WO2018155766A1 - 차량용 헤드 업 디스플레이 - Google Patents

차량용 헤드 업 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
WO2018155766A1
WO2018155766A1 PCT/KR2017/006122 KR2017006122W WO2018155766A1 WO 2018155766 A1 WO2018155766 A1 WO 2018155766A1 KR 2017006122 W KR2017006122 W KR 2017006122W WO 2018155766 A1 WO2018155766 A1 WO 2018155766A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarization
reflection mirror
polarized light
linearly polarized
mirror
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/006122
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영진
김동욱
류주혁
여상옥
이경일
이승규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US16/487,709 priority Critical patent/US11333884B2/en
Publication of WO2018155766A1 publication Critical patent/WO2018155766A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/02—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at the vehicle front, e.g. structure of the glazing, mounting of the glazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • 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
    • 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
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • 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
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • 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
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2766—Manipulating the plane of polarisation from one input polarisation to another output polarisation, e.g. polarisation rotators, linear to circular polarisation converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/23—Optical features of instruments using reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/40—Instruments specially adapted for improving the visibility thereof to the user, e.g. fogging prevention or anti-reflection arrangements
    • B60K35/425—Anti-reflection arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/20—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of display used
    • B60R2300/205—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of display used using a head-up display
    • 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
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G02B2027/0114—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display comprising dichroic elements
    • 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
    • G02B2027/0127—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the depth of field
    • 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
    • G02B2027/0145—Head-up displays characterised by optical features creating an intermediate image
    • 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
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle head up display, and more particularly to a vehicle head up display capable of forming a plurality of virtual images.
  • the vehicle head-up display is a device provided in the vehicle to emit image light toward the windshield of the vehicle.
  • the vehicle head-up display may display various types of information including driving information while driving the vehicle.
  • the vehicle head-up display includes a display panel that generates and outputs image light, and at least one mirror on which the image light generated by the display panel is reflected.
  • the image light generated in the display panel may be incident on the wind shield of the vehicle by the mirror, and the driver may recognize the virtual image of the wind shield front position.
  • the vehicle head-up display includes two image sources, it may form two virtual images, in which case the convenience of the vehicle head-up display may be increased.
  • KR 10-2015-0093353 A a technique for forming two virtual images using two image sources is disclosed, in which case the two image sources result in complex structures, increased power consumption, and overall size. There is a problem that is difficult to increase and compact.
  • the vehicle head-up display includes one image source, but may form two virtual images by forming two optical paths having different total lengths of the optical paths, for example, US 2013/0265646 A1 (201310). Published on October 10) discloses a technique for forming two virtual images with one image source, one half mirror, and one or three flat mirrors.
  • the half mirror since the half mirror is used, the optical loss is large, and a plurality of flat mirrors are used to secure the distance difference between the two virtual images. It is difficult to set the virtual distance interval.
  • US 2015/0061976 A1 also includes a technique for forming two virtual images using one image source, a plurality of path mirrors, and a light baffle. Although disclosed, a plurality of flat plate mirrors disposed at different angles form an optical path that sequentially reflects light, thereby causing a problem of a large number of parts and a complicated structure.
  • the prior art has a problem that the distance between each virtual image can not be adjusted because the virtual distance is fixed, the organic image can not be adjusted organically according to the traffic conditions of the vehicle.
  • One object of the present invention is to provide a vehicle head-up display capable of generating a plurality of virtual images.
  • Another object of the present invention is to provide a head-up display for a vehicle that can change the virtual distance.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle head-up display that can be compact while minimizing the number of parts by using selective transmission / reflection of light.
  • a vehicle head up display the image source for emitting the linearly polarized light in the first direction; A prism refracting some of the linearly polarized light emitted from the image source; An electric polarization conversion element that transmits another part of the linearly polarized light emitted from the image source when it is off, and converts another part of the linearly polarized light emitted by the image source when it is on to half wavelength in the second direction orthogonal to the first direction ; A first reflection mirror reflecting light to the wind shield of the vehicle; A polarization reflection mirror disposed to be spaced apart from the first reflection mirror and reflecting linearly polarized light in the first direction and transmitting linearly polarized light in the second direction; And a second reflection mirror disposed to be spaced apart from the polarization reflection mirror and reflecting the light transmitted through the polarization reflection mirror to the polarization reflection mirror.
  • the image source includes a display panel for emitting image light; And a linear polarizer for linearly polarizing the image light emitted from the display panel in the first direction.
  • the prism and the electro-polarization conversion element may each have a smaller size than the linear polarizer.
  • the prism and the electro-polarization conversion element may face different areas of the linear polarizer.
  • the linear polarizer may include a first region facing the prism; And a second region facing one surface of the electro-polarization conversion element.
  • the prism and the electro-polarization conversion element may be arranged before and after.
  • the prism may include: a first surface facing the polarization reflection mirror and formed to be inclined; And a second surface facing the linear polarizer.
  • the prism and the electro-polarization conversion element may be disposed between the light exit surface of the image source and one surface of the polarization reflection mirror.
  • the polarized light reflecting mirror may be located above the prism and the electro-polarizing device, and may be disposed behind the first reflecting mirror.
  • the polarizing reflection mirror may be a wire grid polarizer disposed behind the first reflection mirror, and the second reflection mirror may include a flat mirror disposed to face the polarization reflection mirror.
  • the polarization reflection mirror may be disposed to be inclined so that one surface on which the linearly polarized light emitted from the image source is incident toward the front lower side, and the second reflection mirror may be disposed to be inclined in the same direction as the polarization reflection mirror.
  • the polarized light reflecting mirror may be disposed to be inclined and positioned between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror with respect to the front-rear direction.
  • the vehicle head-up display according to an embodiment of the present invention may further include a separation partition positioned between the prism and the electro-polarization conversion element.
  • the separating partition wall may include: a first partition wall disposed obliquely on a light exit surface of the image source; And a second partition wall disposed to be farther from the first partition wall as the distance from the light exit surface of the image source increases.
  • a space facing between the first reflecting mirror and the polarization reflecting mirror may be formed between the first partition and the second partition.
  • Protruding portions protruding outward may be formed in the first and / or second partition walls.
  • the vehicle head-up display can be more compact than the case where the light simply reflects the plurality of reflecting mirrors sequentially and minimizes the size thereof. can do.
  • the linearly polarized light emitted from the image source is a virtual image having three distances different from each other by five optical structures of a prism, an electro-polarization conversion element, a polarization reflection mirror, a first reflection mirror, and a second reflection mirror. Since it can be formed, there is an advantage that can minimize the number of parts for forming a virtual image with three different distances
  • the user can recognize as if three virtual images are formed at the same time, there is an advantage that can provide more information to the user at the same time.
  • the distance between the polarized reflection mirror and the second reflection mirror by the phase delay can be minimized, there is an advantage that can be more compact.
  • phase retarder is attached to the front surface of the second reflection mirror, it is easy to install the phase delay and the second reflection mirror, there is an advantage that can be more compact when the phase delay and the second reflection mirror is spaced apart.
  • each virtual image is inclined with a simple structure, there is an advantage that can increase the three-dimensional impression.
  • an unnecessary peripheral image of each virtual image may be blocked by the separating partition wall.
  • FIG. 1 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention is off.
  • FIG. 2 is a side view illustrating an optical path when the polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention is turned off.
  • FIG 3 is a side view showing the main configuration when the electric polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention is on.
  • FIG. 4 is a side view illustrating an optical path when the polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention is turned on.
  • FIG. 5 is a side view showing the main configuration when the electric polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the second embodiment of the present invention is on.
  • FIG. 6 is an enlarged side view of the quarter-wave phase delayer, the second reflection mirror, and the polarization reflection mirror shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a side view illustrating an optical path when the polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the second embodiment of the present invention is turned on.
  • FIG. 8 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the third embodiment of the present invention is on.
  • FIG. 9 is an enlarged side view illustrating the quarter-wave phase retarder, the second reflection mirror, the polarization reflection mirror, and the third reflection mirror shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a side view in which a first virtual image and a second virtual image are inclined when the polarization reflection mirror of the vehicle head-up display according to the fourth embodiment of the present invention is rotated.
  • FIG. 11 is a side view in which the third virtual image is inclined when the second reflecting mirror of the vehicle head-up display according to the fourth embodiment of the present invention is rotated.
  • FIG. 12 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the fifth embodiment of the present invention is off.
  • FIG. 13 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element of the head-up display for a vehicle according to the fifth embodiment of the present invention is turned on.
  • FIG. 14 is an enlarged side view of the linear polarizer, the prism, the electro-polarization conversion element, and the separation barrier shown in FIG. 13.
  • the vertical direction described herein may mean not only a vertical direction but also a vertical direction inclined in a predetermined angle rearward direction and a vertical direction inclined in a predetermined angle forward direction.
  • the front and rear directions described herein may include both the horizontal direction as well as the front and rear directions that are inclined in a predetermined angle upward direction and the front and rear directions that are inclined in a predetermined angle downward direction.
  • FIG. 1 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element of the vehicle head up display according to the first embodiment of the present invention is off
  • Figure 2 is a vehicle head up display according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a side view showing an optical path when the EL device is turned off
  • FIG. 3 is a side view showing a main configuration when the EL device is turned on in the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention
  • 4 is a side view showing an optical path when the electro-polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the first embodiment of the present invention is on.
  • the vehicle head-up display includes an imaging apparatus 1, a first reflecting mirror 3, a polarizing reflecting mirror 4, and a second reflecting mirror 5. ) May be included.
  • the vehicle head-up display may emit image light towards the wind shield 6 of the vehicle.
  • the wind shield 6 may be a window arranged to face the front of the vehicle.
  • the driver may look at the front outside of the vehicle through the wind shield 6, and may look at the virtual image K, M, N formed in front of the wind shield 6 by the head-up display.
  • the vehicle head-up display may be accommodated in the instrument panel 10 in front of the driver's seat of the vehicle or mounted on the instrument panel 10 and irradiate image light in an upward direction.
  • the imaging mechanism 1 can emit linearly polarized light in the first direction and linearly polarized light in the second direction orthogonal to the first direction.
  • the imaging device 1 may include an image source 11, a prism 9, and an electro-polarization conversion element 12.
  • the image source 11 may emit linearly polarized light in the first direction.
  • the prism 9 may refract the linearly polarized light emitted from the image source 11.
  • the electric polarization converting element 12 may convert the linearly polarized light emitted from the image source 11 into the linearly polarized light in the second direction when turned on.
  • the electro-polarization conversion element 12 may transmit linearly polarized light in the first direction when it is off.
  • the image source 11 may include a display panel 13 for emitting image light and a linear polarizer 14 for linearly polarizing the image light emitted from the display panel 13 in a first direction.
  • the display panel 13 includes a display element 15; It may include a light source 16 for irradiating light to the display element 15.
  • the display panel 13 may emit image light toward the linear polarizer 14.
  • the display panel 13 is an image generating unit that can generate image light by controlling an electric signal such as a liquid crystal display (LCD) panel, a light emitting diode (OLED) panel, an organic light emitting diode (OLED) panel, and the like. It may be a display device.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the light source 16 may be a backlight unit BLU capable of irradiating light toward the display element 15.
  • the light source 16 may be an LED, an OLED, or the like.
  • the linear polarizer 14 may pass only linearly polarized light in the first direction among the image light emitted from the display panel 13. Non-polarized light may be emitted from the display panel 13, and the non-polarized light may be polarized in the first direction in the linear polarizer 14. In the linear polarizer 14, P-wave linearly polarized light P or S-wave linearly polarized light S may be emitted.
  • the linear polarizer 14 may be provided inside the display element 15, and in this case, the linearly polarized light polarized by the linear polarizer 14 may be emitted from the display element 15.
  • the linear polarizer 14 may also be disposed outside the display element 15, in which case the unpolarized light emitted from the display element 15 may be incident on the linear polarizer 14, and the linear polarizer 14 may have a negative polarity. Line flat light polarized in one direction may be emitted.
  • one surface 14A of the linear polarizer 14 may be disposed to face the display element 15, and the other surface 14B of the linear polarizer 14 may be disposed. ) May be disposed to face the polarization reflecting mirror (4).
  • the linear polarizer 14 may be a light incident surface on which one surface 14A facing the display panel 13 is incident light, and the other surface 14B may be a light emitting surface.
  • the linear polarizer 14 may be disposed to cover the light exit surface of the display element 15.
  • the linear polarizer 14 may be disposed to be positioned above the display panel 15.
  • the linear polarizer 14 may be disposed below the display panel 15.
  • the prism 9 may refract some of the linearly polarized light emitted from the image source 11 in the first direction.
  • the prism 9 and the electric polarization converting element 12 may be arranged before and after.
  • the prism 9 may be disposed to be spaced apart from the polarization reflection mirror 4 in the vertical direction.
  • the prism 9 may emit light in a direction in which the linearly polarized light in the first direction is far from the linearly polarized light emitted from the electro-polarization conversion element 12.
  • the prism 9 may include a first surface 91 formed to be inclined and a second surface 92 formed to be flat.
  • the first surface 91 may be a light exit surface of the prism 9, and the second surface 92 may be a light entrance surface of the prism 9.
  • the first surface 91 may be formed to be inclined in the same direction as the one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the first surface 91 may face one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the second surface 92 may face the light emission surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the prism 9 may be disposed between the light exit surface of the image source 11 and one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the light exit surface 14B of the linear polarizer 14 may be the light exit surface of the image source 11.
  • Prism 9 may be smaller in size than linear polarizer 14.
  • the prism 9 may be smaller in size than the light exit surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the prism 9 may face a portion of the linear polarizer 14.
  • the prism 9 may face only a portion of the light exit surface 14B of the linear polarizer 14, and preferably does not face the other area of the light exit surface 14B of the linear polarizer 14.
  • linearly polarized light emitted from the linear polarizer 14 may be incident and refracted by the prism 9, and the remaining of the linearly polarized light emitted from the linear polarizer 14 may be incident into the electro-polarization conversion device 12 to be half-wavelength converted. .
  • one surface 12B may face the light emission surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the other surface 12A of the electro-polarization conversion device 12 may face the one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the electro-polarization conversion element 12 applies a voltage (i.e., half-wavelength voltage) in which the optical phase difference between two linearly polarized beams orthogonal to the electro-optic crystal is changed by ⁇ radians to change the wavelength by 90 ° to the input linearly polarized light. It may include a polarization switch or an active retarder.
  • the electro-polarization converting element 12 may be a half-wave phase delayer (HWP) 15 that changes the wavelength by 90 ° to the input linearly polarized light.
  • HWP half-wave phase delayer
  • the electric polarization converting element 12 may turn on / off the operation of the half wave plate according to the applied voltage.
  • the linearly polarized light input to the incident surface 12B can transmit without wavelength conversion.
  • the electro-polarization conversion element 12 may convert the linearly polarized light input to the incident surface 12B by the half-wavelength conversion.
  • the electro-polarization conversion element 12 when the electro-polarization conversion element 12 is off and the P-wave linear polarization is emitted from the image source 11, the P-wave linear polarization emitted from the image source 11 converts the wavelength of the electro-polarization conversion element 12.
  • P-wave linearly polarized light transmitted through the electro-polarizing element 16 without wavelength conversion may be incident on one surface of the polarization reflection mirror 4.
  • the electro-polarization conversion element 12 when the electro-polarization conversion element 12 is turned on and P-wave linear polarization is emitted from the image source 11, the P-wave linear polarization emitted from the image source 11 is transmitted while passing through the electro-polarization conversion element 12.
  • the wavelength conversion may be performed, and the S-wave linearly polarized light may be emitted from the electro-polarization converting element 12, and the S-wave linearly polarized light emitted from the electro-polarization element 16 may be incident on one surface of the polarization reflecting mirror 4.
  • the electric polarization converting element 12 has a time when the linearly polarized light emitted from the polarization reflection mirror 4 is emitted to the polarization reflection mirror 4 and the polarization reflection mirror 4 according to the off time and the on time.
  • the time at which the linearly polarized light emitted in the second direction is emitted to the polarization reflection mirror 4 can be determined.
  • the electro-polarization conversion element 12 may be disposed between the light exit surface of the image source 11 and one surface 41 of the polarization reflection mirror (4).
  • the image source 11 includes the linear polarizer 14, the light exit surface 14B of the linear polarizer 14 may be the light exit surface of the image source 11.
  • Some of the linearly polarized light emitted from the image source 11 may be incident to the prism 9, and the other may be incident to the electro-polarization converting element 12.
  • the electric polarization converting element 12 may convert a portion of linearly polarized light emitted from the image source 11 into half-wavelength into linearly polarized light in the second direction when it is turned on.
  • the electric polarization converting element 12 may transmit a part of the linearly polarized light emitted from the image source 11 in the first direction when it is off.
