KR20220121427A - 레이저 안전 장치가 적용된 차량용 헤드업 디스플레이 장치 - Google Patents

레이저 안전 장치가 적용된 차량용 헤드업 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

레이저 안전 장치가 적용된 차량 헤드업 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 증강 현실을 제공하는 헤드업 디스플레이 장치에 있어서, 레이저 빔을 이용하여 HUD 영상을 생성하는 이미지 생성부(Picture Generation Unit); 상기 이미지 생성부에서 출력된 상기 HUD 영상을 윈드쉴드에 투사하는 투사 광학부; 상기 HUD 영상의 생성을 위한 제1 광경로와 구분되는 제2 광경로로 분기된 상기 레이저 빔의 일부를 감지하는 레이저 빔 감지부; 및 상기 레이저 광원의 동작과 상기 마이크로미러의 동작을 제어하고, 상기 레이저 빔 감지부에서 상기 레이저 빔의 일부가 감지되지 않을 경우 상기 레이저 광원의 전원을 차단하는 제어부를 포함하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치가 제공된다.

Description

레이저 안전 장치가 적용된 차량용 헤드업 디스플레이 장치{Laser safety vehicle head up display}
본 발명은 레이저 안전 장치가 적용된 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 자동차는 자율주행 및 HMI(Human-Machine Interface)화되면서 중요 기술 중 하나인 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display)의 적용이 증가하고 있다.
헤드업 디스플레이는 차량이나 항공기 주행 중 운전자의 정면, 즉 운전자의 정면에서 차량의 주행 정보나 내비게이션 정보 등과 같은 차량의 운행 정보를 제공하는 장치이다.
일반적으로 운전자가 차량 운행을 함에 있어서 차량 속도 확인, 내비게이션 정보 확인 등을 위해 시야를 계기판에 잠시 두게 된다. 운전자가 시야를 계기판에 두었다가 다시 전방의 도로로 시야를 고정시키는 시간이 대략 2초 걸리는 것으로 가정할 때, 차량이 시속 100km/h로 운행되고 있었다면 그 사이 차량은 약 56m를 이동하기 때문에 사고가 발생할 가능성이 있다.
이러한 사고 위험을 줄이기 위해 차량용 헤드업 디스플레이가 개발되고 있다. 차량의 전방 유리창(윈드쉴드)에서 운전자의 시야 범위 내에 계기판 정보(속도, 주행거리, RPM 등) 혹은 내비게이션 정보를 나타나게 함으로써, 운전자가 운전 중에 시선의 이동 없이 전방에 표시된 정보를 쉽게 파악할 수 있으므로 안전 운행이 가능하게 할 수 있다.
헤드업 디스플레이 시스템은 계기판 정보 및 내비게이션 정보 이외에도 전방 시야가 좋지 않은 경우 도움을 주기 위한 차선 표시, 공사 표시, 교통정보 표시, 행인을 나타내는 경고 표시 등을 운전자에게 증강현실(AR: Augmented Reality) 기법으로 제공할 수 있다.
증강현실 기법이 적용된 헤드업 디스플레이 장치의 경우, 더 먼거리의 가상 이미지와 더 밝은 선명도가 요구되고 있어 고성능의 광원이 요구되며, 레이저 광원의 적용이 개발되고 있다. 하지만, 레이저 광원의 경우 빛의 직진성 및 원거리와 시인성은 우수하지만, 인체에 직접 비췄을 때 그 강도에 따라 인체에 해를 가할 수 있는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0050811호 (2018.05.16. 공개) - 차량용 헤드업 디스플레이 장치 및 이의 제어 방법
본 발명은 차량사고, 노후, 고장 등과 같이 레이저 빔의 경로가 틀어진 비상 상황을 감지하고, 설계되지 않은 레이저 빔이 외부로 누설되는 것을 방지하는 레이저 안전 장치가 적용된 차량 헤드업 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증강 현실을 제공하는 디스플레이 장치에 있어서, 레이저 빔을 이용하여 HUD 영상을 생성하는 이미지 생성부(Picture Generation Unit); 상기 이미지 생성부에서 출력된 상기 HUD 영상을 윈드쉴드에 투사하는 투사 광학부; 상기 HUD 영상의 생성을 위한 제1 광경로와 구분되는 제2 광경로로 분기된 상기 레이저 빔의 일부를 감지하는 레이저 빔 감지부; 및 상기 레이저 광원의 동작과 상기 마이크로미러의 