 생성된다. 영상 표현물이 투사면에 투사되고 투사면에서 아이박스로 투사된다. 아이박스는 평면 또는 공간 영역으로서, 관찰자는 아이박스에 투사된 영상 표현물을 허상으로 인식하게 된다. 허상 평면, 즉 허상이 생성되는 평면은 투사면 상에 또는 그 뒤에 배치된다.

투사면의 곡률 및 작은 설치 공간 내의 조밀한 배치로 인해, 특정 상황에서는 개별 구성요소들이 서로 심하게 기울어지면서(tilt) 복잡하게 광 경로들이 포개져, 결상 오류 또는 수차가 발생한다. 일반적으로 앞유리는 광학 자유형상 표면으로 설명될 수 있다. 헤드업 디스플레이를 곡면 앞유리나 곡면 관찰창과 연계되어 사용하는 경우, 필요하다면 광학 빔 경로에서의, 곡률로 인해 발생하는 결상 오류, 앞서 언급한 대로 특정 상황에서 구조적 공간으로 인해 발생하는 결상 오류 및 PGU에 의해 야기되는 결상 오류를 보정하는 것이 바람직하다. 이 경우에 발생할 수 있는 결상 오류 또는 수차의 예로, 왜곡, 초점이탈, 기울어짐, 난시, 영상 평면의 곡률, 구면수차, 고차 난시 및 코마를 들 수 있다. 또한, 특히 차량 적용 시 헤드업 디스플레이와 관련하여 가능한 큰 시야, 가능한 큰 아이박스는 물론, 균일하면서 밝고 다양한 색상의 영상 표현물이 바람직하다.

특허문헌 DE 10 2007 022 247 A1, DE 10 2015 101 687 A1, DE 10 2017 212 451 A1 및 DE 10 2017 222 621 A1에는 차량용 헤드업 디스플레이가 기술되어 있으며, 그 중 DE 10 2007 022 247 A1 및 DE 10 2017 212 451 A1에서는 홀로그래픽 광학 소자들이 활용되었다.

전술한 상황을 고려하여, 본 발명의 목적은 투사 렌즈와 곡면 투사면 사이의 헤드업 디스플레이의 빔 경로에 배치하는 데 유리한 파면 제어장치를 제공하는 데에 있으며, 이러한 파면 제어장치는 위에서 언급한 결상 오류를 적어도 부분적으로 보정한다. 또 다른 목적들은 곡면 투사면에서의, 헤드업 디스플레이를 위한 유리한 광학 장치, 및 유리한 헤드업 디스플레이를 제공하는 데에 있다.

첫 번째 목적은 청구범위 제1항에 기재된 파면 제어장치에 의해 달성된다. 또 다른 목적들은 청구범위 제12항에 기재된 광학 장치 및 청구범위 제16항에 기재된 헤드업 디스플레이에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 유리한 구성은 종속항에 포함시켰다.

헤드업 디스플레이의 PGU 또는 투사 렌즈와 투사면(예를 들어, 곡면 투사면) 사이의 빔 경로에 배치되는 본 발명에 따른 파면 제어장치는 홀로그래픽 장치를 포함한다. 홀로그래픽 장치는 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들을 포함한다. 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은 빔 경로에 바로 앞뒤로 나란히 배열된다. 다시 말해, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들 사이에는 어떠한 추가 광학 소자 또는 구성요소도 배치되지 않는다. 또한 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은 적어도 하나의 특정 파장과 특정 입사각 범위에 대해 반사적 특성을 나타내도록 구성된다. 따라서 적어도 하나의 특정 파장의 광파는 특정 입사각 범위에서 효율적으로 회절된다. 바람직하게, 홀로그래픽 소자는 나머지 파장들, 다시 말해 상기 적어도 하나의 특정 파장과 일치하지 않는 파장들에 대해 투과적 특성을 나타내고 특정 입사각 범위 밖의 입사각을 갖도록 구성된다.

바람직하게, 제1 홀로그래픽 소자는 반사를 위해 제2 홀로그래픽 소자의 홀로그램에 할당된 적어도 하나의 홀로그램을 포함한다. 다시 말해, 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은, 적어도 한 가지의 파장 및 적어도 하나의 입사각을 갖는 빛이 제1 홀로그래픽 소자에 의해 반사되고 이를 제2 홀로그래픽 소자가 반사하도록 설계된다.

반사형 홀로그램을 사용하면 반사형 홀로그램의 고유한 특성을 활용할 수 있다는 이점이 있다. 반사형 홀로그램은 투과형 홀로그램과 근본적으로 다른 효율(성) 곡선을 나타낸다. 반사형 홀로그램의 효율 곡선은 파장 선택성을 제공하여, 특히 이중 영상이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 나머지 부분에 대한 투과형 구성 및 반사형 홀로그램 사용을 통해 홀로그램들 사이의 필터 효과를 줄이거나 피할 수 있다. 바람직하게, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은 빔 경로에 바로 앞뒤로 나란히 배열됨에 따라, 파면 제어장치로 입사하는 빛이 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들 중 제1 홀로그래픽 소자에 의해 반사되고, 이렇게 제1 홀로그래픽 소자에 의해 반사된 빛은 이어서 제2 홀로그래픽 소자에 의해 반사된다.

적어도 하나의 홀로그래픽 장치는 바람직하게는 복수 가지의 파장을 갖는 빛을 회절시키도록 설계된다. 이를 위해, 한 가지의 파장을 갖는 빛을 각각 회절시키는 다수의 홀로그램 및/또는 복수의 파장을 갖는 빛을 회절시키는 다중 홀로그램을 홀로그램 스택 형태로 배열할 수 있다.