  • the electric polarization converting element 12 may be smaller in size than the linear polarizer 14.
  • the electric polarization converting element 12 may be smaller in size than the light exit surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the electric polarization converting element 12 may face a portion of the linear polarizer 14.
  • the electric polarization converting element 12 may face only a part of the light exit surface 14B of the linear polarizer 14, and preferably does not face the other area of the light exit surface 14B of the linear polarizer 14. Do.
  • linearly polarized light emitted from the linear polarizer 14 is incident to the polarization converting element 12 and is half-wavelength converted, and the remaining of the linearly polarized light emitted from the linear polarizer 14 is not incident to the electric polarization converting element 12. , May be incident on the prism 9.
  • the linear polarizer 14 may have a first region Q facing the prism 9 and a second region R facing the electro-polarization conversion element 12.
  • the linearly polarized light in the first direction emitted from the first region Q of the linear polarizer 14 may be incident on the prism 9, refracted by the prism 9, and may be emitted toward the polarization reflecting mirror 4.
  • linearly polarized light emitted from the second region R of the linear polarizer 14 may be incident to the electro-polarization converting element 12.
  • the electro-polarization conversion element 12 when the electro-polarization conversion element 12 is off, linearly polarized light emitted from the second region R may be transmitted.
  • the electro-polarization conversion device 12 When the electro-polarization conversion device 12 is turned on, the linearly flat light emitted from the second region R may be converted into half-waves into linearly polarized light in the second direction.
  • the linearly polarized light passing through the electric polarization converting element 12 may be emitted toward the polarization reflecting mirror 4.
  • the P wave linear polarization P when the P wave linear polarization P is emitted in both the first region Q and the second region R of the linear polarizer 14, the first region Q of the P wave linear polarization P is emitted.
  • the P-wave linearly polarized light P emitted from may be refracted by the prism 9 without being converted in wavelength and directed toward the polarization reflecting mirror 4.
  • the P-wave linearly polarized light P emitted from the second region R among the P-wave linearly polarized light P is polarized in the P-wave linearly polarized state P without the wavelength being converted when the electro-polarization conversion element 12 is turned off.
  • the electric polarization converting element 12 When the electric polarization converting element 12 is turned on, it may be converted to the S-wave linearly polarized light S and then may be directed to the polarization reflecting mirror 4 when the electric polarization converting element 12 is turned on.
  • the first reflecting mirror 3 may reflect light to the wind shield 6 of the vehicle.
  • the first reflection mirror 3 may reflect light reflected from the polarization reflection mirror 4 or light transmitted through the polarization reflection mirror 4 toward the wind shield 6.
  • the first reflection mirror 3 may be disposed in front of the polarization reflection mirror 4.
  • the reflective surface 32 of the first reflection mirror 3 may face the front surface 41 of the polarization reflection mirror 4 in the front-rear direction.
  • the first reflecting mirror 3 may be a concave mirror.
  • the first reflection mirror 3 may be disposed to be inclined at a predetermined angle, and may reflect light reflected from the polarization reflection mirror 4 or transmitted through the polarization reflection mirror 4 in an upward direction.
  • the polarization reflection mirror 4 is a beam splitter in which linearly polarized light in the same direction as the linearly polarized light emitted from the image source 11 is reflected and linearly polarized light in a direction orthogonal to the linearly polarized light emitted from the image source 11 is transmitted. Can be.
  • the polarization reflection mirror 4 may be formed in a plate shape.
  • One surface 41 and the other surface 42 of the polarization reflection mirror 4 may refer to each of a pair of surfaces that are relatively wide and face each other among the outer surfaces of the polarization reflection mirror 4.
  • One surface 41 of the polarization reflection mirror 4 may be a front surface disposed to face the front, the other surface 42 may be a rear surface disposed to face the rear.
  • linearly polarized light incident in the first direction incident on the polarization reflection mirror 4 may be reflected on one surface 41 and the other surface 42 of the polarization reflection mirror 4.
  • linearly polarized light incident in the second direction incident on the polarization reflection mirror 4 may be transmitted through one surface 41 and the other surface 42 of the polarization reflection mirror 4.
  • the polarized light reflecting mirror 4 may be disposed to be spaced apart from the first reflecting mirror 3 behind the first reflecting mirror 3.
  • the polarization reflection mirror 4 may be a selective polarizing element that reflects linearly polarized light in the first direction and transmits linearly polarized light in the second direction.
  • the polarized light reflecting mirror 4 is preferably composed of a wire grid polarizer (WGP) arranged behind the first reflecting mirror 3.
  • WGP wire grid polarizer
  • the wire grid polarizer reflects a linear flat tube perpendicular to its polarization transmission axis, and linearly polarized light coinciding with the polarization transmission axis of the wire grid polarizer passes through the wire grid polarizer.
  • the polarization reflecting mirror 4 which is a wire grid polarizer, can maintain the brightness of light between the first reflecting mirror 3 and the second reflecting mirror 5, and the prism 9, the electro-polarization converting element 12, While receiving the light incident from each of the two reflection mirrors 5 at a wide angle of incidence, the selective transmission / reflection performance can be maintained.
  • the polarization reflection mirror 4 may reflect the P-wave linear polarized light P, and may transmit the S-wave linear polarized light S.
  • the polarization reflection mirror 4 may reflect the S-wave linearly polarized light S and transmit the P-wave linearly polarized light P.
  • the polarization reflecting mirror 4 may be located above the prism 9 and the electric polarization converting element 12. In addition, the polarized light reflecting mirror 4 may be disposed behind the first reflecting mirror 3.
  • the polarization reflection mirror 4 may reflect the linearly polarized light emitted from the prism 9 to the first reflection mirror 3.
  • the polarization reflecting mirror 4 may reflect the linearly polarized light emitted from the electric polarization converting element 12 in the off state to the first reflecting mirror 3.
  • the polarized light reflecting mirror 4 may transmit linearly polarized light emitted from the electric polarization converting element 12 in the on state.
  • the linearly polarized light in the second direction transmitted through the polarization reflection mirror 4 may be incident on the second reflection mirror 5 and reflected from the second reflection mirror 5 toward the rear surface 42 of the polarization reflection mirror 4.
  • the linearly polarized light in the second direction reflected toward the rear surface 42 of the polarization reflection mirror 4 passes through the polarization reflection mirror 4 and passes through the front surface 41 of the polarization reflection mirror 4. You can head to 3).
  • the polarization reflector 4 which is an optional polarizer, can realize two virtual images while minimizing the loss of light than the half mirror, and since the loss of light is less, the brightness of the image source 11 can be lowered. have.
  • the polarization reflection mirror 4 can lower the power consumption of the image source 11, reduce the size of the heat dissipation unit (not shown) for radiating the image source 11, or can simplify the structure of the heat dissipation unit. have.
  • the polarized light reflecting mirror 4 may be disposed between the first reflecting mirror 3 and the second reflecting mirror 5 for forward reflection of the first direction linearly polarized light and forward transmission of the second direction linearly polarized light. It may be inclined between the first reflection mirror 3 and the second reflection mirror (5).
  • this embodiment can minimize the number of multiple optical parts for forming two virtual images, The overall size of the vehicle head-up display can be made more compact.
  • the polarized light reflecting mirror 4 may be disposed to be inclined so that the front surface 41 of the polarizing reflection mirror 4 is forwardly downward.
  • the polarizing reflection mirror 4 may have its rear surface 42 facing upward and the rear surface 42 of the polarizing reflection mirror 4 may face the front surface 51 of the second reflection mirror 5.
  • the polarization reflection mirror 4 may further include an anti-reflection coating layer 43 formed on the surface 42 of the two surfaces 41 and 42 facing the second reflection mirror 5.
  • the anti-reflective coating layer 43 may reduce the surface reflection of the surface 42 of the polarization reflecting mirror 4 facing the second reflecting mirror 5, and may reduce noise caused by unwanted reflected light of the transmitted light. Can be.
  • the polarized light reflecting mirror 4 may increase the amount of light transmitted through the polarized light reflecting mirror 4 after being reflected by the second reflecting mirror 5 by the anti-reflective coating layer 43.
  • the linearly polarized light in the second direction reflected from the second reflection mirror 5 and incident on the polarization reflection mirror 4 may be incident on the polarization reflection mirror 4 while minimizing surface reflection by the anti-reflective coating layer 43.
  • the anti reflective coating layer 43 may be omitted.
  • the second reflection mirror 5 may be disposed to be spaced apart from the polarization reflection mirror 4 and may reflect light transmitted through the polarization reflection mirror 4 to the polarization reflection mirror 4.
  • the second reflection mirror 5 may be disposed to face each other with the polarization reflection mirror 4.
  • the second reflection mirror 5 may be a flat mirror disposed to face the polarization reflection mirror 4.
  • One surface 51 of the second reflection mirror 5 may face the other surface 42 of the polarization reflection mirror 4.
  • One surface 51 of the second reflection mirror 5 may be a front surface disposed to face forward.
  • the linearly polarized light in the second direction transmitted through the polarization reflection mirror 4 and incident on the second reflection mirror 5 may be reflected from one surface 51 of the second reflection mirror 5 and directed toward the polarization reflection mirror 4. .
  • the second reflection mirror 5 may be disposed to be spaced apart from the polarization reflection mirror 4 by a predetermined distance D1.
  • the second reflection mirror 5 may be disposed in parallel with the polarization reflection mirror 4.
  • the second reflecting mirror 5 may be disposed to be inclined so that the front surface 51 of the second reflecting mirror 5 is forward downward.
  • the head-up display for a vehicle of the present invention configured as described above may form the first virtual image K at a first position close to the wind shield 6 and at a second position far from the wind shield 6.
  • the second virtual image M may be formed, and the third virtual image N may be formed at a third position farther from the wind shield 6.
  • the distance between the wind shield 6 and each virtual image may be gradually increased in the order of the first virtual image K, the second virtual image M, and the third virtual image N.
  • the first virtual image K and the second virtual image M may be simultaneously formed, or the first virtual image K and the third virtual image N may be simultaneously formed.
  • the first virtual image K may be formed by a near light path leading to the image source 11, the prism 9, the polarization reflecting mirror 4, the first reflecting mirror 3, and the wind shield 6.
  • the second virtual image M is a medium distance leading to the image source 11, the electric polarization converting element 12 in the off state, the polarization reflecting mirror 4, the first reflecting mirror 3, and the wind shield 6 It can be formed by an optical path.
  • the third virtual image N includes an image source 11, an electric polarization reflecting element 12 having an on state, a polarization reflecting mirror 4, a second reflecting mirror 5, a polarizing reflecting mirror 4, It can be formed by a far optical path leading to the first reflecting mirror 3 and the wind shield 6.
  • the near light path may be shorter than the medium distance light path due to the difference in refractive index between the prism 9 and the air.
  • the far optical path is a distance in which the linearly polarized light in the second direction is moved from the polarization reflecting mirror 4 to the second reflecting mirror 5, and the linearly polarized light reflected in the second reflecting mirror 5 is It may further include a distance moved to the polarization reflecting mirror (4).
  • the far optical path may further include a distance twice the thickness F of the polarization reflection mirror 4 than the medium distance optical path.
  • the short-range optical path includes a first path T1 in which linearly polarized light emitted from the image source 11 is incident on the prism 9 and a first refracted by the prism 9.
  • the second path T2 in which the linearly polarized light in the direction is incident on the polarization reflection mirror 4 and the third path in which the linearly polarized light in the first direction reflected by the polarization reflection mirror 4 is incident on the first reflection mirror 3 ( T4) and a fourth path T4 through which the linearly polarized light reflected from the first reflection mirror 3 is incident on the wind shield 6.
  • the medium-distance optical path includes a fifth path T5 at which the linearly polarized light emitted from the image source 11 is incident to the electro-polarization conversion element 12 in an off state, and at the electro-polarization conversion element 12.
  • the sixth path T6 in which the linearly polarized light emitted from the first direction is incident on the polarization reflection mirror 4 and the linearly polarized light in the first direction reflected from the polarization reflection mirror 4 are incident on the first reflection mirror 3.
  • the seventh path T7 and the eighth path T8 in which the linearly polarized light reflected from the first reflection mirror 3 is incident on the wind shield 6 may be included.
  • the long-distance optical path is a ninth path (T9) that is incident on the electro-polarization conversion element 12 in the first direction linearly polarized light emitted from the image source 11 and the electro-polarization conversion element 12
  • the tenth path T10 through which the linearly polarized light in the second direction is incident on the polarization reflection mirror 4 and the linearly polarized light in the second direction through the polarization reflection mirror 4 are incident on the second reflection mirror 5.
  • the eleventh path T11, the linearly polarized light reflected from the second reflecting mirror 5, and the twelfth path T12 through which the polarizing reflecting mirror 4 is incident, are transmitted through the polarizing reflecting mirror 4.
  • the thirteenth path T13 in which the linearly polarized light in the second direction is incident on the first reflection mirror 3 and the fourteenth direction in which the linearly polarized light in the first direction reflected from the first reflection mirror 3 are incident on the wind shield 6 It may include a path T14.
  • the length L3 of the far optical path is equal to twice the thickness F of the polarization reflecting mirror 4 and the length L2 of the medium distance optical path by the sum of the distances of the eleventh path T11 and the twelfth path T12. It can be longer than
  • a portion of the P-wave linearly polarized light P emitted from the image source 11 may be deflected by the prism 9 to be directed to the polarization reflecting mirror 4 in a state where the wavelength is not converted, and the other part is an electric polarization converting element. It can pass through (12) and can be directed to the polarization reflecting mirror (4) in the state that the wavelength is not converted.
  • the P-wave linearly polarized light P incident on the front surface 41 of the polarization reflecting mirror 4 is reflected by the polarization reflecting mirror 4 to the first reflection mirror 3 and winded by the first reflecting mirror 3. It may be reflected to the shield 6.
  • the driver may recognize the first virtual image K formed by the near light path and the second virtual image M formed by the medium distance light path through the wind shield 6.
  • the vehicle head-up display can form two virtual images (K) M having different distances from the wind shield 6, and thus the two virtual images (K) M having different distances are drivers in the vehicle. Can be recognized by the eye J.
  • a portion of the P-wave linearly polarized light P emitted from the image source 11 may be deflected by the prism 9 to be directed to the polarization reflecting mirror 4 in a state where the wavelength is not converted, and the other part is an electric polarization converting element. It can be converted into the S-wave linearly polarized light (S) by (12) and then directed to the polarization reflecting mirror (4).
  • the P-wave linearly polarized light P incident on the front surface 41 of the polarization reflecting mirror 4 is reflected by the polarization reflecting mirror 4 to the first reflection mirror 3 and winded by the first reflecting mirror 3. It may be reflected to the shield 6.
  • the S-wave linearly polarized light S incident on the front surface 41 of the polarization reflection mirror 4 may pass through the polarization reflection mirror 4 and be directed to the second reflection mirror 5, and the second reflection mirror ( 5) may be reflected to the polarization reflecting mirror (4).
  • the S-wave linearly polarized light S reflected from the second reflecting mirror 5 to the polarizing reflecting mirror 4 may pass through the polarizing reflecting mirror 4 and then face the first reflecting mirror 3 and the first reflecting mirror.
  • S-wave linearly polarized light (S) directed to (3) can be reflected by the first reflecting mirror (3) to the wind shield (6).
  • the driver may recognize the first virtual image K formed by the near optical path and the third virtual image N formed by the far optical path through the wind shield 6.
  • the vehicle head-up display can form two virtual images (K) (N) having different distances from the wind shield (6), and thus the two virtual images (K) (N) having different distances are used as drivers in the vehicle. Can be recognized by the eye J.
  • the example in which the S-wave linearly polarized light (S) is emitted from the image source 11 is different from the example in which the P-wave linearly polarized light (P) is emitted from the image source 11, and the type of the linearly polarized light is the same, and thus the overlapping is repeated.
  • the detailed description thereof is omitted to avoid explanation.
  • the first virtual image K may be formed at the same distance regardless of the on / off of the polarization conversion element 12.
  • the interval between the first virtual image K and the second virtual image M may be shorter than the interval between the first virtual image K and the third virtual image N. That is, as the electric polarization conversion element 12 is turned on / off, the distance between two virtual images having different distances may be adjusted. Thereby, it is possible to adjust the distance of the virtual image corresponding to the external object according to the distance of the vehicle and the external object. In addition, there is an advantage that the position of the virtual image can be changed differently according to the information displayed on each virtual image.
  • the electro-polarization conversion element 12 may be controlled according to the distance between the vehicle being driven and another vehicle (front vehicle) located in front of it.
  • the distance with the front car may be sensed by the distance sensor installed in the vehicle, and the electric polarization conversion element 12 may be turned off if the distance with the front car is within the first set distance range, in this case, the first virtual image (K) and the second virtual image M may be formed.
