KR102004504B1

KR102004504B1 - 전방 상향 시현용 광학시스템

Info

Publication number: KR102004504B1
Application number: KR1020180101222A
Authority: KR
Inventors: 임국찬; 유재황; 신동엽; 이학순; 배용우; 정구익; 전진수
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-07-26
Also published as: KR20180099602A

Abstract

HUD 광학계의 구조적 변경을 기반으로, 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 일 없이, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는 방안(기술)을 개시하고 있다.

Description

전방 상향 시현용 광학시스템{OPTIMAL SYSTEM FOR HEAD UP DISPLAY}

본 발명은 전방 상향 시현 기술(Head Up Display, HUD)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 일 없이, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는 방안에 관한 것이다.

비행기에서 조종사의 전방 시야를 확보해 주기 위해 처음 도입되었던 전방 상향 시현 기술(Head Up Display, HUD)은, 비행기의 전면 유리에 운행정보가 나타나도록 설계되는데, 사고 감소를 위해 자동차에도 도입되고 있다.

HUD 기술은, 운전자가 운전 시에 통상적으로 위치하게 되는 자동차 운전석 앞 전방유리(Wind shield)에 각종 정보를 표시하여 운전 편의성과 안정성을 높여 주는 디스플레이 기술로서, 네비게이션(Navigation)이나 블랙박스(Black box) 이상의 자동차 필수품으로 자리잡음으로써 큰 시장을 형성할 것으로 전망되고 있다.

HUD 기술은, 예컨대 소형의 이미지표시장치(Micro Display, 이하 ‘표시장치’라 칭함)에서 출발한 이미지(또는 영상)을 허상으로 만들어서, 원래 이미지 보다 크고 운전자의 시야 조절이 필요 없는 편안하게 볼 수 있도록 만드는 것을 목적으로 한다.

이에, HUD 기술에서는, 운전자의 시점을 정확하게 추적해서, 추적된 시점 위치에 이미지의 허상을 맺히게 하는 것이 매우 중요하다.

기존의 시점추적 방식은, 크게 사용자가 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 착용형 시점추적 방식과 사용자가 시점추적을 위한 디바이스를 착용하지 않아도 되는 비착용형 시점추적 방식으로 구분할 수 있다.

착용형 시점추적 방식 및 비착용형 시점추적 방식 모두 동공 움직임 추적을 기반으로 하는 점은 동일하지만, 착용형 시점추적 방식의 경우 사용자의 눈(동공) 가까이에서 얻을 수 있는 각막 반사광을 사용하기 때문에 정확도가 높은 반면 사용성/편의성이 떨어지며, 비착용형 시점추적 방식의 경우 사용성/편의성이 좋은 반면 사용자의 시선(light path) 상에서 각막 반사광을 얻을 수 없기 때문에 정확도가 떨어지는 문제가 있다.

이에, HUD 기술에서 사용성/편의성을 위해 비착용을 전제로 하되, 시점 추적의 정확도는 높일 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명에서는, 비착용을 전제로 하되, 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는 방안(기술)을 제안하고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 비착용을 전제로 하여, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템은, 이미지를 디스플레이하는 표시장치; 입사되는 빛을 반사시키는 전방상향 시현(Head Up Display, HUD) 모드 및 입사되는 빛을 투과시키는 시점추적 모드 중 하나로 동작하는 모드변환미러; 상기 표시장치로부터 발산되어 상기 HUD 모드의 모드변환미러에서 반사되는 상기 이미지를 형성하는 빛이 도달하는 시점영역에서, 상기 이미지의 허상이 맺히는 전방유리(Wind Shield); 사용자의 방향으로 적외선 조명을 조사하여, 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 전방유리의 시점영역에 반사되도록 하는 적외선부; 및 상기 시점영역에서 반사되어 상기 시점추적 모드의 모드변환미러에서 투과되는 상기 각막 반사광을 근거로, 상기 사용자의 시점을 추적하는 시점추적부를 포함한다.

바람직하게는, 기 설정된 타이밍 제어신호에 따라 상기 모드변환미러를 HUD 모드 및 시점추적 모드로 교변 동작시켜, 상기 시점영역에 상기 이미지의 허상이 맺히게 하고 상기 시점영역에 맺힌 상기 각막 반사광이 상기 시점추적부에서 인지되도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 적외선부는, 상기 모드변환미러가 상기 시점추적 모드로 동작하는 경우에만, 적외선 조명을 조사할 수 있다.