적어도 부분적으로 반사형으로 구성된 2개의 홀로그래픽 소자를 바로 앞뒤로 나란히 배열하여 사용하면 특히 헤드업 디스플레이와 관련하여 홀로그래픽 소자들의 개별 구성을 통해 결상 품질이 상당히 향상될 수 있다는 이점이 있다. 이 경우, 홀로그래픽 소자들은 설치 공간을 거의 차지하지 않으므로, 자동차용으로 설계되는 헤드업 디스플레이의 경우에서와 같이 매우 작은 설치 공간만이 허용될 때, 예를 들어, 본 발명에 따른 파면 제어장치를 사용하여 결상 품질(imaging quality)을 현저히 높일 수 있다. 특히 본 홀로그래픽 장치는 예를 들어 색수차 없이 빛을 투과시키도록 구성된 광학 부품에 의해 달성되는 굴절력에 필적하는 높은 굴절력을 갖는다. 투과형 홀로그램과 비교하여, 특정 파장에 대한 반사형 홀로그램은 높은 효율과 더 높은 파장 선택성과 더불어 더 넓은 각도 스펙트럼을 제공한다. 이에 따라, 넓은 입사각 범위에도 불구하고 컬러 채널들을 서로 분리시킬 수 있다. 따라서 본 홀로그래픽 장치는 높은 효율과 동시에 넓은 시야(FOV)를 가능하게 하므로, 큰 개구수와 넓은 시야의 VR(가상 현실) 헤드업 디스플레이 및 AR(증강 현실) 헤드업 디스플레이 모두에 적합하다. 곡면 투사면을 갖는 헤드업 디스플레이의 다른 가능한 응용 분야로, 특히 자동차, 항공기 또는 선박과 같은 차량의 앞유리는 물론 전반적으로는 관찰창을 위한 헤드업 디스플레이를 예로 들 수 있다.

본 홀로그래픽 장치로 달성되는 또 다른 이점은 홀로그래픽 장치의 높은 회절각 덕분에, 아이박스 내로 반사되는 미사용 회절 차수로부터의 광 비율이 감소된다는 것이다. 또한, 높은 품질의 다색 영상 표현물을 생성할 수 있다.

바람직한 일 변형에서, 본 발명에 따른 파면 제어장치는, 자유형상 표면, 즉 광학적으로 효과적인 자유형상 표면을 가지며 PGU와 홀로그래픽 장치 사이의 빔 경로에 배치되도록 설계된 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 자유형상 표면을 갖는 광학 소자는 자유형상 표면에 상응하는 구성을 통해 해상도의 개선에 기여하며 결상 오류의 표적 보정을 가능하게 한다. 또한, 광학 소자는 자유형상 표면으로 인해 매우 작은 설치 공간만 차지한다. 다시 말해, 컴팩트한 구성의 헤드업 디스플레이의 결상 품질 향상에도 상당한 기여를 한다.

더 넓은 의미로 자유형상 표면은 국소적으로 정의되는 함수들, 특히 두 번 연속 미분가능한 국소적으로 정의되는 함수들을 이용하여 표현될 수 있는 복잡한 표면을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 국소적으로 정의되는 함수의 적합한 예로 (특히 구간별) 다항 함수 (특히, 다항식 스플라인, 이를테면 겹삼차 스플라인, 4차 이상의 고차 스플라인, 또는 다항식 비균일 유리 B-스플라인(NURBS))이 있다. 이들은, 적어도 주경선(principal meridian)을 따라, 원으로 표시되는, 예컨대 구면, 비구면, 원주면(또는 기둥면) 및 원환체면과 같은 단순한 표면들과 구별되어야 한다. 특히, 자유형상 표면은 축대칭 및 점대칭일 필요가 없고, 표면의 다양한 영역에서 평균 표면 굴절력 값에 대해 서로 다른 값을 가질 수 있다.

자유형상 표면을 갖는 광학 소자는 반사형 및/또는 투과형으로 구성될 수 있다. 컴팩트한 구성의 헤드업 디스플레이 응용과 관련하여 반사형 구성이 특히 유리하다. 그 이유는, 이런 식으로, 광학 소자가 특히 색수차와 같은 추가의 결상 오류를 유발하지 않으면서 높은 입사각에서도 빔 편향 요건에 동시에 기여할 수 있기 때문이다. 바람직하게, 자유형상 표면은 수차 또는 결상 오류 중 적어도 하나를 적어도 일부 보정하도록 설계된다. 본 발명의 배경을 설명하는 부분에서 언급한 결상 오류들 중 적어도 하나일 수 있다. 결상 오류(들)는, 예를 들어 헤드업 디스플레이와 관련하여, 특히 곡면 투사면의 경우에는 이러한 투사면에 의해 야기될 수 있고/있거나, 빔 경로의 기하학적 형태 및/또는 PGU에 의해 야기될 수 있다. 또한, 자유형상 표면을 사용함으로써 해상도 및 그에 따른 결상 품질을 최적화할 수 있다.

바람직하게, 자유형상 표면은 적어도 하나의 특정 매개변수에 따른 이미징 함수에서 도출되는 표면 기하학적 형태를 갖는다. 이러한 적어도 하나의 특정 매개변수는 파면 제어장치의 응용분야에서 유래될 수 있다. 예를 들어, 자유형상 표면의 모양에 영향을 미치는 한 매개변수로서 앞유리의 곡률 반경이 사용될 수 있다. 광학 소자는 특히 각각의 응용 기하학적 형태별로 수차를 교정할 수 있도록 복수의 자유형상 표면을 가질 수 있다. 이는, 예를 들어 자동차에서의 응용과 관련하여, 기존의 앞유리의 특정 기하학적 형태에 맞게 특정 자유형상 표면을 선택하거나 배치하는 식으로 조정 가능한 균일한 파면 제어장치를 사용할 수 있도록 한다.

