KR20200017832A - 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20200017832A
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 차량의 천장에 배치되고 대시보드를 향하는 방향으로 영상에 대응한 광을 방출하는 영상출력모듈, 및 상기 대시보드에 배치되고, 상기 영상출력모듈의 광을 윈드쉴드를 향하는 방향으로 반사하는 반사모듈을 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 윈드쉴드에 도달된 광은 상기 윈드쉴드에 의해 상기 차량에 승차한 운전자의 양안(兩眼)으로 반사되며, 상기 영상출력모듈로부터 상기 반사모듈 및 상기 윈드쉴드를 포함하는 광경로를 통해 상기 운전자의 양안으로 입사되는 광은 상기 운전자에게 상기 차량 외부에 위치한 가상영상으로 구현된다.

Description

헤드 업 디스플레이 장치{HEAD UP DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 차량의 전면유리를 스크린으로 이용하여 영상을 표시하는 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 차량은 단순히 이동수단으로 제공되기 보다는, 운전자의 편의와 안전을 더욱 향상시키기 위한 부가 장치를 탑재한 구조로 연구, 개발 및 상용화되고 있다.
이러한 차량용 부가 장치 중 하나로서, 주행정보 및 주변환경 정보 등을 운전자에게 제공하기 위한 차량용 디스플레이 장치가 있다.
특히, 차량용 디스플레이 장치 중 헤드 업 디스플레이 장치는 차량의 전면유리를 스크린으로 이용하여 운전자의 전방 시야에 영상을 표시한다. 이에 따라, 운전자는 전방 주행 시의 시선을 크게 변동하지 않고서도 헤드 업 디스플레이 장치에 의한 영상을 확인할 수 있다. 이와 같이, 영상 확인을 위한 운전자의 시선 변동이 비교적 작으므로, 헤드 업 디스플레이 장치는 영상 확인 시의 시선 변동에 따른 돌발 사고의 위험을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 헤드 업 디스플레이 장치는 운전자의 전방 시야에 가상영상을 제공하기 위한 광학계를 포함하는 것이 일반적이다.
여기서, 광학계는 운전자의 시선으로부터 운전자의 전방 시야까지의 거리에 대응한 가상의 광경로를 생성하기 위한 것이다. 즉, 광학계는 차량 내부에 배치되고 차량 내부의 한정된 공간만으로 운전자의 시선으로부터 운전자의 전방 시야까지의 거리에 대응한 광경로를 생성해야 하므로, 광학계는 매우 복잡하고 어렵게 설계되는 문제점이 있다.
또한, 각종 장비들을 회피하는 광경로를 생성하기 위해 광학계를 대시보드 내에 수납하는 경우, 광학계로 인해 대시보드의 너비가 증가되는 문제점 및 대시보드의 공간 효율성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 광학계를 배제하면서도, 운전자의 전방 시야에 가상영상을 제공할 수 있고, 영상의 시인성에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 예시는 차량의 천장에 배치되고 대시보드를 향하는 방향으로 영상에 대응한 광을 방출하는 영상출력모듈, 및 상기 대시보드에 배치되고, 상기 영상출력모듈의 광을 윈드쉴드를 향하는 방향으로 반사하는 반사모듈을 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 윈드쉴드에 도달된 광은 상기 윈드쉴드에 의해 상기 차량에 승차한 운전자의 양안(兩眼)으로 반사되며, 상기 영상출력모듈로부터 상기 반사모듈 및 상기 윈드쉴드를 포함하는 광경로를 통해 상기 운전자의 양안으로 입사되는 광은 상기 운전자에게 상기 차량 외부에 위치한 가상영상으로 구현된다.
여기서, 상기 반사모듈의 초점거리는 상기 가상영상으로부터 상기 반사모듈까지의 제 1 거리 및 상기 영상출력모듈로부터 상기 반사모듈까지의 제 2 거리에 대응하고, 상기 제 1 거리는 상기 가상영상으로부터 상기 운전자의 양안까지의 영상 거리, 상기 윈드쉴드로부터 상기 운전자의 양안까지의 제 3 거리 및 상기 반사모듈로부터 상기 윈드쉴드까지의 제 4 거리에 대응한다.
