KR20230044011A - 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량 - Google Patents

헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량 Download PDF

Info

Publication number
KR20230044011A
KR20230044011A KR1020237007590A KR20237007590A KR20230044011A KR 20230044011 A KR20230044011 A KR 20230044011A KR 1020237007590 A KR1020237007590 A KR 1020237007590A KR 20237007590 A KR20237007590 A KR 20237007590A KR 20230044011 A KR20230044011 A KR 20230044011A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
head
display
image forming
forming element
Prior art date
Application number
KR1020237007590A
Other languages
English (en)
Inventor
홍후 마
리차오 리
베이베이 후
치위 왕
펑레이 리우
Original Assignee
저지앙 크리스탈-옵텍 씨오., 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 저지앙 크리스탈-옵텍 씨오., 엘티디. filed Critical 저지앙 크리스탈-옵텍 씨오., 엘티디.
Publication of KR20230044011A publication Critical patent/KR20230044011A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/18—Coatings for keeping optical surfaces clean, e.g. hydrophobic or photo-catalytic films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G02B27/0983—Reflective elements being curved
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288—Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/013—Head-up displays characterised by optical features comprising a combiner of particular shape, e.g. curvature
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0141—Head-up displays characterised by optical features characterised by the informative content of the display

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

본 출원은 헤드업 디스플레이의 기술 영역에 속하는 것으로서, 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량을 제공한다. 상기 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자(120) 및 광선 차단 어셈블리를 포함하고, 상기 이미지 형성 소자(120)는 상기 광선 차단 어셈블리를 투과하고 수신단(108)에 수신되는 이미지 신호를 형성한다. 상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방향 및/또는 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시킨다. 이미지 신호는 광선 차단 어셈블리를 통과할 때 광선 차단 어셈블리의 영향을 받지 않거나 극히 적게 받고, 외계광은 순차적으로 광선 차단 어셈블리와 이미지 형성 소자(102)를 투과하며, 외계광은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후 이미지를 형성하지 않지만, 외계광의 광열이 이미지 형성 소자(102) 상에 모이기 때문에 이미지 형성 소자(102)의 온도를 증대시킨다. 광선 차단 어셈블리를 이용하여 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고, 적은 부분의 외계광을 통과시킴으로써, 이미지 형성 소자(102) 상에 전달되는 외계광의 광열을 저감시킬 수 있으므로 이미지 형성 소자(102)의 온도를 저하시켜 이미징의 품질을 확보할 수 있다.

Description

헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 03월 04일자로 중국 국가지식재산권국에 제출한 출원번호가 202110239212.5이고 발명 명칭이 "헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 이의 전부 내용을 본 출원에 원용한다.
본 출원은 헤드업 디스플레이의 기술 영역에 속하는 것으로서, 구체적으로 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량에 관한 것이다.
관련 기술의 발전에 따라, 헤드업 디스플레이 기술(HUD; Head Up Display)이 자동차 영역에 점차적으로 적용되는 것이 이미 보편적으로 되고 있다. 근년, 증강 현실용 헤드업 디스플레이(AR HUD)도 일부 고급 승용차에 적용되기 시작하고 있다. AR HUD는 더 큰 시야각(angle of field of view)과 더 먼 허상(虛像) 거리를 가지고 있어 표시 이미지와 현실 물체를 융합시킬 수 있으므로 유저들이 애용하고 있다.
그러나, AR HUD의 광학 소자의 면적이 비교적 크기 때문에, 광학 시스템에 입사될 때의 외부 광선의 에너지가 더 많아지게 된다. 또한, 허상 거리가 비교적 멀기 때문에, 이미지 형성 유닛의 위치가 일반적인 HUD에 비하여 광학 이미지 형성 시스템의 초점에 더 가까워 진다. 따라서, 광선의 역 입사가 발생되는 경우 태양 광선의 에너지가 이미지 형성 유닛에 더 집중될 수 있다. 이때, 이미지 형성 유닛의 광조(光照) 영역의 온도는 이에 대응하여 매우 높아 질 수 있다. 이 경우, 이를 처리하지 않으면 극단적인 경우 온도가 300℃까지 도달할 수 있으며, 이는 일반적인 이미지 형성 유닛의 동작 온도(일반적인 동작 온도는 105℃임.)를 훨씬 초과하게 되므로 이미징의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 엄중한 경우 이미지 형성 유닛이 과열로 인해 파손되어 이의 동작 성능에 영향을 미칠 수도 있다.
본 출원은, 이미지 형성 유닛의 온도를 효과적으로 저감시키고, 이미징의 품질 및 이미지 형성 유닛의 동작 성능을 향상시킬 수 있는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 일부 실시예는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 제공하고, 상기 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자 및 광선 차단 어셈블리를 포함할 수 있고, 상기 이미지 형성 소자는 상기 광선 차단 어셈블리를 투과하고 수신단에 입사되는 이미지 신호를 생성할 수 있으며; 상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방향(polarization direction) 및/또는 파장에 근거하여 외계광(외부광) 중의 일부 광선을 투과시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방진 필름을 포함할 수 있다. 상기 편광 방진 필름은 투명 베이스 및 상기 투명 베이스 상에 설치되는 편광 필름을 포함할 수 있으며, 상기 편광 필름의 편광 방향과 상기 이미지 형성 소자의 출광 방향은 서로 동일할 수 있다.
선택적으로, 상기 편광 필름은 흡수형 편광 필름 또는 반사형 편광 필름일 수 있다.
선택적으로, 상기 광선 차단 어셈블리는 필터 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 필터 소자는 상기 파장에 근거하여 외계광 중의 부분적인 광선을 투과시키도록, 상기 편광 방진 필름과 상기 이미지 형성 소자 사이에 위치할 수 있다.
선택적으로, 상기 필터 소자는 적어도 적외선을 필터링하고 가시광을 투과시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 필터 소자는 자외선을 더 필터링할 수 있다.
선택적으로, 상기 이미지 형성 소자와 상기 필터 소자는 서로 접합하여 설치될 수 있다.
선택적으로, 상기 필터 소자와 상기 이미지 형성 소자는 이격하여 독립적으로 광로(optical path) 상에 설치될 수 있다.
선택적으로, 상기 편광 방진 필름과 상기 필터 소자 사이에는 적어도 하나의 반사면이 더 설치될 수 있다. 상기 반사면은 상기 편광 방진 필름에 입사되는 라이트 빔을 상기 필터 소자에 반사시키고, 또는 상기 필터 소자에 입사되는 라이트 빔을 상기 편광 방진 필름에 반사시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 반사면은 곡면일 수 있다.
