KR101619392B1 - 헤드업 디스플레이 - Google Patents

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KR101619392B1
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이종복
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현대자동차 주식회사
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Abstract

헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법에 관한 것이다.
헤드업 디스플레이는 영상 출력부, 상기 영상 출력부에서 출력되는 출력 영상의 일부를 반사하여, 차량의 윈드실드로 투사하는 반사거울, 상기 반사거울의 반사각을 조절하는 모터, 그리고 상기 출력 영상 중 상기 반사거울에 의해 상기 윈드실드로 반사되는 영역과, 상기 반사거울에 의해 반사된 반사 영상이 상기 윈드실드에 투사되는 투사 위치가 순차적으로 시프트되도록, 상기 모터를 통해 상기 반사각을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

헤드업 디스플레이{HEAD-UP DISPLAY AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법에 관한 것이다.
헤드업 디스플레이(Head-Up display)는 항공기에 설치되어 비행 중 조종사에게 비행 정보를 제공하기 위해 개발되었으며, 최근에는 차량의 운전자에게 운행 정보를 보다 편리하게 알려주기 위해 사용되고 있다.
차량용 헤드업 디스플레이는 운전자의 가시영역 즉, 운전자 전방의 윈드실드(windshield) 부분에 가상 영상(virtual image)를 투영하는 방식으로, 전방 차량까지의 거리, 차선 이탈 여부, 주행속도, 내비게이션 정보 등 운전자가 필요로 하는 정보를 제공한다.
차량용 헤드업 디스플레이는 운전자의 가시영역 내에 운전에 필요한 정보를 제공하므로, 운전자의 주의 분산을 최소화할 수 있어 안전운전에 기여할 수 있다.
차량용 헤드업 디스플레이는 광학계(Optics)를 통해 영상을 전달하며, 최종적으로 비구면의 반사거울을 통해 영상이 윈드실드로 전달된다.
헤드업 디스플레이의 전체 패키지 사이즈는 가상 영상을 윈드실드로 최종 전달하는 비구면 반사거울의 사이즈에 따라서 좌우된다. 가상 영상의 크기를 확보하면서, 영상 전달에 필요한 물리적 거리를 충분히 확보하기 위해서는, 비구면의 반사거울 사이즈가 충분히 클 필요가 있다. 그러나, 헤드업 디스플레이를 차량 내부에 설치하는 경우, 차량 내부 공간과 디자인의 한계로 인해 헤드업 디스플레이의 패키지 사이즈를 줄일 필요가 있다.
본 발명의 실시 예는 헤드업 디스플레이의 패키지 사이즈를 감소시킬 수 있는 헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이는, 영상 출력부, 상기 영상 출력부에서 출력되는 출력 영상의 일부를 반사하여, 차량의 윈드실드로 투사하는 반사거울, 상기 반사거울의 반사각을 조절하는 모터, 그리고 상기 출력 영상 중 상기 반사거울에 의해 상기 윈드실드로 반사되는 영역과, 상기 반사거울에 의해 반사된 반사 영상이 상기 윈드실드에 투사되는 투사 위치가 순차적으로 시프트되도록, 상기 모터를 통해 상기 반사각을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이는, 영상 출력부, 상기 영상 출력부에서 출력되는 출력 영상의 일부를 반사하여, 차량의 윈드실드로 투사하는 반사거울, 상기 반사거울의 반사각을 조절하는 모터, 그리고 시점 검출수단에 의해 검출되는 운전자의 시점을 토대로, 상기 출력 영상 중 일부 영역을 선택하며, 상기 일부 영역이 상기 윈드실드로 투사되도록 상기 모터를 통해 상기 반사각을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 제어방법에 있어서, 영상을 출력하는 단계, 운전자의 시점을 검출하는 단계, 상기 시점에 따라서 윈드실드 내 상기 운전자의 주시 영역을 추정하는 단계, 상기 주시 영역에 따라서 상기 영상 중 일부 영역을 선택하는 단계, 그리고 상기 일부 영역이 상기 윈드실드로 투사되도록, 상기 영상의 일부를 반사하여 상기 윈드실드로 투사하는 반사거울의 반사각을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 윈드실드로 영상을 투사하는 반사거울의 사이즈를 줄임으로써, 헤드업 디스플레이의 전체 사이즈를 줄이는 효과가 있다.
