KR20150063349A

KR20150063349A - 이미지를 형성하도록 의도된 광 빔을 방사하기 위한 장치 및 방법, 투영 시스템, 및 상기 장치를 이용하는 디스플레이

Info

Publication number: KR20150063349A
Application number: KR1020157001133A
Authority: KR
Inventors: 미쉘 이르지크
Original assignee: 발레오 에튜데스 일렉트로니쿠스
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2015-06-09
Also published as: JP2019008297A; US20150177515A1; CN104854500A; WO2014013142A1; FR2993675B1; EP2875398B1; FR2993675A1; JP2015525898A; EP2875398A1; US10042162B2

Abstract

본 발명은 이미지를 형성하도록 의도된 광 빔(10)을 방사하기 위한 장치에 관한 것으로서, 이러한 방사 장치는 레이저형의 빔(7, 8, 9)을 각각 방사하는 하나 이상의 광원(4, 5, 6)을 포함하고, 하나의 레이저 빔으로부터, 또는 레이저 빔들(7, 8, 9)의 조합으로부터 광 빔(10)을 형성하도록 구성되고, 상기 방사 장치는 광원(들)(4, 5, 6)의 하류측에 배치되어 광 빔(10)의 광 파워를 변경하는 것을 가능하게 하는 감쇠 수단(12)을 포함한다.

Description

이미지를 형성하도록 의도된 광 빔을 방사하기 위한 장치 및 방법, 투영 시스템, 및 상기 장치를 이용하는 디스플레이{DEVICE AND METHOD FOR EMITTING A LIGHT BEAM INTENDED TO FORM AN IMAGE, PROJECTION SYSTEM, AND DISPLAY USING SAID DEVICE}

본 발명은 이미지를 형성하도록 의도된 광 빔을 방사하기 위한 장치 및 방법, 상기 장치를 이용하는 투영 시스템, 및 상기 시스템을 이용하는 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명은 예를 들어 차량의 이용자, 특히 운전자에게 정보를 제공하기 위한 차량에 있어서의 어플리케이션을 갖는다.

차량에 소위 헤드업 디스플레이(head up display) 시스템을 설치한 것이 알려져 있다. 이러한 시스템은 차량 운전자의 시야에 배치되고, 차량의 상태, 교통상황 또는 다른 것에 관한 정보를 표시한다.

운전을 방해하지 않게 하기 위해서, 투영된 이미지의 밝기가 주변 밝기에 순응될 필요가 있다. 특히, 투영된 이미지의 광 파워(light power)가 주간 주행 및 야간 주행 동안 또는 터널 통과시에 크게 상이할 필요가 있다.

헤드업 디스플레이가 발광 다이오드를 이용하는 경우, 다이오드의 공급 전류를 제어함으로써 투영된 이미지의 밝기를 변경하는 것이 이미 제안되어 있다. 이러한 장치는 만족스러운 밝기 순응을 허용한다. 그러나, 그러한 장치의 주간 밝기는 여전히 적절하지 않다.

이러한 결점을 보완하기 위해서, 레이저형의 광원을 이용하는 디스플레이가 알려져 있다. 그러나, 이러한 경우에 있어서 광원에 공급하는 전류의 양을 제어함으로써 제공된 밝기의 순응은 이미지의 광 파워를 충분히 저감시키는 것을 가능하게 하지 않는다. 예시로서, 주간 운전 조건에서 약 10000 Cd/㎡ 정도의 광 파워를 갖고 야간 운전 조건에서 약 5 Cd/㎡ 정도의 광 파워를 갖는 것이 바람직한 것으로 여겨지는 경우, 운전 조건 중 하나의 조건으로부터 다른 조건으로 변할 때 2000 배만큼 밝기를 감소시킬 필요가 있음을 알 수 있다.

사용된 전류 크기의 제어 또는 펄스 폭 변조 기술을 이용하여 광원의 전류 공급을 제어함으로써 투영된 이미지의 밝기를 순응시키는 것에 대한 출원인에 의해 실행된 연구는 변조 기술에 한계가 있다는 것을 밝혀냈다. 특히, 다이오드의 선형 작동을 위해 전류의 최소 크기 및 최소 펄스 지속시간(duration)을 가질 필요가 있다.