본 출원의 다른 일부 실시예는 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 제공하고, 상기 광학 시스템은 백라이트(backlight) 모듈 및 본 출원의 일부 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 포함할 수 있고, 상기 헤드업 디스플레이용 광학 모듈의 이미지 형성 소자는 상기 백라이트 모듈의 출광측에 위치될 수 있다.
본 출원의 또 다른 일부 실시예는 차량을 제공하고, 상기 차량은 차량 몸체 및 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 포함할 수 있고, 상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템은 상기 차량 몸체 상에 설치될 수 있으며, 상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템의 광선 차단 어셈블리와 수신단은 각각 상기 차량 몸체의 윈드쉴드(windshield)의 양 측에 위치할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량에 있어서, 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자 및 광선 차단 어셈블리를 포함한다. 이미지 형성 소자는 이미지를 형성하기 위한 소자이다. 광원에서 출사되는 라이트 빔은 이미지 형성 소자를 통과한 후, 이미지 광선을 형성하고 이미지 신호를 생성한다. 이후, 이미지 신호 정보를 가지는 이미지 광선은 광선 차단 어셈블리를 통과한 후 후단의 수신단에 수신되어 이미지를 형성한다. 이미지 광선은 광선 차단 어셈블리를 통과할 때 광선 차단 어셈블리의 영향을 받지 않거나 극히 적게 받기 때문에 이미지 광선은 원래의 파라미터가 변경되지 않는다. 예를 들어, 이미지 광선이 광선 차단 어셈블리를 통과한 후, 이의 밝기(brightness)는 변화되지 않는다. 이 과정에서, 외계광은 수신단의 일 측에서 헤드업 디스플레이용 광학 모듈에 입사되고, 외계광은 순차적으로 광선 차단 어셈블리와 이미지 형성 소자를 통과한다. 외계광은 이미지 형성 소자를 통과한 후 이미지를 형성하지 않지만, 외계광의 광열이 이미지 형성 소자에 모일 수 있기 때문에, 이미지 형성 소자의 의 온도를 증대시켜 이미지 형성 소자의 동작 성능에 영향을 주게 된다. 따라서, 광선 차단 어셈블리를 이용하여 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고 적은 부분의 외계광을 통과시킴으로써, 이미지 형성 소자 상에 모이는 외계광의 광열을 저감시킬 수 있다. 이를 통해, 이미지 형성 소자의 온도를 저감시켜 이미지 형성 소자의 동작 성능을 확보할 수 있다. 광선 차단 어셈블리는 이미지 광선에 대하여 영향을 주지 않거나 극히 적게 영향을 주기 때문에 이미지 광선을 통과시킬 수 있다. 그러나, 광선 차단 소자는 광선의 편광 방향 또는 파장에 근거하여 또는 편광 방향과 파장의 결합을 통해 외계광 중의 어느 부분의 광선을 선택하여 투과시킬 수 있다. 광선 차단 어셈블리는 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고 적은 부분의 외계광만을 통과시킬 수 있다. 이를 통해, 이미지 광선은 수신단에 수신되어 이미지를 형성하고, 외계광은 광선 차단 어셈블리를 통과하고 선별된 후, 이미지 형성 소자에 입사되는 외계광의 량이 저감될 수 있으므로, 이미지 형성 소자 상에 집중되는 광열을 효과적으로 저감시켜 이미지 형성 소자의 표면 온도를 저감시키는 목적을 실현하여 이미징의 품질을 확보할 수 있다.
선택적으로, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템은 백라이트 모듈 및 전술한 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 포함하고, 백라이트 모듈을 통해 이미지 형성 소자를 조사함으로써 이미지 광선을 형성할 수 있다.
선택적으로, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 설치함으로써, 차량의 현재 속도, 내비게이션 등 정보를 설치된 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 통해 윈드쉴드 상의 광전 표시 장치에 투영하여 윈드쉴드의 전방에 영상을 형성할 수 있다. 운전자는 머리를 돌리거나 머리를 숙이지 않아도 윈드쉴드를 직접 주시하여 내비게이션, 차량 속도의 정보를 확인할 수 있으므로 운전 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 통해 광선의 역 입사의 문제점을 해결하고 개선함으로써, 운전자가 윈드쉴드에서 품질이 비교적 양호한 이미지를 볼 수 있기 때문에 운전자가 체험하는 승차감을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 출원의 실시예의 기술안을 더 명확하게 설명하기 위해, 본 출원의 실시예에서 사용되는 도면을 간단하게 설명한다. 여기서 이해해야 할 것은, 다음의 도면에는 본 출원의 일부 실시예 만이 도시되어 있으므로, 권리 범위에 대한 한정으로 간주하여서는 아니 되며, 본 기술영역의 보통 기술 인원에 있어서 창조적인 노동을 지불하지 않는 전제하에서, 이러한 도면에 근거하여 기타 다른 도면을 얻을 수도 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈의 구조의 예시도이다.
도 2는 태양 광선의 분포 예시도이다.
도 3은 태양 광선이 편광 방진 필름을 통과하는 것을 나타내는 예시도이다.
도 4는 필터링된 후의 태양 광선의 분포 예시도이다.
도 5는 태양 광선이 필터 소자를 통과하는 것을 나타내는 예시도이다.
이하, 본 출원의 실시예에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 출원의 실시예의 기술안을 명확하고 완전하게 설명한다.
본 출원의 설명에 있어서, "내", "외" 등의 용어로 표시되는 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 기초한 방향 또는 위치 관계이고, 또는 본 출원의 제품을 사용할 때 습관적으로 배치하는 방향 또는 위치 관계이며,이는 단지 본 출원을 설명하고 및 간략 설명을 위해 사용되는 것으로서, 가리키는 장치 또는 요소가 특정적인 방향을 가지고 특정적인 방향으로 구성 및 작동되어야 하는 것을 나타내거나 암시하는 것이 아니다. 따라서, 본 출원에 대한 한정으로 이해하여서는 안 된다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 단지 구분하여 설명하기 위한 것으로, 상대적인 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 이해하여서는 안 된다.
