KR102261454B1 - 차량용 헤드업 디스플레이 장치 - Google Patents

차량용 헤드업 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

차량용 헤드업 디스플레이 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 헤드업 디스플레이 장치는: 빛을 조사하는 광원부와, 광원부에서 발생된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 화상형성부와, 광원부와 화상형성부의 사이에 설치되며 광원부에서 조사된 빛을 화상형성부를 향하여 집광시키는 집광렌즈부와, 집광렌즈부와 화상형상부의 사이에 설치되며 집광렌즈부를 통과한 빛이 화상형성부를 향하여 평행하게 조사되도록 안내하는 평행렌즈부 및 평행렌즈부와 화상형성부의 사이에 위치하며 화상형성부를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 필드렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 헤드업 디스플레이 장치{HEAD UP DISPLAY APPRATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 휘도의 가상이미지를 제공하여 운전자의 시인성을 확보할 수 있는 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 헤드업 디스플레이(HEAD UP DISPLAY, HUD)는 차량의 윈드 실드 글라스(WIND SHIELD GLASS)에 다양한 차량 정보를 가상 이미지로 표시하여 운전자가 차량 운전 중 전방을 계속 주시하면서 상기 차량 정보를 확인할 수 있도록 하기 위한 시스템이다.
헤드업 디스플레이에서 영상을 생성하는 광원부는 LED와과 같은 광원 소자와, 광원을 집광하기 위한 렌즈와, 조명의 균일도 확보를 위한 확산필름과, LCD와 같이 화상을 형성하기 위한 화상 생성소자를 포함한다.
종래에는 광원부와 비구면 미러의 사이에 별도의 렌즈를 설치하여 가로방향의 영상 투영 각도를 보상하며 가상 이미지의 시인성을 향상하는 방안이 제기되었으나, 높은 휘도의 가상이미지를 제공하지 못하므로 운전자의 시인성이 저하되며, 외광이 렌즈에 반사되어 운전자에게 시인되므로 운전자의 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 휘도의 가상이미지를 제공하여 운전자의 시인성을 확보할 수 있는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는: 빛을 조사하는 광원부와, 광원부에서 발생된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 화상형성부와, 광원부와 화상형성부의 사이에 설치되며 광원부에서 조사된 빛을 화상형성부를 향하여 집광시키는 집광렌즈부와, 집광렌즈부와 화상형상부의 사이에 설치되며 집광렌즈부를 통과한 빛이 화상형성부를 향하여 평행하게 조사되도록 안내하는 평행렌즈부 및 평행렌즈부와 화상형성부의 사이에 위치하며 화상형성부를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 필드렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 평행렌즈부와 필드렌즈부는 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한 집광렌즈부는, 광원부와 마주하는 위치에 설치되며 광투과성 재질로 성형되는 베이스부재 및 베이스부재에서 평행렌즈부를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 응집렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 평행렌즈부는, 필드렌즈부와 일체로 형성되며 광투과성 재질로 성형되는 판 형상의 지지부재 및 지지부재에서 집광렌즈부를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 돌출렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 필드렌즈부는, 지지부재와 일체로 성형되며 화상형성부를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 오목렌즈부 및 오목렌즈부의 표면에 복수의 렌즈를 형성하는 미세렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 오목렌즈부는 횡방향의 반경과 종방향의 반경이 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 미세렌즈부는 오목렌즈부의 표면에 볼록한 형상으로 형성되거나 오목한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 미세렌즈부는, 화상형성부와 마주하는 오목렌즈부의 표면에 반구 형상으로 돌출되거나 라운드를 구비한 막대 형상으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 필드렌즈부와 화상형성부의 사이에 위치하며 빛의 확산을 안내하는 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 필드렌즈부의 표면에 복수의 미세렌즈부를 형성하므로 추가 확산을 유도하여 높은 휘도의 가상이미지를 제공할 수 있으며, 운전자의 시인성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 미세렌즈부를 통과한 빛이 확산부를 통과하며 확산되어 미세렌즈부가 직접 확대되어 보여지는 현상을 방지하므로 가상이미지의 밝기와 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필드렌즈부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목렌즈부의 A에 도시된 제1렌즈를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오목렌즈부의 A에 도시된 제2렌즈를 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필드렌즈부를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목렌즈부의 A에 도시된 제1렌즈를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오목렌즈부의 A에 도시된 제2렌즈를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치(1)는, 빛을 조사하는 광원부(10)와, 광원부(10)에서 발생된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 화상형성부(20)와, 광원부(10)와 화상형성부(20)의 사이에 설치되며 광원부(10)에서 조사된 빛을 화상형성부(20)를 향하여 집광시키는 집광렌즈부(40)와, 집광렌즈부(40)와 화상형상부의 사이에 설치되며 집광렌즈부(40)를 통과한 빛이 화상형성부(20)를 향하여 평행하게 조사되도록 안내하는 평행렌즈부(50) 및 평행렌즈부(50)와 화상형성부(20)의 사이에 위치하며 화상형성부(20)를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 필드렌즈부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
헤드업 디스플레이 장치(1)는 차량에 탑재되어 있으며, 광원부(10)로 부터 차량의 앞유리(26) 또는 별도의 투영 부재에 영상을 투영하여 운전자가 전방에 가상이미지(30)를 시인할 수 있는 장치이다.