또한, 반사거울의 반사각을 순차적으로 조절하여, 전체 영상을 윈드실드로 전달함으로써, 반사거울의 줄어든 사이즈로 인해 출력 영상에 포함된 정보가 유실되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 반사거울의 반사각을 조절하여 운전자의 시점에 따라서 선택된 일부 정보만을 윈드실드로 투사함으로써, 필요한 정보만을 운전자에게 제공할 수도 있다.
또한, 운전자의 시점에 따라서 선택된 영역이 아닌 다른 영역의 밝기를 감소시킴으로써, 전력 소모를 줄이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 영상 출력부를 통해 출력되는 영상의 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에 의해 윈드실드에 투영된 영상이 운전자에 의해 시인되는 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 반사거울과 회전모터의 결합 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 순차 투사 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이를 도시한 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에서 윈드실드 투사되는 영상을 선택하는 일 예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에 의해 윈드실드에 투영된 영상이 운전자에 의해 시인되는 일 예를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이를 도시한 구조도이다. 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 영상 출력부를 통해 출력되는 영상의 일 예를 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에 의해 윈드실드에 투영된 영상이 운전자에 의해 시인되는 일 예를 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 반사거울과 회전모터의 결합 사시도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 순차 투사 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이(1)는 영상 출력부(10), 광학계(20, 30), 회전 모터(40), 영상 보정부(50), 저장부(60), 제어부(70) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소는 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이는 그보다 더 많거나 더 적은 구성요소를 포함하도록 구현될 수도 있다.
영상 출력부(10)는, 운전자에게 필요한 정보를 포함하는 영상을 출력할 수 있다. 영상 출력부(10)에서 출력되는 출력 영상은 내비게이션 정보, 주행속도, 차선 정보, 관심 지점(Point Of Interest, POI) 등 차량의 주행 정보를 포함할 수 있다. 도 2를 예로 들면, 영상 출력부(10)에서 출력되는 출력 영상(5)은, 전방 차량을 지시하는 인디케이터(indicator, 5a), 차량의 경로를 안내하는 내비게이션 정보(5b) 등을 포함한다.
영상 출력부(10)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 디스플레이(organic light emitting display, OLED), 플라즈마 디스플레이 패널 (plasma display panel, PDP) 등과 같은 디스플레이 패널 또는 광원부(light source)를 포함할 수 있다.
다시, 도 1을 보면, 광학계는 복수의 반사거울(20, 30)을 포함하며, 복수의 반사거울(20, 30)을 통해 영상 출력부(10)에서 출력된 영상이 윈드실드(2)에 투사되도록 광 전달 경로를 형성할 수 있다.
예를 들어, 광학계는 영상 출력부(10)로부터 출력되는 영상을 반사하여 다른 반사거울(30)로 전달하는 제1반사거울(20)과, 제1반사거울(20)로부터 반사된 영상이 윈드실드(2)로 투사되도록 광 경로를 제어하는 제2반사거울(30)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 광학계(20, 30)에 의해 영상 출력부(10)에서 출력되는 영상이 차량의 전면 윈도우인 윈드실드(2)에 투영되며, 운전자(3)는 전면 윈도우 너머의 실제 환경과, 영상 출력부(10)의 출력 영상이 윈드실드(2)에 투영되는 가상 영상을 하나의 영상으로 시인할 수 있다. 도 5를 예로 들면, 운전자(3)는 전면 윈도우 너머의 실제 도로 환경(7)에, 헤드업 디스플레이(1)에 의해 윈드실드(2)에 투영된 가상 영상(5a, 5b)이 중첩된 하나의 영상(9)을 시인하게 된다.
한편, 도 1에서는 윈드실드(2)로 가상 영상을 전달하는 광학계가 두 개의 반사거울을 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 이는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 것으로서, 광학계는 영상 출력부(10)의 출력 영상을 전달하는 광 전달 경로를 어떻게 설계하느냐에 따라서 그보다 더 많은 반사거울을 포함하도록 구현될 수도 있다.
