KR101268122B1 - 화면 제어용 터치패드를 구비한 접이식 헤드업디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

반사창(22)과 투명 터치패드(23)를 장착한 폴딩암(10)에 의해 차량 천정에 붙어있다가 사용자의 조작에 의해 폴딩암을 아래로 펼쳤을 때 구현되는 HUD 장치가 개시된다. 본 발명은 자동차의 실내 천정에 설치하여 자유롭게 펼치고 접을 수 있으며 화면제어 기능도 갖춘 HUD 장치에 대한 것이며, 편안한 자세로 HUD를 보면서 간편하게 차량조작까지 수행할 수 있는 것이 특징이다.
폴딩암(10)이 회전하여 아래로 펼쳐지면 평판 디스플레이(20)는 거의 누운 상태로 화면을 아래로 쏘는 상태가 되고, 반사창(30)은 비스듬하게 세워진 각도가 되며 투명 터치패드(23)는 거의 수직에 가깝게 배치된다. 사용자는 반사창에 투사된 역상화면을 정상화면으로 편하게 바라보면서 터치패드를 통해 화면정보를 제어할 수 있다. 폴딩암이 천정쪽으로 접혀있을 때에는 평판디스플레이는 물론 반사창, 렌즈, 터치패드 모두는 천정 쪽에 바싹 붙게 된다. 폴딩암(10)은 일부의 구간에서 각도조절링크(11)와 함께 2중의 링크로 구성되어 장착된 반사창(22)과 터치패드(23)의 각도를 자동으로 조절해 줄 수 있다.
본 발명은 평상시 폴딩암을 접었을 때 모든 장치들이 천정에 붙게 되어 공간을 차지하지 않으며 펼쳤을 때에는 주요 광학면들이 외부의 광유입 각도와 거의 평행하게 배치되어 햇빛 등 외부조명의 영향을 거의 받지 않게 된다. 따라서 반사율이 떨어지는 간단한 역상화면 반사식 HUD 시스템으로도 비교적 원거리의 광경로를 설정할 수 있으며 결과적으로 넓은 시야와 함께 선명하고 깨끗한 영상을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 스티어링휠을 잡은 운전자의 손 가까이에 배치된 투명한 터치패드(23)로 인해 전방시야를 놓치지 않는 HUD 고유기능을 그대로 살리면서 마치 스티어링휠 바로 위에 터치스크린이 배치된 것처럼 매우 편리한 조작환경을 제공해 준다.

Description

화면 제어용 터치패드를 구비한 접이식 헤드업디스플레이 장치{Folding type HUD device which has a touchpad control}

본 발명은 자동차의 실내 천정에 설치하여 자유롭게 펼치고 접을 수 있도록 설계된 HUD 장치에 대한 것이며, HUD 스크린을 펼친 상태에서 HUD 화면을 제어할 수 있는 터치패드도 추가로 구비하여 편안한 자세로 HUD를 보면서 간편하게 차량조작까지 수행할 수 있도록 한 것이다.

정보를 담은 표시광을 쏘아 운전석 전방에 놓여진 투명 반사창에 반사시켜 마치 허공에 떠 있는 상태로 원하는 정보를 표시할 수 있는 HUD(Head Up Display)는 최근 반사창과 프로젝터의 기술발달에 따라 표시할 수 있는 영상정보가 점차 다양화되고 있다.

고전적인 차량용 HUD는 전면유리 하부의 대시보드 안쪽에 고광도 프로젝터를 설치하고 대시보드 위에 반사창(Reflector window)을 설치하여 프로젝터로부터 송출되는 빔을 반사시켜 운전자에게 전달한다.

이때 운전자의 전방시야를 훼손하지 않으면서 선명한 HUD 영상을 얻기 위해서는 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사시키는 선택적 반사거울이 필요하다. 이 경우 입사각과 반사각의 설계는 상당히 정형화되고 표시광의 색깔도 매우 제한되는 단점이 있다. 반면, 광원으로써 광도가 높은 형광표시관(VFD)등을 사용하기 때문에 반사창이 광원과 멀리 떨어져 있는 경우에도 상당히 선명한 영상을 얻을 수 있고 햇빛 등 주위 조명에 별다른 영향을 받지 않는 장점이 있다.

