KR102362728B1 - Head up display device - Google Patents

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KR102362728B1 KR1020150026975A KR20150026975A KR102362728B1 KR 102362728 B1 KR102362728 B1 KR 102362728B1 KR 1020150026975 A KR1020150026975 A KR 1020150026975A KR 20150026975 A KR20150026975 A KR 20150026975A KR 102362728 B1 KR102362728 B1 KR 102362728B1
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장성하
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    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0101

Abstract

실시예의 헤드 업 디스플레이 장치는 정보를 갖는 영상을 생성하는 영상 생성부; 광을 방출하는 복수의 광원; 복수의 광원의 광축 상에 배치되어 복수의 광원으로부터 방출된 광을 영상 생성부로 가이드하는 광 가이드부; 및 영상 생성부에서 생성되어 투사되는 영상을 허상 영상으로 생성하는 허상 광학부; 를 포함하며, 광 가이드부는 복수의 광원 상에 배치되며, 베이스 기판과 베이스 기판 상에 돌출되어 형성된 렌즈부를 포함하는 제1 광학부재; 및 제1 광학부재 상에 배치되고 복수의 광원 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광입사면과 광입사면에 대향하며 영상 생성부 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광출사면; 을 포함하는 제2 광학부재; 를 포함하여, 영상 생성부로 공급되는 광의 빔 세이프(Beam Shape)를 조절할 수 있고 또한 균일한 광이 전달되도록 하여 영상 품질이 개선된 허상 영상을 운전자에게 제공할 수 있다.The head-up display device of the embodiment includes an image generating unit for generating an image having information; a plurality of light sources emitting light; a light guide unit disposed on the optical axis of the plurality of light sources to guide the light emitted from the plurality of light sources to the image generator; and a virtual image optical unit generating the image generated and projected by the image generating unit as a virtual image. It includes, wherein the light guide unit is disposed on the plurality of light sources, the first optical member including a base substrate and a lens unit formed to protrude from the base substrate; and a light incident surface disposed on the first optical member and having curved surfaces convex in the direction of the plurality of light sources and a light exit surface facing the light incident surface and having a curved surface convex in the direction of the image generator; A second optical member comprising a; In addition, it is possible to adjust the beam shape of the light supplied to the image generator and to provide a virtual image with improved image quality to the driver by allowing uniform light to be transmitted.

Description

헤드 업 디스플레이 장치{HEAD UP DISPLAY DEVICE}Head up display device {HEAD UP DISPLAY DEVICE}

실시예는 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a head-up display device.

헤드 업 디스플레이 장치(head-up display device)란, 조정사나 운전자의 시선 이동을 최소화하기 위해 조정사나 운전자의 주시선 위치에 주행에 필요한 다양한 정보를 외부 시야와 함께 중첩시켜 허상으로서 표시하는 전방 시현 장치이다. 이러한 헤드 업 디스플레이 장치는 일반적으로 공지되어 있다.A head-up display device is a front-view device that displays as a virtual image by superimposing various information necessary for driving with an external view at the position of the gaze line of the pilot or driver in order to minimize the gaze movement of the pilot or driver. to be. Such head-up display devices are generally known.

차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 경우 운전자의 주시야 방향인 앞 유리창에 계기판의 정보 또는 내비게이션 정보 등을 표시하여 운전자가 시야를 다른 곳으로 이동하지 않고도 용이하게 주행정보를 파악할 수 있도록 할 수 있다.In the case of a head-up display device for a vehicle, information of the instrument panel or navigation information may be displayed on the windshield in the driver's eye field direction, so that the driver can easily grasp driving information without moving the field of view to another place.

헤드 업 디스플레이 장치는 디스플레이되는 영상을 구현하는 영상 패널과 이러한 영상 패널로 광원을 공급하는 발광부를 포함하게 된다. 특히 발광부에는 발광소자(Light Emitting Diode) 등이 사용되나, 헤드 업 디스플레이 장치에서의 영상 품질을 개선하기 위해서는 발광 소자에서 방출된 빛의 광 손실을 최소화하면서도 균일한 광이 영상 패널로 공급되도록 하는 것이 필요하다.The head-up display device includes an image panel for realizing a displayed image and a light emitting unit for supplying a light source to the image panel. In particular, a light emitting diode is used for the light emitting part, but in order to improve image quality in a head-up display device, it is necessary to minimize the loss of light emitted from the light emitting device and supply uniform light to the image panel. something is needed

실시예는 광원과 영상 패널 사이에 복수의 광학 부재를 배치하여 광 균일도를 개선하여 고품질의 영상을 얻을 수 있는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공한다.The embodiment provides a head-up display device capable of obtaining a high-quality image by improving light uniformity by disposing a plurality of optical members between a light source and an image panel.

실시예는 정보를 갖는 영상을 생성하는 영상 생성부; 광을 방출하는 복수의 광원; 상기 복수의 광원의 광축 상에 배치되어 상기 복수의 광원으로부터 방출된 광을 상기 영상 생성부로 가이드하는 광 가이드부; 및 상기 영상 생성부에서 생성되어 투사되는 상기 영상을 허상 영상으로 생성하는 허상 광학부; 를 포함하며, 상기 광 가이드부는 상기 복수의 광원 상에 배치되며, 베이스 기판과 상기 베이스 기판 상에 돌출되어 형성된 렌즈부를 포함하는 제1 광학부재; 및 상기 제1 광학부재 상에 배치되고 상기 복수의 광원 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광입사면과 상기 광입사면에 대향하며 상기 영상 생성부 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광출사면; 을 포함하는 제2 광학부재; 를 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공한다.An embodiment includes an image generating unit that generates an image having information; a plurality of light sources emitting light; a light guide part disposed on the optical axis of the plurality of light sources to guide the light emitted from the plurality of light sources to the image generator; and a virtual image optical unit generating the image generated and projected by the image generating unit as a virtual image. a first optical member disposed on the plurality of light sources, the light guide unit including a base substrate and a lens unit protruding from the base substrate; and a light incident surface disposed on the first optical member and having a curved surface convex in the direction of the plurality of light sources and a light exit surface facing the light incident surface and having a convex curved surface in a direction of the image generator; A second optical member comprising a; It provides a head-up display device comprising a.

상기 광 가이드부는 상기 제1 광학부재와 상기 제2 광학부재 사이에 배치되는 중간부재를 포함하며, 상기 중간부재는 확산판일 수 있다.The light guide part may include an intermediate member disposed between the first optical member and the second optical member, and the intermediate member may be a diffusion plate.

상기 중간부재는 프리즘시트 또는 DBEF 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The intermediate member may further include at least one of a prism sheet and DBEF.

상기 베이스 기판은 상기 광축과 수직되도록 배치되고, 상기 복수의 광원은 x축 방향 또는 상기 x축과 수직되는 y축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 베이스 기판 상에 배열될 수 있다.The base substrate may be disposed to be perpendicular to the optical axis, and the plurality of light sources may be arranged on the base substrate in at least one of an x-axis direction and a y-axis direction perpendicular to the x-axis.

상기 베이스 기판은 상기 복수의 광원과 마주보고 배치되고, 상기 렌즈부는 상기 제2 광학부재와 마주보고 배치될 수 있다.The base substrate may be disposed to face the plurality of light sources, and the lens unit may be disposed to face the second optical member.

상기 렌즈부는 반구 또는 반타원구의 형상일 수 있다.The lens unit may have a hemispherical or hemispherical shape.

상기 렌즈부는 복수 개이고, 상기 복수의 렌즈부는 상기 복수의 광원에 각각 대응하여 배치될 수 있다.The plurality of lens units may be provided, and the plurality of lens units may be disposed to correspond to the plurality of light sources, respectively.

