KR20080045849A - Head up display arraratus in vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 반사형 헤드 업 디스플레이 장치의 개략도를 나타낸다.1 shows a schematic diagram of a typical reflective head-up display device.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing an embodiment of a vehicle head up display apparatus according to the present invention.
도 3은 HUD 광학계(210)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 3 schematically shows the configuration of the HUD
도 4는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. Figure 4 shows another embodiment of a head-up display device for a vehicle according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. 5 illustrates another embodiment of a vehicle head up display apparatus according to the present invention.
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 메카니즘을 나타낸 도면이다.6A to 6E illustrate an operation mechanism of the head up display apparatus for a vehicle according to the embodiment of FIG. 5.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
210 : HUD 광학계 230 : 슬라이딩 커버부210: HUD optical system 230: sliding cover portion
211 : 광원 231 : 슬라이딩 커버211: light source 231: sliding cover
213 : 라이트 벨브 232 : 커버 기어부213: light valve 232: cover gear portion
215 : 확대렌즈 233 : 구동부215: magnifying lens 233: driving part
217 : 반투과거울217: semi-transparent mirror
220 : 하우징부220: housing part
221 : 가이드 레일221: guide rail
본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a head up display device for a vehicle.
운전 중에 차량 주행정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템이 있는데 그 중 헤드 업 디스플레이(Head up Display;HUD)가 주요 관심사가 되고 있다. 헤드 업 디스플레이(이하,'HUD'라 함)란 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉 운전자의 주시야 선을 벗어나지 않는 범위에서 차량 주행 정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.There are several systems that are being developed as a medium to effectively convey vehicle driving information and surrounding situation information to the driver while driving. Head up display (HUD) has become a major concern. The head-up display (hereinafter referred to as 'HUD') is a system that provides vehicle driving information or other information within the range of the driver's front line, ie, the driver's line of sight, while driving a vehicle or aircraft.
도 1은 일반적인 반사형 헤드 업 디스플레이 장치의 개략도를 나타낸다. 헤드 업 디스플레이 장치는 광원(11)의 출력되는 영상을 반사거울(12)로 반사시켜 컴바인더(combinder) 역할을 하는 윈드쉴드 글라스(13)에 투사시켜 운전자가 윈드쉴드(13) 외부에 허상(14)을 볼 수 있도록 함으로써 운전자에게 주행정보를 제공한다. 상기와 같은 헤드 업 디스플레이 장치는 일반적으로 도 1에 도시된 것과 같이 운전석 앞의 대시보드(dash board)에 함몰되도록 장착되거나, 대시보드 상에 장착된다. 1 shows a schematic diagram of a typical reflective head-up display device. The head-up display device reflects the output image of the
상기와 같은 종래의 헤드 업 디스플레이 장치는 차량 내 먼지로 인하여 발광부 및 반사렌즈의 성능이 저하되어 밝기, 명암비 및 색재현성 등이 현저하게 떨어 지게 된다.In the conventional head-up display device as described above, the performance of the light emitting unit and the reflecting lens is degraded due to the dust in the vehicle, and thus the brightness, contrast ratio, and color reproducibility are remarkably decreased.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래 헤드 업 디스플레이가 먼지 및 이물로 인해 발생하는 광학적 성능 저하를 방지하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a head-up display device that prevents the optical performance degradation caused by the dust and foreign matter in the conventional head-up display.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 운전자의 전방에 허상을 만들어 화상 정보를 제공하는 HUD 광학계, 상기 HUD 광학계가 설치되고, 가이드 레일이 형성된 하우징부, 상기 하우징부에 형성된 가이드 레일을 따라 이동하며, 하우징부를 개폐하는 슬라이딩 커버부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the vehicle head-up display device according to the present invention is a HUD optical system for providing a virtual image in front of the driver to provide image information, the housing unit is provided with the HUD optical system, the guide rail is formed, the housing unit Moving along the guide rail formed in, characterized in that it comprises a sliding cover portion for opening and closing the housing portion.
