KR101104503B1

KR101104503B1 - 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법

Info

Publication number: KR101104503B1
Application number: KR1020097021017A
Authority: KR
Inventors: 다까시 사사끼; 아이라 호따; 하루히꼬 오꾸무라
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR20090127345A; CN101681022A; JP2009244355A; CN101681022B; US8451111B2; US20110001639A1; WO2009119008A1; EP2132591A1; JP4852062B2

Abstract

화상 표시 장치는, 복수의 화상들의 지각 위치들이 실제 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록 상이한 도형 크기들을 갖는 상기 복수의 화상들을 발생시키는 화상 발생 유닛(10); 관찰자의 전방에 제공된 반사 부재; 및 상기 반사 부재를 통하여 관찰되는 배경 위에 상기 복수의 화상들이 중첩되도록 상기 반사 부재(50)를 통하여 상기 관찰자의 한쪽 눈(102)에 상기 복수의 화상들을 형성하는 광속(100)을 투영하는 프로젝터(4)를 포함한다.

화상 표시 장치, 헤드업 표시(HUD), 도형(figure), 프로젝터, 양안 시차, 단안(monocle)

Description

화상 표시 장치 및 화상 표시 방법{IMAGE DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR DISPLAYING AN IMAGE}

본 발명은 차량내(in-vehicle) 화상 표시 장치 및 차량내 화상을 표시하는 방법에 관한 것이다.

차량내 표시 장치의 한 유형은 헤드업 디스플레이(head-up displays; HUDs)로서 알려져 있다. HUD는 액정 디스플레이(LCD) 또는 CRT 디스플레이와 같은 광원에 의해 발생된 화상을 형성하는 광속을 전면 유리(windshield)와 같은 반사 부재에서 반사하기 위해 광학계(optical system)를 이용하고, 그 반사된 광속을 관찰자(운전자/조작자)에게 투영한다. 관찰자는 반사 부재를 통하여 투과된 배경 및 광속 발생기(광원)로부터의 광속에 의해 제공되는 화상을 동시에 볼 수 있고, 화상은 배경 위에 중첩된다(superimposed).

HUD가 배경으로서 관찰되는 주위 환경을 광속 발생기(광원)로부터의 광속에 의한 화상과 매칭시키는 것이 바람직하다.

화상 표시 장치를 차량내 카 내비게이션(in-vehicle car navigation)에 적용하기 위해, 차량 등의 경로 정보(routing information)를 보여주는 화상이 도로를 포함하는 배경과 매칭되면서 그 화상을 제공하려는 일부 시도들이 있었다. 예를 들면, 하나의 그러한 시도는 도로의 모퉁이에서 경로 정보를 보여주는 화살표의 형태를 변경하는 방법이다(JP-A 2006-284458 참조). 다른 시도는 차량 속도에 따라서 주위 환경의 공간적 위치에 위치하는 화살표의 크기를 변경하는 방법이다(JP-A 2006-17626 참조).

종래의 HUD에서는, 광속 발생기로부터의 광속은 반사 부재에 의해 반사되고 관찰자의 눈에 투영되어, 관찰자의 양쪽 눈에 의해 관찰된다. 화상이 양쪽 눈에 의해 관찰될 때, 양안 시차(binocular disparity)로 인해, 화상이 위치하는 것으로 관찰자가 지각하는 위치(지각 위치(perceived position))는 그 화상이 허상으로서 제공되는 위치(허상 위치)와 동일하다. 그러므로 지각 위치를 멀리 떨어진 공간적 위치들과 매칭시키는 것은 어렵다.

한편, 광속 발생기로부터의 광속이 관찰자의 한쪽 눈에 입사되어 그 한쪽 눈에 의해 지각되는 단안(monocle) HUD가 제안되었다. 단안 HUD에서는, 양안 시차가 없기 때문에 화상의 지각 위치는 허상 위치에 고정되지 않는다. 따라서, 화상은 임의의 지각 위치에 위치할 수 있고, 화상의 지각 위치는 주위 환경의 공간적 위치들과 매칭될 수 있다.

그러나, 배경에 벽 또는 차량과 같은 장애물이 존재하는 경우, 화상의 지각 위치는 장애물의 위치에 고정되고, 화상의 지각 위치를 장애물보다 더 멀리 위치시키는 것은 어렵다. 전술한 바와 같이, 화상의 지각 위치는 장애물의 존재에 따라 제한되어, 화상을 보는 것을 어렵게 만든다.

특허 인용 1: JP-A 2006-284458(공개)

특허 인용 2: JP-A 2006-17626(공개)

<기술적 문제>

본 발명의 목적은, 장애물이 존재하는 경우에도, 보다 보기 쉬운 화상을 관찰자에게 표시할 수 있는, 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법을 제공하는 것이다.