상기 영상출력모듈은 좌안영상과 우안영상에 대응한 복수의 화소영역을 포함하는 평판표시패널, 및 상기 평판표시패널의 광방출면에 배치되고 상기 좌안영상의 광축과 상기 우안영상의 광축을 분리하는 영상분리부를 포함한다. 상기 좌안영상과 상기 우안영상이 상기 운전자의 좌안과 우안에 개별적으로 시인되기 위한 입체영상시청거리는 상기 반사모듈의 초점거리, 상기 제 2 거리, 상기 제 3 거리 및 상기 제 4 거리에 대응한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 영상출력모듈의 광을 윈드쉴드 측으로 반사하는 반사모듈을 포함한다. 그리고, 반사모듈에서 윈드쉴드로 반사된 광은 윈드쉴드에 의해 운전자의 양안으로 반사된다.
이와 같이, 영상출력모듈의 광은 반사모듈 및 윈드쉴드를 포함하는 광경로를 통해 운전자의 양안으로 입사되고, 운전자의 양안으로 입사되는 광은 운전자에게 차량 외부에 위치한 가상영상으로 구현된다. 이로써, 헤드 업 디스플레이 장치는 차량 내부에 배치되고 가상영상의 구현을 위한 광학계를 포함하지 않더라도, 운전자의 전방 시야의 가상영상을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 비교적 복잡하고 어려운 설계를 요하는 광학계를 배제할 수 있으므로, 헤드 업 디스플레이 장치의 설계 및 개발이 비교적 용이해질 수 있는 장점이 있다.
더불어, 광학계가 배제될 수 있음으로써, 광학계의 배치에 따른 대시보드의 너비 증가 및 대시보드의 공간 효율성 저하가 방지될 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사모듈의 초점거리가 가상영상으로부터 반사모듈까지의 거리, 영상출력모듈로부터 반사모듈까지의 거리, 가상영상으로부터 운전자의 양안까지의 거리, 윈드쉴드로부터 운전자의 양안까지의 거리 및 반사모듈로부터 윈드쉴드까지의 거리에 대응됨에 따라, 가상영상의 구현에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상출력모듈의 좌안영상과 우안영상이 시인되기 위한 입체영상시청거리가 가상영상으로부터 반사모듈까지의 거리, 영상출력모듈로부터 반사모듈까지의 거리, 가상영상으로부터 운전자의 양안까지의 거리, 윈드쉴드로부터 운전자의 양안까지의 거리 및 반사모듈로부터 윈드쉴드까지의 거리에 대응됨에 따라, 가상영상이 입체영상으로 구현되는 것에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치가 장착된 차량의 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 영상출력모듈의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 반사모듈의 초점거리에 관한 도면이다.
도 5는 도 1의 영상출력모듈에 따른 입체영상시청거리에 관한 도면이다.
도 6은 도 3의 이격부재의 두께에 관한 도면이다.
도 7은 도 2의 반사모듈의 너비에 관한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치가 장착된 차량의 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 영상출력모듈의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 차량(10)의 천장(11)에 배치되는 영상출력모듈(110) 및 차량(10)의 대시보드(12)(dashboard) 내에 배치되는 반사모듈(120)을 포함한다.
영상출력모듈(110)은 차량(10) 내부의 천장(11)에 배치되고, 대시보드(12)를 향하는 방향으로 영상에 대응한 광을 방출한다. 즉, 영상출력모듈(110)의 광방출면은 대시보드(12)에 배치된 반사모듈(120)을 향하여 배치될 수 있다.
영상출력모듈(110)은 차량(10)의 천장(11) 중 운전자(20)의 머리에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 일 예로, 영상출력모듈(110)은 차량(10)의 천장(11) 중 운전자(20)의 정수리에 대응되는 위치, 또는 운전자(20)의 좌석 등받이에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이 하면, 영상출력모듈(110)의 광방출면이 운전자(20)의 전방시야에 배치되지 않으므로, 영상출력모듈(110)에 의한 주행 방해가 방지될 수 있다.