또 설명해야 할 것은, 달리 명확하게 규정 및 제한하지 않는 한 용어 "설치" 및 "연결"은 광의적으로 이해하여야 하며, 예를 들어 고정 연결될 수 있고, 탁찰 가능하게 연결될 수 있거나 일체적으로 연결될 수도 있다. 직접 연결될 수 있고, 중간 구조를 통해 간접적 연결될 수 있으며, 두개의 요소의 내부는 연통될 수도 있다. 당업자는 구체적인 상황에 따라 본 출원에서의 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
헤드업 디스플레이는 HUD로 약칭되며, 평행 표시 시스템으로도 불리우며, 운전자의 우선, 블라인드 조작 및 멀티 기능 대시보드(dashboard)를 가르킨다. 운전자의 우선은 운전자가 운전할 때 차량용 모니터를 보고 노브(knob)의 조작이 더욱 편리하게 하기 위한 것이고, 블라인드 조작은 운전자가 될 수 있는 한 시선이 전방을 향하도록 하기 위한 것이며, 멀티 기능 대시보드의 상면에 내비게이션 정보를 표시하는 것은 될 수 있는 한 운전자의 주의력이 내비게이션을 보는 것에 의해 전의되지 않도록 하기 위한 것이다. 여컨대, 운전자가 운전할 때 이리저리 두리번거리지 않게 하고, 전방 도로의 상황을 잘 확인하도록 하게 위한 것이다.
HUD는 현재 속도, 내비게이션 등 정보를 윈드쉴드의 광전 표시 장치에 투영하여 윈드쉴드의 전방에 영상을 형성할 수 있다. 이를 통해, 운전자는 머리를 돌리거나 머리를 숙이지 않아도 내비게이션, 차량 속도 정보를 확인할 수 있다.
근년, 증강 현실용 헤드업 디스플레이(AR HUD)도 일부 고급 승용차에 적용되기 시작하고 있지만, AR HUD의 광학 소자의 면적이 비교적 크기 때문에 광학 시스템에 입사되는 외부 광선의 에너지가 많아지게 된다. 한편, 허상 거리가 비교적 멀어기 때문에 이미지 형성 유닛의 위치가 일반적인 HUD에 비하여 광학 이미지 형성 시스템의 초점과 더 가까워 지게 되므로, 광선의 역 입사가 발생하는 경우 태양 광선의 에너지가 이미지 형성 유닛에 더 집중될 수 있다. 이때, 이미지 형성 유닛의 광조 영역의 온도가 매우 높아질 수 있다. 이미징의 품질을 확보하기 위해 이미지 형성 유닛의 광조 영역의 온도를 저감시킬 필요가 있다.
CN109219767A에는 콜드 미러(평면 미러)로 이미지 형성 시스템의 일반적인 평면 미러를 대체하는 해결 방안을 제안하였다. 콜드 미러(cold mirror)는 가시광 만을 반사시키고 적외선 및 자외선을 투과시키며, 태양 광선 중에서 적외선의 에너지의 점유 비례가 비교적 높기 때문에, 이미지 형성 유닛의 표면에 도달하는 에너지를 효과적으로 감소시킴으로써 이미지 형성 유닛의 표면 온도를 낮출 수 있다.
그러나, 콜드 미러 필름은 복잡하고 이의 주문 제작의 코스트가 높으며, 또한 일반적으로 모두 면적을 비교적 크게 제작한 후 실제 수요에 따라 절단함으로써 부동한 요구를 만족시킨다. 따라서, 일반적으로 모두 평면 미러의 형식으로 구현된다. 그러나, 고객의 요구가 점점 높아짐에 따라, 현재의 곡면 + 평면 미러의 자유적인 조합은 이미징 품질에 대한 고객의 요구를 만족시킬 수 없다. 통상적으로 2단(two-stage) 반사 미러를 모두 곡면으로 제작하여야만 고객의 요구를 만족시킬 수 있다. 이러한 경우, 콜드 미러 기술의 응용은 큰 제한을 받게 된다.
본 출원의 실시예는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 제공하고, 헤드업 디스플레이, 특히 증강 현실용 헤드업 디스플레이를 사용하는 과정에서, 광선의 역 입사로 인해 박막 트랜지스터, 액정 디스플레이와 같은 이미지 형성 유닛이 과열되어 동작할 수 없는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 출원의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은, 태양 광선의 일부가 헤드업 디스플레이용 광학 모듈에 입사되는 것을 저지할 수 있으며, 적외선 및 자외선이 이미지 형성 소자(102)의 표면에 입사되는 것을 효과적으로 저지할 수 있으므로 이미지 형성 소자(102)의 표면의 온도를 저감시킬 수 있다. 그리고, 2단 반사 미러가 모두 곡면인 설계를 이용하여 이미징의 품질에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.
구체적으로, 도 1를 참조하면 본 출원의 일부 실시예는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 제공한다. 상기 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자(102) 및 광선 차단 어셈블리를 포함할 수 있다. 이미지 형성 소자(102)는 이미지 신호를 형성하기 위한 소자이고, 상기 이미지 신호는 광선 차단 어셈블리를 투과하여 수신단에 입사된다. 광선 차단 어셈블리는 편광 방향 및/또는 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시킬 수 있다.
헤드업 디스플레이의 기술에 있어서, 통상적으로 이미지 형성 소자(102)는 박막 트랜지스터, 액정 디스플레이(TFT LCD)이다. 광원은 이미지 형성 소자(102)의 입광측에 위치하고, 광원과 이미지 형성 소자(102)는 배합하여 설치될 수 있다. 광원에서 출사되는 라이트 빔은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후 이미지 광선을 형성하고 이미지 신호를 생성할 수 있다. 이미지 광선 또는 이미지 신호는 광선 차단 어셈블리를 통과한 후 수신단에 입사되며, 수신단은 이미지 신호를 수신한 후 이미지를 형성할 수 있다.
이미지 신호가 광선 차단 어셈블리를 통과할 때, 광선 차단 어셈블리는 이미지 신호에 영향을 주지 않거나 극히 적은 영향을 주게 되기 때문에, 수신단에 수신되는 이미지가 광선 차단 어셈블리의 영향을 받지 않도록 확보함으로써 이미지의 밝기 및 이미징의 품질을 확보할 수 있다.
광선 차단 어셈블리가 편광(polarization)을 이용하여 광선을 차단하는 경우, 편광 방향 및 이미지 광선의 출광 방향이 일치한 광선 차단 어셈블리를 이용할 수 있으므로, 광선 차단 어셈블리가 이미지 광선에 영향이 없이 이미지 광선을 투과시킬 수 있다. 광선 차단 어셈블리가 파장을 이용하여 광선을 차단하는 경우, 이미지 광선의 투과 가능한 파장을 가지는 광선 차단 소자를 선택하여 이용함으로써 이미지 광선을 투과시킬 수도 있다.
