KR20190042317A - Head-up display device - Google Patents

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KR20190042317A
KR20190042317A KR1020170134091A KR20170134091A KR20190042317A KR 20190042317 A KR20190042317 A KR 20190042317A KR 1020170134091 A KR1020170134091 A KR 1020170134091A KR 20170134091 A KR20170134091 A KR 20170134091A KR 20190042317 A KR20190042317 A KR 20190042317A
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Abstract

The present invention relates to a head-up display apparatus. Specifically, according to an embodiment of the present invention, the head-up display apparatus comprises: an image generating device emitting image light for forming a virtual image; and a combiner providing a first surface facing a windshield of a vehicle and a second surface positioned opposite to the first surface and facing an eye box, and configured to allow the image light incident to the first surface to be refracted toward the eye box and irradiated through the second surface.

Description

헤드업 디스플레이 장치{HEAD-UP DISPLAY DEVICE}[0001] HEAD-UP DISPLAY DEVICE [0002]

본 발명은 헤드업 디스플레이 장치에 대한 발명이다. The present invention relates to a head-up display device.

헤드업 디스플레이 장치는 전방 시야와 PGU(Picture Generation Unit)에서 생성된 영상이 합성되는 방법에 따라, 크게 다이렉트 방식(윈드 쉴드에서 합성)과 컴바이너 방식(윈드 쉴드와 별체인 컴바이너에서 합성)의 2가지 종류로 구분될 수 있다. 다이렉트 방식의 헤드업 디스플레이 장치는 주로 고급차에 설치되고 있으며, 컴바이너 방식의 헤드업 디스플레이 장치는 주로 중소형차에 설치되고 있는 실정이다. The head-up display device can be divided into a direct mode (synthesized in a wind shield) and a combiner (synthesized in a windshield and a star chain combiner, according to the method in which the front view and the image generated in the picture generation unit (PGU) ), And the like. Direct head-up display devices are mainly installed in luxury cars, and com- biner-type head-up display devices are mainly installed in small- and medium-sized cars.

그러나, 다이렉트 방식의 헤드업 디스플레이 장치는 윈드 쉴드에서 발생되는 영상의 왜곡을 헤드업 디스플레이 장치 광학계의 거울에서 보정하여야 한다는 문제가 있다. 또한, 차량의 윈드 쉴드는 차종에 따라 형상이 상이하기 때문에 각각의 차종에 맞게 광학계가 맞춤 설계 및 제작되어야 한다는 번거로움이 있다. 게다가, 다이렉트 방식의 경우 운전자의 아이 박스에서 윈드 쉴드를 거쳐 헤드업 디스플레이 장치 미러 사이의 거리는 약 1m 이상으로 상당히 길기 때문에, FOV(Field of view)를 확대하여 시인성을 증가시키기 위해서는 미러 사이즈를 더욱 증가시켜야 함에도 불구하고, 공간 상의 제약이 따른다는 문제가 있다. However, the direct head-up display device has a problem that the distortion of the image generated in the windshield must be corrected in the mirror of the head-up display device optical system. Further, since the shape of the windshield of the vehicle differs depending on the type of vehicle, it is troublesome that the optical system must be designed and manufactured in accordance with each vehicle type. In addition, since the distance between the driver's eye box and the windshield and the head-up display device mirror is considerably longer than about 1 m, direct view increases the mirror size There is a problem that space constraints are imposed.

한편, 헤드업 디스플레이 장치를 컴바이너 방식으로 구성할 경우, 컴바이너가 차량의 대쉬 보드의 위로 돌출되어야 한다. 이때, 기존의 컴바이너 방식의 컴바이너는 전방시야는 투과하면서도 PGU의 영상을 반사하는 미러 역할을 하여야하기 때문에, 상대적으로 PGU측에 가깝고 운전자에게서 멀리 떨어진 위치에 배치되는 것이 유리하였다. 그러나, 일반적으로 차량의 윈드 쉴드는 수직면 대비 약 60도 정도의 큰 기울기로 기울어져 있기 때문에 컴바이너가 돌출할 수 있는 공간에 제약을 받게 되며, 운전자에게서 멀리 배치될수록 그 제약은 커지게 된다. 따라서, 컴바이너 돌출의 한계로 인해 FOV를 확대하기 어렵다는 문제가 있다. On the other hand, when the head-up display device is configured as a combiner, the combiner must protrude above the vehicle's dashboard. In this case, the conventional combiner-type combiner is advantageous in that it is relatively close to the PGU and is located far away from the driver, because the front view is transmitted while reflecting the image of the PGU. However, in general, the windshield of the vehicle tilts at a large slope of about 60 degrees relative to the vertical plane, which limits the space that the combiner can protrude, and the larger the distance from the driver, the greater the restriction. Therefore, there is a problem that it is difficult to enlarge the FOV due to limitations of the combiner protrusion.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 종래의 문제점에 착안하여 발명된 것으로서, 컴바이너가 크게 구성될 수 있고 시야각이 확대되어, 시인성이 비약적으로 향상될 수 있는 헤드업 디스플레이 장치를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention have been made in view of the above-described problems of the prior art, and provide a head-up display device in which a combiner can be configured to a large size and a viewing angle can be enlarged to greatly improve visibility.

본 발명의 일 측면에 따르면, 허상을 형성하기 위한 이미지 광을 방출하는 이미지 생성 장치; 및 차량의 윈드 쉴드에 대향하는 제1 면, 및 상기 제1 면의 반대측에 위치하고 아이 박스에 대향하는 제2 면이 구비되고, 상기 제1 면 측으로 입사하는 상기 이미지 광이 상기 아이 박스를 향해 굴절되어 상기 제2 면을 통해 출사될 수 있도록 구성되는 컴바이너를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus that emits image light for forming a virtual image; And a second surface facing the windshield of the vehicle, and a second surface opposite to the first surface and facing the eye box, wherein the image light incident on the first surface side is refracted toward the eye box And a combiner configured to be able to emit light through the first surface and to be emitted through the second surface.

또한, 상기 컴바이너는, 상기 제1 면에 입사하는 상기 이미지 광이 하방으로 굴절되어 투과할 수 있도록 구성되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 하나 이상에 배열되는 굴절부를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.The combiner may further include a refracting portion configured to refract the image light incident on the first surface and transmit the refracted light downward, the refracting portion being arranged on at least one of the first surface and the second surface, A display device may be provided.

또한, 상기 굴절부는 상기 제1 면에 형성된 미세 프리즘이고, 상기 미세 프리즘은, 상기 제1 면에 대해 제1 내각으로 기울어진 제1 경사면; 및 상기 제1 면에 대해 제2 내각으로 기울어지고, 상기 제1 경사면 보다 상측에 구비되는 제2 경사면을 포함하며, 상기 제2 내각은 상기 제1 내각 보다 작게 형성되는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.The refracting portion may be a fine prism formed on the first surface, the fine prism may include a first inclined surface inclined with respect to the first surface at a first internal angle; And a second inclined surface inclined at a second internal angle with respect to the first surface and provided at an upper side of the first inclined surface, wherein the second internal angle is formed smaller than the first internal angle .

