KR20150000095A - 헤드업 디스플레이 장치 및 라이다 센서를 위한 윈드 실드 - Google Patents

Abstract

윈드 실드(wind shield)가 개시된다. 본 발명의 윈드 실드는 이중 구조의 제1 유리층, 제2 유리층, 및 상기 제1 유리층과 상기 제2 유리층 사이에 삽입되는 중간층을 포함한다. 상기 중간층은 일정한 두께를 가진 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 점차 좁아지는 두께를 갖는 제2 영역을 포함한다.

Description

헤드업 디스플레이 장치 및 라이다 센서를 위한 윈드 실드{WIND SHIELD FOR HEAD UP DISPLAY DEVICE AND LIDAR SENSOR}

본 발명은 윈드실드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 헤드업 디스플레이 장치 및 라이다 센서를 포함하는 윈드실드에 관한 것이다.

차량의 운행 중에 운전자에게 주행정보를 보다 효과적으로 전달하기 위해, 헤드업 디스플레이 장치(Head Up Display Device, 이하 'HUD장치'라고 한다)로 불리는 차세대 디스플레이 장치의 연구가 활발히 진행되고 있다.

HUD 장치는 주행속도, 주행거리 및 엔진 회전수(RPM) 등과 같은 주행정보와 연료량 등과 같은 차량 정보를 전방에 위치하는 윈드 실드(wind shield)와 같은 전면 윈도우를 통해 표시하여, 운전 중 운전자의 시선이 전방에서 계기판 등이 장착된 대시 보드 등으로 이동하는 시선 이동을 최소화하면서 주행에 필요한 정보를 제공하는 장치이다.

HUD 장치는 윈드 실드(Wind Shield)가 이중구조인 경우, 윈드 실드에 투사되는 HUD 장치의 출력 영상은 유리면에 2중 상(image)을 맺히게 하여 운전자에게 명시성과 식별성이 떨어지는 주행정보를 제공하는 문제가 있다.

라이다(LIDAR) 센서는 905 nm 파장의 3파동 적외선 빛을 전송하여 반영된 빛이 시신경에 도달할 때까지 비행시간을 측정한다. 센서는 차량 전방 10 m 이상의 거리를 모니터하고 이것은 단거리 라이다(LIDAR) 시스템으로 분류된다. 센서모듈은 빛의 속도와 비행시간으로부터 물체의 거리를 계산한다.

윈드 실드에서 이중 구조의 유리층 사이에 삽입되는 중간층은 운전자 시야에 영상 초점이 모이도록 하는 구조로 설계되면 운전자에게 깨끗한 출력 영상을 보일 수 있다. 그러나 레이저(laser) 또는 적외선을 광원으로 하는 라이다 센서에서는 상기 중간층의 두께가 일정치 않으면 센싱 데이터값들의 오차가 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 헤드 업 디스플레이 장치와 라이다 센서를 동시에 사용할 수 있는 적응적 중간층을 포함하는 윈드 실드를 제공한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 윈드 실드는 이중 구조의 제1 유리층, 제2 유리층, 및 상기 제1 유리층과 상기 제2 유리층 사이에 삽입되는 중간층을 포함한다. 상기 중간층은 일정한 두께를 가진 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 점차 좁아지는 두께를 갖는 제2 영역을 포함한다.

상기 중간층은 플라스틱으로 형성되는 층(layer)이다.

상기 플라스틱은 폴리비닐 부티랄(polyvinylbutyral) 필름으로 형성되는 층(layer)일 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 자동차는 자동차 윈드실드, 광원, 및 상기 광원으로부터 출력되어 상기 제1 영역의 중간층을 통과한 빛을 받는 제1 수광부 및 상기 수광부에서 센싱된 데이터를 프로세싱하는 센서 모듈을 포함하는 라이다 센서를 포함한다.

상기 자동차는 프로세싱된 시각 이미지를 출력하는 프로젝터 및 상기 프로젝터로부터 출력되어 상기 제2 영역의 중간층을 통과한 상기 시각 이미지를 받아 디스플레이하는 헤드 업 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 자동차는 이중 구조의 유리층들, 상기 유리층들 사이에 삽입되어, 기설정된 일정한 두께를 가진 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 점차 좁아지는 두께를 갖는 제2 영역을 포함하는 중간, 장애물을 향해 빛을 쏘는 광원, 상기 빛이 장애물로부터 반사되어 상기 제1 영역의 중간층을 통과하여 수신하는 수광부, 상기 수광부에서 센싱된 데이터를 프로세싱하는 라이다 센서 모듈, 프로세싱된 데이터를 시각 이미지로 변환하여 출력하는 프로젝터 및 상기 프로젝터로부터 출력되어 상기 제2 영역의 중간층을 통과한 상기 시각 이미지를 받아 디스플레이하는 헤드 업 디스플레이 장치를 더 포함한다.

