KR19980014603A

KR19980014603A - Hud 광학 시스템에 있어 상 왜곡방지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR19980014603A
Application number: KR1019960033637A
Authority: KR
Inventors: 김진연
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1998-05-25

Abstract

본 발명은 HUD 광학 시스템에 관한 것으로, 종래에는 윈드실드의 전방에 먼지가 끼면 프로젝터에서 투사되는 상의 파장 중 투과되어야 하는 파장이 투과되지 않고 먼지에 의해 반사되므로 운전자의 시선에는 컴바이너에 의해 반사되는 파장의 상과 먼지에 의해 반사되는 파장의 상을 동시에 전달되기때문에 운전자는 2중상을 보게 되는 결점을 가지고 있다. 이에 본 발명은 윈드실드의 전면에 묻어 있는 먼지량을 감지하고 일정량 이상의 먼지가 묻어있는 경우 와이퍼를 작동시켜 윈드실드의 전면을 닦음으로써, 2중상이 맺히는 것을 방지할 수 있는 것이다.

Description

HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡방지 장치 및 방법

본 발명은 자동차에 채용된 HUD 광학 시스템에 관한 것이다.

특히 본 발명은 윈드실드의 전면에 쌓인 먼지량에 따라 와이퍼를 작동시켜 윈드실드의 전면에 쌓인 먼지를 제거하여 프로젝터(Projector)로부터 투사되는 상이 2증으로 맺히는 것을 방지할 수 있도록 하는 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 HUD(Head Up Display)는 전투기용으로 개발된 기술로서 표시광은 조종석 전방에 놓여진 반투명 반사판(컴바이너를 말하며 이하 컴바이너 라 한다)에서 반사되어 파일럿의 눈에 들어간다. 파일럿은 컴바이너(Combine)를 통해서 전방 경치의 표시모양을 2중으로 겹쳐진 형태로 쌍방의 정보를 동시에 인지할 수 있다. 표시상은 렌즈계통에 의해 무한원점에 결상할 수 있기 때문에 시선의 이동과 촛점 조절에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 컴바이너의 의미는 전방의 경치와 표시상을 결합시키는 것이다. 자동차에서는 운전석 전방의 윈드실드(Windshield) 하부의 인스트러먼트 내에 컴바이너를 놓고 이에 반사시켜서 자동차 전방에 나타나는 허상 표시를 본다. 즉, 윈드실드의 반사면 부분(실내측)에 박막에 의하여 컴바이너 처리되어 있다. HUD로 표시되는 내용은 본래의 프로젝터에도 표시되는 내용의 보조로서 프로젝터의 디지털 표시와 마스터워닝 등을 간단한 것이 선택되고 있다.

HUD는 전방의 경치와 2중으로 겹쳐지는 표시상을 순간적으로 운전자에게 판독시키는 것인데, 항공기의 경우와는 달리 자동차의 전방 경치는 변화가 많으므로 표시상의 식별을 양호하게 하려면 윈드실드 반사면에서 반사율을 크게 하여야 하는데 전방시계의 확보를 위해서도 윈드실드의 투과율은 70%이상이어야 한다. 이 모순을 동시에 성립시키기 위해서는 한정된 반사율을 유효하게 사용하여 표시상의 식별을 좋게 할 목적으로 홀로그램을 응용한 간섭호를 만든다. 이것을 홀로그램이라고 한다. 홀로그램으로 빛을 조사하면 간섭호에 따라 빛의 회절작용에 의한 파장의 선택성과 렌즈나 오목거울 효과를 얻을 수 있다. 즉 레이져로부터 발진된 위상이 갖추어진 빛을 2개로 구분하여 평면파와 구면파를 만들어 사진 건판의 양쪽으로부터 투사한다. 이때 사진건판 내에는 간섭호가 만들어진다. 예를들면 간섭호는 밀도는 6000개/mm로 된다. 완성된 홀로그램 구면파 투사방향에서 빛을 보내면 몇 겹으로 구성되어 있는 간섭호 때문에 파장의 빛만이 회절하여서 반사되며, 그 이외 파장의 빛은 직진한다. 이 경우 홀로그램은 특정 파장광에 대해서 오목거울이 작용을 갖는다.