또한, 상기 컴바이너는 상부가 상기 아이 박스 측을 향하도록 지면에 수직한 제1 법선에 대해 소정의 컴바이너 경사각으로 기울어지고, 상기 컴바이너의 상기 제2 면으로부터 상기 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 최대 출사각은 하기의 관계식 1을 만족하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Also, the combiner is inclined at a predetermined inclination angle with respect to a first normal line perpendicular to the paper so that the upper portion faces the eye box side, and the image from the second surface of the combiner to the eye box It is possible to provide a head-up display device in which the maximum emission angle of light satisfies the following relational expression (1).

[관계식 1][Relation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 관계식 1에서, θr _ max1 는 상기 컴바이너에서 출사하여 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 상기 제2 면에 수직한 제2 법선에 대한 제1 최대 출사각이고, θFOV_vercical은 FOV(Field of view)의 수직방향 각이며, θLD 는 상기 아이 박스로부터 연장되는 수평선과 상기 아이 박스(E)로부터 연장되어 FOV의 중심을 통과하는 가상의 선이 이루는 각도이고, θS 는 상기 컴바이너 경사각)(In the above relational expression 1, θ r _ max1 is a first maximum emission angle for a second normal line perpendicular to the second surface image of light proceeding to the child boxes or emitted from the combiner, θ FOV_vercical the FOV (Field of view, θ LD is an angle formed by a horizontal line extending from the eye box and an imaginary line extending from the eye box E and passing through the center of the FOV, and θ S is a vertical angle of the combiner Inclination angle)

또한, 상기 제2 내각은 하기의 관계식 2를 만족하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Further, the second interior angle may be provided with a head-up display apparatus satisfying the following relational expression (2).

[관계식 2] [Relation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 관계식 2에서 θi2 는 상기 미세 프리즘의 제2 내각이고, θc 는 상기 컴바이너의 임계각, n은 컴바이너의 굴절율)(Where, in the above relational expression 2,? I2 is the second internal angle of the micro prisms,? C is the critical angle of the combiner, and n is the refractive index of the combiner)

또한, 상기 굴절부는 상기 제2 면에 형성된 미세 프리즘이고, 상기 미세 프리즘은, 상기 제2 면에 대해 제3 내각으로 기울어진 제3 경사면; 및 상기 제2 면에 대해 제4 내각으로 기울어지고, 상기 제3 경사면 보다 하측에 구비되는 제4 경사면을 포함하고, 상기 제4 내각은 상기 제3 내각 보다 작게 형성되는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Also, the refracting portion may be a micro prism formed on the second surface, the micro prism may include a third inclined surface inclined to a third internal angle with respect to the second surface; And a fourth inclined surface inclined by a fourth cabinet angle with respect to the second surface and provided below the third inclined surface, wherein the fourth cabinet angle is smaller than the third cabinet angle, .

또한, 상기 컴바이너는 상부가 상기 아이 박스 측을 향하도록 지면에 수직한 제1 법선에 대해 소정의 컴바이너 경사각으로 기울어지고, 상기 컴바이너의 상기 제2 면으로부터 상기 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 최대 출사각은 하기의 관계식 4를 만족하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Also, the combiner is inclined at a predetermined inclination angle with respect to a first normal line perpendicular to the paper so that the upper portion faces the eye box side, and the image from the second surface of the combiner to the eye box A head-up display apparatus in which the maximum emission angle of light satisfies the following relational expression 4 can be provided.

[관계식 4][Relation 4]

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 관계식 4에서, θr _ max2 는 상기 컴바이너에서 출사하여 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 상기 제3 경사면에 수직한 제3 법선에 대한 제2 최대 출사각이고, θFOV _vertical 은 시야의 수직방향 각이며, θLD 는 상기 아이 박스로부터 연장되는 수평선과 시야의 중심 간의 각도이고, θS 는 상기 컴바이너 경사각)(In the equation 4, θ r _ max2 is a second maximum emission angle for a third normal line perpendicular to the said third inclined surface image of light proceeding to the child boxes or emitted from the combiner, θ FOV _vertical is the field of view Θ LD is the angle between the horizontal line extending from the eye box and the center of the visual field, and θ S is the inclination angle of the combiner)

또한, 상기 제4 내각은 하기의 관계식 6를 만족하고, 하기의 관계식 6의 θr _max1 은 관계식 1을 만족하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Further, the fourth cabinet _max1 θ r of equation 6 below, and satisfies the relational expression 6 below can be provided by the head-up display device which satisfies the relational expression 1.

[관계식 6][Relation 6]

Figure pat00004
Figure pat00004

[관계식 1][Relation 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

(상기 관계식 6에서 θi4 는 상기 미세 프리즘의 제4 내각이고, θc 는 상기 컴바이너의 임계각)(In the above relational expression 6 ,? I4 is the fourth internal angle of the fine prism, and? C is the critical angle of the combiner)

또한, 상기 굴절부는 가로 방향으로 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 상에서 연장 형성되고, 복수 개로 구비되며, 복수 개의 상기 굴절부는 세로 방향으로 소정의 이격 거리로 떨어져 배열되는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.The head-up display device may further include a plurality of refracting portions extending in the transverse direction on the first surface or the second surface, and the plurality of refracting portions are spaced apart from each other by a predetermined distance in the longitudinal direction .

또한, 상기 컴바이너는, 상기 굴절부의 세로 방향에 있어서의 길이에 대한 서로 인접하는 상기 굴절부 간의 이격 거리의 비율이 감소할수록, 굴절 투과하는 이미지 광의 양이 증가하도록 구성되는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.Further, the combiner is configured to increase the amount of image light that is transmitted through the refracting portion as the ratio of the distance between the adjacent refracting portions to the length in the longitudinal direction of the refracting portion decreases, .

본 발명의 실시예들에 따르면, 헤드업 디스플레이 장치의 컴바이너가 크게 구성되고 시야각이 확대될 수 있으며, 이로 인해 헤드업 디스플레이 장치의 시인성이 비약적으로 향상될 수 있다는 효과가 있다. According to the embodiments of the present invention, the combiner of the head-up display device can be configured to be large and the viewing angle can be enlarged, thereby greatly improving the visibility of the head-up display device.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치를 개념적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 헤드업 디스플레이 장치의 이미지 광과 윈드 쉴드 외부의 광이 입사하는 것을 개념적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라, 이미지 광이 컴바이너에서 굴절되어 아이박스로 입사하는 것을 개념적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 3의 컴바이너의 굴절부의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라, 이미지 광이 컴바이너에서 굴절되어 아이박스로 입사하는 것을 개념적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 도 5의 컴바이너의 굴절부의 측면도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 굴절부의 내각과 컴바이너 경사각의 관계 및 제2 실시예에 따른 굴절부의 내각과 컴바이나 경사각 과의 관계를 나타낸 그래프이다.
Fig. 1 conceptually shows a head-up display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view conceptually showing that image light of the head-up display apparatus of FIG. 1 and light outside the wind shield enter.
3 is a side view conceptually showing that an image light is refracted by a combiner and incident on an eye box according to a first embodiment of the present invention.
4 is a side view of the refracting portion of the combiner of Fig.
5 is a side view conceptually showing that an image light is refracted in a combiner and incident on an eye box according to a second embodiment of the present invention.
6 is a side view of the refracting portion of the combiner of FIG.
7 is a graph showing the relationship between the internal angle of the refracting portion and the inclination angle of the combiner according to the first embodiment and the relationship between the internal angle of the refracting portion and the inclination angle of the combiner according to the second embodiment.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략한다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 좌측, 우측 등의 표현은 아이 박스의 위치에서 헤드업 디스플레이 장치를 바라보았을 때를 기준으로 설명한 것이고, 그 중, 상측, 하측 등의 표현은 도 3 및 도 5에서의 상측, 하측과도 동일하다. In this specification, the expressions such as the upper side, the lower side, the left side, and the right side are described based on the view of the head-up display device at the position of the eye box, The same is applied to the upper side and the lower side in Fig.