  • the electro-polarization conversion element 12 may be turned on if the distance between the vehicle ahead is a second set distance range farther than the first set distance range, and in this case, the first virtual image K and the third virtual image N ) May be formed.
  • the polarization conversion element 12 may be turned on / off at a short cycle, and in this case, the second image M and the third image N may be recognized together in the driver's eye J. That is, the user may recognize that the first virtual image K, the second virtual image M, and the third virtual image N are simultaneously formed. In this way, the vehicle head-up display has an advantage of providing more information to the user at the same time.
  • FIG. 5 is a side view showing the main configuration when the polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the second embodiment of the present invention is on
  • FIG. 6 is a quarter-wave phase retarder shown in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged side view illustrating the two reflection mirrors and the polarization reflection mirrors
  • FIG. 7 is a side view illustrating the optical path when the electro-polarization conversion element of the vehicle head-up display according to the second embodiment of the present invention is turned on.
  • the present embodiment is the same as or similar to the first embodiment of the present invention except for further including the quarter-wave phase retarder 7, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the vehicle head-up display according to the present embodiment further includes a quarter-wave phase retarder 7 disposed between the polarization reflecting mirror 4 and the second reflection mirror 5. can do.
  • the quarter-wave phase retarder 7 may be a quarter wave plate that delays the phase of the incident linearly polarized light by a quarter wave.
  • One surface 74 and the other surface 73 of the quarter-wave phase retarder 7 may refer to a pair of planes that are relatively wide and face each other among the outer surfaces of the quarter-wave phase retarder 7. Can be.
  • One side 74 of the quarter-wave phase retarder 7 may be a front surface disposed to face forward, and the other surface 73 may be a rear surface disposed to face rearward.
  • the quarter-wave phase retarder 7 may be attached to a surface of the second reflection mirror 5 facing the polarization reflection mirror 4.
  • the quarter wave retarder 7 may be attached to the front surface 51 of the second reflection mirror 5.
  • the quarter-wave phase retarder 7 and the second reflection mirror 5 transmit the polarization reflection mirror 4.
  • the linearly polarized light in the second direction may be converted into the linearly polarized light in the first direction and reflected.
  • the arrangement angles of the image source 11, the prism 9, the electric polarization converting element 12, the first reflecting mirror 3, the polarizing reflecting mirror 4 and the second reflecting mirror 5 are viewed.
  • the position of the image source 11, the prism 9, the electro-polarization converting element 12, the first reflecting mirror 3, and the polarizing reflecting mirror 4 can also be seen. It may be the same as the first embodiment of the invention.
  • the distance D2 between the second reflecting mirror 5 and the polarizing reflecting mirror 4 is equal to the distance of the second reflecting mirror 5 and the canine reflecting mirror 4 according to the first embodiment of the present invention. May be shorter than D1).
  • the quarter-wave phase delayer 7 and the second reflection mirror 5 convert the wavelength of the incident linearly polarized light into half-wavelength. It can function as a half-wave retarder reflecting, and the linear polarization mirror 4 and the second reflection mirror (5) can be induced to reflect a plurality of linearly polarized light, the polarization reflection mirror (4) and the second reflection mirror The space between (5) can be reduced.
  • the second reflection mirror 5 may include a transparent transparent plate 5A and a reflective layer 5B in contact with the transparent plate 5A.
  • the reflective layer 5B may be positioned opposite to the polarization reflecting mirror 4 with respect to the transparent plate 5A.
  • the distance between the second reflection mirror 5 and the quarter-wave phase retarder 7 is as close as possible, and the second reflection mirror 5 and the quarter-wave phase retarder 7 are configured to be integrated. desirable.
  • the quarter-wave phase retarder 7 may be attached to the front surface 51 of the second reflecting mirror 5 with an adhesive 72.
  • the back 73 of the quarter-wave phase retarder 7 may be attached to the front surface 51 of the transparent plate 5A with an adhesive, in particular a transparent adhesive.
  • the front surface 74 of the quarter-wave phase retarder 7 may face the polarization reflecting mirror 4.
  • the front surface 74 of the quarter-wave phase retarder 7 may be spaced apart from the polarization reflecting mirror 4.
  • the near light path and the medium distance light path may be the same as the first embodiment of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.
  • some of the far optical paths may be different from the first embodiment of the present invention, and the remaining paths may be the same as the first embodiment of the present invention.
  • the ninth path T9, the tenth path T10, the thirteenth path T13, and the fourteenth path T14 of the far optical path of the present embodiment may be the same as the first embodiment of the present invention.
  • the eleventh paths T11A and T11B of the far optical path of the present embodiment may be different from the eleventh path T11 of the first embodiment of the present invention, and the twelfth path T12A of the far optical path of the present embodiment.
  • T12B may be different from the twelfth path T12 of the first embodiment of the present invention.
  • the linearly polarized light in the second direction transmitted through the polarization reflecting mirror 4 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave phase retarder 7, and the second reflecting mirror And a path T11A incident to (5).
  • the circularly polarized light incident on the second reflecting mirror 5 is reflected by the second reflecting mirror 5 to the quarter-wave phase retarder 7, and 1 / And a path T11B which is converted into linearly polarized light in the first direction by the four-wavelength phase retarder 7 and then enters the polarization reflecting mirror 4.
  • the linearly polarized light in the first direction incident from the quarter-wave retarder 7 to the polarization reflecting mirror 4 is 1 ⁇ 4 wavelength by the polarization reflecting mirror 4.
  • the circularly polarized light incident from the quarter-wave retarder 7 to the second reflecting mirror 5 is phased by the second reflecting mirror 5 by a quarter wavelength phase.
  • the linearly polarized light transmitted through the polarization reflection mirror 4 may be reflected in a zigzag shape while the wavelength is converted between the polarization reflection mirror 4 and the second reflection mirror 5.
  • the linearly polarized light transmitted through the polarization reflection mirror 4 is reflected once by the polarization reflection mirror 4 between the polarization reflection mirror 4 and the second reflection mirror 5 and twice by the second reflection mirror 5. It can be reflected and reflected three times in total. This embodiment allows the third reflection to place the second reflecting mirror 5 closer to the polarizing reflecting mirror 4 than in the first embodiment of the present invention.
  • the distance between the polarized reflection mirror 4 and the second reflection mirror 5 can be shortened by the quarter-wave retarder 7, which is more compact than in the case of the first embodiment of the present invention. It can have one size.
  • a portion of the P-wave linearly polarized light P emitted from the image source 11 may be deflected by the prism 9 and may be directed to the polarization reflecting mirror 4 without the wavelength being converted.
  • P-wave linearly polarized light P incident on the front surface of the polarization reflecting mirror 4 is reflected from the polarization reflecting mirror 4 to the first reflecting mirror 3, and the wind shield 6 is caused by the first reflecting mirror 3. Can be reflected.
  • the driver may recognize the first virtual image K formed by the near light path through the wind shield 6.
  • the other part of the P-wave linearly polarized light P emitted from the image source 11 is converted into the S-wave linearly polarized light S by the electric polarization conversion element 12 in the on state and then to the polarized reflection mirror 4.
  • the S-wave linearly polarized light S which is incident on the front surface 41 of the polarization reflection mirror 4, may pass through the polarization reflection mirror 4 and be directed to the second reflection mirror 5.
  • the S-wave linearly polarized light S emitted from the polarization reflecting mirror 4 toward the second reflecting mirror 5 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave phase retarder 7 and then the second reflecting mirror 5 It is reflected by the 1/4 wavelength phase retarder (7), the P wave linearly polarized light (P) can be emitted toward the polarization reflecting mirror (4) in the 1/4 wavelength phase retarder (7).
  • the P-wave linearly polarized light P emitted from the quarter-wave retarder 7 toward the polarized light reflecting mirror 4 does not pass through the polarized light reflecting mirror 4, and the rear surface 42 of the polarized light reflecting mirror 4 does not transmit. Can be reflected toward the second reflecting mirror 5.
  • the P-wave linearly polarized light P reflected from the polarization reflecting mirror 4 toward the second reflecting mirror 5 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave phase retarder 7 and then the second reflecting mirror 5 Is reflected by the quarter-wave phase retarder 7, and the S-wave linear polarized light S is emitted from the quarter-wave phase retarder 7 to face the polarization reflection mirror 4.
  • the S-wave linearly polarized light S emitted from the quarter-wave retarder 7 to the polarization reflecting mirror 4 may pass through the polarization reflecting mirror 4 and then be directed to the first reflection mirror 3.
  • the S-wave linear polarization S directed to the first reflection mirror 3 may be reflected by the first reflection mirror 3 to the wind shield 6.
  • the driver may recognize the third virtual image N formed by the far optical path.
  • FIG. 8 is a side view showing the main configuration when the electric polarization conversion element of the head-up display for a vehicle according to the third embodiment of the present invention is on
  • FIG. 9 is a quarter-wave phase retarder shown in FIG.
  • the side reflection mirror, the polarization reflection mirror, and the third reflection mirror is an enlarged side view.
  • the present embodiment is the same or similar to the second embodiment of the present invention except for the third reflecting mirror 8, so that the same reference numerals are used and detailed description thereof will be omitted.
  • the vehicle head-up display according to the present embodiment may further include a third reflection mirror 8 disposed on a part of the front surface of the quarter-wave phase delay unit 7.
  • the third reflecting mirror 8 may be located between the quarter wavelength retarder 7 and the polarizing reflecting mirror 4.
  • the third reflection mirror 8 may be a mirror that reflects the light reflected from the polarization reflection mirror 4 back to the polarization reflection mirror 4.
  • the third reflection mirror 8 may be disposed to face the polarization reflection mirror 4, and may be spaced apart from the polarization reflection mirror 4.
  • the third reflecting mirror 8 may be attached to the front of the quarter-wave phase delayer 7.
  • the third reflection mirror 8 may be attached to the front of the quarter-wave retarder 7 so as to be spaced apart from the polarization reflection mirror 4.
  • the third reflecting mirror 8 may be a flat mirror attached to the front of the quarter-wave retarder 7.
  • the third reflecting mirror 8 may include a transparent transparent plate 80A and a reflective layer 80B positioned between the transparent plate 80A and the quarter-wave phase retarder 7.
  • the third reflecting mirror 8 may be attached to the front of the quarter-wave retarder 7 by an adhesive.
  • the reflective layer 80B of the third reflecting mirror 8 may be attached to the front surface of the quarter-wave retarder 7.
  • the third reflection mirror 8 may have a smaller size than each of the second reflection mirror 5 and the quarter-wave retarder 7.
  • the quarter-wave phase retarder 7, the second reflecting mirror 5, and the third reflecting mirror 8 may be constituted by one mirror assembly.
  • Such a mirror assembly may include a reflection region in which the third reflection mirror 8 is located and a wavelength conversion and reflection region in which the third reflection mirror 8 is not located.
  • the reflection area may be a first area that totally reflects linearly polarized light reflected by the polarization reflection mirror 4 to the polarization reflection mirror 4 without wavelength conversion.
  • the linearly polarized light reflected by the polarization reflection mirror 4 passes through the quarter wave phase retarder 7, and the second reflection mirror 5 again turns the quarter wave phase retarder 4. It may be a second area reflected by).
  • the P-wave linearly polarized light P emitted from the image source 11 may be wavelength-converted into the S-wave linearly polarized light S in the on-state electric polarization conversion element 12 and may pass through the polarization reflection mirror 4. have.
  • the S-wave linearly polarized light S transmitted through the polarization reflecting mirror 4 may be directed to the second reflecting mirror 5, as in the second embodiment of the present invention, and may be circled by the quarter-wave phase retarder 7. After being converted to polarized light, it is reflected by the second reflection mirror 5 to the quarter-wave phase retarder 7, and in the quarter-wave phase retarder 7 as in the second embodiment of the present invention, the P wave
  • the linearly polarized light P may be emitted toward the polarization reflecting mirror 4.
  • P-wave linearly polarized light P emitted from the quarter-wave retarder 7 toward the polarized light reflecting mirror 4 does not transmit the polarized light reflecting mirror 4, as in the second embodiment of the present invention, It can be reflected at the rear of the mirror 4.
  • the P-wave linearly polarized light P reflected from the polarization reflecting mirror 4 is incident on the third reflecting mirror 8 of the present embodiment and is reflected by the third reflecting mirror 8. 4) can be totally reflected.
  • the P-wave linearly polarized light P reflected by the third reflection mirror 8 to the polarization reflection mirror 4 does not pass through the polarization reflection mirror 4, and the second reflection mirror is disposed on the rear surface of the polarization reflection mirror 4. Can be reflected towards 5).
  • the P-wave linearly polarized light reflected from the rear surface of the polarization reflecting mirror 4 toward the second reflecting mirror 5 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave phase retarder 7 and then applied to the second reflecting mirror 5. Is reflected by the 1/4 wavelength phase retarder 7, and the S wavelength linear polarized light S is emitted from the 1/4 wavelength phase retarder 7 as in the second embodiment of the present invention, and thus the polarized reflection mirror 4 Can face.
  • the S-wave linearly polarized light S emitted from the quarter-wave retarder 7 to the polarized light reflecting mirror 4 passes through the polarized light reflecting mirror 4, as in the second embodiment of the present invention, and then the first reflecting mirror. (3), the S-wave linearly polarized light (S) directed to the first reflection mirror (3) can be reflected by the first reflection mirror (3) to the wind shield (6).
  • the driver may recognize the third virtual image N formed by the far optical path.
  • the third virtual image N may be formed at a far distance than in the case of the second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment may further include an optical path from the rear surface of the polarization reflection mirror 4 to the third reflection mirror 8 and the optical path from the third reflection mirror 8 to the rear surface of the polarization reflection mirror 4. By using these two optical paths, the third virtual image N can be formed at a far distance more than in the case of the second embodiment of the present invention.
  • the distance D3 between the polarization reflecting mirror 4 and the second reflecting mirror 5 according to the present embodiment. May be shorter than the distance D2 between the polarization reflection mirror 4 and the second reflection mirror 5 of the second embodiment of the present invention.
  • the front-rear width of the vehicle head-up display may be shorter than the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view in which a first virtual image and a second virtual image are inclined when the polarization reflection mirror of the vehicle head-up display according to the fourth embodiment of the present invention is rotated
  • FIG. 11 is a vehicle according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the third image is tilted when the second reflecting mirror of the head-up display is rotated.
  • the present embodiment may further include a first rotating mechanism 60 which rotates any one of the polarization reflecting mirror 4 and the second reflecting mirror 5.
  • the present embodiment may further include a second rotating mechanism 70 which rotates the other of the polarizing reflection mirror 4 and the second reflection mirror 5.
  • the vehicle head-up display is configured with the first virtual image K (K ') and the second virtual image M ( Only the slope of M ') may be adjusted, and the slope N (N') of the third virtual image N may not be adjusted.
  • the vehicle head-up display adjusts only the inclination of the third virtual image N (N '), The inclination of the first virtual image K (K ') and the second virtual image M (M') may not be adjusted.
  • This embodiment may include both the first rotary mechanism 60 and the second rotary mechanism 70, in which case the first virtual image K (K ') and the first rotary mechanism 60 are used.
  • the inclination of the second virtual image M (M ') can be adjusted, and the inclination of the third virtual image N (N') can be adjusted by the second rotating mechanism 70.
  • the first rotation mechanism 60 may be a polarization reflection mirror rotation mechanism connected to one side of the polarization reflection mirror 4 to rotate the polarization reflection mirror 4.
  • the first rotation mechanism 60 may include a motor, and the rotation axis of the motor is connected to the rotation center of the polarization reflection mirror 4 to directly rotate the polarization reflection mirror 4.
  • the second rotating mechanism 60 may include a motor and a power transmission member connected to the motor and connected to the rotation axis of the polarization reflection mirror 4, and may rotate the polarization reflection mirror 4 through the power transmission member.
  • the first rotation mechanism 60 rotates the polarization reflection mirror 4 at an angle at which the polarization reflection mirror 4 does not come into contact with the second reflection mirror 5 when the polarization reflection mirror 4 is rotated.
  • the first rotating mechanism 60 may rotate the polarization reflection mirror 4 by a predetermined angle in a clockwise or counterclockwise direction. As shown in FIG. 10, the polarization reflector 4 may be rotated to be inclined at a predetermined angle with respect to the second reflection mirror 5 in a state in which the polarization reflection mirror 4 is disposed in parallel with the second reflection mirror 5.
  • the reflection angle of the polarization reflecting mirror 4 is variable, and as shown in FIG. 10, the first virtual image K 'formed at a short distance L1 from the wind shield 6.
  • the second virtual image M 'formed at the intermediate distance L2 may be inclined at a predetermined angle.
  • the first rotating mechanism 60 can reversely rotate the polarization reflecting mirror 4 so as to be disposed in parallel with the second reflecting mirror 5, in which case the first rotating mechanism is remotely located from the wind shield 6.