바람직하게, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자 각각은 다수의(예를 들어, 복수의) 홀로그램을 포함한다. 각 홀로그램은 적어도 하나의 특정 파장으로 기록되거나 생성된다. 홀로그래픽 소자는 예를 들어 스택 형태로 위로 하나씩 적층 배치될 수 있는 복수의 홀로그램을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 소자는 다수의(바람직하게는 복수의) 단색 홀로그램을 가질 수 있다. 이에 대한 대안으로, 홀로그래픽 소자는 적어도 2가지의 특정 파장으로 기록되거나 생성되는 적어도 하나의 홀로그램을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 홀로그램은 특정 색 공간으로부터의 세 가지 상이한 파동으로 기록되거나(예를 들어 RGB 홀로그램 또는 CMY 홀로그램으로서 구성되거나), 또는 다른 색 공간의 다수의 개별 파장으로부터 형성된 홀로그램으로서 구성된다. 앞서 언급한 예에서, R은 적색, G는 녹색, B는 청색, C는 청록색(cyan), M은 자홍색(magenta), 그리고 Y는 황색을 각각 나타낸다.

따라서, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 소자들은 서로 다른 파장들에 대해 반사되도록 구성된 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의 홀로그램들을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 소자들은 적어도 두 가지의, 바람직하게는 세 가지의 서로 다른 파장들에 대해 반사되도록 구성된 적어도 하나의 홀로그램을 포함할 수 있다. 다시 말해, 앞서 언급한 홀로그램들은 그에 상응한 서로 다른 파장들로 기록되었다.

한 홀로그래픽 소자의 개별 홀로그램들의 배치 또는 홀로그래픽 장치의 전체 홀로그램들의 배치를 홀로그램들 사이의 필터 효과를 피하기 위한 하나의 자유도(degree of freedom)로 이용할 수 있다. 홀로그래픽 소자의 서로 다른 개별적 홀로그램들을, 광축과 일치할 수 있는 중심선 또는 중심축을 기준으로 또는 홀로그래픽 소자의 어떤 다른 특정 기하학적 매개변수를 기준으로, 좌우로 나란히 및/또는 앞뒤로 나란히 배열할 수 있다.

홀로그래픽 장치는 제1 홀로그래픽 소자와 제2 홀로그래픽 소자를 포함할 수 있으며, 각 홀로그래픽 소자의 복수의 홀로그램 또는 모든 홀로그램은, 이들이 설계된 파장을 제외하고는, 동일하거나 구성면에서 동일하다. 다시 말해, 제1 홀로그래픽 소자의 복수의 홀로그램 또는 모든 홀로그램은 동일하게 구성될 수 있으며 이들이 설계된 파장에 대해서만 서로 다를 수 있다. 마찬가지로, 제2 홀로그래픽 소자의 복수의 홀로그램 또는 모든 홀로그램은 동일하게 구성될 수 있으며 이들이 설계된 파장에 대해서만 서로 다를 수 있다.

바람직하게, 개별 홀로그램들의 배치와 관련하여 제1 홀로그래픽 소자는 제2 홀로그래픽 소자에 대해 거울 대칭을 이루어 배치된다. 예를 들어, 제1 홀로그래픽 소자는 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램, 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램 및 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램을 포함할 수 있으며, 이들 홀로그램은 언급된 순서대로 위로 하나씩 적층 배치된다. 마찬가지로, 제2 홀로그래픽 소자는 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램, 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램 및 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램을 포함할 수 있으며, 이들 홀로그램 또한 언급된 순서대로 위로 하나씩 적층 배치된다. 거울 대칭형 배치의 경우, 예를 들어 적색광으로 기록된 제1 홀로그래픽 소자의 홀로그램이 적색광으로 기록된 제2 홀로그래픽 소자의 홀로그램과 바로 인접해 배치되는 식으로, 제1 홀로그래픽 소자와 제2 홀로그래픽 소자가 위로 하나씩 적층 배치되거나 서로 이웃하게 배치된다. 대안으로는, 특정 방향을 기준으로, 제1 홀로그래픽 소자의 홀로그램들의 배열이 제2 홀로그래픽 소자의 홀로그램들의 배열과 동일할 수 있다. 예를 들어, 이들 두 홀로그래픽 소자의 홀로그램들이 특정 방향을 기준으로 RGB(R - 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램, G - 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램, B - 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램) 순서로 정렬될 수 있다. 즉, 한 홀로그래픽 소자의 홀로그램 R이 다른 홀로그래픽 소자의 홀로그램 B에 인접해 배치되는 식으로 홀로그램들이 서로 배열된다. 예를 들어 홀로그램들 RGB가 홀로그램들 GBR에 이웃하거나 인접하는 등, 기타 상이한 배열도 마찬가지로 가능하다.

또 다른 유리한 변형에서, 적어도 하나의 홀로그래픽 소자들의 복수의 홀로그램은 두 가지의 구성 파면들로 기록된다. 파장 및 입사각과 관련하여, 특히 제1 및/또는 제2 홀로그래픽 소자로 이루어진 홀로그래픽 소자들의 적어도 하나의 홀로그램의 적어도 한 가지 구성 파면은 이들 홀로그래픽 소자의 다른 홀로그램의 적어도 한 가지 구성 파면과 동일하다. 서로 다른 파장들에 대해 동일한 구성 파면들을 사용하면 적은 노력(또는 적은 비용) 및 높은 정밀도로 필요한 홀로그램들을 생성할 수 있다는 이점이 있다.

함께 연결되어 사용되는 파면 형태를 바람직하게는 평면파로 정의하며, 이는 서로 다른 파장들 사이의 필터 효과를 최소화하고, 추가로는 한 색상에 할당된 홀로그램들의 서로에 대한 위치지정 허용 오차가 비-평면파 사용 시와 비교하여 더 관대하게 선택될 수 있다는 이점이 있다. 다시 말해, 결상 품질에 악영향을 미치지 않으면서, 광축 방향 및/또는 광축에 수직인 횡방향에서의 홀로그램 간 거리를 변경시키는 것이 가능하다.

