KR20170091259A - 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치. - Google Patents

유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치. Download PDF

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Abstract

자동차의 기존 사이드 백미러가 형성되는 좌측 또는 우측에 형성되는 카메라를 통하여 유사홀로그램의 방식을 이용하여 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부에 LCD나 LED등의 백미러 디스플레이를 형성하여 자동차의 앞유리를 통하여 LCD나 LED등의 백미러를 볼 수 있게 하며 LCD나 LED등의 백미러는 자동차의 앞유리에 비추일 때에 운전자가 바로 세워진 상을 볼 수 있도록 자동차 앞유리 전면을 향하도록 방향이 형성되며 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부에 LCD나 LED등의 백미러 디스플레이는 배터리의 전원부에서 스위치가 형성되어 각 각의 백미러를 ON/OFF할 수 있게 형성되는 것이다.

Description

유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.{ Side view display using floating hologram }
본 발명의 기술분야는 유사홀로그램과 카메라를 이용한 백미러가 기술분야가 된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 유사홀로그램으로서 바닥면에 LED등등을 켜놓고 45도 각도로 투명한 유리등을 대면 전면에 LED등이 보이게 되는데 본 발명은 이와 같은 성질과 카메라를 이용하여 디스플레이되는 백미러를 이용한 것이다.
헤드-업-디스플레이 [ Head-UP-Display ]
약어 HUD
목차
(1) HUD의 작동원리
(2) 헤드업 디스플레이(HUD)의 구성 부품
(3) HUD의 각 구성부품의 기능
① 커버 유리(cover glass) 및 하우징
② 거울(mirror)
③ LED 전원(LED power supply)
④ LED
⑤ 라이트 웰(light well)
⑥ TFT-투영장치(TFT projection display)
⑦ 셔터(shutter)
⑧ 마스터 보드와 슬레이브 보드(Master board & Slave board)
⑨ 윈드실드(windshield)
헤드-업-디스플레이는 운전자의 가시영역 내에 가상 화상(virtual image)을 투영한다. 자동차에 설치된 장치들에 따라 이 가상 화상의 내용은 달라질 수 있으며, 또 운전자가 필요로 하는 정보들(예 : 정속주행, 능동정속주행, 내비게이션, 주행속도, 체크 컨트롤 메시지 등)에 따라서도 달라질 수 있다.
운전자의 가시영역 내에 운전에 필요한 정보를 제공하므로, 운전자는 1차적으로 도로교통 상황에만 정신을 집중할 수 있다. 그리고 운전자가 계기판과 도로를 번갈아가며 주시할 필요가 훨씬 줄어든다. 따라서 운전자의 피로경감 및 주행안전에 기여한다.
(1) HUD의 작동원리
HUD는 투영장치(projector)와 비교할 수 있다. HUD의 정보를 투사하는 광원으로는 LED-어레이(array)를 사용한다. TFT(Thin Film Transistor : 박막 트랜지스터)-투영장치가 가상 그래픽(영상 콘텐츠)을 생성한다. TFT-투영장치는 빛을 차단하거나 통과시키는 필터와 비교할 수 있다. 광학 영상 요소들(거울)이 HUD의 크기와 형태를 결정한다. 화상은 앞 윈드실드에 투영되어, 전방 노면 상의 일정 위치의 공간에 떠 있는 상태로 나타난다. 따라서 운전자가 주행 전방을 주시한 상태에서 필요한 주행정보를 직접 볼 수 있다. 스위치를 끄면 화상은 사라진다.
Figure pat00001
[그림 11-36] HUD의 작동원리(예)
1. LED 어레이 4. 곡면거울 7. 윈드실드
2. TFT-투영 디스플레이 5. 평면거울 8. 운전자의 관찰지점
3. 곡면거울 6. 곡면거울 9. 투영된 가상 그래픽(화상)
(2) 헤드업 디스플레이(HUD)의 구성 부품
① 헤드업 디스플레이의 주요 구성 부품[그림 11-36 참조] : 커버 유리, 거울, LED 전원, LED-어레이, 광원, TFT-프로젝션 디스플레이, 셔터, 마스터 보드, 슬레이브 보드, 하우징 등으로 구성되어 있다.
② 추가로 필요한 구성 부품 : 앞 윈드실드, 라이트 모듈, 레인/라이트 센서, 안전/정보 모듈