바람직하게는, 조도센서를 더 포함하며; 상기 제어부는, 상기 조도센서에서 감지된 조도에 따라, 상기 적외선부의 적외선 조명 밝기 및 상기 표시장치의 이미지 밝기 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 조도센서에서 감지된 조도가 기준조도 보다 높을수록 상기 적외선부의 적외선 조명 밝기를 상승시키고, 상기 조도센서에서 감지된 조도가 상기 기준조도 보다 낮을수록 상기 표시장치의 이미지 밝기를 하강시킬 수 있다.

바람직하게는, 온도센서를 더 포함하며; 상기 제어부는, 상기 온도센서에서 감지된 온도에 따라, 상기 모드변환미러가 HUD 모드로 동작하는 시간 및 시점추적 모드로 동작하는 시간 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 온도에 따라 상기 타이밍 제어신호의 듀티 사이클을 조정하는 방식으로, 온도가 기준온도 보다 높을수록 상기 모드변환미러가 시점추적 모드로 동작하는 시간을 늘리고, 온도가 기준온도 보다 낮을수록 상기 모드변환미러가 HUD 모드로 동작하는 시간을 늘릴 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템에 의하면, 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 일 없이, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는 효과를 도출한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템에서 모드변환미러를 제어하는 타이밍 제어신호를 보여주는 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템의 구성을 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 상향 시현 광학시스템(100)은, 이미지를 디스플레이하는 표시장치(10)와, 입사되는 빛을 반사시키는 전방상향 시현(Head Up Display, HUD) 모드 및 입사되는 빛을 투과시키는 시점추적 모드 중 하나로 동작하는 모드변환미러(20)와, 표시장치(10)로부터 발산되어 상기 HUD 모드의 모드변환미러(20)에서 반사되는 상기 이미지를 형성하는 빛이 도달하는 시점영역(A)에서, 상기 이미지의 허상이 맺히는 전방유리(30)와, 사용자(1)의 방향으로 적외선 조명을 조사하여, 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 전방유리(30)의 시점영역(A)에 반사되도록 하는 적외선부(40)와, 시점영역(A)에서 반사되어 상기 시점추적 모드의 모드변환미러(20)에서 투과되는 상기 각막 반사광을 근거로, 사용자(1)의 시점을 추적하는 시점추적부(50)를 포함한다.

표시장치(10)는, 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서 사용자(1)에게 제공하고자 하는 이미지(또는, 영상)을 자체 생성하거나 외부로부터 입력받아, 디스플레이하는 구성이다.

이러한 표시장치(10)는, 마이크로 디스플레이(Micro Display)를 일컫는 것으로서, 예컨대, LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micro-mirror Device) 등이 포함될 수 있다.

이에, 표시장치(10)에서 이미지를 디스플레이 함에 따라 표시장치(10)로부터 발산되는 빛 즉 이미지를 형성하는 빛은, 모드변환미러(20)로 입사된다.

모드변환미러(20)는, 입사되는 빛을 반사시키는 전방상향 시현(HUD) 모드 및 입사되는 빛을 투과시키는 시점추적 모드 중 하나로 동작하는 구성이다.

이를 위해, 모드변환미러(20)는, 전기적 조건에 따라, 빛 반사의 특성 및 빛 투과의 특성을 가질 수 있는 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 모드변환미러(20)는, 전압을 공급 또는 차단함에 따라 빛을 반사하는 특성을 띠거나 빛을 투과하는 특성을 띠게 됨으로써, HUD 모드 및 시점추적 모드 중 하나도 동작할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 모드변환미러(20)는, 전류를 정방향 또는 역방향 인가함에 따라 반사하는 특성을 띠거나 빛을 투과하는 특성을 띠게 됨으로써, HUD 모드 및 시점추적 모드 중 하나도 동작할 수 있다.

모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 경우, 표시장치(10)로부터 발산되는 빛 즉 이미지를 형성하는 빛이 모드변환미러(20)로 입사되면, 모드변환미러(20)에서 반사된 후 투명 커버(40, 또는 더스트 커버)를 통과하여 전방유리(30)에 도달하게 된다.

