KR101550606B1 - 차량용 곡면 디스플레이 장치 - Google Patents

차량용 곡면 디스플레이 장치 Download PDF

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KR101550606B1 KR1020130148729A KR20130148729A KR101550606B1 KR 101550606 B1 KR101550606 B1 KR 101550606B1 KR 1020130148729 A KR1020130148729 A KR 1020130148729A KR 20130148729 A KR20130148729 A KR 20130148729A KR 101550606 B1 KR101550606 B1 KR 101550606B1
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Abstract

차량용 곡면 디스플레이 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 곡면 디스플레이 장치는, 설정된 투영 영역에 영상을 투영하는 레이저 스캐닝 프로젝터; 상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 투영된 영상을 반사하는 제1 평면 반사 거울; 상기 제1 평면 반사 거울로부터 반사된 영상을 반사하는 제2 평면 반사 거울; 상기 제2 평면 반사 거울로부터 반사된 영상이 투영되는 곡면 스크린; 및 상기 곡면 스크린의 형상을 기초로 상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 출력되는 레이저 빔의 출력 타이밍을 제어하는 제어기;를 포함한다.

Description

차량용 곡면 디스플레이 장치{CURVED DISPLAY APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 곡면 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 장착되는 곡면 디스플레이 장치에 관한 것이다.
차량의 각종 기능들을 조작하기 위해 키 패드, 조그 다이얼, 터치 스크린 등 다양한 입력장치들이 사용된다. 최근에는 사용자의 조작감과 차량 내부 디자인을 향상시키기 위하여 클러스터(cluster) 또는 AVN(audio video navigation)에 터치 디스플레이 장치를 적용하려는 시도가 진행되고 있다. 차량 내부의 곡면 디자인에 적용하기 위하여 후면 투영 방식의 곡면 디스플레이 장치가 연구되고 있다. 후면 투영 방식의 곡면 디스플레이 장치는 곡면 스크린의 후면에 배치되어 영상을 투영하는 프로젝터를 이용한다.
DLP(digital light processing) 타입의 프로젝터의 경우, 일정한 초점 거리를 기자고 있기 때문에, 곡면 스크린과 상기 프로젝터 사이에 비구면 거울이 구비되어야한다. 즉, 상기 곡면 스크린의 형상에 대응하는 비구면 거울을 제작해야한다. 그러나, 상기 비구면 거울을 상기 곡면 스크린의 형상(곡률값)에 맞게 제작하는 것은 가격이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비구면 거울을 삭제하고 평면 거울을 구비한 차량용 곡면 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 곡면 디스플레이 장치는, 설정된 투영 영역에 영상을 투영하는 레이저 스캐닝 프로젝터; 상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 투영된 영상을 반사하는 제1 평면 반사 거울; 상기 제1 평면 반사 거울로부터 반사된 영상을 반사하는 제2 평면 반사 거울; 상기 제2 평면 반사 거울로부터 반사된 영상이 투영되는 곡면 스크린; 및 상기 곡면 스크린의 형상을 기초로 상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 출력되는 레이저 빔의 출력 타이밍을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 레이저 스캐닝 프로젝터는, 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부; 상기 레이저 소스부로부터 투영되는 레이저 빔을 합성하는 합성 거울부; 및 상기 레이저 빔을 주사하여 영상을 설정된 영역으로 투영하는 멤스 스캐너;를 포함할 수 있다.
상기 합성 거울부는, 상기 레이저 소스부로부터 투영되는 레이저 빔의 투영 방향에 배치되는 복수의 콜리메이터 렌즈; 및 상기 복수의 콜리메이터 렌즈로부터 투영되는 레이저 빔의 투영 방향에 대응되는 복수의 다이크로익 거울;를 포함할 수 있다.
상기 멤스 스캐너는, 레이저 빔을 주사하는 멤스 거울을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 곡면 스크린의 곡률값에 따라 상기 멤스 거울에 의해 주사되는 레이저 빔의 방향을 제어할 수 있다.
상기 레이저 소스부는, 적색 레이저 빔을 투영하는 적색 레이저 소스; 녹색 레이저 빔을 투영하는 녹색 레이저 소스; 및 청색 레이저 빔을 투영하는 청색 레이저 소스;를 포함할 수 있다.
상기 레이저 소스부는, 적외선 레이저 빔을 투영하는 적외선 레이저 소스를 더 포함할 수 있다.
상기 차량용 곡면 디스플레이 장치는, 상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라; 및 상기 제어부의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 어플리케이션 구동부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 적외선 영상을 기초로 사용자의 접촉 지점을 판단할 수 있다.