③ 제어 요소 : HUD 제어 버튼 및 라이트 스위치, 계기판 딤머(dimmer) 스위치, 컨트롤러
④ 화상(가상 그래픽) 생성에 필요한 ECU들 : 능동 정속주행, 멀티 오디오 시스템 컨트롤러/카 커뮤니케이션 컴퓨터, 계기판, 스티어링 컬럼 스위치 클러스터, 엔진-ECU와 같은 ECU들이 HUD의 디스플레이에 필요한 신호들을 공급한다.
Figure pat00002
[그림 11-37] HUD-시스템 회로도(예)
1. CID : 센트럴 정보 디스플레이 6. 능동정속주행 11. HUD
2. 비/라이트 센서 7. 컨트롤러 12. 멀티-오디오 시스템 컨트롤러
3. 안전/게이트 모듈 8. 계기판 13. MOST의 다른 장치들
4. 스티어링 컬럼 스위치 클러스터 9. HUD스위치/라이트 스위치
K-CAN ; 차체CAN
5. 엔진-ECU 10. 라이트 모듈
MOST ; MOST버스
(3) HUD의 각 구성부품의 기능
① 커버 유리(cover glass) 및 하우징
최상부 커버는 HUD 내부에 먼지 또는 기타 오염물질들이 유입되는 것을 방지한다. 비-반사 구조는 탑승자의 눈을 부시게 하는 어떠한 빛의 투사도 방지한다. 윈드실드에 투영되는 화상의 투영이 방해를 받지 않으며, 반사나 빛의 분산 현상 등이 발생하지 않는다. 하우징은 먼지나 오명물질이 HUD 내부로 유입되지 않도록 설계되어 있다.
② 거울(mirror)
보통 4개의 거울이 사용된다. 이 거울들이 디스플레이 콘텐츠를 윈드실드에 반사한다. 3개의 곡면 거울(플라스틱)들이 디스플레이 콘텐츠를 윈드실드에 알맞게 조절한다. 제4의 평면 거울(유리)은 HUD의 투영 거리와 크기를 결정한다. 투영경로는 그림 11-38과 같다.
투영된 HUD 화상은 운전자의 육안으로부터 약 2.2m의 거리에 나타난다. 운전자가 HUD의 화상을 선명하게 볼 수 있는 공간범위를 아이-박스(eyebox)라고 하는데, 아이-박스 범위 내에서 자유롭게 움직일 수 있는 범위는 대략 수평으로 130mm, 수직으로 90mm 정도이다. 이 범위를 벗어나면 화상은 일그러져 보이게 된다.
Figure pat00003
[그림 11-38] HUD에서 콘텐츠의 투영 경로
HUD에서 콘텐츠의 투영 경로
1. HUD 하우징 4. 곡면거울 7. 플라스틱 필름(쐐기형)
2. TFT-투영 디스플레이 5. 평면거울 8. 윈드실드
3. 곡면 거울 6. 곡면거울
③ LED 전원(LED power supply)
LED 전원은 절환-모드 전원이다. LED 전원은 LED-어레이에 42V를 공급한다. 42V는 시스템 전원으로부터 승압시켜 생성한 전압이다.
④ LED
Figure pat00004
[그림 11-39] 투영 거리
1. 헤드-업 디스플레이
2. 윈드실드
3. 투영된 화상
4. 투영거리
LED-어레이는 녹색-LED와 적색-LED로 구성되어 있으며, TFT-투영장치의 배경조명으로서 작용하며, 동시에 HUD의 밝기에 필요한 빛을 발생시킨다. 마스터 보드에 의해 활성화되면, LED는 HUD 콘텐츠의 밝기를 제어한다.
LED-어레이는 105℃ 이상이면 스위치를 OFF시켜 냉각시킬 수 있다.(셔터는 닫힌 상태 유지). 온도가 105℃ 이하로 낮아지면 다시 스위치 ON된다. 30℃ 이하의 온도에서는 LED-어레이를 스위치 ON하면, 먼저 TFT-투영장치가 가열된다. 셔터는 닫힌 상태를 유지한다. 온도가 25℃ 이상이면, 셔터는 열린다. 셔터는 빛의 경로에서 움직일 수 있다. 즉, LED-어레이의 빛을 차단하거나 또는 통과하게 할 수 있다. 이제 HUD는 원활하게 작동할 수 있다.
LED-어레이는 TFT-투영장치를 가열시킨다. 30℃ 이하의 온도에서는 TFT-투영장치의 동작이 느려진다. 결과적으로 디스플레이 스위칭 시간과 보조를 맞출 수 없다. 그러므로 셔터를 닫아 TFT-투영장치를 빠른 속도로 가열시킨다.
⑤ 라이트 웰(light well)
라이트 웰은 LED-어레이와 TFT-투영장치 사이에 설치되어 있다. 투영용 빛을 집속하는 역할을 수행한다.
⑥ TFT-투영장치(TFT projection display)
마스터보드에 의해 활성화되면, TFT-투영장치는 화상정보를 보여준다. TFT-투영장치의 크기는 약 25mm×50mm이다. TFT-투영장치는 LED-어레이에 의해 조명된다.
⑦ 셔터(shutter)
셔터는 빛의 진행로를 막고 있으며, 전원으로부터 전류를 공급받아 작동할 준비를 갖추고 있다. 스텝모터로 셔터를 작동시켜 빛의 진로를 열어 줄 때 화상을 투영시킬 수 있다. 배경등이 스위치 ON되었을 때, LED-어레이는 완전하게 출력을 발휘한다. 셔터는 항상 닫힌 상태를 유지한다. 닫혀 있는 셔터는 LED-어레이가 스위치 ON될 때 운전자의 눈부심을 방지한다. 컨트롤버튼으로 HUD를 비활성화시키면, 셔터는 광선 속으로 진입하고, 배경등은 스위치 OFF된다.