이에, 표시장치로(10)부터 발산되어 HUD 모드의 모드변환미러(20)에서 반사되는 빛이 도달하는 전방유리(30)의 시점영역(A)에서, 표시장치(10)가 디스플레이하는 이미지의 허상이 맺히게 된다.

이에, 사용자(1)는, 운전 시에 통상적으로 위치하게 되는 자동차 운전석에 앉아, 전방유리(30)를 통해 전방을 주시하면서 운전을 하게 되는데, 이때 전방을 주시하는 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 맺히는 이미지의 허상(이하, HUD 이미지)을 시각적으로 인지하여 볼 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 표시장치로(10)부터 발산된 빛이 모드변환미러(20)에서 반사된 후 전방유리(30)에 도달하여 표시장치(10)가 디스플레이하는 이미지의 허상 즉 HUD 이미지가 맺히게 되는 과정 일명 HUD 이미지 표시 과정은, 기존의 전방 상향 시현 광학계에서의 HUD 이미지 표시 과정과 동일하다고 볼 수 있다.

또한, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서 표시장치(10), 모드변환미러(20) 및 전방유리(30) 간의 위치관계 역시, 기존의 전방 상향 시현 광학계에서의 위치관계와 동일하다고 볼 수 있다.

다만, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서는, 표시장치로(10)부터 발산된 빛을 전방유리(30)로 반사시키는 미러의 구성을, 기존 전방 상향 시현 광학계에서 사용하는 반사미러가 아닌, 모드변환미러(20)로 구성하는 구조적 특징을 갖는다.

아울러, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)은, 적외선부(40) 및 시점추적부(50)에서도 구조적 특징을 갖는다.

구체적으로 설명하면, 적외선부(40)는, 사용자(1)의 방향으로 적외선 조명을 조사하여, 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 전방유리(30)의 시점영역(A)에 반사되도록 한다.

이를 위해, 적외선부(40)는, 적외선 조명을 조사하기 위한 광원(예: IR LED)를 포함할 수 있다.

이에, 적외선부(40)는, 광원(예: IR LED)의 점등에 따른 적외선 조명을 사용자(1)의 방향으로 조사한다. 이때, 적외선부(40)는, 적외선 조명을 사용자(1)의 방향 특히 눈에 조사할 수 있도록 예컨대 적외선 조명을 자동차 운전석에 사람이 앉았을 때 얼굴이 위치하게 되는 방향으로 조사할 수 있도록, 아울러 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 전방유리(30)의 시점영역(A)에 도달할 수 있도록, 구조적으로 조사 방향 및 위치가 정해지는 것이 바람직하다.

이렇게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자(1)의 눈에 조사된 적외선에 의한 각막 반사광은, 사용자(1)가 전방을 주시하는 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 도달 및 반사될 것이다.

모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하는 경우, 시점추적부(50)는, 전방유리(30)의 시점영역(A)에서 반사되어 모드변환미러(20)에서 투과되는 각막 반사광을 인식할 수 있고, 이러한 각막 반사광을 근거로 사용자(1)의 시점을 추적한다.

이러한 시점추적부(50)는, 각막 반사광에서 동공 및 각막 반사포인트를 기반으로 사용자(1)의 시점을 추적하는 적외선(IR) 이미지 센서를 포함하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 시점추적부(50)는, 사용자(1)가 전방을 주시하는 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에서 반사되는 각막 반사광을, 시점추적 모드의 모드변환미러(20) 즉 빛을 투과시키는 모드변환미러(20)를 통해서 인지할 수 있게 된다.

이에, 시점추적부(50)는, IR 이미지 센서를 기반으로, 시점추적 모드의 모드변환미러(20)에서 투과되는 각막 반사광에서 동공(Pupil) 및 각막 반사포인트(Corneal reflection)를 추출하고, 추출한 동공 및 각막 반사포인트 간 위치관계에 따른 시선방향(Line of Sight)을 근거로 사용자(1)의 시점을 추적할 수 있다.

이러한 시점추적부(50)에서의 시점 추적 과정의 구체적인 알고리즘은, 기존에 사용되고 있는 각막 반사광 기반의 다양한 시점 추적 알고리즘 중 하나를 채택하여 실현할 수 있으므로, 그 구체적인 설명을 생략하겠다.