상기 중간층은 폴리비닐 부티랄(polyvinylbutyral) 필름으로 형성되는 층(layer)일 수 있다.

상기 제1 영역의 길이는 상기 라이다 센서의 수직 시계(FOV)에 기초한 길이일 수 있다.

본 발명의 윈드 실드에 따르면, 적응적 중간층을 사용함으로써 윈드실드에 비추는 출력 영상이 깨끗하게 출력될 수 있고, 동시에 라이더 센서의 데이터 오차를 최소화 한 정보를 운전자에게 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 윈드실드를 구체적으로 나타낸 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 운전자에게 나타나는 출력 영상을 나타내는 개념도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 운전자는 전방의 윈드실드(100)를 바라 보며 차량 주행을 한다. 윈드실드(100)는 전방의 물체를 보이는 전면 유리창으로, 헤드 업 디스플레이 장치(10)를 포함할 수 있다.

헤드 업 디스플레이 장치(10)는 수집장치(미도시) 시계(FOV) 내의 사물에 의해 발산되는 적외선 에너지를 수집하고, 이미지 소스(미도시)에서 수집된 에너지를 나타내는 전기적 신호를 프로세싱한 시각이미지를 광학 소자를 통해 디스플레이한다. 이때 수집장치는 원적외선(LWIR) 예를 들면, 7.5 내지 13.5 미크론 대역에서 적외선 에너지를 수집한다. 광학 소자는 렌즈, 빔 결합기, 빔 분할기 또는 임의의 형태의 광을 조작하거나 처리하는 소자를 포함할 수 있다.

수집 장치의 시계(FOV)를 넓히게 되면, 헤드 업 디스플레이 장치(10)는 운전자에게 보다 넓은 영역의 차량 전방을 디스플레이한다. 보다 넓은 영역의 차량 전방을 디스플레이하면, 운전자는 곡선 도로를 주행할 때 더 많은 도로를 볼 수 있고 도로 측면의 물체를 볼 수 있다.

수집 장치는 거리 측정 센서, GPS 센서, 영상 센서 또는 속도 측정 센서 등을 포함할 수 있다. 거리 측정 센서는 자차의 전후방의 물체와의 거리를 측정하며, 레이다, 레이저 스캐너, 라이다(LIDAR) 센서 등을 포함하고, 차량의 전후방, 좌우측에 설치될 수 있다.

헤드 업 디스플레이 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자차의 이동속도, 이동량, 이동물체정보, 네비게이션 정보 등을 화면에 표시할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 윈드실드를 구체적으로 나타낸 구조도이다.

도 2를 참조하면, 윈드 실드(100)는 이중 유리층(110) 및 상기 이중 유리층 사이 삽입되는 중간층(120)을 포함한다. 각 유리층(110)은 또한 폴리카르보네이트 타입의 강성 플라스틱 시트로 이루어질 수 있다.

중간층(120)은 플라스틱, 예컨대 PVB(폴리비닐 부티랄), 가소화된 PVC, PU 또는 EVA로 제조된 중간층 포일 또는 예를 들어 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 PVB/PET/PVB 층이 연속된 다층 열가소성 포일로 이루어질 수 있다. 광학 소자의 입자는 유리층들이 조립되기 전에 중간층의 적어도 일부상에 침착된다.

중간층(120)은 제1 영역(A)과 제2 영역(B)으로 이루어진다. 제1 영역(A)은 라이다 센서를 위한 중간층으로써 두께가 일정하다. 라이다 센서는 905 nm 또는 1550nm 파장의 3파동 적외선 빛을 전송하여 장애물에서 반사된 빛이 시신경에 도달할 때까지 비행시간을 측정한다. 제1 영역(A)은 두께가 일정하므로 광원(미도시)에서 출력되어 윈드쉴드(100) 내의 중간층(120)을 통과하여 수광부로 수신되는 라이다 센싱 신호를 균일하게 하여 신호의 오차를 줄인다. 이때 중간층(120)의 두께는 예컨대, 중간층 전체 길이의 20%일 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 영역(A)의 길이는 라이다 센서의 수직 시계(FOV)에 기초한 길이일 수 있다.