그러나, 광선 차단 어셈블리는 외계광을 선별하는 작용을 구비하고 있고, 광선의 편광 방향 또는 파장에 근거하여 또는 편광 방향 및 파장을 결합시켜 외계광을 선별함으로써, 외계광 중의 일부 광선을 투과시켜 다른 일부 광선을 필터링하여 제거시킨다.
통상적으로, 외계광은 수신단의 일 측에서 입사되고, 순차적으로 광선 차단 어셈블리를 통과하여 이미지 형성 소자(102)에 입사된다. 외계광은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후, 이미지 형성 소자(102)에 작용하지 않으므로 이미지 형성 소자(102)는 이미지 신호를 생성하지 않는다. 그러나, 외계광의 광열이 이미지 형성 소자(102)에 집중되어 이미지 형성 소자(102)의 온도를 증가시키기 때문에 이미지 형성 소자(102)의 동작 성능에 영향을 미치게 될 수 있다.
헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 헤드업 디스플레이 기술에 적용하는 경우, 일반적으로 자동차 등 교통 도구에 사용하게 된다. 자동차는 주행할 때 환경 광선의 영향을 비교적 크게 받게 된다. 여기서, 환경 광선(외계광)은 태양 광선을 가리킨다. 자동차가 주행할 때, 태양 광선은 불가피하게 수신단의 일 측에서 헤드업 디스플레이용 광학 모듈로 입사된다.
따라서, 광선 차단 어셈블리를 통해 필터링 또는 반사 등 방식으로이미지 형성 소자(102)에 입사되는 외계광의 일부분을 저지할 필요가 있으므로 해당 광선 차단 어셈블리는 외계광을 선별할 수 있다. 이를 통해, 외계광이 광선 차단 어셈블리에 의해 선별된 후, 대부분의 광선이 광선 차단 어셈블리에 의해 필터링되어 제거되고, 적은 부분의 광선이 필터링되지 않은 외계광만이 이미지 형성 소자(102)에 입사되기 때문에, 이미지 형성 소자(102)에 모이는 광열이 감소되어 이미지 형성 소자(102)에 미치는 외계광의 영향을 완화 또는 제거할 수 있다. 이를 통해, 관련 기술에서의 광선의 역 입사를 해결함으로써 이미지 형성 소자(102)의 온도의 상승을 억제하여 이미지 형성 소자(102)가 안정적으로 동작하는 것을 확보할 수 있다.
이로부터 알 수 있듯이, 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 두가지 종류의 광선이 입사된다. 상기 두가지 종류의 광선은, 각각 이미지 형성 소자(102)가 이미지 신호를 생성할 수 있도록 하는 광원 및 이미지 형성 소자(102)의 이미지 신호의 생성에 아무런 기여도 하지 않는 외계광일 수 있다. 광원 및 외계광은 각각 2개 방향에서 입사될 수 있다. 즉, 광원 및 외계광은 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 통과하는 광로가 완전히 반대된다.
본 출원의 일부 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은, 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자(102) 및 광선 차단 어셈블리를 포함할 수 있다. 이미지 형성 소자(102)는 이미지를 형성하기 위한 소자일 수 있다. 광원에서 출사되는 라이트 빔은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후, 이미지 광선을 형성하고 이미지 신호를 생성한다. 이후, 이미지 신호 정보를 가지는 이미지 광선은 광선 차단 어셈블리를 통과한 후 후단에 위치하는 수신단에 수신되어 이미지를 형성할 수 있다. 이미지 광선은 광선 차단 어셈블리를 통과할 때, 광선 차단 어셈블리의 영향을 받지 않거나 극히 적게 받기 때문에 이미지 광선의 원래의 파라미터가 변화되지 않고 유지될 수 있다. 예를 들어, 이미지 광선이 광선 차단 어셈블리를 통과한 후, 이미지 광선의 밝기는 변화되지 않는다. 이 과정에서, 외계광은 수신단의 일 측에서 헤드업 디스플레이용 광학 모듈에 입사되고, 외계광은 순차적으로 이미지 형성 소자(102) 및 광선 차단 어셈블리를 통과한다. 외계광은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후 이미지를 형성하지 않지만, 외계광의 광열이 이미지 형성 소자(102) 상에 집중될 수 있기 때문에, 이미지 형성 소자(102)의 온도가 높아져서 이미지 형성 소자(102)의 동작 성능에 영향을 주게 된다. 따라서, 광선 차단 어셈블리를 이용하여 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고 적은 부분의 외계광을 통과시킴으로써, 이미지 형성 소자(102)에 모이는 외계광의 광열을 저감시킬 수 있다. 이를 통해, 이미지 형성 소자(102)의 온도를 저감시켜 이미지 형성 소자(102)의 동작 성능을 확보할 수 있다. 광선 차단 어셈블리는 이미지 광선에 대하여 영향을 주지 않거나 극히 적게 영향을 주기 때문에, 이미지 광선을 통과시킬 수 있다. 그러나, 광선 차단 소자는 광선의 편광 방향 또는 파장에 근거하여 또는 편광 방향과 파장의 결합을 통해 외계광 중의 일부 부분의 광선을 선택하여 투과시킬 수 있다. 광선 차단 어셈블리는 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고 적은 부분의 외계광만을 통과시킬 수 있다. 이를 통해, 이미지 광선은 수신단에 수신되어 이미지를 형성하고, 외계광은 광선 차단 어셈블리를 통과하고 선별된 후, 이미지 형성 소자(102)에 입사되는 외계광의 량이 저감될 수 있으므로, 이미지 형성 소자(102)에 도달하는 광열을 효과적으로 저감시켜 이미지 형성 소자(102)의 표면의 온도를 낮추는 목적을 실현하여 이미징의 품질을 확보할 수 있다.
광선 차단 소자가 편광 방향을 따라 외계광을 선별하는 경우, 광선 차단 어셈블리는 편광 방진 필름(106)을 포함할 수 있다. 편광 방진 필름(106)은 도 3에 도시한 바와 같이, 투명 베이스(1061) 및 상기 투명 베이스(1061) 상에 설치되는 편광 필름(1062)을 포함할 수 있다. 편광 필름(1062)의 편광 방향과 이미지 형성 소자(102)에 의해 생성되는 이미지 신호의 라이트 빔의 출광 방향은 동일하다.