또한, 어떤 구성요소에서 다른 구성요소로 광이 진행, 입사함에 있어서, 직접적으로 광이 진행, 입사할 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재하여 광이 진행 과정에서 굴절, 반사, 투과할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, light may propagate and enter directly from one component to another in the course of incident light, but other components may be present in the middle, so that light may be refracted, reflected, or transmitted through the process It should be understood.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치(10)의 구성을 설명한다. 헤드업 디스플레이 장치(10)는 윈드 쉴드(W)와 아이 박스(E) 사이에 구비될 수 있으며, 윈드 쉴드(W)는 자동차 등의 전면부에 설치된 유리창일 수 있다. 여기서, 아이 박스(E)는 사용자의 시점 위치의 허용 범위를 나타내는 영역으로 정의되고, 소정의 범위를 가질 수 있다. 헤드업 디스플레이 장치(10)는 이미지 광을 통하여 허상을 형성하고, 사용자는 헤드업 디스플레이 장치(10)의 허상을 통하여 운전에 필요한 정보를 얻을 수 있다. 이미지 광에 의해 현출되는 허상은 문자, 도형, 기호 등을 포함할 수 있으며, 여러가지 색깔로 구현될 수 있다. 이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 헤드업 디스플레이 장치(10)의 구성을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the configuration of the head-up display device 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig. The head-up display device 10 may be provided between the windshield W and the eye box E, and the windshield W may be a windshield installed in a front portion of an automobile or the like. Here, the eye box E is defined as an area indicating a permissible range of the viewpoint position of the user, and may have a predetermined range. The head-up display device 10 forms a virtual image through the image light, and the user can obtain information necessary for operation through the virtual image of the head-up display device 10. The virtual image generated by the image light may include characters, figures, symbols, and the like, and may be embodied in various colors. Hereinafter, the configuration of the head-up display device 10 will be described in more detail with reference to Figs. 2 to 4. Fig.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치(10)는 소정 방향으로 이미지 광을 방출시키는 이미지 생성 장치(100); 및 이미지 광을 굴절 투과시키는 컴바이너(200)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 4, the head-up display device 10 includes an image generating device 100 that emits image light in a predetermined direction; And a combiner 200 that transmits and refracts the image light.

이미지 생성 장치(100)는 사용자가 볼 수 있는 허상을 형성하기 위하여 소정 방향으로 이미지 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 이러한 이미지 생성 장치(100)는 예를 들어 LCD, DLP, LCoS, Scanning 프로젝터 등으로 구현될 수 있다. 또한, 이미지 생성 장치(100)는 개별적으로 이미지 광을 방출할 수 있는 복수 개의 영역을 포함할 수 있다. 이미지 생성 장치(100)는 이미지 광을 윈드 쉴드(W)에 투영시키지 않게금 구성될 수 있다. 이미지 생성 장치(100)는 발생한 이미지 광을 컴바이너(200)에 직접 조사할 수 있고, 이를 위해 이미지 생성 장치(100)는 윈드 쉴드(W)와 컴바이너(200)의 사이에 배치되어 컴바이너(200)를 향해 이미지 광을 방출할 수 있다. 다만, 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The image generating apparatus 100 may be configured to emit image light in a predetermined direction to form a virtual image that the user can see. The image generating apparatus 100 may be implemented by, for example, an LCD, a DLP, an LCoS, a Scanning projector, or the like. In addition, the image generating device 100 may include a plurality of regions capable of individually emitting image light. The image generating apparatus 100 may be configured so as not to project the image light onto the windshield W. [ The image generating apparatus 100 can directly irradiate the generated image light to the combiner 200 and the image generating apparatus 100 is disposed between the wind shield W and the combiner 200 Can emit image light toward the combiner (200). However, the spirit of the present invention is not limited thereto.

또한, 이미지 생성 장치(100)는 컴바이너(200)에서 굴절된 이미지 광을 보상하기 위하여, 이미지 광을 컴바이너(200)가 이미지 광을 굴절시키는 방향을 따라 확대 또는 축소하여 방출시킬 수 있다. 예를 들어, 컴바이너(200)가 하측으로부터 입사하는 이미지 광을 하측으로 굴절시키도록 구성되는 경우, 이미지 생성 장치(100)는 상하 방향을 따라 이미지 광을 확대하여 방출시킬 수 있다. 이미지 생성 장치(100)에서 방출될 때 이미지 광이 나타내는 이미지는 상하 방향으로 확대되고, 이러한 이미지 광이 나타내는 이미지는 컴바이너(200)를 하방으로 굴절 투과하면서 상하 방향으로 축소되므로, 사용자는 최종적으로 상하 방향의 배율이 보상된 허상을 볼 수 있다. In order to compensate the image light refracted by the combiner 200, the image generating apparatus 100 may enlarge or reduce the image light according to a direction in which the combiner 200 refracts the image light, have. For example, when the combiner 200 is configured to refract the image light incident from below, the image generating apparatus 100 may enlarge and emit the image light along the up and down directions. The image represented by the image light is enlarged in the vertical direction when the image light is emitted from the image generating apparatus 100. Since the image represented by the image light is reduced in the vertical direction while being transmitted through the combiner 200 as it is refracted downward, A virtual image can be seen in which the magnification in the vertical direction is compensated.

컴바이너(200)는 이미지 생성 장치(100)에서 발생한 이미지 광이 굴절되어 투과될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 컴바이너(200)는 윈드 쉴드(W)에 대향하고 있는 제1 면(210); 제1 면(210) 반대측의 제2 면(220); 및 이미지 광을 굴절시키기 위해 제1 면(210)에 구비되는 굴절부(230)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 컴바이너(200)는 제1 면(210)이 윈드 쉴드(W)에 대향하고 제2 면(220)이 아이 박스(E)에 대향하도록 배치될 수 있다. 컴바이너(200)는 소정의 굴절율(n) 및 임계각(θc)을 가질 수 있다. 또한, 컴바이너(200)는 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate, PMMA) 등으로 형성될 수 있다. The combiner 200 may be configured to refract and transmit the image light generated in the image generating apparatus 100. The combiner 200 includes a first surface 210 facing the windshield W; A second side 220 opposite the first side 210; And a refracting portion 230 provided on the first surface 210 to refract the image light. In other words, the combiner 200 can be arranged such that the first side 210 faces the windshield W and the second side 220 faces the eye box E. The combiner 200 may have a predetermined refractive index n and a critical angle c . The combiner 200 may be formed of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), or the like.