동작을 제어하고, 상기 레이저 빔 감지부에서 상기 레이저 빔의 일부가 감지되지 않을 경우 상기 레이저 광원의 전원을 차단하는 제어부를 포함하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 이미지 생성부는, 상기 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원과; 상기 제어부에서의 제어에 따라 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 HUD 영상을 생성하여 출력하는 마이크로미러; 상기 레이저 광원과 상기 마이크로미러 사이에 배치되고, 상기 레이저 빔을 상기 제1 광경로를 따라 진행시키는 제1 광학부; 상기 마이크로미러에서 출력되는 상기 HUD 영상을 상기 투사 광학부로 투사하는 제2 광학부; 내부에 상기 레이저 광원, 상기 제1 광학부, 상기 디지털 마이크로 미러, 상기 제2 광학부가 배치된 PGU 하우징을 포함하되, 상기 제1 광학부는 상기 레이저 빔 중 일부는 상기 제1 광경로를 따라 반사시키고 다른 일부인 제1 레이저 서브 빔은 투과시켜 상기 제2 광경로 중 제1 서브 광경로로 진행시키는 제1 미러를 포함하며, 상기 레이저 빔 감지부는 상기 PGU 하우징의 외부 중 상기 제1 서브 광경로 상에 고정 설치되는 제1 레이저 빔 디텍터를 포함하고, 상기 PGU 하우징에는 상기 제1 서브 광경로에 대응되는 제1 관통홀이 형성되어, 상기 제1 레이저 서브 빔이 상기 제1 관통홀을 통과하여 상기 제1 레이저 빔 디텍터에 도달하게 할 수 있다.
상기 제1 미러의 후방에 배치되고, 상기 제1 서브 광경로로 진행되는 상기 제1 레이저 서브 빔 중 일부는 투과시키고, 다른 일부인 제2 레이저 서브 빔은 반사시켜 제2 광경로 중 제2 서브 광경로로 진행시키는 제2 미러를 더 포함하고, 상기 레이저 빔 감지부는 상기 PGU 하우징의 외부 중 상기 제2 서브 광경로 상에 고정 설치되는 제2 레이저 빔 디텍터를 포함하고, 상기 PGU 하우징에는 상기 제2 서브 광경로에 대응되는 제2 관통홀이 더 형성되어, 상기 제2 레이저 서브 빔이 상기 제2 관통홀을 통과하여 상기 제2 레이저 빔 디텍터에 도달하게 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 레이저 빔 디텍터 및 상기 제2 레이저 빔 디텍터가 모두 레이저 빔을 감지하는 경우에만 상기 레이저 광원을 동작시키고, 상기 제1 레이저 빔 디텍터 및 상기 제2 레이저 빔 디텍터 중 하나 이상이 레이저 빔을 감지하지 못할 경우 비상상황으로 판단하여 전원을 차단할 수 있다.
상기 제1 서브 광경로 혹은 상기 제2 서브 광경로 상에 배치되는 헤드업 디스플레이 장치의 부품에는 상기 제1 레이저 서브 빔 혹은 상기 제2 레이저 서브 빔의 진행이 가능하게 하는 관통홀이 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량사고, 노후, 고장 등과 같이 레이저 빔의 경로가 틀어진 비상 상황을 감지하고, 설계되지 않은 레이저 빔이 외부로 누설되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 안전 장치가 적용되는 헤드업 디스플레이 장치의 개념도,
도 2는 이미지 생성부의 상세 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 안전 장치가 적용되는 헤드업 디스플레이 장치의 개념도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 안전 장치가 적용되는 헤드업 디스플레이 장치의 개념도이고, 도 2는 이미지 생성부의 상세 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치(100)는 제어부(130), 이미지 생성부(110), 투사 광학부(120)를 포함한다.
이미지 생성부(110)에 의해 생성된 영상에 대응되는 광은 투사 광학부(120) 및 차량의 윈드쉴드(50)에 반사되어 사용자에게 제공될 수 있다. 사용자는 가상 스크린에 표현된 가상 이미지(예컨대, 3차원 가상 객체)를 윈드쉴드를 통해 관측할 수 있다.
헤드업 디스플레이 장치(100)는 증강현실(AR)을 제공할 수 있다. 헤드업 디스플레이 장치(100)는 증강현실을 통해 계기판 정보, 내비게이션 정보, 차선 표시, 공사 표시, 교통사고 표시, 행인을 나타내는 경고 표시 등의 HUD 정보를 제공할 수 있다.