홀로그래픽 장치, 특히 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나의 소자는 하나의 자유형상 파면이 다른 자유형상 파면으로 변환되도록 구성될 수 있다. 홀로그래픽 장치, 특히 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나의 소자는 구면파를 평면파로 변환하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 홀로그래픽 장치, 특히 홀로그래픽 소자는 그의 용적 및 이에 따라 요구되는 설치 공간을 증가시키지 않아도 높은 굴절력을 갖는다. 게다가, 거울 상에서의 빔 단면적이 감소되어, 그 결과 거울의 크기 및 굴절력 둘 다 감소될 수 있다. 이는 또한 시스템 내부의 굴절력 분포가 개선되어 허용 공차에 덜 민감해지게 되므로 유리하다. 아울러, 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나의 소자는 자유형상 파면을 평면 파면으로 변환하거나 구면파를 자유형상 파면으로 변환하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 홀로그램은 적어도 하나의 자유형상 파면을 갖는 파동(wave)으로 기록되거나 노출될 수 있다. 이로써, 다양한 수차를 보정할 수 있고 성능을 개선할 수 있다. 이러한 구성의 경우, 자유형상 표면을 사용하여 생성될 수도 있는 것과 같은 임의의 파면을 갖는 광으로의 변환이 가능하다는 사실 덕분에, 자유형상 표면을 갖는 구성요소들, 이를테면 렌즈 소자들 및/또는 거울들의 개수를 줄일 수 있다. 홀로그램 노출을 위해 평면파 및/또는 구면파를 사용할 수도 있다. 홀로그램 노출을 위해 가능한 간단하게 설계된 파면을 사용하는 식으로 제조 비용을 절감할 수 있다.

홀로그래픽 장치의 적어도 2개의 홀로그래픽 소자에 대한 구성 파면의 입사 방향을 서로 다른 파장들 사이의 필터 효과를 피하기 위한 하나의 자유도로 이용할 수 있다. 또한 파장별로 입사 방향을 다르게 선택할 수 있다. 바람직하게, 적어도 두 가지의 파장, 바람직하게는 세 가지의 파장에 대한 구성 파면들이 각각의 홀로그래픽 소자에 대해 동일한 구성 파면들이며, 사용된 파장에서만 서로 다르다.

홀로그램들 사이의 거리 및 홀로그램의 두께는 파면 제어장치의 치수나 크기 또는 파면 제어장치를 포함하는 광학 장치의 치수나 크기에 비하면 무시해도 될 정도이다. 따라서 본 홀로그래픽 장치에서는 광축 방향의 크기로 인해 잠재적으로 야기되는 수차 현상이 일어나지 않는다. 또한, 홀로그래픽 소자의 구성 파면을 예를 들어 재료 수축 보상과 같은 재료 공차 보상을 위한 하나의 자유도로 이용할 수 있다. 이 경우, 전반적인 구성 파면들이 서로 약간씩 달라진다.

바람직하게, 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은 서로 1 mm 미만, 특히 0.5 mm 미만, 바람직하게는 0.1 mm 미만의 거리를 두고 배치된다. 이러한 이격 거리는 바람직하게는 0이거나 무시해도 될 정도로 작다. 그 결과, 우선, 높은 결상 품질을 얻게 되며, 추가로는 개별 홀로그래픽 소자들의 서로에 대한 상대적 위치를 후속으로 조정할 필요가 없게 된다.

홀로그래픽 장치는 층 또는 필름 또는 기판의 형태, 예를 들어 볼륨 홀로그램 또는 플레이트의 형태로 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 홀로그래픽 장치는 평면 또는 곡면을 가질 수 있다. 홀로그래픽 장치는 예를 들어 커버유리 또는 다른 기존의 광학 부품에 또는 그 표면에 배치되거나 위치할 수 있다. 이런 식으로, 추가 설치 공간을 차지하지 않는다. 예를 들어, 파면 제어장치는, 투과형으로 구성되며 홀로그래픽 장치와 투사면 사이의 빔 경로에 배치되도록 설계된 광학 부품을 포함할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 홀로그래픽 장치를 투과형으로 구성된 광학 부품의 한 표면(투사면들의 반대쪽을 향하는 표면)에 배치할 수 있다. 홀로그래픽 장치 및 투과형으로 제작된 광학 부품 둘 다 동일한 곡률을 갖는 곡면으로 구성될 수 있다. 앞서 언급한 투과형으로 제작된 광학 부품은 예를 들어 소위 글레어 트랩(glare trap)일 수 있다. 이러한 글레어 트랩은 일반적으로 앞유리와 헤드업 디스플레이 사이의 한 위치에 배치되며, 햇빛을 특정 방향으로 반사하도록 설계되어 있어 햇빛이 헤드업 디스플레이를 통해 아이박스 방향으로 반사되지 않도록 한다. 이러한 구성 변형에서, 홀로그래픽 장치와 글레어 트랩은 바람직하게는 동일한 곡률로 구성되고 서로 바로 인접해 배치된다.

바람직하게, 파면 제어장치는 다색 영상 표현물을 생성하거나 투사하도록 설계된다. 다색 영상 표현물은, 해당 영상 표현물의 적어도 한 영역, 특히 한 영상 평면의 한 영역, 바람직하게는 각각의 영상 점(image point)에서, 복수의 색상을 띤 영상으로 나타나는 영상 표현물을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 바람직하게, 다색 영상 표현물에서, 영상 표현물의 각 점 또는 영상 점은 임의의 색상을 띨 수 있다. 다시 말해, 파면 제어장치를 사용하여, 복수의 색상을 띤 영상을 해당 영상 표현물의 각 영역에 나타낼 수 있다. 영상 표현물 또는 영상 평면은 예를 들어 허상 표현물 또는 영상 평면이다.

