KR20150092989A - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화시키면서도 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시킬 때 발생하는 왜곡을 방지할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성된 디스플레이 영역을 통해 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상을 디스플레이하여 윈드 실드를 통해 상기 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상이 운전자 전방에 형성되도록 하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 구동시켜 상기 가상 영상이 생성되는 위치를 변경하는 구동부, 및 운전자의 눈 높이에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 {Head up display apparatus of vehicle and operating method for the same}
본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화시키면서도 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시킬 때 발생하는 왜곡을 방지할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
차량 주행 중 운전자의 안전을 제공하기 위하여 차량의 주행 정보와 주변 상황 등을 효과적으로 운전자에게 전달해주는 방법으로 개발 중인 여러 시스템이 있는데, 그 중 헤드 업 디스플레이 장치가 주요 관심사가 되고 있다.
헤드 업 디스플레이 장치란 차량 주행 중 운전자의 전방, 즉 운전자의 시야를 벗어나지 않는 시야 범위 내에 계기판 정보나 네비게이션 정보 등과 같은 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상을 제공하는 장치를 말한다.
헤드 업 디스플레이 장치는 차량의 윈드 실드나 컴바이너로부터 소정 거리만큼 떨어진 지점에 주행 정보 정보에 대한 가상 영상을 형성함으로써 운전자로 하여금 운전 중에 전방 시야를 유지하면서도 차량 주행에 관련된 정보를 용이하게 인지할 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 도시된 개략도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상을 디스플레이하는 디스플레이부(10) 및 디스플레이부(10)를 통해 디스플레이되는 주행 정보 영상을 윈드 실드(30)로 반사시켜 운전자로부터 일정 거리를 두고 운전자 전방에 가상 영상(V)이 형성되도록 하는 복수의 반사 미러(21, 22)를 포함한다.
복수의 반사 미러(21, 22)는 가상 영상(V)의 요구 크기와 형성 위치나 거리 등에 따라 적절한 배율과 내부 광 거리를 가지도록 배치될 수 있고, 복수의 반사 미러(21, 22) 중 하나 이상은 윈드 실드(30)가 가지는 곡률 등을 고려하여 가상 영상(V)이 명확하게 형성되고 가상 영상(V)이 입체감(깊이감)을 가질 수 있도록 소정의 곡률을 가지도록 형성된다.
이러한 차량이 헤드 업 디스플레이 장치는 디스플레이부(10)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상에 대하여 가상 영상(V)이 소정의 배율을 가지며 확대되어 형성되는데, 이러한 배율(M)은 M=|S'/S| 의 관계를 가지며, 가상 영상(V)이 확대되어 보여지기 위해서는 M>1이어야 한다. 이때, S는 디스플레이부(10)로부터 윈드 실드(30)로 주행 정보 영상을 반사시키는 반사 미러(21)까지의 거리를 나타내고, S'는 윈드 실드(30)로 주행 정보 영상을 반사시키는 반사 미러(21)로부터 운전자 전방에 형성된 가상 영상(V)까지의 거리를 나타낸다.
최근 대형화 추세에 따라 가상 영상(V)도 보다 큰 크기가 선호되고 있는데, 가상 영상(V)의 크기를 증가시키기 위해서는 배율을 증가시키는 것이 요구되나 실질적으로 구면수차나 왜곡 등의 문제로 배율을 무한히 증가시키는 것에는 한계가 있다.
가상 영상(V)의 크기를 증가시키기 위해서는 소정의 배율에서 S'를 증가시키는 경우, 원하는 배율을 만족시키기 위해서는 S도 함께 증가시키는 것이 요구된다.
그러나, 가상 영상(V)의 크기 증가를 위하여 S'와 S를 증가시키는 것은 곧 헤드 업 디스플레이 장치의 크기가 증가함을 의미하기 때문에 헤드 업 디스플레이 장치가 설치되는 차량의 클러스터와 윈드 실드 사이의 협소한 공간을 감안하면 가상 영상(V)의 크기를 증가시키기 위한 충분한 공간을 확보하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 운전자마다 신체 조건이 다르기 때문에 운전자의 눈 높이가 다르게 되고, 이 경우 소정의 눈 높이를 기준으로 가상 영상(V)을 형성하게 되면 눈 높이가 다른 운전자에게는 가상 영상(V)이 정상적으로 보이지 않으므로 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상(V)이 형성되는 위치를 다르게 하는 것이 요구된다.