  • the virtual image K may be vertical.
  • the second rotating mechanism 70 may be a second reflecting mirror rotating mechanism connected to one side of the second reflecting mirror 5 to rotate the second reflecting mirror 5.
  • the second rotating mechanism 70 may include a motor, and the rotating shaft of the motor is connected to the rotation center of the second reflecting mirror 5 to directly rotate the second reflecting mirror 5.
  • the second rotating mechanism 70 may include a motor and a power transmission member connected to the motor and connected to the rotation shaft of the second reflection mirror 5, and configured to rotate the second reflection mirror 5 through the power transmission member. It is also possible.
  • the second rotating mechanism 70 preferably rotates the second reflecting mirror 5 at an angle at which the second reflecting mirror 5 does not come into contact with the polarizing reflecting mirror 4 when the second reflecting mirror 5 rotates.
  • the second rotating mechanism 70 may rotate the second reflecting mirror 5 by a predetermined angle in a clockwise or counterclockwise direction, and the second reflecting mirror 5 may be a polarized light reflecting mirror ( In a state arranged in parallel with 4), it can be rotated so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the polarization reflecting mirror 4.
  • the reflection angle of the second reflection mirror 5 is variable, and as shown in FIG. 11, the third virtual image formed at a distance L3 from the wind shield 6 ( N ') can be tilted at an angle.
  • the second rotating mechanism 70 may reversely rotate the second reflecting mirror 5 so as to be arranged in parallel with the polarizing reflecting mirror 4, in which case, the third rotating mirror is located at a distance from the wind shield 6.
  • the virtual image N may be vertical.
  • FIG. 12 is a side view showing the main configuration when the electric polarization conversion element of the vehicle head up display according to the fifth embodiment of the present invention is off
  • FIG. 13 is a vehicle head up display according to the fifth embodiment of the present invention.
  • Fig. 14 is a side view showing the main configuration when the electro-polarization conversion element is turned on
  • Fig. 14 is an enlarged side view of the linear polarizer, the prism, the electro-polarization conversion element and the separating partition shown in Fig. 13.
  • the imaging apparatus 1 of the present exemplary embodiment may further include a separating partition wall 100 for improving the image quality of the virtual images K, M, and N.
  • a separating partition wall 100 for improving the image quality of the virtual images K, M, and N.
  • Other configurations and operations other than 100) are the same as or similar to those of the first embodiment of the present invention, and therefore the same reference numerals are used, and detailed description thereof will be omitted.
  • the imaging apparatus 1 of the present embodiment may further include a separation partition 100.
  • the separation barrier 100 may improve the image quality of the image light emitted from the vehicle head-up display toward the wind shield 6 of the vehicle.
  • the separating partition 100 prevents each virtual image K, M, N formed by the image light from overlapping or interfering with each other, and each virtual image K, M, N ) You can remove unnecessary surrounding images.
  • the separation barrier 100 may prevent mutual interference between light passing through the prism 9 of the imaging apparatus 1 and light passing through the electro-polarization conversion element 12.
  • the separation barrier 100 may be disposed between the light exit surface of the image source 11 and one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the separating partition wall 100 may be disposed between the light exit surface 14B of the linear polarizer 14 and one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the separation barrier 100 may be disposed to be in contact with the light exit surface of the image source 11.
  • the separation barrier 100 may be disposed in contact with the light exit surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the separation barrier 100 may have a predetermined height in the direction of the polarization reflection mirror 4 in the image source 11.
  • the separation partition wall 100 may be disposed to stand upward from the image source 11.
  • the separation partition 100 may be disposed to be inclined at a predetermined angle.
  • the prism 9 may be disposed on one side of the separation barrier 100, and the polarization conversion element 12 may be disposed on the other side. That is, the separation barrier 100 may be disposed between the prism 9 and the electro-polarization conversion element 12.
  • the prism 9 and the electro-polarization conversion element 12 may be installed to be spaced apart from the separation barrier 100, and may be installed in contact with each other.
  • the separation barrier 100 may partition the light exit surface 14B of the linear polarizer 14 into a first light exit region U and a second light exit region V.
  • the first light emitting region U may be a portion located on one side of the separation barrier 100 among the light emitting surfaces 14B of the linear polarizer 14, and the second light emitting region V is the linear polarizer 14. It may be a portion located on the other side of the separation partition 100 of the light exit surface (14B) of.
  • the prism 9 may overlap the first light emitting region U in the vertical direction, and the electro-polarization conversion element 12 may overlap the second light emitting region V in the vertical direction.
  • the first light emission area U may face the prism 9 and the separation barrier 100.
  • the first light emitting region U may face only the prism 9.
  • the first light emitting area U may not be exposed to the upper direction and may not face one surface 41 of the polarization reflecting mirror 4.
  • the second light emitting region V may face the electro-polarization conversion element 12 and the separation barrier 100.
  • the second light emitting region V may also look only at the electro-polarization conversion element 12.
  • At least a portion of the linearly polarized light emitted to the first light emitting region U of the linear polarizer 14 may be incident and refracted by the prism 9.
  • At least a portion of the linearly polarized light emitted to the second light emitting region V of the linear polarizer 14 may be incident to the electro-polarization converting element 12.
  • the electric polarization converting element 12 when the electric polarization converting element 12 is in an on state, the light incident to the electric polarization converting element 12 may be converted into a half wavelength.
  • the electric polarization converting element 12 when the electric polarization converting element 12 is in an off state, the light incident on the electric polarization converting element 12 may pass through the electric polarization converting element 12 without being converted into a half wavelength.
  • the linearly polarized light that does not pass through the prism 9 among the linearly polarized light emitted to the first light emitting region U may be blocked or reflected by the separation barrier 100 and may not be directed to the polarization reflecting mirror 4.
  • the linearly polarized light that does not pass through the electro-polarization conversion element 12 among the linearly polarized light emitted into the second light emission region V may be blocked or reflected by the separation barrier 100 and may not be directed to the polarization reflecting mirror 4. .
  • the separation partition 100 may include a first partition 110 and a second partition 120.
  • the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be formed as a plate member, respectively.
  • the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be integrally formed, or may be formed separately.
  • the length or height of the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be different or the same.
  • the half-wavelength retarder 12 may be positioned opposite to the second partition wall 120 with respect to the first partition wall 110.
  • the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be disposed at a predetermined angle ⁇ 3.
  • Each of the barrier ribs 110 and 120 may be disposed at a predetermined angle with the light exit surface of the image source 11.
  • the light exit plane of the image source 11 may refer to the light exit plane 14B of the linear polarizer 14.
  • Angles formed by the light exit surfaces of the partitions 110 and 120 and the image source 11 may be different from each other.
  • the angle ⁇ 1 between the first barrier rib 110 and the light exit surface 14B of the linear polarizer 14 is an angle ⁇ 2 between the second barrier rib 120 and the light exit surface 14B of the linear polarizer 14. ) May be different.
  • the angle ⁇ 1 formed between the light exit surface 14B of the first partition 110 and the linear polarizer 14 and the angle formed by the light exit surface 14B of the second partition 120 and the linear polarizer 14 ⁇ 2) may be an acute angle.
  • One of the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be disposed perpendicular to the light exit surface 14B of the linear polarizer 14, and the other may be a light exit surface of the linear polarizer 14. It is also possible to be arranged at an acute angle with 14B).
  • the second barrier wall 120 may be disposed farther from the first barrier wall 110 as the second barrier wall 120 moves away from the light exit surface of the image source 11.
  • the distance between the first and second barrier ribs 110 and 120 may be longer as the distance from the image source 11 increases.
  • each of the partitions 110 and 120 is the minimum at the end portions 112 and 122 of the image source 11 side of each of the partitions 110 and 120 and the maximum at the other ends 111 and 121. have.
  • the light emitted from the first light exit area U and the light emitted from the second light exit area V overlap or mutually interfere with each other. Can be prevented, and the reliability of the separation partition 100 can be improved.
  • the image source 11 and the far ends 111 and 121 of both ends of each of the barrier ribs 110 and 120 may be sharply formed.
  • the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be disposed to be spaced apart from each other. However, in order to prevent unnecessary loss of light emitted from the linear polarizer 14, the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be disposed to be in contact with each other. In more detail, the image sources 11 side ends 112 and 122 of the first and second partition walls 110 and 120 may be in contact with each other.
  • One end 112 and 122 of each of the barrier ribs 110 and 120 may be disposed to contact the light exit surface of the image source 11.
  • one end 112 of the first partition wall 110 and one end 122 of the second partition wall 120 may be in contact with the light exit surface 14B of the linear polarizer 14.
  • the vertical distance from the light exit surface of the image source 11 to the prism 9 may be shorter than the vertical distance from the light exit surface of the image source 11 to the upper end 111 of the first partition wall 110.
  • the vertical distance from the light exit surface of the image source 11 to the electro-polarization conversion element 12 is the vertical distance from the light exit surface of the image source 11 to the upper end 121 of the second partition wall 120. Can be shorter.
  • the upper end portion of the separation partition wall 100 may be located above the half-wavelength phase retarder 12.
  • the upper end 111 of the first partition wall 110 may be located above the half-wavelength phase retarder 12.
  • a part of the prism 9 may overlap the first partition wall 110 in the up and down direction, and a part of the electro-polarization conversion element 12 may overlap the second partition wall 120 in the up and down direction. As a result, the portion of the light passing through the prism 9 and the electro-polarization conversion element 12 to form an unnecessary peripheral image may be blocked.
  • the separation barrier 100 may have a space 130 having an open upper side.
  • an open space 130 may be formed between the first partition wall 110 and the second partition wall 120 to face one surface 41 of the polarization reflection mirror 4.
  • the space 130 may serve as an optical trap.
  • the space 130 having the upper side open in the separation barrier 100 is not formed, light outside the predetermined optical path among the light emitted from the imaging apparatus 1 or outside entered into the inside of the vehicle head-up display from the outside Light may be reflected from the upper part of the separation barrier 100 to reduce the image quality of each virtual image K, M, or N, or may form unnecessary virtual images.
  • the space 130 between the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be trapped by reflecting external light or the like from the inside.
  • the image quality of the virtual images K, M, and N can be improved, and unnecessary images can be prevented from appearing to the user.
  • the space 130 between the first partition wall 110 and the second partition wall 120 may be disposed to face the portion where the external light enters.
  • the external light may be sunlight entering through the wind shield 6, and the sunlight may enter from above the first reflecting mirror 3. Therefore, the separation partition wall 100 may be disposed such that the space 130 between the first partition wall 110 and the second partition wall 120 faces the upper side of the first reflection mirror 3.
  • the separation partition wall 100 may be disposed such that the space 130 between the first partition wall 110 and the second partition wall 120 faces between the first reflection mirror 3 and the polarization reflection mirror 4. have.
  • the separation partition 100 may include a space 130 between the first partition 110 and the second partition 120 and the reflective surface 32 of the first reflection mirror 3 and the polarization reflection mirror 4. It may be arranged to look between the one surface (41) of.
  • first and second barrier ribs 110 and / or 120 may be formed with a protrusion 113 protruding outward.
  • the outer side may be a direction toward the opposite side of the space 130 formed between the partition walls 110 and 120.
  • the protrusion 113 may protrude perpendicularly to each of the barrier ribs 110 and 120, but is not limited thereto.
  • the protrusion 113 may be formed at ends 111 and 121 far from the image source 11 among the end portions of the first and second barrier ribs 110 and / or 120.
  • the protrusion 113 may serve as a light trap.
  • the protrusion 113 may block unnecessary linear polarization that forms a peripheral image of the virtual image among the linear polarizations emitted from the image source 11.
  • the protrusion 113 formed on the first partition wall 110 may protrude toward the first light emission area U. That is, the protrusion 113 formed on the first partition wall 110 may protrude toward the prism 9 side.
  • the protrusion 113 formed on the first partition wall 110 may serve to block such linear polarization.
  • the protrusion When the protrusion is formed on the second partition wall 120, the protrusion may protrude toward the electro-polarization conversion element 12.
  • the protrusion formed on the second partition wall 120 may serve to block such linear polarization.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는, 제1방향의 선편광을 출사하는 영상 소스; 영상 소스에서 출사된 선편광 중 일부를 굴절시키는 프리즘; 오프시 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 투과하고, 온 시 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 제1방향과 직교한 제2방향의 선편광으로 반파장 변환하는 전기 편광변환소자; 차량의 윈드 쉴드로 광을 반사하는 제1반사미러; 제1반사미러와 이격되게 배치되고, 제1방향의 선편광을 반사하고, 제2방향의 선편광을 투과하는 편광반사미러; 및 편광반사미러와 이격되게 배치되고, 편광반사미러를 투과한 광을 편광반사미러로 반사하는 제2반사미러를 포함할 수 있다.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이
본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 허상을 형성할 수 있는 차량용 헤드 업 디스플레이에 관한 것이다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 차량에 구비되어 차량의 윈드 쉴드를 향해 이미지 광을 출사하는 기기이다. 차량용 헤드 업 디스플레이는 차량 주행 중에 운행 정보를 포함하는 각종 정보를 표시할 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 이미지 광을 생성하여 출력하는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에서 생성된 이미지 광이 반사되는 적어도 하나의 미러를 포함한다.
디스플레이 패널에서 생성된 이미지 광은 미러에 의해 차량의 윈드 쉴드로 입사될 수 있고, 운전자는 윈드 쉴드 전방 위치의 허상을 인식할 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 2개의 영상 소스를 포함할 경우, 2개의 허상을 형성할 수 있고, 이 경우 차량용 헤드 업 디스플레이의 편의성은 증대될 수 있다.
KR 10-2015-0093353 A 에는, 2개의 영상 소스를 이용하여, 2개의 허상을 형성하는 기술이 개시되나, 이 경우, 2개의 영상 소스로 인해 구조가 복잡하고 소비전력이 증대되며, 전체 크기가 증대되어 컴팩트화되기 어려운 문제점이 있다.
한편, 차량용 헤드 업 디스플레이는 1개의 영상 소스를 포함하되, 광 경로의 전체 길이가 상이한 2개의 광 경로를 형성하여 2개의 허상을 형성하는 것이 가능하고, 일예로 US 2013/0265646 A1(2013년10월10일 공개)에는 1개의 영상 소스와, 1개의 하프 미러 (Half Mirror)와, 1개 또는 3개의 평판 미러(Flat Mirror)로 2개의 허상을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 경우, 하프 미러가 사용되기 때문에 광손실이 크고, 2개 허상의 거리차 확보를 위해 다수의 평판미러가 사용되므로 1개의 하프 미러와 다수의 평판미러 각각의 크기에 따른 간섭에 의해 정밀한 허상거리 간격 설정이 어려운 문제점이 있다.
또한, US 2015/0061976 A1(2015년03월05일 공개)에는 1개의 영상 소스와, 다수의 패스 미러(path mirror)과, 광 배플(light baffle)를 사용하여 2개의 허상을 형성하는 기술이 개시되고 있으나, 서로 상이한 각도로 배치된 다수의 평판 미러들이 광을 순차적으로 반사하는 광 경로를 형성하므로, 부품수가 많고 구조가 복잡한 문제점이 있다.
또한, 상기 선행 기술들은 허상거리가 고정되어 각 허상간의 간격을 조절할 수 없고, 차량의 외부 교통 상황등에 따라 허상 거리를 유기적으로 조절할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 복수개의 허상을 생성 가능한 차량용 헤드 업 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 허상거리를 변경 가능한 차량용 헤드 업 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 광의 선택적 투과/반사를 이용하여 부품수를 최소화하면서 컴팩트화가 가능한 차량용 헤드 업 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는, 제1방향의 선편광을 출사하는 영상 소스; 상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 일부를 굴절시키는 프리즘; 오프시 상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 투과하고, 온 시 상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 상기 제1방향과 직교한 제2방향의 선편광으로 반파장 변환하는 전기 편광변환소자; 차량의 윈드 쉴드로 광을 반사하는 제1반사미러; 상기 제1반사미러와 이격되게 배치되고, 상기 제1방향의 선편광을 반사하고, 상기 제2방향의 선편광을 투과하는 편광반사미러; 및 상기 편광반사미러와 이격되게 배치되고, 상기 편광반사미러를 투과한 광을 상기 편광반사미러로 반사하는 제2반사미러를 포함할 수 있다.
상기 영상 소스는, 이미지 광을 출사하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널에서 출사된 이미지 광을 상기 제1방향으로 선형 편광시키는 선형 편광기(Linear Polarizer)를 포함할 수 있다. 상기 프리즘과 및 전기 편광변환소자는 각각 상기 선형 편광기보다 크기가 작을 수 있다.
상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자는 상기 선형 편광기의 서로 상이한 영역을 마주볼 수 있다.