광원부(10)는 전기에너지를 이용하여 빛을 생성하여 화상형상부를 향한 방향으로 빛을 조사하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 광원이 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 광원부(10)는 기판부재(12)와 광원소자(14)를 포함한다.
기판부재(12)는 판 형상으로 형성되며, 기판부재(12)에 복수의 광원소자(14)가 설치되어 빛을 발생시킨다. 일 실시예에 따른 광원소자(14)로 발광다이오드(LED)가 사용된다.
화상형상부는 광원부(10)에서 발생된 빛을 이용하여 화상을 형성한다. 일 실시예에 따른 화상형성부(20)는 화상을 형성하기 위한 화상 생성소자를 구비하는 액정 디스플레이(LCD)가 사용된다.
화상형성부(20)에서 형성된 화상은 폴딩미러부(22)와 비구면미러부(24)를 거쳐서 차량의 앞유리(26)로 조사된다. 차량의 앞유리(26)로 조사된 화상은 운전자의 눈이 위치하는 아이박스(Eye-Box)(28)에서 인식된다. 따라서 앞유리(26)에 투영된 영상은 앞유리(26)의 전방에 가상이미지(30)를 형성하므로 운전자가 가상이미지(30)의 영상을 용이하게 인식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치(1)에서는, 화상형성부(20)를 어브젝트(Object)로 설정하며, 아이박스(28)를 스톱(Stop)으로 설정하며, 가상이미지(30)를 이미지(Image)로 설정하며, 아이박스(28)에서 가상이미지(30)가 명확하게 인식될 수 있도록 각 부재의 기능과 형상을 조절한다.
가상이미지(30)에서 횡방향의 중심 가상선을 제1가상선(32)이라 하며, 종방향의 중심 가상선을 제2가상선(34)으로 설정한다. 제1가상선(32)과 제2가상선(34)은 직각을 형성한다.
집광렌즈부(40)는 광원부(10)와 화상형성부(20)의 사이에 설치되며, 광원부(10)에서 조사된 빛을 화상형성부(20)를 향하여 집광시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 집광렌즈부(40)는 베이스부재(42)와 응집렌즈(44)를 포함한다.
베이스부재(42)는 광원부(10)와 마주하는 위치에 설치되며, 광투과성 재질로 성형되는 판 형상이다. 응집렌즈(44)는 베이스부재(42)에서 평행렌즈부(50)를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 렌즈이며, 베이스부재(42)에 복수로 설치된다.
일 실시예에 따른 광원소자(14)는 복수로 구비되며, 응집렌즈(44)도 광원소자(14)에 대응하는 개수로 구비되어 복수로 배열된다. 응집렌즈(44)는 광원소자(14)의 상측에 각각 설치되므로 광원소자(14)에서 상측으로 조사된 빛은 응집렌즈(44)를 통해 모아져서 상측에 위치한 평행렌즈부(50)로 전달되므로 빛의 손실을 최소화 할 수 있으며, 가상이미지(30)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
평행렌즈부(50)는 집광렌즈부(40)와 화상형상부의 사이에 설치되며, 집광렌즈부(40)를 통과한 빛이 화상형성부(20)를 향하여 평행하게 조사되도록 안내하는 기술사상 안에서 다양한 형상의 렌즈가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 평행렌즈부(50)는, 필드렌즈부(60)와 일체로 형성되며 광투과성 재질로 성형되는 판 형상의 지지부재(52)와, 지지부재(52)에서 집광렌즈부(40)를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 돌출렌즈(54)를 포함한다.
광원소자(14)에서 발생된 빛을 집광하기 위한 응집렌즈(44)와 평행광을 만들기 위한 돌출렌즈(54)는 서로 마주하며 1:1로 쌍을 이루며 설치된다. 또한 광원소자(14)와 응집렌즈(44)와 돌출렌즈(54)는 화상형성부(20)의 크기에 맞게 횡방향과 종방향의 배열이 설정된다.
