KR20090017212A - Image compensation device of hud system for a car - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 HUD 시스템에서 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하거나 또는 이미지의 배율을 조정하기 위한 이미지 보정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image correction device for compensating for distortion of an image generated in a vehicle HUD system or adjusting an image magnification.
일반적으로 HUD(Head Up Display) 시스템은 전투기용으로 개발한 것으로서, 표시광은 조종석 전방에 놓여진 반투명 반사판(컴바이너)에서 반사되고 파일럿의 눈에 입사되어 파일럿이 각종 정보를 식별하게 된다. 파일럿은 컴바이너를 통해서 전방의 경치와 2중으로 겹쳐지는 표시상으로 이루어진 쌍방의 정보를 동시에 인지할 수 있다.In general, a head up display (HUD) system is developed for a fighter jet. The display light is reflected from a semi-transparent reflector (combiner) placed in front of the cockpit, and is incident on the pilot's eye, so that the pilot identifies various information. Through the combiner, the pilot can simultaneously recognize both information consisting of the landscape in front of the display and the overlapping display.
상기 표시상은 렌즈 계통에 의해 무한 원점에서 결상할 수 있기 때문에 시선의 이동과 초점 조절에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 최근에는 이러한 HUD 시스템이 차량에도 적용되어 운전 중 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행 정보와 주변 상황 정보 등을 효과적으로 전달해주기 위한 시스템이 개발되어 보급되고 있다.Since the display image can be imaged at an infinite origin by the lens system, it is possible to shorten the time required for movement of the eye and focus adjustment. Recently, such a HUD system is applied to a vehicle, and a system for providing a driver's safety while driving and effectively transmitting vehicle driving information and surrounding situation information has been developed and spread.
고속으로 운행하는 차량에서 운전자의 시야가 전방이 아닌 다른 부분에 오랜 시간동안 머무르는 것은 매우 위험한 일이므로, 차량에 적합한 HUD 시스템이 보급되고 있다. 차량용 HUD는 앞 유리창의 운전자의 주 시야 선에 계기판의 정보(속력, 주행거리, RPM등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파악할 수 있도록 한다. 이로서 운전자가 안전 운행을 할 수 있도록 도와준다.In a high-speed vehicle, it is very dangerous to stay in the driver's field of vision for a long time other than the front, so a HUD system suitable for a vehicle is becoming popular. The vehicle HUD displays information on the instrument cluster (speed, mileage, RPM, etc.) on the driver's main line of sight on the windshield, allowing the driver to easily identify driving information while driving. This helps the driver to drive safely.
HUD 시스템은, 우선 자동차의 내부 시스템에서 전달되는 주행 정보를 디스플레이가 가능한 데이터로 변환되는 프로세스 과정을 거치고 그 데이터는 거울에 반사되고 윈드 쉴드에 투영되어 운전자의 주시야선 안에서 가상 이미지를 형성하여 운전자에게 주행 정보를 제공한다.The HUD system first undergoes a process of converting driving information transmitted from the vehicle's internal system into displayable data, which is reflected on a mirror and projected onto a windshield to form a virtual image within the driver's field of view. Provides driving information.
그러나, 이러한 차량용 HUD 시스템은 주로 빌트-인(built-in) 방식으로 제작되어왔기 때문에, 운전자 취향대로 착탈이 가능한 HUD 시스템에 대한 필요가 요구되어 왔다. 또한, 윈드실드와 계기판 사이의 공간이 협소하여 HUD 시스템을 모든 차량에 적용하는데 한계가 있으며, 게다가 운전자의 체형이 각각 다름으로 인해 컴바인더에 의해 반사되는 이미지가 운전자의 입장에서는 왜곡되어 보일 수 있다.However, since such a vehicle HUD system has been mainly manufactured in a built-in method, there is a need for a HUD system that can be detached and detached according to a driver's preference. In addition, the space between the windshield and the instrument panel is limited to apply the HUD system to all vehicles. Moreover, the image reflected by the combiner may appear distorted from the driver's point of view due to the different driver's body shape. .
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 운전자의 체형이 다름으로 인해 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하는 장치를 제안하고, 또한 착탈이 자유롭고 구성이 콤팩트한 HUD 시스템 장치를 제안함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to propose an apparatus for compensating for distortion of an image caused by a different body shape of a driver, and also to propose a HUD system apparatus having a detachable and compact structure. do.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 광학계의 렌즈부 또는 디스플레이 패널을 앞뒤 또는 위아래로 이동시키거나 소정의 각도만큼 기울임으로써 이미지의 왜곡을 보상하거나 또는 이미지의 배율을 운전자가 원하는 정도로 조정할 수 있다. In order to achieve the above object, it is possible to compensate for the distortion of the image or to adjust the magnification of the image as desired by the driver by moving the lens unit or the display panel of the optical system back and forth or up and down or tilting by a predetermined angle.