유리하게, 홀로그래픽 소자들 중 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 소자는 복수의 입사각 및/또는 서로 중복되지 않는 복수의 입사각 범위에 대해 효율적으로 구성된다. 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은 바람직하게는 제1 홀로그래픽 소자에 포함된 홀로그램들 중 적어도 하나가 제2 홀로그래픽 소자의 한 홀로그램에, 특히 반사 목적으로, 할당되도록 구성된다. 다시 말해, 상기 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들은, 적어도 한 가지의 파장을 가지며 적어도 하나의 입사각으로 제1 홀로그래픽 소자에 의해 반사되는 빛이 제2 홀로그래픽 소자에 의해 반사되도록 설계된다. 바람직하게, 서로 할당된 홀로그램들은 서로에 대해 점방식 회절 효율(pointwise diffraction efficiency)을 나타내도록 구성된다. 회절 효율은, 회절 차수 '1'의 강도와 회절 차수 '0'의 강도의 합에 대한 회절 차수 '1'의 강도의 비율로 산출하거나 전체 입사 강도에 대한 회절 차수 '1'의 강도를 비율로 산출함으로써 구해진다. 다시 말해, 점방식 회절 효율이란, 제1 홀로그래픽 소자의 적어도 하나의 점이 적어도 한 가지의 특정 파장을 갖는 빛을 제2 홀로그래픽 소자의 한 점에 특정 입사각 범위로 회절시키고 이어서 제2 홀로그래픽 소자의 해당 점이 상기 제1 홀로그래픽 소자에 의해 회절된 빛을 회절시키도록 설계되었음을 의미한다. 예를 들어, 제1 홀로그램은 한 가지의 파장과 하나의 입사각을 갖는 파동을 제2 홀로그램에 90%보다 높은 효율로 회절시키도록 설계될 수 있고, 제2 홀로그램은 상기 제1 홀로그램에 의해 회절된 파동을 90%보다 높은 효율로 회종 목표 방향으로 회절시키도록 설계될 수 있다. 이는 다색 영상 표현물, 특히 결상 오류와 관련하여 보정된 다색 영상 표현물이 투사되도록 장려한다.

서로 할당된 반사형 홀로그램들, 즉 서로 정합된 파장 또는 주파수(즉, 적어도 부분적으로 서로 중복되는 동일한 파장 (또는 파장 범위) 또는 주파수 (또는 주파수 범위))의 반사를 위해 및/또는 서로 정합된 입사각 범위에 맞게 설계된, 또는 적어도 점방식 회절 효율을 갖는, 홀로그램들이 홀로그래픽 장치 내부에 서로 바로 인접해 배치될 수 있다. 한편, 각각 다양한 파장 (또는 파장 범위)에 대해 설계되었고 효율적인 복수의 제1 홀로그램을 포함하는 제1 홀로그래픽 소자와, 상기 복수의 제1 홀로그램에 각각 할당된(즉, 상기 복수의 제1 홀로그램과 동일한 파장 (또는 파장 범위)에 대해 설계되었거나 효율적인) 복수의 제2 홀로그램을 포함하는 제2 홀로그래픽 소자로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 제1 홀로그래픽 소자와 제2 홀로그래픽 소자는 바람직하게는 서로 바로 인접해 배치될 수 있다. 필터링 효과를 피하기 위해, 반사형 홀로그램으로서 설계되지 않았거나 효율적이지 않은 홀로그램은 사용되는 색 공간의 파장 또는 주파수에 대해 광을 투과시키도록 설계되는 것이 바람직하다.

또 다른 변형에서, 홀로그래픽 장치는 곡선 형태로 구성된다. 즉 적어도 하나의 곡면을 갖는다. 이 구성은, 첫째로 곡률을 이용하여 특정 설치 공간 요건에 맞출 수 있다는 것과, 둘째로 곡률을 이용하여 결상 오류를 보정할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 곡면 형태로 구성된 홀로그래픽 장치는 글레어 트랩의 역할을 하여 외광을 최소화할 수 있거나, 글레어 트랩과 연계하여 설치 공간 측면에서 효율적으로 배치될 수 있다.

전반적으로, 본 발명에 따른 파면 제어장치는, 홀로그래픽 소자를 통해, 사용 중의 빛을, 기존의 굴절 광학 부품들에 의해 가능한 것보다, 훨씬 더 크거나 더 극단적으로 편향시킬 수 있다. 또한, 높은 품질의 다색 영상 표현물을 투사할 수 있다.

투사면에서의 헤드업 디스플레이를 위한 본 발명에 따른 광학 장치, 다시 말해, 투사면(예를 들어, 곡면 투사면)에 또는 그 뒤에 허상 표현물을 생성하기 위한 헤드업 디스플레이의 광학 장치는 PGU 및 전술한 파면 제어장치를 포함한다. 유리하게 PGU는 평면, 즉 공간적으로 확장된 평면을 포함하며, 이때 평면은 특정 방출 각도 범위 내로 빛을 방출하고 이러한 방출되는 빛의 파장에 대해 특정 최대 대역폭으로 빛을 방출하도록 설계된다. 바람직하게, 평면의 각각의 광 방출 지점은 산란 로브(scattering lobe) 형태로 또는 특정 각도 범위 내에서 빛을 방출한다. 이는 예를 들어 디퓨저를 사용하여 달성될 수 있다. 바람직하게, PGU는 레이저 광, 특히 레이저 빔을 방출하도록 설계된다. 유리하게, PGU는 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개의 서로 다른 파장의 레이저 광을 방출하도록 설계된다. 바람직하게 이는 한 특정 색 공간의 세 가지 서로 다른 파장들, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색이거나, 또는 청록색, 자홍색 및 황색에 해당한다. 홀로그래픽 소자는 예를 들어 거울이나 렌즈 소자와 같은 다른 광학 부품에 비해 각 파장의 대역폭에 대해 더 민감하기 때문에, PGU를 예를 들어 각 색상에 대해 선명한 대역폭을 갖는 레이저 스캐너로 구성하는 것이 유리하다.