<기술적 해결책>

본 발명의 양태는 화상 표시 장치로서, 복수의 화상의 지각 위치(perceived position)들이 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록, 상기 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 작아지는 상이한 도형 크기들을 갖는 상기 복수의 화상들에 관한 화상 정보를 발생시키도록 구성된 화상 발생 유닛; 및 상기 차량에서 상기 관찰자의 전방에 제공된 반사 부재를 투과하여 관찰되는 배경과 상기 복수의 화상들이 중첩되도록, 상기 화상 정보에 기초하여 상기 복수의 화상들을 형성하는 광속을 상기 반사 부재에 의해 반사시켜 상기 관찰자의 한쪽 눈에 투영하도록 구성된 프로젝터를 포함하고, 상기 프로젝터는 상기 관찰자의 한쪽 눈으로만 상기 광속을 투영하도록 상기 광속의 발산 각도를 제어하도록 구성된 투영 범위 제어기를 포함하는 화상 표시 장치에 있다.

본 발명의 다른 양태는 화상 표시 방법으로서, 복수의 화상들의 지각 위치들이 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록 상기 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 작아지는 상이한 도형 크기들을 갖는 상기 복수의 화상들에 관한 화상 정보를 발생시키는 단계; 및 상기 차량에서 상기 관찰자의 전방에 제공된 반사 부재를 투과하여 관찰되는 배경과 상기 복수의 화상들이 중첩되도록, 상기 화상 정보에 기초하여 상기 복수의 화상들을 형성하는 광속을 발생시키고, 상기 광속을 상기 반사 부재에서 반사시키고, 상기 관찰자의 한쪽 눈으로만 광속을 투영하도록 상기 광속의 발산 각도를 제어함으로써 상기 관찰자의 한쪽 눈으로 상기 광속을 투영하는 단계를 포함하는 화상 표시 방법에 있다.

본 발명에 따르면, 장애물이 존재하는 경우에도, 보다 보기 쉬운 화상을 관찰자에게 표시할 수 있는, 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법을 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치를 보여주는 블록도이다.

도 2는 양쪽 눈에 의해 화상을 관찰하는 예를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3은 한쪽 눈에 의해 화상을 관찰하는 예를 설명하기 위한 개략도이다.

도 4는 한쪽 눈 및 양쪽 눈에 의해 각각 관찰하기 위한 실험 화상의 예이다.

도 5는 한쪽 눈 및 양쪽 눈에 의해 각각 관찰하기 위한 실험 화상의 다른 예이다.

도 6은 한쪽 눈 및 양쪽 눈에 의해 관찰하는 것에 대한 평가 결과들을 보여주는 그래프이다.

도 7은 한쪽 눈 및 양쪽 눈에 의해 관찰하는 것에 대한 평가 결과들을 보여주는 다른 그래프이다.

도 8은 한쪽 눈이 화상을 관찰할 때 장애물을 제공하는 예를 보여주는 개략도이다.

도 9는 본 실시예에 따른 화상 표시 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 10은 본 실시예에 따른 화상 표시 장치의 실제 표시를 보여주는 화상이다.

도 11은 본 실시예에 따른 화상 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12는 본 발명의 제1 변형예에 따른 화상 표시 방법의 예들을 설명하기 위한 개략도이다.

도 13은 본 발명의 제1 변형예에 따른 화상 표시 방법의 예를 설명하기 위한 다른 개략도이다.

도 14는 제1 변형예에 따른 화상 표시 방법의 예를 설명하기 위한 다른 개략도이다.

도 15는 제2 변형예에 따른 차량을 이동시키는 예를 보여주는 개략도이다.

도 16은 제2 변형예에 따른 화상 표시 장치에 의한 표시의 예를 보여주는 개략도이다.

도 17은 제2 변형예에 따른 차량을 이동시키는 다른 예를 보여주는 개략도이다.

도 18은 제2 변형예에 따른 화상 표시 장치에 의한 표시의 다른 예를 보여주는 개략도이다.

<참조 번호의 설명>

1 중앙 처리 유닛(CPU)

2 메모리

3 차량

4 프로젝터

10 화상 발생 유닛

11 경로 정보 발생 유닛

12 위치 결정 유닛

13 화상 결정 유닛

14 화상 신호 발생 유닛

21 맵 정보 메모리 섹션

22 차량 정보 메모리 섹션

40 광속 발생기(광원)

41 투영 렌즈

42 투영 범위 제어기

43 투영 위치 제어기

44 화상 확대경

45 구동 유닛

50 반사 부재(결합기)

51 고반사 시트(highly reflection sheet)

<발명을 실시하기 위한 최량 모드>

본 발명의 다양한 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들의 전체에 걸쳐서 동일한 또는 유사한 부분들 또는 요소들에는 동일한 또는 유사한 참조 번호들이 적용되고, 동일한 또는 유사한 부분들 및 요소들에 대한 설명은 생략되거나 간략화될 것이라는 점에 주의해야 한다.

일반적으로 또한 반도체 디바이스의 표현에 있어서 전통적인 바와 같이, 다양한 도면들은 도면들 사이에도 주어진 도면 내에서도 일정한 비례로 그려지지 않는다는 것과, 특히 도면들의 판독을 용이하게 하기 위해 층 두께들은 임의로 그려진다는 것을 이해할 것이다.

다음의 설명들에서는, 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 신호 값 등과 같은 다수의 특정 상세들이 제시된다. 다른 경우에, 불필요한 상세로 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 회로들은 블록도로 나타내어졌다.