본 발명의 목적은 이미지를 형성하도록 구성된 광 빔을 방사하기 위한 장치를 제안함으로써 상기 문제점을 해결하는 것이며, 이러한 방사 장치는 레이저형의 빔을 각각 방사하는 하나 이상의 광원을 포함하고, 하나의 레이저 빔으로부터, 또는 레이저 빔들을 결합하여 서로 합침으로써 광 빔을 형성하도록 구성된다. "서로 합침"은, 레이저 빔들이, 결합 후에, 빔 내에 여전히 개별적으로 존재하더라도, 육안으로는, 단일 광 빔을 형성한다는 것을 의미한다. 단순화를 위해, 용어 "광 빔(light beam)"은 하기에서 레이저 빔들을 서로 합친 후의 레이저 빔의 결합체를 지시하는데 계속해서 사용될 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 방사 장치는, 광원 또는 광원들의 하류측에 위치되어 광 빔의 광 파워를 변경하는 것을 가능하게 하는 감쇠 수단(attenuation means)을 포함한다. 용어 "광 파워(optical power)"는 광원 또는 광원들에 의해 방사된 광속(light flux)의 광 파워를 의미한다. 이러한 광 파워는 예를 들어 광속을 수용하는 포토다이오드에 의해 발생된 전류로부터 밀리와트(mW)로 측정되거나, 또는 주어진 면적에 대해 광속에 의해 생성된 조도로부터 제곱미터 당 칸델라(Cd/㎡)로 측정될 수도 있다.

레이저 광원에의 전류 공급을 제어하는 것과는 다른 방식으로 작동하는 특정 수단에 의해 레이저 광원에 의해 방사된 광 빔을 감쇠함으로써, 광 파워를 감소시키기 위한 보다 큰 가능성이 유용해진다. 결과적으로, 보다 밝은 주간의 밝기 및 덜 밝은 야간의 밝기에서 동시에 이득을 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 하나의 측면에 따르면, 레이저형의 광원에 의해 방사된 빔의 강한 편광 특성은, 상기 감쇠 수단이 레이저 빔 또는 빔들의 편광 배향의 함수로서 광 빔의 광 파워를 변경하도록 구성되게 제공함으로써 활용된다.

본 발명의 이러한 측면의 제 1 변형예에 따르면, 상기 감쇠 수단은 빔 또는 빔들의 편광 배향의 변경 수단과, 하류측에, 빔 또는 빔들의 편광의 하나의 성분만을 투과시키는 검광자(analyzer), 특히 고정식 검광자를 포함한다. 편광 배향의 변경 수단은 예를 들어 액정 수단을 포함한다. 그에 따라, 가동부(moving part)의 사용을 필요로 하지 않는 시스템이 얻어진다.

본 발명의 이러한 측면의 다른 변형예에 따르면, 상기 감쇠 수단은 빔 또는 빔들의 편광의 하나의 성분만을 투과시키는 검광자와, 투과된 빔 또는 빔들의 편광 성분의 비율을 변경하는 것을 가능하게 하는 검광자의 배향의 변경 수단을 포함한다.

이들 변형예 중 하나 또는 다른 것에 있어서, 상기 검광자는 예를 들어 편광 필름 또는 구조체이다.

상기의 실시예와 조합될 수 있는 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방사 수단은 광원의 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 포함할 수 있으며, 상기 제어 수단은 광 빔의 광 파워의 추가 조정을 제공하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 감쇠 수단 및 제어 수단에 의해 제공된 광 파워의 추가 조정은 소망의 감쇠율, 특히 적어도 1000의 감쇠율, 또는 심지어 2000의 감쇠율을 달성하도록 조합된다.

상기 제어 수단은 레이저 빔 각각에 할당된 광 파워의 비율에 따라 광 빔의 색을 선택하기 위해 레이저 빔의 광 파워의 선형 전류 조절을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 색의 선택에 전용되는 조절 방법이 유용해진다.

상기 제어 수단은 또한 광 빔의 광 파워의 추가 조정을 달성하기 위해 레이저 빔의 광 파워의 펄스 폭 변조에 의한 조절을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 광 파워의 추가 조정에 전용되는 조절 방법이 유용해진다. 즉, 레이저 광원의 공급 전류의 펄스 폭 변조를 실행하는 제어 수단과 감쇠 수단의 조합 작용으로부터 감쇠율이 생길 수 있다.

