KR20150066534A - 차량용 헤드-업 디스플레이 - Google Patents

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KR20150066534A
KR20150066534A KR1020157009004A KR20157009004A KR20150066534A KR 20150066534 A KR20150066534 A KR 20150066534A KR 1020157009004 A KR1020157009004 A KR 1020157009004A KR 20157009004 A KR20157009004 A KR 20157009004A KR 20150066534 A KR20150066534 A KR 20150066534A
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자샤 슈타인코글러
얀 바인가르텐
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량 탑승자(170)의 시선(160)에 이미지 정보를 표시하기 위한 차량(110)용 헤드-업 디스플레이(100)에 관한 것이다. 본 발명은 광학 소자들(130, 132, 134)이 이미지 정보를 가지며 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스(180)를 가진 빔 체적(153)을 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 헤드-업 디스플레이{HEAD-UP DISPLAY FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 헤드-업 디스플레이에 관한 것이다.
헤드-업 디스플레이는 정보를 차량의 탑승자의 시야 내로 페이드-인 할 수 있는 디스플레이 장치이다. 예를 들면, 운전자 보조 시스템의 정보들이 운전자의 시야 내로 페이드-인 될 수 있다. 헤드-업 디스플레이들은 Head-up 디스플레이 또는 약어로 HUD라고 공지되어 있다. 헤드-업 디스플레이는 투명한 면 또는 윈도우 면에 정보의 이미지를 비추므로, 정보를 재생하는 광이 투명한 면을 통해 바라보는 관찰자의 눈으로 반사된다. 헤드-업 디스플레이들은 계기판 위의 종래의 디스플레이에 비해, 관찰자가 헤드-업 디스플레이에 의해 전송되는 정보를 검출하기 위해 실제 교통 상황으로부터 시선을 돌릴 필요가 없다는 장점을 갖는다. 다른 장점은 운전자가 주행 장면과 HUD 이미지 내용 사이에서 재포커싱할 필요가 없다는 것이다. 판독시, 운전자의 개별 눈들의 초점 폭이 거의 무한대로 유지된다. 상기 장점들로 인해 헤드-업 디스플레이들이 점점 더 많이 보급된다. 헤드-업 디스플레이에 콘택 아날로그 기능들을 표시하기 위해, 종래의 헤드-업 디스플레이보다 더 큰 시야(예를 들면 8°x 5°) 및 더 큰 상거리(예를 들면 > 10 m)를 구현하는 재생 광학 시스템이 필요하다. 이로 인해, 광학 소자들의 수 및 광 경로가 커져야 한다. 커진 광 경로 및 더 많은 수의 광학 소자들로 인해, 헤드-업 디스플레이는 더 큰 설치 공간을 필요로 한다.
DE 10 2007 047232 A1은 가상 이미지의 발생을 위한 이미징 시스템을 구비하는 투사 유닛과 가상 이미지의 관찰을 위한 컴바이너를 포함하는 자동차용 헤드-업 디스플레이를 개시한다.
DE 3879044 T2는 물체의 콜리메이트된 이미지를, 예를 들면 음극선관의 스크린 상에 디스플레이된 정보를 예를 들면 비행기 조종사의 외측 시야에 투사하기 위한 헤드-업 디스플레이용 광학 시스템을 개시하고, 특히 콜리메이션 렌즈 또는 콜리메이션 거울의 초점 평면에 물체의 중간 상을 형성하기 위해 광학 전송을 사용하는, 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 과제는 헤드-업 디스플레이가 차지하는 설치 공간을 줄이는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항에 따른 차량용 헤드-업 디스플레이에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들 및 하기 설명에 제시된다.