본 발명의 실시예에서 기술된 "도형(figures)"은 코드를 갖는 도형, 기호, 및 문자, 및 코드가 없는 화상을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 도형의 예로서 카 내비게이션에서 이용되는 화살표를 이용하여 설명이 주어지지만, 도형은 이것에 제한되지 않고, 다양한 도형들이 이용될 수 있다.

<발명에 대한 모드>

본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치로서, 차량내 단안(in-vehicle monocle) HUD가 설명될 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치는 중앙 처리 유닛(CPU)(1), 메모리(2), 차량 센서(3), 프로젝터(4), 및 반사 부재(결합기)(50)를 포함한다.

프로젝터(4)는 반사 부재(50)를 통하여 관찰자(101)의 한쪽 눈(102)에, 투영 화상을 형성하는 광속(100)을 투영한다. 프로젝터(4)는 광속 발생기(광원)(40), 투영 렌즈(41), 투영 범위 제어기(42), 투영 위치 제어기(43), 화상 확대경(44), 및 구동 유닛(45)을 포함한다.

광속 발생기(40)는 차량 속도, 목적지까지의 경로 정보 등과 같은 이동 정보(travel information)를 관찰자(운전자)에게 제공하는 투영 화상을 형성하는 광속(100)을 발생시킨다. 광속 발생기(40)의 예들은 액정 패널, 마이크로미러(micro-mirror)들을 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD), 및 발광 다이오드(LED) 프로젝터를 포함한다. 광속 발생기(40)는 투영 화상의 투영를 위한 LED 또는 고압 수은 램프를 포함한다. 광원으로서 LED를 사용하면 장치의 크기 및 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

투영 렌즈(41)는 투영 광을 형성하도록 광속 발생기(40)에 의해 발생되는 광속(100)을 투영한다. 투영 범위 제어기(42)는 렌티큘러 스크린(lenticular screen) 또는 제어된 확산 각도를 갖는 확산기일 수 있다. 렌티큘러 스크린은, 예를 들면, 입력 측에서는 0.03의 개구수(NA) 및 출력 측에서는 0.1의 개구수(NA)를 가질 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 투영 범위 제어기(42)는 광속(100)의 발산 각도를 제어함으로써 광속(100)의 범위를 제어한다. 바람직하게는, 광속(100)의 수평 폭은 약 6 cm보다 크지 않도록 제어된다. 이것은, 양쪽 눈 사이의 거리가 대체로 약 6 cm이기 때문에, 광속(100)이 관찰자(101)의 한쪽 눈(102)에만 투영되게 한다.

투영 위치 제어기(43)는 회전 가능한 스테이지 및 거울의 조합을 포함하는 움직이는 거울(movable mirror)일 수 있다. 투영 위치 제어기(43)는 광속(100)의 방향의 제어를 위해 움직이는 거울의 각도를 조정함으로써 광속(100)의 투영 위치를 제어한다. 투영 위치 제어기(43)는 구동 유닛(45)에 접속된다. 구동 유닛(45)은 모터 등일 수 있다. 구동 유닛(45)은 CPU(1)로부터의 제어 신호에 기초하여 투영 위치 제어기(43)를 구동한다. 화상 확대경(44)은 투영 렌즈 등일 수 있다. 화상 확대경(44)은 광속(100)에 의해 형성된 투영 화상을 원하는 크기로 확대한다.

반사 부재(50)는 화상 확대경(44)으로부터의 광속(100)을 반사한다. 반사 부재(50)는 전면 유리와 같은 제어된 반사율을 갖는 반투명 구면 오목 거울일 수 있다. 전면 유리 외에도, 반사 부재(50)는 투영 렌즈 및 전면 렌즈 양쪽의 조합된 효과를 갖는 부재, 움직이는 거울 및 투영 렌즈의 효과를 갖는 움직이는 오목 거울 등일 수 있다. 오목 거울의 곡률을 조정함으로써, 관찰자(101)가 얻을 수 있는 시야가 조정될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반사 부재(50)는 반사 부재(50)의 반사율보다 더 높은 반사율을 갖는 고반사 시트(51)를 구비할 수 있다. 반사 부재(50)는 반투명이므로, 관찰자(101)는 반사 부재(50)를 통하여 전방의 풍경을 볼 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치에서, 투영 화상을 형성하기 위해 광속 발생기(40)에 의해 발생되는 광속(100)은 투영 렌즈(41)를 통과하여 투영 범위 제어기(42)에 도달하고, 거기서 광속(100)의 투영 범위가 제어된다. 더욱이, 투영 위치 제어기(43)에 의해 광속(100)의 투영 위치가 제어된다. 광속(100)에 의해 형성된 투영 화상은 화상 확대경(44)에 의해 원하는 크기로 확대된다. 그 후, 광속(100)은 반사 부재(50)에 의해 반사되어 관찰자(101)의 눈에 입사된다.

