KR20090075997A - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 영상 소스보다 큰 해상도를 가지는 패널을 구비함으로써, 운전자의 HUD에 대한 가시 영역을 확대시켜, 운전자가 편하게 주행 정보를 볼 수 있도록 하는 차량용 헤드 업 디스프레이 장치에 관한 것이다.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 장치{Head Up Display device in Vehicle}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

21세기에는 인간의 생활 공간을 살펴보면 크게 집, 일터, 그리고 이동 공간 이 3가지로 크게 구분할 수가 있다. 특히, 대부분의 이동 공간을 차지하고 있는 것이 차량이다. 그래서, 차량에 있는 시간이 증가함에 따라 주거 공간에서 이용되는 전자 제품들이 차량 안에서도 사용할 수 있도록 개발되고 있다. 예를 들어, 오디오 비디오 시스템 및 간이 냉장고 등이 들 수가 있다.

또한 전자 제품들이 발달 됨에 따라 운전에 도움을 주는 분야에도 적용되어 편리를 도모하고 있다. 그 대표적인 예로, 자동차 네비게이션을 들 수가 있다. 그런데, 운전자는 시야에 있는 사물들을 확인해야 하며 차량의 주행상태(속도, RPM, 방향등)도 확인하면서 운전해야 한다.

따라서, 현재 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행 정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템이 있는데 그 중 헤드 업 디스플레이(Head Up Display; 이하 'HUD'라 약칭함)가 주요 관심사가 되고 있다.

상기 HUD란 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉, 운전자의 주 시야 선을 벗어나지 않는 범위에서 차량 주행 정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.

초창기의 HUD는 항공기 특히 전투기에 부착되어 비행 주행시 비행사에게 비행정보 제공의 목적으로 개발되었다. 이 원리가 차량에 부합되어 개발하게 된 것이 차량용 HUD인 것이다.

보통 시속 약 100m/h 운전 중에 시야를 계기판에 두었다가 도로로 시야를 고정시키는 시간(2초)에 약 55m 정도 이동하기 때문에 위험은 존재한다. 이러한 위험을 줄이는 방법의 하나로 차량용 HUD를 개발 중인 것이다.

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. 이로써 운전자는 도로로부터 눈을 떼지 않고도 중요한 주행정보를 인지함으로써 안전운행을 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 HUD 개발은 독일의 GM 연구 개발팀, 미국의 Hughes 항공회사의 레이더 시스템 연구 그룹, 이탈리아의 FIAT 자동차 회사의 Velgia Borletti의 연구팀 등은 개발 완료하여 주행 중인 도로 상황이나 도로 안내 교통 표지판 등을 나타낸 제품을 판매 중이다.

GM에서는 자사와 NHTSA, 미시간대학, Delphi 등과 함께 1999년부터 HUD 관련 연구를 진행 중이며 최근 GM에서는 Corvette, Buick LeSabre에 시범 장착하여 테스트를 하였다. 또한 Z06의 2003, 2004 모델에는 HUD가 기본으로 장착되어 나올 예정 이다. GM에서 개발한 HUD는 차량의 탈부착이 가능한 모듈이다.

또한 합병회사인 SIEMENS VDO 회사에서 BMW 5,6,7 series에 HUD를 built in 형태로 적용하고 있다.

Back light는 OSRAM 회사 G.R LED를 사용 했으며 LCD 패널을 이용한 반사형 mirror HUD로 구성되어 있다. 국내에서는 현대 모비스에서 2001년에 Cartronics 연구소를 설립해서 HUD 개발에 앞장 서고 있다.

HUD의 전체적인 시스템 구성을 살펴보면 도 1과 같다.

도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 HUD는 자동차의 내부 시스템에서 전달되는 주행 정보를 표시하는 패널(10)과, 상기 주행 정보를 원하는 방향으로 전달하는 폴드 미러(fold mirror, 20)와, 상기 주행 정보를 반사하고 확대하는 오목 거울(30) 및 상기 오목 거울에 의하여 확대된 영상 정보를 다시 확대하고 반사하여 운전자 등에게 투사하는 윈드 쉴드(40)로 이루어진다.

따라서, 운전자의 주시야 범위 안에서 가상 이미지를 형성하여 주행 정보를 제공한다.

그러나, 종래의 패널(10)은 VGA 급의 해상도를 가지고, 상기 해상도 전체를 사용하여 VGA급의 주행 정보를 가시 영역에 표시함으로써, 운전자의 눈 위치를 한정시키는 문제점이 있다.