앞서 언급한 바 있듯이, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)은, HUD 모드 또는 시점추적 모드로 동작 가능한 구조의 모드변환미러(20), 그리고 적외선부(40) 및 시점추적부(50)의 구조적 특징을 갖는다.

즉, 도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)은, 사용자(1)의 눈에 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 사용자의 시선(light path)을 따라 시점추적부(50)에 도달(인식)할 수 있도록 하는, 적외선부(40) 및 시점추적부(50)의 위치 구조적 특징을 가지며, 이를 가능하게 하는 모드변환미러(20)를 구조적 특징으로 갖는다.

이에, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서는, 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 경우 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 HUD 이미지를 맺히게 하고, 모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하는 경우 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 반사되는 각막 반사광을 근거로 시점을 추적할 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서 모드변환미러(20)의 동작을 제어하는 구성을 설명하겠다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전방 상향 시현 광학시스템(100)은, 제어부(60)을 포함한다.

아울러, 도 2에 도시된 전방 상향 시현 광학시스템(100)에서, 표시장치(10), 모드변환미러(20), 적외선부(40) 및 시점추적부(50)는 도 1에 도시된 구성과 동일하므로, 그 설명은 생략하고 동일 참조번호를 언급하겠다.

제어부(60)는, 기 설정된 타이밍 제어신호에 따라 모드변환미러(20)를 HUD 모드 및 시점추적 모드로 교변 동작시켜, 시점영역(A)에 표시장치(10)로부터의 HUD 이미지가 맺히게 하고 시점영역(A)에 맺힌 각막 반사광이 시점추적부(50)에서 인지되도록 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(60)에서 출력한 타이밍 제어신호가 모드변환미러(20)로 인가되는 2개의 인가단에 각기 스위칭소자(TR1,TR2)를 배치하되, 한쪽 인가단의 스위칭소자 앞(예: TR2)에 인버터를 배치할 수 있다.

이렇게 되면, 제어부(60)에서 타이밍 제어신호(도 3)를 출력하게 되면 TR1,TR2가 교번적으로 온/오프됨에 따라, 모드변환미러(20)로 인가되는 전류가 정방향 및 역방향으로 교번 인가될 것이다.

따라서, 모드변환미러(20)는, 제어부(60)의 타이밍 제어신호에 따라서, HUD 모드 및 시점추적 모드로 교변 동작할 것이다.

예를 들면, 제어부(60)에서 도 3과 같은 타이밍 제어신호를 출력한다고 가정하면, 다음의 표1과 같이, 타이밍 제어신호의 high 레벨에서는 TR1이 온되어 모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하고 타이밍 제어신호의 low 레벨에서는 TR2가 온되어 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작할 수 있다.

타이밍 제어신호	동작모드	모드변환미러	TR1	TR2	TR3
High	시점추적	투과	온	오프	온
Low	HUD	반사	오프	온	오프

이에, 본 발명에서 모드변환미러(20)는, 제어부(60)의 제어에 따라 HUD 모드 및 시점추적 모드로 교변 동작하게 되므로, 본 발명의 전방 상향 시현용 광학시스템(100)은 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 경우 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 HUD 이미지가 맺히게 하고, 모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하는 경우 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 반사되는 각막 반사광을 근거로 시점을 추적할 수 있다.

이때, 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 경우 시점추적을 위한 구성인 적외선부(40)를 오프시킬 수 있다면, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

이에, 적외선부(40)는, 모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하는 경우에만, 적외선 조명을 조사하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(60)에서 출력한 타이밍 제어신호가 적외선부(40)로 인가되는 인가단에 스위칭소자(TR3)을 배치할 수 있다.

이렇게 되면, 제어부(60)에서 도 3과 같은 타이밍 제어신호를 출력한다고 가정할 때, 전술의 표1과 같이, 타이밍 제어신호의 high 레벨(시점추적 모드)에서는 TR3가 온되어 적외선부(40)가 적외선 조명을 조사할 수 있고, 타이밍 제어신호의 low 레벨(HUD 모드)에서는 TR3가 오프되어 적외선부(40)가 적외선 조명을 조사하지 않을 것이다.