최근에 급속도로 상용화되고 있는 다른 종류의 HUD는 LED백라이트 등 일반 광원을 이용한 평판형 디스플레이와 통상적인 반투명 반사창을 사용한 단순한 원리의 제품으로, 표시광의 파장에 상관없이 전 영역의 광파장 대역에서 일부는 반사되고 일부는 투과되는 구조로 되어 있다. 이러한 HUD는 디스플레이의 광도가 낮은데다 반사창의 투명도 또한 떨어질 수 밖에 없어 반사창이 반드시 광원 가까이에 배치되어야 하며 그럼에도 불구하고 반사량은 부족한 편이므로 표시광의 식별력을 향상시키기 위해서는 반사창의 투과율을 떨어뜨려야(반사율을 높여야) 한다. 따라서 전방시야를 다소 훼손하는 단점이 있지만, 작은 부피의 간단한 구조인데다 가격도 저렴하여 현재 관련 시장이 급속한 성장세를 보이고 있다.

아래 문헌 1, 2는 천정에 프로젝터를 부착하고 대시보드 상면에 반사창을 부착시켜서 전면 윈드실드를 상하로 가로지르면서 원하는 만큼의 광 경로를 확보한 HUD에 관한 것이다. 최근 IT기술의 급속한 발달로 빔프로젝터의 부피와 중량은 크게 감소하였다.

문헌 3은 로봇팔 타입의 암(arm)을 이용하여 HUD스크린이 되는 반사창을 자유자재로 이동시킬 수 있는 기술에 관한 것이다. 반사창을 이동하는 과정에서 사용자의 별도 조작은 필요치 않으며 반사창과 프로젝터 간 초점거리는 미세조절모터로 자동 조절된다.

문헌 1~3의 HUD는 빔프로젝터를 이용하여 특정 광파장을 선택적으로 반사시켜 영상을 구현하는 HUD로서 원거리 배치가 가능하며 선명한 영상과 맑은 시야를 동시에 얻을 수 있다. 또한 빔프로젝터와 반사창 사이의 광경로 길이에도 제한을 받지 않는 장점이 있다. 그러나 복잡한 광학계를 사용하여 가격이 비싸고, 표시색상에 한계가 있어 지도화면이나 고해상도 영상을 소화해내기 어렵다.

문헌 4, 5는 영상의 좌우역상화를 이루어주는 간단한 메커니즘을 통해 통상적인 평판 디스플레이 장치를 HUD 반사창 대용의 반투명 스크린에 결합시켜 GPS 또는 와이브로와 연동되는 각종 정보를 표시할 수 있게 한 것이다. 예컨대 네비게이션의 지도 화면은 복잡한 형태를 띤 많은 색으로 이루어져 있지만 반사창과 디스플레이 장치간의 거리가 비교적 가깝다면 사용자 전방시야를 크게 훼손하지 않고도 원하는 영상을 HUD화 할 수 있다.

문헌 4,5의 HUD는 간단한 역상화면 반사식 HUD로서, 특정파장을 선택적으로 반사하는 정통 HUD라기 보다는 아니라 모든 파장의 빛을 반반사-반투과 형식으로 반사하는 일종의 반투명 거울 방식이라고 부르는 것이 적당하다. 그러나 어쨌든 최근의 작고 얇은 평판 디스플레이들은 매우 밝고 선명한 고해상도의 영상을 제공하는 편이므로 이 같은 간이 반사거울 형태로도 충분한 투명화면을 얻어낼 수 있으며 그에 따른 가격대비 소비자 만족감은 높은 편이다.