상기한 바와같은 특징을 갖는 HUD 광학 시스템에 관해서 도 1에 의하여 살펴본다.

여기서, 101은 운행중인 자동차의 각종 정보를 하나의 색상 혹은 다수개의 색상으로 디스플레이하는 프로젝터이고, 102는 자동차의 전면에 설치되어 있는 전면 유리인 윈드실드, 103은 상기 윈드실드(102)에 부착되어 특정 파장을 특정각도로 반사하는 컴바이너 이다.

이와같이 구성된 종래의 프로젝터(101)에서는 자동차의 각종 정보에 대한 상을 생성하여 윈드실드(102)에 부착되어 있는 컴바이너(103)에 투사하게 된다. 그리하면 컴바이너(103)는 프로젝터(101)로부터 입사되는 상 중 특정파장만을 특정각도로 반사하여 운전자의 시야에 전달한다. 이에따라 운전자는 프로젝터(101)에 디스플레이되는 정보를 직접 보지 않고도 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 반사되어 디스플레이되는 허상을 보고 운행중인 자동차의 각종 정보를 효과적으로 얻을 수 있는 특징이 있다.

그리고 윈드실드(102)의 컴바이너(103)를 통해서 자동차의 운행에 따른 각종 정보를 제공받을 때 주변밝기에 따라 프로젝터에 연결되어 있는 가변 저항의 저항값을 변환하여 프로젝터에 공급되는 동작전원을 조절하므로 윈드실드의 컴바이너에 디스플레이되는 상의 밝기를 조절할 수 있다.

즉 운전자는 주변의 밝기가 너무 밝아 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상이 잘 보이지 않을 경우에는 프로젝터(101)에 공급되는 동작전원이 증가하여 프로젝터(101)의 광도가 증가한다. 이에따라 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상의 밝기가 밝아져 자동차의 주변이 밝아도 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상을 효과적으로 제공받을 수 있다.

반면에 주변의 밝기가 어두워 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상이 잘 보이지 않을 경우에는 프로젝터(101)에 공급되는 동작전원이 감소하여 프로젝터(101)의 광도가 어두워진다. 이에따라 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상의 밝기가 어두워져 주변이 어두워도 윈드실드(102)의 컴바이너(103)에 디스플레이되는 상을 효과적으로 주시할 수 있는 것이다.

그런데 윈드실드의 전면에 먼지가 쌓이면 프로젝터에서 투사되는 상의 파장 중 위드실드를 투과하여야 하는 파장이 투과되지 않고 먼지에 의해 반사되므로 운전자의 시선에는 컴바이너에 의해 반사되는 파장의 상과 먼지에 의해 반사되는 파장의 상을 동시에 전달되기때문에 운전자는 2중상을 보게 되는 결점을 가지고 있다.

특히 이는 운전자에게 정확한 정보를 제공하지 못할뿐만 아니라 운전자의 시야를 가려 안전운전을 방해하는 결점이 있다.

본 발명은 윈드실드에 쌓인 먼지량을 감지하여 일정량 이상의 먼지가 쌓이면 와이퍼를 작동시켜 먼지를 제거함으로써 프로젝터에서 투사되는 상이 2중으로 디스플레이되는 것을 사전에 방지할 수 있는 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치 및 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 옵티컬 소오스(10)를 윈드실드의 컴바이너에 방사하는 단계와, 윈드실드의 컴바이너로부터 반사되는 옵티컬 소오스를 반사하는 단계와, 반사되는 옵티컬 소오스의 반사량을 감지하는 단계와, 검출된 옵티컬 소오스의 반사량에 의해 옵티컬 소오스의 반사율을 연산하는 단게와, 검출된 반사율을 기준 반사율과 비교하는 단계와, 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시켜 윈드실드의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 자동차의 각종 정보에 대한 상을 투사하도록 되어 있는 프로젝터와, 윈드실드에 부착되어 있으며 상기 프로젝터에서 투사되는 상의 파장 중 특정 파장의 상을 반사하도록 되어 있는 컴바이너를 갖는 자동차의 HUD 광학 시스템에 있어서, 옵티컬 소오스와, 컴바이너에 의해 반사되는 옵티컬 소오스를 반사할 수 있도록 설치되어 있는 밀러와, 상기 밀러에 의해 반사되는 옵티컬 소오스의 반사량을 감지하도록 되어 있는 광량 감지센서와, 검출된 옵티컬 소오스의 반사량에 의해 옵티컬 소오스의 반사율을 연산하고 반사율을 기준 반사율과 비교하여 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시키기 위한 구동신호를 생성하도록 되어 있는 제어수단과, 상기 제어수단에서 출력되는 구동신호를 인가받아 와이퍼를 작동시켜 윈드실드의 전면에 쌓인 먼지를 제거하도록 되어 있는 와이퍼 구동수단을 포함하여 구성되어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래 HUD 광학 시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 HUD 광학 시스템의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 HUD 광학 시스템의 동작상태를 보인 흐름도 이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 옵티컬 소오스 12 : 윈드실드