헤드-업 디스플레이의 2개의 광학 소자들 사이의 중간 포커스는 헤드-업 디스플레이에 의해 요구되는 설치 공간을 줄일 수 있다. 2개의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스가 재생 에러들을 야기하면, 이들은 추가의 광학 소자들에 의해 정정될 수 있다. 중간 포커스가 하나의 공간 방향에서만 작용하면, 광학 소자들에 대한 요구들은 줄어든다. 특히 재생 에러들의 수가 줄어들면서 동시에 하나의 방향에서, 특히 수직 방향에서 최대의 설치 공간이 얻어진다. 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이들은 종래의 헤드-업 디스플레이보다 더 큰 시야를 가질 수 있고, 이는 더 많은 수의 광학 소자들 및 더 큰 설치 공간을 야기할 수 있다. 여기서, 설치 공간의 감소를 위한 중간 포커스가 제공된다.
탑승자의 시선 내로 이미지 정보를 표시하기 위한 차량용 헤드-업 디스플레이가 제공되고, 상기 헤드-업 디스플레이는, 이미지 정보를 가지며 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스를 가진 빔 체적을 형성하도록 설계된 광학 소자들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
차량은 헤드-업 디스플레이를 포함할 수 있다. 차량은 자동차, 특히 승용차, 상용차 또는 레일 차량일 수 있다. 헤드-업 디스플레이는 Head-up 디스플레이 또는 HUD 라고도 한다. 헤드-업 디스플레이는 시야 디스플레이 또는 대안으로서 시선 디스플레이를 의미할 수도 있다. 헤드-업 디스플레이는 차량에서 이미지 정보 형태의 정보, 예를 들면 운전자 보조 시스템의 정보를 차량 탑승자의 시선 내로 페이드-인 할 수 있는 디스플레이 장치를 의미할 수 있다. 헤드-업 디스플레이는 적어도 2개의 광학 소자들을 포함할 수 있다. 헤드-업 디스플레이는 하나의 투사면을 포함할 수 있다. 투사면은 컴바이너라고도 할 수 있다. 투명한 차량 부재, 예를 들면 윈드실드가 투사면으로서 사용될 수 있다. 투사면은 정보의 컴바이너라고도 할 수 있다. 투사면은 반사성, 광 투과성 부재일 수 있다. 투사면은 이미지 정보를 가진 주변의 정보, 즉 인위적으로 발생된 정보를 중첩 또는 결합할 수 있다. 헤드-업 디스플레이는 가상 이미지로서 이미지 정보를 발생시키기 위한 이미징 시스템을 구비한 투사 유닛, 및 가상 이미지의 관찰을 위한 투사면을 포함할 수 있고, 적어도 2개의 광학 소자들은 이미징 시스템과 투사면 사이의 빔 경로 내에 배치된다. 차량 탑승자는 운전자일 수 있고, 동시에 또는 대안으로서 차량의 동승자일 수 있다. 광학 소자들은 광 안내 수단을 의미할 수 있다. 하나의 광학 소자는 광 투과성으로 또는 반사성으로, 예를 들면 렌즈, 거울 또는 회절 소자로서 구현될 수 있다. 광빔은 이미징 시스템으로부터 광학 소자를 통해 투사면으로 안내될 수 있다. 광학 소자들은 통합해서 광학 모듈이라고 할 수 있다. 광학 소자들의 특성은 콜리메이터의 특성일 수 있고 동시에 또는 대안으로서 편향의 특성일 수 있다. 광학 소자들은 이미지 정보를 가진 빔 체적을 이미징 시스템으로부터 투사면으로 안내할 수 있다. 광학 소자들에 의해 안내되는 광빔의 최대 공간적 전파가 빔 체적이라고 할 수 있다. 중간 포커스는 2개의 광학 소자들 사이의 빔 체적의 포커싱을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 중간 포커스는 중간 포커스의 영역에서 헤드-업 디스플레이의 광축에 대해 수직일 수 있다. 광축은 개별 광학 소자들의 축에 의해 형성되며 개별 광학 소자들의 대칭 축과 일치할 수 있는 직선을 말한다. 엄밀하게 말하면, 광학 시스템들은 투사면으로서 윈드실드를 사용하는 경우 실제로 대칭이 아니다. 사용된 거울들은 폴딩 미러를 제외하고 대부분 자유 디자인 광학 시스템이다. 투사면으로서 별도의 컴바이너의 사용시, 시스템들은 대개 축 대칭이다.