보다 정확하게는, 상기 제어 수단은, 펄스 폭 변조에 의한 조절이 예를 들어 5 내지 20의 감쇠율, 특히 10의 감쇠율에 따라 추가 조정을 제공하도록 구성된다. 감쇠 수단에 대해서는, 이러한 제어 수단은 100 내지 300의 감쇠율, 특히 약 200의 감쇠율을 얻는 것을 가능하게 할 수 있다.

상기 특징의 일부 또는 모두와 아마도 결합하여, 별도로 또는 함께 취해질 수 있는 본 발명의 다른 특징에 따르면,

- 상기 감쇠 수단은 레이저 빔 중 적어도 하나의 광 파워를, 다른 레이저 빔 중 적어도 하나와 결합하기 전에, 변경하도록 구성되고,

- 상기 감쇠 수단은 레이저 빔의 결합으로부터 생긴 광 빔의 광 파워를 변경하도록 구성되고,

- 상기 방사 장치는 레이저 빔 또는 빔들의 편광 배향을 인덱싱하는 수단을 포함하며,

- 상기 광원은 동일한 인덱싱을 갖고,

- 상기 감쇠 수단은 이러한 인덱싱을 고려하여 작동하도록 구성되고,

- 상기 방사 장치는, 주변 밝기를 감지하는 감지 수단과, 이러한 감지 수단에 의해 감지된 주변 밝기의 함수로서 감쇠 수단에 작용하는 것을 가능하게 하는 처리 수단을 더 포함한다.

유리하게는, 상기 방사 장치는 단색 광 빔을 각각 방사할 수 있는 적어도 3개의 레이저 광원을 포함한다.

그렇기 때문에, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 광 빔의 방사 장치를 포함하는 이미지 투영 시스템에 관한 것이다.

상기 투영 시스템은, 예를 들어 광 빔으로부터 이미지를 형성하기 위한 이미지 형성 수단을 포함한다. 상기 감쇠 수단은 이러한 이미지 형성 수단의 상류측 및/또는 하류측에 위치될 수 있다.

상기 이미지 형성 수단은 예를 들어 방사 수단의 광원 또는 광원들로부터 생성된 이미지가 형성되는 디퓨저 스크린(diffuser screen)을 포함한다.

제 1 구현예에 따르면, 상기 이미지 형성 수단은 방사 수단에 의해 생성된 광 빔으로부터 디퓨저 스크린 상에 이미지를 형성하는 광 빔을 생성하는 레이저 주사 프로젝터(laser scanning projector)를 더 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 형성 수단은 광원 또는 광원들과 디퓨저 스크린 사이에 개재된 마이크로미러(micromirror)의 어레이를 포함하는 프로젝터를 포함하며, 마이크로미러의 어레이는 제 2 투영 이미지가 형성되는 디퓨저 스크린 상에 제 1 투영 이미지를 형성한다.

본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 투영 시스템을 포함하는 헤드업 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

이러한 시스템은 예를 들어 차량의 전면유리(windscreen)와 스티어링 휠(steering wheel) 사이에 배치되거나, 또는 전면유리 자체일 수 있는 반반사 플레이트(semi-reflecting plate)를 포함한다.

본 발명에 따른 시스템은 디퓨저 스크린과 반반사 플레이트 사이의 이미지 경로에 개재된 반사 장치를 더 포함할 수 있다. 이러한 반사 장치는 투영 장치를 보다 용이하게 장착할 수 있게 하는 한편, 방사 장치의 주어진 위치로부터 소망의 장소로 이미지를 보낼 수 있게 한다.

본 발명은, 또한, 이미지를 형성하도록 구성된 광 빔을 방사하기 위한 방법에 관한 것이며, 이러한 방법에 있어서, 레이저형의 빔을 각각 방사하는 하나 이상의 광원이 제공되고, 이러한 광 빔은 하나의 레이저 빔으로부터, 또는 레이저 빔들을 결합하여 서로 합침으로써 형성되며, 광 빔의 광 파워는 광원 또는 광원들의 하류측에 위치되는 감쇠 수단을 이용하여 변경된다.

특히 전술한 특징에 따라 광원 또는 광원들의 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 이용하여 광 빔의 광 파워의 추가 조정을 제공하는 것이 또한 가능하다.

유리하게는, 상기 방법은 전술한 방사 장치를 이용한다.

본 발명의 다른 특징, 상세 및 이점은 예시로서 도면을 참조하여 하기에 주어진 설명을 보면 보다 명확하게 나타날 것이다.