따라서, 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화하면서도 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상(V)이 형성되는 위치를 변경할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-2012-0059846호(2012.06.11.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 운전자 전방에 가상 영상을 형성하기 위한 주행 정보 영상을 디스플레이하는 디스플레이 영역이 소정의 광 거리 차이에 의한 배율을 가지도록 곡면으로 형성되어 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화하면서도 용이하게 가상 영상을 형성할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 운전자의 눈 높이에 따라 주행 정보 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 회전시킬 때 발생하는 가상 영상의 왜곡을 보정할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
또한, 디스플레이 영역에서 디스플레이되는 주행 정보 영상을 보정하여 가상 영상에 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성된 디스플레이 영역을 통해 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상을 디스플레이하여 윈드 실드를 통해 상기 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상이 운전자 전방에 형성되도록 하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 구동시켜 상기 가상 영상이 생성되는 위치를 변경하는 구동부, 및 운전자의 눈 높이에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법은 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성된 디스플레이 영역을 포함하는 디스플레이부로부터 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상이 디스플레이되는 단계, 윈드 실드를 통해 상기 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상이 운전자 전방에 형성되는 단계, 및 운전자의 눈 높이에 따라 상기 디스플레이부를 구동시켜 상기 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
운전자 전방에 형성되는 가상 영상을 위한 주행 정보 영상을 디스플레이하는 디스플레이부의 디스플레이 영역이 가상 영상의 크기에 대응하는 크기를 가지며, 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성되도록 하고, 디스플레이부로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상이 직접 윈드 실드에 의해 운전자 전방에 가상 영상으로 형성되도록 함으로써, 원하는 배율을 만족시키기 위한 광 거리를 확보하는데 사용되는 반사 미러가 생략될 수 있으므로, 차량의 클러스터와 윈드 실드 사이의 협소한 공간에서도 용이하게 가상 영상을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 디스플레이부의 회전을 통해 가상 영상이 형성되는 위치를 변경할 수 있기 때문에 운전자의 눈 높이가 달라지더라도 운전자의 시야 범위 내에 가상 영상이 형성될 있게 되는 효과도 있다.
또한, 디스플레이부에서 디스플레이되는 주행 정보 영상을 보정하여 운전자가 바라보게 되는 가상 영상에서 발생되는 왜곡을 용이하게 보정할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 도시되 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 도시된 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이부가 도시된 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 눈 높이에 따라 회전되는 디스플레이부가 도시된 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 정면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 측면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부가 도시된 정면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부가 도시된 측면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 도시된 개략도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행 정보 영상이 도시된 개략도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 왜곡이 발생된 가상 영상이 도시된 개략도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의도적으로 왜곡된 주행 정보 영상이 도시된 개략도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왜곡이 보정된 가상 영상이 도시된 개략도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법이 도시된 순서도.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법이 도시된 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량이 헤드 업 디스플레이 장치가 도시된 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 디스플레이부(100), 구동부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(100)는 차량의 주행과 관련된 주행 정보 영상을 디스플레이할 수 있으며, 도 3과 같이 디스플레이부(100)에서 주행 정보 영상이 디스플레이되는 디스플레이 영역(110)은 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 주행 정보 영상은 차량의 계기판 정보(예를 들어, 차량 속도, 주행 거리, RPM, 도어 열림 등)나 네비게이션 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 주행 정보 영상은 차량과 더불어 차량의 주변 상황을 알 수 있는 다양한 정보나 운전자에 의해 선택된 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)은 전체적으로 동일한 곡률을 가질 수도 있고, 서로 다른 복수의 곡률(예를 들어, 비구면)을 가질 수 있으며, 디스플레이 영역(110)의 크기와 곡률은 윈드 실드(W)의 곡률이나 디스플레이부(100)로부터 윈드 실드(500)까지의 광 거리 또는 가상 영상(V)의 크기 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)을 곡면으로 형성함으로써, 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상(V)이 윈드 실드(W)에 의해 직접 형성될 수 있다.