영상출력모듈(110)은 운전자(20)의 양안(兩眼)에 서로 다른 시차의 영상을 제공하기 위한 좌안영상 및 우안영상을 표시할 수 있다. 이로써, 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 운전자(20)에게 입체영상을 제공할 수 있다.
반사모듈(120)은 대시보드(12) 내에 배치되고, 영상출력모듈(110)의 광을 차량(10)의 윈드쉴드(13)를 향하는 방향으로 반사한다. 이를 위해, 반사모듈(120)은 대시보드(12) 중 윈드쉴드(13)에 대향하는 위치에 배치될 수 있다.
그리고, 반사모듈(120)로 입사되는 광 및 반사모듈(120)에 의해 반사되는 광의 경로 손실을 감소시키기 위하여, 대시보드(12) 중 반사모듈(120)에 대응하는 일부 영역(12')은 투명재료로 이루어질 수 있다.
반사모듈(120)로부터 윈드쉴드(13)에 도달된 광은 윈드쉴드(13)에 의해 차량(10)에 승차한 운전자(20)의 양안으로 반사된다. 이에 따라, 영상출력모듈(110)로부터 반사모듈(120) 및 윈드쉴드(13)를 포함하는 광경로를 통해 운전자(20)의 양안으로 입사된 광은 운전자(20)에게 차량(10) 외부에 위치한 가상영상(30)으로 구현된다.
즉, 영상출력모듈(110)의 광은 반사모듈(120) 및 윈드쉴드(13)를 포함하는 광경로에 의해, 운전자(20)의 양안으로부터 소정의 영상거리(dv; distance of view)로 이격된 가상영상(30)으로 구현된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상출력모듈(110)의 광방출면은, 수평방향(또는 가로방향)의 가로너비가 wdh(width of display in a horizontal direction)이고, 수직방향(또는 세로방향)의 세로너비가 wdv(width of display in a vertical direction)인 직사각형 형태일 수 있다.
그리고, 반사모듈(120)의 광반사면은 소정의 초점거리를 갖는 오목거울로 이루어질 수 있다. 이때, 반사모듈(120)의 광반사면의 단면에 있어서, 수평방향(또는 가로방향)의 가로너비는 wmh(width of mirror in a horizontal direction)이고, 수직방향(또는 세로방향)의 세로너비는 wmv(width of mirror in a vertical direction)으로 지칭한다. 이러한 영상출력모듈(110)의 광방출면 및 반사모듈(120)의 광반사면의 단면에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상출력모듈(110)은 좌안영상과 우안영상에 대응한 복수의 화소영역(PL, PR)을 포함하는 평판표시패널(111) 및 평판표시패널(111)의 광방출면에 배치되는 영상분리부(112)를 포함한다.
도 3에 상세히 도시되지 않았으나, 평판표시패널(111)은 광방출면에 매트릭스 배열되는 복수의 화소영역(PL, PR)을 포함한다. 각 화소영역(PL, PR)은 운전자(20)의 양안 중 좌안으로 향하는 좌안영상과 우안으로 향하는 우안영상 중 어느 하나에 대응한다. 좌안영상에 대응한 화소영역(PL)과 우안영상에 대응한 화소영역(PR)은 수평방향(또는 가로방향)에서 적어도 하나의 화소영역 단위로 교번될 수 있다.
그리고, 수평방향(또는 가로방향)에서 상호 이웃하는 두 개의 화소영역 사이의 간격(p)은 각 화소영역(PL, PR)의 수평방향의 너비에 대응된다.
영상분리부(112)는 무안경 방식의 입체영상표시를 구현하기 위한 것이다. 이러한 영상분리부(112)는 복수의 화소영역(PL, PR)로부터 방출된 좌안영상(PL)의 광축과 우안영상(PR)의 광축을 분리한다.
구체적으로, 영상분리부(112)는 일 방향으로 나열된 둘 이상의 렌티큘러 렌즈로 이루어진 렌즈어레이(112a) 및 렌즈어레이(112a)와 평판표시패널(111) 사이에 배치되는 이격부재(112b)를 포함한다.