상기 복수의 렌즈부는 서로 이격되어 배치될 수 있다.The plurality of lens units may be disposed to be spaced apart from each other.

상기 복수의 렌즈부는 이웃하는 적어도 하나의 렌즈부와 외곽 영역이 서로 중첩되어 배치될 수 있다.The plurality of lens units may be disposed so that at least one adjacent lens unit and an outer region overlap each other.

상기 제2 광학부재는 상기 광입사면을 이루는 제1 곡선 및 상기 광출사면을 이루는 제2 곡선을 연결하여 형성된 수직 단면을 가질 수 있다.The second optical member may have a vertical cross-section formed by connecting a first curve forming the light incident surface and a second curve forming the light exit surface.

또한, 상기 수직 단면은 상기 제1 곡선, 상기 제2 곡선 및 상기 제1 곡선과 상기 제2 곡선을 연결하는 직선을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the vertical section may include the first curve, the second curve, and a straight line connecting the first curve and the second curve.

제2 광학부재는 상기 수직 단면이 x축 방향으로 연장되어 형성된 수평 기둥일 수 있다.The second optical member may be a horizontal column formed by extending the vertical cross-section in the x-axis direction.

상기 제2 광학부재는 y축 방향으로 중복되어 배치된 복수의 상기 수평 기둥을 포함할 수 있다.The second optical member may include a plurality of the horizontal pillars overlapped in the y-axis direction.

상기 제2 광학부재의 상기 수평 기둥은 상기 복수의 광원이 배치된 행에 대응하여 상기 y축 방향으로 중복되어 배치될 수 있다.The horizontal pillars of the second optical member may be overlapped in the y-axis direction to correspond to the rows in which the plurality of light sources are disposed.

상기 수평 기둥의 곡면의 중심부와 상기 렌즈부의 중심부는 상기 광원의 상기 광축 상에 배치될 수 있다.A central portion of the curved surface of the horizontal pillar and a central portion of the lens unit may be disposed on the optical axis of the light source.

상기 광 가이드부는 상기 제1 광학부재, 상기 중간부재 및 상기 제2 광학부재를 포함하여 배치하는 하우징부를 더 포함할 수 있다.The light guide part may further include a housing part disposed to include the first optical member, the intermediate member, and the second optical member.

상기 허상 광학부는 적어도 하나의 반사 미러; 상기 적어도 하나의 반사 미러 위치를 조절하는 위치 조절부; 및 상기 위치 조절부를 제어하여 상기 적어도 하나의 반사 미러의 반사 각도 또는 회절 각도 중 적어도 하나를 조정하는 구동 모터부; 를 포함할 수 있다.The virtual image optical unit may include at least one reflective mirror; a position adjusting unit for adjusting a position of the at least one reflection mirror; and a driving motor unit controlling at least one of a reflection angle and a diffraction angle of the at least one reflection mirror by controlling the position adjustment unit. may include

실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 광원에서 방출된 빛을 모아주거나 또는 확산시키는 복수의 광학 부재를 포함함으로써, 영상 패널로 공급되는 광의 빔 세이프(Beam Shape)를 조절할 수 있고 또한 균일한 광이 전달되도록 하여 영상 품질이 개선된 허상 영상을 운전자에게 제공할 수 있다.The head-up display device according to the embodiment includes a plurality of optical members for collecting or diffusing light emitted from a light source, so that a beam shape of light supplied to an image panel can be adjusted and uniform light is transmitted Thus, it is possible to provide a virtual image with improved image quality to the driver.

도 1은 헤드 업 디스플레이 장치의 일 실시예의 블록도를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1에 예시된 헤드 업 디스플레이 장치를 장착한 차량의 일 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2에 예시된 헤드 업 디스플레이 장치의 일부만을 확대 도시한 단면도이고,
도 4a 내지 도 4b는 제1 광학부재의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 제1 광학부재의 일 실시예에 대한 평면도, 사시도 및 단면도를 나타낸 도면이고,
도 6은 제2 광학부재의 일 실시예에 대한 평면도, 사시도 및 단면도를 나타낸 도면이고,
도 7은 제2 광학부재의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 광 가이드부와 영상 생성부의 배치 실시예를 나타낸 도면이고,
도 9a는 광 가이드부를 포함하지 않는 종래의 헤드 업 디스플레이 장치에서의 광 특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이고,
도 9b는 일 실시예의 헤드 업 디스플레이 장치에서의 광 특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a block diagram of an embodiment of a head-up display device,
2 is a view showing an embodiment of a vehicle equipped with the head-up display device illustrated in FIG. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view of only a part of the head-up display device illustrated in FIG. 2;
4a to 4b are views showing an embodiment of the first optical member,
5 is a view showing a plan view, a perspective view and a cross-sectional view of an embodiment of the first optical member,
6 is a view showing a plan view, a perspective view and a cross-sectional view of an embodiment of the second optical member,
7 is a view showing an embodiment of the second optical member,
8 is a view showing an embodiment of the arrangement of the light guide unit and the image generating unit,
9A is a view showing a simulation result of optical characteristics in a conventional head-up display device that does not include a light guide unit;
9B is a diagram illustrating a simulation result of optical characteristics in a head-up display device according to an exemplary embodiment.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention that can specifically realize the above objects will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where it is described as being formed on "on or under" of each element, on (above) or below (on) or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are disposed between the two elements indirectly. In addition, when expressed as “up (up) or down (on or under)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element.

또한, 이하에서 이용되는 “제1” 및 “제2”, “상/상부/위” 및 “하/하부/아래” 등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.In addition, as used hereinafter, relational terms such as “first” and “second”, “upper/upper/above” and “lower/lower/below” refer to any physical or logical relationship or order between such entities or elements. may be used only to distinguish one entity or element from another, without necessarily requiring or implying that

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size.

도 1은 일 실시예의 헤드 업 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a head-up display device according to an embodiment.

일 실시예의 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 광원부(110), 광 가이드부(120), 영상 생성부(130), 허상 광학부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.The head-up display apparatus 100 according to an exemplary embodiment may include a light source unit 110 , a light guide unit 120 , an image generation unit 130 , a virtual image optical unit 140 , and a control unit 150 .

광원부(110)는 영상 생성부로 공급되는 광을 방출하며, 복수의 광원(112) 및 기판(114)을 포함할 수 있다.The light source unit 110 emits light supplied to the image generation unit, and may include a plurality of light sources 112 and a substrate 114 .

복수의 광원(112)은 기판(114) 상에 배치될 수 있다. 기판(114)에는 광원(112)과 전기적 연결을 위한 전극 패턴이 형성될 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC), 실리콘(Si)으로부터 선택된 어느 한 물질로 이루어진 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수도 있고, 필름 형태로 형성될 수도 있다.The plurality of light sources 112 may be disposed on the substrate 114 . An electrode pattern for electrical connection to the light source 112 may be formed on the substrate 114, and a PCB ( Printed Circuit Board) may be a substrate or may be formed in the form of a film.

또한, 기판(114)은 단층 PCB, 다층 PCB, 세라믹 기판, 메탈 코아 PCB 등을 선택적으로 사용할 수 있다.In addition, the substrate 114 may selectively use a single-layer PCB, a multi-layer PCB, a ceramic substrate, a metal core PCB, or the like.

제어부(150)는 기판(114)을 통해 복수의 광원(112)을 구동시키는 역할을 할 수 있다.The controller 150 may serve to drive the plurality of light sources 112 through the substrate 114 .

복수의 광원(112)은 예를 들어, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Device) 또는 레이져(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)일 수 있으나, 실시예는 광원(112)의 종류에 국한되지 않는다.The plurality of light sources 112 may be, for example, a light emitting diode (LED) or a laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), but the embodiment is not limited to the type of the light source 112 .