일 실시예에서 헤드-업 디스플레이가 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이로서 구현되는 것이 바람직하다. 콘택 아날로그 정보는 주변의 고정 구성 부분인 것처럼 차량 탑승자의 실제 시야 내로 페이드-인 되는 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 인디케이터를 의미할 수 있다. 예를 들면, 네비게이션 화살표가 거리 상에 직접 놓여있는 것처럼 보일 수 있다.
일 실시예에서, 중간 포커스는 길게 형성될 수 있다. 따라서, 중간 포커스는 길이가 폭보다 더 큰 면을 형성할 수 있다. 이는 적합하게 형성된 광학 소자에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 중간 포커스의 면은 타원형 또는 직사각형일 수 있다.
이 경우, 길게 형성된 중간 포커스는 이미지 정보의 메인 연장 방향에 대해 평행하게 정렬된 메인 연장 방향을 가질 수 있다. 이미지 정보들은 실질적으로 직사각형의 외형을 가질 수 있다.
광학 소자들은 반사성으로 구현될 수 있다. 광학 소자들은 굴절성으로 구현될 수 있다. 광학 소자들은 회절성으로 구현될 수 있다. 광학 소자들은 반사성으로 그리고 동시에 또는 대안으로서 굴절성으로 그리고 동시에 또는 대안으로서 회절성으로 구현될 수 있다. 광학 소자들은 통합해서 광학 시스템이라고 할 수 있다.
중간 포커스는 하나의 공간 방향에서만 형성될 수 있다. 상기 공간 방향은 광축에 대해 수직으로 정렬될 수 있다. 이는 이미지 정보가 중간 포커스로 인해 축 반사되는 것을 의미할 수 있다. 축 반사의 반사 축은 상기 공간 방향에 대해 수직으로 그리고 광축에 대해 수직으로 정렬될 수 있다. 이러한 중간 포커스는 예를 들면 원통형 광학 소자에 의해 야기될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 중간 포커스가 구결적 평면(sagittal plane)에만 형성될 수 있다. 대안으로서, 중간 포커스가 자오적 평면(meridional plane)에만 형성될 수 있다.
또한, 헤드-업 디스플레이는 이미지 정보의 발생을 위한 이미징 시스템 및 가상 이미지의 관찰을 위한 투사면을 포함할 수 있다. 이 경우, 적어도 2개의 광학 소자들은 상기 이미징 시스템과 상기 투사면 사이의 빔 경로에 배치된다. 이미징 시스템과 투사면은 디스플레이 수단이라고 할 수 있다. 이미징 시스템은 투사 유닛으로서 형성될 수 있다. 이미징 시스템에 의해 발생된 이미지 정보들은 광학 시스템 및 투사면을 통해 가상 이미지로 관찰된다. 이런 의미에서, 이미징 시스템이 가상 이미지를 "발생"시키는 것이 아니라, 이미징 시스템이 광학 시스템과 함께 이미지를 발생시킨다.
헤드-업 디스플레이는 적어도 하나의 추가 광학 소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 추가 광학 소자는 반사성으로 구현될 수 있다. 반사성 광학 소자는 헤드-업 디스플레이의 빔 경로를 편향시킬 수 있고 더 컴팩트한 구성을 가능하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 헤드-업 디스플레이는 적어도 하나의 제 3 광학 소자를 포함할 수 있고, 이 경우 적어도 하나의 추가 광학 소자는 반사성으로 구현된다. 제 4의, 반사성, 광학 소자를 포함하는 실시예가 바람직하고 그리고 동시에 또는 대안적으로 더 컴팩트한 구성을 달성할 수 있다.
콘택 아날로그 정보의 표시는 종래의 헤드-업 디스플레이보다 큰 시야 및 그에 따라 더 많은 수의 광학 소자를 필요로 할 수 있다. 이러한 이유로, 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(contactanalog Head-up Display 또는 caHUD)의 재생 광학 시스템은 종래의 헤드-업 디스플레이보다 훨씬 더 큰 체적을 요구할 수 있다. 계기판 내의 다른 어셈블리, 특히 스티어링 컬럼, 에어컨 시스템, 환기 튜브 등과의 충돌을 피하기 위해, 재생 축척이 높아짐으로써 광 경로가 단축되는 방식으로, 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 필요 설치 공간이 줄어들 수 있다. 그러나, 광학 소자들의 수를 일정하게 유지하면, 화질이 떨어질 수 있다. 또한, 높은 재생 축척(>20)은 표면 질 및 공차와 관련한 요구를 높인다.