렌즈어레이(112a)는 좌안영상의 화소영역(PL)과 우안영상의 화소영역(PR)이 교번하는 방향, 즉 수평방향(또는 가로방향)으로 나열된 둘 이상의 렌티큘러 렌즈로 이루어질 수 있다. 각 렌티큘러 렌즈는 각 화소그룹에 대응된다. 각 화소그룹은 복수의 화소영역(PL, PR) 중 수평방향(또는 가로방향)으로 나열된 둘 이상의 화소영역으로 이루어진다. 즉, 각 렌티큘러 렌즈는 각 화소그룹으로 지정되는 둘 이상의 화소영역에 대응된다. 이때, 각 화소그룹에 포함된 둘 이상의 화소영역에서 방출된 광은 각 렌티큘러 렌즈에 의해 서로 다른 방향으로 굴절됨으로써, 멀티뷰(multi view)가 구현될 수 있다.
여기서, 둘 이상의 렌티큘러 렌즈 중 상호 이웃한 두 개의 렌티큘러 렌즈의 정점 간의 간격(p_lens)은 각 렌티큘러 렌즈의 수평방향(또는 가로방향)의 너비에 대응된다.
더불어, 이격부재(112b)의 두께(g3D)는 평판표시패널(111)의 광이 영상분리부(112b)에 의해 굴절되는 정도에 대응된다.
다음, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치(100)에 있어서, 가상영상(30)에 입체영상을 구현하기 위한 조건들에 대해 설명한다.
도 4는 도 1의 반사모듈의 초점거리에 관한 도면이다. 도 5는 도 1의 영상출력모듈에 따른 입체영상시청거리에 관한 도면이다. 도 6은 도 3의 이격부재의 두께에 관한 도면이다. 도 7은 도 2의 반사모듈의 너비에 관한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 헤드 업 디스플레이 장치(100)에 의한 광경로를 설명하기 위한 도면으로서, 영상출력모듈(110), 반사모듈(120), 윈드쉴드(13), 운전자의 양안(21) 및 가상영상(30)이 동일한 수평라인에 배치된 것을 가정한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반사모듈(120)은 소정의 초점거리(f)를 갖는 오목거울로 이루어질 수 있다. 이와 같이 하면, 반사모듈(120)의 초점거리에 기초하여, 영상출력모듈(110)로부터 운전자의 양안(21)까지의 광경로가 증가될 수 있다.
아래의 수학식 1과 같이, 오목거울의 특성에 기초하여, 반사모듈(120)의 초점거리(f)는 가상영상(30)으로부터 반사모듈(120)까지의 제 1 거리(d1) 및 영상출력모듈(110)로부터 반사모듈(120)까지의 제 2 거리(d2)에 대응한다.
Figure pat00001
그리고, 아래의 수학식 2와 같이, 가상영상(30)으로부터 운전자의 양안(21)까지의 영상거리(dv)는 제 1 거리(d1), 윈드쉴드(13)로부터 운전자의 양안(21)까지의 제 3 거리(d3) 및 반사모듈(120)로부터 윈드쉴드(13)까지의 제 4 거리를 합한 값으로 산출된다. 그러므로, 제 1 거리(d1)는 영상거리(dv), 제 3 거리(d3) 및 제 4 거리(d4)에 대응한다.
Figure pat00002
한편, 영상출력모듈(110)은 좌안영상의 광축과 우안영상의 광축을 분리하는 영상분리부(112)를 포함한다.
이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌안영상과 우안영상이 운전자의 좌안과 우안에 개별적으로 시인되기 위한 입체영상시청거리(dv3D)가 영상출력모듈(110)로부터 반사모듈(120)까지의 제 2 거리(d2)와 함께 고려될 필요가 있다.
즉, 아래의 수학식 3과 같이, 반사모듈(120)의 초점거리(f)는 영상출력모듈(110)로부터 반사모듈(120)까지의 제 2 거리(d2)와 입체영상시청거리(dv3D)의 합, 및 제 3 거리(d3)와 제 4 거리(d4)의 합에 대응한다.
Figure pat00003
이러한 수학식 3에 따라, 아래의 수학식 4와 같이, 입체영상시청거리(dv3D)는 반사모듈(120)의 초점거리(f), 제 2, 제 3 및 제 4 거리(d2, d3, d4)에 대응한다.