복수의 광원(112)은 측면 발광형(side view type) 발광 다이오드 또는 상면 발광형(top view type) 발광 다이오드일 수 있다.The plurality of light sources 112 may be a side view type light emitting diode or a top view type light emitting diode.

또한, 광원부(110)에 포함된 복수의 광원(112)은 발광 소자(Light Emitting Diode, LED) 칩, 발광 소자(LED)를 몸체에 고정한 발광 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지에 광학 부재를 더 포함하는 발광 모듈 형태일 수 있다.In addition, the plurality of light sources 112 included in the light source unit 110 include a light emitting diode (Light Emitting Diode, LED) chip, a light emitting device package in which the light emitting device (LED) is fixed to the body, or an optical member in the light emitting device package. It may be in the form of a light emitting module.

광원(112)이 발광 다이오드 칩(LED chip)일 경우, 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성될 수도 있다.When the light source 112 is a light emitting diode chip (LED chip), the light emitting diode chip is composed of a blue LED chip or an ultraviolet LED chip, or a red LED chip, a green LED chip, a blue LED chip, a yellow green LED chip. , may be configured in a package form in which at least one or more of the white LED chips are combined.

여기서, 화이트 LED는 블루 LED 상에 옐로우 형광체(Yellow phosphor)를 결합하거나, 블루 LED 상에 레드 형광체(Red phosphor)와 그린 형광체(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수 있고, 블루 LED 상에 옐로우 형광체(Yellow phosphor), 레드 형광체(Red phosphor) 및 그린 형광체(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수도 있다.Here, the white LED may be implemented by combining a yellow phosphor on a blue LED or using a red phosphor and a green phosphor on the blue LED at the same time, and a yellow phosphor on the blue LED. (Yellow phosphor), red phosphor (Red phosphor), and green phosphor (Green phosphor) can be implemented simultaneously.

한편, 광원부(110)에 포함된 복수의 광원(112)은 서로 다른 파장을 갖는 광을 방출할 수도 있고 서로 동일한 파장 대역을 갖는 광을 방출할 수도 있다. 이때, 제어부(150)는 기판(114)을 통해 복수의 광원(112) 중 적어도 하나의 광원의 발광 여부를 제어하여, 복수의 광원(112)이 교대로 작동하도록 제어할 수도 있다.Meanwhile, the plurality of light sources 112 included in the light source unit 110 may emit light having different wavelengths or may emit light having the same wavelength band. In this case, the controller 150 may control whether at least one light source among the plurality of light sources 112 emits light through the substrate 114 so that the plurality of light sources 112 operate alternately.

또한, 복수의 광원(112)이 적색, 녹색 및 청색 성분의 광을 방출할 경우, 디스플레이될 허상을 컬러로 표현하기 위해, 제어부(150)는 이러한 복수의 광원(112)의 점멸을 기판(114)을 통해 제어할 수 있다.In addition, when the plurality of light sources 112 emit light of red, green, and blue components, in order to express the virtual image to be displayed in color, the controller 150 controls the blinking of the plurality of light sources 112 on the substrate 114 . ) can be controlled through

또한, 헤드 업 디스플레이에서 디스플레이될 허상의 휘도를 조절하기 위해, 제어부(150)는 광원(112)에서 방출되는 광의 밝기 정도를 제어할 수도 있다. 이로 인해, 야간 또는 강하고 직접적인 태양광 등이 존재하는 주간 등 주변 환경에 맞게 높은 품질의 광이 제공될 수 있다.Also, in order to adjust the luminance of the virtual image to be displayed in the head-up display, the controller 150 may control the brightness level of the light emitted from the light source 112 . For this reason, high-quality light can be provided according to the surrounding environment, such as at night or during the day when strong direct sunlight exists.

한편, 광 가이드부(120)는 복수의 광원(112)의 광축 상에 배치되어 광원부(110)로부터 방출된 광을 영상 생성부(130)로 가이드 할 수 있다.Meanwhile, the light guide unit 120 may be disposed on the optical axis of the plurality of light sources 112 to guide the light emitted from the light source unit 110 to the image generator 130 .

영상 생성부(130)는 정보를 갖는 영상을 생성하고, 광 가이드부(120)에 의해 가이드 된 광에 의해, 정보를 갖는 영상을 '영상 광'으로서 투사할 수 있다.The image generating unit 130 may generate an image having information, and project the image having information as 'image light' by the light guided by the light guide unit 120 .

예를 들어, 영상 생성부(130)는 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display), DLP(Digital Light Processing) 또는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 실시예는 영상 생성부(130)의 종류에 국한되지 않는다.For example, the image generating unit 130 may include at least one of a liquid crystal display (LCD), digital light processing (DLP), and liquid crystal on silicon (LCoS), but in the embodiment, an image is generated. It is not limited to the type of the part 130 .

제어부(150)는 정보를 갖는 영상 데이터를 영상 생성부(130)로 제공하고, 영상 생성부(130)는 제어부(150)로부터 받은 영상 데이터를 이용하여 영상을 생성한다. 이를 위해, 제어부(150)는 외부의 차량 정보 제공부(미도시) 등과 전기적으로 접속하여, 영상 데이터를 받을 수 있다. 예를 들어, 차량 정보 제공부는 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있으며, 제어부(150)와 ECU는 전기적으로 연결될 수 있다.The controller 150 provides image data having information to the image generator 130 , and the image generator 130 generates an image using the image data received from the controller 150 . To this end, the controller 150 may receive image data by electrically connecting to an external vehicle information providing unit (not shown) and the like. For example, the vehicle information providing unit may be an Electronic Control Unit (ECU), and the control unit 150 and the ECU may be electrically connected.

ECU는 차량의 운행 및 자동차의 장치에 관한 정보를 저장 및 제어할 수 있으며, 제어부(150)는 이러한 정보 데이터를 수신받아 이를 영상 정보로 구현하도록 영상 데이터로 변환하는 역할을 할 수 있다.The ECU may store and control information about the operation of the vehicle and the device of the vehicle, and the controller 150 may receive such information data and convert it into image data to be implemented as image information.

예를 들어, 제어부(150)는 자동차의 내부 시스템인 ECU 등에서 전달되는 주행정보를 디스플레이가 가능한 데이터로 변환하는 프로세스를 실행할 수 있다.For example, the controller 150 may execute a process of converting driving information transmitted from an ECU, which is an internal system of the vehicle, into displayable data.

그 밖에도 제어부(150)는 실시 예에 의한 헤드 업 디스플레이 장치(100)에서 필요로 하는 전원을 공급하는 역할을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 기판(114) 및 영상 생성부(130) 각각에 전원을 공급할 수 있다.In addition, the control unit 150 may serve to supply power required by the head-up display apparatus 100 according to an embodiment. For example, the controller 150 may supply power to each of the substrate 114 and the image generator 130 .

허상 광학부(140)는 영상 생성부(130)로부터 투사되며 영상을 획득한 영상 광으로부터 허상을 생성하여 출력단자(OUT)를 통해 출력할 수 있다.The virtual image optical unit 140 may generate a virtual image from the image light projected from the image generating unit 130 and obtained by obtaining the image, and output it through the output terminal OUT.

허상 광학부(140)는 적어도 하나의 반사 미러를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 반사 미러의 위치를 조절하는 위치 조절부와, 위치 조절부를 제어하여 적어도 하나의 반사 미러의 반사 각도 또는 회절 각도 중 적어도 하나를 조절하는 구동 모터부를 더 포함할 수 있다.The virtual image optical unit 140 may include at least one reflective mirror, and includes a position adjusting unit for adjusting the position of the at least one reflective mirror, and a reflection angle or a diffraction angle of the at least one reflective mirror by controlling the position adjusting unit. It may further include a driving motor unit for controlling at least one.