다시, 도 1을 보면, 윈드실드(2)는 차량의 전면 윈도우로 곡면 형상을 가진다. 이에 따라, 윈드실드(2)로 투사되는 가상 영상에 왜곡이 발생할 수 있다. 따라서, 곡면 형상인 윈드실드(2)에 의한 영상 왜곡을 최소화하기 위해 광학계(20, 30)를 구성하는 적어도 하나의 반사거울이 비구면 거울일 수 있다.
헤드업 디스플레이(1)의 전체 패키지 사이즈는 광학계의 최종단에서 가상 영상을 윈드실드(2)로 전달하는 제2반사거울(30)의 사이즈에 따라서 좌우된다. 한편, 차량용 헤드업 디스플레이(1)의 경우, 차량 내부 공간과 디자인의 한계로 인해 헤드업 디스플레이(1)의 전체 패키지 사이즈가 감소될 필요가 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 헤드업 디스플레이(1)의 패키지 사이즈 감소를 위해, 제2반사거울(30)은 영상 출력부(10)에서 출력되는 전체 출력 영상의 일부만을 윈드실드(2)로 반사하도록, 그 크기가 설계될 수 있다. 또한, 제2반사거울(30)의 반사각을 조절하여, 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 윈드실드(2)로 투사되는 영역과, 제2반사거울(30)에 의해 반사된 영상이 투사되는 투사 위치를 변경할 수 있다.
회전 모터(40)는 제어부(70)의 제어에 따라서 회전 구동하며, 회전으로 발생하는 구동력을 이용하여 제2반사거울(30)을 적어도 하나의 축 방향으로 회전시켜 제2반사거울(30)의 반사각을 조절할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2반사거울(30)은 힌지부(80)를 통해, 회전 모터(40)를 포함하는 구동부 어셈블리에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 힌지부(80)는 제2반사거울(30)을 구동 어셈블리에 대해 2축 방향으로 회전시키기 위해, 2 자유도를 가지도록 설계될 수 있다. 즉, 힌지부(80)는 회전 모터(40)로부터 구동력을 전달받는 구동축을 적어도 하나 포함하며, 각 구동축의 움직임을 제2반사거울(30)로 전달하여 제2반사거울(30)를 2축 방향으로 회전시킬 수 있다.
회전 모터(40)에 의해 제2반사거울(30)이 조절됨에 따라, 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 반사되는 영역이 시프트(shift)되고, 제2반사거울(30)에 의해 반사된 영상(이하, '반사 영상'이라 칭한)이 윈드실드(2) 상에 투사되는 위치(이하 '투사 위치'라 칭함) 또한 시프트될 수 있다.
영상 보정부(50)는 윈드실드(2)에 의한 영상 왜곡을 검출하고, 이를 보정하는 보정 정보를 생성할 수 있다. 즉, 헤드업 디스플레이(1)에 의해 윈드실드(2)로 투사되는 반사 영상이 윈드실드(2)의 곡면 형상으로 인해 왜곡되어 보이는 영상 왜곡을 검출하고, 이를 보정하기 위한 보정 정보를 생성할 수 있다. 영상 보정부(50)는 윈드실드(2)에 의한 반사 영상의 2차원적 왜곡 형상을 검출하고, 2차원적인 왜곡 형상이 상하좌우 반전된 형상을 보정 정보로 생성할 수 있다.
영상 보정부(50)는 제2반사거울(30)의 반사각에 따라서 보정 정보를 다르게 생성할 수 있다.
회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)의 반사각을 변경하는 경우, 제2반사거울(30)에 의해 반사된 반사 영상의 윈드실드(2) 내 투사 위치가 변경되며, 이에 따라 윈드실드(2)에 의한 반사 영상의 2차원적 왜곡 형상 또한 변경될 수 있다. 따라서, 영상 보정부(50)는 제2반사거울(30)의 반사각에 따라서 반사 영상의 2차원적 왜곡 형상을 검출하고, 이를 토대로 보정 정보를 생성할 수 있다.
