KR20230072129A - 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로, 차체에 내장되고 평면과 입체 이미지를 각각 제공하는 복수개의 이미지생성부와, 이미지생성부에서 제공되는 이미지 신호를 안내하는 광학유도부와, 광학유도부를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현하는 표시부를 포함하여, 헤드업 디스플레이의 증강현실을 구현할 수 있다.

Description

차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법{HEAD-UP DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 이미지 생성 유닛이 광학계를 통해 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여줄 수 있는 증강현실을 구현할 수 있는 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차가 운행하는 중에 운전자는 전방 계기판에 표시되는 차량의 주행속도, 엔진의 회전속도 및 연료량 등의 차량정보를 확인하면서 운전한다. 전방 계기판은 인스트루먼트 패널의 운전석 전방에 위치되어 운전자가 차량정보를 확인하기 위해서는 시선을 아래로 내려야하기 때문에, 전방을 지속적으로 주시할 수 없으므로 사고가 발생할 위험이 높다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 차량의 윈드 실드 글라스에 차량정보를 영상화하는 헤드업디스플레이(Head up diplay, 이하 HUD라 함) 장치가 장착되는데, 헤드업디스플레이는 운행 중인 차량의 각종 정보를 영사시키는 프로젝터, 영사된 영상을 반사시키는 반사경, 반사된 영상을 윈드 실드 글라스에 투사하는 투사경으로 구성된다. 윈드 실드 글라스에 투사된 영상은 운전자의 시각을 통해서 차량의 전방에 보여주게 되므로 운전자는 주행중에 전방의 시야와 함께 상기 영상을 함께 관찰할 수 있도록 한다.
그러나, 종래 헤드업디스플레이는 윈드 실드 글라스에 가상 이미지만을 제공하므로, 주행중 운전자의 시야에 인식되는 현실 이미지에 대한 정보를 제공하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2005-0010429호(2005.01.27. 공개, 발명의 명칭 : 헤드업디스플레이 영상 위치조절장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 2개의 이미지 생성 유닛이 광학계를 통해 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여줄 수 있는 증강현실을 구현할 수 있는 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는: 차체에 내장되고 평면과 입체 이미지를 각각 제공하는 복수개의 이미지생성부; 상기 이미지생성부에서 제공되는 이미지 신호를 안내하는 광학유도부; 및 상기 광학유도부를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지생성부는 상기 광학유도부에 마주보도록 배치되어 평면 이미지를 제공하는 제1생성부; 및 상기 광학유도부에 경사지게 배치되어 입체 이미지를 제공하는 제2생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1생성부와 상기 제2생성부는 상하방향으로 배치되고, 상기 광학유도부는 상기 제1생성부에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시키는 반사미러부; 상기 반사미러부의 하방에 배치되고, 상기 반사미러부에서 반사된 광을 투과시키며, 하방에 배치되는 상기 제2생성부에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시키는 하프미러부; 및 상기 하프미러부를 통과한 이미지 신호를 상기 표시부로 안내하는 곡률미러부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1생성부와 상기 제2생성부는 좌우방향으로 배치되고, 상기 광학유도부는 상기 제2생성부에서 제공되는 이미지 신호를 반사하는 반사렌즈부; 상기 반사렌즈부의 전방에 배치되고, 상기 반사렌즈부에서 반사된 광을 투과시키며, 상기 제1생성부에서 제공되는 이미지 신호를 전방으로 반사시키는 하프렌즈부; 및 상기 하프렌즈부를 통과한 이미지 신호를 상기 표시부로 안내하는 곡률렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 방법은: 차체에 내장되는 복수개의 이미지생성부가 평면과 입체 이미지를 각각 제공하는 이미지제공 단계; 광학유도부가 상기 이미지생성부에서 제공되는 이미지 신호를 안내하는 이미지안내 단계; 및 표시부가 상기 광학유도부를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현하는 이미지구현 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법은 이미지생성부가 근거리로 인식되는 평면 이미지와, 원거리로 인식되는 입체 이미지를 제공하므로, 헤드업 디스플레이에서 증강현실을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부가 상하방향으로 배치될 때 광학유도부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부가 좌우방향으로 배치될 때 광학유도부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 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 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치(1)는 이미지생성부(10)와, 광학유도부(20)와, 표시부(30)를 포함한다.
복수개의 이미지생성부(10)는 차체에 내장되고 평면과 입체 이미지를 각각 제공한다. 일예로, 이미지생성부(10)로는 피지유(PGU:picture generation unit)가 사용될 수 있다.
광학유도부(20)는 이미지생성부(10)에서 제공되는 이미지 신호를 안내한다. 일예로, 광학유도부(20)는 차체 내부에서 이미지 신호를 유도할 수 있다. 광학유도부(20)에 의해 차체 내부에서 안내되는 이미지 신호가 차체 외부로 이동될 수 있다.
표시부(30)는 광학유도부(20)를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현한다. 일예로, 표시부(30)는 전면유리창에 형성될 수 있다. 그 외 차량용 헤드업 디스플레이 장치(1)는 모듈화되어 차체에 장착되고, 표시부(30)는 회전되어 이미지 신호를 운전자에게 인식시키는 컴바이너가 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부(10)는 제1생성부(11)와 제2생성부(12)를 포함한다.