상기 선형 편광기는 상기 프리즘을 마주보는 제1영역; 및 상기 전기 편광변환소자의 일면을 마주보는 제2영역을 가질 수 있다.
상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자는 전, 후 배치될 수 있다.
상기 프리즘은, 상기 편광반사미러를 향하고, 경사지게 형성된 제1면; 및 상기 선형 편광기를 마주보는 제2면을 가질 수 있다.
상기 프리즘 및 전기 편광변환소자는 상기 영상 소스의 광출사면과 상기 편광반사미러의 일면 사이에 배치될 수 있다.
상기 편광반사미러는, 상기 프리즘 및 전기 편광변환소자의 상측에 위치하고, 상기 제1반사미러의 후방에 배치될 수 있다.
상기 편광반사미러는 상기 제1반사미러의 후방에 배치된 와이어 그리드 편광기이고, 상기 제2반사미러는 상기 편광반사미러를 마주보게 배치된 평판 미러를 포함할 수 있다.
상기 편광반사미러는 상기 영상소스에서 출사된 선편광이 입사되는 일면이 전방 하측을 향하게 경사 배치되고, 상기 제2반사미러는 상기 편광반사미러와 동일한 방향으로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 편광반사미러는 경사지게 배치되고, 전후방향에 대해 상기 제1반사미러와 상기 제2반사미러 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는, 상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자 사이에 위치하는 분리 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 분리 격벽은, 상기 영상소스의 광출사면에 비스듬히 배치된 제1격벽; 및 상기 영상소스의 광출사면에서 멀어질수록 상기 제1격벽과 멀어지게 배치된 제2격벽을 포함할 수 있다.
상기 제1격벽 및 상기 제2격벽 사이에는 상기 제1반사미러와 상기 편광반사미러의 사이를 향하는 공간이 형성될 수 있다.
상기 제1격벽 및/또는 상기 제2격벽에는 외측으로 돌출된 돌출부가 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 편광반사미러가 선편광을 선택적으로 투과/반사하므로, 광이 단순히 복수개의 반사미러를 순차적으로 반사하는 경우 보다 차량용 헤드 업 디스플레이를 컴팩트화할 수 있고, 그 크기를 최소화할 수 있다.
또한, 영상 소스에서 출사된 제1방향의 선편광이 프리즘과, 전기 편광변환소자와, 편광반사미러와, 제1반사미러와, 제2반사미러의 5개 광학구조물에 의해 3개의 거리가 상이한 허상을 형성할 수 있으므로, 3개의 거리가 상이한 허상을 형성하기 위한 부품수를 최소화할 수 있는 이점이 있다
또한, 전기 편광변환소자의 온/오프에 의해, 동시에 형성되는 2개의 허상 사이의 거리를 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 전기 편광변환소자의 온/오프 주기를 충분히 짧게 함으로써 사용자는 동시에 3개의 허상이 형성된 것처럼 인식할 수 있어, 사용자에게 더 많은 정보를 동시에 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 위상지연자에 의해 편광반사미러와 제2반사미러의 거리가 최소화될 수 있고, 보다 컴팩트화가 가능한 이점이 있다.
또한, 위상지연자가 제2반사미러의 전면에 부착되어, 위상지연자와 제2반사미러의 설치가 용이하고, 위상지연자와 제2반사미러가 이격될 경우 보다 컴팩트화가 가능한 이점이 있다.
또한, 간단한 구조로 각 허상을 기울어지게 형성할 수 있고, 입체감을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 분리 격벽에 의해 각 허상을 형성하는 광이 서로 중첩되거나 간섭되지 않고, 각 허상의 화질이 개선되는 이점이 있다.
또한, 분리 격벽에 의해 각 허상의 불필요한 주변 영상이 차단될 수 있는 이점이 있다.
또한, 차량용 헤드 업 디스플레이의 외부에서 내부로 들어온 외부광 등이 분리 격벽에서 반사되어 운전자에게 불필요한 영상이 보여지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 광 경로가 도시된 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 광 경로가 도시된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 1/4 파장 위상지연자, 제2반사미러 및 편광반사미러가 확대 도시된 측면도이다.
도 7는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 광 경로가 도시된 측면도이다.
도 8는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 9은 도 8에 도시된 1/4 파장 위상지연자, 제2반사미러, 편광반사미러 및 제3반사미러가 확대 도시된 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 편광반사미러의 회전시 제1허상 및 제2허상이 기울어지게 형성된 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 제2반사미러의 회전시 제3허상이 기울어지게 형성된 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 선형 편광기, 프리즘, 전기 편광변환소자 및 분리 격벽이 확대 도시된 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
본 명세서에 기재된 상하 방향은 수직한 방향뿐만 아니라 소정 각도 후방 방향으로 경사진 상하 방향과 소정 각도 전방 방향으로 경사진 상하 방향을 모두 포함하는 의미일 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 전후 방향은 수평한 방향뿐만 아니라 소정 각도 상측 방향으로 경사진 전후 방향과 소정 각도 하측 방향으로 경사진 전후 방향을 모두 포함하는 의미일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 광 경로가 도시된 측면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 광 경로가 도시된 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는, 영상기구(1)와, 제1반사미러(3)와, 편광반사미러(4)와, 제2반사미러(5)를 포함할 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 차량의 윈드 쉴드(6)를 향해 이미지 광을 출사할 수 있다. 윈드 쉴드(6)는 차량의 전방을 바라보도록 배치된 윈도우일 수 있다. 운전자는 윈드 쉴드(6)를 통해 차량의 전방 외부를 주시할 수 있고, 헤드 업 디스플레이에 의해 윈드 쉴드(6)의 전방에 형성된 허상(K)(M)(N)을 바라볼 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 차량의 운전석 전방의 인스트루먼트 패널(10)에 수용되거나 인스트루먼트 패널(10) 위에 올려질 수 있고, 상측 방향으로 이미지 광을 조사할 수 있다.
영상기구(1)는 제1방향의 선편광과, 제1방향과 직교한 제2방향의 선편광을 출사할 수 있다.
영상기구(1)는 영상 소스(11)와, 프리즘(9)과, 전기 편광변환소자(12)를 포함할 수 있다.
영상 소스(11)는 제1방향의 선편광을 출사할 수 있다.
프리즘(9)은 영상 소스(11)에서 출사된 선편광을 굴절시킬 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는, 온(on)시 영상 소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광을 제2방향의 선편광으로 반파장 변환할 수 있다. 전기 편광변환소자(12)는, 오프(off)시 제1방향의 선편광을 투과할 수 있다.
영상 소스(11)는 이미지 광을 출사하는 디스플레이 패널(13)와, 디스플레이 패널(13)에서 출사된 이미지 광을 제1방향으로 선형 편광시키는 선형 편광기(14, Linear Polarizer)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(13)은 디스플레이 소자(15)와; 디스플레이 소자(15)로 광을 조사하는 광원(16)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(13)은 선형 편광기(14)을 향해 이미지 광을 출사할 수 있다. 디스플레이 패널(13)은 이미지 생성 유닛으로서, LCD(Liquid Crystal Display) 패널, 엘이디(Light Emitting Diode) 패널, 오엘이디 (Organic Light Emitting Diode) 패널 등과 같이 전기신호를 컨트롤하여 이미지 광을 생성할 수 있는 디스플레이 기기일 수 있다.
광원(16)은 디스플레이 소자(15)를 향해 광을 조사할 수 있는 백라이트 유닛(BLU)일 수 있다. 광원(16)은 LED, OLED 등이 적용될 수 있다.
선형 편광기(14, Linear Polarizer)는 디스플레이 패널(13)에서 출사된 이미지 광 중 제1방향의 선편광만을 통과시킬 수 있다. 디스플레이 패널(13)에서는 편광되지 않은 무편광(Non Polarized Light)이 출사될 수 있고, 무편광은 선형 편광기(14)에서 제1방향으로 편광될 수 있다. 선형 편광기(14)에서는 P파 선편광(P) 또는 S파 선편광(S)이 출사될 수 있다.
선형 편광기(14)은 디스플레이 소자(15) 내부에 구비되는 것이 가능하고, 이 경우 디스플레이 소자(15) 에서는 선형 편광기(14)에 의해 편광된 선편광이 출사될 수 있다.
선형 편광기(14)는 디스플레이 소자(15) 외부에 배치되는 것도 가능하고, 이 경우, 디스플레이 소자(15) 에서 출사된 무편광은 선형 편광기(14)로 입사될 수 있고 선형 편광기(14)에서는 제1방향으로 편광된 선평광이 출사될 수 있다.
선형 편광기(14)가 디스플레이 소자(15) 외부에 배치될 경우, 선형 편광기(14)의 일면(14A)은 디스플레이 소자(15) 을 마주보게 배치될 수 있고, 선형 편광기(14)의 타면(14B)은 편광반사미러(4)를 향하게 배치될 수 있다.
선형 편광기(14)는 디스플레이 패널(13)를 마주보는 일면(14A)이 광이 입사되는 광입사면일 수 있고, 타면(14B)이 광출사면일 수 있다.
선형 편광기(14)은 디스플레이 소자(15)의 광 출사면을 덮게 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(13)이 상측 방향으로 무편광을 출사할 경우, 선형 편광기(14)은 디스플레이 패널(15) 상측에 위치되게 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(13)이 하측 방향으로 무편광을 출사할 경우, 선형 편광기(14)은 디스플레이 패널(15) 하측에 위치되게 배치될 수 있다.
프리즘(9)은 영상 소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부를 굴절시킬 수 있다.
프리즘(9)과 전기 편광변환소자(12)는 전, 후 배치될 수 있다.
프리즘(9)은 편광반사미러(4)와 상하방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
프리즘(9)은 제1방향의 선편광이 전기 편광변환소자(12)에서 출사된 선편광과 멀어지는 방향으로 광을 출사할 수 있다.
프리즘(9)은 경사지게 형성된 제1면(91)과, 평평하게 형성된 제2면(92)을 포함할 수 있다. 제1면(91)은 프리즘(9)의 광출사면일 수 있고, 제2면(92)은 프리즘(9)의 광입사면일 수 있다.
제1면(91)은 편광반사미러(4)의 일면(41)과 같은방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 제1면(91)은 편광반사미러(4)의 일면(41)을 향할 수 있다.
제2면(92)은 선형 편광기(14)의 광츨사면(14B)을 마주볼 수 있다.
프리즘(9)은 영상 소스(11)의 광출사면과 편광반사미러(4)의 일면(41) 사이에 배치될 수 있다. 영상 소스(11)가 선형 편광기(14)을 포함할 경우, 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)은 영상 소스(11)의 광출사면일 수 있다.
프리즘(9)은 선형 편광기(14) 보다 크기가 작을 수 있다. 프리즘(9)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 보다 크기가 작을 수 있다.
그리고, 프리즘(9)는 선형 편광기(14)의 일부 영역을 마주볼 수 있다. 프리즘(9)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 일부 영역만을 마주볼 수 있고, 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 타 영역을 마주보지 않는 것이 바람직하다.
선형 편광기(14)에서 출사된 선편광 중 일부는 프리즘(9)으로 입사되어 굴절되고, 선형 편광기(14)에서 출사된 선편광 중 나머지는 전기 편광변환소자(12)으로 입사되어 반파장 변환될 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 일면(12B)이 선형 편광기(14)의 광츨사면(14B)을 마주볼 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 타면(12A)이 편광반사미러(4)의 일면(41)을 향할 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 전기 광학 결정에 직교하는 두 직선 편광 사이의 광학 위상차가 π 라디안만큼 변화하는 전압(즉, 반파장 전압)을 가하여, 입력된 선편광에 90 °만큼 파장 변화시키는 편광 스위치(Polarization switch) 또는 액티브 리타더(Active Retarder)를 포함할 수 있다.
이러한, 전기 편광변환소자(12)는 반파장 전압이 인가되면, 입력된 선편광에 90 °만큼 파장 변화시키는 반파장 위상지연자(15, Half Wave Plate: HWP)일 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 인가 전압에 따라 반파장 위상지연자(Half Wave Plate)의 작동을 온/오프할 수 있다.
전기 편광변환소자(12)에 반파장 전압이 인가되지 않으면, 그 입사면(12B)으로 입력된 선편광은 파장 변환없이 투과할 수 있다.
전기 편광변환소자(12)에 반파장 전압이 인가되면, 전기 편광변환소자(12)는 그 입사면(12B)으로 입력된 선편광을 반파장 파장 변환되어 출사할 수 있다.
예를 들어, 전기 편광변환소자(12)가 오프이고, 영상 소스(11)에서 P파 선편광이 출사되면, 영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광은 전기 편광변환소자(12)를 파장변환없이 통과할 수 있고, 편광반사미러(4)의 일면에는 전기 편광소자(16)를 파장 변환없이 투과한 P파 선편광이 입사될 수 있다.
반면에, 전기 편광변환소자(12)가 온이고, 영상 소스(11)에서 P파 선편광이 출사되면, 영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광은 전기 편광변환소자(12)를 투과하면서 반파장 변환될 수 있고, 전기 편광변환소자(12)에서는 S파 선편광이 출사될 수 있으며, 편광반사미러(4)의 일면에는 전기 편광소자(16)에서 출사된 S파 선편광이 입사될 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 오프인 시간과, 온인 시간에 따라, 편광반사미러(4)로 출사되는 제1방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 출사되는 시간과, 편광반사미러(4)로 출사되는 제2방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 출사되는 시간을 결정할 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 영상 소스(11)의 광출사면과 편광반사미러(4)의 일면(41) 사이에 배치될 수 있다. 영상 소스(11)가 선형 편광기(14)을 포함할 경우, 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)은 영상 소스(11)의 광출사면일 수 있다.
영상 소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부는 프리즘(9)으로 입사되고, 다른 일부는 전기 편광변환소자(12)로 입사될 수 있다.
전기 편광변환소자(12)는 온(on)시 영상 소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부를 제2방향의 선편광으로 반파장 변환할 수 있다. 전기 편광변환소자(12)는, 오프(off)시 영상 소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부를 투과할 수 있다.
전기 편광변환소자(12)은 선형 편광기(14) 보다 크기가 작을 수 있다. 전기 편광변환소자(12)는 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 보다 크기가 작을 수 있다.
그리고, 전기 편광변환소자(12)는 선형 편광기(14)의 일부 영역을 마주볼 수 있다. 전기 편광변환소자(12)는 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 일부 영역만을 마주볼 수 있고, 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 타 영역을 마주보지 않는 것이 바람직하다.
선형 편광기(14)에서 출사된 선편광 중 일부는 전기 편광변환소자(12)으로 입사되어 반파장 변환되고, 선형 편광기(14)에서 출사된 선편광 중 나머지는 전기 편광변환소자(12)으로 입사되지 않고, 프리즘(9)으로 입사될 수 있다.
선형 편광기(14)는 프리즘(9)을 마주보는 제1영역(Q)과, 전기 편광변환소자(12)를 마주보는 제2영역(R)을 갖을 수 있다.
선형 편광기(14)의 제1영역(Q)에서 출사된 제1방향의 선편광은 프리즘(9)으로 입사되고, 프리즘(9)에서 굴절되며 편광반사미러(4)를 향해 출사될 수 있다.
반면에, 선형 편광기(14)의 제2영역(R)에서 출사된 제1방향의 선편광은 전기 편광변환소자(12)로 입사될 수 있다. 이 때 전기 편광변환소자(12)가 오프이면 제2영역(R)에서 출사된 제1방향의 선편광은 투과될 수 있다. 전기 편광변환소자(12)가 온 이면 제2영역(R)에서 출사된 제1방향의 선평광은 제2방향의 선편광으로 반파장 변환될 수 있다. 전기 편광변환소자(12)를 통과한 선편광은 편광반사미러(4)를 향해 출사될 수 있다.
예를 들어, 선형 편광기(14)의 제1영역(Q)과 제2영역(R) 모두에서 P파 선편광(P)이 출사된 경우, 이러한 P파 선편광(P) 중 제1영역(Q)에서 출사된 P파 선편광(P)은 프리즘(9)에서 파장이 변환되지 않고 굴절되어 편광반사미러(4)로 향할 수 있다.
그리고, P파 선편광(P) 중 제2영역(R)에서 출사된 P파 선편광(P)은, 전기 편광변환소자(12)가 오프 시 파장이 변환되지 않고 P파 선편광(P) 상태로 편광반사미러(4)로 향할 수 있고, 전기 편광변환소자(12)가 온 시 전기 편광변환소자(12)에서 S파 선편광(S)으로 변환된 후 편광반사미러(4)로 향할 수 있다.
제1반사미러(3)은 차량의 윈드 쉴드(6)로 광을 반사할 수 있다.
제1반사미러(3)은 편광반사미러(4)에서 반사된 광 또는 편광반사미러(4)를 투과한 광을 윈드 쉴드(6)를 향해 반사할 수 있다.