편광 필름(1062)의 편광 방향과 이미지 형성 소자(102)에 의해 형성되는 이미지 광선의 출광 방향이 동일하고, 즉 양자의 편광 방향이 일치하므로 이미지 광선은 편광 필름(1062)을 투과하여 수신단에 도달할 수 있다.
외계광은 비교적 산란한 광선으로서 복수개의 편광 방향을 가지고 있다. 외계광의 편광 방향과 편광 필름(1062)의 편광 방향이 일치하는 경우, 외계광은 편광 필름(1062)을 투과할 수 있다. 외계광의 편광 방향과 편광 필름(1062)의 편광 방향이 일치하지 않는 경우, 외계광은 편광 필름(1062)을 투과할 수 없고 편광 필름(1062)에 의해 필터링되어 제거될 수 있다.
따라서, 편광 필름(1062)의 파라미터를 선택할 때, 이미지 광선의 편광 방향과 일치하는 것을 선택해야 하지만, 될 수 있는 한 외계광 중의 대부분 광선을 필터링하여 제거할 수 있는 편광 필름(1062)을 선택해야 한다. 이를 통해, 이미지 광선을 투과시키는 동시에 외계광 중의 대부분 광선을 필터링하여 제거하여 이미지 형성 소자(102)의 온도를 낮추는 목적을 달성할 수 있다.
선택한 후, 편광 방진 필름(106)은 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 내로 입사되는 외계광의 절반 정도를 저지할 수 있는 동시에, 이미지 형성 소자(102)가 형성하는 이미지 광선의 밝기에 아무런 영향을 주지 않거나 극히 적게 영향을 주게 된다.
편광 방진 필름(106)은 투명 베이스(1061) 및 편광 필름(1062)을 포함할 수 있다. 투명 베이스(1061)는 PC폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용할 수 있다. 편광 필름(1062)은 투명 베이스(1061) 상에 접합될 수 있고, 편광 필름(1062)의 편광 방향과 이미지 형성 소자(102)가 형성하는 이미지 광선의 출광 방향은 서로 매칭될 수 있다.
편광 필름(1062)은, 어느 하나의 편광 방향으로 입사되는 광선을 흡수하기 위한 흡수형 편광 필름(1062)일 수 있다. 또는, 편광 필름(1062)은, 어느 하나의 편광 방향으로 입사되는 광선을 반사하기 위한 반사형 편광 필름(1062)일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이미지 형성 소자(102)로부터 출사되는 이미지 광선은 대부분이 모두 편광 필름(1062)을 통과할 수 있으므로, 이미지 광선의 밝기에 영향을 주지 않는다. 외부에서 입사되는 외계광(sunshine)은, 이미지 형성 소자(102)의 출광 방향과 일치한 일부분(약, 50%)의 광선만이 편광 방진 필름(106)을 통과한 후 이미지 형성 소자(102)에 입사되며, 다른 일부분의 광선은 흡수 또는 반사의 방식을 통해 편광 방진 필름(106) 외부에 저지되어 이미지 형성 소자(102)에 입사될 수 없게 된다. 따라서, 이미지 형성 소자(102)에 입사되는 태양 광선의 에너지를 효과적으로 저감시킬 수 있으므로 이미지 형성 소자(102)의 표면 온도를 낮추는 목적을 달성할 수 있다.
선택적으로, 광선 차단 어셈블리는 필터 소자(103)를 더 포함할 수 있다. 필터 소자(103)는 편광 방진 필름(106)과 이미지 형성 소자(102) 사이에 위치하고 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시키고, 편광 방진 필름(106)을 통과하고 입사되는 외계광 중의 일부 라이트 빔을 필터링할 수 있다.
외계광은 수신단으로부터 편광 방진 필름(106)을 통과하여 필터 소자(103)에 입사될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 일반적으로 외계광은 태양 광선일 수 있다. 태양 광선은 스펙트럼 범위가 매우 ?“?, 가시광 외에도 적외선 및 자외선 등이 있으며, 이러한 광선, 특히 적외선은 태양 광선의 대량의 에너지를 가지고 있으므로, 이미지 형성 소자(102) 상에 집중되는 광선에 대하여 처리를 수행하지 않으면, 이미지 형성 소자(102)의 온도가 매우 높아지게 되어 이미지 형성 소자(102)의 성능에 영향을 주게 된다.
적외선이 태양 광선 중의 대부분 에너지를 가지고 있기 때문에, 필터 소자(103)는 적어도 적외선을 필터링할 수 있어야 하며, 또는 적외선의 일부분을 제거할 수 있어야 한다. 이를 통해, 이미지 형성 소자(102)에 입사되는 외계광 중의 대부분 에너지를 제거할 수 있다.
필터 소자(103)는 적어도 적외선을 필터링하고 가시광을 투과시킬 수 있다. 필터 소자(103)는 자외선도 필터링할 수 있다. 필터 소자(103) 상에는 광학 필름이 코팅될 수 있다. 필터 소자(103)는 상기 광학 필름을 통해 자외선을 필터링하는 동시에 적외선도 필터링할 수 있으며, 또는 적외선만을 필터링하거나 적외선의 일부분만을 필터링할 수 있다.
하나의 실시예에 있어서, 필터 소자(103)는 파장이 400nm보다 작은 자외선을 필터링하는 동시에 파장이 680nm보다 큰 적외선을 필터링할 수 있으며, 필터링된 적외선과 자외선의 에너지는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈에 입사된 태양 광선의 에너지의 약 68%를 차지할 수 있다.
필터 소자(103)는 태양 광선 중의 적외선(IR) 및 자외선(UV)을 반사시키고, 가시광(visible)을 투과시킬 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 필터 소자(103)는 광학 필터(optical filter)일 수 있다. 광학 필터는 이미지 형성 소자(102) 상에 접합될 수 있다. 필터 소자(103)는 가시광 밴드에서 높은 투과율을 가지고 있으므로, 이미지 형성 소자(102)에서 출사되는 이미지 광선에 대한 영향이 매우 작고, 즉, 이미지 광선의 밝기에 대한 영향이 매우 작다. 또한, 필터 소자(103)는 적외선 및 자외선을 반사시키고, 편광 방진 필름(106)을 통과한 태양 광선이 필터 소자(103)의 표면에 역 입사되는 경우, 적외선 및 자외선은 즉시로 반사되지만 가시광은 투과될 수 있다. 적외선은 비교적 많은 에너지를 가지고 있지만, 적외선이 반사되어 이미지 형성 소자(102)의 표면에 도달할 수 없게 된다. 따라서, 필터 소자(103)를 사용하는 경우 이미지 형성 소자(102)의 표면의 온도가 더욱 감소될 수 있기 때문에 이미지 형성 소자(102)의 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 필터 소자(103)는 기재(base material) 및 상기 기재 상에 설치되는 코팅 필름을 포함할 수 있다. 필터 소자(103)의 기재는 D263T 유리를 선택하여 사용하고, 필터 소자(103)의 코팅 필름의 재질은 TiO2, SiO2 등을 선택하여 사용할 수 있으므로 광선에 대한 필터링 효과를 높일 수 있다.