제1생성부(11)는 광학유도부(20)와 마주보도록 배치되어 평면 이미지를 제공한다. 일예로, 제1생성부(11)는 차량 상태를 표시할 수 있다. 이러한 차량 상태로는 차량관련정보(속도게이지, 주행모드, 목표 도달거리 등)가 되거나, 알림 및 상태표시(커뮤니케이션, 돌발상황, 차량이상상태)가 될 수 있다.
제2생성부(12)는 광학유도부(20)에 경사지게 배치되어 입체 이미지를 제공한다. 일예로, 제2생성부(12)는 디스플레이 이미지를 정면이 아닌 측방향으로 경사지게 송출하여 이미지에 거리감을 부여할 수 있다. 제2생성부(12)는 노면 상태를 표시할 수 있다. 그 외, 제2생성부(12)는 네비게이션의 주행가이드(좌회전, 우회전, 직진, 제한속도 등) 또는 주행환경 능동대응 표시(차간거리유지, 추돌보조, 선행차량 속도표시 등)를 제공할 수 있다.
한편, 제2생성부(12)는 광학유도부(20)와 마주보지 않고 경사지게 배치된 상태에서 자체 또는 측면반사를 통해 광학유도부(20)에 기울기(a)를 갖도록 광신호를 조사할 수 있다. 이때, 기울기(a)는 0도 보다 크고 40도 보다 작게 설계될 수 있다. 이러한 제2생성부(12)를 통해 제공되는 이미지는 운전자에게 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 보다 멀게 느껴지도록 하고, 증강현실을 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부가 상하방향으로 배치될 때 광학유도부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1생성부(11)와 제2생성부(12)는 상하방향으로 배치된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학유도부(20)는 반사미러부(21)와, 하프미러부(22)와, 곡률미러부(23)를 포함한다.
반사미러부(21)는 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시킨다. 일예로, 반사미러부(21)는 제1생성부(11)와 마주보도록 배치될 수 있다.
하프미러부(22)는 반사미러부(21)의 하방에 배치되고, 반사미러부(21)에서 반사된 광을 투과시키며, 하방에 배치되는 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시킨다. 이때, 제2생성부(12)는 하프미러부(22)와 마주보도록 배치되지 않고 경사를 갖도록 배치될 수 있으며, 제2생성부(12)의 측방향으로 경사지게 조사되는 광신호를 통해 입체감을 구현할 수 있다.
곡률미러부(23)는 하프미러부(22)를 통과한 이미지 신호를 표시부(30)로 안내한다. 일예로, 곡률미러부(23)는 라운드진 형상을 하여 표시부(30)에 도달하는 이미지 신호의 초점을 정렬할 수 있다.
그 외, 투과미러부(24)는 내장재에 형성되고, 표시부(30)의 하방에 배치되어 곡률미러부(23)에서 반사된 이미지 신호를 투과시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지생성부가 좌우방향으로 배치될 때 광학유도부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1생성부(11)와 제2생성부(12)는 좌우방향으로 배치된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학유도부(20)는 반사렌즈부(25)와, 하프렌즈부(26)와, 곡률렌즈부(27)를 포함한다.
반사렌즈부(25)는 제2생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호를 반사시킨다. 일예로, 반사렌즈부(25)는 제2생성부(12)와 동일한 수평선상에 경사지게 배치될 수 있다. 이때, 제2생성부(12)는 반사렌즈부(25)와 마주보도록 배치되지 않고 경사를 갖도록 배치될 수 있으며, 제2생성부(12)의 측방향으로 경사지게 조사되는 광신호를 통해 입체감을 구현할 수 있다. 반사렌즈부(25)는 초점 정렬이 되도록 곡률이 형성될 수 있다.
하프렌즈부(26)는 반사렌즈부(25)의 전방에 배치되고, 반사렌즈부(25)에서 광을 투과시키며, 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호를 전방으로 반사시킨다. 일예로, 하프렌즈부(26)와, 제1생성부(11)는 동일한 수평선상에 마주보도록 배치될 수 있다.
곡률렌즈부(27)는 하프렌즈부(26)를 통과한 이미지 신호를 표시부(30)로 안내한다. 일예로, 곡률렌즈부(27)는 경사지게 배치되고 라운드진 형상을 하여 표시부(30)에 도달하는 이미지 신호의 초점을 정렬할 수 있다.
그 외, 투과렌즈부(28)는 내장재에 형성되고, 표시부(30)의 하방에 배치되어 곡률렌즈부(27)에서 반사된 이미지 신호를 투과시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 방법은 이미지제공 단계(S10)와, 이미지안내 단계(S20)와, 이미지구현 단계(S30)를 포함할 수 있다.
이미지제공 단계(S10)에서는 차체에 내장되는 복수개의 이미지생성부(10)가 평면과 입체 이미지를 각각 제공한다. 일예로, 이미지생성부(10)는 평면 이미지를 제공하는 제1생성부(11)와, 입체 이미지를 제공하는 제2생성부(12)를 포함할 수 있다. 이때, 제2생성부(12)는 경사방향으로 광신호를 조사하여 입체 이미지를 제공할 수 있다.
