KR20070107972A - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

차량용 헤드 업 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20070107972A
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엘지전자 주식회사
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Abstract

차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 개시된다. 이 장치는, 빛을 이용하여 주행정보에 대한 영상을 표현하는 마이크로 디스플레이 패널과, 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 영상을 운전자의 눈의 움직임에 따라 실시간으로 움직이면서 반사하는 마이크로 미러 어레이를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 운전자의 눈의 위치에 따라 실시간으로 헤드 업 디스플레이의 시야각을 조정할 수 있는 효과를 갖는다.
헤드 업 디스플레이, 마이크로 미러 어레이, 오목거울, 윈드쉴드

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 장치{Head up display device for automobile}
도 1은 일반적인 반사형 헤드 업 디스플레이 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 실시예의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로 미러 어레이의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 마이크로 미러 어레이의 실시예의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
21 : 광원 22 : 마이크로 디스플레이 패널
23 : 렌즈 24 : 마이크로 미러 어레이
25 : 윈드쉴드
본 발명은 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
운전 중 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템이 있는데 그 중 헤드 업 디스플레이(Head up Display;HUD)가 주요 관심사가 되고 있다. 헤드 업 디스플레이(이하,'HUD'라 함)란 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉 운전자의 주시야 선을 벗어나지 않는 범위에서 차량 주행 정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.
예를들어, 보통 시속 약 100Km/h로 운전 중에 시야를 계기판에 두었다가 도로로 시야를 고정시키는 시간(2초)동안 약 55m의 거리를 이동 하기 때문에 위험이 존재한다. 이러한 위험을 줄이는 방법의 하나로 차량용 HUD를 개발하는 것이다. 차량용 HUD는 앞 유리창의 운전자의 주시야 선에 계기판의 정보(속력,주행거리,RPM 등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파악할 수 있도록 한다. 이로써 운전자는 도로로부터 눈을 떼지 않고도 중요한 주행정보를 인지함으로써 안전운행을 할 수 있는 것이다.
그러나, 일반적인 반사형 HUD는 운전자의 눈높이나 움직이는 위치에 따라 제한된 HUD의 시야각을 조정하거나 그 시야각의 범위에 맞춰야 하는 활동범위의 제한을 가지고 있어서, 운전자의 눈의 위치에 따라 반사형 거울(mirror)의 각도를 조절하거나 초점을 변화시켜야 하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 운전자에 따라 실시간(real time)으로 헤드 업 디스플레이의 시야각을 조정할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 는, 빛을 이용하여 주행정보에 대한 영상을 표현하는 마이크로 디스플레이 패널과, 상기 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 상기 영상을 운전자의 눈의 움직임에 따라 실시간으로 움직이면서 반사하는 마이크로 미러 어레이로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 실시예의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도 1에 도시된 일반적인 반사형 헤드 업 디스플레이 장치의 개략도를 살펴보기로 한다.
HUD 컨트롤러(13)에서는 자동차의 내부 시스템에서 전달되는 주행정보를 디스플레이가 가능한 데이터로 변환하는 프로세스과정을 실행하며, 데이터는 디스플레이 패널(11)에서 영상으로 나와 거울(mirror)(12)에서 반사되어 윈드쉴드(15)에 투영되면서, 운전자의 주시야선 안에서 가상 이미지(14)를 형성함으로써 운전자에게 주행 정보를 제공한다. 여기서, 거울(12)은 오목거울(concaver mirror)인 것이 보통이며, 오목거울은 윈드쉴드를 통해서 운전자에게 왜곡되지 않은 가상 이미지를 구현하기 위해서 수차보정을 고려한 비싼 비구면 거울로 디자인되어야 한다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 실시예의 구성도로서, 광원(21), 마이크로 디스플레이 패널(22), 렌즈(23), 마이크로 미러 어레이(Micromirror Array)(24) 및 윈드쉴드(25)로 구성된다.
도 2에 도시된 광원(21)은 마이크로 디스플레이 패널(22)의 백라이트로서 광원(21)에서 발생된 빛은 마이크로 디스플레이 패널(22)로 입사된다.