관찰자(101)는 반사 부재(50)에 의해 반사된 투영 화상 및 반사 부재(50)를 통하여 투과된 배경을 볼 수 있고, 이 둘은 서로 중첩된다. CPU(1), 메모리(2), 광속 발생기(40), 프로젝터(4) 등은 차량의 대시보드에 통합된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광속(100)에 의해 형성된 투영 화상에 포함된 도형(화살표)의 화상 C1은 관찰 위치(실제 위치) P0로부터 거리 L1만큼 떨어진 위치(허상 위치)에 허상으로서 제공된다. 프로젝터(4)로부터의 광속(100)이 양쪽 눈에 입사되는 경우에, 관찰자(101)가 화상 C1을 지각하는 위치(지각 위치)는 양안 시차 때문에 허상 위치 P1과 실질적으로 일치한다. 그러므로 관찰 위치 P0로부터 거리 L2만큼 떨어져 있고 관찰 위치 P0로부터 허상 위치 P1보다 더 멀리 떨어져 있는 공간적 위치 P2에서 화상 C1을 지각하고, 화상 C1을 배경과 매칭시키는 것은 어렵다.

한편, 도 3에 도시된, 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치에서는, 프로젝터(4)의 광속은 한쪽 눈(102)에 입사된다. 이것은 양안 시차의 효과를 제거하고, 그 결과 화상 C1의 지각 위치는 허상 위치 P1에 고정되지 않고 임의의 공간적 위치에 위치할 수 있다. 그러므로 화상 C1은 화상 C1을 매칭시키기를 원하는 공간적 위치 P2에서 지각될 수 있다.

여기에서, 화상의 지각 위치는 관찰자의 주관에 의해 평가될 수 있다. 실험 화상들을 이용하여 단안 관찰(monocular viewing)과 쌍안 관찰(binocular viewing)을 비교하는 실험들이 행해졌다. 관찰자는 체크 무늬 격자 패턴을 한쪽 눈 및 양쪽 눈에 의해 관찰할 때 통상의 화상으로서 관찰하였다. 한편, 관찰자는 그의 한쪽 눈 및 양쪽 눈으로 다음의 화상들을 관찰하였다: 도 4에 도시된 바와 같이 관찰 위치로부터 가까운(2.5 m) 및 멀리 떨어진(5 m) 상이한 위치들에 각각 위치하는 수평 줄무늬 패턴 및 수직 줄무늬 패턴을 포함하는 화상 및 도 5에 도시된 바와 같이 관찰 위치로부터 가까운(2.5 m) 및 멀리 떨어진(5 m) 상이한 위치들에 각각 위치하는 오른쪽 위로 향하는 줄무늬 패턴 및 오른쪽 아래로 향하는 줄무늬 패턴을 포함하는 화상. 관찰자는 그 후 그의 주관에 의해 상기 화상들 각각이 통상의 화상으로서 동일한 평면 상의 단일 패턴으로서 지각되는지를 평가하였다. 그 평가들은 다음과 같이 행해졌다: 주관 평가값은 실험 화상이 "매우 양호"한 것으로 평가된(실험 화상이 통상의 화상보다 훨씬 더 양호하게 동일한 평면 상에 있는 것으로 관찰된) 경우에는 2이고; "양호"한 것으로 평가된(실험 화상이 통상의 화상보다 더 양호하게 동일한 평면 상에 있는 것으로 관찰된) 경우에는 1이고; "동일"한 것으로 평가된(실험 화상이 통상의 화상과 동일한) 경우에는 0이고; "불량"한 것으로 평가된(실험 화상의 패턴들이 통상의 화상에 비하여 조금 상이한 평면들 상에 있는 것으로 관찰된) 경우에는 -1이고; 및 "매우 불량"한 것으로 평가된(실험 화상의 패턴들이 통상의 화상에 비하여 완전히 상이한 평면들 상에 있는 것으로 관찰된) 경우에는 -2였다.

도 6 및 7은 각각 도 4 및 5에 도시된 실험 화상들의 평가 결과들을 보여준다. 도 6 및 7은 패턴들이 쌍안 관찰에 의해서는 상이한 평면들 상에 있는 것으로 지각되었지만 단안 관찰에 의해서는 동일한 평면 상의 단일 화상으로서 지각되었다는 것을 나타낸다.

여기에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 배경 상의 관찰 지점으로부터 거리 L3만큼 떨어져 있는 위치 P3에 벽 또는 자동차와 같은 장애물(104)이 위치하는 경우에, 화상 C1의 지각 위치는 장애물(104)에 의해 제한되고, 화상 C1을 관찰자로부터 장애물(104)의 위치보다 더 멀리 떨어진 위치에 있는 것으로 지각하는 것은 어렵다.

도 1에 도시된 차량 센서(3)는 차량 등의 전방에 배치되어 차량의 속도 및 이동 방향, 및 전방에 장애물의 존재를 포함하는 차량 정보를 획득한다. 차량 센서(3)는 카메라, 레이더 시스템 등일 수 있다. CPU(1)는 논리적으로, 하드웨어 리소드들로서의 모듈들(논리 회로들)로서 화상 발생 유닛(10); 및 화상 신호 발생 유닛(14)을 포함한다. 화상 발생 유닛(10)은 화상의 지각 위치들이 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 상이한 그러한 상이한 도형 크기들의 복수의 화상들을 발생시킨다. 화상 신호 발생 유닛(14)은 화상 발생 유닛(10)에 의해 발생된 출력 화상에 대응하는 화상 신호를 발생시킨다.

화상 발생 유닛(10)은 경로 정보 발생 유닛(11), 위치 결정 유닛(12), 및 화상 결정 유닛(13)을 포함한다. 경로 정보 발생 유닛(11)은 맵 정보 메모리(21)로부터 맵 정보를 판독해내고 최종 목적지를 인지하여 그 최종 목적지에 대응하는 경로 정보를 발생시킨다.