상기 차량용 곡면 디스플레이 장치는, 상기 곡면 스크린에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 제어부는 상기 접촉 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면, 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 곡면 스크린의 형상에 따라 비구면 거울을 제작할 필요가 없다. 따라서, 평면 거울을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다. 또한, 곡면 스크린의 곡률 정보만으로 영상을 왜곡 없이 표시할 수 있어 다양한 곡면 스크린에 적용이 가능하다.
또한, 레이저 스캐닝 프로젝터를 사용함으로써 초점을 맞추기 위한 별도의 장치가 필요하지 않다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 곡면 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캐닝 프로젝터의 개략적인 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상이 왜곡 없이 표시되는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 곡면 스크린에 표시되는 영상을 개념적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 곡면 디스플레이 장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캐닝 프로젝터의 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 곡면 디스플레이 장치(5)는, 곡면 스크린(10), 레이저 스캐닝 프로젝터(20), 제1 평면 반사 거울(30), 제2 평면 반사 거울(40), 및 제어부(50)를 포함한다.
본 명세서에서 레이저 스캐닝 프로젝터(20)로부터 출력되는 영상의 수평 방향(좌우 방향)의 축을 x축으로, 상기 수평 방향에 수직한 영상의 수직 방향(상하 방향)의 축을 y축으로 나타낸다.
곡면 디스플레이 장치(5)는 차량 내부 디자인에 따라 차량의 대시보드에 탑재된다.
레이저 스캐닝 프로젝터(20)로부터 영상이 곡면 스크린(10)에 투영되어 운전자는 상기 영상을 시각적으로 인식할 수 있다. 상기 영상은 계기판 정보, 경로 안내, 및 도로 정보 등을 포함할 수 있다.
레이저 스캐닝 프로젝터(20)는 레이저 소스부(210), 합성 거울부(220), 및 멤스 스캐너(MEMS scanner)(230)를 포함한다.
레이저 소스부(210)는 적색 레이저 빔을 투영하는 적색 레이저 소스(210a), 녹색 레이저 빔을 투영하는 녹색 레이저 소스(210b), 및 청색 레이저 빔을 투영하는 청색 레이저 소스(210c)를 포함할 수 있다.
적색 레이저 소스(210a), 녹색 레이저 소스(210b), 및 청색 레이저 소스(210c)는 제어부(50)로부터 출력된 제어신호에 따라 레이저 빔을 투영하고, 서로 다른 레이저 빔이 혼합되어 다양한 색상이 재현될 수 있다.
레이저 소스부(210)는 적외선 레이저 빔을 투영하는 적외선 레이저 소스(210d)를 더 포함할 수 있다.
레이저 빔은 일직선으로 뻗으며 먼 거리까지 빛이 퍼지지 않는 강한 직진성을 가지고 있다. 레이저 빔을 사용하는 경우 레이저 빔의 특성상 적은 출력으로 강력한 단일 파장의 순색을 구현하여 기존의 형광 램프 대비 선명한 영상을 얻을 수 있다. 따라서, 레이저 스캐닝 프로젝터(20)와 곡면 스크린(10) 사이의 거리와 관계없이 선명한 영상을 제공할 수 있으며, 초점을 따로 맞추지 않아도 되는 장점이 있다.
합성 거울부(220)는 레이저 소스부(210)로부터 투영되는 레이저 빔을 합성한다. 합성 거울부(220)는 레이저 소스부(210)에서 출력되는 레이저 빔이 하나의 경로를 통하여 멤스 스캐너(230)로 전달될 수 있도록 한다.
합성 거울부(220)는 복수의 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(225a, 225b, 225c) 및 복수의 다이크로익 거울(dichroic mirror)(220a, 220b, 220c)을 포함한다.
복수의 콜리메이터 렌즈(225a, 225b, 225c)는 레이저 소스부(210)로부터 투영되는 레이저 빔의 투영 방향에 배치된다. 복수의 콜리메이터 렌즈(225a, 225b, 225c)는 레이저 빔을 굴절시켜서 평행한 레이저 빔으로 변환시킨다.
다이크로익 거울은 특정 주파수의 레이저 빔만을 반사시키고, 상기 특정 주파수가 아닌 다른 주파수의 레이저 빔을 통과시킨다. 구체적으로, 적색 레이저 소스(210a)의 투영 방향에 대응되는 다이크로익 거울(220a)은 적색 주파수의 레이저 빔을 반사시키고, 적색 주파수가 아닌 다른 주파수의 레이저 빔을 통과시킨다. 녹색 레이저 소스(210b)의 투영 방향에 대응되는 다이크로익 거울(220b)은 녹색 주파수의 레이저 빔을 반사시키고, 녹색 주파수가 아닌 다른 주파수의 레이저 빔을 통과시킨다. 청색 레이저 소스(210c)의 투영 방향에 대응되는 다이크로익 거울(220c)은 청색 주파수의 레이저 빔을 반사시키고, 청색 주파수가 아닌 다른 주파수의 레이저 빔을 통과시킨다.
각각의 다이크로익 거울(220a, 220b, 220c)은 멤스 스캐너(230)을 향해 레이저 빔을 반사시킨다.
합성 거울부(220)는 적외선 레이저 소스(210d)의 투영 방향에 대응되는 콜리메이터 렌즈(225d) 및 다이크로익 거울(220d)을 더 포함할 수 있다.