지지부재(52)의 하측으로 볼록하게 돌출된 복수의 돌출렌즈(54)는 응집렌즈(44)의 상측에 위치하며, 화상형성부(20)의 가로방향 영역인 제1영역(F1)과 세로방향 영역인 제2영역(F2)에 대응하여 배열이 이루어진다.
평행렌즈부(50)의 반대면에는 화상형성부(20)를 향하여 조사되는 빛의 각도를 조절하는 필드렌즈부(60)가 설치된다. 필드렌즈부(60)는 평행렌즈부(50)와 화상형성부(20)의 사이에 위치하며, 화상형성부(20)를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 필드렌즈부(60)는 평행렌즈부(50)와 함께 일체로 사출 성형되므로, 헤드업 디스플레이 장치(1)의 전장길이가 단축되며 금형비용을 절감할 수 있다.
필드렌즈부(60)는 평행렌즈부(50)의 반대면에 일체로 구성을 하므로 하나의 복합 렌즈를 구성한다. 또한 필드렌즈부(60)를 통과한 빛의 횡방향과 종방향의 출사 각도를 다르게 하기 위해, 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)과 종방향 반경(R2)을 다르게 형성한다. 일 실시예에 따른 필드렌즈부(60)는 오목렌즈부(62)와 미세렌즈부(64,65)를 포함한다.
오목렌즈부(62)는 지지부재(52)와 일체로 성형되며, 화상형성부(20)를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성한다. 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)과 종방향 반경(R2)은 서로 다르게 형성된다. 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)은 가상이미지(30)의 제1가상선(32)의 설정에 연관되며, 종방향 반경(R2)은 제2가상선(34)의 설정에 연관된다.
필드렌즈부(60)를 통과한 빛의 출사각도는 가상이미지(30)의 제1가상선(32)과 제2가상선(34)을 고려하여 설정된다. 필드렌즈부(60)를 통과한 빛이 제1가상선(32)과 제2가상선(34)을 포함한 가상이미지(30)에 대응하는 형상으로 전개되지 못하면, 가상이미지(30) 영상의 균일도가 저하 되어 국부적인 암부가 발생하며, 밝기인 휘도가 저하되는 등 품질에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 헤드업 디스플레이 장치(1)에서는, 종방향과 횡방향으로 서로 다른 곡률 반경을 가진 오목렌즈부(62)를 사용하므로 종방향과 횡방향으로 투영각도를 넓힐 수 있다.
일 실시예에 따른 미세렌즈부(64,65)는 오목렌즈부(62)의 표면에 복수의 렌즈를 형성한다. 오목렌즈부(62)의 표면에는 복수의 미세렌즈를 배열하여 빛의 추가 확산을 유도한다. 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)과 종방향 반경(R2)이 서로 다르므로, 오목렌즈부(62)의 표면에 설치된 미세렌즈부(64,65)의 가로방향 개수와 세로방향 개수는 서로 다르게 형성된다.
또한 미세렌즈부(64,65)는 오목렌즈부(62)의 표면에 볼록한 형상으로 형성되거나 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 미세렌즈부(64)는 화상형성부(20)와 마주하는 오목렌즈부(62)의 표면에 반구 형상으로 돌출되는 제1렌즈(66)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(66)는 오목렌즈부(62)의 상측을 향하여 볼록하게 돌출되며, 반구 형상 또는 라운드를 구비한 돌기 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(66)는 오목렌즈의 상측을 채우는 복수의 렌즈 형상으로 설치될 수 있다.