여기서, 필터 소자(103)와 이미지 형성 소자(102)는 접합하여 설치될 수 있으며, 또는 필터 소자(103)와 이미지 형성 소자(102)는 서로 이격하여 독립적으로 광로 상에 설치될 수 있다.
이로부터 알 수 있듯이, 편광 방진 필름(106)은 편광 방향에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 필터링하여 필터 소자(103)에 입사되는 외계광의 총 량을 감소시킬 수 있다. 필터 소자(103)는 파장에 근거하여 적어도 적외선을 필터링하여 제거함으로써 이미지 형성 소자(102)에 전달되는 적외선의 열을 감소시킬 수 있다. 본 출원의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 적외선 및 자외선을 필터링하기 위한 필터 소자(103)와 편광 방진 필름(106)을 결합시키 것을 통해, 어떠한 책략도 이용하지 않은 헤드업 디스플레이 시스템에 비하여, 이미지 형성 소자(102)의 표면에 입사되는 태양 광선의 에너지를 약 84%를 감소시킬 수 있다. 여기서, 84%
Figure pct00001
1-50%*32%, 50%는 편광 방진 필름(106)의 투과율이고, 편광 방진 필름(106)은 입사되는 외계광의 50%를 감소시킬 수 있으며; 32%는 태양 광선의 총 에너지에서 가시광(400nm~640nm)의 에너지가 차지하는 비율이며, 이미지 형성 소자(102)의 표면에 입사되는 광선의 대부분의 에너지를 감소시킴으로써, 이미지 형성 소자(102) 표면의 온도를 효과적으로 저감할 수 있으므로, 이미지 형성 소자(102)를 효과적으로 보호할 수 있으며, 헤드업 디스플레이 기술에서의 광선의 역 입사 현상을 개선할 수 있다.
선택적으로, 편광 방진 필름(106)과 필터 소자(103) 사이에는 적어도 하나의 반사면이 더 설치될 수 있다. 상기 적어도 하나의 반사면은 편광 방진 필름(106)에 입사되는 라이트 빔을 필터 소자(103)에 반사시키고, 또는 필터 소자(103)에 입사되는 라이트 빔을 편광 방진 필름(106)에 반사시킬 수 있다.
이미지 형성 소자(102)에 의해 형성된 이미지 광선은 필터 소자(103)를 투과하고 적어도 하나의 반사면에 입사되며, 적어도 하나의 반사면에 의해 반사된 후, 편광 방진 필름(106)에 입사된다. 수신단에 입사된 외계광은 편광 방진 필름(106)을 경유하여 적어도 하나의 반사면에 입사하고, 적어도 하나의 반사면에 의해 반사된 후, 순차적으로 필터 소자(103) 및 이미지 형성 소자(102)에 입사된다.
반사면은 필터 소자(103)와 편광 방진 필름(106) 사이에서 라이트 빔의 반사를 실현함으로써 이미지를 형성할 수 있다. 예시적으로, 본 출원의 실시예에서는 각각 제1 반사 미러(104) 및 제2 반사 미러(105)인 2개의 반사 미러를 사용하고 있다. 제1 반사 미러(104) 및 제2 반사 미러(105)를 통해 필터 소자(103)와 편광 방진 필름(106) 사이에서 라이트 빔의 반사를 실현할 수 있다.
반사면은 곡면일 수 있다. 제1 반사 미러(104) 및 제2 반사 미러(105)를 사용하는 경우, 제1 반사 미러(104)는 2개의 반사면을 구비하여 이미지 광선 및 외계광 광선을 각각 2개 방향에서 반사시킬 수 있다. 제1 반사 미러(104)의 2개 반사면은 모두 곡면일 수 있고, 또는 2개의 반사면 중 하나만이 곡면일 수도 있다. 여기서, 제2 반사 미러(105)도 제1 반사 미러(104)와 동일하게 형성될 수 있다.
관련 기술에서 곡면 콜드 미러를 가공하기 어려운 특징에 대하여, 본 출원의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 편광 방진 필름(106)과 필터 소자(103)를 통해 광선의 역 입사 문제점을 해결 또는 개선함으로써, 편광 방진 필름(106)은 이미지 광선에 영향을 주지 않으면서도 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 내로 입사되는 외계광의 절반 정도를 저지할 수 있다. 필터 소자(103)는 이미지 광선에 영향을 주지 않으면서도 광선이 역 입사할 때에 이미지 형성 소자(102)의 표면에 입사되는 적외선 및 자외선을 반사시킬 수 있다. 이의 우점은 헤드업 디스플레이용 광학 모듈에서의 이미지를 형성하기 위한 2개 반사 미러를 모두 곡면으로 제작하여 이미지의 형성 시 이미징의 품질을 상대적으로 양호한 상태로 최적화할 수 있는데 유리하기 때문에, 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 전체가 비교적 양호한 이미징의 품질을 얻을 수 있다. AR HUD는 더 먼 허상 거리 및 더 큰 시야각이 필요하므로, 해당 우점은 AR HUD에서 더욱 현저하게 나타날 수 있다.
본 출원의 다른 일부 실시예는 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 더 제공한다. 상기 광학 시스템은 백라이트 모듈(101) 및 본 출원의 일부 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 포함할 수 있다. 헤드업 디스플레이용 광학 모듈의 이미지 형성 소자(102)는 백라이트 모듈(101)의 출광측에 위치하고, 즉 백라이트 모듈(101)에서 출사되는 광원(광선)은 이미지 형성 소자(102)를 통과한 후 이미지 광선을 형성하고 이미지 신호를 생성할 수 있다.
상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템은 전술한 실시예의 헤드업 디스플레이용 광학 모듈과 동일한 구조 및 효과를 가질 수 있다. 헤드업 디스플레이용 광학 모듈의 구조 및 효과는 전술한 실시예에서 이미 상세하게 설명하였으므로, 여기서는 이에 대하여 더 설명하지 않는다.