컴바이너(200)는 측면에서 보았을 때(도 3 및 도 4) 그 상측이 아이 박스(E)를 향하여 지면에 수직한 법선(Y)에 대해 소정 각도(컴바이너 경사각(θS))로 기울어지도록 배치될 수 있다. 또한, 컴바이너(200)는 투과하는 광이 상하 방향에 있어서 굴절되도록 구성될 수 있다. 이를 위해 굴절부(230)는 상하 방향과 어긋나는 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 굴절부(230)는 광이 굴절되는 방향과 직교하도록 좌우 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.The upper side of the combiner 200 faces the eye box E at a predetermined angle (? S inclination angle? S ) with respect to the normal Y perpendicular to the paper surface when viewed from the side (FIGS. 3 and 4) As shown in FIG. In addition, the combiner 200 can be configured so that the transmitted light is refracted in the up-and-down direction. For this, the refracting portion 230 may extend in a direction deviating from the vertical direction. For example, the refraction portion 230 may extend in the left-right direction so as to be perpendicular to the direction in which the light is refracted.

이러한 굴절부(230)는 제1 면(210)에 배열되는 미세 프리즘 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 굴절부(230)는 제1 면(210)에 대해 제1 내각(θi1)으로 기울어진 제1 경사면(231); 및 제1 면(210)에 대해 제2 내각(θi2)으로 기울어진 제2 경사면(232)을 포함할 수 있다. 제1 내각은 제2 내각보다 크고 90°보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 측면에서 보았을 때 제2 경사면(232)은 제1 경사면(231)보다 길게 형성될 수 있고, 제1 경사면(231) 보다 상측에 배치될 수 있다. 제1 경사면(231)과 제2 경사면(232)은 제1 면(210)으로부터 아이 박스(E)의 반대측으로 돌출 연장되면서 서로 만날 수 있다. 또한, 측면에서 보았을 때, 제1 면(210) 상에서의 제1 경사면(231)과 제2 경사면(232) 간의 거리는 제1 바닥 거리(b1)로 정의될 수 있다. 또한, 굴절부(230)의 높이(h)는 제1 내각(θi1), 제2 내각(θi2) 및 제1 바닥 거리(b1)에 의해 결정될 수 있다. 한편, 제1 면(210)과 제2 면(220) 사이의 시트형 부분은 컴바이너 바디(201)로 정의될 수 있고, 굴절부(230)는 컴바이너 바디(201)와 동일한 재질로 형성되어 일체형으로 구성될 수도 있다. The refracting portion 230 may be implemented in a micro prism manner arranged on the first surface 210. In this case, the refracting portion 230 includes a first inclined surface 231 inclined with respect to the first surface 210 at a first internal angle? I1 ; And a second inclined surface 232 inclined with respect to the first surface 210 at a second internal angle? I2 . The first internal angle may be greater than the second internal angle and less than 90 degrees. Therefore, the second inclined surface 232 may be longer than the first inclined surface 231 and may be disposed above the first inclined surface 231 when viewed from the side. The first inclined plane 231 and the second inclined plane 232 can meet with each other while being extended from the first surface 210 to the opposite side of the eye box E. [ The distance between the first inclined surface 231 and the second inclined surface 232 on the first surface 210 can be defined as a first bottom distance b1. The height h of the refracting portion 230 may be determined by the first interior angle? I1 , the second interior angle? I2 , and the first floor distance b1. The sheet-like portion between the first surface 210 and the second surface 220 may be defined as a combiner body 201 and the refracting portion 230 may be defined by the same material as the combiner body 201 And may be integrally formed.

한편, 아이 박스(E)에서 바라보았을 때 이미지 생성 장치(100)에 의해 형성된 허상이 차지하는 영역은 FOV로 정의될 수 있다. 또한, 아이 박스(E)에서 바라보았을 때 FOV의 상측 끝단과 하측 끝단 사이의 종방향으로의 각도는 FOV의 수직방향 각(θFOV_vercical)으로 정의될 수 있다. 또한, 아이 박스(E)로부터 수평으로 연장되는 가상의 선(H)과 아이 박스(E)로부터 연장되어 FOV의 중심을 통과하는 가상의 선이 형성하는 각도는 시야 중심각(θLD)으로 정의될 수 있다. 또한, 컴바이너(200)에 의해 굴절되어 이로부터 출사하는 이미지 광과, 이미지 광이 출사하는 컴바이너(200)의 표면에 수직한 법선(P1 또는 P2)과 이루는 각도는 출사각(出射角)으로 정의될 수 있다. 본 실시예에서는 컴바이너(200)로부터 출사하는 이미지 광과 제2 표면(220)에 수직한 법선(P1)이 이루는 각이 출사각에 해당한다. 또한, 굴절부(230)가 제1 면(210)에 구비될 때 출사각의 최대값인 제1 최대 출사각(θr_max1)은 아래의 관계식 1에 의해 정의될 수 있다.On the other hand, the area occupied by the virtual image formed by the image generating apparatus 100 when viewed from the eye box E can be defined as FOV. In addition, the angle in the longitudinal direction between the upper end and the lower end of the FOV when viewed from the eye box E can be defined as a vertical direction angle of the FOV ( FOV_vercical ). An imaginary line H extending horizontally from the eye box E and an imaginary line extending from the eye box E and passing through the center of the FOV are defined as a visual field central angle? LD . The angle formed between the image light that is refracted by the combiner 200 and emitted from the image light 200 and the normal line P1 or P2 perpendicular to the surface of the combiner 200 from which the image light is emitted is an exit angle Angle). In this embodiment, an angle formed between the image light emitted from the combiner 200 and the normal line P1 perpendicular to the second surface 220 corresponds to an emission angle. The first maximum emission angle? R_max1 , which is the maximum value of the emission angle when the refracting portion 230 is provided on the first surface 210, can be defined by the following relational expression 1.

[관계식 1][Relation 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

또한, 미세 프리즘의 제2 내각(θi2)은 아래의 관계식 2에 의해 정의될 수 있다.Further, the second internal angle? I2 of the microprism can be defined by the following relational expression (2).

[관계식 2][Relation 2]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기의 관계식 2에서 θi2 는 상기 미세 프리즘의 제2 내각이고, n은 컴바이너의 굴절율이다. 또한, 관계식 2에서 미세 프리즘의 제2 내각의 상한은 하기의 스넬의 법칙으로부터 유도될 수 있다. In the above relational expression 2,? I2 is the second internal angle of the microprism and n is the refractive index of the combiner. Further, the upper limit of the second internal angle of the microprism in Relation 2 can be derived from the following Snell's law.