⑧ 마스터 보드와 슬레이브 보드(Master board & Slave board)
? 마스터 보드(Master board) : 마스터보드에는 다른 부품들과 함께 차체 CAN 인터페이스, MOST 인터페이스, 화상 생성용 전자회로, LED-어레이 활성화 회로, 그래픽 유닛 인터페이스, 슬레이브 보드 활성화 회로 등이 혼합되어 있다. 화상정보는 차체 CAN과 MOST를 경유하여 마스터 보드로 전송된다. 이미지 생성용 전자회로는 입력되는 이미지 정보를 평가한다. 처리된 화상정보는 디스플레이로 전송된다. 마스터 보드는 슬레이브 보드를 통해 셔터를 제어한다.
? 슬레이브 보드(slave board) : 슬레이브 보드는 마스터 보드의 명령에 따라 셔터를 작동시킨다. 똑같은 방법으로 전원도 작동시킨다.
⑨ 윈드실드(windshield)
Figure pat00005
[그림 11-40] 윈드실드의 단면 기본구조(예)
1. 외측 판유리
2. 플라스틱 필름(쐐기형)
3. 내측 판유리
윈드실드는 화상의 투영에 필수적인 요소가 내장되어 있는 특수한 형식이다. 외측 판유리와 내측 판유리는 특수 플라스틱 필름을 사이에 두고 접착되어 있다. 플라스틱 필름은 윈드실드 전체 길이에 걸쳐 쐐기형이다.
쐐기형은 제 2의 영상(ghost)이 나타나는 현상 즉, 화상이 중첩되는 현상을 방지한다. 쐐기의 뾰쪽한 끝은 아래쪽을 가리키고 있으며, 윈드실드 하단으로부터 약 10cm의 거리에서부터 시작된다. 쐐기의 상단은 윈드실드 높이의 약 2/3까지에 이른다. 플라스틱 필름은 내/외측 판유리의 사이에 밀착, 설치되어 있다. 필름의 아래쪽 끝의 두께는 약 0.8mm. 상단(3각형의 밑변에 해당)의 두께는 약 1mm 이다. 윈드실드 전체의 두께는 하단에서는 약 4.5mm, 상단에서는 약 4.7mm이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자동차 주행중에 백미러을 보려면 시선을 전면 도로를 보는 것 대신에 좌측 또는 우측을 보게 되어 전면도로에서 돌발 상황이 생기면 사고의 위험도 있게 되므로 자동차 앞유리에 백미러가 보이게 하여 사고의 위험을 줄이려는 것이다.
본 과제의 해결 수단은 유사홀로그램의 방식을 이용하여 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부에 LCD나 LED등의 백미러 디스플레이를 형성하여 자동차의 앞유리를 통하여 LCD나 LED등의 계기판이나 네비게이션을 볼 수 있게 하는 것이 과제의 해결 수단이 된다.
본 발명의 효과는 자동차 주행중에 백미러를 보려면 시선을 전면 도로를 보는 것 대신에 좌측 또는 우측의 백미러를 보게 되어 전면도로에서 돌발 상황이 생기면 사고의 위험도 있게 되므로 자동차 앞유리에 백미러가 보이게 하여 사고의 위험을 줄이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 사시도이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 도면을 사용하여 구체적으로 설명하면 도 1은 본 발명의 사시도로서 자동차의 기존 사이드 백미러가 형성되는 좌측 또는 우측에 형성되는 카메라를 통하여 유사홀로그램의 방식을 이용하여 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부에 LCD나 LED등의 백미러 디스플레이를 형성하여 자동차의 앞유리를 통하여 LCD나 LED등의 백미러를 볼 수 있게 하며 LCD나 LED등의 백미러는 자동차의 앞유리에 비추일 때에 운전자가 바로 세워진 상을 볼 수 있도록 자동차 앞유리 전면을 향하도록 방향이 형성되며 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부에 LCD나 LED등의 백미러 디스플레이는 배터리의 전원부에서 스위치가 형성되어 각 각의 백미러를 ON/OFF할 수 있게 형성되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 자동차 앞유리
2 : LED나 LCD 사이드 뷰 카메라 디스플레이
3 : LED나 LCD 사이드 뷰 카메라 디스플레이 유사홀로그램
5 : 사이드 뷰 카메라
10 : 좌측 사이드 뷰 카메라 디스플레이 스위치
11 : 우측 사이드 뷰 카메라 디스플레이 스위치