도 1은 제 1 작동 모드에 있는 본 발명에 따른 방사 장치의 모식도,
도 2는 제 2 작동 모드에 있는 도 1에 도시된 방사 장치의 도면,
도 3은 제 3 작동 모드에 있는 도 1에 도시된 방사 장치의 도면,
도 4는 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 모식도.

도면은 본 발명을 구현하도록 상세한 방식으로 본 발명을 개시하고, 이러한 도면은 물론 필요에 따라 본 발명을 보다 잘 규정하는데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 우선 이미지를 형성하도록 의도된 광 빔을 방사하기 위한 장치(1)에 관한 것이다. 이러한 방사 장치는, 특히, 차량과 관련된 정보의 적어도 하나의 항목을 투영하는 차량의 헤드업 디스플레이에 설치하도록 의도된다.

상기 방사 장치는 레이저형의 빔(7, 8, 9)을 각각 방사하는 하나 이상의 광원(4, 5, 6)을 포함한다. 이들 광원은 예를 들어 레이저 광원, 전형적으로 레이저 다이오드이며, 각각의 레이저 광원은 단색 빔, 즉 단일 색으로 구성되는 빔을 방사한다.

상기 방사 장치는 여기에서 복수의 광원(4, 5, 6), 본 경우에는, 3개의 광원을 포함하며, 이러한 방사 장치는 각각의 광원(4, 5, 6)에 의해 개별적으로 방사된 빔을 결합하여 서로 합침으로써 광 빔(10)을 형성하도록 구성된다. 보다 정확하게는, 광원은 서로 상이한 색을 방사하는 것일 수 있다. 색은 예를 들어 적색, 녹색 또는 청색(RGB)이다.

각각의 광원의 광 파워는 레이저 광원 또는 광원들의 공급 전류를 이용하여 독립적으로 제어된다. 주어진 광 파워에서, 광 빔(10)의 색은 상이한 레이저 다이오드 사이에 파워비(power ratio)가 설정되는 방식에 의해 결정된다. 예를 들면, 백색광을 얻기 위해서, 광 파워는, 비율로, 녹색 다이오드에 대해 60, 청색 다이오드에 대해 30, 적색 다이오드에 대해 10의 분포에 따라 설정되어야 한다. 후술하는 바와 같이, 각각의 광원의 광 파워는 또한 광 빔(10)의 광 파워를 변조하도록 제어될 수도 있다.

각각의 광원으로부터 방사된 레이저 빔(7, 8, 9)은 예를 들어 서로 평행하게 배향되고, 결합에 의해 공통의 광 빔(10)을 형성하도록 동일한 방향으로 반사된다. 이러한 목적을 위해, 여기에서, 상기 방사 장치(1)는, 소정 파장 범위에 걸쳐서 반투명이고, 각각의 광원에 의해 방사된 레이저 빔(7, 8, 9)을 차단하고 이들 레이저 빔을 광 빔(10)의 방향으로 결합하는 다이크로익 미러(dichroic mirror) 또는 결합 플레이트(11)와 같은 광학 요소를 포함한다.

보다 일반적으로, 상기 방사 장치(1)는 레이저 빔 또는 빔들(7, 8, 9)로부터 광 빔(10)을 형성하도록 구성되지만, 많은 광원(4, 5, 6)이 포함될 수도 있다. 단일 광원인 경우에, 광 빔(10)은 사용된 단일 광원에 의해 방사된 레이저 빔으로 이루어지며, 얻어진 이미지는 색의 그라데이션(gradation)에 따라, 이미지를 형성하는 각각의 점에 적용되는 상이한 광 파워로 이루어지는 단색 이미지가 된다. 복수의 광원, 전형적으로 전술한 3개의 광원(4, 5, 6)인 경우에, 광 빔을 형성하는 공통의 빔(10)은 색상 스펙트럼에 따라 이미지를 설정할 수 있게 하며, 색상 스펙트럼의 분해능은 광원(4, 5, 6)의 전력 공급의 제어의 미세도에 분해능이 대응한다.

본 발명에 따르면, 상기 방사 장치(1)는 광원 또는 광원들(4, 5, 6)의 하류측에 위치되어 광 빔(10)의 광 파워를 변경하는 것을 가능하게 하는 감쇠 수단(attenuation means)(12)을 포함한다. 즉, 광원의 전류 공급을 제어함으로써 광 빔(10)에 색 및/또는 강도가 부여되고, 감쇠 수단(12)은 이러한 빔 또는 빔들(7, 8, 9, 10)의 광 파워를 변경하는 것을 가능하게 한다. 특히, 주간 운전 조건 및 야간 운전 조건에 빔의 광 파워를 순응시키는 것이 가능해진다.