상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 차량에 적용하는 경우, 본 출원의 또 다른 일부 실시예는 차량을 더 제공한다. 상기 차량은 차량 몸체 및 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 포함할 수 있다. 헤드업 디스플레이용 광학 시스템은 차량 몸체 상에 설치되고, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템의 광선 차단 어셈블리와 수신단은 각각 상기 차량 몸체의 윈드쉴드(107)의 양측에 위치할 수 있다.
헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 차량 몸체 상에 설치하고 광선 차단 어셈블리 및 수신단을 각각 차량 몸체의 윈드쉴드(107)의 양측에 배치하는 차량에 있어서, 이의 이미지 형성 원리는 다음과 같다. 이미지 형성 소자(102)는 표시하고자 하는 정보를 로드하고, 여기서의 정보는 차량의 현재 속도, 내비게이션 등 정보를 포함할 수 있고, 백라이트 모듈(101)은 균일한 광원(광선)을 발생하고 이미지 형성 소자(102)를 조사하며, 이미지 형성 소자(102)는 이미지 광선을 형성하며, 그 다음 이미지 광선은 필터 소자(103), 제1 반사 미러(104), 제2 반사 미러(105) 및 편광 방진 필름(106)을 통과한 후 윈드쉴드(107)에 조사되고, 이미지 광선은 윈드쉴드(107)에 의해 반사된 후 운전자의 눈의 활동 범위(아이박스(108))에 입사되며, 여기서 아이박스(108)은 수신단일 수 있다. 상기 각 소자들은 하나의 이미지 형성 시스템을 구성할 수 있으며, 이미지 광선은 이미지 형성 시스템을 통해 일정한 거리 내에서 확대된 허상을 형성함으로써, 운전자는 눈이 아이박스(108) 범위 내에 위치하는 경우 상기 허상을 관찰할 수 있다.
윈드쉴드(107)는 수신단일 수도 있고, 윈드쉴드(107)를 이용하여 이미지를 형성시킬 수 있다. 이미지 광선에 대하여, 윈드쉴드(107)는 일부분의 이미지 광선을 반사시키고, 일부분의 이미지 광선을 투과시킨다. 이와 동일하게, 외부의 외계광에 대하여, 윈드쉴드(107)는 일부분의 외계광을 반사시키고, 일부분의 외계광을 투과시킨다. 어떤 각도를 가지는 태양 광선은, 윈드쉴드(107)를 투과한 후 헤드업 디스플레이용 광학 시스템에 입사되고, 광학 소자에 의해 반사된 후 이미지 형성 소자(102) 상에 모이게 되며, 즉 광선의 역 입사 현상이 발생하게 된다. 광선 차단 어셈블리를 통해 광선의 역 입사 문제점을 해결 또는 개선함으로써, 이미징의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따른 차량은, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 설치하는 것을 통해 차량의 현재 속도, 내비게이션 등 정보를 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 통해 윈드쉴드(107) 상에 설치된 광전 표시 장치에 투영할 수 있으므로, 윈드쉴드(107)의 전방에 영상을 형성할 수 있다. 이를 통해, 운전자는 머리를 돌리거나 머리를 숙이지 않아도 윈드쉴드(107)를 직접 주시하는 것만으로 내비게이션, 차량 속도 정보를 볼 수 있으므로, 운전 안전성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 통해 광선의 역 입사 문제점을 해결 또는 개선함으로써, 운전자가 윈드쉴드(107) 상에서 품질이 양호한 이미지를 볼 수 있기 때문에 운전자가 체험하는 승차감을 향상시킬 수 있다.
상기의 설명은 단지 본 출원의 실시예들인 것일 뿐, 본 출원의 보호 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 당업자라면 본 출원에 대해 다양한 수정 및 변경을 진행할 수 있다. 본 출원의 사상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체 또는 개선 등은 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
본 출원은 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량을 제공한다. 상기 헤드업 디스플레이용 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자 및 광선 차단 어셈블리를 포함한다. 상기 이미지 형성 소자는 이미지 신호를 생성하기 위한 소자이다. 상기 이미지 신호는 상기 광선 차단 어셈블리를 투과한 후 수신단에 입사된다. 상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방향 및/또는 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시킨다. 이미지 신호는 광선 차단 어셈블리를 통과할 때 광선 차단 어셈블리의 영향을 받지 않거나 극히 적게 받고, 외계광은 순차적으로 광선 차단 어셈블리와 이미지 형성 소자를 통과하며, 외계광은 이미지 형성 소자를 통과한 후 이미지를 형성하지 않지만, 외계광의 광열이 이미지 형성 소자 상에 모이기 때문에 이미지 형성 소자의 온도를 증대시킨다. 광선 차단 어셈블리를 이용하여 대부분의 외계광을 필터링하여 제거하고 적은 부분의 외계광을 통과시킴으로써, 이미지 형성 소자 상에 전달되는 외계광의 광열을 저감시킬 수 있으므로 이미지 형성 소자의 온도를 저하시켜 이미징의 품질을 확보할 수 있다.
또한, 이해할 수 있는 것은, 본 출원의 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량은 재현될 수 있으며, 여러가지 산업상에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량은 헤드업 디스플레이의 기술 영역에 적용될 수 있다.
101-백라이트 모듈; 102-이미지 형성 소자; 103-필터 소자; 104-제1 반사 미러; 105-제2 반사 미러; 106-편광 방진 필름; 1061-투명 베이스; 1062-편광 필름; 107-윈드쉴드; 108-아이박스.