역상화면 반사식 HUD의 한계는 반투명 반사창의 떨어지는 반사율로 인해 광원이 되는 평판디스플레이와 반사창 간의 거리가 가까워야 한다는 점이며 특히 반사창이 햇빛을 반사하는 상황에 놓일 때에는 거의 식별이 불가능할 정도로 화면의 질이 급격히 나빠진다는 단점이 있다.

한국공개특허 10-2008-0007772 HUD 시스템 미국등록특허 US 5204666 Indication display unit for vehicles 미국공개특허 US2007-0183055 Head up display mechanism 한국공개특허 10-2010-0070973 헤드업 디스플레이 내비게이션 장치, 시스템 및 서비스 구현방법 한국공개특허 10-2010-0122540 차량 허드용 정보표출 장치

본 발명의 목적은 값싸고 사용이 편리하며 다양한 영상정보를 표시할 수 있는 역상화면 반사식 HUD 시스템을 차량에 탑재함에 있어서, 상술한 바와 같이 상반되는 장단점을 가진 두 종류의 HUD 장치에서 각각의 장점만을 취해 간단한 구조의 저렴한 제품으로도 보기 좋은 각도에서 형성되는 양질의 화면을 제공하고, 햇빛에 의한 악영향은 최대한 억제시켜 높은 만족감을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 HUD의 화면을 직접 보면서 화면상에 표시되는 정보를 제어할 수 있는 터치패드를 장치에 더 결합시켜 차량 센터페시아에 설치되는 터치스크린보다 더 편안한 위치에서 가장 운전에 방해되지 않는 자세로 화면을 제어할 수 있는 HUD 메커니즘을 구현하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 착안은 다음과 같다.

우선, 통상의 신호처리 프로세서(30)와 그래픽 프로세서를 사용하여 원하는 화면을 구현하는 방식과 구현된 화면을 역상화면(본 발명에서는 위아래가 바뀌는 상하역상화면)으로 바꾸어주는 역상화면 프로세서를 사용하는 것은 종래와 같다. 이 중 그래픽 프로세서와 역상화면 프로세서는 본 발명 주요구성요소 중 하나인 평판 디스플레이(20)와 일체형으로 구성될 수 있다.

본 발명의 주요 기술 수단 중 하나로서 반사창과 사용자의 시야 사이에 배치된 투명 터치패드(23)가 있다. 본 발명에서 신호처리 프로세서(30)는 차량상태감지부와 영상신호출력부 및 제어신호입력부로 구성되는데, 이때 터치패드(23)는 상기 신호처리 프로세서와 연동되어 OBD 또는 GPS센서 등의 차량상태감지부로부터 전달받은 정보와 공조기, 차량보안장치 등 차량실내에 장착된 부가장비로부터 전달받은 정보 들을 바탕으로 상기 제어신호입력부에 사용자가 의도하는 정보를 입력하는 입력도구로 사용된다. 이것은 현재 차량 대시보드에 배치되는 통상의 터치스크린 방식 카-컴퓨터와 실질적으로 동일한 개념이며 본 발명에서는 단지 반사창(22) 표면이 터치패드(23) 역할을 겸하거나 반사창(22)과 사용자 사이에 터치패드(23)를 배치하여 마치 사용자가 반사창을 터치스크린처럼 사용할 수 있도록 한다는 배치 구조상의 특징이 있다.

그리고 본 발명의 가장 뚜렷한 기술적 수단으로서 상기 반사창과 상기 터치패드를 장착한 접이식 고정암, 즉 폴딩암(folding arm)이 있다. 폴딩암(10)은 고정프레임(15) 상의 지지점에서 회전되며 암 내부의 일부 구간에서 각도조절링크(11)와 함께 2중의 링크로 구성된다. 폴딩암(10)이 아래로 펼쳐지고 각도조절링크(11) 역시 손잡이(14)의 회전에 의해서 앞뒤로 펼쳐질 때 장착된 반사창(22)과 터치패드(23)의 각도를 자동으로 조절된다. 이때 평판 디스플레이(20)와 렌즈(21)는 차량의 천정에 부착되거나 고정프레임(15)상에 부착될 수도 있으나 본 발명에서는 바람직한 광학경로를 구현하는 실시예로써 폴딩암(10)에 부착된다. 한편 필요에 따라 각도조절링크(11)의 주요 회전결합부 또는 손잡이(14) 부분에 전체 광학계의 미세 조절을 위해 미세각도 조절기와 미세거리 조절기가 추가로 결합될 수 있다.