따라서, 운전자는 상기와 같은 HUD를 통하여 주행 정보를 보기 위해서는 정해진 가시 영역에 시선을 두어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 운전자의 HUD에 대한 가시 영역을 확대시켜, 운전자가 편하게 주행 정보를 볼 수 있도록 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는, 차량의 주행 이미지 정보를 표시하는 패널과; 상기 패널에서 표시되는 주행 이미지 정보를 확대하여 투사하는 렌즈와; 상기 확대하여 투사된 주행 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 미러;를 포함하되, 상기 패널은 상기 입력되는 주행 이미지 정보와 서로 다른 해상도를 가지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 패널은 자신의 해상도보다 낮은 해상도를 가지는 주행 이미지 정보를 표시하는 것이다. 즉, 상기 주행 이미지 정보는 640×480의 VGA(Video Graphics Array)급의 해상도를 가지고, 상기 패널은 800×600의 SVGA(Super Video Graphics Array)급 이상의 해상도를 가질 수 있다.

또한, 상기 미러는 비구면 컴바이너가 될 수 있다.

또한, 상기 허상은 상기 미러에서 투사되어 상기 차량의 윈드 쉴드를 통하여, 상기 차량의 외부에 구현될 수 있거나, 또는 상기 패널과 상기 미러의 위치를 조절하여 상기 차량의 외부에 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치는, 패널의 자체의 해상도보다 낮은 해상도를 갖는 주행 이미지 정보를 표시함으로써 운전자의 HUD에 대한 가시 영역을 확대시켜, 운전자가 편하게 주행 정보를 볼 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 제어 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는, 광원(100)과, 패널(110)과, 렌즈(120)와, 미러(130)를 포함하여 구성된다.

물론, 본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 필요에 따라 전술한 구성 요소 이외의 것(예를 들면, 편광판, 집광판 등)이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략된다.

한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다.

이하, 본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치의 구성 요소들에 대해 차례로 살펴본다.

광원(100)은 UHP 램프와, R/G/B 발광다이오드(LED)와, 레이저등으로 구성되어 빛을 발광한다.

패널(110)은 상기 광원(100)에서 발생한 빛을 이용하여 주행 이미지 정보에 대한 영상을 출력하고, 발광형이나 투과형이나 반사형 디스플레이 중 어느 하나일 수 있다.

여기서, 발광형 디스플레이의 일예로서 유기 EL이나 무기 EL이 있고, 투과형 디스플레이의 일예로서 LCD가 있으며, 반사형 디스플레이의 일예로서 DLP, LCOS 등이 있다.

또한, 본 발명에 따른 패널(110)은 자신의 해상도보다 낮은 해상도를 가지는 주행 이미지 정보를 표시한다.

이때, 패널(110)은 800×600의 SVGA(Super Video Graphics Array)급 이상의 해상도를 가지고, 상기 주행 이미지 정보는 640×480의 VGA(Video Graphics Array) 급의 해상도를 가질 수 있다.

즉, 종래의 패널은 자신이 보유한 해상도 전체를 사용하여 주행 정보를 표시함에 따라 가시 영역이 고정되나, 본 발명에 따른 패널(110)은 자신의 보유한 해상도보다 낮은 해상도를 가지는 주행 이미지 정보를 표시함으로써, 운전자의 HUD에 대한 가시 영역을 확대시킬 수 있는 것이다.

렌즈(120)는 상기 패널(110)에서 표시되는 주행 이미지 정보를 확대하여 투사한다.

미러(130)는 상기 렌즈(120)에 의해 확대하여 투사된 주행 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현한다.

상기 미러(130)는 오목한 형상의 비구면 컴바이너가 바람직하다.

이때, 상기 허상은 상기 미러(130)에서 투사되어 상기 차량의 윈드 쉴드(도시하지 않음)를 통하여, 상기 차량의 외부에 구현되거나 또는 상기 패널(110)과 상기 미러(130)의 위치를 조절하여 상기 차량의 외부에 구현될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 HUD는 고배율을 구현하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 왜곡 수차가 발생하지 않으면서도 10배 이상의 고배율의 허상을 구현하여야 한다.

여기서, 상기 HUD는 왜곡 수차를 최소화하기 위하여 아래의 조건을 만족하여야 한다.