Claims (13)

  1. 헤드업 디스플레이용 광학 모듈로서,
    상기 광학 모듈은 순차적으로 설치되는 이미지 형성 소자 및 광선 차단 어셈블리를 포함하고,
    상기 이미지 형성 소자는 상기 광선 차단 어셈블리를 투과하고 수신단에 입사되는 이미지 신호를 생성하고,
    상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방향 및/또는 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시키는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광선 차단 어셈블리는 편광 방진 필름을 포함하고,
    상기 편광 방진 필름은 투명 베이스 및 상기 투명 베이스 상에 설치되는 편광 필름을 포함하며,
    상기 편광 필름의 편광 방향과 상기 이미지 형성 소자의 출광 방향은 동일한
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 편광 필름은 흡수형 편광 필름 또는 반사형 편광 필름인
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 광선 차단 어셈블리는 필터 소자를 더 포함하고,
    상기 필터 소자는 상기 편광 방진 필름과 상기 이미지 형성 소자 사이에 위치하고, 상기 파장에 근거하여 외계광 중의 일부 광선을 투과시키는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 필터 소자는 적어도 적외선을 필터링시키고 가시광을 투과시키는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 필터 소자는 자외선을 더 필터링시키는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 소자는 기재 및 상기 기재 상에 설치되는 코팅 필름을 포함하고,
    상기 필터 소자의 기재는 D263T 유리를 사용하고,
    상기 필터 소자의 코팅 필름의 재질은 TiO2, SiO2을 사용하는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  8. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 형성 소자와 상기 필터 소자는 접합하여 설치되는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  9. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 형성 소자와 상기 필터 소자는 이격하여 독립적으로 광로 상에 설치되는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  10. 제4 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광 방진 필름과 상기 필터 소자 사이에는 적어도 하나의 반사면이 더 설치되고,
    상기 적어도 하나의 반사면은 상기 편광 방진 필름에 입사되는 라이트 빔을 상기 필터 소자에 반사시키거나, 상기 필터 소자에 입사되는 라이트 빔을 상기 편광 방진 필름에 반사시키는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 반사면은 곡면인
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 모듈.
  12. 헤드업 디스플레이용 광학 시스템으로서,
    백라이트 모듈 및 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 헤드업 디스플레이용 광학 모듈을 포함하고,
    상기 헤드업 디스플레이용 광학 모듈의 이미지 형성 소자는 상기 백라이트 모듈의 출광측에 위치하는
    것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이용 광학 시스템.
  13. 차량으로서,
    차량 몸체 및 제12 항에 기재된 헤드업 디스플레이용 광학 시스템을 포함하고,
    상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템은 상기 차량 몸체에 설치되고,
    상기 헤드업 디스플레이용 광학 시스템의 광선 차단 어셈블리와 수신단은 각각 상기 차량 몸체의 윈드쉴드의 양 측에 위치하는
    것을 특징으로 하는 차량.
KR1020237007590A 2021-03-04 2021-12-29 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량 KR20230044011A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110239212.5A CN112835198A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 用于抬头显示的光学模组及其光学系统、车辆
CN202110239212.5 2021-03-04
PCT/CN2021/142663 WO2022183821A1 (zh) 2021-03-04 2021-12-29 用于抬头显示的光学模组及其光学系统、车辆

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230044011A true KR20230044011A (ko) 2023-03-31

Family

ID=75934504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237007590A KR20230044011A (ko) 2021-03-04 2021-12-29 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230384585A1 (ko)
EP (1) EP4206787A4 (ko)
JP (1) JP2023539877A (ko)
KR (1) KR20230044011A (ko)
CN (1) CN112835198A (ko)
WO (1) WO2022183821A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112835198A (zh) * 2021-03-04 2021-05-25 浙江水晶光电科技股份有限公司 用于抬头显示的光学模组及其光学系统、车辆
EP4120004A1 (en) 2021-07-16 2023-01-18 Coretronic Corporation Head up display
CN115616775A (zh) * 2021-07-16 2023-01-17 中强光电股份有限公司 抬头显示器
CN113514911B (zh) * 2021-07-27 2024-04-05 北京京东方技术开发有限公司 一种光学结构及其制备方法
CN114236838A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 浙江水晶光电科技股份有限公司 一种hud光路系统及抬头显示装置
CN114815264B (zh) * 2022-05-26 2023-11-07 业成科技（成都）有限公司 图像生成单元、其装配方法、抬头显示系统及交通工具

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4114194B2 (ja) * 1998-10-29 2008-07-09 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
US10585281B2 (en) * 2016-05-16 2020-03-10 Polatechno Co., Ltd. Polarizing member and head-up display device comprising same
JP6593254B2 (ja) 2016-06-06 2019-10-23 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー
US11921287B2 (en) * 2017-09-04 2024-03-05 Maxell, Ltd. Information display apparatus
CN110770635B (zh) * 2017-09-28 2023-08-11 麦克赛尔株式会社 平视显示装置
CN211375181U (zh) * 2019-09-02 2020-08-28 未来（北京）黑科技有限公司 一种抬头显示设备、成像系统和车辆
CN210666208U (zh) * 2019-09-02 2020-06-02 未来（北京）黑科技有限公司 一种抬头显示设备
CN210666204U (zh) * 2019-09-02 2020-06-02 未来（北京）黑科技有限公司 一种抬头显示设备
CN112835198A (zh) * 2021-03-04 2021-05-25 浙江水晶光电科技股份有限公司 用于抬头显示的光学模组及其光学系统、车辆

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022183821A1 (zh) 2022-09-09
EP4206787A1 (en) 2023-07-05
CN112835198A (zh) 2021-05-25
US20230384585A1 (en) 2023-11-30
EP4206787A4 (en) 2024-05-01
JP2023539877A (ja) 2023-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20230044011A (ko) 헤드업 디스플레이용 광학 모듈 및 이의 광학 시스템, 차량
US20240176139A1 (en) Vehicle
CN109952527B (zh) 信息显示装置
US10393935B2 (en) Head-up display for a motor vehicle
US7158095B2 (en) Visual display system for displaying virtual images onto a field of vision
US12038580B2 (en) In-vehicle information display system and information display apparatus
WO2020183844A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
KR20050110614A (ko) 광각 ｐ-편광 반사식 편광기 및 편광된 광원을 구비한헤드-업 디스플레이
CN108508602B (zh) 太阳能负荷管理抬头显示系统和装置
JPWO2019064691A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2020134633A (ja) 車両情報表示装置および車両用情報表示システム
WO2021200515A1 (ja) 情報表示装置
WO2020026841A1 (ja) 情報表示装置および情報表示方法
CN213092017U (zh) 多层图像显示装置、抬头显示器以及交通设备
CN216792588U (zh) 成像显示装置
KR101911488B1 (ko) Hud용 윈드쉴드 부착형 컴바이너
JPH1123997A (ja) 車両用ヘッドアップディスプレイ
CN116413907A (zh) 显示装置、抬头显示器以及交通设备
JPH02308120A (ja) ディスプレイ装置
CN116413908A (zh) 显示装置、抬头显示器以及交通设备
CN111352248A (zh) 抬头显示系统
CN219657949U (zh) 虚像显示系统和车辆
JP2019207315A (ja) 情報表示装置
US20230011039A1 (en) Display device
US12105254B2 (en) Element for covering the projection aperture of a heads-up display device