예를 들어, 적어도 하나의 반사 미러는 평탄형, 오목형, 볼록형 또는 맞춤형 프리 폼 형태의 미러 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.For example, the at least one reflection mirror may include any one of a flat mirror, a concave mirror, a convex mirror, or a custom free-form mirror.

반사 미러는 Al(Aluminum), Ag(Silver), Au(Gold) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 반사층을 표면에 포함하여 형성될 수 있다.The reflective mirror may be formed by including a reflective layer made of at least one of Al (Aluminum), Ag (Silver), and Au (Gold) on its surface.

또한, 적어도 하나의 반사 미러는 공급된 영상 광의 투사 방향을 바꾸는 방향전환 미러를 포함할 수도 있다.In addition, the at least one reflection mirror may include a redirection mirror for changing the projection direction of the supplied image light.

이하, 전술한 도 1에 예시된 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 이해를 돕기 위해, 차량(200)에 장착된 헤드 업 디스플레이 장치(100)에 대해 설명한다. 그러나, 도 1에 예시된 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 도 2에 예시된 차량(200) 이외에 비행기 등 다양한 탈것에 장착될 수도 있다.Hereinafter, the head-up display apparatus 100 mounted on the vehicle 200 will be described in order to help the understanding of the above-described head-up display apparatus 100 illustrated in FIG. 1 . However, the head-up display apparatus 100 illustrated in FIG. 1 may be mounted on various vehicles other than the vehicle 200 illustrated in FIG. 2 , such as an airplane.

도 2는 도 1에 예시된 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 장착한 차량(200)의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 1의 제어부(150)의 도시는 생략되었다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a vehicle 200 in which the head-up display apparatus 100 illustrated in FIG. 1 is mounted, and the control unit 150 of FIG. 1 is omitted.

도 2를 참조하면, 차량(200)은 헤드 업 디스플레이 장치(100), 윈드실드유리(windshield glass)(202) 및 광 합성부(combiner)(204)를 포함할 수 있다. 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 윈드실드 유리(202) 아래에 배치될 수 있지만, 실시예는 차량(200) 내에서 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 위치에 국한되지 않는다.Referring to FIG. 2 , a vehicle 200 may include a head-up display device 100 , a windshield glass 202 , and a light combiner 204 . Although the head-up display device 100 may be disposed under the windshield glass 202 , the embodiment is not limited to the location of the head-up display device 100 in the vehicle 200 .

이하에서 설명되는 각 도면에 도시된 x, y, z는 데카르트 좌표계를 나타내지만, 실시예는 다른 좌표계에 의해서도 설명될 수 있음은 물론이다.Although x, y, and z shown in each of the drawings described below indicate a Cartesian coordinate system, it goes without saying that embodiments may be described by other coordinate systems.

도 3은 도 2에 도시된 헤드 업 디스플레이 장치(100)에서 광원부(110), 광가이드부(120), 영상 생성부(130) 및 허상 광학부(140)의 구성에 대한 측단면도를 나타낸 것이다.3 is a cross-sectional side view of the configuration of the light source unit 110, the light guide unit 120, the image generator 130, and the virtual image optical unit 140 in the head-up display device 100 shown in FIG. .

도 3의 도시를 참조하면, 광원부(110)와 영상 생성부(130)사이에 광 가이드부(120)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the light guide unit 120 may be disposed between the light source unit 110 and the image generation unit 130 .

광 가이드부(120)는 광원부(110)에 인접하여 배치되는 제1 광학부재(122)와 영상 생성부(130)에 인접하여 배치되는 제2 광학부재(126)를 포함할 수 있다.The light guide unit 120 may include a first optical member 122 disposed adjacent to the light source unit 110 and a second optical member 126 disposed adjacent to the image generator 130 .

제1 광학부재(122)는 베이스 기판(122-1)과 렌즈부(122-2)를 포함할 수 있다. 렌즈부(122-2)는 베이스 기판(122-1)에서 돌출되어 형성될 수 있다.The first optical member 122 may include a base substrate 122-1 and a lens unit 122-2. The lens unit 122 - 2 may be formed to protrude from the base substrate 122-1.

이때 베이스 기판(122-1)은 복수의 광원과 마주보고, 렌즈부(122-2)는 제2 광학부재(126) 방향으로 돌출되도록 배치될 수 있으며, 베이스 기판(122-1)은 광원부(110)의 광축(O1, O2)과 수직되도록 배치될 수 있다.At this time, the base substrate 122-1 may face the plurality of light sources, the lens unit 122-2 may be disposed to protrude toward the second optical member 126, and the base substrate 122-1 may include the light source unit ( It may be disposed to be perpendicular to the optical axes O1 and O2 of the 110 .

제2 광학부재(126)는 제1 광학부재(122) 상에 배치될 수 있으며, 복수의 광원을 포함한 광원부(110) 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광입사면(126-1)과 광입사면에 대향하며 영상 생성부(130) 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 광출사면(126-2)을 포함할 수 있다.The second optical member 126 may be disposed on the first optical member 122, and is formed on the light incidence surface 126-1 and the light incidence surface having a convex curved surface in the direction of the light source unit 110 including a plurality of light sources. It may include a light emitting surface 126 - 2 facing and having a convex curved surface in the direction of the image generating unit 130 .

또한, 광 가이드부(120)에는 중간부재(124)를 더 포함할 수 있다.In addition, the light guide part 120 may further include an intermediate member 124 .

중간부재(124)는 제1 광학부재(122)와 제2 광학부재(126) 사이에 배치될 수 있다. 중간부재(124)는 제1 광학부재(122)를 통과하여 집중된 광원의 빛을 확산시키는 것일 수 있다.The intermediate member 124 may be disposed between the first optical member 122 and the second optical member 126 . The intermediate member 124 may diffuse the light of the concentrated light source passing through the first optical member 122 .

예를 들어, 중간부재(124)는 확산판(Diffuser Sheet)일 수 있다.For example, the intermediate member 124 may be a diffuser sheet.

중간부재(124)는 제1 광학부재를 통과한 광원의 빛을 확산시킴으로써, 중간부재를 통과한 광의 휘도 균일도(Uniformity)를 향상시킬 수 있다.The intermediate member 124 diffuses the light of the light source that has passed through the first optical member, thereby improving luminance uniformity of the light passing through the intermediate member.

예를 들어, 중간부재를 광 가이드부에 포함함으로써 광원의 중심부와 가장자리의 휘도 차이에서 기인한 광원 얼룩을 감소하여 균일한 광을 얻을 수 있다. For example, by including the intermediate member in the light guide part, uniform light can be obtained by reducing light source unevenness caused by the difference in luminance between the center and the edge of the light source.

또한, 중간부재는 프리즘시트(Prism sheet) 또는 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 프리즘 시트 또는 DBEF를 포함하는 경우 중간부재를 통과한 광원의 휘도는 증가될 수 있다.In addition, the intermediate member may further include at least one of a prism sheet and a dual brightness enhancement film (DBEF). When the prism sheet or DBEF is included, the luminance of the light source passing through the intermediate member may be increased.

한편, 광원(112)의 광축과 제1 광학부재 렌즈부(122-2)의 광축이 일치하도록 렌즈부(122-2)의 중간부가 광원(112)의 광축(O1, O2) 상에 위치할 수 있으며, 또한 제2 광학부재의 광입사면(126-1)의 중심부와 광출사면(126-2)의 중심부도 광원(112)의 광축(O1, O2) 상에 위치하도록 배치될 수 있다.Meanwhile, the middle portion of the lens unit 122-2 is positioned on the optical axes O1 and O2 of the light source 112 so that the optical axis of the light source 112 and the optical axis of the first optical member lens unit 122-2 coincide. Also, the central portion of the light incident surface 126 - 1 and the central portion of the light emitting surface 126 - 2 of the second optical member may also be disposed on the optical axes O1 and O2 of the light source 112 . .