영상 보정부(50)는 윈드실드(2)의 곡면 형상을 이용한 시뮬레이션을 통해, 반사 영상의 2차원적인 왜곡 형상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 보정부(50)는 실제 차량에서 윈드실드(2)에 투사되는 반사 영상을 촬영하고, 이를 영상 출력부(10)의 출력 영상과 비교하여 반사 영상의 2차원적인 왜곡 형상을 추출할 수도 있다.
영상 보정부(50)에서 검출된 보정 정보는 저장부(60)에 저장될 수 있다.
제어부(70)는 헤드업 디스플레이의 전반적인 동작을 제어하며, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있다.
제어부(70)는 차량의 주행 환경 및 운전자의 조작 입력에 따라서, 영상 출력부(10)를 통해 출력되는 정보를 선택할 수 있다.
본 발명의 제1실시 예에 따르면, 헤드업 디스플레이(1)는 제2반사거울(30)이 영상 출력부(10)에서 출력되는 전체 출력 영상 중 일부만을 윈드실드(2)로 반사함에 따라, 제2반사거을(30)에 의해 한 번에 반사 가능한 영상 크기를 토대로, 영상 출력부(10)의 전체 출력 영상을 복수의 부분 영상으로 구분한다. 또한, 각 부분 영상을 순차적으로 윈드실드(2)로 투사함으로써, 영상 출력부(10)의 출력 영상 전체를 윈드실드(2)로 투사할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이(1)에서 영상 출력부(10)의 전체 출력 영상을 복수의 부분 영상으로 구분하고, 각 부분 영상을 순차적으로 윈드실드(2)로 투사하는 방식을 '순차 투사'라 명명하여 사용한다.
순차 투사 방식으로 구동하는 경우, 제어부(70)는 회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)의 반사각을 순차적으로 변경한다. 이에 따라, 영상 출력부(10)의 전체 출력 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 반사되는 부분이 순차적으로 시프트되며, 제2반사거울(30)에 의해 반사되는 반사 영상이 윈드실드(2)로 투사되는 투사 위치 또한 순차적으로 시프트된다.
도 5를 예로 들면, 영상 출력부(10)의 출력 영상(5)은 제2반사거울(30)이 한번에 반사할 수 있는 영상 크기에 따라, 복수의 부분 영상(511, 512, 513, 514)으로 구분된다. 제2반사거울(30)이 한번에 반사 가능한 영역이, 영상 출력부(10)에서 출력되는 출력 영상(5)의 1/4 크기인 경우, 영상 출력부(10)의 출력 영상(5)은 4개의 부분 영상(511, 512)으로 구분될 수 있다. 이에 따라, 제어부(70)는, 회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)의 반사각을 4번에 걸쳐 조절하고, 이에 따라 각 부분 영상(511, 512, 513, 514)이 윈드실드(2)에 순차 투사될 수 있다.
한편, 도 5에서는 각 순차 투사 단계에서 제2반사거울(30)에 의해 투사되는 부분 영상 간에 서로 중첩이 발생하지 않는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 이로서 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 투사 단계에서 제2반사거울(30)에 의해 투사되는 부분 영상(511', 512', 513', 514') 간에는 서로 중첩되는 영역(515)이 발생할 수도 있다.
운전자(3)가 순차적으로 투사되는 부분 영상들을 하나의 전체 영상으로 시인하기 위해서는, 각 부분 영상들의 순차 투사를 운전자가(3)가 시인하지 못하도록, 순차 투사 주기가 충분히 짧을 필요가 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2반사거울(30)의 하나의 전체 영상을 4번에 걸쳐서 순차 투사하는 경우, 순차 투사 속도는, 120Hz/s 이상으로 설계될 수 있다.
제어부(70)는 영상 보정부(50)를 통해 영상 출력부(10)에서 출력되는 영상에서 윈드실드(2)에 의한 왜곡을 보상하여 출력할 수 있다. 즉, 제어부(70)는 저장부(60)에 저장된 보정 정보를 토대로, 윈드실드(2)에 의한 왜곡 형상의 반대 방향으로 출력 영상을 보상하여 출력하도록 영상 보정부(50)를 제어할 수 있다.