통상적인 차량 썬바이저와 비슷한 방식으로 폴딩암(10)이 회전하여 아래로 펼쳐지면, 평판 디스플레이(20)는 뒤집어지면서 거의 누운 상태로 화면을 아래로 쏘는 상태가 되고, 반사창(30)은 비스듬하게 세워진 각도가 되며 터치패드(23)는 반사창에 부착된 상태이거나 또는 반사창과 떨어져서 거의 수직에 가깝게 배치된다. 사용자는 렌즈(21)를 거쳐 반사창에 투사된 역사다리꼴의 역상화면을 직사각형의 정상화면으로 편하게 바라보면서 터치패드(23)를 통해 화면정보를 제어할 수 있다. 물론 폴딩암이 천정쪽으로 접혀있을 때에는 평판디스플레이는 물론 반사창, 렌즈, 터치패드 모두는 천정 쪽에 바싹 붙게 된다.

본 발명은 폴딩암(10)을 펼쳤을 때와 접었을 때, 두 가지 모두의 경우에서 렌즈(21)와 반사창(22) 및 투명 터치패드(23)의 배치가 이상적이다. 다시 말해 접었을 때에는 모든 장치들이 천정에 붙게 되어 공간을 차지하지 않으며 펼쳤을 때에는 주요 광학표면들이 외부 광유입 각도와 거의 평행하게 배치되어 햇빛 등 외부조명의 영향을 거의 받지 않게 된다. 따라서 반사율이 떨어지는 간단한 역상화면 반사식 HUD 시스템 으로도 비교적 원거리의 광경로를 설정할 수 있으며 결과적으로 넓은 시야와 함께 선명하고 깨끗한 영상을 얻을 수 있다.

또한 대시보드에 가깝게 붙어 멀리 있는 화면이 아니라 스티어링휠 바로 위 운전자 시야에 가깝게 배치된 화면을 볼 수 있으므로 같은 화면 크기로 더욱 고해상도의 HUD 스크린 구현이 가능하다.

추가로 본 발명은 스티어링휠을 잡은 운전자의 손 가까이에 배치된 투명한 터치패드(23)로 인해 전방시야를 놓치지 않는 HUD 고유기능을 그대로 살리면서 마치 스티어링휠 바로 위에 터치스크린이 배치된 것처럼 매우 편리한 조작환경을 제공해 준다. 따라서 운전시야확보와 운전대조작 두 가지 모두에 전혀 방해되지 않으면서 복잡한 화면을 쳐다보며 문자전송이나 이메일계정 로그인, 인터넷 검색 등 다양한 정보입력작업을 수행할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 HUD 장치중 폴딩암에 의해 회전되는 부분을 따로 나타낸 분해사시도
도 2는 도 1에서 각도가 추가 조절되는 핵심부만을 따로 나타낸 외형사시도
도 3은 도 1의 조립된 상태를 나타낸 외형사시도
도 4는 본 발명 HUD 장치의 전체 시스템(각도조절전)을 나타낸 측면도
도 5는 본 발명 HUD 장치의 폴딩암 회전부(각도조절후)를 나타낸 측면도
도 6은 도 5에서 각 장치의 회전과 각도조절 구성을 나타낸 상세 측면도
도 7은 본 발명 HUD 장치가 차량에 장착되어 펼쳐진 상태에서 각 핵심부의 배열각도와 광학경로를 나타낸 측면도
도 8은 본 발명 HUD 장치가 차량에 장착되어 펼쳐진 상태에서 운전자와의 배치, 조작관계를 나타낸 설명도

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 일 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래의 특정 실시예에서 특정 전문용어를 포함한 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1~3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 HUD 장치의 전체 시스템을 차량에서 떼어낸 상태에서 각 부분의 구조와 작용을 나타낸 것이다.