위치 결정 유닛(12)은 경로 정보 발생 유닛(11)에 의해 발생된 경로 정보로부터 현재의 위치를 인지하고, 그 경로 정보 및 현재의 위치에 기초하여, 현재 관찰자(101)에게 지시(direct)될 임시 목적지를 결정한다. 위치 결정 유닛(12)은, 그 임시 목적지에 기초하여, 복수의 화상들 중의 종점 화상(end image)이 위치하는 종점 위치(ending position)(지각 위치) P13은 도 9에 도시된 바와 같이 깊이 방향으로 관찰 위치 P10으로부터 거리 L13만큼 떨어져 있는 위치인 것을 결정한다.

위치 결정 유닛(12)은 차량 정보 메모리 섹션(22)으로부터 차량 정보를 판독해내고 차량의 속도 및 이동 방향을 추출한다. 위치 결정 유닛(12)은 그 후, 차량의 속도 및 이동 방향 및 현재의 위치에 기초하여, 복수의 화상들 중의 시점 화상(start image)이 위치하는 시점 위치(starting position)(지각 위치) P11을 깊이 방향으로부터 관찰 지점 P10으로부터 거리 L11만큼 떨어져 있는 위치로 설정한다.

위치 결정 유닛(12)은 복수의 화상들 중의 화상이 종점 및 시점 화상들을 연결하는 경로 위치 P12를 시점 및 종점 위치들 P11 및 P13 사이에 경로 방향으로 관찰 지점 P10으로부터 거리 L12만큼 떨어져 있는 위치로 설정한다.

화상 결정 유닛(13)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 위치 결정 유닛(12)에 의해 결정되는, 출발(시점) 위치 P11으로부터 종료(종점) 위치 P13까지 순차적으로 작아지는 도형 크기가 상이한 화상들, 예를 들면, 시점 위치, 경로 위치, 및 종점 위치 P11, P12, 및 P13에 각각 위치하는 화상들 C11, C12, 및 C13을 결정한다. 또한, 화상 결정 유닛(13)은 결정된 화상들 C11, C12, 및 C13을 포함하는 출력 화상을 발생시킨다.

화상 신호 발생 유닛(14)은 화상 발생 유닛(10)에 의해 발생된 출력 화상에 기초하여 화상 신호를 출력한다. 광속 발생기(40)는 화상 신호에 기초하여 투영 화상을 형성하는 광속(100)을 발생시킨다. 발생된 광속(100)은 프로젝터(4)에 의해 관찰자(101)의 한쪽 눈(102)에 투영된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 화상들 C11, C12, 및 C13이 출발(시점) 위치 P11으로부터 종료(종점) 위치 P13까지 내림차순으로 상이한 크기들을 갖도록 설계되는 경우, 관찰자(101)는 C11보다 더 작은 화상들 C12 및 C13이 화상 C11보다 더 멀리 위치하는 것으로 지각한다. 구체적으로, 복수의 화상들 C11, C12, 및 C13은 시점 위치(허상 위치) P11에 고정되지만, 작은 화상들 C12 및 C13의 지각 위치들 P12 및 P13은 개별적으로 시점 위치 P11으로부터 멀어지는 반면, 큰 화상 C11은 시점 위치 P11에 있는 것으로 지각된다. 그러한 설명된 방식으로 순차적으로 상이한 도형 크기들을 가지고 발생되는 화상들 C11, C12, 및 C13을 제공함으로써, 관찰자가 화상들 C11, C12, 및 C13이 장애물(104)의 존재에 의해 제한됨이 없이 깊이 방향으로 순차적으로 움직이는 것으로 지각하는 것이 가능하다. 도 10은 전방에 장애물(104)(차량)이 존재하는 경우에 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치를 이용하여 화상들 C11, C12, 및 C13이 제공되는 예를 보여준다.

도 1에 도시된 메모리(2)는 다음을 포함한다: 미리 맵 정보를 저장하기 위한 맵 정보 메모리 섹션(21); 및 차량 센서(3)에 의해 연속적으로 획득된 차량 정보를 저장하기 위한 차량 정보 메모리 섹션(22). 반도체 메모리, 자기 디스크, 광학 디스크, 자기-광학 디스크, 자기 테이프 등이 메모리(2)로 이용될 수 있다. 반도체 메모리의 경우, ROM(read-only memory) 및 RAM(random-access memory)이 이용될 수 있다. ROM은 CPU(1)에 의해 실행되는 프로그램을 저장한다(프로그램의 상세는 후술된다). RAM은 CPU(1)에 의해 프로그램을 실행하는 데에 이용되고, 작업 영역(working domain)으로서 이용되는 데이터를 저장하기 위한 임시 데이터 메모리로서 기능한다.

다음으로, 도 11의 흐름도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 방법의 예에 대해 설명한다.

단계 S101에서는, 경로 정보 발생 유닛(11)이 맵 정보 메모리 섹션(21)으로부터 맵 정보를 판독해내고 최종 목적지를 인지한다. 단계 S102에서는, 경로 정보 발생 유닛(11)이 최종 목적지에 대응하는 경로 정보를 발생시킨다.