도 3에 도시된 실시예의 헤드 업 디스플레이 장치에서 복수의 광원(112)은 2개의 행으로 배열된 것일 수 있다. 예를 들어 도 3의 실시예는 6개의 광원을 포함하는 경우일 수 있지만, 실시예는 광원(112)의 개수에 국한되지 않는다. 즉, 실시예에 의한 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 광원부(110)는 6개보다 더 많거나 더 적은 광원(112)을 포함할 수도 있다.In the head-up display device of the embodiment shown in FIG. 3 , the plurality of light sources 112 may be arranged in two rows. For example, although the embodiment of FIG. 3 may include six light sources, the embodiment is not limited to the number of light sources 112 . That is, the light source unit 110 of the head-up display apparatus 100 according to the embodiment may include more or fewer than six light sources 112 .

예를 들어, 도 3의 실시예에서 6개의 광원은 x축 방향으로 3개의 광원이 정렬되어 배치되고, 하나의 행을 이루는 3개의 광원이 y축 방향으로 2행으로 배치된 경우일 수 있다. 즉, 실시예에서 6개의 광원은 2행 3열로 배열될 수 있지만, 복수의 광원의 배열 형태는 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 배치될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 3 , three light sources are arranged in an x-axis direction, and three light sources constituting one row are arranged in two rows in the y-axis direction. That is, in the embodiment, the six light sources may be arranged in 2 rows and 3 columns, but the arrangement of the plurality of light sources is not limited to the illustrated embodiment and may be arranged in various forms.

도 4a 내지 도 4b는 제1 광학부재(122)에 대한 일 실시예들을 나타낸 도면이다. 4A to 4B are views illustrating exemplary embodiments of the first optical member 122 .

도 4a 내지 도 4b의 도시를 참조하면, 제1 광학부재에서 렌즈부(122-2)는 반구형 또는 반타원구형의 형상일 수 있다. 즉, 베이스 기판(122-1) 상에 반구형 또는 반타원구형의 렌즈부(122-2)가 돌출되어 형성된 것일 수 있다.4A to 4B , in the first optical member, the lens unit 122 - 2 may have a semi-spherical or semi-elliptical shape. That is, a hemispherical or semi-elliptical spherical lens unit 122-2 may protrude from the base substrate 122-1.

이때, 렌즈부(122-2)는 광원을 덮을 수 있는 크기이며, 렌즈부(122-2)가 베이스 기판(122-1)과 만나는 면에서의 단면의 면적은 광원의 단면적 이상일 수 있다.In this case, the lens unit 122-2 is sized to cover the light source, and the area of the cross-section at the surface where the lens unit 122-2 meets the base substrate 122-1 may be greater than or equal to the cross-sectional area of the light source.

도 4a의 (a)는 제1 광학부재의 평면도를 나타낸 도면이고, (b)는 (a)도면에서 AA`선으로 절단한 단면을 나타낸 도면이고, (c)는 (a)도면에서 BB`선으로 절단한 단면을 나타낸 도면이다.(a) of Figure 4a is a view showing a plan view of the first optical member, (b) is a view showing a cross section cut along line AA` in (a) drawing, (c) is a view showing BB` in drawing (a) A drawing showing a cross-section cut by a line.

각각의 광원에 대응하여 배치되도록 형성된 렌즈부(122-2)는 이웃하는 적어도 하나의 렌즈부와 외곽 영역이 중첩되어 형성될 수 있다.The lens unit 122 - 2 formed to correspond to each light source may be formed by overlapping at least one adjacent lens unit and an outer region.

예를 들어, 도 4a를 참조하면 도면에서 행 방향으로 이웃하여 배치되는 렌즈부는 서로 이격되어 배치되나, 열 방향으로 이웃한 렌즈부는 서로 이웃하는 외곽영역이 중첩되도록 형성될 수 있다.For example, referring to FIG. 4A , in the drawing, lens units adjacent in a row direction are disposed to be spaced apart from each other, but lens units adjacent in a column direction may be formed so that neighboring outer regions overlap each other.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 복수의 렌즈부(122-2)는 열 방향으로 이웃한 렌즈부는 서로 이격되어 배치되며, 행 방향으로 배열되어 이웃하는 렌즈부들은 서로 이웃하는 외곽영역이 중첩되도록 형성될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the plurality of lens units 122 - 2 adjacent to each other in the column direction are arranged to be spaced apart from each other, and the lens units are arranged in the row direction so that the neighboring lens units overlap each other. can be formed.

또한, 복수의 렌즈부에서 서로 이웃하는 렌즈부끼리 외곽영역이 모두 중첩되도록 형성될 수도 있다.Also, in the plurality of lens units, the outer regions of neighboring lens units may all overlap each other.

이때, 렌즈부(122-2)의 배치 간격은 대응하는 광원의 배치 간격에 따라 달라질 수 있다.In this case, the arrangement interval of the lens unit 122 - 2 may vary according to the arrangement interval of the corresponding light source.

도 4b에서 렌즈부(122-2)의 수평 단면은 타원형일 수 있으며, 예를 들어 렌즈부(122-2)는 반타원구 형태로 베이스 기판(122-1)상에 형성되는 것일 수 있다.In FIG. 4B , the horizontal cross section of the lens unit 122-2 may have an elliptical shape. For example, the lens unit 122-2 may be formed on the base substrate 122-1 in a semi-elliptical shape.

도 4b의 (a)는 제1 광학부재의 평면도를 나타낸 도면이고, (b)는 (a)도면에서 AA`선으로 절단한 단면을 나타낸 도면이고, (c)는 (a)도면에서 BB`선으로 절단한 단면을 나타낸 도면이다.(a) of Figure 4b is a view showing a plan view of the first optical member, (b) is a view showing a cross section cut along line AA` in (a) drawing, (c) is a view showing BB` in drawing (a) A drawing showing a cross-section cut by a line.

복수의 렌즈부(122-2)는 서로 이격되어 배치되는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 4b를 참조하면 도면에서 행 방향으로 이웃하여 배치되는 렌즈부뿐 아니라 열 방향으로 이웃한 렌즈부도 서로 이격되어 배치될 수 있다.The plurality of lens units 122 - 2 may be disposed to be spaced apart from each other. For example, referring to FIG. 4B , in the drawing, not only the lens units adjacent in the row direction but also the lens units adjacent in the column direction may be spaced apart from each other.

도 4b에서는 수평 단면의 형상이 수직 방향으로 장축을 갖는 타원형의 실시예를 도시하고 있으나, 렌즈부(122-2)의 형상은 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 수평 방향으로 장축을 갖는 타원형의 수평 단면을 갖거나 또는 원형의 수평 단면을 가질 수 있다.Although FIG. 4B shows an embodiment in which the horizontal cross-section has an elliptical shape having a long axis in the vertical direction, the shape of the lens unit 122-2 is not limited to the illustrated embodiment, and has an elliptical shape having a long axis in the horizontal direction. It may have a horizontal cross-section or may have a circular horizontal cross-section.

도 4a 내지 도 4b에 도시하여 나타낸 일 실시예의 제1 광학부재는 영상 생성부 방향으로 돌출되어 형성된 렌즈부(122-2)로 인하여, 복수의 광원에서 방출된 빛이 렌즈부(122-2)를 통과하면서 영상 생성부 방향으로 집중되도록 하는 효과를 가질 수 있다.In the first optical member of the embodiment shown in FIGS. 4A to 4B , the light emitted from the plurality of light sources is emitted from the lens unit 122-2 due to the lens unit 122-2 protruding toward the image generating unit. It may have an effect of focusing in the direction of the image generator while passing through.