다시 말해서, 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)이 평면으로 이루어지고, 윈드 실드(W)의 곡률이나 가상 영상(V)의 배율 등에 따라 소정의 곡률을 가지는 하나 이상의 반사 미러가 사용되는 경우, 가상 영상(V)의 크기가 커질수록 광 거리 증가를 위하여 상대적으로 더 많은 반사 미러가 필요하게 되나, 본 발명의 실시예에서는 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)이 윈드 실드(W)의 곡률이나 광 거리 등에 따라 곡면으로 형성되기 때문에 가상 영상(V)이 명확하고 깊이감을 가질 수 있도록 하면서도 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기 조절을 통해 가상 영상(V)의 크기 조절이 가능하기 때문에 반사 미러에 의한 광 거리 확보가 필요 없으므로 반사 미러가 생략될 수 있어 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
즉, 일반적으로 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 차량의 클러스터와 윈드 실드(W) 사이의 협소한 공간에 설치되기 때문에 광 거리 증가를 위한 공간을 확보하는 것이 매우 제한적이나, 본 발명의 실시예에서는 가상 영상(V)의 크기에 대응하는 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)을 곡면으로 형성하여 직접 윈드 실드(W)에 의해 가상 영상(V)이 형성될 수 있기 때문에 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화할 수 있으면서도 윈드 실드(W)의 곡률이나 형상 등을 고려하여 디스플레이 영역(110)을 곡면으로 형성하여 가상 영상(V)이 명확하게 형성되며 깊이감을 가질 수 있게 된다.
이때, 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기는 제어부(300)에 의해 조절될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
구동부(200)는 제어부(300)의 제어에 따라 도 4와 같이 운전자의 눈 높이가 달라지는 경우 디스플레이부(100)를 회전시켜 가상 영상(V)이 형성되는 위치를 변경할 수 있다.
즉, 제어부(300)는 운전자의 선택 또는 운전자의 눈을 감지하는 센서 등의 감지 결과를 기초로 운전자의 눈 높이를 판단할 수 있고, 판단된 눈 높이에 따라 구동부(200)를 제어하여 가상 영상(V)이 형성되는 위치를 변경할 수 있으며, 제어부(300)는 운전자의 눈 높이에 따른 디스플레이부(100)의 위치에 대한 정보(예를 들어, 회전 각도 등)를 사전에 저장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 정면도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(200)는 지지 브라켓(210) 및 너트 부재(220)를 포함할 수 있다.
지지 브라켓(210)는 회전축(100a)을 중심으로 회전 가능하게 설치된 디스플레이부(100)의 일측에 결합되어 디스플레이부(100)를 지지할 수 있으며, 지지 브라켓(210)은 디스플레이부(100)와 일체로 형성되거나 별도의 체결 부재, 예를 들어 스크류나 접착제 등을 통해 디스플레이부(100)와 결합될 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 지지 브라켓(210)이 디스플레이부(100)의 후면 일측에 결합되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
너트 부재(220)는 지지 브라켓(210)의 일단(211), 예를 들어 하단이 삽입되는 삽입부(221)를 포함할 수 있으며, 너트 부재(220)는 리드 스크류(222)가 삽입되어 액추에이터(222a)에 의한 리드 스크류(222) 회전시 일방향으로 직선 이동될 수 있다. 또한, 너트 부재(220)는 가이드 레일(223)이 삽입되어 리드 스크류(222)와 더불어 이동이 안내될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 삽입부(221)는 디스플레이부(100)의 회전시 삽입부(221)에 삽입되는 지지 브라켓(210)의 일단(211)의 이동 범위에 대응하는 간격을 가지며 형성되는 복수의 가이드 돌기(221a, 221b)를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 가이드 돌기(221a, 221b)는 서로 마주보는 면에 각각 복수의 지지 돌기(221c, 221d)가 형성될 수 있으며, 복수의 지지 돌기(221c, 221d)는 삽입부(221)에 삽입되는 지지 브라켓(210)의 일단(211)의 양측을 지지할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 복수의 지지 돌기(221c, 221d)가 각각 반원통형으로 이루어져 지지 브라켓(210)의 일단(211) 양측에 각각 선접촉되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 복수의 지지 돌기(221c, 221d)의 형상은 다양하게 변경될 수 있으며, 이로 인한 지지 브라켓(210)의 일단(211) 양측과의 접촉 면적도 다양하게 변경될 수 있다.