또한, 디스플레이 패널에서 출사되는 이미지가 렌즈의 중심축에서 소정의 간격만큼 떨어진 축을 이용하여 경로를 형성함으로써, 종래의 광학계보다 간단한 구조의 광학계를 구현할 수 있다.In addition, since the image emitted from the display panel forms a path using an axis spaced apart from the central axis of the lens by a predetermined distance, an optical system having a simpler structure than a conventional optical system can be realized.
따라서, 운전자의 체형이나 원하는 이미지의 배율을 사용자가 임의로 조정하거나 또는 사용자의 눈동자 위치에 따라 자동으로 조절함으로써 이미지의 왜곡을 보상할 수 있고, 렌즈의 중심축이 아닌 축으로 이미지 광의 경로를 형성함으로써 간단한 구조를 갖는 장치를 설계할 수 있다.Therefore, the user can arbitrarily adjust the driver's body shape or the desired image magnification or automatically adjust it according to the position of the user's eyes to compensate for the distortion of the image. It is possible to design a device having a simple structure.
본 발명은 차량용 HUD 시스템에서 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하거나 이미지의 배율을 조정하고, 더욱 간단한 시스템을 구현하기 위한 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image correction apparatus of a vehicle HUD system for compensating for the distortion of an image generated in the vehicle HUD system or adjusting the magnification of the image, and implementing a simpler system.
보다 구체적으로는, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치는, 차량의 운행정보를 포함하는 이미지가 표시되는 디스플레이 채널; 상기 디스플레이 채널에서 출사된 이미지를 소정의 각도만큼 굴절시키는 렌즈부; 상기 렌즈부에 의해 굴절된 이미지를 반사시켜 운전자가 상기 이미지를 볼 수 있도록 하는 컴바이너; 및 상기 컴바이너에 의해 반사된 이미지의 왜곡을 보상하거나 배율을 조정하기 위해 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부의 위치를 조정하는 제어부를 포함한다.More specifically, the image correction apparatus of a vehicle HUD system according to an embodiment of the present invention, the display channel for displaying an image including the driving information of the vehicle; A lens unit refracting the image emitted from the display channel by a predetermined angle; A combiner for reflecting the image refracted by the lens unit so that the driver can see the image; And a control unit for adjusting the position of the display panel or the lens unit to compensate for the distortion or adjust the magnification of the image reflected by the combiner.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부를 앞뒤 또는 위아래로 이동시켜 이미지를 보정하거나 또는 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부를 소정 각도만큼 기울여서 이미지를 보정한다.Preferably, the controller corrects an image by moving the display panel or the lens unit back and forth or up and down, or corrects the image by tilting the display panel or the lens unit by a predetermined angle.
바람직하게는, 상기 컴바이너는 앞면과 뒷면 모두가 소정의 곡률을 갖고, 상기 디스플레이 패널은 마이크로 디스플레이 패널이다.Preferably, the combiner has a predetermined curvature on both the front side and the rear side, and the display panel is a micro display panel.
바람직하게는, 상기 제어부는 운전자의 눈동자 위치를 기반으로 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부의 위치를 자동으로 조절하며, 상기 운전자의 눈동자 위치를 파악하는 센서를 더 포함한다.Preferably, the control unit further includes a sensor for automatically adjusting the position of the display panel or the lens unit based on the position of the driver's pupil, and for identifying the pupil position of the driver.
바람직하게는, 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부의 위치를 조정하도록 조작하는 버튼부를 더 포함하고, 상기 제어부는 사용자가 상기 버튼부를 조작함에 따라 상기 디스플레이 패널 또는 상기 렌즈부의 위치를 조정한다.Preferably, the apparatus further includes a button unit configured to adjust the position of the display panel or the lens unit, and the controller adjusts the position of the display panel or the lens unit as the user manipulates the button unit.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily understand and implement the present invention.