제어부(70)는 영상 왜곡 보정 시, 전체 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 투사되는 영역의 왜곡만을 보상하거나, 전체 영역에 대해 왜곡을 보상하도록 영상 보정부(50)를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 헤드업 디스플레이(1)가 온(On)됨에 따라(S100), 제어부(70)는 차량의 주행 환경 및 운전자의 조작 입력에 따라서 선택된 정보가 포함된 출력 영상을 출력하도록 영상 출력부(10)를 제어한다(S110).
영상 출력부(10)에 의해 영상이 출력됨에 따라, 광학계(20, 30)는 영상 출력부(10)에 의해 출력되는 영상을 반사하여 윈드실드(2)로 전달한다.
이 과정에서, 제어부(70)는 영상 출력부(10)의 출력 영상을 구성하는 복수의 부분 영상을 기 설정된 순서에 따라 윈드실드(2)로 순차 투사함으로써(S120), 출력 영상을 윈드실드(2)로 투사한다.
상기 S120 단계에서, 제어부(70)는 회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)의 반사각을 순차적으로 변경함으로써, 출력 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 반사되는 영역과, 제2반사거울(30)에 의해 반사된 반사 영상이 윈드실드(2)에 투사되는 투사 위치를 시프트시키는 방식으로, 출력 영상을 구성하는 복수의 부분 영상을 기 설정된 순서에 따라 윈드실드(2)로 순차 투사할 수 있다.
제어부(70)는 헤드업 디스플레이(1)가 오프(Off) 될 때까지(S130), 영상 출력부(10)를 통해 선택된 영상을 출력하고(S110), 이를 복수의 부분 영상으로 나누어 기 설정된 순서에 따라 윈드실드(2)로 순차 투사(S120)하는 과정을 반복적으로 수행함으로써, 운전자(3)가 필요로 하는 정보를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 제1실시 예에 따르면, 헤드업 디스플레이(1)는 윈드실드(2)로 영상을 투사하는 제2반사거울(30)의 사이즈를 줄이는 대신, 회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)을 회전 가능하도록 설계함으로써, 헤드업 디스플레이(1)의 전체 사이즈를 줄이는 효과가 있다. 또한, 제2반사거울(30)의 반사각을 순차적으로 조절하여, 영상 출력부(10)의 출력 영상 전체를 윈드실드(2)로 전달함으로써, 제2반사거울(30)의 줄어든 사이즈로 인해 출력 영상에 포함된 정보가 유실되는 것을 방지할 수도 있다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 제어방법을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이를 도시한 구조도이다. 도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에서 윈드실드 투사되는 영상을 선택하는 일 예를 도시한 것이다. 도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이에 의해 윈드실드에 투영된 영상이 운전자에 의해 시인되는 일 예를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이(1)는 영상 출력부(10), 광학계(20, 30), 회전 모터(40), 영상 보정부(50), 저장부(60), 제어부(70) 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이(1)는 시점 검출부(90)를 더 포함할 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위해 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤드업 디스플레이와 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략하기로 한다.
영상 출력부(10)는, 운전자에게 필요한 정보를 포함하는 영상을 출력할 수 있다.
광학계는 복수의 반사거울(20, 30)을 포함하며, 복수의 반사거울(20, 30)을 통해 영상 출력부(10)에서 출력된 영상이 윈드실드(2)에 투사되도록 광 전달 경로를 형성할 수 있다.
광학계(20, 30)를 구성하는 적어도 하나의 반사거울이 비구면 거울일 수 있다.
광학계의 최종단에서 영상 출력부(10)의 출력 영상을 윈드실드(2)로 반사하는 제2반사거울(30)은, 영상 출력부(10)에서 출력되는 전체 출력 영상의 일부만을 윈드실드(2)로 반사하도록, 그 크기가 설계될 수 있다.
회전 모터(40)는 제어부(70)의 제어에 따라서 회전 구동하며, 회전으로 발생하는 구동력을 이용하여 제2반사거울(30)을 적어도 하나의 축 방향으로 회전시켜 제2반사거울(30)의 반사각을 조절할 수 있다.