Claims (8)

  1. 기존 자동차의 사이드 뷰 미러 대신에 사이드 뷰 카메라를 좌측과 우측에 형성하고 유사홀로그램의 방식을 이용하여 자동차의 앞유리의 바로 밑이나 계기판의 상부등에 LCD나 LED등의 사이드 뷰 카메라를 통해서 보내진 영상을 볼 수 있는 디스플레이를 형성하여 자동차의 앞유리를 통하여 사이드 뷰 미러를 통해서 볼 수 있었던 영상을 LCD나 LED등의 디스플레이를 통하여 자동차 앞 유리에 비춰 지는 영상을 통해서 볼 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  2. 제 1항에서 LCD나 LED등의 디스플레이는 자동차의 앞유리에 비추일 때에 운전자가 바로 세워진 상을 볼 수 있도록 자동차 앞유리 전면을 향하도록 방향이 형성된 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  3. 제 1항 내지 제 2항중의 어느 한 항에 있어서 LCD나 LED등의 디스플레이는 자동차의 앞유리에 비추이는 부분은 45도 각도로 자동차의 앞유리가 형성되는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중의 어느 한 항에 있어서 LCD나 LED등의 디스플레이는 자동차의 앞유리에 비추이는 부분은 각종의 색깔로 코팅 또는 필름을 부착하거나 또는 전기로 빛이 들어 오는 정도를 조절할 수 있는 필름으로 형성되도록 되는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서 자동차의 앞유리의 실내의 계기판의 상부, 즉 자동차의 앞유리의 바로 밑에 LCD나 LED등의 디스플레이는 배터리의 전원부에서 전선이 연결되어 스위치가 형성되어 각 각의 계기판이나 네비게이션등을 ON/OFF할 수 있게 형성된 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  6. 제 5항에서 자동차의 앞유리의 실내의 CD나 LED등의 디스플레이는 배터리의 전원부에서 전선이 연결되어 형성되는 스위치는 핸들의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  7. 제 4항에서 윈드실드는 외측 판유리와 내측 판유리는 특수 플라스틱 필름을 사이에 두고 접착되어 있으며
    플라스틱 필름은 제 2의 영상(ghost)이 나타나는 현상 즉, 화상이 중첩되는 현상을 방지하기 위해서 윈드실드 전체 길이에 걸쳐 쐐기형으로 형성되며 쐐기의 뾰쪽한 끝은 아래쪽을 가리키도록 하는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.
  8. 기존 자동차의 사이드 뷰 미러 대신에 사이드 뷰 카메라를 좌측과 우측에 형성하고 유사홀로그램의 방식을 이용하여 LCD나 LED등의 사이드 뷰 카메라를 통해서 보내진 영상을 볼 수 있는 디스플레이를 형성하여 자동차의 앞유리를 통하여 사이드 뷰 미러를 통해서 볼 수 있었던 영상을 LCD나 LED등의 디스플레이를 통하여 자동차 앞 유리에 비춰 지는 영상을 통해서 볼 수 있게 하는 것에 있어서
    LCD나 LED등의 디스플레이를 4개정도의 거울 또는 플라스틱들이 형성되며 이 거울 또는 플라스틱들을 통하여 윈드실드에 반사하게 되며 3개의 곡면 거울 또는 플라스틱들이 LCD나 LED등의 디스플레이를 윈드실드에 알맞게 조절하게 되며 제4의 평면 거울(유리)은 HUD의 투영 거리와 크기를 결정하게 되며 HUD에서 콘텐츠의 투영 경로의 순서는
    1. 사이드 뷰 카메라에서 HUD 하우징의 LED 디스플레이로 전송
    2. 곡면 거울 3. 곡면거울 4. 평면거울 5. 곡면거울 6. 플라스틱 필름(쐐기형) 7. 윈드실드
    로 되는 것을 특징으로 하는 유사홀로그램 방식의 자동차 사이드 영상 조사장치.









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