Figure pat00004
더불어, 영상분리부(112)에 의해 좌안영상의 광축과 우안영상의 광축이 분리되므로, 영상분리부(112)의 옵티컬 갭(optical gap)에 기초하여 입체영상시청거리(dv3D)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(we3D)이 도출될 수 있다.
즉, 수학식 5에 도시된 바와 같이, 입체영상시청거리(dv3D)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(we3D)은 입체영상시청거리(dv3D), 이격부재의 두께(g3D), 이격부재의 굴절률(n) 및 화소 이격거리(Δp)에 대응한다. 여기서, 화소 이격거리(Δp)는 어느 하나의 렌티큘러 렌즈에 대응한 어느 하나의 화소그룹 중 좌안영상에 대응하는 어느 하나의 제 1 화소영역과, 우안영상에 대응하고 제 1 화소영역에 수평방향(또는 가로방향)으로 이웃하는 제 2 화소영역 간의 이격거리이다. 여기서, 영상분리부(112)의 옵티컬 갭(g)은 이격부재의 두께(g3D) 및 이격부재의 굴절률(n)에 대응한다.
Figure pat00005
또한, 아래의 수학식 6과 같이, 이웃한 렌티큘러 렌즈 간의 간격(p_lens)은 입체영상시청거리(dv3D)에 대한 입체영상시청거리(dv3D)과 영상분리부(112)의 옵티컬 갭(g=g3D/n) 사이의 차(dv3D-g)의 비율 및 화소그룹의 간격(pg)에 대응된다.
Figure pat00006
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 반사모듈(120)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(wem)은 제 2 거리(d2)에 대한 영상분리부(112)의 옵티컬 갭(g)의 비율 및 영상출력모듈(110)의 화소 이격거리(Δp)에 대응한다.
이에, 아래의 수학식 7과 같이, 영상분리부(112)의 옵티컬 갭(g)은 화소 이격거리(Δp), 제 2 거리(d2) 및 반사모듈(120)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(wem)에 대응한다.
Figure pat00007
또한, 아래의 수학식 8과 같이, 반사모듈(120)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(wem)은 제 1 거리(d1)에 대한 영상거리(dv=d1+d4+d3)의 비율 및 운전자의 양안 사이의 간격(wev)에 대응한다.
Figure pat00008
이에 따라, 수학식 7의 반사모듈(120)에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격(wem)에 수학식 8을 대입하면, 아래의 수학식 9와 같이, 이격부재의 두께(g3D)는 제 1 거리(d1), 제 2 거리(d2), 제 3 거리(d3) 및 제 4 거리(d4)에 대응한다. 그리고, 이격부재의 두께(g3D)는 이격부재의 굴절률(n), 화소 이격거리(Δp) 및 운전자의 양안 사이의 간격(wev)에 더 대응한다.
Figure pat00009
한편, 입체영상을 구현하기 위하여, 반사모듈(120)의 광반사면의 너비(wmh, wmv)는 영상출력모듈(110)의 광방출면의 너비 및 운전자의 양안(21) 위치가 변동하는 영역의 너비에 대응될 필요가 있다. 여기서, 운전자의 양안(21) 위치가 변동하는 영역은 운전자의 신체적 조건 및 운전자의 자세 변동에 의해 양안(21)의 위치가 배치될 가능성이 있는 영역을 지칭한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 반사모듈(120)의 가로너비(wmh)는 우안영상과 좌안영상 중 어느 하나에 대응하는 제 1 가로너비(w1) 및 마진에 대응하는 제 2 가로너비(w2)의 합으로 정의되는 임계 가로너비보다 크게 설정되어야 한다. (wmh ≥ w1+w2)
그리고, 아래의 수학식 10과 같이, 제 1 가로너비(w1)는 제 3 및 제 4 거리의 합(d3+d4)에 대한 영상거리(dv=d1+d3+d4)의 비율 및 가상영상(30)의 가로너비(Dh)에 대응한다.