상기 슬라이딩 커버부는 상기 하우징부에 형성된 가이드 레일을 따라 이동하는 슬라이딩 커버와 상기 슬라이딩 커버를 이동시키는 커버 이송장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 커버 이송장치는 상기 슬라이딩 커버의 일부와 연결되어 상기 슬라이딩 커버를 상기 가이드 레일을 따라 이동시키는 커버 기어부, 상기 커버 기어부에 동력을 제공하는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. The sliding cover portion is characterized in that it comprises a sliding cover moving along the guide rail formed in the housing portion and a cover conveying device for moving the sliding cover. The cover conveying apparatus may be configured to include a cover gear part connected to a part of the sliding cover to move the sliding cover along the guide rail, and a driving part to provide power to the cover gear part.
상기 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는 상기 HUD 광학계를 상하로 이동시키는 광학계 이송장치를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 광학계 이송장치는 상기 HUP 광학장치의 하부에 수직하게 연결되는 크랭크 축, 상기 크랭츠 축을 상승 또는 하강시키는 광학계 기어부, 상기 광학계 기어부에 동력을 제공하는 구동부를 포함 하여 구성될 수 있다. The vehicle head-up display device may further include an optical system transfer device for moving the HUD optical system up and down. The optical system transfer apparatus may include a crank shaft vertically connected to a lower portion of the HUP optical apparatus, an optical system gear unit for raising or lowering the cranks shaft, and a driving unit for providing power to the optical system gear unit.
상기 헤드 업 디스플레이 장치는 외부에서 입력되는 제어신호에 따라 커버 기어부 또는 광학계 기어부 중 하나를 선택적으로 구동부와 연결시키는 트렌스미션부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The head-up display device may further include a transmission unit for selectively connecting one of the cover gear unit and the optical system gear unit to the driving unit according to a control signal input from the outside.
상기 HUD 광학계는 광원, 외부에서 입력되는 영상신호에 따라 상기 광원에서 출력되는 빛을 선택적으로 출력하는 라이트 벨브, 상기 라이트 벨브를 통해 출력되는 빛을 운전자의 눈으로 반사시켜 운전자의 전방에 허상을 맺게하는 반투과거울로 구성될 수있다. 상기 라이트 벨브와 반투과거울 사이에 상기 라이트 벨브를 통해 출력되는 빛을 확대시켜 출력하는 확대렌즈가 더 구비되는 것이 바람직히다. 상기 반투과거울은 오목거울 형태인 것이 바람직히다. 상기 반투과거울은 상기 슬라이딩 커버가 닫힐 때 접히고 , 슬라이딩 커버가 열릴때 펴지는 것이 바람직하다.The HUD optical system is a light valve for selectively outputting light output from the light source according to a light source and an image signal input from the outside, and reflects the light output through the light valve to the driver's eyes to form a virtual image in front of the driver. Which may consist of a transflective mirror. Preferably, an enlarged lens is further provided between the light valve and the transflective mirror to enlarge and output the light output through the light valve. The transflective mirror is preferably in the form of a concave mirror. The transflective mirror is preferably folded when the sliding cover is closed and unfolded when the sliding cover is opened.