제2 영역(B)은 헤드업 디스플레이 장치를 위한 중간층으로써 두께가 점차 좁아진다. 광원(미도시)에서 나오는 빛들은 두께가 점차 좁아지는 제2 영역(B)에 방사되어 운전자 시야의 초점에 모인다. 즉, 제2 영역(B)은 윈드실드(100)에 비추는 시각 이미지가 운전자 시야에 보이는 상과 최대한 동일하게 하여 이중상을 최소화한다.

또한 중간층(120)은 제1 유리층과 제2 유리층(110) 사이에 서로 접합되어 사고 발생시 유리가 산산조각 나지 않도록 하여 차량 탑승자의 안전을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 운전자에게 나타나는 출력 영상을 나타내는 개념도이다.

도 3을 참고하면, 윈드실드(100)의 윗부분은 중간층(120)이 두께가 균일하여 라이다 센서(LIDAR)에 활용된다. 즉, 라이다 센서(LIDAR)는 광원과 장애물 간의 빛들을 송수신하는데 오차없이 동일하게 센싱할 수 있다. 도시된 바와 같이, 전방의 건물, 가로등 및 보행자와의 거리를 센싱할 때, 중간층의 두께가 균일하여 빛의 투과율이 동일하므로 오차율이 줄어든다.

중간층(120)의 두께가 점차 좁아지는 윈드실드(100)의 아랫부분은 헤드 업 디스플레이 장치에 이용된다. 헤드업 디스플레이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 중간층의 두께에 따라 투과율이 달라지는 빛의 속성을 이용하여 운전자에게 출력 영상이 이중으로 보이는 것을 방지한다.

그 결과 각 장치에 적응적으로 구현되는 중간층이 수작업으로 이중 구조의 유리층 사이에 삽입되는 것이 아니므로 불량률이 낮아지고 공정이 단순화되어 생산비용을 감소시킬 수 있다. 또한 라이다 센서와 헤드 업 디스플레이 장치에 동시에 적용이 가능하여 차량의 주행안전시스템 성능이 향상된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 윈드실드 110 : 유리층
120 : 중간층
10 : 헤드 업 디스플레이 창
A : 제1 영역 B : 제2 영역

Claims (9)

1. 이중 구조의 제1 유리층, 제2 유리층; 및
   상기 제1 유리층과 상기 제2 유리층 사이에 삽입되는 중간층을 포함하고,
   상기 중간층은
   기설정된 일정한 두께를 가진 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 점차 좁아지는 두께를 갖는 제2 영역을 포함하는 자동차 윈드실드.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 중간층은
   플라스틱으로 형성되는 층(layer)인 자동차 윈드실드.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 플라스틱은
   폴리비닐 부티랄(polyvinylbutyral) 필름으로 형성되는 층(layer)인 자동차 윈드실드.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 영역의 길이는
   상기 라이다 센서의 수직 시계(FOV)에 기초한 길이인 자동차 윈드실드.
   
5. 제1항의 자동차 윈드실드,
   광원, 및
   상기 광원으로부터 출력되어 상기 제1 영역의 중간층을 통과한 빛을 받는 제1 수광부 및 상기 수광부에서 센싱된 데이터를 프로세싱하는 센서 모듈을 포함하는 라이다 센서를 포함하는 자동차.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 자동차는
   프로세싱된 시각 이미지를 출력하는 프로젝터; 및
   상기 프로젝터로부터 출력되어 상기 제2 영역의 중간층을 통과한 상기 시각 이미지를 받아 디스플레이하는 헤드 업 디스플레이 장치를 더 포함하는 자동차.
   
7. 이중 구조의 유리층들;
   상기 유리층들 사이에 삽입되어, 기설정된 일정한 두께를 가진 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 점차 좁아지는 두께를 갖는 제2 영역을 포함하는 중간층;
   장애물을 향해 빛을 쏘는 광원;
   상기 빛이 장애물로부터 반사되어 상기 제1 영역의 중간층을 통과하여 수신하는 수광부;
   상기 수광부에서 센싱된 데이터를 프로세싱하는 라이다 센서 모듈;
   프로세싱된 데이터를 시각 이미지로 변환하여 출력하는 프로젝터; 및
   상기 프로젝터로부터 출력되어 상기 제2 영역의 중간층을 통과한 상기 시각 이미지를 받아 디스플레이하는 헤드 업 디스플레이 장치를 더 포함하는 자동차.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 중간층은
   폴리비닐 부티랄(polyvinylbutyral) 필름으로 형성되는 층(layer)인 자동차.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 영역의 길이는
   상기 라이다 센서의 수직 시계(FOV)에 기초한 길이인 자동차.
   

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