따라서, 복수의 광원의 배치가 달라지는 경우 제1 광학부재에서의 렌즈부의 배열 형태도 이에 상응하여 다르게 형성될 수 있다.Accordingly, when the arrangement of the plurality of light sources is changed, the arrangement shape of the lens unit in the first optical member may be formed differently accordingly.

도 5는 제1 광학부재의 일 실시예에 대한 도면들을 나타낸 것이다.5 is a view showing an embodiment of the first optical member.

도 5의 (a)는 제1 광학부재의 평면도를 나타낸 것으로, 도 5의 실시예에서 제1 광학부재의 렌즈부(122-2)는 y축 방향의 지름이 x축 방향의 지름보다 큰 타원형일 수 있으며, y축 방향, 즉 열 방향으로 이웃한 렌즈부는 서로 인접한 부분에서 중첩되도록 형성될 수 있다.FIG. 5A is a plan view of the first optical member, and in the embodiment of FIG. 5 , the lens unit 122-2 of the first optical member is an elliptical in which the diameter in the y-axis direction is larger than the diameter in the x-axis direction. may be, and the lens units adjacent to each other in the y-axis direction, that is, in the column direction, may be formed to overlap each other in adjacent portions.

도 5의 (b)는 제1 광학부재의 사시도이고, (c)는 도 5의 (a)에서 AA`선으로 절단한 면에서의 정면도이고, (d)는 도 5의 (a)에서 BB`선으로 절단한 면에서의 정면도에 해당한다.Figure 5 (b) is a perspective view of the first optical member, (c) is a front view in the plane cut along line AA' in Figure 5 (a), (d) is BB in Figure 5 (a) `Corresponds to the front view of the plane cut by a line.

예를 들어, 도 5에 도시된 제1 광학부재 실시예는 헤드 업 디스플레이 장치에 포함된 광원의 개수가 6개이고, 복수의 광원이 2행 3열로 배열된 경우에 사용되는 광학부재일 수 있다.For example, the first optical member embodiment illustrated in FIG. 5 may be an optical member used when the number of light sources included in the head-up display device is six and the plurality of light sources are arranged in two rows and three columns.

도 4a 내지 도 5에서 도시된 실시예의 제1 광학부재는 광원 상에 대응하여 렌즈부가 배치되도록 형성되어 광원에서 방출된 빛이 제1 광학부재를 통과하면서 집중되어 방출되도록 할 수 있다.The first optical member of the embodiment shown in FIGS. 4A to 5 may be formed such that a lens unit is disposed to correspond to the light source, so that light emitted from the light source is concentrated and emitted while passing through the first optical member.

즉, 제1 광학부재를 광원부 상에 배치하여 광원에서 방출되어 확산되는 빛을 집중시킴으로써 영상 생성부 방향으로 향하는 광의 휘도를 증가시켜 광원부의 광 효율을 향상할 수 있다.That is, by arranging the first optical member on the light source unit to focus the light emitted and diffused from the light source, the luminance of the light directed toward the image generating unit may be increased, thereby improving the light efficiency of the light source unit.

도 6은 제2 광학부재의 일 실시예에 대한 도면들이다.6 is a view of an embodiment of the second optical member.

도 6의 (a)는 제2 광학부재의 평면도를 나타낸 것으로, 점선으로 나타난 부분은 제2 광학부재의 중심부(C)로서 광원의 광축 상에 배치될 수 있다. 즉, 제2 광학부재의 중심부(C)는 수평 기둥의 형상에서 곡면 중 가장 돌출된 부분일 수 있다.6A is a plan view of the second optical member, and a portion indicated by a dotted line is the central portion (C) of the second optical member and may be disposed on the optical axis of the light source. That is, the central portion (C) of the second optical member may be the most protruding portion of the curved surface in the shape of the horizontal column.

도 6의 (b)는 제2 광학부재의 사시도이고, (c)는 도 6의 (a)에서 AA`선으로 절단한 면에서의 정면도이고, (d)는 도 6의 (a)에서 BB`선으로 절단한 면에서의 정면도에 해당한다.Figure 6 (b) is a perspective view of the second optical member, (c) is a front view in the plane cut along line AA` in Figure 6 (a), (d) is BB in Figure 6 (a) `Corresponds to the front view of the plane cut by a line.

즉, 제2 광학부재는 광입사면을 이루는 제1 곡선(126-1a)과 광출사면을 이루는 제2 곡선(126-2a)이 서로 연결되어 형성된 수직 단면을 가질 수 있으며, 이러한 단면이 x축 방향으로 연장되어 형성된 수평 기둥 형상일 수 있다. 이때, 제2 광학부재의 수직 단면은 yz면에서의 단면일 수 있다.That is, the second optical member may have a vertical section formed by connecting the first curve 126-1a constituting the light incident surface and the second curve 126-2a constituting the light exit surface to each other. It may have a horizontal column shape extending in the axial direction. In this case, the vertical cross-section of the second optical member may be a cross-section in the yz plane.

한편, 제2 광학부재는 원기둥 중 일부분만을 포함하도록 형성된 입체 형상일수 있다. 즉, 제2 광학부재는 원형의 밑면 원주 중 일부분만을 포함하도록 높이 방향으로 절단된 원기둥이 xy평면을 기준으로 양측으로 대칭되어 형성된 입체 형상일 수 있다. 또한, 제2 광학부재는 이러한 입체 형상이 y축 방향으로 중복되어 배치되는 것일 수 있다.Meanwhile, the second optical member may have a three-dimensional shape formed to include only a portion of a cylinder. That is, the second optical member may have a three-dimensional shape in which a cylinder cut in the height direction to include only a portion of the circumference of the circular bottom surface is symmetrically formed on both sides with respect to the xy plane. Also, the second optical member may have such a three-dimensional shape overlapping in the y-axis direction.

예를 들어, 2행으로 배열된 광원에 대응하여 제2 광학부재는 2개의 입체 형상이 y축 방향으로 중복되어 배치된 형태를 가질 수 있다.For example, the second optical member may have a form in which two three-dimensional shapes are overlapped in the y-axis direction to correspond to the light sources arranged in two rows.

이때, 제2 광학부재에 포함된 입체 형상에서 곡면의 중심부가 광원의 광축 상에 배치될 수 있다. 도 6의 (b)는 두 개의 입체 형상으로 이루어진 제2 광학부재의 사시도를 나타낸 것이다. In this case, in the three-dimensional shape included in the second optical member, the center of the curved surface may be disposed on the optical axis of the light source. 6B is a perspective view of a second optical member having two three-dimensional shapes.

도 7은 제2 광학부재(126)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7(a)는 제2 광학부재의 사시도이고, 도 7(b)는 도 7(a)에서 BB`선으로 절단된 제2 광학부재의 단면도이다.7 is a view showing another embodiment of the second optical member (126). Figure 7 (a) is a perspective view of the second optical member, Figure 7 (b) is a cross-sectional view of the second optical member cut along line BB` in Figure 7 (a).

도 7(b)를 참조하면 제2 광학부재는 광입사면을 이루는 제1 곡선(126-1a)과 광출사면을 이루는 제2 곡선(126-2a) 및 제1 곡선과 제2 곡선을 연결하는 직선(126-3a)으로 이루어진 수직 단면을 가질 수 있다. Referring to FIG. 7(b), the second optical member connects the first curve 126-1a forming the light incident surface and the second curve 126-2a forming the light exit surface, and the first curve and the second curve It may have a vertical cross section made of a straight line (126-3a).