상기 HUD 광학계는 광원, 외부에서 입력되는 영상신호에 따라 상기 광원에서 출력되는 빛을 선택적으로 출력하는 라이트 벨브 및 상기 라이트 벨브를 통해 출력되는 빛을 확대하여 차량의 윈드쉴드로 출력하는 확대렌즈를 포함하여 구성되고, 상기 윈드쉴드에 반사된 빛은 운전자의 눈으로 입사하여 운전자 전방에 허상을 맺게하는 것을 특징으로 한다.The HUD optical system includes a light source for selectively outputting light output from the light source according to a light source, an image signal input from the outside, and an enlarged lens for expanding the light output through the light valve and outputting the light to the windshield of the vehicle. The light reflected by the windshield is incident to the driver's eyes, characterized in that to form a virtual image in front of the driver.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 또한 도면의 수치는 발명의 이해를 돕기위해 과장되어 있다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail through embodiments of a vehicle head-up display device according to the present invention. However, the present invention is not intended to be limited to the specific forms disclosed, but rather, the present invention is defined by the claims. It includes all modifications, equivalents, and substitutes that are consistent with the spirit of the present invention. In addition, the figures in the drawings are exaggerated to help understand the invention.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing an embodiment of a vehicle head up display apparatus according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 헤드 업 디스플레이 장치는 운전자의 전방에 허상을 만들어 화상 정보를 제공하는 HUD 광학계(210), 상기 HUD 광학계(210)가 설치되고, 가이드 레일이 형성된 하우징부(220) 및 상기 하우징부(220)에 형성된 가이드 레일(221)을 따라 이동하며, 하우징부(220)를 개폐하는 슬라이딩 커버부(230)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the head-up display device according to the present invention includes a housing unit in which a HUD
특히, 본 발명은 헤드 업 디스플레이 장치를 사용하지 않는 경우, 하우징부(220)와 슬라이딩 커버부(230)로 HUD 광학계를 밀폐시켜 먼지 등의 이물질로 인한 헤드 업 디스플레이 장치의 성능저하를 방지하는 것에 그 특징이 있다.In particular, the present invention is to prevent the performance degradation of the head-up display device due to the foreign matter such as dust by sealing the HUD optical system with the
상기 HUD 광학계(210)는 운전자의 전방에 허상을 만들어 화상 정보를 제공한다. 도 3은 HUD 광학계(210)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 상기 HUD 광학계(210)는 광원(211), 외부에서 입력되는 영상신호에 따라 광원(211)에서 출력되는 빛을 선택적으로 출력하는 라이트 벨브(213), 상기 라이트 벨브(213)를 통해 출력되는 빛을 확대시키는 확대렌즈(215)와 확대렌즈(215)에서 출력하는 빛을 운전자의 눈으로 반사시켜 운전자의 전방에 허상을 맺게하는 반투과거울(217)로 구성된다. 이때 경우에 따라서 상기 확대렌즈(215)는 생략될 수 있다.The HUD
상기 라이트 벨브(213)에는 외부에서 차량의 속도, 주행정보 등의 각종 정보의 영상신호가 입력되고 이에 따라 영상의 각 화소별로 구비된 조리개 형식의 벨브가 열거나 닫혀 영상을 출력한다. 상기 라이트 벨브(213)에서 출력된 빛은 확대렌즈(215)에 의해 확대되어 반투과거울(217)에서 반사된다. 상기 반투과거울(217)은 오목거울의 형태를 취하며 광원에서 출력된 소정의 빛을 운전자의 눈으로 반사킨다. 운전자의 눈에 반사된 빛은 도 1에서와 같이 운전자 전방에 허상을 형성하여 영상정보를 제공한다. 상기 반투과거울(217)은 라이트 벨브(213)에서 출력되는 빛을 반사시킴과 아울러 광원 반대편에서 입사하는 빛도 투과시켜, 운전자는 영상신호 뿐만 아니라 운전자의 전방 시계도 확보할 수 있게한다. 상기 HUD 광학계(210)의 영상출력 알고리즘은 일반적인 헤드 업 디스플레이와 동일한 작동원리에 의하므로 구체적 기재는 생략한다.The