제1반사미러(3)는 편광반사미러(4)의 전방에 위치되게 배치될 수 있다. 제1반사미러(3)의 반사면(32)은 전후 방향으로 편광반사미러(4)의 전면(41)을 바라볼 수 있다. 제1반사미러(3)은 오목 거울일 수 있다.
제1반사미러(3)은 소정 각도 기울여지게 배치될 수 있고, 편광반사미러(4)에서 반사되거나 편광반사미러(4)를 투과한 광을 상측 방향으로 반사할 수 있다.
편광반사미러(4)는 영상 소스(11)에서 출사된 선편광과 동일방향의 선편광이 반사되고, 영상 소스(11)에서 출사된 선편광과 직교한 방향의 선편광이 투과되는 광분리기(Beam Splitter)일 수 있다.
편광반사미러(4)는 판형으로 형성될 수 있다. 편광반사미러(4)의 일면(41)과 타면(42)은, 편광반사미러(4)의 외면 중 상대적으로 넓고, 서로 마주보는 한 쌍의 면 각각을 의미할 수 있다.
편광반사미러(4)의 일면(41)은 전방을 향하게 배치된 전면일 수 있고, 타면(42)은 후방을 향하게 배치된 배면일 수 있다.
편광반사미러(4)로 입사되는 제1방향의 선편광은, 편광반사미러(4)의 일면(41) 및 타면(42)에서 반사될 수 있다. 또한 편광반사미러(4)로 입사되는 제2방향의 선편광은, 편광반사미러(4)의 일면(41) 및 타면(42)을 통해 투과될 수 있다.
편광반사미러(4)는 제1반사미러(3) 후방에 제1반사미러(3)와 이격되게 배치될 수 있다. 편광반사미러(4)는 제1방향의 선편광을 반사하고 제2방향의 선편광을 투과하는 선택적 편광소자일 수 있다. 편광반사미러(4)는 제1반사미러(3)의 후방에 배치된 와이어 그리드 편광기(Wire Gride Polarizer: WGP)로 구성되는 것이 바람직하다. 와이어 그리드 편광기는 그 편광 투과축과 직교한 선평관을 반사하고, 와이어 그리드 편광기의 편광 투과축과 일치하는 선편광은 와이어 그리드 편광기를 투과한다.
와이어 그리드 편광기인 편광반사미러(4)는 제1반사미러(3)와 제2반사미러(5)의 사이에서 광의 밝기를 유지할 수 있고, 프리즘(9), 전기 편광변환소자(12), 제2반사미러(5) 각각에서 입사되는 광을 넓은 입사각으로 입사 받으면서 그 선택적 투과/반사 성능을 유지할 수 있다.
제1방향의 선편광이 P파 선평광(P)일 경우, 편광반사미러(4)는 P파 선편광(P)을 반사할 수 있고, S파 선편광(S)을 투과할 수 있다. 반대로, 제1방향의 선편광이 S파 선평광일 경우, 편광반사미러(4)는 S파 선편광(S)을 반사할 수 있고, P파 선편광(P)을 투과할 수 있다.
편광반사미러(4)는 프리즘(9) 및 전기 편광변환소자(12)의 상측에 위치할 수 있다. 또한, 편광반사미러(4)는 제1반사미러(3)의 후방에 배치될 수 있다.
편광반사미러(4)는 프리즘(9)에서 출사된 제1방향의 선편광을 제1반사미러(3)로 반사할 수 있다. 편광반사미러(4)는 오프 상태인 전기 편광변환소자(12)에서 출사된 제1방향의 선편광을 제1반사미러(3)로 반사할 수 있다. 편광반사미러(4)는 온 상태인 전기 편광변환소자(12)에서 출사된 제2방향의 선편광을 투과할 수 있다.
편광반사미러(4)를 투과한 제2방향의 선편광은 제2반사미러(5)로 입사되어 제2반사미러(5)에서 편광반사미러(4)의 배면(42)을 향해 반사될 수 있고, 편광반사미러(4)의 배면(42)을 향해 반사된 제2방향의 선편광은 편광반사미러(4)를 투과하고, 편광반사미러(4)의 전면(41)을 통해 제1반사미러(3)로 향할 수 있다.
선택적 편광소자인 편광반사미러(4)는 하프 미러(Half Mirror) 보다 광의 소실을 최소화하면서 2개의 허상을 구현할 수 있고, 광의 소실이 적기 때문에, 영상 소스(11)의 밝기를 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 편광반사미러(4)는 영상 소스(11)의 소비전력을 낮출 수 있으며, 영상 소스(11)를 방열시키는 방열부(미도시)의 크기를 줄이거나, 방열부의 구조를 보다 단순화 할 수 있다.
편광반사미러(4)는 상기와 같은 제1방향 선편광의 전방 반사와 제2방향 선편광의 전방 투과를 위해, 제1반사미러(3)와 제2반사미러(5) 사이에 배치될 수 있고, 제1반사미러(3)와 제2반사미러(5) 사이에 경사지게 배치될 수 있다.
편광반사미러(4)가 2개의 반사미러(3)(5) 사이에서 선편광을 선택적 투과/반사하기 때문에, 본 실시예는 2개의 허상을 형성하기 위한 다수 광학부품의 수를 최소화할 수 있고, 차량용 헤드 업 디스플레이의 전체 크기를 보다 컴팩트화할 수 있다.
편광반사미러(4)는 그 전면(41)이 전방 하측을 향하게 경사 배치될 수 있다. 편광반사미러(4)는 그 후면(42)이 후방 상측을 향할 수 있고, 편광반사미러(4)의 후면(42)은 제2반사미러(5)의 전면(51)을 마주볼 수 있다
편광반사미러(4)는 양면(41)(42) 중 제2반사미러(5)를 마주보는 면(42)에 형성된 안티 반사 코팅층(43, Anti-Reflection Coating)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 안티 반사 코팅층(43)는 편광반사미러(4) 중 제2반사미러(5)를 마주보는 면(42)의 표면반사를 감소시킬 수 있고, 투과광의 원하지 않는 반사광에 의한 노이즈를 저감시킬 수 있다.
즉, 편광반사미러(4)는 안티 반사 코팅층(43)에 의해 제2반사미러(5)에서 반사된 후 편광반사미러(4)를 투과하는 광의 량을 증대시킬 수 있다.
제2반사미러(5)에서 반사되어 편광반사미러(4)로 입사되는 제2방향의 선편광은 안티 반사 코팅층(43)에 의해 표면반사가 최소화되면서 편광반사미러(4)로 입사될 수 있다.
안티 반사 코팅층(43)은 생략될 수 있다.
제2반사미러(5)는 편광반사미러(4)와 이격되게 배치되고 편광반사미러(4)를 투과한 광을 편광반사미러(4)로 반사할 수 있다.
제2반사미러(5)는 편광반사미러(4)와 서로 마주보게 배치될 수 있다. 제2반사미러(5)는 편광반사미러(4)를 마주보게 배치된 평판 거울일 수 있다.
제2반사미러(5)의 일면(51)은 편광반사미러(4)의 타면(42)을 마주볼 수 있다. 제2반사미러(5)의 일면(51)은 전방을 향하게 배치된 전면일 수 있다.
편광반사미러(4)를 투과하여 제2반사미러(5)로 입사된 제2방향의 선편광은 제2반사미러(5)의 일면(51)에서 반사되어 편광반사미러(4)로 향할 수 있다.
제2반사미러(5)는 편광반사미러(4)와 소정 거리(D1)만큼 이격되게 배치될 수 있다.
제2반사미러(5)는 편광반사미러(4)와 평행하게 배치될 수 있다. 제2반사미러(5)는 그 전면(51)이 전방 하측을 향하게 경사 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차량용 헤드 업 디스플레이는 윈드 쉴드(6)와 거리가 가까운 제1위치에 제1허상(K)을 형성할 수 있고, 윈드 쉴드(6)와 거리가 먼 제2위치에 제2허상(M)을 형성할 수 있고, 윈드 쉴드(6)와 거리가 더욱 먼 제3위치에 제3허상(N)을 형성할 수 있다.
즉, 윈드 쉴드(6)와 각 허상의 거리는 제1허상(K), 제2허상(M) 및 제3허상(N) 순으로 점점 멀어질 수 있다.
본 발명의 차량용 헤드 업 디스플레이는 제1허상(K)과 제2허상(M)을 동시에 형성하거나, 또는 제1허상(K)과 제3허상(N)을 동시에 형성할 수 있다.
제1허상(K)은 영상 소스(11), 프리즘(9), 편광반사미러(4), 제1반사미러(3) 및 윈드 쉴드(6)로 이어지는 근거리 광 경로에 의해 형성될 수 있다.
제2허상(M)은 영상 소스(11), 오프(off) 상태의 전기 편광변환소자(12), 편광반사미러(4), 제1반사미러(3) 및 윈드 쉴드(6)로 이어지는 중거리 광 경로에 의해 형성될 수 있다.
그리고, 제3허상(N)은 영상 소스(11), 온(on) 상태의 전기 편광변환소자(12) 편광반사미러(4), 제2반사미러(5), 편광반사미러(4), 제1반사미러(3) 및 윈드 쉴드(6)로 이어지는 원거리 광 경로에 의해 형성될 수 있다.
근거리 광 경로는 프리즘(9)과 공기의 굴절률 차이에 의해 중거리 광 경로보다 짧아질 수 있다.
원거리 광 경로는 중거리 광 경로 보다 제2방향의 선편광이 편광반사미러(4)에서 제2반사미러(5)로 이동한 거리와, 제2반사미러(5)에서 반사된 제2방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 이동한 거리을 더 포함할 수 있다. 그리고, 원거리 광 경로는 중거리 광 경로 보다 편광반사미러(4) 두께(F)의 2배 거리를 더 포함할 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 근거리 광 경로는 영상소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광이 프리즘(9)으로 입사되는 제1경로(T1)과, 프리즘(9)에서 굴절되어 출사된 제1방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 입사되는 제2경로(T2)와, 편광반사미러(4) 에서 반사된 제1방향의 선편광이 제1반사미러(3)으로 입사되는 제3경로(T3)와, 제1반사미러(3)에서 반사된 제1방향의 선편광이 윈드 쉴드(6)로 입사되는 제4경로(T4)를 포함할 수 있다.
중거리 광경로는 영상소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광이 오프(off) 상태의 전기 편광변환소자(12)로 입사되는 제5경로(T5)와, 전기 편광변환소자(12)에서 출사된 제1방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 입사되는 제6경로(T6)와, 편광반사미러(4)에서 반사된 제1방향의 선편광이 제1반사미러(3)으로 입사되는 제7경로(T7)와, 제1반사미러(3)에서 반사된 제1방향의 선편광이 윈드 쉴드(6)로 입사되는 제8경로(T8)를 포함할 수 있다.
원거리 광경로는 영상소스(11)에서 출사된 제1방향의 선편광이 온(on) 상태의 전기 편광변환소자(12)로 입사되는 제9경로(T9)와, 전기 편광변환소자(12)에서 출사된 제2방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 입사되는 제10경로(T10)와, 편광반사미러(4)를 투과한 제2방향의 선편광이 제2반사미러(5)로 입사하는 제11경로(T11)와, 제2반사미러(5)에서 반사된 제2방향의 선편광이 편광반사미러(4)로 입사되는 제 12경로(T12)와, 편광반사미러(4)를 투과한 제2방향의 선편광이 제1반사미러(3)로 입사되는 제13경로(T13)와, 제1반사미러(3)에서 반사된 제1방향의 선편광이 윈드 쉴드(6)로 입사되는 제14경로(T14)를 포함할 수 있다.
원거리 광경로의 길이(L3)는 편광반사미러(4) 두께(F)의 2배와, 제11경로(T11) 및 제12경로(T12) 각 거리의 합만큼 중거리 광경로의 길이(L2) 보다 더 길 수 있다.
이하, 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
설명의 편의를 위해 영상 소스(11)에서 P파 선편광(P)이 출사된 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전기 편광변환소자(12)가 오프일 경우를 기준으로 설명한다.
영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광(P)의 일부는 프리즘(9)에 의해 굴절되어 파장이 변환되지 않은 상태로 편광반사미러(4)로 향할 수 있고, 다른 일부는 전기 편광변환소자(12)를 투과하여 파장이 변환되지 않은 상태로 편광반사미러(4)로 향할 수 있다.
편광반사미러(4)의 전면(41)으로 입사된 P파 선편광(P)은 편광반사미러(4)에 의해 제1반사미러(3)로 반사되고, 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)으로 반사될 수 있다.
운전자는 윈드 쉴드(6)를 통해 근거리 광 경로에 의해 형성된 제1허상(K)과 중거리 광 경로에 의해 형성된 제2허상(M)을 인식할 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 윈드 쉴드(6)로부터의 거리가 상이한 2개의 허상(K)(M)을 형성할 수 있으며, 이와 같이 거리가 상이한 2개의 허상(K)(M)은 차량에 탑승한 운전자의 눈(J)에 의해 인식될 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전기 편광변환소자(12)가 온일 경우를 기준으로 설명한다.
영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광(P)의 일부는 프리즘(9)에 의해 굴절되어 파장이 변환되지 않은 상태로 편광반사미러(4)로 향할 수 있고, 다른 일부는 전기 편광변환소자(12)에 의해 S파 선편광(S)으로 변환된 후 편광반사미러(4)로 향할 수 있다.
편광반사미러(4)의 전면(41)으로 입사된 P파 선편광(P)은 편광반사미러(4)에 의해 제1반사미러(3)로 반사되고, 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)으로 반사될 수 있다.
반면에, 편광반사미러(4)의 전면(41)으로 입사된 S파 선편광(S)은 편광반사미러(4)를 투과하여 제2반사미러(5)로 향할 수 있고, 제2반사미러(5)에 의해 편광반사미러(4)로 반사될 수 있다. 제2반사미러(5)에서 편광반사미러(4)로 반사된 S파 선편광(S)은 편광반사미러(4)를 투과한 후 제1반사미러(3)로 향할 수 있고, 제1반사미러(3)로 향한 S파 선편광(S)은 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)로 반사될 수 있다.
운전자는 윈드 쉴드(6)를 통해 근거리 광 경로에 의해 형성된 제1허상(K)과 원거리 광 경로에 의해 형성된 제3허상(N)을 인식할 수 있다.
차량용 헤드 업 디스플레이는 윈드 쉴드(6)로부터의 거리가 상이한 2개의 허상(K)(N)을 형성할 수 있으며, 이와 같이 거리가 상이한 2개의 허상(K)(N)은 차량에 탑승한 운전자의 눈(J)에 의해 인식될 수 있다.
한편, 영상 소스(11)에서 S파 선편광(S)이 출사된 예는 영상 소스(11)에서 P파 선편광(P)이 출사된 예와 선편광의 종류만 상이하고, 그 작용이 동일하므로 중복된 설명을 피하기 위해 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
결론적으로, 제1허상(K)은 전기 편광변환소자(12)의 온/오프와 무관하게 동일한 거리에 형성될 수 있다.
제1허상(K)과 제2허상(M) 사이의 간격은 제1허상(K)과 제3허상(N) 사이의 간격보다 짧을 수 있다. 즉, 전기 편광변환소자(12)가 온/오프됨에 따라 거리가 상이한 2개의 허상 사이의 간격이 조절될 수 있다. 이로써, 차량과 외부 대상물의 거리에 따라 외부 대상물에 대응되는 허상의 거리를 조절하는 것이 가능하다. 또한, 각 허상에 표시되는 정보에 따라 허상의 위치를 달리 변경할 수 있는 이점이 있다.
예를 들어, 전기 편광변환소자(12)는 주행중인 차량과 그 앞에 위치하는 타 차량(앞 차)과의 거리에 따라 제어될 수 있다. 차량에 설치된 거리 센서에서 의해 앞 차와의 거리가 감지될 수 있고, 전기 편광변환소자(12)는 앞 차와의 거리가 제1설정거리 범위이면, 오프될 수 있고, 이 경우, 제1허상(K)과 제2허상(M)이 형성될 수 있다. 반면에, 전기 편광변환소자(12)는 앞 차와의 거리가 제1설정거리 범위보다 먼 제2설정거리 범위이면, 온될 수 있고, 이 경우, 제1허상(K)과 제3허상(N)이 형성될 수 있다.
또한, 전기 편광변환소자(12)는 짧은 주기로 온/오프되는 것이 가능하고, 이 경우, 운전자의 눈(J)에는 제2허상(M)과 제3허상(N)이 함께 인식될 수 있다. 즉, 사용자는 제1허상(K), 제2허상(M) 및 제3허상(N)이 동시에 형성된 것처럼 인식할 수 있다. 이로써, 차량용 헤드 업 디스플레이는 사용자에게 동시에 더 많은 정보를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 1/4 파장 위상지연자, 제2반사미러 및 편광반사미러가 확대 도시된 측면도이고, 도 7는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 광 경로가 도시된 측면도이다.