이에, 본 발명의 전방 상향 시현용 광학시스템(100)은, 제어부(60)에서 출력하는 하나의 제어신호(타이밍 제어신호)를 기반으로 모드변환미러(20)의 동작 모드 및 적외선부(40)의 온/오프를 모두 제어하여, 불필요한 전력 소모를 줄이면서, HUD 모드 시 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 HUD 이미지를 맺히게 하고, 시점추적 모드 시 사용자(1)의 시선(light path) 상에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 반사되는 각막 반사광을 근거로 시점을 추적할 수 있다.

그리고 제어부(60)는, 사용자(1)의 시점을 추적한 추적결과에 따라, 표시장치(10)에서 빛을 발산하는 발산각 및 모드변환미러(20)의 반사각 중 적어도 하나를 제어하여 표시장치(10)로부터의 이미지 허상이 맺히는 시점영역(A)을 조정할 수 있다.

예를 들면, 제어부(60)는, 추적된 사용자(1)의 시점이 현재 시점영역(A)의 중심과 일치하면 시점영역(A)을 조정하지 않지만, 추적된 사용자(1)의 시점이 현재 시점영역(A)의 중심과 일치하지 않으면 추적된 사용자(1)의 시점이 시점영역(A)의 중심이 되도록 표시장치(10)의 발산각 및 모드변환미러(20)의 반사각 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

이때, 시점 추적결과를 기반으로 시점영역(A)을 조정하는 구체적인 구성(구조) 및 알고리즘은, 기존에 사용되고 있는 알고리즘 중 하나를 채택하여 실현할 수 있으므로, 그 구체적인 설명을 생략하겠다.

한편, 본 발명의 전방 상향 시현용 광학시스템(100)은, 조도센서(70)와 온도센서(80)를 더 포함할 수 있다.

제어부(60)는, 조도센서(70)에서 감지된 조도에 따라, 적외선부(40)의 적외선 조명 밝기 및 표시장치(10)의 이미지 밝기 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 제어부(60)는, 조도센서(70)에서 감지된 조도에 따라, 조도가 기준조도 보다 높을수록 적외선부(40)의 적외선 조명 밝기를 상승시킴으로써 시점추적 모드에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 맺히는 각막 반사광이 명확해지도록 할 수 있다. 이렇게 되면, 주변이 밝을 때에도 명확한 각막 반사광을 얻을 수 있기 때문에, 시점 추적의 정확도를 유지할 수 있다.

이때, 적외선부(40)의 적외선 조명 밝기를 상승시키는 방식은, 다양할 수 있는데, 예를 들면 적외선부(40)로 인가하는 전력(파워)를 증가시킴으로써 밝기를 상승시킬 수 있다.

한편, 제어부(60)는, 조도센서(70)에서 감지된 조도에 따라, 조도가 기준조도 보다 높을수록 표시장치(10)의 이미지 밝기를 상승시킴으로써 HUD 모드에서 전방유리(30)의 시점영역(A)에 맺히는 HUD 이미지의 가독성을 높일 수 있다.

이때, 표시장치(10)의 이미지 밝기를 하강시키는 방식은, 다양할 수 있는데, 예를 들면 표시장치(10)의 밝기 설정값을 증가시킴으로써 이미지 밝기를 상승시킬 수 있다.

반대로, 제어부(60)는, 조도센서(70)에서 감지된 조도에 따라, 조도가 기준조도 보다 낮을수록 적외선부(40)의 적외선 조명 밝기를 하강시키거나 표시장치(10)의 이미지 밝기를 하강시킬 수도 있을 것이다.

아울러, 제어부(60)는, 온도센서(80)에서 감지된 온도에 따라, 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 시간 및 시점추적 모드로 동작하는 시간 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 제어부(60)는, 온도센서(80)에서 감지된 온도에 따라, 타이밍 제어신호의 듀티 사이클을 조정하는 방식으로 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 시간 및 시점추적 모드로 동작하는 시간 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

예를 들면, 제어부(60)는, 온도가 기준온도 보다 높을수록 타이밍 제어신호의 듀티 사이클을 high 레벨이 길어지도록 조정하여, 모드변환미러(20)가 시점추적 모드로 동작하는 시간을 늘림으로써 주변 온도가 높을 때 발생할 수 있는 모드변환미러(20)의 특성 변화(빛 반사<->빛 투과)의 시간차를 고온 상황에 적합하게 보상할 수 있다.