도1a 및 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치(10)를 나타내는 블록도이다.1A and 1B are block diagrams illustrating an
도1a는 운전자의 눈동자 위치를 기반으로 디스플레이 패널(11) 또는 렌즈부(12)의 위치를 자동으로 조정하는 실시예를 나타낸 것이며, 도1b는 운전자의 버튼부(16) 조작에 대응하여 디스플레이 패널(11) 또는 렌즈부(12)의 위치를 조정하는 실시예를 나타낸 것이다.FIG. 1A illustrates an embodiment in which the position of the
상기 디스플레이 패널(11)은 차량의 운행정보를 포함하는 이미지가 표시되는 영역으로서, 상기 디스플레이 패널(11)에 디스플레이되는 정보는 차량의 운행정보뿐만 아니라, 네비게이션, 비디오파일, DMB, PC, 인터넷, 게임등의 다양한 정보를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 디스플레이 패널(11)의 후면에는 발광다이오드(LED) 또는 백라이트유닛(BLU)과 같은 광원(미도시)이 구비되어 있어서 디스플레이 정보 이미지가 사용자의 시야에 진입할 수 있도록 한다.In addition, a rear surface of the
상기 렌즈부(12)는 상기 디스플레이 패널(11)에서 출사된 이미지를 소정의 각도만큼 굴절시킨다. 상기 렌즈부(12)는 다수 개의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌 즈의 종류 및 사양은 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다.The
상기 컴바이너(13)는 상기 렌즈부(12)에 의해 굴절된 이미지를 반사시켜 운전자가 상기 이미지를 볼 수 있도록 한다.The
상기 렌즈부(12)와 상기 컴바이너(13) 사이에는 하나 이상의 거울(미도시)이 구비되어 디스플레이에서 표시된 각종 이미지가 운전자의 시야각에 진입할 수 있도록 이미지의 경로를 적절히 변경시켜준다.One or more mirrors (not shown) are provided between the
상기 제어부(14)는 상기 컴바이너(13)에 의해 반사된 이미지의 왜곡을 보상하거나 배율을 조정하기 위해 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)의 위치를 조정한다.The
또한, 도1a에서는 본 발명의 제1실시예로서 운전자의 눈동자 위치를 기반으로 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)의 위치를 자동으로 조절하기 위해서 운전자의 눈동자 위치를 파악하는 센서(15)를 포함한다.In addition, in FIG. 1A, as a first embodiment of the present invention, a sensor for detecting a pupil position of a driver to automatically adjust the position of the
상기 센서(15)가 운전석에 앉아 있는 운전자의 눈동자 위치를 파악하여 운전자의 눈동자 위치 정보를 상기 제어부(14)에 전송하면, 이를 수신받은 제어부(14)는 운전자의 눈동자가 위치하는 곳에 이미지의 왜곡 없이 최적으로 도달할 수 있도록 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)의 위치를 조정한다.When the
이때, 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)의 위치를 조정하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으며, 그 예로서 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)를 앞뒤 또는 위아래로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 렌즈계에서의 작은 이동이 운전자가 관측하는 허상 이미지에는 큰 변화가 있을 수 있으므로, 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)를 미세한 간격으로 이동시키는 것이 바람직하다.In this case, the
다른 예로서, 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)를 소정 각도만큼 기울여서 이미지를 보정할 수 있다.As another example, the image may be corrected by tilting the
상기한 바와 같이, 운전자의 눈동자 위치를 기반으로 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)를 앞뒤 또는 위아래로 이동시키거나 소정의 각도만큼 기울이면 운전자의 체형에 따른 이미지의 왜곡을 보상할 수 있게 된다.As described above, when the
도1b는 본 발명의 제2실시예로서, 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)의 위치를 조정하도록 조작하는 버튼부(16)를 포함한다. 상기 버튼부(16)를 사용자가 조작하면, 상기 제어부(14)는 상기 디스플레이 패널(11) 또는 상기 렌즈부(12)를 일정 방향으로 이동시키거나 또는 소정 기울기로 기울여서 이미지를 보정할 수 있다.FIG. 1B shows a second embodiment of the present invention, which includes a
상기 렌즈부(12)는 다수개의 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈부(12)와 상기 컴바이더(13) 사이에는 하나 이상의 거울(미도시)이 포함되어 패널에서 발생된 이미지의 경로를 적절하게 변경시킬 수 있다.The
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image correction apparatus of a vehicle HUD system according to an embodiment of the present invention.