각도조절링크(11)는 여러 개의 회전 가능한 절첩식 링크로 구성되어 폴딩암(10)에 일부가 연결된 각 장치들(20, 22, 23)의 어느 한쪽 부분을 잡고 추가적인 회전을 가하는 역할을 담당한다. 평판디스플레이(20)는 반사창(22)에서 어느정도 떨어진 상태에서 정확히 영상을 투사하면서 운전자의 시야도 방해해선 안되므로 본 실시예에서는 중심이 폴딩암(10)에, 한쪽 귀퉁이 부분이 각도조절링크(11) 쪽에 결합되어 있다.

반사창(22)은 두 개의 각도조절링크(11)에 의해서만 결합되어 폴딩암과는 간접적으로 결합되어 있다. 작동과정을 설명하면, 폴딩암(10)이 세워지면 반사창 역시 직립된 상태이고 추가적으로 각도조절링크들이 접혀있다 펼쳐지면서 반사창을 전진시키면서 비스듬히 기울이게 된다.

터치패드(22) 역시 두 개의 각도조절링크(11)에 의해서만 결합되어 폴딩암과는 간접적으로 결합되어 있다. 작동과정을 설명하면, 폴딩암(10)이 세워지면 터치패드 역시 직립된 상태이고 추가적으로 각도조절링크들이 접혀있다 펼쳐지면서 터치패드를 후진시키면서 대략 직립으로 상태는 유지시키게 된다.

이렇게 되면 폴딩암(10)을 내렸을 때 반사창(22)과 터치패드(23)는 천정에서 많이 내려오게 되며, 평판디스플레이(20)는 상대적으로 천정에서 덜 내려오게 된다. 즉 여러 개의 단위링크로 구성되어 복잡한 2차 회전을 담당하는 각도조절링크(11)는 폴딩암(10)의 동작과정에서 상기 평판디스플레이(20)와 상기 반사창(22) 사이의 배치간격과 배치각도를 자동으로 조절하는 핵심적 기능을 수행하고 있다.

한편 상기 평판 디스플레이(20)와 상기 반사창(22) 사이에는 화면의 사다리꼴 변형을 방지하는 렌즈(21)가 더 배치된다. 본 발명에서는 공간확보와 설계편의상 평판디스플레이(20)의 화면 앞테두리에 부착식으로 고정시킨 상태이다.

한편, 상기 폴딩암(10)과 상기 반사창(22) 간의 결합부와, 상기 각도조절링크(11)과 상기 평판디스플레이(20)간의 결합부에는 상기 접이식 HUD 장치의 광 경로와 광 초점거리를 조절하는 미세각도 조절기와 미세거리 조절기가 더 배치될 수 있다.(도면상으로는 생략된 상태)

이에 따라 전체적인 큰 배치는 폴딩암(10)과 각도조절링크(11)로 수행하고 미세한 각도와 초점거리 조절은 미세각도, 거리 조절기들로 수행할 수 있는 것이다. 이는 전동모터로 자동제어할 수도 있겠으나, 기본적으로 협소한 작동공간이므로 수동식 조절나사 등으로 해결하는 것도 좋다.

도 1, 3을 참조하면 HUD 장치는 전체 시스템 상에서 상기 반사창(22)에 투영된 영상정보를 상기 투명 터치패드(23)로 제어할 수 있는 신호처리 프로세서(30)를 더 포함하여 구성되는데 상기 신호처리 프로세서는 차량 대시보드 내에 배치될 수도 있고, 이하에 도시된 다른 도면에서와 같이 고정프레임(15) 상에 배치될 수도 있다.