이미지 생성부(110)는 Picture Generation Unit(PGU)로서, 레이저 광원(111)과 마이크로미러(113)를 포함한다.
기존 헤드업 디스플레이 장치의 경우, LED와 TFT LCD가 적용된 제품이 있었다. 하지만, LED와 TFT LCD를 이용하여 증강현실 헤드업 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는 LED의 수량이 증가해야 하고 TFT LCD의 크기가 커져야 하는 한계가 있었다. 이처럼 LED 수량이 증가하고 LCD 크기가 커질 경우 장치의 크기, 무게, 전력 소모가 늘어나 친환경차에 적합하지 못한 문제점이 있다.
따라서, 본 실시예에서는 무게와 전력 소모를 줄이고 친환경차에 맞는 소형의 이미지 생성부(110)를 구현하기 위해, 이미지 생성부(110)는 레이저 광원(111)과 마이크로미러(113)를 포함할 수 있다.
레이저 광원(111)은 하나의 백색 광원으로 구성될 수 있다. 또는 레이저 광원(111)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼색 광원이 조합될 수도 있다.
레이저 및 광학계 설계를 통해 먼거리(예: 5.0M 이상) 가상 이미지를 적용할 수 있다. 또한, 레이저를 이용함으로써 시인성, 선명도가 좋고, 소비전력이 낮은 조명계가 적용되며, 장치 전체적으로 전력, 무게, 크기를 줄여 이미지 생성부(110)의 소형화가 가능하게 한다.
마이크로미러(113)는 하나 이상의 표시 영역을 포함하는 영상 표시부로서 사용될 수 있다. 각각의 표시 영역으로부터 다수의 영상이 출력될 수 있다. 예를 들어, 마이크로미러(113)는 DMD(Digital Micromirror Device)일 수 있다.
마이크로미러(113)는 각각이 하나 이상의 픽셀을 담당하는 복수의 미러부로 구현되며, 윈드쉴드(50)에 투사할 HUD 영상(즉, HUD 정보를 포함하는 영상)의 표시 영역 및 위치(또는 좌표) 정보에 기초하여 복수의 미러부가 개별적으로 온/오프되거나 반사각이 조정될 수 있다. 이러한 DMD 제어를 통해 넓은 시야각(FOV: Field of View)과 높은 해상도의 HUD 영상을 만들어낼 수 있다.
영상 표시부는 레이저 광원(111)으로부터 출력되는 레이저 빔을 이용하여 영상을 출력한다. 레이저 광원(111)으로부터 출력된 레이저 빔은 광경로 상에 배치된 제1 광학부에 포함되는 제1 렌즈(1121), 제1 미러(1122) 등을 거쳐 영상 표시부에 도달할 수 있다.
영상 표시부는 레이저 광원(111)으로부터 입사된 레이저 빔을 반사시켜 영상을 제2 광학부에 해당하는 제2 렌즈(114) 방향으로 출력한다. 제2 렌즈(114)는 영상을 확대하여 대응되는 투사 광학부(120)에 투사한다. 투사 광학부(120)로부터 출력되는 영상은 윈드쉴드(50)에 허상으로 맺히게 된다.
투사 광학부(120)에는 비구면 미러가 포함될 수 있다. 마이크로미러(113)에서 출력된 영상은 비구면 미러에 반사되며, 윈드쉴드(50)에 디스플레이되게 구현될 수 있다.
제어부(130)는 이미지 생성부(110)에 전원을 공급하고, 이미지 생성부(110)의 동작을 제어한다.
제어부(130)는 미러 제어부(131)와 레이저 제어부(132)를 포함할 수 있다.
미러 제어부(131)는 디지털 마이크러미러(113)에 포함되는 복수의 디지털 미러의 개별 동작을 제어하여 레이저 빔의 반사 정도를 조절할 수 있다. 레이저 빔의 색상 별 반사 정도를 조절함으로써 다양한 영상이 출력되게 할 수 있다.
이미지 생성부(110)에서 생성되어 투사된 영상이 비구면 미러를 통해 한 번만 반사되고 윈드쉴드(50)에 투사될 경우 투사 영상은 좌우 반전되기 때문에, 이미지 생성부(110)에서 투사되는 영상은 미리 좌우 반전되어 출력될 필요가 있다. 따라서, 미러 제어부(131)는 좌우 반전된 영상을 이미지 생성부(110)가 출력하도록 제어한다.