상기 방사 장치는 광원의 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 제어 수단은 광 빔(10)의 색을 선택하는 것을 가능하게 한다.

보다 정확하게는, 상기 제어 수단은 레이저 빔(7, 8, 9) 각각에 할당된 광 파워의 비율에 따라 광 빔(10)의 색을 선택하기 위해 예를 들어 레이저 빔(7, 8, 9)의 광 파워의 선형 전류 조절을 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 6 비트의 색의 인코딩(encoding)을 제공하여 각각의 레이저 빔(7, 8, 9)에 대한 64 레벨의 광 파워에 대응하는 것이 가능하다.

상기 제어 수단은 또한 광 빔의 광 파워의 추가 조정을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 특히 높은 감쇠율이 달성될 수 있다.

보다 정확하게는, 상기 제어 수단은, 특별하게는 5 내지 20의 감쇠율, 특히 약 10의 감쇠율에 따라 광 빔(10)의 광 파워의 추가 조정을 달성하는 방식으로 레이저 빔(7, 8, 9)의 광 파워의 펄스 폭 변조에 의한 조절을 제공하도록 구성된다.

이러한 방식으로, 광 빔(10)의 색 및/또는 광 파워를 조정하는 것이 가능하다. 상기 제어 수단은 예를 들어 도시되지 않은 마이크로컨트롤러를 포함한다.

유리하게는, 상기 감쇠 수단(12)은 빔 또는 빔들의 편광 배향의 함수로서 광 빔의 광 파워를 변경하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 레이저 빔의 물리적 특징이 이용되고, 즉 레이저 빔은 강하게 편광된 특성을 갖는다. 단순화를 위해, 사실상 레이저 빔의 편광의 2개의 직교 성분 각각과 연관된 밝기 사이의 비율이 200/1인 것으로 간주된다. 이러한 방식으로, 약 200의 감쇠율을 얻을 수 있어, 제어 수단, 특히 펄스 폭 변조로부터 나오는 감쇠율과 결합하여, 전술한 2000 레벨에 도달하는 것을 가능하게 한다.

도시된 실시예에 따르면, 상기 감쇠 수단(12)은 빔 또는 빔들의 편광 배향의 변경 수단(16)과, 하류측에, 빔 또는 빔들의 편광의 성분 중 하나만을 투과시키는 검광자(analyzer)(17)를 포함한다. 이러한 경우에, 광 빔(10)은 배향의 변경 수단(16)을 통과하기 전에 초기 배향(18)을 갖는다. 도 1에 있어서, 편광 배향의 변경 수단(16)은 빔이 편광 배향을 변화시키지 않고서 통과할 수 있게 하고, 변경 수단의 출력으로 얻어진 배향(13)은 검광자(17)를 통한 약 100%의 빔의 투과를 허용한다. 도 2에 있어서, 편광 배향의 변경 수단(16)은 편광이 제 1 각도에 따른 편광 배향의 변화를 받게 하여, 변경 수단(16)의 출력으로 얻어진 배향(14)은 검광자(17)를 통한 약 30%의 빔의 투과를 허용한다. 도 3에 있어서, 편광 배향의 변경 수단(16)은, 얻어진 새로운 배향(15)이 입사 빔(10)의 편광 배향과 수직으로 오프셋되도록 편광이 배향 변화를 받게 한다. 그러므로, 검광자(17)를 통한 빔의 투과는 최소가 된다(도 3에서 0%로 표현됨).

상기 편광 배향의 변경 수단(16)은 예를 들어 액정 수단을 포함한다. 상기 검광자(17)는 예를 들어 편광 필름이다.

빔의 편광 배향이 변경되지 않은 변형예(도시되지 않음)에 따르면, 방사 장치는 투과된 빔 또는 빔들의 편광 성분의 비율을 변경하는 방식으로 검광자의 배향의 변경 수단을 포함한다. 그에 따라, 투과된 편광의 성분 각각의 비율을 결정하는 검광자의 배향은, 이전의 실시예에서는 고정되어 있는 반면, 이동가능하도록 제공된다. 검광자의 각위치(angular position)를 90°로 변화시킴으로써, 투과된 빔의 광 파워는 최대로부터 최소까지 변경된다.