상기 반사창(22)과 평판디스플레이(20) 모두는 폴딩암이 접혔을 때 반드시 수평일 필요는 없고 거의 수평에 가깝게 천정에 바싹 붙기만 하면 된다. 폴딩/언폴딩 과정에서의 기기 작동의 요점은 실내공간을 침범하지 않고 최소의 부피로 천정에 수납되는 것이기 때문이다. 또한 상기 평판 디스플레이(20)가 폴딩암(10) 또는 각도조절링크(11)에 결합되지 않고 천정에 직접 부착되거나 또는 고정프레임(15)에 결합되는 경우에, 폴딩암의 펼침동작에 따라 디스플레이 화면은 수평방향으로 일정 범위 이동 가능하게 장착되어 반사창 또는 렌즈에 정확히 영상을 투사할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

평판디스플레이(20)와 반사창(22)은 서로 평행하게 배치되지 않고 어긋난 각도로 배치된 까닭에 원래는 반사창에 아래쪽이 넓은 사다리꼴의 왜곡화면이 맺히게 된다. 이를 보정해 주는 것이 렌즈(21)인데 기본적으로 렌즈(21)는 화면 아래부분으로 갈수록 쪽이 볼록한 형태인 편심 볼록렌즈 형태이며 화면아래로 갈수록 화면폭이 넓어지는 것을 막는다. 통상적인 간이 HUD장치는 디스플레이와 반사창이 거의 붙어 있으므로 이러한 렌즈가 불필요하다. 그러나 본 발명에서는 디스플레이가 운전자 시야를 방해할 수 있기 때문에 평판디스플레이(20)와 반사창(22) 사이에 거리가 멀리 떨어질수록 좋다.

도 4는 폴딩암(10)을 접어서 HUD 장치가 전체적으로 천정에 붙어 수납되는 상태와 폴딩암(10)이 펼쳐져서 천정에서 내려와서 운전대와 썬바이저의 작동범위 사이에 위치하는 HUD 작동 준비상태를 나타낸다.

본 발명의 접이식 HUD 장치는 차량의 운전석 썬바이저 뒤편 천정에 고정 배치될 수 있으며, 이때 HUD장치는 운전자가 반사창(22)을 보면서 투명 터치패드(23)을 조작하기에 가장 편한 위치로 펼쳐진다.

도 5, 도 6은 본 발명 HUD 장치에서 폴딩암(10)이 아래로 회전한 다음 각도조절링크(11)들 까지 펼쳐진 상태에서 각 장치의 배치상태와 회전방향을 상세히 나타낸 것이다. 기본적으로 각도조절링크(11)는 여러 개의 단위링크가 서로 연결되어 있으며 손잡이(14)의 회전을 통해 연동되어 미리 설정된 위치와 각도로 이동한다.

폴딩암은 차량의 실내 천정에서부터 펼쳐지거나 접어지도록 배치 고정되며, 반사창(22)과 투명 터치패드(23)는 각도조절링크(11)를 통해 상기 폴딩암(10)에 간접적으로 결합되어 차량의 실내 천정에서부터 펼쳐지거나 접어지도록 배치된다.

투명 터치패드(23)는 상기 반사창(22)이 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 사용자 시야 사이에 위치하도록 (각도조절링크를 통해) 상기 폴딩암에 결합된다. 또한 평판디스플레이는 폴딩암(10)에 일부가 직접 결합되고 각도조절링크를 통해 폴딩암에 일부가 간접 결합되어 차량의 실내천정에서부터 펼쳐지거나 접어지도록 배치되며 상기 반사창(22)에 역상화면을 투사하게 된다.

본 실시예에서는 폴딩암(10)을 펼쳤을 때 디스플레이가 천정에서 다소 내려와 있으나 각도는 누워 있으므로 운전자의 시야를 거의 방해하지 않는다. 하지만 어쨌든 디스플레이는 반사창에서 상당거리 떨어져 있으면서 서로의 각도도 비틀려 있으므로 렌즈(21)를 통한 반사화면의 왜곡수정은 꼭 필요하다.