단계 S103에서는, 위치 결정 유닛(12)이 경로 정보 발생 유닛(11)에 의해 발생된 경로 정보로부터 현재의 위치를 인지한다. 그 후 단계 S104에서는, 위치 결정 유닛(12)이 경로 정보 및 현재의 위치로부터 현재 관찰자(101)에게 지시될 임시 목적지를 결정한다.

단계 S105에서는, 위치 결정 유닛(12)이 임시 목적지로부터, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 화상들 중의 종점 화상이 위치할, 종점 위치 P13를 결정한다.

단계 S106에서는, 위치 결정 유닛(12)이 차량 정보 메모리 섹션(22)으로부터 차량 정보를 판독해내고 차량의 속도 및 이동 방향을 추출한다. 그 후 단계 S107에서는, 위치 결정 유닛(12)이 차량의 속도 및 이동 방향 및 현재의 위치로부터, 시점 화상이 위치할, 시점 위치 P11을 결정한다. 그 후 위치 결정 유닛(12)은, 시점 및 종점 위치들 P11 및 P13 사이에, 화상이 위치할, 경로 위치 P12를 결정한다.

단계 S108에서는, 화상 결정 유닛(13)이 도 9에 도시된 바와 같이 위치 결정 유닛(12)에 의해 결정되는 시점 위치 P11로부터 종점 위치 P13까지 상이한 도형 크기들을 가지고 순차적으로 발생되는 시점 위치 P11의 화상 C11, 경로 위치 P12의 화상 C12, 및 종점 위치 P13의 화상 C13을 결정한다. 단계 S109에서는, 화상 결정 유닛(13)이 결정된 화상들 C11, C12, 및 C13을 포함하는 출력 화상을 발생시킨다.

단계 S110에서는, 화상 신호 발생 유닛(14)이 화상 발생 유닛(10)에 의해 발생된 출력 화상에 기초하여 화상 신호를 출력한다. 광속 발생기(40)는 화상 신호에 기초하여 투영 화상을 형성하는 광속(100)을 발생시킨다. 발생된 광속(100)은 프로젝터(4)에 의해 관찰자(101)의 한쪽 눈(102)에 투영된다.

본 발명의 실시예의 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법에 따르면, 상이한 도형 크기들을 가지고 순차적으로 발생되는 화상들 C11, C12, 및 C13을 제공함으로써, 반사 부재(50)를 통하여 관찰되는 배경에 장애물(104)이 존재하는 경우에도, 화상들 C11, C12, 및 C13의 지각 위치들 P11, P12, 및 P13은 인간의 시야에 의해 장애물(104)을 넘어서 위치할 수 있다. 이것은 깊이감(feeling of depth)을 갖는 보다 보기 쉬운 화상을 관찰자에게 제공하는 것을 가능하게 한다.

도 11에 도시된 일련의 단계들은 도 11의 것에 상당하는 알고리즘을 갖는 프로그램에 의해 도 1에 도시된 화상 표시 장치를 제어함으로써 실행될 수 있다. 그 단계들은, 관찰자(101)에 의한 복수의 화상들 C11, C12, 및 C13의 지각 위치들 P11, P12, 및 P13이 관찰자(101)의 위치 P10로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록 순차적으로 상이하게 된 도형 크기를 갖는 화상들 C11, C12, 및 C13을 발생시키는 단계; 및 출력 화상을 형성하는 광속을 발생시키고 그 화상이 관찰자(101)의 전방에 제공된 반사 부재(50)를 통하여 관찰되는 배경 상에 중첩되도록 관찰자(101)의 한쪽 눈에 광속(101)이 투영되도록 반사 부재(50)에서 광속(100)을 반사하는 단계이다.

프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치의 메모리(2)에 저장될 수 있다. 프로그램은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 방법의 절차들은 컴퓨터 판독가능 저장 매체로부터 데이터 메모리(2)로 프로그램을 판독함으로써 수행될 수 있다.

여기서, "컴퓨터 판독가능 저장 매체"는 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 매체 등을 의미하고, 예를 들면, 컴퓨터를 위한 외부 메모리 유닛들, 반도체 메모리들, 자기 디스크들, 광학 디스크들, 자기-광학 디스크들, 자기 테이프 등을 포함한다. 더 구체적으로, "컴퓨터 판독가능 저장 매체"는 플렉시블 디스크들, CD-ROM들, MO 디스크들, 카세트 테이프, 오픈 릴 테이프(open reel tape) 등을 포함한다. 예를 들면, 화상 표시 장치의 본체는 플렉시블 디스크 드라이브 또는 광학 디스크 드라이브를 통합하도록, 또는 외부적으로 그것에 연결되도록 구성될 수 있다. 플렉시블 디스크는 슬롯으로부터 플렉시블 디스크 드라이브에 삽입되고, CD-ROM은 슬롯으로부터 광학 디스크 드라이브에 삽입되고, 그 후 정해진 판독 동작이 실행되고, 그에 의해 이들 저장 매체에 저장된 프로그램들이 메모리(2)에 설치될 수 있다. 또한, 정해진 드라이브들을 화상 표시 장치에 연결함으로써, 예를 들면, 게임 팩 등에 채용되는 메모리 유닛으로서의 ROM, 및 자기 테이프로서의 카세트 테이프를 이용하는 것도 가능하다. 더욱이, 인터넷과 같은 정보 처리 네트워크를 통해 다른 프로그램 저장 디바이스에 프로그램을 저장하는 것이 가능하다.