그렇기 때문에, 도시된 구성에 따르면, 상기 감쇠 수단(12)은 공통의 광 빔(10)의 경로 내에 배치된다. 즉, 상기 감쇠 수단(12)은 공통의 광 빔(10)의 광 파워를 변경시키도록 구성된다. 보다 정확하게는, 본 경우에, 액정 수단(16) 및 고정식 검광자(17)가 공통의 광 빔(10)의 경로 내에 배치된다. 유사하게, 가동식 검광자의 실시예에 따라서는, 가동식 검광자는 공통의 광 빔(10)의 경로 내에 위치될 수도 있다.

도시되지 않은 변형예에 따르면, 상기 감쇠 수단(12)은 광원(4, 5, 6)에 의해 방사된 빔의 경로 내에, 본 경우에는, 광원(4, 5, 6)과 미러(11) 사이에 적어도 부분적으로 배치된다. 즉, 상기 감쇠 수단(12)은 각각의 광원(4, 5, 6)에 의해 방사된 레이저 빔의 광 파워를 변경하도록 구성된다. 보다 정확하게는, 액정 수단(16) 및 고정식 검광자(17)가 광원(4, 5, 6)과 미러(11) 사이에 배치되고, 고정식 검광자(17)는 대안적으로 미러(11)의 하류측에 있을 수도 있다. 유사하게, 가동식 검광자를 갖는 실시예에 따르면, 가동식 검광자는 광원(4, 5, 6)과 미러(11) 사이에 위치될 수 있다.

유리하게는, 상기 방사 장치는 레이저 빔 또는 빔들의 편광 배향을 인덱싱(indexing)하는 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 이러한 인덱싱 수단은 레이저 다이오드 상에 형성된 리브(rib) 또는 플랫(flat)과 같은 광원(4, 5, 6)의 배향 기준일 수 있다. 상기 감쇠 수단(12)은 인덱싱을 고려하여 작동하도록 구성된다. 광원(4, 5, 6)은, 특히 감쇠 수단(12)이 후술하는 바와 같이 공통의 광 빔(10)의 경로 내에 또는 그 하류측에 배치되는 경우에, 동일한 인덱싱을 가질 수 있다.

또한, 상기 방사 장치는, 주변 밝기의 감지 수단과, 이러한 감지 수단에 의해 측정된 주변 밝기의 함수로서 감쇠 수단에 작용하는 것을 가능하게 하는 처리 수단을 포함할 수 있다. 주변 밝기의 감지 수단은, 예를 들어 차량의 대시보드(dashboard) 상의 디스플레이 스크린을 수정하는 것과 같은 광 감지기를 포함한다. 상기 처리 수단은 예를 들어 전술한 마이크로컨트롤러의 레벨에서 통합된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 방사 장치(1)를 포함하는 이미지 투영 시스템(100)에 관한 것이다. 또한, 투영 시스템(100)은 광 빔(10)으로부터 이미지를 형성하는 수단(102)을 포함한다.

이러한 이미지 형성 수단(102)은 예를 들어 주사 생성기(scanning generator)(110)를 포함하고, 이러한 주사 생성기의 기능은, 비제한적인 예시로서, 특히 60㎐인 주파수로 주사를 생성하기 위해 수평 또는 수직으로 광 빔(10)을 이동시키는 것이다. 특히, 주사 생성기(110)는 마이크로-전자-기계 시스템(이하, MEMS로 불림)을 갖는 주사 미러를 포함하며, 이 주사 미러 상에서 광 빔(10)이 주사 빔(103)으로서 반사된다. 이러한 MEMS 미러는 예를 들어 1㎜의 직경을 갖는다. MEMS 미러는 이미지 형성 수단(102)의 디퓨저 스크린(diffuser screen)(111)의 주사를 예를 들어 60㎐의 주파수로 생성하기 위해 2개의 회전축 주위로 회전할 수 있다. 이러한 이미지는 디퓨저(111) 상에 형성된다. 대안적으로, MEMS 미러는 그 이동이 커플링된 2개의 가동식 평면 미러에 의해 대체될 수도 있다. 이들 평면 미러 중 하나는 수평축을 따른 주사 전용일 수 있고, 다른 미러는 수직축을 따른 주사 전용일 수 있다.