Figure pat00008
Figure pat00008

굴절부(230)는 제1 면(210)에 복수 개로 제공될 수 있다. 인접하는 굴절부의 제2 경사면(231) 간의 거리를 제1 간격(i1)라고 할 때, 제1 간격(i1)은 제1 바닥 거리(b1) 보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 굴절부(230)는 수직 방향으로 서로 이격되어 제1 면(210)을 따라 나란하게 배열될 수 있으며, 굴절부(230) 간의 이격 거리(d)는 제1 간격(i1)과 제1 바닥 거리(b1)의 차이로부터 산출될 수 있다. 이러한 전방 시야는 복수 개의 굴절부(230) 사이를 통과하여 아이 박스(E)로 굴절없이 입사될 수 있다. 다시 말해, 컴바이너(200)에 입사하는 이미지 광 중 일부는 굴절부(230)를 통과하여 굴절 투과하고, 다른 일부는 굴절부(230) 사이를 통과하여 비굴절 투과할 수 있다. 제1 바닥 거리(b1), 제1 내각 및 제2 내각의 조건이 동일하다면, 제1 간격(i1)에 대한 이격 거리(d)의 비율이 감소할수록 굴절 투과하는 이미지 광의 양은 증가한다. The refracting portions 230 may be provided on the first surface 210 in a plurality of ways. The first interval i1 may be larger than the first bottom distance b1 when the distance between the second inclined surfaces 231 of adjacent refracting portions is a first distance i1. In other words, the plurality of refracting portions 230 may be arranged in parallel to each other along the first surface 210 in the vertical direction, and the distance d between the refracting portions 230 may be equal to or smaller than the first distance i1. And the first bottom distance b1. The forward view may pass through a plurality of refracting portions 230 and be incident on the eye box E without refraction. In other words, a part of the image light incident on the combiner 200 passes through the refracting part 230 to transmit the refracted light, and the other part of the image light passes through the refracting part 230 to transmit the non-refracting light. If the first floor distance b1, the condition of the first interior angle and the second interior angle are the same, the amount of image light that is transmitted through the refraction increases as the ratio of the separation distance d to the first interval i1 decreases.

한편, 컴바이너(200)를 투과하는 광의 전체 밝기를 100%이라 하였을 때, 전방 시야의 밝기(I1)는 50% 이상 80%이하일 수 있고, 컴바이너(200)에서 굴절되어 아이 박스(E)로 입사하는 제1 이미지 광의 밝기(I2)는 20%이상 50%이하일 수 있다. On the other hand, when the total brightness of the light transmitted through the combiner 200 is 100%, the brightness I 1 of the forward view may be 50% or more and 80% or less, The brightness (I 2 ) of the first image light incident on the light source E may be 20% or more and 50% or less.

또한, 도 7을 참조하면, 컴바이너 경사각(θS)이 작아질수록, 즉, 수평선에 대하여 수직에 가까울수록 굴절부(230)의 제2 내각(θi2)은 작게 구성될 수 있다. 또한, 컴바이너 경사각(θS) 값이 동일한 조건에서, 시야의 수직방향 각(θFOV_vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값이 커질수록, 제2 내각(θi2)이 커지게 된다. 또한, 제2 내각(θi2)이 동일한 조건에서, 시야의 수직방향 각(θFOV _ vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값이 커질수록, 컴바이너 경사각(θS)이 커지게 된다. Referring to FIG. 7, the second internal angle? I2 of the refracting portion 230 may be made smaller as the combiner tilt angle? S becomes smaller, that is, closer to the perpendicular to the horizontal line. In addition, the combiner inclination angle (θ S) values in the same conditions, the greater the vertical direction of the field plus one-half the central angle field of view (θ LD) of each (θ FOV_vercical) value, a second cabinet (θ i2) . In addition, the second cabinet (θ i2) lower the greater the under the same conditions, obtained by adding one-half the central angle field of view (θ LD) in the vertical direction every (θ _ vercical FOV) of the field value, combiners angle of inclination (θ S ).

본 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치(10)는 상기와 같은 구성을 가짐으로써 종래의 미러형 컴바이너 방식에 비해 아이 박스(E) 측에 더 인접하게 배치될 수 있다. 따라서, 컴바이너(200)의 크기 및 FOV를 결정함에 있어서 공간 상의 제약으로부터 보다 자유로울 수 있으며, 컴바이너(200) 및 FOV가 더욱 커질 수 있다. The head-up display device 10 according to the present embodiment has the above-described structure, so that it can be disposed closer to the eye box E side than the conventional mirror-type combiner method. Thus, in determining the size and FOV of the combiner 200, it may be more free from space constraints, and the combiner 200 and the FOV may be larger.

한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 굴절부(240)가 제2 면(220)에 구비되는 것도 가능하다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 상술한 제1 실시예와 비교하였을 때 차이점을 위주로 제2 실시예를 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예를 원용한다. In addition to this configuration, according to the second embodiment of the present invention, the refracting portion 240 may be provided on the second surface 220. Hereinafter, the second embodiment will be described mainly in terms of differences as compared with the first embodiment described above with reference to FIGS. 5 and 6, and the same description and reference numerals will be used for the above-described embodiments.

도 5 및 도 6을 참조하면, 굴절부(240)는 제2 면(220)에 배열되는 미세 프리즘 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 굴절부(240)는 제2 면(220)에 대해 제3 내각(θi3)으로 기울어진 제3 경사면(241); 및 제2 면(220)에 대해 제4 내각(θi4)으로 기울어진 제4 경사면(242)을 포함할 수 있다. 제3 내각(θi3)은 제4 내각(θi4) 보다 크고 90°보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 측면에서 보았을 때 제4 경사면(242)은 제3 경사면(241)보다 길게 형성될 수 있고, 제3 경사면(241) 보다 상측에 배치될 수 있다. 제3 경사면(241)과 제4 경사면(242)은 제2 면(220)으로부터 아이 박스(E)측으로 연장되면서 서로 만날 수 있다. 한편, 측면에서 보았을 때, 제2 면(220) 상에서의 제3 경사면(241)과 제4 경사면(242) 간의 거리는 제2 바닥 거리(b2)로 정의될 수 있다. 이 경우, 굴절부(240)의 높이(h)는 제3 내각(θi3), 제4 내각(θi4) 및 제2 바닥 거리(b2)에 의해 결정될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, the refracting portion 240 may be implemented in a micro prism manner arranged on the second surface 220. In this case, the refracting portion 240 includes a third inclined surface 241 inclined with respect to the second surface 220 at a third internal angle? I3 ; And a fourth inclined surface 242 inclined to a fourth interior angle? I4 with respect to the second surface 220. [ The third internal angle? I3 may be larger than the fourth internal angle? I4 and smaller than 90 占. Therefore, the fourth inclined surface 242 may be longer than the third inclined surface 241 and may be disposed above the third inclined surface 241 when viewed from the side. The third inclined plane 241 and the fourth inclined plane 242 may extend from the second plane 220 toward the eye box E and meet with each other. On the other hand, when viewed from the side, the distance between the third inclined plane 241 and the fourth inclined plane 242 on the second plane 220 can be defined as the second floor distance b2. In this case, the height h of the refracting portion 240 can be determined by the third interior angle? I3 , the fourth interior angle? I4 , and the second floor distance b2.

