KR100873143B1 - 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템에 관한 것으로, 냉각 구동에 필요한 에너지를 공급받아 냉각을 하는 강제 냉각 방식의 냉각 장치가 아닌 외부 진동에 따른 고유 주파수에 공진하는 냉각 장치를 이용하는 것으로, 소형화와 저전력화가 가능한 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템을 제공하여 공간 여유도의 증가와 저가격화는 물론 사용자의 소음에 대한 스트레스를 감소시킬 수 있다.

허상, 디스플레이, 냉각, 진동, 공진, 주파수

Description

냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템{COOLING DEVICE AND VIRTUAL IMAGE OPTICAL SYSTEM COMPRISING THE SAME}

도 1은 허상 광학 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 플레이트의 형상을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 플레이트의 형상을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 허상 광학 시스템의 개략 구성도이다.

도 6은 도 5의 조명부(A)를 확대한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21, 51 : 덕트

22, 52 : 광원

23, 53 : 방열핀

24, 54 : 진동 플레이트

25, 55 : 고정부

26, 56 : 배기구

본 발명은 허상 광학 시스템에 관한 것으로, 특히 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템에 관한 것이다.

허상 광학 시스템의 일예는 헤드 업 디스플레이(head up display)로서, 헤드 업 디스플레이는 외부 화면의 배경 위에 중첩된 정보광을 표시하는 장치이다.

일반적으로 허상 광학 시스템은 항공기 또는 기타 차량에서는 외부화면의 배경에 대하여 항공기 또는 차량의 속도, 위치, 남은 연료량 등의 각종 정보를 관찰하기 위하여 사용되어져 왔다. 관찰자는 배경 화면상에서 헤드 업 디스플레이 내에 중첩된 정보 화상을 실질적으로 눈을 움직이지 않고 동시에 정보(화상)를 볼 수 있다.

도 1은 허상 광학 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량용 허상 광학 시스템으로서 운전자가 시선을 전방에 유지시킨 상태에서 각종 주행관련 정보를 인식할 수 있도록 하는 것으로서, 운전자의 시선(11) 변동을 최소화하기 위해 주행관련 정보를 차량의 전면 유리창(12)(Windshield)에 반사시켜 보여주는 장치이다.

구성을 살펴보면, LED 광원(13)을 통해서 나온 빛은 LCD 패널(14)을 통과하여 영상 정보가 실린 빛으로 구성하게 된다. 이러한 영상 정보가 실린 빛은 스프레드 렌즈(15)(Spread lens)를 통해서 배율을 확대하게 되며, 이 확대된 빛은 전면 유리창(12)에 반사되고 운전자의 시선(11)에 입사되어 운전자는 영상 정보를 인식하게 된다.

전술한 허상 광학 시스템은 LED 광원(13)에서 발생되는 열의 제거를 위한 냉각 장치로서, 냉각 구동에 필요한 에너지를 공급받아 냉각을 하는 강제 냉각 방식의 냉각 장치를 이용하고 있다.

이러한 냉각 장치는 최근 허상 광학 시스템의 소형화와 저전력화를 위해, 큰 장애가 되고 있고, 냉각 팬 구동의 경우에는 전술한 문제점 외에도 소음이 발생된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화와 저전력화가 가능한 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 냉각 장치의 소음을 감소시켜 사용자의 스트레스를 감소시킨 허상 광학 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치는 광을 생성하는 복수의 광원, 상기 복수의 광원에서 발생되는 열이 전도되는 방열핀, 공기의 흐름이 제공되는 덕트, 공기가 배출되는 배기구 및 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 허상 광학 시스템은, 광을 발생하는 조명부와, 사용자로부터 명령 신호를 입력받는 명령 입력부와, 상기 조명부에서 생성된 광에 상기 명령 신호에 따른 영상 정보를 실어 투사하는 영상 투사부와, 상기 투사된 영상을 반사하여 사용자에게 영상 정보를 디스플레이하는 반사미러와, 상기 조명부의 덕트 내에 고정되고, 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 허상 광학 시스템은, 광을 발생하는 조명부와, 사용자로부터 명령 신호를 입력받는 명령 입력부와, 상기 조명부에서 생성된 광에 상기 명령 신호에 따른 영상 정보를 실어 투사하는 영상 투사부와, 상기 투사된 영상을 반사하여 사용자에게 영상 정보를 디스플레이하는 반사미러와, 상기 조명부의 덕트 외에 고정되고, 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광을 생성하는 복수의 광원(22), 상기 복수의 광원(22)에서 발생되는 열이 전도되는 방열핀(23), 공기의 흐름이 제공되는 덕트(21), 공기가 배출되는 배기구(26), 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 부재(24)를 포함하여 구성된다.