(제1 변형예)

본 발명의 실시예에서는, 순차적으로 상이한 크기들을 갖는 화상들이 동시에 제공되는 예에 대한 설명이 주어진다. 본 발명의 실시예의 제1 변형예로서, 순차적으로 상이한 크기들을 갖는 화상들이 시계열(time series)적으로 순차적으로 제공되는 예가 설명될 것이다.

화상 발생 유닛(10)은 도 12에 도시된 바와 같이 관찰 위치 P10으로부터 거리 L20만큼 떨어져 있는 시점 위치 P20에 제1 화상 C20를 발생시킨다. 예를 들면, 화상 C20는 허상 위치 P20에 있는 것으로 지각된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 화상 발생 유닛(10)은 그 후 시점 및 종점 위치들 P20 및 P22 사이에 관찰 위치 P10으로부터 거리 L21만큼 떨어져 있는 경로 위치 P21에, 제1 화상 C20보다 작은, 제2 화상 C21을 제공한다. 제2 화상 C21의 허상 위치 P20는 제1 화상 C20의 허상 위치 P20와 일치한다. 그러나, 제1 화상 C20이 제공된 후에 순차적으로 제2 화상 C21을 제공함으로써, 제2 화상 C21의 지각 위치 P21은 제1 화상 C20의 지각 위치 P20보다 더 멀리 위치할(옮겨질) 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 화상 발생 유닛(10)은 그 후 관찰 위치 P10으로부터 거리 L22만큼 떨어져 있는 종점 위치 P22에, 제2 화상 C21보다 작은, 제3 화상 C22를 제공한다. 제3 화상 C22의 허상 위치 P20는 제1 및 제2 화상들 C20 및 C21의 허상 위치 P20와 일치한다. 그러나, 제2 화상 C21이 제공된 후에 순차적으로 제3 화상 C22를 제공함으로써, 제3 화상 C22의 지각 위치 P22는 제2 화상 C21의 지각 위치 P21보다 더 멀리 위치할(옮겨질) 수 있다.

본 발명의 제1 변형예에 따르면, 상이한 도형 크기들을 가지고 발생된 복수의 화상들 C20, C21, 및 C22가 시계열적으로(chronologically) 제공된다. 그러므로 장애물(104)에 의한 어떤 제한도 없이 화상들 C20, C21, 및 C22의 지각 위치들 P20, P21, 및 P22를 배열하는 것이 가능하다. 화상들 C20, C21, 및 C22의 수직 위치들은 순차적으로 시프트될 수 있고 또는 변하지 않을 수 있다.

(제2 변형예)

본 발명의 실시예의 제2 변형예로서, 화상 발생 유닛(10)이 상이한 도형 크기들 및 형상들(윤곽들)을 화상들을 발생시키는 예에 대한 설명이 주어진다.

도 15는 도로(111)를 따르는 루트(112)를 이동하는 차량(110)의 예를 보여준다. 이 경우, 화상 발생 유닛(10)은 도 16에 도시된 바와 같이 도로(111)의 완만한 곡선을 따라 순차적으로 상이한 도형들(화살표들)의 크기들 및 형상들을 갖는 화상들 C30, C31, 및 C32를 발생시킨다. 이것은 관찰자(101)에게 도로(111)를 따라 안정된 경로 안내(routing guide)를 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한, 전방에 다른 차량과 같은 장애물이 존재하는 경우에도, 경로 안내는 그 장애물과 관계없이 수행될 수 있다.

도 17은 차량(110)의 목적지로의 경로(114)가 이동 방향과 일치되지 않는 예를 보여준다. 열린 시야(open view)에 장애물이 없는 경우, 목적지로의 차량(110)의 루트는 직선에 의해 표시될 수 있지만, 바람직하지는 않다. 따라서, 화상 발생 유닛(10)은, 맵으로부터 얻어진 경로 정보 및 차량 정보 및 차량(110)의 이동 방향에 기초하여, 도로(113)를 따라 상이한 크기들 및 형상들의 도형들(화살표들)을 갖는 화상들 C41, C41, 및 C43를 발생시킨다. 이것은 관찰자(101)에 의해 쉽게 지각될 수 있는 경로 안내를 제공한다.

본 명세의 가르침을 받은 후의 숙련된 당업자들에게는 본 명세의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형들이 가능하게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 대한 상기 설명에서, 화상 표시 장치는 차량내 단안 HUD이다. 화상 표시 장치의 응용들은 차량에 제한되지 않고, 화상 표시 장치는 배, 비행기, 공작 기계, 건설 기계, 산업용 기계 등에 응용될 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명의 실시예는 화상들 C11, C12, 및 C13를 예로 하여 설명되지만, 제공되는 화상들의 수는 특별히 제한되지 않는다. 시점 및 종점 위치들에 2개의 화상들을 제공하는 것만이 필요하고, 그 시점 및 종점 위치들 사이에 제공되는 4개 이상의 화상들이 있을 수 있다.