레이저 제어부(132)는 레이저 광원(111)의 온(on)/오프(off) 제어, 출력세기 조절 등을 수행할 수 있다.
운전자의 눈높이에 대응하는 HUD 정보(또는 HUD 영상)의 디스플레이 높이, HUD 정보(또는 HUD 영상)의 디스플레이 높이에 대응하는 PGU 영역 및 좌표 정보는 룩업 테이블 형태로 내부 메모리(미도시)에 미리 저장될 수 있다.
운전자의 눈높이 정보는 운전자가 직접 입력할 수도 있고, 적어도 하나 이상의 센서(예: 적외선 센서, 카메라 센서 등)가 조합되어 구성된 눈높이 검출장치(미도시)가 자동으로 검출하여 입력할 수도 있고, 또는 운전자의 눈높이 정보를 입력하지 않고 운전자가 직접 HUD 정보(또는 HUD 영상)의 디스플레이 높이를 보면서 수동으로 조절할 수도 있다.
따라서 본 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치는 정보 입력수단(예: 스위치, 버튼 등)(미도시)이나 조절수단(즉, HUD 정보의 디스플레이 높이를 조절하기 스위치나 버튼)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또는 차량 내의 AVN(Audio, Video, Navigation) 장치에 구비된 적어도 하나 이상의 정보 입력수단이나 입력 기능이 있는 정보 출력수단(예: 터치스크린)을 통해 운전자별 눈높이 정보나 HUD 정보의 디스플레이 높이 조절 정보를 입력받을 수도 있다.
본 실시예에서는 HUD 영상을 생성하기 위한 광원으로 레이저 광원(111)이 적용되어 있다. 레이저 광원(111)에서 출력되는 레이저 빔이 설계된 경로를 따르지 않고 경로를 이탈할 경우 사용자(운전자)의 눈으로 직접 조사될 경우 인체에 해를 가하거나 시야를 방해하여 운전 중 위험을 초래할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 비상 상황에서 설계되지 않은 레이저 빔의 외부 누설을 방지하는 레이저 안전 장치가 적용되게 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 안전 장치가 적용되는 헤드업 디스플레이 장치의 개념도이다.
헤드업 디스플레이 장치(100)는 이미지 생성부(110), 투사 광학부(120), 레이저 안전 장치가 내부에 배치되는 HUD 하우징(105)을 기본 골격으로 포함한다.
이미지 생성부(110)에 포함되는 레이저 광원(111), 제1 광학부, 마이크로미러(113), 제2 광학부는 PGU 하우징(115) 내에 설계된 제1 광경로(L1)에 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
제1 광학부에 포함되는 제1 미러(1122)는 반투과 미러로 구현되어, 레이저 빔 중 일부(제1 레이저 서브 빔)는 통과시키고 나머지는 제1 광경로(L1)을 따라 진행되도록 마이크로미러(113)로 반사시킬 수 있다. 또는 제1 미러(1122)는 미러 코팅이 일부만 형성되어 조사되는 레이저 빔 중 일부만 반사하고 일부(제1 레이저 서브 빔)는 통과시키는 구조를 가질 수도 있다. 즉, 제1 레이저 서브 빔은 제2 광경로 중 하나인 제1 서브 광경로(L21)를 따라 진행하게 된다.
레이저 안전 장치는 PGU 하우징(115) 내에 설치되는 제2 미러(210)를 포함한다. 제2 미러(210)는 제1 미러(1122)의 후방, 즉 제1 레이저 서브 빔이 지나가는 광경로(제1 서브 광경로(L21)) 상에 배치된다.
제2 미러(210)는 제1 미러(1122)와 같이 반투과 미러로 구현될 수 있다. 또는 제2 미러(210)는 미러 코팅이 일부만 형성된 미러일 수 있다.
제2 미러(210)에서 반사된 서브 빔(제2 레이저 서브 빔)은 제1 레이저 서브 빔과는 다른 방향으로 진행하게 된다(제2 광경로 중 하나인 제2 서브 광경로(L22)). 도면에서 제2 레이저 서브 빔은 마이크로미러(113)에서 반사되어 제2 광학부를 향하는 레이저 빔과 교차하는 것으로 도시되어 있지만, 이는 평면적 도시로 인한 것이며, 3차원 공간 상에서는 서로 만나지 않도록 광경로가 조절될 수 있다.