삽입부(221)는 리드 스크류(222)에 의해 너트 부재(220)가 일방향으로 이동될 때 지지 브라켓(210)의 일단(211)을 지지할 수 있으며, 이로 인해 너트 부재(220)가 리드 스크류(222)에 의해 직선 이동되는 경우에도 디스플레이부(100)는 회전축(100a)을 중심으로 회전이 가능하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(200)는 복수의 가이드 돌기(221a, 221b) 중 하나 이상과 접촉되어 너트 부재(220)의 위치를 감지하는 위치 감지부(230) 및 너트 부재(220)에 소정의 인장력을 가하는 탄성 부재(240)를 더 포함할 수 있다.
위치 감지부(230)는 너트 부재(220)의 위치(예를 들어, 초기 위치 등)를 감지하여 디스플레이부(100)의 위치를 감지할 수 있도록 하며, 탄성 부재(240)는 너트 부재(220)에 일방향으로 소정 크기의 인장력이 가해지도록 하여 너트 부재(220)와 리드 스크류(222) 사이의 유격, 예를 들어 너트 부재(220) 및 리드 스크류(222)의 기어산이 항시 서로 접촉된 상태를 유지하도록 하여 백래쉬 현상이 발생되는 것이 방지될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 구동부(200)는 리드 스크류(222)의 회전 방향을 달리하여 디스플레이부(100)의 회전 방향이나 회전 각도가 달라질 수 있도록 하여 운전자의 눈 높이에 따라 디스플레이부(100)를 회전시킬 수 있으며, 일 예로 눈 높이가 높은 운전자의 경우에는 도 7과 같이 디스플레이부(100)를 위치시키고, 눈 높이가 낮은 운전자의 경우에는 도 8과 같이 디스플레이부(100)를 위치시켜 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 달라지도록 함으로써, 다양한 눈 높이를 가지는 운전자의 시야 범위를 만족시킬 수 있게 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부가 도시된 정면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부가 도시된 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부(200)는 디스플레이부(100)의 회전축(100a)에 연결되는 제 1기어(250), 제 1기어(250)와 맞물려 회전하는 제 2기어(260) 및 제 2기어(260)에 회전력을 제공하는 액추에이터(270)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에서 제 1기어(250)는 웜 휠이 사용되고, 제 2기어(260)는 웜 휠과 맞물려 회전하는 웜 기어인 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부(200)는 제 1기어(250)가 연결되는 회전축(100a)에 토션 스프링과 같은 탄성 부재(251)가 디스플레이부(100) 및 제 1기어(250) 사이에 연결되어 제 1기어(250)에 일방향으로 탄성력을 발생시킴으로써, 제 1기어(250) 및 제 2기어(260)가 맞물릴 때 각 기어(250, 260)의 기어산이 항시 서로 접촉된 상태를 유지하도록 하여 백래쉬 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부(200)는 액추에이터(270)의 회전 방향에 의해 디스플레이부(100)가 회전될 수 있고, 이 경우 전술한 도 7 및 도 8과 유사하게 디스플레이부(100)가 회전되어 운전자의 눈 높이에 따라 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 달라지도록 함으로써 다양한 눈 높이를 가지는 운전자의 시야 범위를 만족시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부(200)는 제 1기어(250) 및 제 2기어(260)와 같이 두 개의 기어가 사용되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 액추에이터(270)의 회전력이 디스플레이부(100)의 회전축(110a)에 전달되도록 하는 기어의 종류나 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예들에서는 구동부(200)가 디스플레이부(100)가 회전축(100a)를 중심으로 회전되도록 하여 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 달라지도록 하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 구동부(200)는 디스플레이부(200)의 회전뿐만 아니라 일방향으로 직선 이동시켜 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 달라지도록 할 수도 있고, 직선 이동과 회전을 병행되도록 할 수도 있다.
전술한 실시예들과 같이 구동부(200)는 운전자의 선택이나 운전자의 눈 높이에 따라 디스플레이부(100)를 회전시킬 수 있으며, 차량에는 운전자가 가상 영상(V)의 위치를 선택할 수 있는 버튼이나 스위치 등의 장치나 운전자의 눈을 감지할 수 있는 센서 등이 구비될 수 있다.
제어부(300)는 전술한 바와 같이 운전자의 선택 또는 운전자의 눈 높이에 따라 구동부(200)의 액추에이터(422a, 470)를 제어하여 회전 방향이나 회전 각도를 제어할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이부(100)의 회전 각도를 변경할 수 있게 되는 것이다.