또는 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세렌즈부(65)는 화상형성부(20)와 마주하는 오목렌즈부(62)의 표면에 라운드를 구비한 막대 형상의 제2렌즈(68)를 포함할 수 있다. 제2렌즈(68)는 반원 형상의 단면을 구비한 막대가 눕혀진 형상으로 설치되며, 이러한 제2렌즈(68)는 복수로 연이어 설치된다. 제2렌즈(68)는 오목렌즈부(62)의 폭방향(도 3기준 좌우방향)으로 설치되며, 이러한 제2렌즈(68)가 오목렌즈부(62)의 길이방향(도 2기준 좌우방향)을 따라 연이어 배열된다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 미세렌즈부(64,65)는 필드렌즈부(60)의 표면을 따라서 횡방향 반경(R1) 또는 종방향 반경(R2)을 기준으로 일정하게 배치될 수 있다. 또한 미세렌즈부(64,65)는 동일한 형상의 렌즈를 복수로 배열할 수 있으며, 필요에 따라 다른 형상의 렌즈를 혼합하여 사용할 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
미세렌즈부(64,65)가 오목렌즈부(62)의 표면에 설치되므로 아이박스(28) 전면에서 균일한 가상이미지(30)를 획득할 수 있다. 또한 필드렌즈부(60)가 오목렌즈부(62)와 미세렌즈부(64,65)를 포함하며, 이러한 필드렌즈부(60)가 평행렌즈부(50)와 일체로 사출 성형되므로 다양한 기능을 구비한 렌즈가 일체로 생산되므로 렌즈의 부품수가 감소되어 생산비를 절감할 수 있으며, 제품의 전장 길이도 단축이 가능하다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)은 제1영역(F1)의 조사와 관련이 있으며, 종방향 반경(R2)은 제2영역(F2)의 조사와 관련이 있다. 제1영역(F1)은 가상이미지(30)의 제1가상선(32)의 형성에 관련이 있으며, 제2영역(F2)은 가상이미지(30)의 제2가상선(34) 형상에 관련이 있다. 따라서 오목렌즈부(62)의 횡방향 반경(R1)과 종방향 반경(R2)을 조절하여 제1영역(F1)과 제2영역(F2)을 세팅하며, 제1영역(F1)과 제2영역(F2)이 가상이미지(30)의 제1가상선(32)과 제2가상선(34)에 일치하게 세팅한다.
확산부(70)는 필드렌즈부(60)와 화상형성부(20)의 사이에 위치하며 빛의 확산을 안내한다. 확산부(70)의 설치로 가상이미지(30)를 형성하는 빛의 균일도를 확보할 수 있다. 운전자는 폴딩미러부(22)와 비구면미러부(24)를 통해서 화상형성부(20)의 영상을 확대해서 보게 된다. 필드렌즈부(60)와 화상형성부(20)의 사이에 설치되는 확산부(70)는 필드렌즈부(60) 표면의 미세렌즈부(64,65)가 직접 확대되어 보이는 현상을 방지하는 역할을 한다.
또한 확산부(70)의 설치로 헤드업 디스플레이 장치(1)가 제공하는 가상이미지(30)의 밝기와 균일도를 향상 시킬 수 있다.
집광렌즈부(40)와 평행렌즈부(50)와 필드렌즈부(60)는 합성수지나 유리 등의 소재로 성형된다. 또한 헤드업 디스플레이 장치(1)의 설치는 차량에만 한정하지 않으며 항공, 선박, 열차 등의 운송장치 등에 적용 할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
광원소자(14)에서 발생된 빛은 집광렌즈부(40)를 통과하며 빛이 모아지므로 빛의 밀도가 높아져서 가상이미지(30)의 휘도를 높이므로 시인성을 향상킬 수 있다.
또한 집광렌즈부(40)를 통과한 빛은 평행렌즈부(50)를 통과하며 화상형성부(20)를 향하여 평행한 빛의 조사를 안내한다. 집광렌즈부(40)와 일체로 형성된 필드렌즈부(60)를 통과하는 빛은 설정된 각도로 휘어지거나 직진 방향으로 이동되어 확산부(70)를 통해 화상형성부(20)로 이동한다. 미세렌즈부(64,65)가 오목렌즈부(62)의 전 표면에 설치되므로 음영 부분 없이 균일한 가상이미지(30)를 획득할 수 있다.