이를 피하고 다수 소자의 재생 광학 시스템의 빔 체적을 최소화하기 위해, 중간 포커스가 사용된다. 중간 포커스가 화질에 영향을 주는 것을 피하기 위해, 중간 포커스의 구현에 필요한 더 큰 표면 곡률이 보상될 수 있다. 이 경우, 헤드-업 디스플레이 화상 및 아이 박스의 직사각형 종횡비는, 더 긴 화상 폭을 따라 중간 포커스를 구현하는 표면 곡률이 더 짧은 축을 따라서보다 훨씬 더 줄어들게 한다는 것이 고려될 수 있다. 이것이 재생 에러를 야기하면, 이는 추가의 광학 소자에 의해 보상될 수 있다.
일 실시예에 따라, 광의 전파 방향에 대해 수직으로 하나의 공간 방향에서만 작용하는 중간 포커스가 사용된다. 이 경우, 중간 포커스는 길게 형성될 수 있고, 그 종축과 관련해서 헤드-업 디스플레이 화상의 더 긴 폭에 대해 평행하게 정렬될 수 있다. 따라서, 중간 포커스는 구결적 평면에서 또는 자오적 평면에서 구현될 수 있지만, 2개의 평면에서 동시에 구현될 수 없다.
즉, 중간 포커스의 구현을 위해 필요한 추가의 표면 곡률은 광학 소자의 짧은 폭을 따라서만 이루어지므로, 상기의 추가로 생기는 재생 에러가 적게 유지될 수 있다. 또한, 수직 방향에서 설치 공간이 최대로 얻어질 수 있기 때문에, 스티어링 컬럼과의 충돌이 피해질 수 있다. 이 방법에 의해, 매우 컴팩트한 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이가 구현될 수 있다.
이하, 본 발명이 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량 내 헤드-업 디스플레이의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 헤드-업 디스플레이의 개략도.
도 3은 헤드-업 디스플레이의 광학 소자들의 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 헤드-업 디스플레이의 광학 소자들의 개략도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 헤드-업 디스플레이의 광학 소자들의 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 광학 시스템의 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 개략도.
본 발명의 바람직한 실시예의 하기 설명에서, 상이한 도면들에 도시되며 유사하게 작용하는 소자들은 동일한 또는 유사한 도면 부호로 표시되고, 상기 소자들에 대한 반복 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량(110) 내 헤드-업 디스플레이(100)의 개략도를 도시한다. 헤드-업 디스플레이(100)는 차량(110) 내에 Head-up 디스플레이로서 배치된다. 도시된 헤드-업 디스플레이(100)는 이미징 시스템(120), 제 1 광학 소자(130), 제 2 광학 소자(132), 제 3 광학 소자(134)를 포함하고, 투사면으로서 차량(110)의 윈드실드(140)를 사용한다. 윈드실드(140)는 반사성, 광 투과성 윈드실드이다.