본 발명에 따른 광학 장치의 용적은 바람직하게 15 리터 미만, 예컨대 10 리터 미만이다. 다시 말해, 15 리터 미만, 예컨대 10 리터 미만의 설치 공간을 차지한다. 본 발명에 따른 광학 장치는 본 발명에 따른 파면 제어장치와 관련하여 위에서 이미 언급한 특징들 및 이점들을 갖는다. 특히 초소형으로 제작되는(즉, 작은 설치 공간만 차지하는) 한편 매우 높은 결상 품질을 보장하는 헤드업 디스플레이를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 파면 제어장치를 사용하면 설치 공간 측면에서 PGU를 효율적으로 배치할 수 있다. 특히, 광이 투과될 때 홀로그래픽 장치가 동작될 수 있기 때문에 파면 제어장치 아래에 PGU를 배치할 수 있다.

본 발명에 따른 파면 제어장치 뿐만 아니라 본 발명에 따른 광학 장치는 예를 들어 자동차, 항공기 또는 VR용 장치(예컨대, VR 안경(또는 고글))에 새로 장착시키기에 적합하다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이는 곡면 투사면 및 본 발명에 따른 전술한 광학 장치를 포함한다. 곡면 투사면은 예를 들어 자동차, 항공기 또는 선박과 같은 차량의 앞유리이다. 한편, 곡면 투사면은 다른 관찰창, 예를 들어 VR용 안경(또는 고글)의 관찰창일 수도 있다. 관찰창은 안경, 특히 스마트안경, 머리에 착용할 수 있는 투명 스크린, AR 안경(고글) 또는 AR 헬멧, 바이저 또는 현미경의 접안렌즈일 수 있다. 곡면 투사면은 예를 들어 자유형상 표면으로 간주될 수 있다. 이에 의해 야기되는 결상 오류 또는 수차를 본 발명에 따른 파면 제어장치를 통해 보상한다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이는 시야각이 큰 허상이 생성될 수 있도록 한다. 예를 들어, 적어도 10°, 바람직하게는 적어도 15° X 5°의 시야(FOV: 15°X 5°)의 시야를 가지며 아이박스로부터 특정 거리(예를 들어, 6 m 내지 12 m) 떨어진 곳에 보이는 직사각형 허상을 생성할 수 있다. 아이박스는 치수가 최대 150 mm x 150 mm일 수 있다.

홀로그래픽 소자들의 적절한 구성 파동을 통해 허상의 밝기와 균일도를 최적화할 수 있다. 또한, PGU에서의 RGB 색 공간과 같은 혼색 계수를 조절하여 백색도의 균일도를 설정할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 한 예시적 실시예에 기반하여 본 발명을 더 상세히 설명하고자 한다. 바람직한 예시적 실시예들을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 예시하고 상세히 설명하였지만, 본 발명이 이러한 개시된 예들에 의해 제한되는 것은 아니며, 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다른 변형들을 도출할 수 있다.
첨부된 도면들이 반드시 모든 면에서 정확하고 일정한 비율로 표시된 것은 아니며, 명확성을 높이기 위해 확대되거나 축소된 형태로 표현되기도 한다. 이러한 이유로, 본원에 개시되는 기능적 세부사항을 제한적인 것이 아닌, 본 발명을 다양한 방식으로 사용하고자 하는 당업자에게 지침을 제공하는 예시적 기초로서 단순히 이해해야 한다.
본원에서 2개 이상의 일련의 구성요소에 사용되는 경우의 "및/또는"이란 표현은 열거된 구성요소들 중 어느 것이든 단독으로 사용될 수 있거나, 열거된 구성요소들 중 2개 이상을 조합하여 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어 어떤 구조가 구성요소 A, B 및/또는 C를 포함하는 것으로 설명된 경우, 해당 구조는 A만 포함할 수 있거나, B만 포함할 수 있거나, C만 포함할 수 있거나, A와 B를 함께 포함할 수 있거나, A와 C를 함께 포함할 수 있거나, B와 C를 함께 포함할 수 있거나, A와 B와 C를 함께 포함할 수 있다.
도 1은 자동차의 앞유리에 대한, 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 빔 경로를 측면도로 개략적으로 나타낸다.
도 2는 사시도로 나타낸 허상을 포함한, 도 1에 나타낸 헤드업 디스플레이의 빔 경로를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 파면 제어장치의 제1 변형의 홀로그래픽 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 파면 제어장치의 제2 변형의 홀로그래픽 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 홀로그래픽 장치 내의 빔 경로를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 추가 실시예 변형을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 블록도 형태로 도시된 본 발명에 따른 파면 제어장치를 포함한, 본 발명에 따른 광학 장치를 개략적으로 나타낸다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이(10)의 빔 경로를 개략적으로 나타낸다. 헤드업 디스플레이(10)는 PGU(1), 예를 들어 자동차 앞유리 형태의 투사면(4), 및 파면 제어장치(7)를 포함한다. 예를 들어 앞유리와 같은 투사면(4)은 곡선 형태로 구성될 수 있다. 차량 적용 시, 바람직하게 PGU(1)와 파면 제어장치(7)는 한 수용부(미도시)에 통합된 방식으로 배치된다. 헤드업 디스플레이(10)는 투사면(4)에, 특히 차량의 앞유리의 표면에 또는 차량의 외부 영역에, 예를 들어 앞유리의 표면 뒤에 주행 방향으로 허상(6)을 생성하도록 구성된다.

도시된 구성 변형에서, 파면 제어장치(7)는 홀로그래픽 장치(3) 및 광학 소자(2)를 포함하며, 상기 광학 소자는 반사되도록 구성되어 있고, 자유형상 표면을 가지며, PGU(1)와 홀로그래픽 장치(3) 사이에 PGU(1)로부터 시작된 빔 경로(8)에 배치된다. 바람직하게 광학 소자(2)는 자유형상 거울로서 구성된다.