도 5,6을 참조하면 폴딩암(10)의 동작과정에서 평판디스플레이(20) 및 반사창(22), 그리고 투명 터치패드(23)의 배치간격과 배치각도를 자동으로 조절하는 절첩식 각도조절링크(11)의 구조와 역할을 잘 이해할 수 있다.

도 7은 본 발명 HUD 장치가 차량에 장착되어 펼쳐진 상태에서 각 핵심부의 배열각도와 광학경로를 나타낸 측면도이다. 앞서 도 5, 6을 참조하여 폴딩암(10)과 각도조절링크(11)간 기구학적 운동을 살펴보면 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 상기 투명 터치패드(23)가 사용자 시야에서 동일한 영역에 겹쳐 보이도록 구성되는 구조를 잘 이해할 수 있다.

도 7을 참조하여 각 광학요소들의 배치각도를 좀더 자세히 설명한다. 상기 반사창(22)의 반사면 각도는 상기 폴딩암(10)이 접혔을 때 수평이며, 상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 수평과 -60°~-30°의 각도를 이루도록 설정된다. (도 7 상에서는 대략 -55°이며 태양광의 입사각도에 평행하므로 반사면에는 태양광이 반사되지 않는다.)

또한 상기 평판 디스플레이(20)의 화면 각도는 상기 폴딩암(10)이 접혔을 때 수평이며, 상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 수평과 -30°~0°의 각도를 이루도록 설정된다. (도 7 상에서는 대략 -25°이며 차량 지붕에 가깝게 배치되어 실질적으로 운전자 시야를 방해하지 않는다. 그러나 보다 선명한 화면을 얻기 위해 평판디스플레이의 위치를 낮출 경우 대략 -15°~-5° 범위로 얇게 배치하여 운전자 시야방해를 최소화 할 수 있다.)

이로써 반사창은 외부 유입광 특히 햇빛과 거의 평행을 이루므로 여타의 HUD와는 극히 차별화되는 고선명의 화면을 얻을 수 있다. 종래의 대시보드 부착식 HUD는 반사창이 햇빛과 거의 수직인 각도, 즉 수평과 +30°~+60°의 각도를 이룬다. 따라서 날이 밝을 때 눈부신 햇빛만 사용자의 눈을 자극할 뿐 실제 디스플레이의 영상은 거의 알아볼 수가 없었다. 그러나 본 발명은 반사창을 통해 햇빛이 거의 반사되지 않는 구조이며, 디스플레이 또한 천정 안쪽에서 뒤집혀 아래를 바라보고 있으므로 햇빛과는 관련이 없으며 또한 거의 누워있어 설사 폴딩암의 펼침시 약간 내려온다 하더라도 운전자의 시야를 덜 방해한다.

도 7에 도시된 광학경로를 참조하면 반사창(22) 상단과 평판 디스플레이(20)의 상단 사이 거리는 가깝고 반사창(22) 하단과 평판 디스플레이(20)의 하단 사이 거리는 멀다. 이러한 경로차이로 인해 반사창(22)에는 하단에 맺혀지는 영상, 즉 화면 아래변 길이가 긴 사다리꼴 왜곡이 일어날 수 있다. 따라서 이러한 화면의 사다리꼴 변형을 방지하는 렌즈(21)의 단면형상과 배치구조에 따른 역할을 잘 이해할 수 있다.

도 8을 참조하면 폴딩암(10)과 각도조절링크(11)가 완전히 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 상기 투명 터치패드(23)는 차량에서 썬바이저가 펼쳐졌을 때의 썬바이저 하단과 차량 스티어링휠의 상단 사이에 위치하게 되고 운전자는 스티어링휠의 윗부분을 잡고 정면을 주시하면서 손가락을 간단히 터치패드에 갖다댈 수 있는 것이다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되지 않는다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 명세서 및 도면이 내포하고 있는 기술적 사상을 활용하여 필요에 따라 본 발명의 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 및 간단 확장 사례를 구현할 수도 있으나, 이 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명 기술적 사상의 범위에 자명하게 포함된다.