멤스 스캐너(230)는 레이저 빔을 x축 방향 및 y축 방향으로 주사하기 위한 멤스 거울(235) 및 제어부(50)와 연결된 구동부(미도시)을 포함한다. 구동부는 제어부(50)로부터 출력되는 구동 신호에 따라 멤스 거울(235)을 x축을 중심으로 피벗 운동(회전 운동)시키거나 y축을 중심으로 피벗 운동(회전 운동)시킨다. 멤스 거울(235)은 레이저 빔을 주사함으로써 소정의 투영 영역에 영상을 투영한다.
제어부(50)는 레이저 소스부(210) 및 멤스 스캐너(230)에 연결되고, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캐닝 프로젝터(20)가 영상을 투영하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
제어부(50)는 레이저 빔을 명멸시키기 위하여 각각의 레이저 소스(210a, 210b, 210c, 210d)로 제어 신호를 출력한다. 또한, 제어부(50)는 멤스 거울(235)에 의해 반사되는 레이저 빔의 방향을 제어하기 위하여 멤스 스캐너(230)에 구동 신호를 출력하고, 멤스 거울(235)에서 반사되는 레이저 빔 주사선(SL)을 형성한다.
제어부(50)는 제1 평면 반사 거울(30)의 반사면에 영상을 형성하는 레이저 빔을 투영하도록 레이저 스캐닝 프로젝터(20)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(50)는 명멸되는 레이저 빔을 주사함에 따라, 영상의 각 픽셀이 제1 평면 반사 거울(30) 상에 형성된다. 레이저 스캐닝 프로젝터(20)의 주사에 따라 형성되는 영상의 프레임 시간(순차 주사 방식에 따라 레이저 빔이 순차 주사된 이후 다시 원래 자리로 되돌아오는 시간)은, 1/60초가 일반적이나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 평면 반사 거울(30)에 형성되는 영상은 제2 평면 반사 거울(40)을 향하여 반사된다. 제2 평면 반사 거울(40)은 제1 평면 반사 거울(30)로부터 반사되는 레이저 빔을 곡면 스크린(10)에 반사한다.
제어부(50)는 곡면 스크린(10)의 형상을 기초로 레이저 스캐닝 프로젝터(20)로부터 출력되는 레이저 빔의 출력 타이밍을 제어한다. 즉, 제어부(50)는 곡면 스크린(10)의 곡률값에 따라 멤스 거울(235)에 의해 주사되는 레이저 빔의 방향을 제어한다. 일예로, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 평면 반사 거울(30)에 형성되는 영상은 왜곡되지만, 도 4에 도시된 바와 같이 곡면 스크린(10)에 형성되는 영상은 왜곡 없이 운전자에게 표시될 수 있다.
또한, 제1 평면 반사 거울(30)을 사용함으로써, 곡면 스크린(10)에 영상을 표시하기 위해 요구되는 레이저 빔의 경로 깊이를 조절하여 차량에 설치되는 곡면 디스플레이 장치(5)의 크기를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 곡면 디스플레이 장치(5)는 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라(60) 및 제어부(50)의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 어플리케이션 구동부(70)를 더 포함할 수 있다.
레이저 스캐닝 프로젝터(20)로부터 투영된 적외선 레이저 빔은 제1 평면 반사 거울(30)을 통해 제2 평면 반사 거울(40)로 반사된다. 제2 평면 반사 거울(40)은 적외선 레이저 빔을 곡면 스크린(10)에 반사한다.
사용자의 손(H)이 곡면 스크린(10)에 접촉하면 적외선 레이저 빔이 반사되고, 적외선 카메라(60)는 반사된 적외선 영상을 촬영한다.
제어부(50)는 상기 반사된 적외선 영상을 기초로 접촉 지점을 판단한다. 사용자의 손(H)이 곡면 스크린(10)을 접촉하면 제어부(50)는 접촉 지점을 판단한다.
도 5을 참조하면, 곡면 스크린(10)에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트(15)로 구성된 사용자 인터페이스(user interface)를 포함할 수 있다. 오브젝트(object)는 사용자 입력에 의해 선택되어 사용자의 의도에 따라 제어될 수 있는 정보를 의미한다. 예를 들어, 오브젝트는 이미지, 아이콘, 폴더 아이콘, 텍스트, 컨텐츠, 리스트 등을 포함할 수 있다.
사용자는 복수의 오브젝트(15a, 15b, 15c) 중에서 희망하는 오브젝트 (15b)를 선택할 수 있다. 이때, 제어부(50)는 상기 선택된 오브젝트(15b)에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하여 어플리케이션 구동부(70)로 출력할 수 있다. 상기 어플리케이션 기능은 차량 내에 구비되는 복수의 전자 장치(예를 들어 공조 장치, 내비게이션 장치 등)의 어플리케이션 기능을 의미한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 곡면 스크린의 형상에 따라 비구면 거울을 제작할 필요가 없다. 따라서, 평면 거울을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다. 또한, 곡면 스크린의 곡률 정보만으로 영상을 왜곡 없이 표시할 수 있어 다양한 곡면 스크린에 적용이 가능하다.
또한, 레이저 스캐닝 프로젝터를 사용함으로써 초점을 맞추기 위한 별도의 장치가 필요하지 않다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 곡면 스크린 20: 레이저 스캐닝 프로젝터
30: 제1 평면 반사 거울 40: 제2 평면 반사 거울
50: 제어부 60: 적외선 카메라
70: 어플리케이션 구동부