또한, 제어부(60)는, 온도가 기준온도 보다 낮을수록 타이밍 제어신호의 듀티 사이클을 high 레벨이 짧아지도록 조정하여, 모드변환미러(20)가 HUD 모드로 동작하는 시간을 늘림으로써 주변 온도가 낮을 때 발생할 수 있는 모드변환미러(20)의 특성 변화(빛 반사<->빛 투과)의 시간차를 저온 상황에 적합하게 보상할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전방 상향 시현용 광학시스템(100)은, 모드변환미러(20) 및 적외선부(40) 및 시점추적부(50)의 특징적 구조를 기반으로, 시점 추적으로 위한 디바이스를 착용하는 일 없이도 사용자의 시선(light path) 상에서 각막 반사광을 얻을 수 있고, 이로 인해 기존 착용형 시점추적 방식의 장점 즉 정확도와 기존 비착용형 시점추적 방식의 장점 즉 사용성/편의성을 모두 취할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 전방 상향 시현용 광학시스템에 따르면, 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 일 없이, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 하는 효과를 도출한다.

본 발명의 실시예에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템에서 모드변환미러의 동작을 제어하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명에 따른 전방 상향 시현용 광학시스템에 따르면, 시점추적을 위한 디바이스를 착용해야 하는 일 없이, 사용자(예: 운전자)의 시야 방해를 최소화하면서 정확도 높은 시점추적을 가능하게 한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : 전방 상향 시현용 광학시스템
10 : 표시장치 20 : 모드변환미러
30 : 전방유리 40 : 적외선부
50 : 시점추적부

Claims

이미지를 디스플레이하는 표시장치;
사용자의 방향으로 적외선 조명을 조사하여, 조사된 적외선에 의한 각막 반사광이 전방유리(Wind Shield)의 시점영역에 반사되도록 하는 적외선부;
전방상향 시현(Head Up Display, HUD) 모드 및 시점추적 모드 중 하나로 동작하며, 상기 HUD 모드로 동작하는 경우 상기 표시장치로부터 발산되는 상기 이미지의 빛을 반사시켜 전방유리의 상기 시점영역에 상기 이미지의 허상이 맺히도록 하고, 상기 시점추적 모드로 동작하는 경우 상기 시점영역에서 반사되는 상기 각막 반사광을 투과시키는 모드변환미러; 및
상기 모드변환미러가 상기 시점추적 모드로 동작하는 동안 투과되는 상기 각막 반사광을 근거로, 상기 사용자의 시점을 추적하는 시점추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 1 항에 있어서,
기 설정된 타이밍 제어신호에 따라 상기 모드변환미러를 HUD 모드 및 시점추적 모드로 교변 동작시켜, 상기 시점영역에 상기 이미지의 허상이 맺히게 하고 상기 시점영역에 맺힌 상기 각막 반사광이 상기 시점추적부에서 인지되도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 적외선부는,
상기 모드변환미러가 상기 시점추적 모드로 동작하는 경우에만, 적외선 조명을 조사하는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 2 항에 있어서,
조도센서를 더 포함하며;
상기 제어부는,
상기 조도센서에서 감지된 조도에 따라, 상기 적외선부의 적외선 조명 밝기 및 상기 표시장치의 이미지 밝기 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 조도센서에서 감지된 조도가 기준조도 보다 높을수록 상기 적외선부의 적외선 조명 밝기를 상승시키고,
상기 조도센서에서 감지된 조도가 상기 기준조도 보다 낮을수록 상기 표시장치의 이미지 밝기를 하강시키는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 2 항에 있어서,
온도센서를 더 포함하며;
상기 제어부는,
상기 온도센서에서 감지된 온도에 따라, 상기 모드변환미러가 HUD 모드로 동작하는 시간 및 시점추적 모드로 동작하는 시간 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
온도에 따라 상기 타이밍 제어신호의 듀티 사이클을 조정하는 방식으로, 온도가 기준온도 보다 높을수록 상기 모드변환미러가 시점추적 모드로 동작하는 시간을 늘리고, 온도가 기준온도 보다 낮을수록 상기 모드변환미러가 HUD 모드로 동작하는 시간을 늘리는 것을 특징으로 하는 전방 상향 시현용 광학시스템.