상기 반투과거울(217)은 도 3의 (b)와 같이 사용하지 않는 경우 부피를 최소화하기 위해서 접힐 수 있는 구성을 갖는다. 반투과거울(217)은 모터에 의해 구동될 수 있으며, 특히, 슬라이딩 커버부와 연계하여 슬라이딩 커버(231)가 닫힐 때는 반투과 거울이 접히고, 슬라이딩 커버(231)가 열릴 때 반투과 거울이 펴짐으로써 하우징부(220)의 공간을 최소화시킬 수 있다.The
상기 하우징부(220)는 차량의 대시보드(dash board)에 형성된다. 하우징부(220)의 바닥에는 HUD 광학계(210)가 설치되고, 하우징부의 상부 측면에는 슬라이딩 커버(231)가 이동할 수 있는 가이드 라인(221)이 대칭적으로 형성된다. 하우징부의 내부는 상기 슬라이딩 커버(231)가 닫히면 외부의 공기가 유입할 수 없도록 밀폐되도록 형성된다.The
상기 슬라이딩 커버부(230)는 상기 하우징부(220)에 형성된 가이드 레일(221)을 따라 이동하는 슬라이딩 커버(231)와 상기 슬라이딩 커버(231)의 일부와 연결되어 상기 슬라이딩 커버(231)를 상기 가이드 레일(221)을 따라 이동시키는 커버 기어부(232)와 상기 커버 기어부(232)에 동력을 제공하는 구동부(233)로 구성된다. 본 발명의 일 실시예로서 상기 슬라이딩 커버의 일 측면 또는 양 측면을 따라서 톱니홈이 형성되고 커버 기어부(232)의 말단에는 톱니가 형성되어 서로 맞물린다. 커버 기어부는 구동부(233)의 동력을 이용하여 슬라이딩 커버(231)를 열거나 닫는다. 슬라이딩 커버가 닫힐 때에는 먼저 상술한 것과 같이 HUD 광학계의 반투과거울(217)이 접히고 그 후에 슬라이딩 커버(231)가 닫혀 하우징부를 밀폐시킨다.The sliding
도 4는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도 4에 의한 실시예는 도 2에 의한 실시예에서 상기 HUD 광학계(210)를 상하로 이동시키는 광학계 이송장치를 구비하여, 운전자의 눈높이에 따라 HUD 광학계의 높이를 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 더욱 편리하고 선명한 화질의 정보를 제공한다.Figure 4 shows another embodiment of a head-up display device for a vehicle according to the present invention. The embodiment according to FIG. 4 includes an optical system transporting apparatus for moving the HUD
도 4를 참조하면, 광학계 이송장치는 상기 HUD 광학계의 하부에 수직하게 연결되는 크랭크 축(241), 상기 크랭크 축(241)을 상승 또는 하강시키는 광학계 기어부(243), 상기 광학계 기어부(243)에 동력을 제공하는 구동부(245)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the optical system conveying apparatus includes a
HUD 광학계(210)와 슬라이딩 커버부(230)의 동작원리는 도 2에서 설명한 것과 동일하다. 본 실시예에서는 상기 HUD 광학계(210)의 하부에 크랭크 축이 형성된 다. 도 4와 같이 크랭크 축(241)은 HUD 광학계가 설치된 하우징부(220)의 바닥과 연결되어 HUD 광학계(210)와 하우징부의 바닥이 전체적으로 하우징부(220)의 측면을 따라 상하이동을 하게 할 수도 있으며, 하우징부(220)의 바닥에 소정의 구멍을 형성하여 크랭크 축(241)이 HUD 광학계(210)의 하부에 직접 연결되도록하여 하우징부(220)와 별도로 HUD 광학계(210)만을 상하로 이동시킬 수 있다. 크랭크 축(241)의 하부에는 이를 지지하는 지지부가 형성되어 있다(미도시).The operation principle of the HUD
HUD 광학계의 반투과거울(217)의 동작과 광학계 이송장치의 동작은 연계해서 작동할 수 있다. 즉, 광학계 이송장치가 HUD 광학계(210)를 상승시킬때 반투과거울(217)이 펴지고, 하강시킬 때 반투과거울(217)이 접히도록하여 헤드 업 디스플레이 장치의 작동시간을 감소시킬 수 있다. The operation of the
도 5는 본 발명에 의한 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 도 4의 실시예에서 외부에서 입력되는 제어신호에 따라 커버 기어부(232) 또는 광학계 기어부(243) 중 하나를 선택적으로 구동부(260)와 연결시키는 트렌스미션부(250)를 더 구비하여 하나의 구동부(260)를 이용하여 슬라이딩 커버(231)와 HUD 광학계(210)의 위치를 이동하게 한다.5 illustrates another embodiment of a vehicle head up display apparatus according to the present invention. In the embodiment of FIG. 4, the
HUD 광학계(210), 슬라이딩 커버부(230) 및 광학계 이송장치의 동작원리는 상기에서 설명한 것과 동일하다.The operation principle of the HUD
트렌스미션부(250)는 외부에서 입력되는 제어신호에 따라 구동부(260)의 동력을 상기 커버 기어부(230) 또는 광학계 기어부(243)에 선택적으로 전달함으로써, 하나의 구동부(260)를 이용하여 슬라이딩 커버(231)와 HUD 광학계(210)를 이동시킨 다. 이를 통해 원가 절감 뿐만 아니라 헤드 업 디스플레이 장치의 부피를 전체적으로 줄일 수 있다.The
도 6a 내지도 6e는 도 5의 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치의 동작 메카니즘을 나타낸 도면이다.6A to 6E illustrate an operation mechanism of the head up display apparatus for a vehicle according to the embodiment of FIG. 5.