Figure pat00010
또한, 아래의 수학식 11과 같이, 제 2 가로너비(w2)는 제 3 및 제 4 거리의 합(d3+d4)에 대한 영상거리(dv=d1+d3+d4)의 비율 및 운전자의 양안(21)의 위치가 변동하는 영역의 가로너비(webh)에 대응한다.
Figure pat00011
반사모듈(120)의 가로너비(wmh)에 대응한 임계 가로너비는 제 1 및 제 2 가로너비의 합(w1+w2)으로 정의된다. 그리고, 가상영상(30)의 가로너비(Dh)는 제 1 거리(d1)에 대한 제 2 거리(d2)의 비율 및 영상출력모듈(110)의 가로너비(wdh)에 대응한다. (Dh=d1/d2*wdh)
이로써, 아래의 수학식 12와 같이, 반사모듈(120)의 가로너비(wmh)는 영상출력모듈(110)의 가로너비(wdh), 운전자의 양안(21)의 위치가 변동하는 영역의 가로너비(webh), 제 1 거리(d1), 제 2 거리(d2), 제 3 거리(d3) 및 제 4 거리(d4)에 대응한 임계 가로너비보다 큰 값으로 정의될 수 있다.
Figure pat00012
반사모듈(120)의 가로너비(wmh)과 마찬가지로, 아래의 수학식 13와 같이, 반사모듈(120)의 세로너비(wmv)는 영상출력모듈(110)의 세로너비(wdv), 운전자의 양안(21)의 위치가 변동하는 영역의 세로너비(webv), 제 1 거리(d1), 제 2 거리(d2), 제 3 거리(d3) 및 제 4 거리(d4)에 대응한 임계 세로너비보다 큰 값으로 정의될 수 있다.
Figure pat00013
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 반사모듈(120) 및 윈드쉴드(13)를 포함한 광경로를 통해 가상영상(30)을 구현할 수 있다. 이로써, 복잡한 광학계를 구비하지 않고서도, 가상영상(30)을 구현할 수 있으므로, 한정된 차량의 내부 공간에 용이하게 설치될 수 있는 장점이 있다.
그리고, 가상영상(30)과 반사모듈(120) 사이의 제 1 거리(d1), 영상출력모듈(110)과 반사모듈(120) 사이의 제 2 거리(d2), 가상영상(30)과 운전자의 양안(21) 사이의 영상거리(dv), 윈드쉴드(13)와 운전자의 양안(12) 사이의 제 3 거리(d3) 및 반사모듈(120)과 윈드쉴드(13) 사이의 제 4 거리(d4)에 기초하여, 반사모듈(120)의 초점거리(f)를 설정한다. 이로써, 반사모듈(120) 및 윈드쉴드(13)에 의한 비교적 간단한 구조의 광경로에 의해서도, 가상영상(30)이 전방 시야의 타겟 영역에 배치하기 위한 설계가 비교적 용이하고 정밀하게 실시될 수 있다.
더불어, 좌안영상과 우안영상이 운전자의 양안(21) 중 좌안과 우안에 개별적으로 시인되기 위한 입체영상시청거리(dv3D)는 반사모듈(120)의 초점거리(f), 제 2, 제 3 및 제 4 거리(d2, d3, d4)에 기초하여 설정된다.
또한, 영상출력모듈(110)로부터 출력되는 좌안영상과 우안영상 간의 간격에 대응한 이격부재(112b)의 두께, 반사모듈(120)의 가로너비 및 세로너비 각각은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 거리(d1, d2, d3, d4)에 기초하여 설정된다.