한편, 제어부(300)는 구동부(200)의 제어뿐만 아니라, 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 가상 영상(V)의 크기는 운전자의 선택에 따라 달라질 수 있는데, 제어부(300)는 운전자의 선택에 따른 가상 영상(V)의 크기를 판단하고, 판단된 크기에 따라 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기를 조절하고, 크기가 조절된 주행 정보 영상이 디스플레이부(100)를 통해 디스플레이되도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 디스플레이부(100)의 디스플레이 영역(110)을 곡면으로 형성하고, 디스플레이부(100)에서 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기를 조절하여 가상 영상(V)의 크기를 조절할 수 있고, 디스플레이부(100) 자체가 기존에 사용되었던 반사 미러를 통한 광 거리 확보 역할을 수행하기 때문에 반사 미러를 통한 광 거리가 확보가 필요 없으므로, 반사 미러를 통해 광 거리를 확보할 경우 커지는 광 구조로 인한 공간적인 제약을 해소시킬 수 있으면서도 다양한 크기의 가상 영상(V)을 용이하게 형성할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 도시된 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치(1)는 디스플레이부(100), 구동부(200), 제어부(300) 및 촬영부(400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 디스플레이부(100) 및 구동부(200)는 전술한 실시예들과 동일한 기능을 수행하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
촬영부(400)는 운전자의 눈 높이에 대응하는 위치에서 운전자 전방에 형성된 가상 영상(V)을 촬영할 수 있으며, 제어부(300)는 촬영된 가상 영상에 왜곡이 발생하였는지를 판단하고, 판단 결과에 따라 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 보정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이부(100)로부터 도 12와 같은 영상이 디스플레이되고, 촬영부(400)에서 촬영된 가상 영상이 도 13과 같다면, 제어부(300)는 가상 영상(V)에 왜곡이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에서는 가상 영상에 발생한 왜곡을 판단하기 위하여 디스플레이부(100)로부터 도 12와 같은 일정한 패턴을 가지는 패턴 영상을 디스플레이하고, 촬영부(400)를 통해 운전자 전방에 형성된 가상 영상(V)을 촬영하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 일반적인 주행 정보 영상에 적외선 등과 같이 육안으로 확인할 수 없는 패턴을 합성하여 디스플레이한 후, 합성된 패턴을 기초로 왜곡 발생 여부를 판단할 수도 있다.
또한, 도 13과 같이 가상 영상(V)에 왜곡이 발생하는 경우는 다양한 원인이 있을 수 있으나, 일 예로 전술한 운전자의 눈 높이에 따라 구동부(200)에 의해 디스플레이부(100)가 회전되어 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 변경되었을 경우 발생하거나 디스플레이 영역(100)의 곡률 또는 윈드 실드(W)의 곡률에 소정의 오차가 있을 경우 발생할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이부(100)에 의해 정위치(예를 들어, 초기 설정 위치)에 가상 영상(V)이 형성된 경우에는 왜곡이 발생하지 않으나 운전자의 눈 높이가 달라지게 되어 디스플레이부(100)의 회전을 통해 가상 영상(V)이 형성되는 위치가 변경된 경우 디스플레이 영역(110)의 곡률이나 윈드 실드(W)의 곡률 상의 오차로 인하여 왜곡이 발생할 수 있고, 디스플레이부(100)에 의해 정위치에 가상 영상(V)이 형성된 경우라도 디스플레이 영역(110)의 곡률이나 윈드 실드(W)의 곡률 상의 오차로 인하여 왜곡이 발생할 수 있는 것이다.
제어부(300)는 디스플레이부(100)로부터 디스플레이된 영상과 촬영부(400)에 의해 촬영된 가상 영상을 비교하여 왜곡 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 영상을 보정하여 전술한 디스플레이부(100)의 회전이나 디스플레이 영역(110)의 곡률이나 윈드 실드(W)의 곡률 상의 오차로 인하여 발생한 가상 영상(V)의 왜곡을 보정할 수 있다.