도 6a는 헤드 업 디스플레이 장치를 사용하지 않을 때의 모습을 도시한 것이다. 도시된 것과 같이 HUD 광학계(210)는 반투과거울(217)이 접혀진 상태로 하우징부 내부에 장착되고, 그 위에 슬라이딩 커버(231)가 덮혀 하우징부를 밀폐시킨다.6A illustrates the state when the head-up display device is not used. As shown, the HUD
헤드 업 디스플레이 장치에 동작신호가 입력되면 먼저 도 6b와같이 슬라이딩 커버(231)가 열린다. 이때 트렌스미션부(250)는 구동부(260)를 커버 기어부(232)와 연결시키고, 구동부(260)의 동력을 전달받아 커버 기어부(232)는 슬라이딩 커버(231)를 개방시킨다. 그 후 도 6c와 같이 HUD광학계(210)의 반투과미러(217)가 펼쳐진다. 그 후 도 6d와 같이 HUD 광학계가 상부로 이동하여 운전자의 눈높이에 따라 설정된 높이로 맞추어진다. 이때 트렌스미션부(250)는 구동부(260)와 광학계 기어부(243)를 연결시키고, 구동부(260)의 동력을 전달받아 광학계 기어부(243)는 크랭크축(241)을 기 설정된 높이까지 상부로 이동시킨다. 그 후에 도 6e와 같이 라이트 벨브(213)는 외부로부터 입력되는 영상신호에 따라 광원(211)에서 출력되는 빛을 선택적으로 출사시키고, 상기 출사된 빛은 확대렌즈(215)를 통과하여 확대된 후, 반투과거울(217)에 반사되어 운전자의 눈으로 입사한다. 운전자의 눈에 입사된 빛은 운전자에게 도 6e에 도시된 것과 같이 운전자 전방의 소정영역에 허상으로 인식되게 한다. 상기 허상에 맺힌 영상으로 운전자는 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있다. 상기 소정영역은 HUD 광학계(210)의 조작으로 위치를 조절할 수 있다. 상기 작동순서에서 도 6c와 도 6d에 의한 순서는 바뀔 수 있다. When the operation signal is input to the head-up display device, the sliding
헤드 업 디스플레이의 오프신호에 따른 동작은 상기의 도 6a 내지 도 6e에서 설명한 순서의 반대로 동작하여 최종적으로 도 6a와 같이 HUD 광학계가 밀폐된 상태로 도니다. 본 발명은 상기와 같은 구성을 가짐으로써 외부의 먼지나 불순물 등에 의한 성능저하를 방지하며, 장기주차시 장치의 외부에 노출에 따른 도난 문제도 해결할 수 있다.Operation according to the off signal of the head-up display is operated in the reverse order of the above described in Figures 6a to 6e, and finally the HUD optical system is closed as shown in Figure 6a. The present invention has the above configuration to prevent performance degradation due to external dust or impurities, and can also solve the problem of theft due to exposure to the outside of the device during long-term parking.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
이상에서 본 것과 같이, 본 발명에 의하면 헤드 업 디스플레이 장치를 미사용시에 밀폐되도록 함으로써, 먼지나 불순물 등에 의한 성능저하를 방지하는 효과를 제공하며, 장시간 주차시에 발생할 수 있는 도난으로부터 장치를 보호하는 효과도 함께 제공한다. As described above, according to the present invention, the head-up display device is sealed when not in use, thereby providing an effect of preventing performance degradation due to dust or impurities, and protecting the device from theft that may occur when parking for a long time. It also comes with effects.
Claims (10)
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