헤드-업 디스플레이(100)는 광축(150)을 포함한다. 이미징 시스템(120)은 빔 체적(153)의 가장자리들(156)에 의해 한정되는 빔 체적(153에서 차량 탑승자(170)의 시선 내로 투사되는 이미지 정보를 제공하도록 설계된다. 헤드-업 디스플레이는 제 1 광학 소자(130)와 제 2 광학 소자(132) 사이에 중간 포커스(180)를 포함한다. 이미지 정보들은 차량 탑승자(170)의 아이 박스(eye box; 190)의 영역 내에 가시될 수 있다. 차량 탑승자(170)는 윈드실드(140)에서 반사된, 상기 이미징 시스템의 정보를 윈드실드(140) 후방에서 이미징 유닛으로서 그리고 동시에 실세계로서 본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 헤드-업 디스플레이(100)의 일부의 개략도를 도시한다. 헤드-업 디스플레이(100)는 2개의 광학 소자들(130, 132)을 포함한다. 광학 소자들(130, 132)은 도 1에 도시된 제 1 광학 소자(130) 및 제 2 광학 소자(132)일 수 있다. 광학 소자들(130, 132)은 광축(150)을 형성한다. 빔 체적(153)은 이미지 정보를 갖는다. 빔 체적(153)은 가장자리들(156)에 의해 한정된다. 광학 소자들(130, 132)은 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스(180)를 가진 빔 체적(153)을 형성하도록 설계된다. 중간 포커스(180)는 광학 소자들(130, 132)의 광축(150) 상에 놓이거나 또는 중간 포커스(180)는 헤드-업 디스플레이(100)의 광축(150) 상에 놓인다.
도 3은 빔 체적(153)을 형성하는, 헤드-업 디스플레이(100)의 광학 소자들(330, 332, 334)의 개략도를 도시한다. 3개의 광학 소자들(330, 332, 334)은 빔 체적들(153)을 형성한다. 이미징 시스템(120)은 투사면 상에 투사되는 이미지를 제공하도록 설계된다. 투사될 이미지는 헤드-업 디스플레이(100)의 광학 소자들에 의해 재생된다. 광학 소자들(330, 332, 334)은 광축(150)을 형성한다. 광축(150)은 도시된 z-축에 상응하거나 또는 도시된 z-축에 대해 평행하다. 이미징 시스템(120)에 의해 방출된 광은 네거티브 z-축 방향으로 전파된다. x-축 및 y-축은 z-축에 대해 수직인 면을 형성한다. x-축 및 y-축은 겹쳐서 도시되는데, 그 이유는 양측의 광학 시스템의 뷰(view)가 일치하기 때문이다. 빔 체적들(153)은 중간 포커스를 갖지 않는다. 달리 표현하면, 도 3은 중간 포커스 없이 광학 소자들(330, 332, 334)에 의해 형성된, 종래의 헤드-업 디스플레이의 빔 체적(153)을 도시한다. 광학 소자들(330, 332, 334)은 반사성으로, 굴절성으로 및 회절성으로 구현될 수 있다. 이미징 시스템(120)은 헤드-업 디스플레이 광학 시스템에 의해 재생되는 실제 이미지를 발생시키는 디스플레이를 형성한다. z-축은 광축(150)에 상응하고, 광은 네거티브 z-축 방향으로 전파된다. x-축 및 y-축은 이에 대해 수직인 표면을 형성한다. 종래의 헤드-업 디스플레이(100)의 재생 기능은 중간 포커스 없이 구현된다. 빔 체적들(153)의 도시된 가장자리들(156)은 교차하지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 2개의 공간 방향으로 작용하는 중간 포커스(180)를 가진 빔 체적(153)을 형성하는 헤드-업 디스플레이(100)의 광학 소자들(130, 132, 330)의 개략도를 도시한다. 도 4는 도 3에 거의 상응하며, 다만 제 3 광학 소자(132) 및 제 2 광학 소자(130) 사이에, x-방향 및 y-방향에서 작용하는 중간 포커스(180)가 구현되어 도시되어 있다는 점이 다르다. 이로 인해, 광학 소자들(130, 132) 사이에서 전송되는 이미지 정보가 적어도 대략 점 반사될 수 있다. 빔 체적(153)은 자장자리들(156)에 의해 한정된다. 이미징 시스템(120)과 제 1 광학 소자(330) 사이에서 빔 체적(153)이 확대된다. 제 1 광학 소자(330)와 제 2 광학 소자(130) 사이에서 빔 체적(153)의 가장자리들(156)은 평행하게 연장한다. 제 2 광학 소자(130)와 제 3 광학 소자(132) 사이에 중간 포커스(180)가 형성된다. 제 2 광학 소자(130)와 제 3 광학 소자(132) 사이에서 빔 체적(153)의 가장자리들(153)은 중간 포커스(180)에서 교차한다. 이상적인 경우, 빔 체적(153)의 가장자리들(156)은 중간 포커스(180)의 한 점에서 교차한다. 