여기서, 광원(21)으로 녹색 또는 적색 발광다이오드(LED)를 사용할 수 있다.
한편, 마이크로 디스플레이 패널(22)은 디스플레이가 가능한 데이터로 변환되는 프로세스과정을 거친 주행정보를 광원(21)에서 나온 빛을 이용하여 영상으로 만들어 렌즈(23)로 출사한다.
여기서, 마이크로 디스플레이 패널(22)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display;LCD) 또는 실리콘상층액정(Liquid Crystal on Silicon;LCoS)을 사용할 수 있다.
다음으로, 렌즈(23)는 마이크로 디스플레이 패널(22)에서 나온 영상의 허상을 만든다.
즉, 마이크로 디스플레이 패널(22)에서 나온 영상은 상이 맺어 지지 않아 운전자의 눈으로 볼 수 없기 때문에 렌즈(23)를 통해 허상을 만들어 주어야 한다.
다음으로, 마이크로 미러 어레이(Micromirror Array)(24)는 렌즈(23)에서 만들어진 영상의 허상을 운전자의 눈의 움직임에 따라 실시간으로 움직이면서 윈드쉴드(25)로 반사한다.
즉, 도 3에 도시된 마이크로 미러 어레이의 구조를 보면 운전자의 눈의 움직임에 따라 마이크로 미러 어레이가 실시간으로 움직이면서 초점을 보정함으로 인해 HUD의 시야각이 조정되는 것이다.
여기서, 마이크로 미러 어레이(24)는 마이크로 미러들과 마이크로 미러들을 구동시키는 구동부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 4는 마이크로 미러 어레이(24)의 평면도를 도시하고 있으며, 여러 개의 마이크로 미러들로 이루어 진 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명의 마이크로 미러 어레이(micromirror array)는 일반적인 반사형 HUD에서의 오목거울(concave mirror)이 아니라 잘게 미분한 픽셀(pixel)화 된 거울을 이용해서 만들어진 것이다.
또한, 마이크로 미러 어레이는 프레즈넬 렌즈(Fresnel lens)와 디프랙션 광학부(Diffraction optical element)를 혼합한 구조로 도 3에서와 같이 각각의 거울(mirror)들을 독립적으로 회전(rotation) 또는 병진(translation) 시켜서 초점 및 수차 보정을 할 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이 마이크로 미러들은 반사율이 높은 Al, Ag 또는 Au 중 어느 하나로 이루어 질 수 있으며, 구동부는 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 마이크로 미러들을 구동시킬 수 있다.
여기서, 구동부는 정전기력 또는 전자기력을 이용함으로써 빠른 응답속도(response time)를 가지고 있어 운전자의 눈의 운직임에 따라 실시간(real time)으로 HUD의 시야각을 조정할 수 있다.
마지막으로, 윈드쉴드(25)에는 마이크로 미러 어레이에서 반사된 허상이 투영되어 운전자의 주시야선 안에서 주행정보를 나타내는 가상 이미지를 형성한다.
여기서, 윈드쉴드(25)는 비구면형태인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 마이크로 미러 어레이(24)를 이용하여 실시간으로 HUD의 시야각을 조정하여 운전자의 움직임에 따른 왜곡이 없는 가상 이미지를 실시간으로 구현이 가능하므로, 운전자의 안전운전에 도움을 줄 뿐 아니라 운전자가 가상 이미지를 보는 움직임의 제약을 해소 할 수 있는 효과를 갖는다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 빛을 이용하여 주행정보에 대한 영상을 표현하는 마이크로 디스플레이 패널;및
    상기 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 상기 영상을 운전자의 눈의 움직임에 따라 실시간으로 움직이면서 반사하는 마이크로 미러 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는
    상기 빛을 발생시키는 광원;
    상기 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 상기 영상의 허상을 만들어 주는 렌즈; 및
    상기 마이크로 미러 어레이에서 반사한 상기 허상을 투영시켜 상기 운전자의 주시야선 안에서 상기 주행정보를 나타내는 가상 이미지를 형성하는 윈드쉴드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 마이크로 미러 어레이는
    상기 영상 또는 허상을 반사하는 마이크로 미러들; 및
    상기 마이크로 미러들을 구동시키는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 마이크로 미러들은
    반사율이 높은 Al, Ag 또는 Au 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 구동부는
    정전기력 또는 전자기력을 이용하여 상기 마이크로 미러들을 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102910127A (zh) * 2012-11-20 2013-02-06 刘仁国 Gps雷达道路情况数据信息平视显示方法
KR101481582B1 (ko) * 2008-10-22 2015-01-13 엘지전자 주식회사 차량용 헤드 업 디스플레이 장치
CN108427192A (zh) * 2017-02-13 2018-08-21 怡利电子工业股份有限公司 窄角扩散片抬头显示设备
KR102284020B1 (ko) * 2020-03-16 2021-07-30 재단법인 구미전자정보기술원 영상 투영 방법 및 시스템

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