또한, 도 7(a)를 참조하면, 제2 광학부재는 이러한 도 7(b)에 도시된 수직 단면이 x축 방향으로 연장되어 형성되는 수평 기둥의 입체 형상을 가질 수 있다.In addition, referring to FIG. 7( a ), the second optical member may have a three-dimensional shape of a horizontal column formed by extending the vertical cross-section shown in FIG. 7( b ) in the x-axis direction.

즉, 도 7에 도시되어 설명되는 일 실시예의 제2 광학부재는 광입사면과 광출사면이 각각 x축 방향으로 연장되어 있고, 두 개의 곡면인 광입사면과 광출사면 및 광입사면과 광출사면의 양 끝점을 서로 연결한 측면으로 형성되는 입체 형상일 수 있다.That is, in the second optical member of the embodiment illustrated and described in FIG. 7 , the light incident surface and the light output surface extend in the x-axis direction, respectively, and the light incident surface, the light exit surface, and the light incident surface are two curved surfaces. It may be a three-dimensional shape formed as a side surface connecting both end points of the light emitting surface to each other.

도 6 내지 도 7의 실시예를 참고하면, 제2 광학부재에서 광입사면은 제1 광학부재 방향으로 볼록하게 형성된 곡면이고, 광출사면은 영상 생성부 방향으로 볼록하게 형성된 곡면형상을 가질 수 있으며, 이러한 제2 광학부재의 곡면 형상으로 인하여 광원에서 방출된 빛의 상하 방향 즉 y축 방향의 빛이 좀 더 집중되도록 할 수 있다.6 to 7 , in the second optical member, the light incident surface is a curved surface convexly formed in the direction of the first optical member, and the light exit surface may have a curved surface shape formed convexly in the image generating unit direction. And, due to the curved shape of the second optical member, the vertical direction of the light emitted from the light source, that is, the light in the y-axis direction can be more concentrated.

한편, 상술한 도 4a 내지 도 7의 일 실시예의 제1 광학부재(122)와 제2 광학부재(126)는 예를 들어, PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), COC(Cyclic Olefin Copolymers), PEN(polyethylene naphthalate), PC(Polycarbonate), PS(Polystyrene), 또는 MS(Mathacylate styrene) 수지 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있지만, 실시예는 제1 광학부재와 제2 광학부재의 물질에 국한되지 않는다.Meanwhile, the first optical member 122 and the second optical member 126 of the embodiment of FIGS. 4A to 7 described above are, for example, an acrylic resin-based material such as PMMA (Polymethylmethacrylate), PET (polyethylene terephthlate), and COC. (Cyclic Olefin Copolymers), PEN (polyethylene naphthalate), PC (Polycarbonate), PS (Polystyrene), or MS (Mathacylate styrene) may be formed including any one of the resin, but the embodiment is a first optical member and a second It is not limited to the material of the optical member.

또한, 제1 광학부재(122)에서 베이스 기판(122-1)과 렌즈부(122-2)는 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 베이스 기판과 렌즈부는 일체(一體)로 형성될 수 있다.In addition, in the first optical member 122 , the base substrate 122-1 and the lens unit 122-2 may be made of the same material, for example, the base substrate and the lens unit may be integrally formed. have.

도 8은 광학부재를 포함한 광가이드부(120)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.8 is a view showing an embodiment of the light guide unit 120 including the optical member.

도 8의 (a)는 광가이드부(120)와 영상 생성부(130)의 배치를 평면도로 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 사시도, (c)는 도 8의 (a)에서 AA`선으로 절단한 면에서의 정면도이고, (d)는 도 8의 (a)에서 BB`선으로 절단한 면에서의 정면도에 해당한다.8 (a) is a plan view showing the arrangement of the light guide unit 120 and the image generating unit 130, (b) of FIG. 8 is a perspective view, (c) is AA` in FIG. It is a front view in a plane cut by a line, and (d) corresponds to a front view in a plane cut in line BB` in (a) of FIG. 8 .

도 8을 참조하면, 광 가이드부(120)는 광원부에 인접하여 배치되는 제1 광학부재(122), 제1 광학부재 상에 배치되는 중간부재(124) 및 중간부재 상에 배치되는 제2 광학부재(126)를 포함하는 구성을 가질 수 있다. Referring to FIG. 8 , the light guide unit 120 includes a first optical member 122 disposed adjacent to the light source unit, an intermediate member 124 disposed on the first optical member, and a second optical member disposed on the intermediate member. It may have a configuration including the member 126 .

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 광 가이드부(120)는 제1 광학부재(122), 중간부지(124) 및 제2 광학부재(126)를 포함하여 배치하는 하우징부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징부에서 제1 광학부재, 중간부재 및 제2 광학부재는 적층되어 배치될 수 있으며, 또한 하우징부에는 제1 광학부재, 중간부재 및 제2 광학부재가 일정 간격을 유지하여 배치될 수 있도록 각 광학부재들을 고정하는 홀더부가 더 포함되어 형성될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the light guide unit 120 may further include a housing unit disposed including the first optical member 122 , the intermediate part 124 , and the second optical member 126 . For example, in the housing part, the first optical member, the intermediate member, and the second optical member may be stacked and disposed, and the first optical member, the intermediate member, and the second optical member are disposed in the housing part by maintaining a predetermined interval. A holder portion for fixing each optical member may be further included to be formed.

이때, 광 가이드부(120)는 광원부에서 공급되는 빛을 제1 광학부재(122)에서 영상 생성부(130) 방향으로 집중되도록 하고, 이후 중간부재(124)를 거치며 집중된 빛이 균일하게 분포되도록 할 수 있으며, 다시 제2 광학부재(126)에서 상하방향인 y축 방향의 빛을 좀 더 집중시켜 광원부에서 영상 생성부로 공급되는 광 효율을 개선시키는 효과를 가질 수 있다.At this time, the light guide unit 120 focuses the light supplied from the light source unit in the direction of the image generating unit 130 from the first optical member 122 , and then passes through the intermediate member 124 so that the concentrated light is uniformly distributed. In addition, the second optical member 126 may have the effect of improving the light efficiency supplied from the light source unit to the image generating unit by more concentrating the light in the y-axis direction, which is the vertical direction.

도 9a 내지 9b는 광원부에서 공급된 광이 영상 생성부에 공급되어 출력된 영상에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.9A to 9B are diagrams illustrating simulation results for an image output from the light supplied from the light source unit being supplied to the image generating unit.

도 9a는 광 가이드부가 포함되지 않은 경우의 영상 출력 결과이고, 도 9b는 실시예의 광 가이드부를 포함하는 경우에 대한 영상 생성부의 영상 출력 결과에 해당한다.9A is an image output result when the light guide unit is not included, and FIG. 9B corresponds to an image output result of the image generator when the light guide unit is included in the embodiment.