화상 발생 유닛(10)은 장애물(104)의 존재 및 장애물(104)의 위치 및 크기를 결정하고 장애물(104)의 조건에 따라 복수의 화상들을 포함하는 출력 화상을 발생시킬 수 있다.

본 발명은 화상 헤드업 표시와 같은 차량내 화상 표시 장치 및 차량내 화상을 표시하는 방법에 이용될 수 있다.

Claims

화상 표시 장치로서,

복수의 화상의 지각 위치(perceived position)들이 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록, 상기 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 작아지는 상이한 도형 크기들을 갖는 상기 복수의 화상들에 관한 화상 정보를 발생시키도록 구성된 화상 발생 유닛; 및

상기 차량에서 상기 관찰자의 전방에 제공된 반사 부재를 투과하여 관찰되는 배경과 상기 복수의 화상들이 중첩되도록, 상기 화상 정보에 기초하여 상기 복수의 화상들을 형성하는 광속을 상기 반사 부재에 의해 반사시켜 상기 관찰자의 한쪽 눈에 투영하도록 구성된 프로젝터를 포함하고,

상기 프로젝터는 상기 관찰자의 한쪽 눈으로만 상기 광속을 투영하도록 상기 광속의 발산 각도를 제어하도록 구성된 투영 범위 제어기를 포함하는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 발생 유닛은, 상기 복수의 화상들을 동시에 형성하는 광속을 상기 프로젝터가 투영하도록 상기 화상 정보를 발생시키는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 발생 유닛은, 상기 복수의 화상들을 시계열적으로(chronologically) 순차적으로 형성하는 광속을 상기 프로젝터가 투영하도록 상기 화상 정보를 발생시키는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 발생 유닛은 상기 복수의 화상들 중 하나의 화상의 형상이 상기 복수의 화상들 중 다른 하나의 화상의 형상과 상이하도록 상기 화상 정보를 발생시키는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 발생 유닛은,

맵 정보(map information)로부터 발생되는 경로 정보(routing information)에 기초하여 상기 관찰자의 위치로부터 멀어지는 시점 위치 및 종점 위치를 결정하도록 구성된 위치 결정 유닛 - 상기 종점 위치는 상기 경로 정보의 경로에서의 임시 목적지에 대응되고 상기 배경 내의 위치이며, 상기 시점 위치는 상기 종점 위치보다 상기 관찰자의 위치에 더 가깝게 위치됨 - ; 및

상기 복수의 화상들 중 하나의 화상의 위치를 상기 시점 위치에 설정하고 상기 복수의 화상들 중 다른 하나의 화상의 위치를 상기 종점 위치에 설정하면서 상기 복수의 화상들의 크기가 상기 시점 위치로부터 상기 종점 위치쪽으로 작아지도록, 상기 복수의 화상들의 크기에 관한 정보를 결정하도록 구성된 화상 결정 유닛

을 포함하는, 화상 표시 장치.
화상 표시 방법으로서,

복수의 화상들의 지각 위치들이 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치하도록, 상기 차량 내의 관찰자의 위치로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 작아지는 상이한 도형 크기들을 갖는 상기 복수의 화상들에 관한 화상 정보를 발생시키는 단계; 및

상기 차량에서 상기 관찰자의 전방에 제공된 반사 부재를 투과하여 관찰되는 배경과 상기 복수의 화상들이 중첩되도록, 상기 화상 정보에 기초하여 상기 복수의 화상들을 형성하는 광속을 발생시키고, 상기 광속을 상기 반사 부재에서 반사시키고, 상기 관찰자의 한쪽 눈으로만 광속을 투영하도록 상기 광속의 발산 각도를 제어함으로써 상기 관찰자의 한쪽 눈으로 상기 광속을 투영하는 단계

를 포함하는, 화상 표시 방법.
제6항에 있어서,

상기 화상 정보를 발생시키는 단계는,

맵 정보로부터 발생되는 경로 정보에 기초하여 상기 관찰자의 위치로부터 멀어지는 시점 위치 및 종점 위치를 결정하는 단계 - 상기 종점 위치는 상기 경로 정보의 경로에서의 임시 목적지에 대응되고 상기 배경 내의 위치이며, 상기 시점 위치는 상기 종점 위치보다 상기 관찰자의 위치에 더 가깝게 위치됨 - ; 및

상기 복수의 화상들 중 하나의 화상의 위치를 상기 시점 위치에 설정하고 상기 복수의 화상들 중 다른 하나의 화상의 위치를 상기 종점 위치에 설정하면서 상기 복수의 화상들의 크기가 상기 시점 위치로부터 상기 종점 위치쪽으로 작아지도록, 상기 복수의 화상들의 크기에 관한 정보를 결정하는 단계

를 포함하는, 화상 표시 방법.
제1항에 있어서, 상기 반사 부재는 상기 차량에 제공된 전면 유리(windshield)를 포함하는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사 부재와 적층된 고반사 시트(highly reflection sheet)를 더 포함하고, 상기 고반사 시트는 상기 반사 부재의 반사율보다 높은 반사율을 갖는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 표시 장치는 카 내비게이션에 사용되는 정보를 포함하는 복수의 화상을 표시하도록 구성되는, 화상 표시 장치.