화상형성부(20)를 통과한 빛은 폴딩미러부(22)와 비구면미러부(24)를 통과하며 차량의 앞유리(26)로 조사되어 가상이미지(30)를 형성한다. 따라서 헤드업 디스플레이 장치(1)는, 대낮같이 밝은 명실 환경에서도 높은 휘도의 가상이미지(30)를 제공하여 운전자의 시인성을 확보하며, 가상이미지(30)의 균일도를 높여 영상 품질을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 필드렌즈부(60)의 표면에 복수의 미세렌즈부(64,65)를 형성하므로 추가 확산을 유도하여 높은 휘도의 가상이미지(30)를 제공할 수 있으며, 운전자의 시인성을 확보할 수 있다. 또한 미세렌즈부(64,65)를 통과한 빛이 확산부(70)를 통과하며 확산되어 미세렌즈부(64,65)가 직접 확대되어 보여지는 현상을 방지하므로 가상이미지(30)의 밝기와 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 헤드업 디스플레이 장치
10: 광원부 12: 기판부재 14: 광원소자
20: 화상형성부 22: 폴딩미러부 24: 비구면미러부 26: 앞유리 28: 아이박스 30: 가상이미지 32: 제1가상선 34: 제2가상선
40: 집광렌즈부 42: 베이스부재 44: 응집렌즈
50: 평행렌즈부 52: 지지부재 54: 돌출렌즈
60: 필드렌즈부 62: 오목렌즈부 64,65: 미세렌즈부 66: 제1렌즈 68: 제2렌즈
70: 확산부
R1: 횡방향 반경 R2: 종방향 반경 F1: 제1영역 F2: 제2영역

Claims (9)

  1. 빛을 조사하는 광원부;
    상기 광원부에서 발생된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 화상형성부;
    상기 광원부와 상기 화상형성부의 사이에 설치되며, 상기 광원부에서 조사된 빛을 상기 화상형성부를 향하여 집광시키는 집광렌즈부;
    상기 집광렌즈부와 상기 화상형성부의 사이에 설치되며, 상기 집광렌즈부를 통과한 빛이 상기 화상형성부를 향하여 평행하게 조사되도록 안내하는 평행렌즈부; 및
    상기 평행렌즈부와 상기 화상형성부의 사이에 위치하며, 상기 화상형성부를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 필드렌즈부;를 포함하고,
    상기 평행렌즈부와 상기 필드렌즈부는 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광렌즈부는, 상기 광원부와 마주하는 위치에 설치되며, 광투과성 재질로 성형되는 베이스부재; 및
    상기 베이스부재에서 상기 평행렌즈부를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 응집렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행렌즈부는, 상기 필드렌즈부와 일체로 형성되며, 광투과성 재질로 성형되는 판 형상의 지지부재; 및
    상기 지지부재에서 상기 집광렌즈부를 향하여 볼록한 형상으로 돌출되는 돌출렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필드렌즈부는, 상기 지지부재와 일체로 성형되며, 상기 화상형성부를 향하여 오목한 형상의 렌즈를 형성하는 오목렌즈부; 및
    상기 오목렌즈부의 표면에 복수의 렌즈를 형성하는 미세렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오목렌즈부는, 횡방향의 반경과 종방향의 반경이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세렌즈부는, 상기 오목렌즈부의 표면에 볼록한 형상으로 형성되거나 오목한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세렌즈부는, 상기 화상형성부와 마주하는 상기 오목렌즈부의 표면에 반구 형상으로 돌출되거나 라운드를 구비한 막대 형상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필드렌즈부와 상기 화상형성부의 사이에 위치하며 빛의 확산을 안내하는 확산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7087981B2 (ja) * 2018-12-18 2022-06-21 株式会社デンソー 虚像表示装置
CN111948812A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 未来（北京）黑科技有限公司 一种抬头显示***
KR20210074751A (ko) 2019-12-12 2021-06-22 삼성전자주식회사 증강현실 헤드 업 디스플레이 장치
JP2021135472A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 株式会社リコー 表示装置、及び移動体
JP7501293B2 (ja) 2020-10-05 2024-06-18 日本精機株式会社 表示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010277065A (ja) * 2009-04-28 2010-12-09 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
JP2015219425A (ja) * 2014-05-20 2015-12-07 三菱電機株式会社 照明装置及びヘッドアップディスプレイシステム
US20160147074A1 (en) 2013-09-17 2016-05-26 JVC Kenwood Corporation Image display apparatus
WO2016092724A1 (ja) * 2014-12-08 2016-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイおよびそれを備えた移動体
JP2017009864A (ja) 2015-06-24 2017-01-12 日本精機株式会社 液晶表示装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757544A (en) * 1993-03-09 1998-05-26 Olympus Optical Co., Ltd. Image display apparatus
US6870650B2 (en) * 2000-08-01 2005-03-22 Riake Corporation Illumination device and method for laser projector
US20170299922A1 (en) * 2014-09-24 2017-10-19 Nippon Seiki Co., Ltd. Head-up display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010277065A (ja) * 2009-04-28 2010-12-09 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
US20160147074A1 (en) 2013-09-17 2016-05-26 JVC Kenwood Corporation Image display apparatus
JP2015219425A (ja) * 2014-05-20 2015-12-07 三菱電機株式会社 照明装置及びヘッドアップディスプレイシステム
WO2016092724A1 (ja) * 2014-12-08 2016-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイおよびそれを備えた移動体
JP2017009864A (ja) 2015-06-24 2017-01-12 日本精機株式会社 液晶表示装置

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