회전 모터(40)에 의해 제2반사거울(30)이 조절됨에 따라, 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 반사되는 영역이 시프트되고, 제2반사거울(30)에 의해 반사된 반사 영상이 윈드실드(2) 상에 투사되는 투사 위치 또한 시프트될 수 있다.
영상 보정부(50)는 윈드실드(2)에 의한 영상 왜곡을 검출하고, 이를 보정하는 보정 정보를 생성할 수 있다.
영상 보정부(50)는 윈드실드(2)에 의한 반사 영상의 2차원적 왜곡 형상을 검출하고, 2차원적인 왜곡 형상이 상하좌우 반전된 형상을 보정 정보로 생성할 수 있다.
영상 보정부(50)는 윈드실드(2)의 곡면 형상을 이용한 시뮬레이션을 통해, 반사 영상의 2차원적인 왜곡 형상을 획득하거나, 실제 차량에서 윈드실드(2)에 투사되는 반사 영상을 촬영하고, 이를 영상 출력부(10)의 출력 영상과 비교하여 반사 영상의 2차원적인 왜곡 형상을 추출할 수 있다.
영상 보정부(50)에서 검출된 보정 정보는 저장부(60)에 저장될 수 있다.
시점 검출부(90)는 차량 운전자의 시선 방향 즉, 시점을 검출하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 시점 검출부(90)는 운전자의 얼굴 영상을 획득하기 위한 카메라(미도시)를 포함할 수 있다. 시점 검출부(90)는 카메라를 통해, 운전자의 얼굴을 촬영한 영상을 획득하고, 이로부터 운전자의 안면 방향, 콧구멍 위치, 동공 위치 등을 나타내는 복수의 특징벡터를 검출하며, 이 중 적어도 하나를 토대로 운전자의 시점을 검출할 수 있다.
제어부(70)는 헤드업 디스플레이의 전반적인 동작을 제어하며, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있다.
제어부(70)는 차량의 주행 환경 및 운전자의 조작 입력에 따라서, 영상 출력부(10)를 통해 출력되는 정보를 선택할 수 있다.
제어부(70)는 시점 검출부(90)를 통해 운전자의 시점을 검출하면, 검출된 시점 정보를 토대로 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 윈드실드(2)로 투사시킬 정보를 선택할 수 있다.
제어부(70)는 시점 검출부(90)를 통해 획득한 운전자 시점을 토대로, 윈드실드(2)에서 운전자가 주시하는 주시 영역을 추정할 수 있다. 또한, 주시 영역에 따라서 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 일부를 선택하고, 선택한 부분의 영상이 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절할 수 있다.
제어부(70)는 운전자의 주시 영역이 추정되면, 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 운전자의 주시 영역에 투사되는 영역을 추정하고, 해당 영역의 영상이 제2반사거울(30)을 통해 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절할 수 있다.
제어부(70)는 영상 출력부(10)의 출력 영상에 포함된 정보들 중 주시 영역에 포함되거나 인접하게 배치되는 정보를 추정하고, 해당 정보를 포함하는 영역의 영상이 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절할 수도 있다.
도 9 및 도 10을 예로 들면, 제어부(70)는 시점 검출부(90)를 통해 운전자의 시선이 전방 차량을 주시함을 인지함에 따라, 윈드실드(2) 상에서 전방 차량이 투영되는 영역을 주시 영역으로 인지한다.
또한, 윈드실드(2)에서 전방 차량에 대응하는 영역이 주시 영역으로 추정됨에 따라, 영상 출력부(10)의 출력 영상에 포함된 정보(5a, 5b)들 중 전방 차량 인디케이터(5a)를 선택하고, 선택된 정보(5a)가 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절한다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 전방 차량 인디케이터(5a)만이 윈드실드(2)에 투사되어 운전자(3)에게 시인될 수 있다.
제어부(70)는 영상 보정부(50)를 통해 영상 출력부(10)에서 출력되는 영상에서 윈드실드(2)에 의한 왜곡을 보상하여 출력할 수 있다. 즉, 제어부(70)는 저장부(60)에 저장된 보정 정보를 토대로, 윈드실드(2)에 의한 왜곡 형상의 반대 방향으로 출력 영상을 보상하여 출력하도록 영상 보정부(50)를 제어할 수 있다.