PGU(1)는 파면 제어장치(7) 방향으로 광파를 방출한다. 파면 제어장치(7)는 결상 오류를 보정하고 필요한 경우에는 빔 경로를 확장하는 데 사용된다. 파면 제어장치(7)는 광파를 투사면(4) 방향으로, 특히 곡면 투사면 방향으로 가이드한다. 투사면(4)에서 광파는 아이박스(5) 방향으로 반사된다. 아이박스(5)는 헤드업 디스플레이(10)에 의해 생성되는 허상(6)을 인지할 수 있도록 사용자가 위치해야 하거나 위치할 수 있는 영역을 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 파면 제어장치(7)의 홀로그래픽 장치(3)를 개략적으로 나타낸다. 파면 제어장치(7)에 홀로그래픽 장치(3)가 구비되며, 홀로그래픽 장치(3)는 제1 홀로그래픽 소자(11) 및 제2 홀로그래픽 소자(12)로 이루어진다. 도시된 실시예 변형에서, 제1 홀로그래픽 소자(11) 및 제2 홀로그래픽 소자(12) 각각은 위로 하나씩 적층 배치된 3개의 단색 홀로그램을 가지며, 예를 들어, 참조번호 13은 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램을 표시하고, 참조번호 14는 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램을 표시하며, 참조번호 15는 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램을 표시한다. 제1 홀로그래픽 소자(11)와 제2 홀로그래픽 소자(12)는 각각의 홀로그램들이 서로 거울 대칭적이 되도록 서로 상대적으로 배치된다. 도시된 변형에서, 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램들(13)은 서로 바로 인접해 배치되어 있다. 제1 홀로그래픽 소자(11)와 제2 홀로그래픽 소자(12)는 서로 바로 인접할 수 있거나 서로 근소한 거리(바람직하게는, 1 mm 미만의 거리)를 두고 배치될 수 있다.

도 3과 도 4에서, 빔 형태의 입사 광파를 참조번호 19의 화살표들로 표시하였고, 파면 제어장치(7)에서 출사되는 빛의 빔 경로를 참조번호 20의 화살표들로 표시하였다. 도 3에 도시된 변형에서, 각각의 홀로그래픽 소자(11, 12)의 서로 다른 개별 홀로그램들(13, 14, 15)은 광축일 수 있는 중심선 또는 중심축(22)을 기준으로 앞뒤로 나란히 배열된다. 또한 이들 각각의 홀로그래픽 소자(11, 12)의 서로 다른 개별 홀로그램들(13, 14, 15)은 중심선 또는 중심축(22)을 기준으로 좌우로 나란히 배열될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 파면 제어장치(7)의 추가 실시예 변형을 나타낸다. 도 3에 도시된 변형과 달리, 제1 홀로그래픽 소자(11) 및 제2 홀로그래픽 소자(12)는 각각 단 하나의 홀로그램을 포함하지만, 각각의 경우 다수의 서로 다른 파장들의 빛을 사용하여 기록된다. 도시된 변형에서는 예를 들어 2개의 RGB 홀로그램이 있다. 홀로그램은 예를 들어 적색광으로 생성된 홀로그램 격자 구조, 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램 격자 구조 및 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램 격자 구조를 나타낸다.

도 5는 홀로그래픽 장치(3) 내의 빔 경로를 개략적으로 나타낸다. 설명의 편의를 위해, 제1 홀로그래픽 소자(11)와 제2 홀로그래픽 소자(12)를 서로 이격시켜 배치하였다. 그러나 이는 빔 경로를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 입사광(19)은 특정 입사각 범위에 대해 파장별로 각각의 홀로그램(13 내지 15) 또는 홀로그램 격자 구조(13 내지 15)에서 반사된다. 즉, 특정 입사각의 청색광은 청색광을 사용하여 기록된 홀로그램(15)에서 반사되고, 특정 입사각의 녹색광은 녹색광을 사용하여 기록된 홀로그램(14)에서 반사되며, 마찬가지로 적색광은 적색광을 사용하여 기록된 홀로그램(13)에서 반사된다. 도시된 변형에서, 입사광(19)은 먼저 제2 홀로그래픽 소자(12)를 통해 투과되고 그런 후에는 제1 홀로그래픽 소자(11)에 의해 반사된다. 제1 홀로그래픽 소자(11)에 의해 반사된 빛(21)은 이어서 제2 홀로그래픽 소자(12)에서 반사되어, 파면 제어장치(7)에서 출사하여 파면(20)을 형성한다.

바람직한 일 실시예 변형에서, 본 발명에 따른 파면 제어장치(7)는 홀로그래픽 장치(3)에 추가로, 자유형상 표면을 가지며 바람직하게는 반사되도록 구성된 광학 소자(2)를 포함한다. 상기 광학 소자는 도 1 및 도 2와 관련하여 앞서 설명하였다.

도 6은 특히 자동차 적용을 위한, 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 또 다른 실시예 변형을 개략적으로 나타낸다. 앞서 설명한 구성요소들에 추가로, 도 6에 나타낸 헤드업 디스플레이(10)는, 바람직하게는 흔히 글레어 트랩으로 불리는, 곡면 형태로 구성된 투과형 광학 부품(9)을 구비한다. 도시된 변형에서, 홀로그래픽 장치(10)는 글레어 트랩의 기하학적 형태와 일치하는 곡률을 가지며 글레어 트랩에 직접 배치된다. 이는 매우 작은 설치 공간만으로도 높은 영상 품질을 얻을 수 있다는 이점이 있다.