본 실시예는 1/4 파장 위상지연자(7)를 더 포함하는 이외의 기타 구성 및 작용이 본 발명 제1실시예와 동일하거나 유사하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는 편광반사미러(4)와 제2반사 미러(5) 사이에 배치된 1/4 파장 위상지연자(7)를 더 포함할 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)는 입사된 선편광의 위상을 1/4 파장 지연시키는 1/4 파장판(Quarter wave plate)일 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)의 일면(74)과 타면(73)은, 1/4 파장 위상지연자(7)의 외면 중 상대적으로 넓고, 서로 마주보는 한 쌍의 면 각각을 의미할 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)의 일면(74)은 전방을 향하게 배치된 전면일 수 있고, 타면(73)은 후방을 향하게 배치된 배면일 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)는 제2반사 미러(5) 중 편광반사미러(4)를 마주보는 면에 부착될 수 있다. 1/4 파장 위상지연자(7)는 제2반사미러(5)의 전면(51)에 부착될 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)와 제2반사 미러(5)의 조합시, 1/4 파장 위상지연자(7)와 제2반사 미러(5)는 편광반사미러(4)를 투과한 제2방향의 선편광을 제1방향의 선편광으로 변환하여 반사할 수 있다.
본 실시예는 영상 소스(11), 프리즘(9), 전기 편광변환소자(12), 제1반사미러(3), 편광반사미러(4) 및 제2반사미러(5)의 배치 각도가 본 발명 제1실시예와 동일할 수 있고, 영상 소스(11)와, 프리즘(9), 전기 편광변환소자(12), 제1반사미러(3), 편광반사미러(4)의 각 위치도 본 발명 제1실시예와 동일할 수 있다.
다만, 본 실시예는 제2반사미러(5)와 편광반사미러(4) 사이의 거리(D2)가 본 발명 제1실시예의 제2반사미러(5)와 편관반사미러(4)의 거리(D1) 보다 짧을 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)와 제2반사미러(5)의 조합시, 1/4 파장 위상지연자(7)와 제2반사미러(5)는 입사된 선편광의 파장을 반파장 변환하면서 반사하는 반파장 위상지연기로 기능할 수 있고, 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5)에서 선편광이 다수회 반사되게 유도할 수 있으며, 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5) 사이의 공간을 축소할 수 있다.
제2반사미러(5)는 투명한 투명판(5A)과, 투명판(5A)에 접한 반사층(5B)을 포함할 수 있다. 반사층(5B)은 투명판(5A)을 기준으로 편광반사미러(4)의 반대편에 위치할 수 있다.
제2반사미러(5)와 1/4 파장 위상지연자(7)의 거리는 최대한 근접한 것이 바람직하고, 제2반사미러(5)와 1/4 파장 위상지연자(7)는 일체화되게 구성되는 것이 바람직하다.
1/4 파장 위상지연자(7)는 접착제(72)로 제2반사미러(5)의 전면(51)에 부착될 수 있다. 1/4 파장 위상지연자(7)의 배면(73)은 접착제 특히, 투명접착제로 투명판(5A)의 전면(51)에 부착될 수 있다. 1/4 파장 위상지연자(7)의 전면(74)은 편광반사미러(4)를 마주볼 수 있다. 1/4 파장 위상지연자(7)의 전면(74)은 편광반사미러(4)와 이격될 수 있다.
본 실시예의 경우, 근거리 광 경로 및 중거리 광 경로가 본 발명 제1실시예와 동일할 수 있고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 경우, 원거리 광 경로 중 일부 경로는 본 발명 제1실시예와 상이할 수 있고, 나머지 경로는 본 발명 제1실시예와 동일할 수 있다.
본 실시예의 원거리 광 경로 중 제9경로(T9), 제10경로(T10), 제13경로(T13) 및 제14경로(T14)는 본 발명 제1실시예와 동일할 수 있다.
그리고, 본 실시예의 원거리 광 경로 중 제11경로(T11A)(T11B)는 본 발명 제1실시예의 제11경로(T11)와 상이할 수 있으며, 본 실시예의 원거리 광 경로 중 제12경로(T12A)(T12B)는 본 발명 제1실시예의 제12경로(T12)와 상이할 수 있다.
본 실시예의 제11경로(T11A)(T11B)는 편광반사미러(4)를 투과한 제2방향의 선편광이 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환되고, 제2반사미러(5)로 입사되는 경로(T11A)를 포함한다. 그리고, 제11경로(T11A)(T11B)는 제2반사미러(5)로 입사된 원편광이 제2반사미러(5)에 의해 1/4 파장 위상지연자(7)로 반사되고, 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 제1방향의 선편광으로 변환된 후, 편광반사미러(4)로 입사되는 경로(T11B)를 더 포함한다.
한편, 제12경로(T12A)(T12B)는 1/4 파장 위상지연자(7)에서 편광반사미러(4)로 입사된 제1방향의 선편광이 편광반사미러(4)에 의해 1/4 파장 위상지연자(7)로 반사되고, 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환된 후, 제2반사미러(5)로 입사되는 경로(T12A)를 포함하다. 그리고, 제12경로(T12A)(T12B)는 1/4 파장 위상지연자(7)에서 제2반사미러(5)로 입사된 원편광이 제2반사미러(5)에 의해 1/4 파장 위상지연자(7)로 반사되어 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 제2방향의 선편광으로 변환된 후, 편광반사미러(4)로 입사되는 경로(T12B)를 더 포함한다.
본 실시예는 편광반사미러(4)를 투과한 선편광이 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5) 사이에서 파장이 변환되면서 지그재그 형상으로 반사될 수 있다.
편광반사미러(4)를 투과한 선편광은 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5) 사이에서 편광반사미러(4)에 의해 1회 반사되고 제2반사미러(5)에 의해 2회 반사되어 총 3회 반사될 수 있다. 본 실시예는 이러한 3회의 반사에 의해 본 발명 제1실시예의 경우 보다, 제2반사미러(5)를 편광반사미러(4)에 더 가깝게 위치시킬 수 있다.
즉, 본 실시예는 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5)의 거리를 보다 짧게 할 수 있고, 본 발명 제1실시예의 경우 보다 컴팩트한 크기를 갖을 수 있다.
이하, 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
설명의 편의를 위해 영상 소스(11)에서 P파 선편광(P)이 출사된 예를 설명하도록 한다. 또한, 전기 편광변환소자(12)가 오프(off)일 경우는 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 동일하므로, 전기 편광변환소자(12)가 온(on) 일 경우에 대해서만 설명한다.
영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광(P)의 일부는 프리즘(9)에서 굴절되며 파장이 변환되지 않은 상태로 편광반사미러(4)로 향할 수 있다. 편광반사미러(4)의 전면으로 입사된 P파 선편광(P)은 편광반사미러(4)에서 제1반사미러(3)로 반사되며, 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)으로 반사될 수 있다. 이 경우, 운전자는 윈드 쉴드(6)를 통해 근거리 광 경로에 의해 형성된 제1허상(K)을 인식할 수 있다.
영상 소스(11)에서 출사된 P파 선편광(P)의 다른 일부는 온(on) 상태의 전기 편광변환소자(12)에 의해 S파 선편광(S)으로 변환된 후 편광반사미러(4)로 향할 수 있고, 편광반사미러(4)의 전면(41)으로 입사된 S파 선편광(S)은 편광반사미러(4)를 투과하여 제2반사미러(5)로 향할 수 있다.
편광반사미러(4)에서 제2반사미러(5)를 향해 출사된 S파 선편광(S)은 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환된 후 제2반사미러(5)에 의해 1/4파장 위상지연자(7)로 반사되며, 1/4 파장 위상지연자(7)에서는 P파 선편광(P)이 편광반사미러(4)를 향해 출사될 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)에서 편광반사미러(4)를 향해 출사된 P파 선편광(P)는 편광반사미러(4)를 투과하지 못하고, 편광반사미러(4)의 배면(42)에서 제2반사미러(5)를 향해 반사될 수 있다. 편광반사미러(4)에서 제2반사미러(5)를 향해 반사된 P파 선편광(P)은 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환된 후 제2반사미러(5)에 의해 1/4파장 위상지연자(7)로 반사되고, 1/4 파장 위상지연자(7)에서는 S파 선편광(S)이 출사되어 편광반사미러(4)를 향할 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)에서 편광반사미러(4)로 출사된 S파 선편광(S)은 편광반사미러(4)를 투과한 후 제1반사미러(3)로 향할 수 있고, 제1반사미러(3)로 향한 S파 선편광(S)은 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)로 반사될 수 있다. 이 경우, 운전자는 원거리 광 경로에 의해 형성된 제3허상(N)을 인식할 수 있다.
영상 소스(11)에서 S파 선편광(S)이 출사된 예는 영상 소스(11)에서 P파 선편광(P)이 출사된 예와 선편광의 종류만 상이하고, 그 작용이 동일하므로 중복된 설명을 피하기 위해 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 9은 도 8에 도시된 1/4 파장 위상지연자, 제2반사미러, 편광반사미러 및 제3반사미러가 확대 도시된 측면도이다.
본 실시예는 제3반사미러(8) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제2실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이는, 1/4파장 위상지연자(7)의 전면 일부에 배치된 제3반사미러(8)를 더 포함할 수 있다.
제3반사미러(8)는 1/4파장 위상지연자(7)와 편광반사미러(4) 사이에 위치할 수 있다.
제3반사미러(8)는 편광반사미러(4)에서 반사된 광을 다시 편광반사미러(4)로 반사시키는 거울일 수 있다. 제3반사미러(8)는 편광반사미러(4)를 마주보게 배치될 수 있고, 편광반사미러(4)와 이격될 수 있다. 제3반사미러(8)은 1/4파장 위상지연자(7)의 전면에 부착될 수 있다. 제3반사미러(8)는 1/4파장 위상지연자(7)의 전면에 편광반사미러(4)와 이격되게 부착될 수 있다.
제3반사미러(8)는 1/4파장 위상지연자(7)의 전면에 부착된 평판미러일 수 있다.
제3반사미러(8)는 투명한 투명판(80A)과, 투명판(80A)과 1/4파장 위상지연자(7) 사이에 위치하는 반사층(80B)을 포함할 수 있다.
제3반사미러(8)는 접착제에 의해 1/4파장 위상지연자(7)의 전면에 부착될 수 있다. 제3반사미러(8)의 반사층(80B)은 1/4파장 위상지연자(7)의 전면에 부착될 수 있다.
제3반사미러(8)는 제2반사미러(5) 및 1/4파장 위상지연자(7)의 각각 보다 크기가 작을 수 있다.
본 실시예는, 1/4 파장 위상지연자(7)와 제2반사미러(5)와, 제3반사미러(8)가 하나의 미러 어셈블리로 구성될 수 있다.
이러한 미러 어셈블리는 제3반사미러(8)가 위치하는 반사 영역과, 제3반사미러(8)가 위치하지 않는 파장변환 및 반사 영역을 포함할 수 있다.
반사 영역은 편광반사미러(4)에서 반사된 선편광을 파장 변환없이 편광반사미러(4)로 전반사하는 제1영역일 수 있다.
그리고, 파장변환 및 반사영역은 편광반사미러(4)에서 반사된 선편광이 1/4 파장 위상 지연자(7)를 투과하여 제2반사미러(5)에서 다시 1/4 파장 위상 지연자(4)로 반사되는 제2영역일 수 있다.
본 실시예의 작용에 대해 도 8 및 도 9을 참조하여 상세히 설명하면, 다음과 같다. 이하, 편의를 위해 영상 소스(11)에서 P파 선편광(P)이 출사된 예로 설명한다. 또한, 전기 편광변환소자(12)가 오프(off)일 경우는 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 동일하므로, 전기 편광변환소자(12)가 온(on) 일 경우에 대해서만 설명한다.
영상소스(11)에서 출사된 P파 선편광(P)은, 온 상태인 전기 편광변환소자(12)에서 S파 선편광(S)으로 파장 변환될 수 있고, 편광반사미러(4)를 투과할 수 있다. 편광반사미러(4)를 투과한 S파 선편광(S)은 본 발명 제2실시예와 같이, 제2반사미러(5)로 향할 수 있고, 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환된 후 제2반사미러(5)에 의해 1/4파장 위상지연자(7)로 반사되고, 1/4 파장 위상지연자(7)에서는 본 발명 제2실시예와 같이, P파 선편광(P)이 편광반사미러(4)를 향해 출사될 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)에서 편광반사미러(4)를 향해 출사된 P파 선편광(P)는 본 발명 제2실시예와 같이, 편광반사미러(4)를 투과하지 못하고, 편광반사미러(4)의 후면에서 반사될 수 있다. 편광반사미러(4)에서 반사된 P파 선편광(P)은 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제3반사미러(8)로 입사되어 제3반사미러(8)에 의해 편광반사미러(4)로 전반사될 수 있다.
제3반사미러(8)에 의해 편광반사미러(4)로 반사된 P파 선편광(P)은 편광반사미러(4)를 투과하지 못하고, 편광반사미러(4)의 후면에서 제2반사미러(5)를 향해 반사될 수 있다. 편광반사미러(4)의 후면에서 제2반사미러(5)를 향해 반사된 P파 선편광은 1/4 파장 위상지연자(7)에 의해 원편광으로 변환된 후 제2반사미러(5)에 의해 1/4파장 위상지연자(7)로 반사되고, 1/4 파장 위상지연자(7)에서는 본 발명 제2실시예와 같이, S파 선편광(S)이 출사되어 편광반사미러(4)를 향할 수 있다.
1/4 파장 위상지연자(7)에서 편광반사미러(4)로 출사된 S파 선편광(S)은 본 발명 제2실시예와 같이, 편광반사미러(4)를 투과한 후 제1반사미러(3)로 향할 수 있고, 제1반사미러(3)로 향한 S파 선편광(S)은 제1반사미러(3)에 의해 윈드 쉴드(6)로 반사될 수 있다. 이 경우, 운전자는 원거리 광 경로에 의해 형성된 제3허상(N)을 인식할 수 있다.
본 실시예는, 본 발명 제2실시예의 경우 보다 더 원거리에 제3허상(N)을 형성할 수 있다. 본 실시예는 편광반사미러(4)의 후면에서 제3반사미러(8)까지의 광 경로와, 제3반사미러(8)에서 편광반사미러(4)의 후면까지의 광 경로를 더 포함할 수 있고, 이러한 2개의 광 경로에 의해 본 발명 제2실시예의 경우 보다 더 원거리에 제3허상(N)을 형성할 수 있다.
본 실시예와 본 발명 제2실시예에서 제3허상(N)이 형성되는 거리가 서로 동일하다 가정할 경우, 본 실시예의 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5)의 거리(D3)는, 본 발명 제2 실시예의 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5)의 거리(D2) 보다 더 짧을 수 있다. 이 경우, 차량용 헤드 업 디스플레이의 전후 방향 폭은 본 발명 제2실시예 보다 더 짧을 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 편광반사미러의 회전시 제1허상 및 제2허상이 기울어지게 형성된 측면도이며, 도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 제2반사미러의 회전시 제3허상이 기울어지게 형성된 측면도이다.
이하, 앞서 설명한 내용과 동일한 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예는 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5) 중 어느 하나를 회전시키는 제1회전기구(60)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예는 편광반사미러(4)와 제2반사미러(5) 중 다른 하나를 회전시키는 제2회전기구(70)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예가 제1회전기구(60)만을 포함하고, 제2회전기구(70)를 포함하지 않을 경우, 차량용 헤드 업 디스플레이는 제1허상(K)(K') 및 제2허상(M)(M')의 기울기만을 조절하고, 제3허상(N)의 기울기(N)(N')를 조절하지 않을 수 있다. 반대로, 본 실시예가 제2회전기구(70)만을 포함하고, 제1회전기구(60)를 포함하지 않을 경우, 차량용 헤드 업 디스플레이는 제3허상(N)(N')의 기울기만을 조절하고, 제1허상(K)(K') 및 제2허상(M)(M')의 기울기를 조절하지 않을 수 있다.
본 실시예는, 제1회전기구(60)와 제2회전기구(70)를 모두 포함할 수 있고, 이 경우, 제1회전기구(60)에 의해 제1허상(K)(K') 및 제2허상(M)(M')의 기울기를 조절할 수 있고, 제2회전기구(70)에 의해 제3허상(N)(N')의 기울기를 조절할 수 있다.
이하, 편의를 위해 본 실시예가 제1회전기구(60)와 제2회전기구(70)을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.
제1회전기구(60)는 편광반사미러(4)의 일측에 연결되어 편광반사미러(4)를 회전시키는 편광반사미러 회전기구일 수 있다.