본 발명은 구조가 간단할 뿐 아니라 차체구조를 훼손하지 않고도 설치 가능하므로 특정 차종의 생산단계에서 맞춤형 설계를 통해 옵션장비로 장착하는 방식과 애프터마켓에서 액세서리 상품으로도 장착하는 방식 두 가지 모두가 가능하다. 또한 설계자유도가 높아 조수석은 물론 뒷좌석에도 필요에 따라 장착할 수 있다. 따라서 비단 승용차 뿐만 아니라 2층버스나 유람선, 고속철이나 비행기의 퍼스트클래스 등 탁트인 전방시야를 제공하는 좌석에서는 천정에 높이에 구애되지 않고 좌석 옆의 기둥 등에 장착하는 방식으로 다양하게 활용될 수 있다.

10: 폴딩암
11: 각도조절링크
14: 손잡이
15: 고정프레임
20: 평판 디스플레이
21: 렌즈
22: 반사창
23: 투명 터치패드
30: 신호처리 프로세서

Claims (6)

1. 차량 실내 천정에 결합되어 천정에서부터 펼쳐지거나 접어지도록 구성되는 폴딩암(10);
   상기 폴딩암(10)에 결합되어 차량의 실내 천정에서부터 펼쳐지거나 접어지도록 배치되는 반사창(22);
   차량 실내 천정에 결합되어 상기 반사창(22)에 역상화면을 투사하는 평판 디스플레이(20);
   상기 폴딩암(10)의 동작과정에서 상기 평판디스플레이(20)와 상기 반사창(22) 사이의 배치간격과 배치각도를 조절하는 각도조절링크(11); 및
   상기 폴딩암(10)에 결합되어 상기 반사창(22)이 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 사용자 시야 사이에 위치하도록 구성되는 투명 터치패드(23); 를 포함하여 구성되는 접이식 HUD 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사창(22)의 반사면 각도는 상기 폴딩암(10)이 접혔을 때 지면과 수평이며, 상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 지면과 -30°~-60°각도를 이루도록 설정되는 것을 특징으로 하는 접이식 HUD 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 평판 디스플레이(20)의 화면 각도는 상기 폴딩암(10)이 접혔을 때 지면과 수평이며, 상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 지면과 -30°~0°각도를 이루도록 설정되는 것을 특징으로 하는 접이식 HUD 장치.
4. 제3항에 있어서 상기 접이식 HUD 장치는,
   상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 상기 투명 터치패드(23)가 사용자 시야에서 동일한 영역에 겹쳐 보이도록 구성되며,
   상기 반사창(22)에 투영된 영상정보를 상기 투명 터치패드(23)로 제어할 수 있는 신호처리 프로세서(30)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 접이식 HUD 장치.
5. 제4항에 있어서 상기 접이식 HUD 장치는 차량의 운전석 썬바이저 뒤편 천정에 고정 배치되며,
   상기 폴딩암(10)이 펼쳐졌을 때 상기 반사창(22)과 상기 투명 터치패드(23)는 상기 썬바이저가 펼쳐졌을 때의 썬바이저 하단과 차량 스티어링휠의 상단 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 접이식 HUD 장치.
6. 제5항에 있어서 상기 접이식 HUD 장치는,
   상기 평판 디스플레이(20)와 상기 반사창(22) 사이에는 화면의 사다리꼴 변형을 방지하는 렌즈(21)가 더 배치되며,
   상기 폴딩암(10)과 상기 반사창(22) 간의 결합부와, 상기 각도조절링크(11)과 상기 평판디스플레이(20)간의 결합부에는 상기 접이식 HUD 장치의 광 경로와 광 초점거리를 조절하는 미세각도 조절기와 미세거리 조절기가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 HUD 장치.

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