즉, 제어부(300)는 전술한 도 12와 같이 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 영상을 도 14와 같이 의도적으로 왜곡시킴으로써, 결과적으로 가상 영상(V)은 도 15와 같이 왜곡이 발생하지 않도록 할 수 있는 것이다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에서는 제어부(300)가 디스플레이부(100)로부터 디스플레이된 주행 정보 영상과 촬영부(400)에 의해 촬영된 가상 영상을 비교하여 왜곡이 발생하였는지를 판단하여 보정을 수행하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 제어부(300)는 운전자의 선택이나 운전자의 눈 높이 감지 결과를 기초로 주행 정보 영상을 보정할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 운전자의 선택이나 운전자의 눈 높이에 따른 보정 정보를 사전에 저장할 수 있고, 운전자가 선택이나 감지된 운전자의 눈 높이에 따라 주행 정보 영상을 보정할 수 있는 것이다.
전술한 실시예들에 따르면, 본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 차지하는 공간을 최소화하여 차량용 헤드 업 디스플레이 장치가 차량이 클러스터와 윈드 실드 사이와 같이 협소한 공간에 설치되는 경우에도 가상 영상(V)을 용이하게 형성할 수 있는 동시에 디스플레이부(100)의 회전 또는 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 보정을 통해 가상 영상(V)에 발생한 왜곡을 용이하게 보정할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법이 도시된 순서도로서, 도 16은 구동부(200)에 의해 가상 영상(V)에 왜곡이 발생하는 것을 방지하며, 전술한 바와 같이 곡면으로 형성된 디스플레이 영역(110)을 가지는 디스플레이부(100)으로부터 디스플레이된 주행 정보 영상에 대응되는 가상 영상(V)이 운전자 전방에 형성된 경우의 일 예이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치이 동작 방법은, 먼저 디스플레이부(100)로부터 디스플레이된 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상(V)이 운전자 전방에 형성된다(S110).
운전자의 선택 또는 운전자의 눈 높이에 따라 디스플레이부(100)가 구동부(200)에 의해 회전된다(S120). 예를 들어, 제어부(300)는 운전자의 선택이나 감지된 운전자의 눈 높이에 따른 회전 각도를 판단할 수 있으며, 구동부(200)는 제어부(300)에 제어에 따라 디스플레이부(100)를 회전시킬 수 있게 된다.
이때, 도 16에서는 가상 영상(V)이 형성된 다음, 운전자의 선택 또는 운전자의 눈 높이에 따라 디스플레이부(100)를 회전시키는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 운전자의 선택 또는 운전자의 눈 높이에 따라 먼저 디스플레이부(100)를 회전시킨 다음, 가상 영상(V)이 형성될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법이 도시된 순서도로서, 도 17은 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상을 보정하여 가상 영상(V)에 왜곡이 발생하는 것을 방지하는 경우의 일 예이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법은, 먼저 운전자 전방에 형성된 가상 영상(V)을 촬영한다(S210).
가상 영상(V)은 운전자 눈 높이에 대응하는 위치에 설치되는 카메라 등을 포함하는 촬영부(400)를 통해 촬영될 수 있으며, 운전자의 신체 조건에 따라 카메라가 설치되는 위치는 달라질 수 있다.
촬영된 가상 영상과 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상을 비교하고(S220), 비교 결과에 따라 운전자 전방에 형성된 가상 영상(V)에 왜곡이 발생하였는지를 판단한다(S230).
예를 들어, 제어부(300)는 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 영상의 패턴과 촬영된 가상 영상의 패턴을 서로 비교하고, 서로 대응하는 특징점들의 위치를 비교하여 왜곡 발생 여부를 판단할 수 있다.
이때, 특징점은 격자 무늬의 패턴에서 가로 무늬와 세로 무늬가 서로 교차하는 지점과 같이 위치를 특정할 수 있는 지점으로 이해될 수 있다.
또한, 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 영상과 가상 영상(V)은 배율 차이가 있을 수 있기 때문에 왜곡 발생 판단하는 경우 배율을 고려하여 디스플레이되는 영상의 패턴과 촬영된 가상 영상의 패턴을 서로 비교할 수 있다.
촬영된 가상 영상에서 왜곡이 발생한 것으로 판단되는 경우, 디스플레이부(100)로부터 디스플레이되는 영상을 보정한다(S240).