이미지안내 단계(S20)에서는 광학유도부(20)가 이미지생성부(10)에서 제공되는 이미지 신호를 안내한다. 일예로, 광학유도부(20)는 제1생성부(11)와 제2생성부(12)가 상하로 배치된 상태에서 이들의 이미지 정보를 표시부(30)로 이동시킬 수 있다. 그 외, 광학유도부(20)는 제1생성부(11)와 제2생성부(12)가 좌우로 배치된 상태에서 이들의 이미지 정보를 표시부(30)로 이동시킬 수 있다.
이미지구현 단계(S30)에서는 표시부(30)가 광학유도부(20)를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현한다. 이때, 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호는 근거리 이미지로 인식되고, 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지 신호는 원거리 이미지로 인식될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법의 작동을 설명하면 다음과 같다.
제1생성부(11)와 제2생성부(12)가 상하방향으로 배치된 경우(도 3 참조), 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호는 반사미러부(21)에서 반사되어 하방으로 이동되고, 하프미러부(22)를 투과한 다음, 곡률미러부(23)에서 상방으로 반사되어 표시부(30)에 도달한다. 이때, 운전자는 제1생성부(11)에서 제공되는 차량 상태를 인식할 수 있다. 그리고, 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지 신호는 하프미러부(22)에서 반사되어 곡률미러부(23)로 이동된 다음, 곡률미러부(23)에서 상방으로 반사되어 표시부(30)에 도달한다. 이때, 운전자는 제2생성부(12)에서 제공되는 노면 상태를 인식할 수 있다. 한편, 제1생성부(11) 보다 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지가 더 멀리 있는 것으로 인식할 수 있다.
제1생성부(11)와 제2생성부(12)가 좌우방향으로 배치된 경우(도 4 참조), 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지 신호는 반사렌즈부(25)에서 반사되고, 하프렌즈부(26)를 투과한 다음, 곡률렌즈부(27)에서 상방으로 반사되어 표시부(30)에 도달한다. 이때, 운전자는 제2생성부(12)에서 제공되는 노면 상태를 인식할 수 있다. 그리고, 제1생성부(11)에서 제공되는 이미지 신호는 하프렌즈부(26)에서 반사된 다음, 곡률렌즈부(27)에서 상방으로 반사되어 표시부(30)에 도달한다. 이때, 운전자는 제1생성부(12)에서 제공되는 차량 상태를 인식할 수 있다. 한편, 운전자는 제1생성부(11) 보다 제2생성부(12)에서 제공되는 이미지가 더 멀리 있는 것으로 인식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 방법은 이미지생성부(10)가 근거리로 인식되는 평면 이미지와, 원거리로 인식되는 입체 이미지를 제공하므로, 헤드업 디스플레이에서 증강현실을 구현할 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.
10 : 이미지생성부 11 : 제1생성부
12 : 제2생성부 20 : 광학유도부
21 : 반사미러부 22 : 하프미러부
23 : 곡률미러부 25 : 반사렌즈부
26 : 하프렌즈부 27 : 곡률렌즈부
30 : 표시부

Claims (7)

  1. 차체에 내장되고 평면과 입체 이미지를 각각 제공하는 복수개의 이미지생성부;
    상기 이미지생성부에서 제공되는 이미지 신호를 안내하는 광학유도부; 및
    상기 광학유도부를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이미지생성부는
    상기 광학유도부에 마주보도록 배치되어 평면 이미지를 제공하는 제1생성부; 및
    상기 광학유도부에 경사지게 배치되어 입체 이미지를 제공하는 제2생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1생성부와 상기 제2생성부는 상하방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 광학유도부는
    상기 제1생성부에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시키는 반사미러부;
    상기 반사미러부의 하방에 배치되고, 상기 반사미러부에서 반사된 광을 투과시키며, 하방에 배치되는 상기 제2생성부에서 제공되는 이미지 신호를 하방으로 반사시키는 하프미러부; 및
    상기 하프미러부를 통과한 이미지 신호를 상기 표시부로 안내하는 곡률미러부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1생성부와 상기 제2생성부는 좌우방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 광학유도부는
    상기 제2생성부에서 제공되는 이미지 신호를 반사하는 반사렌즈부;
    상기 반사렌즈부의 전방에 배치되고, 상기 반사렌즈부에서 반사된 광을 투과시키며, 상기 제1생성부에서 제공되는 이미지 신호를 전방으로 반사시키는 하프렌즈부; 및
    상기 하프렌즈부를 통과한 이미지 신호를 상기 표시부로 안내하는 곡률렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
  7. 차체에 내장되는 복수개의 이미지생성부가 평면과 입체 이미지를 각각 제공하는 이미지제공 단계;
    광학유도부가 상기 이미지생성부에서 제공되는 이미지 신호를 안내하는 이미지안내 단계; 및
    표시부가 상기 광학유도부를 통해 제공되는 이미지 신호를 운전자가 인식 가능한 이미지로 구현하는 이미지구현 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 방법.
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