한편, 굴절부(240)가 제2 면(220)에 구비될 때, 출사각의 최대값인 제2 최대 출사각(θr_max2)은 아래의 관계식 3에 의해 정의될 수 있다. 본 실시예에서는 컴바이너(200)로부터 출사하는 이미지 광과 굴절부(240)의 제4 경사면(240)에 수직한 법선(P2)이 이루는 각이 출사각에 해당한다.On the other hand, when the refracting portion 240 is provided on the second surface 220, the second maximum emission angle? R_max2 , which is the maximum value of the emission angle, can be defined by the following Equation 3. In this embodiment, the angle formed by the image light emitted from the combiner 200 and the normal P2 perpendicular to the fourth inclined surface 240 of the refracting portion 240 corresponds to the exit angle.

[관계식 3][Relation 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

또한, 상기 관계식 3에 이보다 앞서 서술한 관계식 1을 대입하면 아래의 관계식 4가 도출될 수 있다. In addition, by substituting the above-described relation 1 into the above-mentioned formula 3, the following formula 4 can be derived.

[관계식 4][Relation 4]

Figure pat00010
Figure pat00010

한편, 상기의 관계식 2와 유사하게, 스넬의 법칙으로부터 미세 프리즘의 제4 내각(θi4)에 대하여 관계식 5가 성립할 수 있다. On the other hand, from the Snell's law, similar to the above-described relational expression 2, relational expression 5 can be established for the fourth internal angle? I4 of the microprism .

[관계식 5][Equation 5]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기의 관계식 5를 제4 내각(θi4)에 대하여 정리하면, 제4 내각(θi4)의 상한이 유도되며, 제4 내각(θi4)의 하한은 10°이므로, 제4 내각(θi4)의 범위는 아래의 관계식 6에 의해 정의될 수 있다.In summary for the above-mentioned equation 5 to the fourth cabinet (θ i4), the fourth cabinet, and the upper limit is the induction of (θ i4), the fourth cabinet, so the lower limit of (θ i4) is 10 °, the fourth cabinet (θ i4 ) Can be defined by the following relational expression (6).

[관계식 6] [Relation 6]

Figure pat00012
Figure pat00012

앞서 이미 서술한 관계식 1에 따라, 시야의 수직방향 각(θFOV _ vercical), 시야 중심각(θLD), 및 컴바이너 경사각(θS)으로부터 제1 최대 출사각(θr _ max1) 값을 구할 수 있으므로, 상기의 관계식 6에서 제4 내각(θi4)의 상한값도, 시야의 수직방향 각(θFOV_vercical), 시야 중심각(θLD), 및 컴바이너 경사각(θS)으로부터 구할 수 있다. Before according to the already-described equation 1, the vertical angle (θ FOV _ vercical) of the field of vision, visual field center angle (θ LD), and combiners angle of inclination (θ S) a first maximum emission angle (θ r _ max1) from the value The upper limit value of the fourth internal angle? I4 in the above relational expression 6 can be obtained from the vertical direction angle? FOV_vercical of the visual field, the visual field angle? LD , and the inclination angle? S of the combiner have.

한편, 굴절부(240)는 제2 면(220)에 복수 개로 제공될 수 있다. 인접하는 굴절부의 제4 경사면(242) 간의 거리를 제2 간격(i2)라고 할 때, 제2 간격(i2)은 제2 바닥 거리(b2) 보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 굴절부(240)는 수직 방향으로 서로 이격되어 제2 면(220)을 따라 나란하게 배열될 수 있으며, 굴절부(240) 간의 이격 거리(d)는 제2 간격(i2)과 제2 바닥 거리(b2)의 차이로부터 산출될 수 있다. 이러한 전방 시야는 복수 개의 굴절부(240) 사이를 통과하여 아이 박스(E)로 굴절없이 입사될 수 있다. 다시 말해, 컴바이너(200)에 입사하는 이미지 광 중 일부는 굴절부(240)를 통과하여 굴절 투과하고, 다른 일부는 굴절부(240) 사이를 통과하여 비굴절 투과할 수 있다. 제2 바닥 거리(b2), 제3 내각(θi3) 및 제4 내각(θi4)의 조건이 동일하다면, 제2 간격(i2)에 대한 이격 거리(d)의 비율이 감소할수록 굴절 투과하는 이미지 광의 양은 증가한다. The refracting portions 240 may be provided on the second surface 220 in a plurality of ways. When the distance between the fourth inclined surfaces 242 of the adjacent refracting portions is a second distance i2, the second distance i2 may be larger than the second bottom distance b2. In other words, the plurality of refracting parts 240 may be arranged in parallel to each other along the second surface 220 in the vertical direction, and the distance d between the refracting parts 240 may be equal to or less than the second distance i2. And the second floor distance b2. The forward view may pass through the plurality of refracting parts 240 and may enter the eye box E without refraction. In other words, a part of the image light incident on the combiner 200 passes through the refracting part 240 to transmit the refracted light, while the other part passes through the refracting part 240 to transmit the non-refracting light. If the conditions of the second floor distance b2, the third interior angle i3 and the fourth interior angle i4 are the same, as the ratio of the separation distance d to the second interval i2 decreases, The amount of image light increases.

또한, 도 7을 참조하면, 컴바이너 경사각(θS)이 작아질수록, 즉, 수평선에 대하여 수직에 가까울수록 굴절부(240)의 제4 내각(θi4)은 작게 구성될 수 있다. 또한, 컴바이너 경사각(θS) 값이 동일한 조건에서, 시야의 수직방향 각(θFOV _ vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값이 커질수록, 제4 내각(θi4)이 커지게 된다. 또한, 제4 내각(θi4)이 동일한 조건에서, 시야의 수직방향 각(θFOV _ vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값이 커질수록, 컴바이너 경사각(θS)이 커지게 된다. 7, the fourth internal angle? I4 of the refracting portion 240 may be smaller as the combiner tilting angle? S is reduced, that is, closer to the perpendicular to the horizontal line. In addition, the combiner inclination angle (θ S) value is in the same condition, the greater the value obtained by adding one-half the central angle field of view (θ LD) in the vertical direction every (θ _ vercical FOV) of the field of view, the fourth cabinet (θ i4 . In addition, the cabinet 4 (θ i4) in the same conditions, the greater the value obtained by adding one-half the central angle field of view (θ LD) in the vertical direction every (θ _ vercical FOV) of the field of view, combiners inclination angle (θ S ).