예를 들어, 초기에 디스플레이부(100)에서 왜곡이 없는 영상이 디스플레이된 상태에서 촬영된 가상 영상에 왜곡이 발생한 것으로 판단되는 경우, 디스플레이부(100)에서 디스플레이되는 영상을 의도적으로 왜곡시킴으로써 가상 영상에서 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이때, 도 17에서는 제어부(300)가 디스플레이된 주행 정보 영상과 촬영된 가상 영상을 비교하여 왜곡을 보정하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 제어부(300)는 운전자의 선택이나 운전자의 눈 높이 감지 결과에 따라 주행 정보 영상을 보정할 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 전술한 도 16 및 도 17과 같이 디스플레이부(100)의 회전 및 주행 정보 영상의 보정에 의한 왜곡 보정을 각각 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 전술한 도 16 및 도 17의 방법은 서로 병용될 수 있다.
예를 들어, 도 17과 같이 디스플레이부(100)의 회전을 통해 가상 영상(V)의 왜곡 보정 과정을 수행한 다음, 가상 영상 촬영부(600)의 촬영 결과 여전히 가상 영상(V)에 왜곡이 발생한 경우에는 도 18과 같은 주행 정보 영상의 보정을 통한 왜곡 보정 과정을 수행할 수 있는 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
W: 윈드 실드
100: 디스플레이부
110: 디스플레이 영역
200: 구동부
300: 제어부
400: 촬영부

Claims (18)

  1. 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성된 디스플레이 영역을 통해 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상을 디스플레이하여 윈드 실드를 통해 상기 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상이 운전자 전방에 형성되도록 하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 구동시켜 상기 가상 영상이 생성되는 위치를 변경하는 구동부; 및
    운전자의 눈 높이에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 디스플레이부를 직선 이동시키거나 회전시키는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    회전 가능하게 설치되는 상기 디스플레이부의 일측에 결합되어 상기 디스플레이부를 지지하는 지지 브라켓; 및
    상기 지지 브라켓의 일단이 삽입되는 삽입부가 형성되며, 리드 스크류에 의해 일방향으로 이동하는 너트 부재를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 너트 부재의 일측에 연결되어 소정 크기의 인장력을 발생시키는 탄성 부재를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 너트 부재의 위치를 감지하는 위치 감지부를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 너트 부재에 삽입되어 상기 너트 부재의 이동을 안내하는 가이드 레일을 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 삽입부는,
    상기 디스플레이부의 회전시 상기 지지 브라켓의 일단의 이동 범위에 대응하는 간격을 가지며 형성되는 복수의 가이드 돌기; 및
    상기 복수의 지지 돌기의 대향면에 각각 형성된 복수의 지지 돌기를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 디스플레이부의 회전축에 연결되는 제 1기어;
    상기 제 1기어에 맞물려 회전하는 제 2기어; 및
    상기 제 2기어에 회전력을 전달하는 액추에이터를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 디스플레이부의 회전축에 설치되어 상기 제 1기어에 일방향으로 탄성력을 발생시키는 탄성 부재를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가상 영상의 크기를 판단하고, 상기 판단된 크기에 따라 상기 디스플레이부로부터 디스플레이되는 주행 정보 영상의 크기를 조절하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자 전방에 형성된 가상 영상을 촬영하는 촬영부를 더 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 디스플레이된 주행 정보 영상 및 상기 촬영된 가상 영상을 비교하여 상기 가상 영상의 왜곡 발생 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 디스플레이된 주행 정보 영상을 보정하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
  13. 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성된 디스플레이 영역을 포함하는 디스플레이부로부터 차량 주행에 관련된 주행 정보 영상이 디스플레이되는 단계;
    윈드 실드를 통해 상기 주행 정보 영상에 대응하는 가상 영상이 운전자 전방에 형성되는 단계; 및
    운전자의 눈 높이에 따라 상기 디스플레이부를 구동시켜 상기 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시키는 단계를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시키는 단계는,
    상기 디스플레이부를 직선 이동시키거나 회전시키는 단계를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가상 영상이 형성되는 위치를 변경시키는 단계는,
    운전자의 선택 또는 감지된 운전자의 눈 높이를 입력받는 단계를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 형성된 가상 영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 가상 영상 및 상기 디스플레이되는 주행 정보 영상을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 가상 영상의 왜곡을 보정하는 단계를 더 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 왜곡을 보정하는 단계는,
    상기 디스플레이되는 주행 정보 영상을 보정하는 단계를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 주행 정보 영상이 디스플레이되는 단계는,
    상기 형성된 가상 영상의 크기를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 크기에 따라 상기 디스플레이되는 상기 주행 정보 영상의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 방법.
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