중간 포커스(180)에서 빔 체적(153)의 가장자리들(156)이 교차하는 점은 광학 소자들(130, 132, 330)의 광축(150) 상에 놓인다. 다른 실시예에서, 빔 체적(153)의 횡단면은 중간 포커스(180)에서 원형으로 형성된다. 달리 표현하면, 도 4는 예를 들면 제 3 광학 소자(132)와 제 2 광학 소자(130) 사이에 구현되는 중간 포커스(180)를 가진 헤드-업 디스플레이 광학 시스템의 빔 진행을 나타낸다. 중간 포커스(180)는 x-방향 및 y-방향에서 구현된다. 이상적으로, 중간 포커스(180)의 장소에서 빔 체적(153)의 횡단면은 점형 내지 원형으로 나타날 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스(180)를 가진 빔 체적(153)을 형성하는 헤드-업 디스플레이(100)의 광학 소자들(130, 132, 330)의 개략도를 도시한다. 도 5a는 z-축과 더불어 z-축에 대해 수직으로 정렬된 x-축을 도시한다. 도 5b는 z-축과 더불어 z-축에 대해 수직으로 정렬된 y-축을 도시한다. 도 5b는 도 5a에 도시된 헤드-업 디스플레이의 측면도를 나타낼 수 있다. 광학 소자들(130, 132, 330)은 빔 체적들(153)을 형성한다. 빔 체적들(153)은 가장자리들(156)에 의해 한정된다. 광학 소자들(130, 132, 330)은 광축(150)을 형성한다. 광축(150)은 도시된 z-축에 상응하거나 또는 도시된 z-축에 대해 평행하다. 이미징 시스템(120)은 투사면에 투사될 이미지를 제공하도록 설계된다. 투사될 이미지는 헤드-업 디스플레이(100)의 광학 소자들(130, 132, 330)에 의해 재생된다. 이미징 시스템(120)에 의해 방출된 광은 네거티브 z-축 방향으로 전파된다. x-축 및 y-축은 z-축에 대해 수직인 면을 형성한다. 즉, 도 5a에 도시된 x-축은 도 5b에 도시된 y-축에 대해 수직이다. 도 5a에는 광학 소자들 사이의 중간 포커스(180)가 나타나지 않는다. 도 5b에는 제 2 광학 소자(130)와 제 3 광학 소자 사이의 중간 포커스(180)가 나타난다. 도 5a와 도 5b의 조합은 제 2 광학 소자(130)와 제 3 광학 소자(132) 사이에서 하나의 공간 방향에서만 작용하는 중간 포커스(180)를 나타낸다. 달리 표현하면, 도 5a 및 도 5b는 단 하나의 방향, 예를 들면 y-방향에서 중간 포커스(180)가 구현되는 광학 시스템을 나타낸다. 중간 포커스(180)에서 빔 체적(153)의 횡단면은 이 경우 직사각형이다. 단 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스에 의해, 광학 소자들(130, 132) 사이에서 전송된 이미지 정보 또는 투사될 이미지가 축 반사될 수 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 중간 포커스는 예를 들면 도 1을 참고로 설명되는 바와 같은 헤드-업 디스플레이에 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)용 광학 시스템의 실시예를 도시한다. 이미징 시스템(120)은 아이 박스(190)의 방향에서 3개의 광학 소자들(130, 132, 330)에 의해 표시되는 이미지를 형성한다. 광학 소자들(130, 132, 330)은 광학 소자들(130, 132, 330) 사이의 빔 체적들을 형성한다. 광학 소자들(130, 132, 330)은 본 실시예에서 반사성 광학 소자들(130, 132, 330)로서 구현된다. 제 1 광학 소자(330)와 제 2 광학 소자(130) 사이에 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스(180)가 형성된다. 광빔들은 제 3 광학 소자(132)에 의해 투사면(140)으로 편향되고, 상기 투사면은 본 실시예에서 윈드실드(140)이다. 거기서부터 광빔들은 아이 박스(190) 내로 편향된다. 여기서, "편향"이라는 표현은 굴절 및/또는 반사를 의미한다. 중간 포커스는 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예에서와 같이 y-축의 공간 방향에서만 작용하도록 형성된다. 달리 표현하면, 도 6은 하기 도 7과 같이, 콘택 아날로그 광학 시스템 디자인의 실제 실시예, 또는 하나의 방향에서 중간 포커스(180)가 구현된, 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이의 광학 시스템 디자인을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)의 실시예를 도시한다. 