발광다이오드나 백라이트유닛과 같은 광원(20)에서 출사된 광은 다양한 이미지가 표시되는 디스플레이 패널(11)을 통과하여 이미지 영상으로 렌즈부(12)로 입사한다. 상기 렌즈부(12)는 상기 디스플레이 패널(11)에서 출사된 이미지를 소정의 각도만큼 굴절시키고, 상기 렌즈부(12)에 의해 굴절된 이미지는 하나 이상의 거울에 반사되어 운전자가 이미지를 볼 수 있도록 하는 컴바이너(13)에서 반사된다.The light emitted from the
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치에서는 이미지가 렌즈부(12)의 중심축(18)에서 소정의 간격만큼 떨어진 축(17)을 이용하여 이동 경로를 형성한다.As shown in FIG. 2, in the image correcting apparatus of the HUD system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the image is separated by a predetermined distance from the
종래 렌즈의 광축을 이용하면 렌즈의 크기가 커지고 렌즈의 개수가 많아지는 것을 피할 수 없다. 따라서, 렌즈부(12)의 중심에서 벗어난 축을 사용하여 렌즈의 일부만을 사용함으로써 종래의 장치에 비해 더 콤팩트한 장치의 구성이 가능하게 된다.When the optical axis of the conventional lens is used, the size of the lens is increased and the number of lenses cannot be avoided. Therefore, by using only a part of the lens by using an axis out of the center of the
또한, 상기 컴바이너(13)는 앞면과 뒷면 모두가 소정의 곡률을 갖게 하여, 외부로부터 입사되는 빛에 의한 디스플레이 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있다. 또한 상기 컴바이너(13)의 반사 각도 또는 반사 코팅율을 기반으로 상기 컴바이너(13)의 반사율 조정이 가능하다.In addition, the
상기 디스플레이 패널(11)은 마이크로 디스플레이 패널일 수 있고, 상기 마이크로 디스플레이 패널은 반사형 마이크로 디스플레이 유형 또는 투과형 마이크로 디스플레이 유형일 수 있다. 특히, 반사형 마이크로 디스플레이 유형에서는 편광빔스플리터(Polarization Beam Spiltter : PBS)를 이용하여 단판형, 2판형에 모두 적용이 가능하다.The
도3a 내지 도3d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치에서 디스플레이 패널(11) 또는 렌즈부(12)를 이동시키거나 기울임 으로써 이미지를 보정하는 개념을 나타낸 개략도이다.3A to 3D are schematic views illustrating a concept of correcting an image by moving or tilting the
도3a 내지 도3c는 그 실시예로서, 렌즈부(12)만을 조정하는 경우(도3a), 디스플레이 패널(11)만을 조정하는 경우(도3b) 및 상기 렌즈부(12) 및 상기 디스플레이 패널(11) 모두를 조정하는 경우를(도3c) 각각 도시한다.3A to 3C are examples of the case where only the
도3c에서와 같이 상기 렌즈부(12) 및 상기 디스플레이 패널(11)을 모두 사용하여 위치를 조정하면 도3a 및 도3b에서와 같이 한 가지의 소자를 조정하는 경우보다 정밀한 조정이 가능하다.If the position is adjusted by using both the
또한, 도3d에서와 같이 본 발명의 다른 실시예로서 렌즈부(12)가 없이 디스플레이 패널(11)의 조정만으로 이미지를 보상할 수 있다. 렌즈부(12)가 없이도 이미지를 보상할 수 있으려면 표시하고자하는 이미지의 확대 배율이 낮아야 한다. 이는 시스템 구성 요소들의 치수나 기타 환경에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 그 배율이 1:10 즉, 10배 이하인 경우에는 렌즈부(12)가 없이도 이미지 보정이 가능하다.In addition, as shown in FIG. 3D, the image may be compensated only by adjusting the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치는 차량에 착탈이 가능하게 제작되어 풀 컬러의 구현이 가능하여 네비게이션, 야간용, 후면 방식(rearview), 측면 방식(sideview)등의 디스플레이뿐만 아니라, 차량 외에서는 개인적인 용도로 사용할 수 있다.In addition, the image correction device of the vehicle HUD system according to an embodiment of the present invention is manufactured to be detachable to the vehicle to implement a full color navigation, night vision, rear view (rearview), side view (sideview), etc. In addition to the display, it can be used for personal use outside the vehicle.
이제까지 본 발명에 대해서 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be implemented.
여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
도1a 및 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치를 나타내는 블록도.1A and 1B are block diagrams illustrating an image correction apparatus of a vehicle HUD system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도2 및 도3a 내지 도3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 시스템에서 이미지 보정을 위해 패널 또는 렌즈의 위치가 조정되는 모습을 나타내는 개략도.2 and 3a to 3d are schematic views showing a state in which a position of a panel or a lens is adjusted for image correction in a vehicle HUD system according to an embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 설명 ※ ※ Description of the main parts of the drawing ※
10 : 차량용 HUD 시스템의 이미지 보정 장치10: Image correction device of the vehicle HUD system
11 : 디스플레이 패널 12 : 렌즈부11
13 : 컴바이어 14 : 제어부13: combine 14: control unit
15 : 센서 16 : 버튼부15
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