Claims (9)

  1. 차량에 탑재되는 차량용 곡면 디스플레이 장치에 있어서,
    설정된 투영 영역에 영상을 투영하는 레이저 스캐닝 프로젝터;
    상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 투영된 영상을 반사하는 제1 평면 반사 거울;
    상기 제1 평면 반사 거울로부터 반사된 영상을 반사하는 제2 평면 반사 거울;
    상기 제2 평면 반사 거울로부터 반사된 영상이 투영되는 곡면 스크린; 및
    상기 곡면 스크린의 형상을 기초로 상기 레이저 스캐닝 프로젝터로부터 출력되는 레이저 빔의 출력 타이밍을 제어하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 레이저 스캐닝 프로젝터는,
    적색 레이저 빔을 투영하는 적색 레이저 소스, 녹색 레이저 빔을 투영하는 녹색 레이저 소스, 청색 레이저 빔을 투영하는 청색 레이저 소스, 및 적외선 레이저 빔을 투영하는 적외선 레이저 소스를 포함하는 레이저 소스부;
    상기 레이저 소스부로부터 투영되는 레이저 빔의 투영 방향에 배치되는 네 개의 콜리메이터 렌즈;
    상기 네 개의 콜리메이터 렌즈로부터 투영되는 레이저 빔의 투영 방향에 대응되는 네 개의 다이크로익 거울; 및
    상기 레이저 빔을 주사하여 영상을 설정된 영역으로 투영하는 멤스 거울을 포함하는 멤스 스캐너;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 곡면 스크린의 곡률값에 따라 상기 멤스 거울에 의해 주사되는 레이저 빔의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 곡면 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라; 및
    상기 제어부의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 어플리케이션 구동부;를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 적외선 영상을 기초로 사용자의 접촉 지점을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 곡면 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 곡면 스크린에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 접촉 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면, 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 곡면 디스플레이 장치.
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