헤드-업 디스플레이(100)는 3개의 광학 소자들(330, 130, 140)을 포함한다. 이미징 시스템에 의해 제공된 이미지 정보는 투사면으로서 사용되는 윈드실드(140)를 통해 가시될 수 있다. 아이 박스(190)는 일 실시예에서 탑승자의 착석 위치에 맞춰질 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)를 도시한다. 도 8은 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)의 측면도를 도시하고, 도 9는 동일한 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)의 저면도를 도시한다. 헤드-업 디스플레이(100)는 이미징 시스템(120) 및 3개의 광학 소자(130, 132, 330)를 포함한다. 투사면(140)으로서 윈드실드가 사용된다. 빔 체적(153) 내에 이미징 시스템(120)에 의해 제공된 이미지 정보는 탑승자의 아이 박스(190) 내에 가시될 수 있다. 달리 표현하면, 도 8 및 도 9는 하나의 방향으로 중간 포커스(180)를 가진 광학 시스템 디자인의 다른 실시예를 도시한다. 광학 소자들(130, 132, 330)의 수는 변할 수 있다. 도 8 및 도 9는 y-방향으로 중간 포커스(180)를 가진 헤드-업 디스플레이 광학 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 이 경우, 도 8은 측면도를, 그리고 도 9는 저면도를 도시한다.
전술한 그리고 도면에 도시된 실시예들은 예시적으로만 선택된다. 상이한 실시예들은 완전히 그리고 개별 특징들과 관련해서 서로 조합될 수 있다. 일 실시예는 다른 실시예의 특징들로 보완될 수도 있다.
100 헤드-업 디스플레이
110 차량
120 이미징 시스템
130, 132 광학 소자
140 투사면
150 광축
153 빔 체적
160 시선
170 차량 탑승자
180 중간 포커스
134; 330 추가의 광학 소자

Claims (10)

  1. 차량 탑승자(170)의 시선(160) 내에 이미지 정보를 표시하기 위한 차량(110)용 헤드-업 디스플레이(100)로서, 상기 헤드-업 디스플레이(100)는
    이미지 정보를 가지며 하나의 공간 방향에서 작용하는 중간 포커스(180)를 가진 빔 체적(153)을 형성하도록 설계된 광학 소자들(130, 132)을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 포커스(180)가 상기 중간 포커스(180)의 영역에서 상기 헤드-업 디스플레이(100)의 광축(150)에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 헤드-업 디스플레이가 콘택 아날로그 헤드-업 디스플레이(100)로서 구현되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 포커스(180)가 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 포커스(180)가 이미지 정보의 메인 연장 방향에 대해 평행하게 정렬된 메인 연장 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 소자들(130, 132)이 반사성으로, 굴절성으로 및/또는 회절성으로 구현되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 포커스(180)는 하나의 공간 방향에서만 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 포커스(180)는 구결적 평면에서만 형성되거나, 또는 대안으로서 상기 중간 포커스(180)는 자오적 평면에서만 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드-업 디스플레이가 이미지 정보의 발생을 위한 이미징 시스템(120) 및 가상 이미지의 관찰을 위한 투사면(140)을 포함하고, 적어도 2개의 광학 소자들(130, 132)은 상기 이미징 시스템(120)과 상기 투사면(140) 사이의 빔 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드-업 디스플레이가 적어도 하나의 추가 광학 소자(134; 330)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 광학 소자(134; 330)는 반사성으로 구현되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이.
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