한편, 제1 실시예 및 제2 실시예를 비교함에 있어서, 시야의 수직방향 각(θFOV _vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값과, 컴바이너 경사각(θS)이 변하지 않는다는 조건에서, 제2 실시예에 따른 제4 내각(θi4)은 제1 실시예에 따른 제2 내각(θi2)보다 2배 이상 크다. 또한, 시야의 수직방향 각(θFOV _ vercical)의 1/2과 시야 중심각(θLD)을 더한 값이 변하지 않고, 제2 내각(θi2)과 제4 내각(θi4)이 동일한 값을 가진다는 조건에서, 제1 실시예에 따른 제2 내각(θi2)은 제2 실시예에 따른 제4 내각(θi4)보다 현저하게 낮은 컴바이너 경사각(θS) 값을 가질 수 있다. On the other hand, the first and second embodiments as a comparison in the vertical direction of the field plus one-half the central angle field of view (θ LD) of each (θ FOV _vercical) value and, combiners inclination angle (θ S) in this condition does not change, the second embodiment is greater fourth cabinet (θ i4) is more than twice the second cabinet (θ i2) according to the first embodiment according to the example. Further, the half center angle and field of view, the value obtained by adding a (θ LD) unchanged, a second cabinet (θ i2) and the fourth cabinet (θ i4) the same value in the vertical direction every (θ _ vercical FOV) of the field of view The second internal angle θ i2 according to the first embodiment may have a value of the combiner tilt angle θ S that is significantly lower than the fourth internal angle θ i4 according to the second embodiment.

한편, 상기 실시예에서는 미세 프리즘을 굴절부(230)의 예시로 서술하였으나, 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 굴절부(230)가 프레넬 렌즈, 홀로 그래픽 광학 소자(HOE)로 구성되는 것도 가능하다. Meanwhile, although the fine prism is described as an example of the refracting portion 230 in the above embodiment, the idea of the present invention is not necessarily limited thereto. Therefore, it is also possible that the refraction section 230 is composed of a Fresnel lens and a holographic optical element (HOE).

또한, 상기 실시예들에 따른 도면에서는 이미지 생성 장치(100)가 이미지 광을 컴바이너(200)에 직접 방출하는 것으로 나타내었으나, 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 헤드업 디스플레이 장치(10)는 이미지 생성 장치(100)의 이미지 광이 적어도 하나 이상의 렌즈 및/또는 거울을 거쳐 컴바이너(200)에 입사하도록 구성되는 것도 가능하다. In addition, although the image generating apparatus 100 according to the above embodiments has shown that the image light is directly emitted to the combiner 200, the idea of the present invention is not necessarily limited thereto. Accordingly, the head-up display apparatus 10 of the present invention can be configured such that the image light of the image generating apparatus 100 is incident on the combiner 200 via at least one lens and / or a mirror.

또한, 상기 실시예들에서는 굴절부(230)가 제1 면(210) 또는 제2 면(220)에 구비되는 것으로 서술하였으나, 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 굴절부(230)가 제1 면(210) 및 제2 면(220) 모두에 구비되는 것도 가능하다. In the above embodiments, the refracting portion 230 is provided on the first surface 210 or the second surface 220. However, the present invention is not limited to this, May be provided on both the first surface 210 and the second surface 220.

이상 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치(10)를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the head-up display device 10 according to the embodiment of the present invention has been described above as a specific embodiment, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. Should be interpreted as having. Skilled artisans may implement a pattern of features that are not described in a combinatorial and / or permutational manner with the disclosed embodiments, but this is not to depart from the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

W: 윈드 쉴드 E: 아이 박스(E)
10: 헤드업 디스플레이 장치 100: 이미지 생성 장치
200: 컴바이너 210: 제1 면
220: 제2 면 230: 굴절부
231: 제1 경사면 232: 제2 경사면
233: 제3 경사면 234: 제4 경사면
W: Windshield E: Eye Box (E)
10: Head-up display device 100: Image generating device
200: Combiner 210: first side
220: second side 230:
231: first inclined plane 232: second inclined plane
233: third inclined plane 234: fourth inclined plane

Claims (10)

허상을 형성하기 위한 이미지 광을 방출하는 이미지 생성 장치; 및
차량의 윈드 쉴드에 대향하는 제1 면, 및 상기 제1 면의 반대측에 위치하고 아이 박스에 대향하는 제2 면이 구비되고, 상기 제1 면 측으로 입사하는 상기 이미지 광이 상기 아이 박스를 향해 굴절되어 상기 제2 면을 통해 출사될 수 있도록 구성되는 컴바이너를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
An image generating device for emitting image light for forming a virtual image; And
A first surface opposed to the windshield of the vehicle and a second surface opposed to the first surface and opposed to the eye box are provided, and the image light incident on the first surface side is refracted toward the eye box And a combiner configured to be able to exit through the second surface.
제 1 항에 있어서,
상기 컴바이너는, 상기 제1 면에 입사하는 상기 이미지 광이 하방으로 굴절되어 투과할 수 있도록 구성되고,
상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 하나 이상에 배열되는 굴절부를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the combiner is configured to allow the image light incident on the first surface to be refracted downward and transmitted,
And a refraction portion arranged on at least one of the first surface and the second surface.
제 2 항에 있어서,
상기 굴절부는 상기 제1 면에 형성된 미세 프리즘이고,
상기 미세 프리즘은,
상기 제1 면에 대해 제1 내각으로 기울어진 제1 경사면; 및
상기 제1 면에 대해 제2 내각으로 기울어지고, 상기 제1 경사면 보다 상측에 구비되는 제2 경사면을 포함하며,
상기 제2 내각은 상기 제1 내각 보다 작게 형성되는 헤드업 디스플레이 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the refracting portion is a fine prism formed on the first surface,
The micro-
A first inclined surface inclined at a first internal angle with respect to the first surface; And
And a second inclined surface inclined at a second internal angle with respect to the first surface and provided above the first inclined surface,
Wherein the second internal angle is smaller than the first internal angle.
제 3 항에 있어서,
상기 컴바이너는 상부가 상기 아이 박스 측을 향하도록 지면에 수직한 제1 법선에 대해 소정의 컴바이너 경사각으로 기울어지고, 상기 컴바이너의 상기 제2 면으로부터 상기 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 최대 출사각은 하기의 관계식 1을 만족하는 헤드업 디스플레이 장치.
[관계식 1]
Figure pat00013

(상기 관계식 1에서, θr _ max1 는 상기 컴바이너에서 출사하여 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 상기 제2 면에 수직한 제2 법선에 대한 제1 최대 출사각이고, θFOV_vercical은 FOV(Field of view)의 수직방향 각이며, θLD 는 상기 아이 박스로부터 연장되는 수평선과 상기 아이 박스(E)로부터 연장되어 FOV의 중심을 통과하는 가상의 선이 이루는 각도이고, θS 는 상기 컴바이너 경사각)
The method of claim 3,
Wherein the combiner is inclined at a predetermined combiner tilt angle with respect to a first normal normal to the paper so that an upper portion of the combiner faces the eye box and a maximum value of the image light traveling from the second surface of the combiner to the eye box And the exit angle satisfies the following relational expression (1).
[Relation 1]
Figure pat00013