제어부(70)는 영상 왜곡 보정 시, 전체 영상 중 제2반사거울(30)에 의해 투사되는 영역의 왜곡만을 보상하거나, 전체 영역에 대해 왜곡을 보상하도록 영상 보정부(50)를 제어할 수 있다.
제어부(70)는 운전자의 시점을 토대로 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 윈드실드(2)로 투사되는 영역이 선택되면, 선택된 영역이 아닌 다른 영역의 밝기를 감소시키도록 영상 보정부(50) 또는 영상 출력부(10)를 제어할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤드업 디스플레이의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 헤드업 디스플레이(1)가 온(On)됨에 따라(S200), 제어부(70)는 차량의 주행 환경 및 운전자의 조작 입력에 따라서 선택된 정보가 포함된 출력 영상을 출력하도록 영상 출력부(10)를 제어한다(S210).
또한, 제어부(70)는 시점 검출부(90)를 통해 운전자의 시점을 검출하고(S220), 이를 토대로 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 윈드실드(2)로 투사된 일부 영역을 선택한다(S230).
상기 S230 단계에서, 제어부(70)는 운전자의 시점에 따라, 윈드실드(2)에서의 주시 영역을 추정하고, 영상 출력부(10)의 출력 영상 중 운전자의 주시 영역에 대응하는 영역을 투사 영역으로 선택할 수 있다.
상기 S230 단계에서, 제어부(70)는 운전자의 시점에 따라, 윈드실드(2)에서의 주시 영역을 추정하고, 영상 출력부(10)의 출력 영상에 포함된 정보들 중 주시 영역에 포함되거나 인접하게 배치되는 정보를 포함하는 영역을 투사 영역으로 선택할 수도 있다.
상기 S230 단계를 통해 투사 영역이 선택됨에 따라, 출력 영상 중 선택된 영역의 영상이 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절한다(S240).
상기 S240 단계에서, 제어부(70)는 출력 영상 중 투사 영역으로 선택된 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기가 투사 영역에 비해 낮도록 출력 영상의 밝기를 조절할 수도 있다.
제어부(70)는 헤드업 디스플레이(1)가 오프(Off) 될 때까지(S260), 영상 출력부(10)를 통해 선택된 영상을 출력하고(S210), 시점을 검출하며(S220), 시점에 따라서 투사 영역을 선택하고(S230), 선택된 영역의 영상이 윈드실드(2)로 투사되도록 제2반사거울(30)의 반사각을 조절하는 단계(S240)를 반복적으로 수행함으로써, 운전자(3)가 필요로 하는 정보를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 제2실시 예에 따르면, 헤드업 디스플레이(1)는 윈드실드(2)로 영상을 투사하는 제2반사거울(30)의 사이즈를 줄이는 대신, 회전 모터(40)를 통해 제2반사거울(30)을 회전 가능하도록 설계함으로써, 헤드업 디스플레이(1)의 전체 사이즈를 줄이는 효과가 있다. 또한, 제2반사거울(30)의 반사각을 조절하여 운전자의 시점에 따라서 선택된 일부 정보만을 윈드실드(2)로 투사함으로써, 필요한 정보만을 운전자에게 제공할 수도 있다. 또한, 운전자의 시점에 따라서 선택된 영역이 아닌 다른 영역의 밝기를 감소시킴으로써, 영상 출력부(10)의 전체 출력을 감소시켜 전력 소모를 줄이는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 헤드업 디스플레이의 제어방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 기능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (18)

  1. 영상 출력부,
    상기 영상 출력부에서 출력되는 출력 영상의 일부가 입사하며, 입사하는 영상을 반사하여 차량의 윈드실드로 투사하는 반사거울,
    상기 반사거울의 반사각을 조절하는 모터, 그리고
    상기 출력 영상 중 상기 반사거울로 입사한 뒤 상기 윈드실드로 반사되는 부분과, 상기 반사거울에 의해 반사된 반사 영상이 상기 윈드실드에 투사되는 투사 위치가 순차적으로 시프트되도록, 상기 모터를 통해 상기 반사각을 조절하는 제어부
    를 포함하는 헤드업 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 반사거울이 한 번에 반사할 수 있는 영상 크기에 따라 상기 출력 영상을 복수의 부분 영상으로 구분하고, 상기 복수의 부분 영상이 상기 윈드실드로 순차 투사되도록 상기 반사각을 순차적으로 조절하는 헤드업 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력 영상에서 상기 윈드실드의 곡면 형상에 의한 영상 왜곡을 보상하는 영상 보정부를 더 포함하는 헤드업 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영상 보정부는, 상기 윈드실드에 투사되는 영상의 2차원 왜곡 형상을 반전시킨 보정 정보를 토대로 상기 출력 영상을 보상하는 헤드업 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, 상기 반사거울을 2축 방향으로 회전시킴으로써 상기 반사각을 조절하는 헤드업 디스플레이.