14 : 컴바이너 16 : 밀러

18 : 광량 감지센서 20 : 프로젝터

22 : 밀러 24 : ECU

26 : 와이퍼 구동부

본 발명은 도 2에 도시한 것처럼, 자동차의 각종 정보에 대한 상을 투사하는 프로젝터(20)와, 윈드실드(10)에 부착되어 있으며 상기 프로젝터(20)에서 투사되는 상의 파장 중 특정 파장의 상을 반사하는 컴바이너(14)를 갖는 자동차의 HUD 광학 시스템에 있어서, 옵티컬 소오스(10 : 예를 들면 할로겐 램프 등을 말한다)와, 컴바이너(14)에 의해 반사되는 옵티컬 소오스(10)를 반사하도록 설치되어 있는 밀러(16)와, 상기 밀러(16)에 의해 반사되는 옵티컬 소오스(10)의 반사량을 감지하는 광량 감지센서(18)와, 검출된 옵티컬 소오스(10)의 반사량에 의해 옵티컬 소오스(10)의 반사율을 연산하고 반사율을 기준 반사율과 비교하여 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시키기 위한 구동신호를 생성하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)에서 출력되는 구동신호를 인가받아 와이퍼를 작동시켜 윈드실드(12)의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 와이퍼 구동부(26)로 구성되어 있다.

여기서, 옵티컬 소오스(10)로부터 투사되는 광을 집속하여 윈드실드(12)의 컴바이너(14)에 투사할 수 있도록 밀러(22)가 설치되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 HUD 광학 시스템의 동작상태를 보인 흐름도로서, 옵티컬 소오스(10)를 윈드실드(12)의 컴바이너(14)에 방사하는 단계와, 윈드실드(12)의 컴바이너(14)로부터 반사되는 옵티컬 소오스(10)를 반사하는 단계와, 반사되는 옵티컬 소오스(10)의 반사량을 감지하는 단계와, 검출된 옵티컬 소오스(10)의 반사량에 의해 옵티컬 소오스(10)의 반사율을 연산하는 단게와, 검출된 반사율을 기준 반사율과 비교하는 단계와, 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시켜 윈드실드(12)의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 단계를 수행함을 보이고 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

옵티컬 소오스(10)로부터 방사(S1)되는 광이 옵티컬 소오스(10)의 상단에 설치되어 있는 밀러(22)에 의해 집광되어 윈드실드(12)의 내측면에 부착되어 있는 컴바이너(14)에 투사되면, 컴바이너(14)의 특성에 의해 옵티컬 소오스(10) 중 특정파장의 광만이 반사(S2)되어 밀러(16)에 전달된다.

물론 윈드실드(12)의 전면에 먼지가 묻어 있는 경우에는 밀러(16)에는 컴바이너(14)에 의해 반사되는 광과 함께 먼지가 쌓인 윈드실드(12)에 의해 반사되는 광도 입사된다.

상기한 바와같이 밀러(16)에 전달된 광은 다시 밀러(16)에 의해 반사되어 광량 감지센서(18)에 전달되므로 ECU(24)에는 광량 감지센서(18)에 의해 감지(S3)되는 광량에 대한 데이터가 인가받아 컴바이너(14)와 윈드실드(12)에 의해 반사되는 옵티컬 소오스(10)의 반사율을 연산(S4)하게 된다.