이미지가 형성되는 디퓨저(111)는 투명 투영을 위한 복합 구조를 갖는 투명 투영 스크린일 수 있다. 대안적으로, 디퓨저는 반투명할 수 있다. 디퓨저는 예를 들어 유리, 특히 유백 유리(frosted glass), 또는 폴리카보네이트로 제조된다. 예시로서, 디퓨저 스크린은 사출 동공[Exit Pupil Expander(사출 동공 익스펜더)]형이다. 사출 동공형 디퓨저 스크린은 확장된 시야 원추(widened observation cone)를 가질 수 있게 한다. 이러한 디퓨저 스크린은 광 빔에 의해 횡단되는 평면 내에서 연장되고, 이러한 주사 빔(103)이 디퓨저 스크린(111)의 일 면의 평면에 형성되어서 이미지가 생긴다.

이러한 디퓨저 스크린은 주사 빔(103)을 수용한다. 디퓨저 스크린은, 주사 빔(103)이 디퓨저 스크린(111)에 부딪치는 순간에, 주사 빔(103)의 방향에 대하여 예를 들어 30°인 각도 섹터로 이러한 주사 빔(103)을 분산시키도록 구성된다. 이것을 실행하기 위해서, 비제한적인 예시에 따르면, 디퓨저 스크린의 면(112)은 주사 빔(103)을 분산시키는 거칠기를 포함하도록 거칠게 되어 있다. 거친 면(112)은 빔이 사출되는 면, 즉 이미지가 형성되는 면에 대응한다.

도시되지 않은 다른 변형예에 따르면, 이미지 형성 수단은 전술한 바와 같은 주사 생성기를 포함하지 않고, 마이크로미러(micromirror)(또한, 디지털 마이크로미러 시스템으로도 불림)를 포함한다. 이러한 구성에 있어서, 이미지는 마이크로미러 어레이의 레벨에 형성되고, 그 후에 디퓨저 스크린 상으로 투영된다. 일반적으로, 투영 광학기기는 마이크로미러 어레이와 디퓨저 스크린 사이에 배치된다. 각 마이크로미러는 이미지의 픽셀에 대응한다. 이러한 실시예에 있어서, 이미지는 디퓨저 스크린 상에 처음으로 형성되지 않지만, 마이크로미러 어레이 상에 미리 형성된 이미지가 수용된다.

상기 감쇠 수단(12)은 도시된 실시예에서와 같이 이미지 형성 수단(102)의 상류측에 있을 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이러한 감쇠 수단은 하류측에 있을 수도 있다. 변형예에 있어서, 감쇠 수단은 한편으로는 주사 생성기(110) 또는 마이크로미러 어레이와, 다른 한편으로는 디퓨저 스크린(111) 사이에 배치될 수도 있다.

또한, 상기 투영 시스템은 특히 주사 빔(103)의 경로 내에 다양한 미러(104, 106)를 포함할 수 있다.

본 발명은, 또한, 전술한 변형예 중 어느 하나에 따른 주사 시스템(100)을 포함하는 디스플레이, 특히 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.

광 빔의 이동 방향에 있어서의 디퓨저 스크린(111)의 하류측에서, 상기 디스플레이는 반반사 플레이트(semi-reflective plate)(126)와, 디퓨저 스크린(111)과 반반사 플레이트(126) 사이의 이미지 경로에 개재된 반사 장치(125)를 적어도 포함한다. 도 4에 있어서, 이미지 경로는 반반사 플레이트(126)를 통해 표시되기 전에 반사 장치(125) 상에서 반사되는 점선으로 도시된 3개의 화살표(30)로 표현되어 있다. 반반사 플레이트(126)는, 이러한 반반사 플레이트(126)의 도움으로 얻어진 가상 스크린(130)의 레벨에, 반반사 플레이트를 지나서, 특히 차량에 설치된 전면유리(windscreen)를 지나서 이미지의 투영 표시 및/또는 확대를 허용한다.

이러한 투명 플레이트는 적어도 20%인 반사능(reflection power)을 가져서, 사용자가 이러한 투명 플레이트를 통해 차량 이동 경로를 볼 수 있게 하는 한편, 높은 콘트라스트의 이득을 갖고서 표시된 이미지를 볼 수 있게 한다. 대안적으로, 이미지의 표시는 디스플레이가 설치된 차량의 전면유리 상에 이루어질 수 있다.