  6. 영상 출력부,
    상기 영상 출력부에서 출력되는 출력 영상의 일부가 입사하며, 입사하는 영상을 반사하여 차량의 윈드실드로 투사하는 반사거울,
    상기 반사거울의 반사각을 조절하는 모터, 그리고
    시점 검출수단에 의해 검출되는 운전자의 시점을 토대로, 상기 출력 영상 중 일부 영역을 선택하며, 상기 일부 영역이 상기 윈드실드로 투사되도록 상기 모터를 통해 상기 반사각을 조절하는 제어부
    를 포함하는 헤드업 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시점을 토대로 상기 윈드실드 내 상기 운전자의 주시 영역을 추정하고, 상기 주시 영역에 따라서 상기 일부 영역을 선택하는 헤드업 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 영상 중 상기 주시 영역에 대응하는 영역을 상기 일부 영역으로 선택하는 헤드업 디스플레이.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주시 영역에 따라서 상기 출력 영상에 포함된 적어도 하나의 정보를 선택하고, 상기 적어도 하나의 정보가 포함된 영역을 상기 일부 영역으로 선택하는 헤드업 디스플레이.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 영상 중 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기가 상기 일부 영역에 비해 낮도록 상기 출력 영상의 밝기를 제어하는 헤드업 디스플레이.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 출력 영상에서 상기 윈드실드의 곡면 형상에 의한 영상 왜곡을 보상하는 영상 보정부를 더 포함하는 헤드업 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상 보정부는, 상기 윈드실드에 투사되는 영상의 2차원 왜곡 형상을 반전시킨 보정 정보를 토대로 상기 출력 영상을 보상하는 헤드업 디스플레이.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 모터는, 상기 반사거울을 2축 방향으로 회전시킴으로써 상기 반사각을 조절하는 헤드업 디스플레이.
  14. 영상을 출력하는 단계,
    운전자의 시점을 검출하는 단계,
    상기 시점에 따라서 윈드실드 내 상기 운전자의 주시 영역을 추정하는 단계,
    상기 주시 영역에 따라서 상기 영상 중 일부 영역을 선택하는 단계, 그리고
    상기 영상의 일부가 입사되며 입사되는 영상을 상기 윈드실드로 반사하는 반사거울의 반사각을 조절하여, 상기 일부 영역을 상기 윈드실드로 투사시키는 단계
    를 포함하는 헤드업 디스플레이의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 영상 중 상기 주시 영역에 대응하는 영역을 상기 일부 영역으로 선택하는 단계인 헤드업 디스플레이의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 주시 영역에 따라서 상기 출력 영상에 포함된 적어도 하나의 정보를 선택하는 단계, 그리고
    상기 적어도 하나의 정보가 포함된 영역을 상기 일부 영역으로 선택하는 단계를 포함하는 헤드업 디스플레이의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 영상 중 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기가 상기 일부 영역에 비해 낮도록 상기 영상의 밝기를 제어하는 단계를 더 포함하는 헤드업 디스플레이의 제어방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 영상에서 상기 윈드실드의 곡면 형상에 의한 영상 왜곡을 보상하는 단계를 더 포함하는 헤드업 디스플레이의 제어방법.
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