도 7은 블록도 형태로 도시된 본 발명에 따른 파면 제어장치(7)를 포함한, 본 발명에 따른 광학 장치(23)를 개략적으로 나타낸다. 본 발명에 따른 광학 장치(23)는 PGU(1) 및 본 발명에 따른 파면 제어장치(7)를 포함하며, 이들은 빔 경로(8)에 앞뒤로 나란히 배열된다. 파면 제어장치(7)는 앞서 설명한 홀로그래픽 장치(3)와, 선택적으로, 도 1 및 도 2와 관련하여 앞서 설명한 광학 소자(2)를 포함한다. 상기 광학 소자는 자유형상 표면을 가지며 바람직하게는 자유형상 거울로서 구성된다. 광학 소자(2)는 PGU(1)와 홀로그래픽 장치(3) 사이의 빔 경로에 배치된다. 또한, 도 6과 관련하여 앞서 설명한 투과형 광학 부품(9), 특히 클레어 트랩은, 홀로그래픽 장치(3)와 투사면 사이의 빔 경로에 배치되도록 구비될 수 있다. 이들 광학 부품(2, 9)은 도 7에서 파선으로 표시되어 있다.

1: PGU 2: 광학 소자
3: 홀로그래픽 장치 4: 투사면
5: 아이박스 6: 허상
7: 파면 제어장치 8: 빔 경로
9: 투과형 광학 부품/글레어 트랩 10: 헤드업 디스플레이
11: 제1 홀로그래픽 소자 12: 제2 홀로그래픽 소자
13: 홀로그램 14: 홀로그램
15: 홀로그램 19: 빔 경로
20: 빔 경로 21: 빔 경로
22: 중심축 23: 광학 장치

Claims (19)

1. PGU(Picture Generating Unit)(1)와 투사면(projection surface)(4) 사이의, 헤드업 디스플레이(10)의 빔 경로(8, 19, 20)에 배치되는 파면 제어장치(7)에 있어서,
   빔 경로(8, 19, 20)에 앞뒤로 나란히 배열되고, 적어도 한 가지의 특정 파장 및 한 특정 입사각에 대해 반사적 특성을 나타내도록 구성된 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12)을 포함하는, 홀로그래픽 장치(3)
   를 포함하는 파면 제어장치(7).
2. 제1항에 있어서,
   자유형상 표면(freeform surface)을 가지며 PGU(1)와 홀로그래픽 장치(3) 사이의 빔 경로(8, 19, 20)에 배치되도록 설계된 적어도 하나의 광학 소자(2)
   를 포함하는 파면 제어장치(7).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12)은 각각 다수의 홀로그램(13 내지 15)을 포함하는 것인, 파면 제어장치(7).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12) 중 적어도 하나의 소자는 서로 다른 파장들에 대해 반사적 특성을 나타내도록 구성된 적어도 2개의 홀로그램들(13 내지 15)을 포함하고/하거나 적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12) 중 적어도 하나의 소자는 적어도 두 가지의 서로 다른 파장들에 대해 반사적 특성을 나타내도록 구성된 적어도 하나의 홀로그램(13 내지 15)을 포함하는 것인, 파면 제어장치(7).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   개별 홀로그램들(13 내지 15)의 배치와 관련하여, 특정 방향을 기준으로, 제1 홀로그래픽 소자(11)는 제2 홀로그래픽 소자(12)에 대해 동일하게 또는 거울 대칭을 이루어 배치되는 것인, 파면 제어장치(7).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   홀로그래픽 소자들(11, 12) 중 적어도 하나의 소자의 복수의 홀로그램(13 내지 15)은 두 가지의 구성 파면들로 기록되며, 파장 및 입사각과 관련하여, 상기 홀로그래픽 소자들(11, 12)의 적어도 하나의 홀로그램(13 내지 15)의 적어도 한 가지 구성 파면은 상기 홀로그래픽 소자들(11, 12) 중 한 소자의 다른 홀로그램(13 내지 15)의 적어도 한 가지 구성 파면과 동일한 것인, 파면 제어장치(7).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2개의 홀로그래픽 소자들(11, 12)은 서로 1 mm 미만의 거리를 두고 배치되는 것인, 파면 제어장치(7).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   홀로그래픽 장치(3)는 층 또는 필름 또는 기판 또는 플레이트의 형태로 구성될 수 있고/있거나, 평면 또는 곡면을 갖는 것인, 파면 제어장치(7).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   광학 소자(2)는 반사형 및/또는 투과형으로 구성되는 것인, 파면 제어장치(7).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 소자(2)의 자유형상 표면은 적어도 하나의 수차를 적어도 부분적으로 보정하도록 설계되는 것인, 파면 제어장치(7).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    투과형으로 구성되며, 홀로그래픽 장치(3)와 투사면(4) 사이의 빔 경로(8, 19, 20)에 배치되도록 설계된 광학 부품(9)
    을 포함하는 파면 제어장치(7).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    다색 영상 표현물을 투사하도록 설계된 파면 제어장치(7).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    홀로그래픽 소자들(11, 12) 중 적어도 하나의 소자는 복수의 입사각 및/또는 서로 중복되지 않는 복수의 입사각 범위에 대해 효율적으로 구성되는 것인, 파면 제어장치(7).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    홀로그래픽 장치(3)는 곡면 형태로 구성되는 것인, 파면 제어장치(7).
15. 투사면(4)에서의, PGU(Picture Generating Unit)(1)를 포함하는, 헤드업 디스플레이(10)를 위한 광학 장치(23)에 있어서,
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 파면 제어장치(7)를 포함하는 광학 장치(23).
16. 제15항에 있어서,
    상기 PGU(1)는 특정 방출 각도 범위 내로 빛을 방출하고 이러한 방출되는 빛의 파장에 대해 특정 최대 대역폭으로 빛을 방출하도록 설계되는 평면인, 광학 장치(23).
17. 제16항에 있어서,
    상기 PGU(1)는 적어도 두 가지의 다른 파장으로 레이저 광을 방출하도록 설계되는 것인, 광학 장치(23).
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    용적이 10 리터 미만인 광학 장치(23).
19. 투사면(4)을 포함하는 헤드업 디스플레이(10)에 있어서,
    제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치(23)를 포함하는 헤드업 디스플레이(10).