(In the above relational expression 1, θ r _ max1 is a first maximum emission angle for a second normal line perpendicular to the second surface image of light proceeding to the child boxes or emitted from the combiner, θ FOV_vercical the FOV (Field of view, θ LD is an angle formed by a horizontal line extending from the eye box and an imaginary line extending from the eye box E and passing through the center of the FOV, and θ S is a vertical angle of the combiner Inclination angle)
제 4 항에 있어서,
상기 제2 내각은 하기의 관계식 2를 만족하는 헤드업 디스플레이 장치.
[관계식 2]
Figure pat00014

(상기 관계식 2에서 θi2 는 상기 미세 프리즘의 제2 내각이고, θc 는 상기 컴바이너의 임계각, n은 컴바이너의 굴절율)
5. The method of claim 4,
Wherein the second internal angle satisfies the following relational expression (2).
[Relation 2]
Figure pat00014

(Where, in the above relational expression 2,? I2 is the second internal angle of the micro prisms,? C is the critical angle of the combiner, and n is the refractive index of the combiner)
제 2 항에 있어서,
상기 굴절부는 상기 제2 면에 형성된 미세 프리즘이고,
상기 미세 프리즘은,
상기 제2 면에 대해 제3 내각으로 기울어진 제3 경사면; 및
상기 제2 면에 대해 제4 내각으로 기울어지고, 상기 제3 경사면 보다 하측에 구비되는 제4 경사면을 포함하고,
상기 제4 내각은 상기 제3 내각 보다 작게 형성되는 헤드업 디스플레이 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the refracting portion is a fine prism formed on the second surface,
The micro-
A third inclined surface inclined to a third internal angle with respect to the second surface; And
And a fourth inclined surface inclined by a fourth internal angle with respect to the second surface and provided below the third inclined surface,
Wherein the fourth internal angle is smaller than the third internal angle.
제 6 항에 있어서,
상기 컴바이너는 상부가 상기 아이 박스 측을 향하도록 지면에 수직한 제1 법선에 대해 소정의 컴바이너 경사각으로 기울어지고, 상기 컴바이너의 상기 제2 면으로부터 상기 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 최대 출사각은 하기의 관계식 4를 만족하는 헤드업 디스플레이 장치.
[관계식 4]
Figure pat00015

(상기 관계식 4에서, θr _ max2 는 상기 컴바이너에서 출사하여 아이 박스로 진행하는 이미지 광의 상기 제3 경사면에 수직한 제3 법선에 대한 제2 최대 출사각이고, θFOV _vertical 은 시야의 수직방향 각이며, θLD 는 상기 아이 박스로부터 연장되는 수평선과 시야의 중심 간의 각도이고, θS 는 상기 컴바이너 경사각)
The method according to claim 6,
Wherein the combiner is inclined at a predetermined combiner tilt angle with respect to a first normal normal to the paper so that an upper portion of the combiner faces the eye box and a maximum value of the image light traveling from the second surface of the combiner to the eye box And the exit angle satisfies the following relational expression (4).
[Relation 4]
Figure pat00015

(In the equation 4, θ r _ max2 is a second maximum emission angle for a third normal line perpendicular to the said third inclined surface image of light proceeding to the child boxes or emitted from the combiner, θ FOV _vertical is the field of view Θ LD is the angle between the horizontal line extending from the eye box and the center of the visual field, and θ S is the inclination angle of the combiner)
제 7 항에 있어서,
상기 제4 내각은 하기의 관계식 6를 만족하고, 하기의 관계식 6의 θr _ max1 은 관계식 1을 만족하는 헤드업 디스플레이 장치.
[관계식 6]
Figure pat00016

[관계식 1]
Figure pat00017

(상기 관계식 6에서 θi4 는 상기 미세 프리즘의 제4 내각이고, θc 는 상기 컴바이너의 임계각)
8. The method of claim 7,
The fourth of the cabinet in relation to satisfy the relation of 6, and to 6 θ r _ max1 is a head-up display device which satisfies the relational expression 1.
[Relation 6]
Figure pat00016

[Relation 1]
Figure pat00017

(In the above relational expression 6 ,? I4 is the fourth internal angle of the fine prism, and? C is the critical angle of the combiner)
제 2 항에 있어서,
상기 굴절부는 가로 방향으로 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 상에서 연장 형성되고, 복수 개로 구비되며,
복수 개의 상기 굴절부는 세로 방향으로 소정의 이격 거리로 떨어져 배열되는 헤드업 디스플레이 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the refracting portion is formed on the first surface or the second surface in the lateral direction,
And the plurality of refracting portions are arranged at a predetermined distance apart in the longitudinal direction.
제 9 항에 있어서,
상기 컴바이너는,
상기 굴절부의 세로 방향에 있어서의 길이에 대한 서로 인접하는 상기 굴절부 간의 이격 거리의 비율이 감소할수록, 굴절 투과하는 이미지 광의 양이 증가하도록 구성되는 헤드업 디스플레이 장치.
10. The method of claim 9,
The combiner includes:
And the amount of image light transmitted through the refracting portion increases as the ratio of the distance between the adjacent refracting portions with respect to the length in the longitudinal direction of the refracting portion decreases.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1048562A (en) * 1996-07-30 1998-02-20 Asahi Glass Co Ltd Holographic display device
KR20020021091A (en) * 1999-04-29 2002-03-18 추후제출 Head-Up Display
JP2006062501A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Denso Corp Head up display
JP2012511739A (en) * 2008-12-09 2012-05-24 デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Diffraction combiner for multi-color display and monochrome display, manufacturing method thereof, and head-up display device using the same
KR20130006619A (en) * 2010-03-17 2013-01-17 유니베르시떼 드 스트라스부르 Diffractive combiner for a color head-up display (hud) device
JP2013532303A (en) * 2010-05-20 2013-08-15 デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Head-up display system
JP2014098855A (en) * 2012-11-15 2014-05-29 Toyota Central R&D Labs Inc Optical system for observation and display system
KR20140144617A (en) * 2013-06-11 2014-12-19 광운대학교 산학협력단 Apparatus for projecting space image

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1048562A (en) * 1996-07-30 1998-02-20 Asahi Glass Co Ltd Holographic display device
KR20020021091A (en) * 1999-04-29 2002-03-18 추후제출 Head-Up Display
JP2006062501A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Denso Corp Head up display
JP2012511739A (en) * 2008-12-09 2012-05-24 デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Diffraction combiner for multi-color display and monochrome display, manufacturing method thereof, and head-up display device using the same
KR20130006619A (en) * 2010-03-17 2013-01-17 유니베르시떼 드 스트라스부르 Diffractive combiner for a color head-up display (hud) device
JP2013532303A (en) * 2010-05-20 2013-08-15 デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Head-up display system
JP2014098855A (en) * 2012-11-15 2014-05-29 Toyota Central R&D Labs Inc Optical system for observation and display system
KR20140144617A (en) * 2013-06-11 2014-12-19 광운대학교 산학협력단 Apparatus for projecting space image

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