제1 레이저 서브 빔과 제2 레이저 서브 빔이 진행하도록 설계된 PGU 하우징(115)의 각 지점에는 각각 제1 관통홀(1151)과 제2 관통홀(1152)이 형성될 수 있다.
따라서, 제1 레이저 서브 빔과 제2 레이저 서브 빔은 PGU 하우징(115)의 제1 관통홀(1151)과 제2 관통홀(1152)을 통과하여 PGU 하우징(115)의 외부로 진행할 수 있다.
제1 레이저 서브 빔이 HUD 하우징(105)의 내벽과 만나는 지점에는 제1 레이저 빔 디텍터(220)가 설치된다. 레이저 광원(111)에서 정상적으로 조사된 레이저 빔 중 일부인 제1 레이저 서브 빔이 사전 설계된 광경로(제1 서브 광경로(L21))인 제1 미러(1122)를 통과하고 제2 미러(210)를 통과한 후 제1 관통홀(1151)을 통과하여 정위치에 도달한 경우, 제1 레이저 빔 디텍터(220)는 제1 레이저 서브 빔을 감지할 수 있다.
제2 레이저 서브 빔이 HUD 하우징(105)의 내벽과 만나는 지점에는 제2 레이저 빔 디텍터(230)가 설치된다. 레이저 광원(111)에서 정상적으로 조사된 레이저 빔 중 일부인 제2 레이저 서브 빔이 사전 설계된 광경로(제2 서브 광경로(L22))인 제1 미러(1122)를 통과하고 제2 미러(210)에서 반사된 후 제2 관통홀(1152)을 통과하여 정위치에 도달한 경우, 제2 레이저 빔 디텍터(230)는 제2 레이저 서브 빔을 감지할 수 있다.
HUD 하우징(105)의 내부 중 PGU 하우징(115)의 외부에는 헤드업 디스플레이 장치(100)의 동작을 위한 각종 부품들이 탑재될 수 있다. 이러한 부품들 중 제2 광경로(제1 서브 광경로(L21) 및 제2 서브 광경로(L22)) 상에 배치되는 부품들의 경우, 제1 관통홀(1151) 및 제2 관통홀(1152)에 대응되는 관통홀이 형성되어, 제1 레이저 서브 빔과 제2 레이저 서브 빔이 간섭없이 원활히 제1 레이저 빔 디텍터(220)와 제2 레이저 빔 디텍터(230)로 진행되게 할 수 있다.
제1 레이저 빔 디텍터(220)와 제2 레이저 빔 디텍터(230)가 제1 레이저 서브 빔과 제2 레이저 서브 빔을 감지한 경우, 레이저 빔은 사전 설계된 경로(제2 광경로)를 따라 진행하고 있는 것으로 볼 수 있다.
하지만, 제1 레이저 빔 디텍터(220)가 제1 레이저 서브 빔을 감지하지 못하거나 제2 레이저 빔 디텍터(230)가 제2 레이저 서브 빔을 감지하지 못한 경우, 직진성을 가지는 레이저 빔의 특성 상 PGU 하우징(115) 내 배치된 구성요소들의 정렬에 이상이 발생한 것으로 볼 수 있다.
구성요소들의 정렬에 이상이 발생한 것은 차량사고, 노후, 고장 등의 비상상황에 의해 부품의 틀어짐 혹은 파손이 발생한 것으로 볼 수 있다. 이 경우 레이저 빔이 사전 설계된 광경로와는 다르게 진행하여 외부로 누설되는 경우 사용자에게 위해를 가할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 제1 레이저 빔 디텍터(220) 혹은 제2 레이저 빔 디텍터(230) 중 하나에서 레이저 서브 빔을 감지하지 못한 경우, 제어부(130)는 비상상황으로 판단하고 레이저 제어부(132)를 통해 레이저 광원(111)의 전원을 차단할 수 있다.