그리고, ECU(24)는 연산된 반사율과 ECU(24)에 저장되어 있는 기준 반사율(약 10% 정도를 말한다)과의 대소관계를 판단(S5)하고, 그 결과 연산된 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 반복해서 검출하고 연산된 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시키기 위한 구동신호를 생성하여 와이퍼 구동부(26)에 공급하게 된다.

이에따라 와이퍼 구동부(26)는 ECU(24)에서 출력되는 구동신호를 인가받아 와이퍼를 작동(S6)시켜 윈드실드(12)의 전면에 쌓인 먼지를 제거함으로써, 윈드실드(12)의 전면에 쌓였던 먼지가 제거되어 프로젝터(20)로부터 투사되는 상이 컴바이너(14)에 의해서만 반사되어 운전자에게 하나의 상으로 전달된다.

상술한 바와같은 본 발명은 옵티컬 소오스와, 컴바이너에 의해 반사되는 옵티컬 소오스를 반사하도록 설치되어 있는 밀러와, 상기 밀러에 의해 반사되는 옵티컬 소오스의 반사량을 감지하는 광량 감지센서와, 검출된 옵티컬 소오스의 반사량에 의해 옵티컬 소오스의 반사율을 연산하고 반사율을 기준 반사율과 비교하여 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시키기 위한 구동신호를 생성하는 ECU와, 상기 ECU에서 출력되는 구동신호를 인가받아 와이퍼를 작동시켜 윈드실드의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 와이퍼 구동부를 구성함으로써, 윈드실드의 전면에 묻은 먼지를 제거하여 프로젝터로부터 투사되는 상이 2증으로 맺히는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 운전자에게 정확한 정보를 제공하면서도 운전자의 시야를 가리지 않도록 함으로써, 운전자의 안전운전을 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 특허청구의 범위에 기재되어 있는 바와 같이 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치 및 방법의 일 실시예에 관해서만 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 본 발명을 여러 가지로 그 응용과 변형이 가능할 것이다.

Claims

자동차의 각종 정보에 대한 상을 투사하는 프로젝터(20)와, 윈드실드(10)에 부착되어 있으며 상기 프로젝터(20)에서 투사되는 상의 파장 중 특정 파장의 상을 반사하는 컴바이너(14)를 갖는 자동차의 HUD 광학 시스템에 있어서, 옵티컬 소오스(10)와, 컴바이너(14)에 의해 반사되는 옵티컬 소오스(10)를 반사하도록 설치되어 있는 밀러(16)와, 상기 밀러(16)에 의해 반사되는 옵티컬 소오스(10)의 반사량을 감지하는 광량 감지센서(18)와, 검출된 옵티컬 소오스(10)의 반사량에 의해 옵티컬 소오스(10)의 반사율을 연산하고 반사율을 기준 반사율과 비교하여 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시키기 위한 구동신호를 생성하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)에서 출력되는 구동신호를 인가받아 와이퍼를 작동시켜 윈드실드(12)의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 와이퍼 구동부(26)로 구성되어짐을 특징으로 하는 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치.
제 1항에 있어서, 상기 옵티컬 소오스(10)가 할로겐 램프로 구성되어짐을 특징으로 하는 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치.
제 1항에 있어서, 상기 옵티컬 소오스(10)의 상부에는 밀러(22)가 설치되어짐을 특징으로 하는 HUD 광학 시스템에 있어 상 왜곡 방지장치.
옵티컬 소오스(10)를 윈드실드(12)의 컴바이너(14)에 방사하는 단계와, 윈드실드(12)의 컴바이너(14)로부터 반사되는 옵티컬 소오스(10)를 반사하는 단계와, 반사되는 옵티컬 소오스(10)의 반사량을 감지하는 단계와, 검출된 옵티컬 소오스(10)의 반사량에 의해 옵티컬 소오스(10)의 반사율을 연산하는 단게와, 검출된 반사율을 기준 반사율과 비교하는 단계와, 반사율이 기준 반사율보다 작으면 반사량을 다시 검출하고 반사율이 기준 반사율보다 크면 와이퍼를 작동시켜 윈드실드(12)의 전면에 쌓인 먼지를 제거하는 단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 HUD 광학 시스템이 있어 상 왜곡 방지방법.