실시예의 광 가이드부가 포함되지 않은 도 9a의 경우, 광원의 배열에 따라 광원이 위치하는 부분과 광원들 사이의 이격 공간에서 출력되는 빛의 편차가 생겨 광원 얼룩이 발생할 수 있으며, 출력 영상의 전체적인 휘도도 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.In the case of FIG. 9A in which the light guide part of the embodiment is not included, depending on the arrangement of the light sources, there may be a deviation of the light output in the space between the light sources and the portion where the light sources are located, so that light source spots may occur, and the overall luminance of the output image It can be seen that the lower

이와 비교하여 실시예의 광 가이드부가 포함된 경우인 도 9b를 참조하면, 광원이 있는 부분과 광원들 사이의 이격 공간인 부분의 휘도의 편차가 줄어들어 광원 얼룩이 발생되지 않으며, 전체적인 휘도 또한 개선된 것을 알 수 있다.In comparison with this, referring to FIG. 9B where the light guide part of the embodiment is included, it can be seen that the variation in luminance of the part where the light source is located and the part that is the spaced apart space between the light sources is reduced, so that light source spots do not occur, and the overall luminance is also improved. can

즉, 실시예의 헤드 업 디스플레이 장치의 경우 광 가이드부에 복수의 광학부재를 포함함으로써, 광원으로부터 방출된 빛을 집중시켜 생성되는 허상의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 중간부재를 광 가이드부에 포함함으로써 집중된 광을 균일하게 확산시킴으로써 광 가이드부를 통하여 공급된 광을 이용하여 생성된 허상의 광학 특성을 개선할 수 있다. That is, in the case of the head-up display device according to the embodiment, by including a plurality of optical members in the light guide unit, the luminance of the virtual image generated by concentrating the light emitted from the light source can be improved. In addition, by including the intermediate member in the light guide portion to uniformly diffuse the focused light, it is possible to improve the optical properties of the virtual image generated using the light supplied through the light guide portion.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100 : 헤드 업 디스플레이 장치 110 : 광학부
120 : 광 가이드부 122 : 제1 광학부재
124 : 중간 부재 126 : 제2 광학부재
130 : 영상 생성부 140 : 허상 광학부
100: head-up display device 110: optical unit
120: light guide part 122: first optical member
124: intermediate member 126: second optical member
130: image generating unit 140: virtual image optical unit

Claims (17)

광을 방출하는 광원부;
상기 광원부의 광축과 평행한 제1 방향으로 대향하도록 배치되고, 정보를 갖는 영상을 생성하는 영상 생성부;
상기 광원부와 상기 영상 생성부 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 방출된 광을 상기 영상 생성부로 가이드하는 광 가이드부; 및
상기 영상 생성부에서 생성된 상기 영상을 허상 영상으로 생성하는 허상 광학부를 포함하며,
상기 광원부는 복수의 행들과 복수의 열들을 포함하는 행렬 형태로 배열되는 복수의 광원들을 포함하고, 상기 복수의 행들은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배열되고, 상기 복수의 열들은 상기 제1 및 제2 방향들 각각과 수직인 제3 방향으로 배열되고,
상기 광 가이드부는
상기 복수의 광원들과 대응하여 복수의 행들과 복수의 열들을 포함하는 행렬 형태로 배열되는 복수의 렌즈들을 포함하는 제1 광학부재; 및
상기 제1 광학부재 상에 배치되고, 상기 광원부 방향으로 볼록한 제1 곡면을 갖는 광입사면과 상기 광입사면에 대향하며 상기 영상 생성부 방향으로 볼록한 제2 곡면을 갖는 광출사면을 포함하는 제2 광학부재를 포함하고,
상기 복수의 렌즈들 중 상기 제3 방향으로 배치되는 렌즈들은 서로 이격되어 배치되고, 상기 제2 방향으로 배치되는 렌즈들은 이웃하는 외곽 영역이 중첩되는 헤드 업 디스플레이 장치.
a light source emitting light;
an image generating unit disposed to face the light source unit in a first direction parallel to an optical axis and generating an image having information;
a light guide unit disposed between the light source unit and the image generating unit and guiding the light emitted from the light source unit to the image generating unit; and
and a virtual image optical unit generating the image generated by the image generating unit as a virtual image,
The light source unit includes a plurality of light sources arranged in a matrix form including a plurality of rows and a plurality of columns, the plurality of rows are arranged in a second direction perpendicular to the first direction, and the plurality of columns are arranged in a third direction perpendicular to each of the first and second directions,
The light guide
a first optical member including a plurality of lenses arranged in a matrix form including a plurality of rows and a plurality of columns to correspond to the plurality of light sources; and
a first optical member disposed on the first optical member and comprising a light incident surface having a first curved surface convex in the direction of the light source and a light exit surface facing the light incident surface and having a convex second curved surface in the direction of the image generator 2 including an optical member,
Among the plurality of lenses, the lenses arranged in the third direction are spaced apart from each other, and the lenses arranged in the second direction overlap adjacent outer regions.
제1항에 있어서,
상기 광 가이드부는 상기 제1 광학부재와 상기 제2 광학부재 사이에 배치되는 중간부재를 포함하며,
상기 중간부재는 제1면과 제2면을 포함하는 확산판이고,
상기 확산판의 제1면과 제2면 각각은 상기 광원부의 광축과 수직한 평면인 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1,
The light guide unit includes an intermediate member disposed between the first optical member and the second optical member,
The intermediate member is a diffusion plate including a first surface and a second surface,
Each of the first and second surfaces of the diffusion plate is a plane perpendicular to the optical axis of the light source unit.
제2항에 있어서,
상기 중간부재는 프리즘시트 또는 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 중 적어도 하나를 더 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치.
3. The method of claim 2,
The intermediate member is a head-up display device further comprising at least one of a prism sheet or DBEF (Dual Brightness Enhancement Film).
제1항에 있어서,
상기 제1 광학부재는 상기 광원부의 상기 광축과 수직되도록 배치되는 베이스 기판을 포함하고, 상기 복수의 렌즈들은 상기 베이스 기판으로부터 상기 제2 광학부재를 향하는 방향으로 돌출되는 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1,
The first optical member includes a base substrate disposed to be perpendicular to the optical axis of the light source unit, and the plurality of lenses protrude from the base substrate in a direction toward the second optical member.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 렌즈들 각각은 반구 또는 반타원구의 형상인 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1,
Each of the plurality of lenses is a hemispherical or semi-elliptical head-up display device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 광원들 각각은 서로 다른 파장을 갖는 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1,
Each of the plurality of light sources has a different wavelength head-up display device.
제1항에 있어서,
상기 제2 광학부재는 상기 제1 곡면과 상기 제2 곡면을 연결하는 직선을 포함하는 수직 단면을 갖는 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1,
The second optical member is a head-up display device having a vertical cross-section including a straight line connecting the first curved surface and the second curved surface.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 제2 광학부재는 상기 수직 단면이 상기 제3 방향으로 연장되어 형성된 수평 기둥인 헤드 업 디스플레이 장치.
11. The method of claim 10,
The second optical member is a head-up display device that is a horizontal column formed by extending the vertical section in the third direction.
제12항에 있어서,
상기 제2 광학부재는 상기 제2 방향으로 중복되어 배치된 복수의 상기 수평 기둥을 포함하고,
상기 수평 기둥은 상기 복수의 광원들이 배치된 행에 대응하여 상기 제2 방향으로 중복되어 배치되고,
상기 수평 기둥의 곡면의 중심부와 상기 렌즈의 중심부는 상기 광원부의 상기 광축 상에 배치되는 헤드 업 디스플레이 장치.
13. The method of claim 12,
The second optical member includes a plurality of the horizontal pillars overlapped in the second direction,
The horizontal pillars are disposed overlappingly in the second direction corresponding to the rows in which the plurality of light sources are disposed,
A central portion of the curved surface of the horizontal pillar and a central portion of the lens are disposed on the optical axis of the light source unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 허상 광학부는 적어도 하나의 반사 미러;
상기 적어도 하나의 반사 미러 위치를 조절하는 위치 조절부; 및
상기 위치 조절부를 제어하여 상기 적어도 하나의 반사 미러의 반사 각도 또는 회절 각도 중 적어도 하나를 조정하는 구동 모터부를 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치.
According to claim 1, wherein the virtual image optical unit at least one reflection mirror;
a position adjusting unit for adjusting a position of the at least one reflection mirror; and
and a driving motor unit controlling at least one of a reflection angle and a diffraction angle of the at least one reflection mirror by controlling the position adjustment unit.
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