이로써, 가상영상(30)에서 입체영상을 구현하기 위한 설계가 비교적 용이하고 정밀하게 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 차량 11: 천정
12: 대시보드 13: 윈드쉴드
20: 운전자 30: 가상영상
100: 헤드 업 디스플레이 장치
110: 영상출력모듈
120: 반사모듈
f: 반사모듈의 초점거리
dv: 가상영상으로부터 운전자의 양안까지의 영상거리
d1: 가상영상으로부터 반사모듈까지의 제 1 거리
d2: 영상출력모듈로부터 반사모듈까지의 제 2 거리
d3: 윈드쉴드로부터 운전자의 양안까지의 제 3 거리
d4: 반사모듈로부터 윈드쉴드까지의 제 4 거리

Claims (8)

  1. 차량의 천장에 배치되고 대시보드를 향하는 방향으로 영상에 대응한 광을 방출하는 영상출력모듈; 및
    상기 대시보드에 배치되고, 상기 영상출력모듈의 광을 윈드쉴드를 향하는 방향으로 반사하는 반사모듈을 포함하고,
    상기 윈드쉴드에 도달된 광은 상기 윈드쉴드에 의해 상기 차량에 승차한 운전자의 양안(兩眼)으로 반사되며,
    상기 영상출력모듈로부터 상기 반사모듈 및 상기 윈드쉴드를 포함하는 광경로를 통해 상기 운전자의 양안으로 입사되는 광은 상기 운전자에게 상기 차량 외부에 위치한 가상영상으로 구현되며,
    상기 반사모듈의 초점거리는 상기 가상영상으로부터 상기 반사모듈까지의 제 1 거리 및 상기 영상출력모듈로부터 상기 반사모듈까지의 제 2 거리에 대응하고,
    상기 제 1 거리는 상기 가상영상으로부터 상기 운전자의 양안까지의 영상 거리, 상기 윈드쉴드로부터 상기 운전자의 양안까지의 제 3 거리 및 상기 반사모듈로부터 상기 윈드쉴드까지의 제 4 거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상출력모듈은
    좌안영상과 우안영상에 대응한 복수의 화소영역을 포함하는 평판표시패널; 및
    상기 평판표시패널의 광방출면에 배치되고 상기 좌안영상의 광축과 상기 우안영상의 광축을 분리하는 영상분리부를 포함하고,
    상기 좌안영상과 상기 우안영상이 상기 운전자의 좌안과 우안에 개별적으로 시인되기 위한 입체영상시청거리는 상기 반사모듈의 초점거리, 상기 제 2 거리, 상기 제 3 거리 및 상기 제 4 거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상분리부는
    일 방향으로 나열된 둘 이상의 렌티큘러 렌즈로 이루어진 렌즈어레이; 및
    상기 렌즈어레이와 상기 평판표시패널 사이에 배치되는 이격부재를 포함하며,
    상기 이격부재의 두께는 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 상기 제 3 거리 및 상기 제 4 거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 렌티큘러 렌즈는 상기 복수의 화소영역 중 일 방향으로 나열된 둘 이상의 화소영역으로 이루어진 각 화소그룹에 대응되고,
    어느 하나의 화소그룹은 상기 좌안영상에 대응하는 어느 하나의 제 1 화소영역과, 상기 우안영상에 대응하고 상기 제 1 화소영역에 상기 일 방향으로 이웃하는 제 2 화소영역을 포함하고,
    상기 이격부재의 두께는 상기 이격부재의 굴절률, 상기 제 1 화소영역과 상기 제 2 화소영역 간의 화소 이격거리 및 상기 양안 사이의 이격거리에 더 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입체영상시청거리에서의 좌안영상과 우안영상 간의 간격은 상기 입체영상시청거리, 상기 이격부재의 두께, 상기 이격부재의 굴절률 및 상기 제 1 화소영역과 상기 제 2 화소영역 간의 화소 이격거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 렌티큘러 렌즈 중 상호 이웃한 두 개의 렌티큘러 렌즈의 정점 간의 간격은 상기 입체영상시청거리, 상기 이격부재의 두께, 상기 이격부재의 굴절률, 및 상기 화소그룹의 너비에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사모듈의 가로너비는 소정의 임계 가로너비보다 크고,
    상기 임계 가로너비는 상기 영상출력모듈의 가로너비, 상기 운전자의 양안 위치가 변동하는 영역의 가로너비, 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 상기 제 3 거리 및 상기 제 4 거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사모듈의 세로너비는 소정의 임계 세로너비보다 크고,
    상기 임계 세로너비는 상기 영상출력모듈의 세로너비, 상기 운전자의 양안 위치가 변동하는 영역의 세로너비, 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 상기 제 3 거리 및 상기 제 4 거리에 대응하는 헤드 업 디스플레이 장치.
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