이를 통해 레이저 빔이 비상상황에서 사용자의 눈으로 직접 조사되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 레이저 서브 빔이 2개인 경우를 중심으로 설명하였지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 광학 설계에 따라 레이저 서브 빔의 개수(1개 혹은 3개 이상 N개)나 방향 등이 변경될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 실시예에서 헤드업 디스플레이 장치(100) 전체적으로 혹은 내부에 탑재되는 개별 부품에 문제가 발생한 경우에도 N개의 레이저 서브 빔의 감지 여부에 따라 전원을 오프하여 레이저 빔이 설계되지 않은 경로로 진행하여 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 윈드쉴드 100: 헤드업 디스플레이 장치
110: 이미지 생성부 111: 레이저 광원
113: 마이크로미러 120: 투사 광학부
130: 제어부 131: 미러 제어부
132: 레이저 제어부 105: HUD 하우징
115: PGU 하우징 1151: 제1 관통홀
1152: 제2 관통홀 1121: 제1 렌즈
1122: 제1 미러 114: 제2 렌즈
210: 제2 미러 220: 제1 레이저 빔 디텍터
230: 제2 레이저 빔 디텍터

Claims (5)

  1. 증강 현실을 제공하는 디스플레이 장치에 있어서,
    레이저 빔을 이용하여 HUD 영상을 생성하는 이미지 생성부(Picture Generation Unit);
    상기 이미지 생성부에서 출력된 상기 HUD 영상을 윈드쉴드에 투사하는 투사 광학부;
    상기 HUD 영상의 생성을 위한 제1 광경로와 구분되는 제2 광경로로 분기된 상기 레이저 빔의 일부를 감지하는 레이저 빔 감지부; 및
    상기 레이저 광원의 동작과 상기 마이크로미러의 동작을 제어하고, 상기 레이저 빔 감지부에서 상기 레이저 빔의 일부가 감지되지 않을 경우 상기 레이저 광원의 전원을 차단하는 제어부를 포함하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 생성부는,
    상기 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원과; 상기 제어부에서의 제어에 따라 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 HUD 영상을 생성하여 출력하는 마이크로미러; 상기 레이저 광원과 상기 마이크로미러 사이에 배치되고, 상기 레이저 빔을 상기 제1 광경로를 따라 진행시키는 제1 광학부; 상기 마이크로미러에서 출력되는 상기 HUD 영상을 상기 투사 광학부로 투사하는 제2 광학부; 내부에 상기 레이저 광원, 상기 제1 광학부, 상기 디지털 마이크로 미러, 상기 제2 광학부가 배치된 PGU 하우징을 포함하되,
    상기 제1 광학부는 상기 레이저 빔 중 일부는 상기 제1 광경로를 따라 반사시키고 다른 일부인 제1 레이저 서브 빔은 투과시켜 상기 제2 광경로 중 제1 서브 광경로로 진행시키는 제1 미러를 포함하며,
    상기 레이저 빔 감지부는 상기 PGU 하우징의 외부 중 상기 제1 서브 광경로 상에 고정 설치되는 제1 레이저 빔 디텍터를 포함하고,
    상기 PGU 하우징에는 상기 제1 서브 광경로에 대응되는 제1 관통홀이 형성되어, 상기 제1 레이저 서브 빔이 상기 제1 관통홀을 통과하여 상기 제1 레이저 빔 디텍터에 도달하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 미러의 후방에 배치되고, 상기 제1 서브 광경로로 진행되는 상기 제1 레이저 서브 빔 중 일부는 투과시키고, 다른 일부인 제2 레이저 서브 빔은 반사시켜 제2 광경로 중 제2 서브 광경로로 진행시키는 제2 미러를 더 포함하고,
    상기 레이저 빔 감지부는 상기 PGU 하우징의 외부 중 상기 제2 서브 광경로 상에 고정 설치되는 제2 레이저 빔 디텍터를 포함하고,
    상기 PGU 하우징에는 상기 제2 서브 광경로에 대응되는 제2 관통홀이 더 형성되어, 상기 제2 레이저 서브 빔이 상기 제2 관통홀을 통과하여 상기 제2 레이저 빔 디텍터에 도달하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 레이저 빔 디텍터 및 상기 제2 레이저 빔 디텍터가 모두 레이저 빔을 감지하는 경우에만 상기 레이저 광원을 동작시키고, 상기 제1 레이저 빔 디텍터 및 상기 제2 레이저 빔 디텍터 중 하나 이상이 레이저 빔을 감지하지 못할 경우 비상상황으로 판단하여 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 서브 광경로 혹은 상기 제2 서브 광경로 상에 배치되는 헤드업 디스플레이 장치의 부품에는 상기 제1 레이저 서브 빔 혹은 상기 제2 레이저 서브 빔의 진행이 가능하게 하는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 안전 장치가 적용된 디스플레이 장치.
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