복수의 광원(22)은 백색 광을 생성하는 광원(22)으로서, 조명 유닛용 소켓을 포함하고, 상기 조명 유닛에 대한 조명 제어 신호를 저장하고 처리하기 위한 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 외부 신호원으로부터 조명 제어 신호를 수신하기 위한 통신 수단을 더 포함할 수 있다. 백생 광을 생성하는 광원(22)으로서 주로 LED 광원을 이용하는 데, 상기 LED는 반도체 소자로서, 패키지로 제공되고, 열에 의해 손상될 수 있으므로, 발생되는 열을 용이하게 방출하기 위해 방열판 또는 방열핀(21)을 구비하게 된다.

방열핀(23)은 광원(22)에서 발생되는 열을 전도받아 용이하게 방출하기 위한 것으로, 공기 흐름을 통한 공냉식 또는 물의 흐름을 통한 수냉식으로 생성되는 열을 제거한다.

덕트(21)는 냉각 장치의 구성 요소가 구비되는 하우징으로서 덕트(21)를 통해 공기가 흐르게 되고, 이 공기의 흐름에 의한 대류 현상에 의해 공기는 배기구(26)를 통해 배출된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치는, 공기의 흐름을 용이하게 허용하는 배기구(26)를 통한 공기의 대류 현상을 이용한 냉각 장치로서, 공기의 흐름을 용이하게 하여 대류 현상을 이용한 열의 배출을 위한 구동원으로서 진동 부재(24)를 이용하였다.

진동 부재(24)는 외부 진동에 대한 고유 주파수에 공진하는 일종의 진동 플 레이트(24)로서 별도의 구동원이 없어도 상기 공진에 의한 떨림으로 공기의 흐름을 용이하게 하고, 이 공기의 흐름에 따른 대류 현상을 이용하여 열을 배기구(26)로 배출하게 한다.

상기 진동 플레이트(24)는 판형으로서, 진동 플레이트(24)가 공진하게 되는 고유 주파수의 범위는 3 ∼ 300Hz이다. 상기 고유 주파수의 범위는 가변적으로, 외부 진동에 따라 정해지는 고유 주파수의 범위가 변경되면, 상기 진동 플레이트(24)의 형상을 변경하여 공진하게 할 수 있다.

일반적으로 차량의 진동에 대한 고유 주파수의 범위는 3 ∼ 300Hz로서 상기 냉각 장치가 이용되는 사용자의 선택에 따른 고유 주파수의 범위를 측정한 후 그에 따른 진동 플레이트(24)의 형상을 변경하여 냉각 장치로서 사용하면 된다.

상기 진동 플레이트(24)의 재질은 스테인리스, 알루미늄, 플라스틱 재질 중 선택된 어느 하나를 사용하여도 상관 없으며, 정해진 외부 진동에 대한 고유 주파수 범위 이내에서 공진하게 되는 판 형태의 것이면 제한 없이 이용할 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 상기 진동 플레이트(24)의 변형예를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 플레이트(24)의 형상을 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 진동 플레이트(24)는 공진 주파수에 따라 진동하는 유동부(24)와, 정해진 고유 주파수의 범위 내에서만 공진하도록 상기 유동부(24)의 메스(mass)를 조절하는 홀(32)과, 진동 플레이트(24)를 고정하는 체결 홈(31)을 통하여 고정하는 고정부(25)로 구성된다.