이미 설명된 바와 같이, 상기 감쇠 수단은 이미지 형성 장치(102)의 하류측에 그리고 반반사 플레이트(126)까지 위치될 수 있다.

4, 5, 6 : 광원 7, 8, 9 : 레이저 빔
10 : 광 빔 12 : 감쇠 수단
16 : 편광 배향의 변경 수단 17 : 검광자

Claims

이미지를 형성하도록 구성된 광 빔(10)을 방사하기 위한 장치로서, 레이저형의 빔(7, 8, 9)을 각각 방사하는 하나 이상의 광원(4, 5, 6)을 포함하고, 하나의 레이저 빔으로부터, 또는 레이저 빔들(7, 8, 9)을 결합하여 서로 합침으로써 상기 광 빔(10)을 형성하도록 구성되는, 광 빔 방사 장치에 있어서,
상기 광원 또는 광원들(4, 5, 6)의 하류측에 위치되어 상기 광 빔(10)의 광 파워를 변경하는 것을 가능하게 하는 감쇠 수단(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감쇠 수단(12)은 레이저 빔 또는 빔들(7, 8, 9)의 편광 배향의 함수로서 광 빔(10)의 광 파워를 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 감쇠 수단(12)은 빔 또는 빔들의 편광 배향의 변경 수단(16)과, 하류측에, 상기 빔 또는 빔들의 편광의 하나의 성분만을 투과시키는 검광자(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 검광자(17)는 고정식인 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
편광 배향의 상기 변경 수단(16)은 액정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 감쇠 수단(12)은 빔 또는 빔들의 편광의 하나의 성분만을 투과시키는 검광자와, 투과된 빔 또는 빔들의 편광 성분의 비율을 변경하는 것을 가능하게 하는 검광자의 배향의 변경 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원(4, 5, 6)의 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 광 빔(10)의 광 파워의 추가 조정을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 레이저 빔(7, 8, 9) 각각에 할당된 광 파워의 비율에 따라 광 빔(10)의 색을 선택하기 위해 상기 레이저 빔(7, 8, 9)의 광 파워의 선형 전류 조절을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 광 빔(10)의 광 파워의 추가 조정을 달성하기 위해 상기 레이저 빔(7, 8, 9)의 광 파워의 펄스 폭 변조에 의한 조절을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 펄스 폭 변조에 의한 조절이 5 내지 20의 감쇠율에 따라 상기 추가 조정을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감쇠 수단(12)은 상기 레이저 빔(7, 8, 9) 중 적어도 하나의 광 파워를, 다른 레이저 빔(7, 8, 9) 중 적어도 하나와 결합하기 전에, 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감쇠 수단(12)은 상기 레이저 빔(7, 8, 9)의 결합으로부터 생긴 상기 광 빔(10)의 광 파워를 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사 장치는 상기 레이저 빔 또는 빔들(7, 8, 9)의 편광 배향을 인덱싱하는 수단을 포함하며, 상기 감쇠 수단(12)은 상기 인덱싱을 고려하여 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 광원(4, 5, 6)은 동일한 인덱싱을 갖는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
주변 밝기를 감지하는 감지 수단과, 상기 감지 수단에 의해 측정된 주변 밝기의 함수로서 상기 감쇠 수단(12)에 작용하는 것을 가능하게 하는 처리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
이미지 투영 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 광 빔(10)으로부터 이미지를 형성하기 위한 이미지 형성 수단(102)을 포함하며, 상기 감쇠 수단(12)은 상기 이미지 형성 수단(102)의 하류측에 위치되는 것을 특징으로 하는
이미지 투영 시스템.
제 16 항 또는 제 17 항에 기재된 투영 시스템을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는
디스플레이, 특히 헤드업 디스플레이.
이미지를 형성하도록 구성된 광 빔(10)을 방사하기 위한 방법에 있어서,
레이저형의 빔(7, 8, 9)을 각각 방사하는 하나 이상의 광원(4, 5, 6)이 제공되고, 상기 광 빔(10)은 하나의 레이저 빔으로부터, 또는 레이저 빔들(7, 8, 9)을 결합하여 서로 합침으로써 형성되며, 상기 광 빔(10)의 광 파워는 상기 광원 또는 광원들(4, 5, 6)의 하류측에 위치되는 감쇠 수단(12)을 이용하여 변경되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 광 빔(10)의 광 파워의 추가 조정은 상기 광원 또는 광원들(4, 5, 6)의 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는
광 빔 방사 방법.