0.01 < │CRC/DISV│ < 0.5

여기서, CRC는 컴바이너의 곡률반경이며, DISV는 운전자와 허상 구현 위치 사이의 거리이다. 즉, 운전자와 허상 구현 위치 사이의 거리에 대한 컴바이너의 곡률반경의 비(ratio)의 절대값은 0.01 보다 크고 0.5보다 작아야 한다.

그리고, 상기 HUD가 10배 이상의 확대 배율을 얻기 위하여는 아래의 조건을 만족하여야 한다.

0 < │DISV/CRC│ < 1.0

여기서, DISC는 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리이다. 즉, 컴바이너의 곡률반경에 대한 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리의 비의 절대값은 0보다 크고 1.0보다 작아야 한다.

본 실시예에서, 패널(110)에서 상기 패널(110)의 해상도보다 낮은 해상도를 가지는 주행 이미지 정보는 도시된 바와 같이 렌즈(120)를 통과하고, 비구면 커바이너인 미러(130)에서 반사되어 운전자에게 투사된다.

여기서, 이미지 신호는 허상의 형태로 구현되며, 미러(130)에 대하여 운전자와 반대 방향에 허상이 맺힌다.

상술한 HUD는 휴대용 디스플레이 장치로서 사용될 수 있으며, 특히 차량에 구비되어 주행 정보 등의 영상 정보를 구현할 수 있다. 이때, 패널(110)은 차량의 주행 정보를 표시하고, 미러(130)는 차량의 주행 정보를 확대하여 운전자에게 허상을 제공한다.

따라서, 종래의 네비게이션보다 구성이 간단하고 컴펙트하면서도, 확대되고 왜곡 없는 허상을 제공할 수 있다. 이때, 차량용 네비게이션 장치의 화면이 7.1 인치라면, 상기 비구면 컴바이너의 크기가 7.1 인치가 되어야 할 것이다.

즉, 본 발명에 따른 HUD가 차량에 구비될 경우, 패널(110)에서 투사된 주행 이미지 정보는 렌즈(120)를 거쳐서, 미러(130)에서 하나의 상을 이룬다.

그리고, 상기 미러(130)에서 반사된 이미지는 차량의 윈드 쉴드(도시하지 않음)를 통하여 운전자에게 투사된다. 여기서, 허상은 윈드 쉴드를 통하여 차량 밖에 맺힌다.

도시되지는 않았으나 패널(110)과 미러(130) 등은 하나의 거치대에 고정될 수 있다. 그리고, 차량에 따라 윈드 쉴드와 상기 HUD의 거치대가 놓여질 거리가 상이할 수 있다.

그러므로, 상기 미러(130)와 패널(110)과의 거리 조절을 통하여, 상기 윈드 쉴드에 뚜렷한 상(image)이 맺힐 수 있도록 한다. 통상적으로, 허상은 운저자의 전방 1~3 미터에 구현된다.

상술한 HUD는 자동차용 네비게이션 뿐만 아니라, 항공기 등에 사용될 수도 있다. 그리고, 컴바이너로서 운전석 내지 조정석 유리를 사용할 수 있으므로 장치의 부피를 줄이는 것 뿐만 아니라 대화면을 구현하기도 용이하다. 그리고, 상술한 HUD는 DMB나 컴퓨터의 모니터 등에도 사용될 수 있다.

이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되 고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100: 광원 110: 패널

120: 렌즈 130: 미러

Claims (6)

1. 차량의 주행 이미지 정보를 표시하는 패널;

   상기 패널에서 표시되는 주행 이미지 정보를 확대하여 투사하는 렌즈; 및

   상기 확대하여 투사된 주행 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 미러;를 포함하되,

   상기 패널은 상기 입력되는 주행 이미지 정보와 서로 다른 해상도를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 패널은, 자신의 해상도보다 낮은 해상도를 가지는 주행 이미지 정보를 표시하는 것을 특징으로 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 주행 이미지 정보는, 640×480의 VGA(Video Graphics Array)급의 해상도를 가지고,

   상기 패널은, 800×600의 SVGA(Super Video Graphics Array)급 이상의 해상도를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 미러는, 비구면 컴바이너인 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 허상은, 상기 미러에서 투사되어 상기 차량의 윈드 쉴드를 통하여, 상기 차량의 외부에 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 허상은 상기 패널과 상기 미러의 위치를 조절하여 상기 차량의 외부에 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.

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