도 3b는 도시된 바와 같이, 진동 플레이트(24)의 다른 변형예로서, 유동부(24)와 고정부(25) 사이에 도 3a의 홀(32)과 같은 역할을 하는 넥부(neck portion)(33)를 구비한 형상이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 플레이트(24)의 형상을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 유동부(24)의 표면에 나선형의 홈(41)을 형성한 형태로, 도 3a 및 도 3b의 홀(32)과 넥부(33)의 역할을 할뿐만 아니라, 공기의 형성된 나선형의 홈(41)을 따라 공기의 흐름을 용이하게 한다. 상기 홈(41)의 형태는 고정부(25)에서 유동부(24)로 연속적으로 이어진 형태의 홈(41)이면 나선형 또는 원형 등 형상에 제한 없이 홈(41)을 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 허상 광학 시스템의 개략 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 광을 발생하는 조명부(A, 미도시), 사용자(60)로부터 명령 신호를 입력받는 명령 입력부(59)와, 영상을 투사하는 영상 투사부(미도시)와, 상기 투사된 영상을 반사하여 사용자(21)에게 영상 정보를 디스플레이하는 반사미러(25) 및 상기 조명부(A)의 덕트 내에 고정되고, 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 냉각 장치(미도시)를 포함하여 구성되며, 전술한 구성 요소들은 원보드로 일체화되어 있다.

도 6은 도 5의 조명부(A)를 확대한 도면이다.

도 6a는 냉각 장치가 허상 광학 시스템에 고정된 형태를 나타낸 것으로 조명 부 덕트(51) 내에 진동 플레이트(54)가 고정부(55)를 통해 고정되어 있다.

도시된 바와 같이, 복수의 광원(52)에서 발생되는 열이 방열핀(53)을 통해 전도되고, 공기의 흐름이 제공되는 덕트(21)의 배기구(56)를 통하여, 외부 진동부(57)의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트(54)의 진동에 의해 공기가 배출되는 대류 현상으로 열을 방출시킬 수 있다.

도 6b는 냉각 장치가 허상 광학 시스템의 외부에 고정된 형태를 나타낸 것으로 조명부 덕트(51) 외의 외부 진동부(57)에 진동 플레이트(54)가 고정부(55)를 통해 고정되어 있다.

도시된 바와 같이, 복수의 광원(52)에서 발생되는 열이 방열핀(53)을 통해 전도되고, 공기의 흐름이 제공되는 덕트(21)의 배기구(56)를 통하여, 외부 진동부(57)의 진동에 의한, 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트(54)의 진동에 의해 공기가 배출되는 대류 현상으로 열을 방출시킬 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같은 동작 구성에 의해 사용자는 전방을 주시하면서 안전하게 조작을 할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 냉각 장치 및 이를 포함하는 허상 광학 시스템은 소형화와 저전력화를 가능하게 하므로, 공간 여유도의 증대와 함께 소비 전력을 감소시킨다는 효과가 있다.

또한, 냉각 장치의 소음을 감소시킴으로써, 사용자의 소음에 대한 스트레스를 감소시킨다는 효과가 있다.

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 (8)

1. 광을 생성하는 복수의 광원;

   상기 복수의 광원에서 발생되는 열이 전도되는 방열핀;

   공기의 흐름이 제공되는 덕트;

   공기가 배출되는 배기구; 및

   외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고유 주파수는,

   3 ∼ 300Hz인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 부재는,

   진동 플레이트(plate)인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 부재는,

   판형인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 부재는,

   표면에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 부재는,

   표면에 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
7. 광을 발생하는 조명부;

   사용자로부터 명령 신호를 입력받는 명령 입력부;

   상기 조명부에서 생성된 광에 상기 명령 신호에 따른 영상 정보를 실어 투사하는 영상 투사부;

   상기 투사된 영상을 반사하여 사용자에게 영상 정보를 디스플레이하는 반사미러; 및

   상기 조명부의 덕트 내에 고정되고, 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 허상 광학 시스템.
8. 광을 발생하는 조명부;

   사용자로부터 명령 신호를 입력받는 명령 입력부;

   상기 조명부에서 생성된 광에 상기 명령 신호에 따른 영상 정보를 실어 투사하는 영상 투사부;

   상기 투사된 영상을 반사하여 사용자에게 영상 정보를 디스플레이하는 반사미러; 및

   상기 조명부의 덕트 외에 고정되고, 외부의 고유 주파수에 상응하여 공진하는 진동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 허상 광학 시스템.

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