제1회전기구(60)는 모터를 포함할 수 있고, 모터의 회전축이 편광반사미러(4)의 회전중심에 연결되어 편광반사미러(4)를 직접 회전시키는 것이 가능하다. 제2회전기구(60)는 모터와, 모터에 연결되고 편광반사미러(4)의 회전축에 연결된 동력전달부재를 포함할 수 있고, 동력전달부재를 통해 편광반사미러(4)를 회전시키는 것도 가능하다.
제1회전기구(60)는 편광반사미러(4)의 회전시, 편광반사미러(4)가 제2반사미러(5)와 접촉되지 않는 각도로 회전시키는 것이 바람직하다.
제1회전기구(60)는 편광반사미러(4)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도 회전시킬 수 있다. 편광반사미러(4)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제2반사미러(5)와 평행하게 배치된 상태에서, 제2반사미러(5)에 대해 소정각도 기울어지게 배치되도록 회전될 수 있다.
편광반사미러(4)의 회전시, 편광반사미러(4)의 반사각도는 가변되고, 도 10에 도시된 바와 같이, 윈드 쉴드(6)로부터 근거리(L1)에 형성되는 제1허상(K')과, 중거리(L2)에 형성되는 제2허상(M')은 소정 각도 기울어질 수 있다.
반대로, 제1회전기구(60)는 편광반사미러(4)를 제2반사미러(5)과 평행하게 배치되도록 역회전시킬 수 있고, 이 경우, 윈드 쉴드(6)로부터 원거리에 위치하는 제1허상(K)은 수직할 수 있다.
제2회전기구(70)는 제2반사미러(5)의 일측에 연결되어 제2반사미러(5)를 회전시키는 제2반사미러 회전기구일 수 있다.
제2회전기구(70)는 모터를 포함할 수 있고, 모터의 회전축이 제2반사미러(5)의 회전중심에 연결되어 제2반사미러(5)를 직접 회전시키는 것이 가능하다. 제2회전기구(70)는 모터와, 모터에 연결되고 제2반사미러(5)의 회전축에 연결된 동력전달부재를 포함할 수 있고, 동력전달부재를 통해 제2반사미러(5)를 회전시키는 것도 가능하다.
제2회전기구(70)는 제2반사미러(5)의 회전시, 제2반사미러(5)가 편광반사미러(4)와 접촉되지 않는 각도로 회전시키는 것이 바람직하다.
제2회전기구(70)는 제2반사미러(5)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도 회전시킬 수 있고, 제2반사미러(5)는 도 11에 도시된 바와 같이, 편광반사미러(4)와 평행하게 배치된 상태에서, 편광반사미러(4)에 대해 소정각도 기울어지게 배치되도록 회전될 수 있다.
제2반사미러(5)의 회전시, 제2반사미러(5)의 반사각도는 가변되고, 도 11에 도시된 바와 같이, 윈드 쉴드(6)로부터 원거리(L3)에 형성되는 제3허상(N')은 소정 각도 기울어질 수 있다.
반대로, 제2회전기구(70)는 제2반사미러(5)를 편광반사미러(4)와 평행하게 배치되도록 역회전시킬 수 있고, 이 경우, 윈드 쉴드(6)로부터 원거리에 위치하는 제3허상(N)은 수직할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 오프일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이의 전기 편광변환소자가 온일 때의 주요 구성이 도시된 측면도이고, 도 14는 도 13에 도시된 선형 편광기, 프리즘, 전기 편광변환소자 및 분리 격벽이 확대 도시된 측면도이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예의 영상 기구(1)는 허상(K)(M)(N)의 영상 화질을 개선시키기 위한 분리 격벽(100)을 더 포함할 수 있으며, 분리 격벽(100) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제1실시예와 동일하거나 유사하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 영상기구(1)는 분리 격벽(100)을 더 포함할 수 있다.
분리 격벽(100)은 차량용 헤드 업 디스플레이에서 차량의 윈드 쉴드(6)를 향해 출사되는 이미지 광의 화질을 개선시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 분리 격벽(100)은 상기 이미지 광에 의해 형성되는 각 허상(K)(M)(N)이 중첩되어 보이거나 서로 간섭하는 것을 방지하고, 각 허상(K)(M)(N)의 불필요한 주변영상을 제거할 수 있다.
분리 격벽(100)은 영상기구(1)의 프리즘(9)을 통과한 광과 전기 편광변환소자(12)를 통과한 광의 상호 간섭을 방지할 수 있다.
분리 격벽(100)은 영상 소스(11)의 광출사면과 편광반사미러(4)의 일면(41) 사이에 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 분리 격벽(100)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)과 편광반사미러(4)의 일면(41)사이에 배치될 수 있다.
분리 격벽(100)은 영상 소스(11)의 광 출사면에 접하게 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 분리 격벽(100)은 선형 편광기(14)의 광 출사면(14B)에 접하게 배치될 수 있다.
분리 격벽(100)은 영상 소스(11)에서 편광반사미러(4) 방향으로 소정의 높이를 가질 수 있다. 분리 격벽(100)은 영상 소스(11)에서 상측 방향으로 세워져 배치될 수 있다.
분리 격벽(100)은 소정 각도 기울어지게 배치될 수 있다.
분리 격벽(100)의 일측에는 프리즘(9)이 배치될 수 있고, 타측에는 전기 편광변환소자(12)가 배치될 수 있다. 즉, 분리 격벽(100)은 프리즘(9)과 전기 편광변환소자(12)의 사이에 배치될 수 있다.
프리즘(9)과 전기 편광변환소자(12)는 각각 분리 격벽(100)과 이격되어 설치될 수 있고, 접하여 설치될 수도 있다.
분리 격벽(100)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)을 제1광출사영역(U)과, 제2광출사영역(V)으로 구획활 수 있다.
제1광출사영역(U)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 분리 격벽(100)의 일 측에 위치한 부분일 수 있고, 제2광출사영역(V)은 선형 편광기(14)의 광출사면(14B) 중 분리 격벽(100)의 타 측에 위치한 부분일 수 있다.
프리즘(9)은 상하 방향으로 제1광출사영역(U)과 오버랩될 수 있고, 전기 편광변환소자(12)는 상하 방향으로 제2광출사영역(V)과 오버랩될 수 있다.
제1광출사영역(U)은 프리즘(9) 및 분리 격벽(100)을 마주볼 수 있다. 제1광출사영역(U)은 프리즘(9) 만을 마주보는 것도 가능하다.
제1광출사영역(U)는 상측 방향에 대해 노출되지 않을 수 있고, 편광반사미러(4)의 일면(41)을 마주보지 않을 수 있다.
제2광출사영역(V)은 전기 편광변환소자(12) 및 분리 격벽(100)을 바라볼 수 있다. 제2광출사영역(V)은 전기 편광변환소자(12) 만을 바라보는 것도 가능하다.
선형 편광기(14)의 제1광출사영역(U)으로 출사된 선편광 중 적어도 일부는 프리즘(9)으로 입사되어 굴절될 수 있다.
선형 편광기(14)의 제2광출사영역(V)으로 출사된 선편광 중 적어도 일부는 전기 편광변환소자(12)로 입사될 수 있다. 이 때 전기 편광변환소자(12)가 온 상태이면 전기 편광변환소자(12)로 입사된 광은 반파장 변환될 수 있다. 반면 전기 편광변환소자(12)가 오프 상태이면 전기 편광변환소자(12)로 입사된 광은 반파장 변환되지 않고 전기 편광변환소자(12)를 투과할 수 있다.
제1광출사영역(U)으로 출사된 선편광 중 프리즘(9)을 통과하지 않은 선편광은 분리 격벽(100)에 의해 막히거나 반사되어 편광반사미러(4)로 향하지 않을 수 있다. 또한, 제2광출사영역(V)로 출사된 선편광 중 전기 편광변환소자(12)를 통과하지 않은 선편광은 분리 격벽(100)에 의해 막히거나 반사되어 편광반사미러(4)로 향하지 않을 수 있다.
즉, 영상소스(11)에서 출사되는 선편광 중 허상의 주변 영상을 형성하는 불필요한 선편광은 분리 격벽(100)에 의해 차단될 수 있다.
분리 격벽(100)은 제1격벽(110)과 제2격벽(120)을 포함할 수 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 각각 판형부재로 형성될 수 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 일체로 형성될 수 있고, 별개로 형성될 수도 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120)의 길이 또는 높이는 서로 상이할 수도 있고 동일할 수도 있다.
반파장 위상 지연자(12)는 제1격벽(110)을 기준으로 제2격벽(120)의 반대편에 위치할 수 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 일정 각도(θ3)를 이루어 배치될 수 있다.
각 격벽(110, 120)은 영상소스(11)의 광출사면과 소정의 각도를 이루어 배치될 수 있다. 영상소스(11)의 광출사면은 선형편광기(14)의 광출사면(14B)을 의미할 수 있다.
각 격벽(110, 120)과 영상소스(11)의 광출사면이 이루는 각도는 서로 상이할 수 있다.
제1격벽(110)과 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)이 이루는 각도(θ1)는 제2격벽(120)과 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)이 이루는 각도(θ2)와 상이할 수 있다.
제1격벽(110)과 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)이 이루는 각도(θ1)와, 제2격벽(120)과 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)이 이루는 각도(θ2)는 예각일 수 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120) 중 어느 하나는 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)과 수직하게 배치될 수 있고, 다른 하나는 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)과 예각을 이루도록 배치되는 것도 가능하다.
제2격벽(120)은 영상소스(11)의 광출사면에서 멀어질수록 상기 제1격벽(110)과 멀어지게 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1격벽(110)과 제2격벽(120) 간 거리는 영상소스(11)에서 멀어질수록 더 길어질 수 있다.
예를 들어, 각 격벽(110, 120) 사이의 거리는, 각 격벽(110, 120)의 영상소스(11) 측 단부(112, 122)에서 최소이고, 타 단부(111, 121)에서 최대일 수 있다.
상기 제1격벽(110)과 제2격벽(120)의 배치관계에 의해, 제1광출사 영역(U)에서 출사된 광과 제2광출사 영역(V)에서 출사된 광이 중첩되거나 상호 간섭하는 것을 방지할 수 있고, 분리 격벽(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
각 격벽(110, 120)의 양 단부 중 영상 소스(11)와 먼 단부(111, 121)는 날카롭게 형성될 수 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 선형 편광기(14)에서 출사되는 광의 불필요한 손실을 막기위해 제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 접하도록 배치됨이 바람직하다. 좀 더 상세히, 제1격벽(110)과 제2격벽(120)의 영상소스(11) 측 단부(112, 122)는 서로 접할 수 있다.
각 격벽(110, 120)의 일 단부(112, 122)는 영상소스(11)의 광출사면에 접하도록 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1격벽(110)의 일 단부(112) 및 제2격벽(120)의 일 단부(122)는 선형 편광기(14)의 광출사면(14B)에 접할 수 있다.
영상 소스(11)의 광출사면에서 프리즘(9)까지의 상하 거리는, 영상 소스(11)의 광출사면에서 제1격벽(110)의 상측 단부(111)까지의 상하 거리보다 짧을 수 있다. 또한, 영상 소스(11)의 광출사면에서 전기 편광변환소자(12)까지의 상하 거리는, 영상 소스(11)의 광출사면에서 제2격벽(120)의 상측 단부(121)까지의 상하 거리보다 짧을 수 있다.
이 경우, 분리 격벽(100)의 상측 단부는 반파장 위상 지연자(12)보다 상측에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1격벽(110)의 상측 단부(111)는 반파장 위상 지연자(12)보다 상측에 위치할 수 있다.
프리즘(9)의 일부는 상하 방향으로 제1격벽(110)과 오버랩 될 수 있고, 전기 편광변환소자(12)의 일부는 상하 방향으로 제2격벽(120)과 오버랩될 수 있다. 이로써, 프리즘(9) 및 전기 편광변환소자(12)를 통과한 광 중 불필요한 주변 영상을 형성하는 부분을 차단할 수 있다.
분리 격벽(100)에는 상측이 개방된 공간(130)이 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1격벽(110) 및 제2격벽(120) 사이에는 편광반사미러(4)의 일면(41)을 바라보도록 개방된 공간(130)이 형성될 수 있다. 상기 공간(130)은 광 트랩의 역할을 수행할 수 있다.
만일 분리 격벽(100)에 상측이 개방된 공간(130)이 형성되지 않은 경우, 영상기구(1)에서 출사된 광 중 정해진 광경로를 벗어난 광이나, 외부에서 차량용 헤드 업 디스플레이의 내부로 들어온 외부광은 분리 격벽(100)의 상부에서 반사되어 각 허상(K)(M)(N)의 화질을 떨어뜨리거나 불필요한 허상을 형성할 수 있는 우려가 있다.
제1격벽(110)과 제2격벽(120) 사이의 공간(130)은 외부광 등을 내부에서 반사시켜 트랩(trap)시킬 수 있다. 이로써 허상(K)(M)(N)의 화질이 개선되고 불필요한 허상이 사용자에게 보이는 것을 방지할 수 있다.
헤드 업 디스플레이의 외부광을 효과적으로 트랩시키기 위해, 제1격벽(110)과 제2격벽(120) 사이의 공간(130)은 외부광이 들어오는 부분을 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 외부광은 윈드 쉴드(6)를 통해 들어오는 태양광일 수 있고, 이러한 태양광은 제1반사미러(3)의 상측에서 들어올 수 있다. 따라서, 분리 격벽(100)은, 제1격벽(110)과 제2격벽(120) 사이의 공간(130)이 제1반사미러(3)의 상측을 바라보도록 배치될 수 있다.
또는, 분리 격벽(100)은, 제1격벽(110)과 제2격벽(120) 사이의 공간(130)이 제1반사미러(3)와 편광반사미러(4) 사이를 바라보도록 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 분리 격벽(100)은 제1격벽(110)과 제2격벽(120) 사이의 공간(130)이 제1반사미러(3)의 반사면(32)과, 편광반사미러(4)의 일면(41) 사이를 바라보도록 배치될 수 있다.
한편, 제1격벽(110) 및/또는 제2격벽(120)에는 외측으로 돌출되어 형성된 돌출부(113)가 형성될 수 있다. 이 때 외측이란 각 격벽(110, 120) 사이에 형성된 공간(130)의 반대편을 향하는 방향일 수 있다.
돌출부(113)는 각 격벽(110, 120)에 수직하게 돌출될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
돌출부(113)는 제1격벽(110) 및/또는 제2격벽(120)의 양 단부 중 영상 소스(11)에서 먼 단부(111, 121)에 형성될 수 있다.
돌출부(113)는 광 트랩(trap)의 역할을 수행할 수 있다. 돌출부(113)는 영상 소스(11)에서 출사되는 선편광 중 허상의 주변 영상을 형성하는 불필요한 선편광을 차단할 수 있다.
제1격벽(110)에 형성된 돌출부(113)는 제1광출사영역(U) 측으로 돌출될 수 있다. 즉, 제1격벽(110)에 형성된 돌출부(113)는 프리즘(9) 측으로 돌출될 수 있다.
프리즘(9)과 제1격벽(110)간 간극에 의해, 선형 편광기(14)의 제1광출사영역(U)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부가 프리즘(9)에서 굴절되지 않고 곧바로 편광반사미러(4)로 향할 우려가 있다. 제1격벽(110)에 형성된 돌출부(113)는 이러한 선편광을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
제2격벽(120)에 돌출부가 형성될 경우, 상기 돌출부는 전기 편광변환소자(12) 측으로 돌출될 수 있다.
전기 편광변환소자(12)과 제2격벽(120)간 간극에 의해, 선형 편광기(14)의 제2광출사영역(V)에서 출사된 제1방향의 선편광 중 일부가 전기 편광변환소자(12)를 통과하지 않고 곧바로 편광반사미러(4)로 향할 우려가 있다. 제2격벽(120)에 형성된 돌출부는 이러한 선편광을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 제1방향의 선편광을 출사하는 영상 소스;
    상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 일부를 굴절시키는 프리즘;
    오프시 상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 투과하고, 온 시 상기 영상 소스에서 출사된 선편광 중 다른 일부를 상기 제1방향과 직교한 제2방향의 선편광으로 반파장 변환하는 전기 편광변환소자;
    차량의 윈드 쉴드로 광을 반사하는 제1반사미러;
    상기 제1반사미러와 이격되게 배치되고, 상기 제1방향의 선편광을 반사하고, 상기 제2방향의 선편광을 투과하는 편광반사미러; 및
    상기 편광반사미러와 이격되게 배치되고, 상기 편광반사미러를 투과한 광을 상기 편광반사미러로 반사하는 제2반사미러를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 소스는,
    이미지 광을 출사하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에서 출사된 이미지 광을 상기 제1방향으로 선형 편광시키는 선형 편광기(Linear Polarizer)를 포함하고,
    상기 프리즘 및 전기 편광변환소자는 각각 상기 선형 편광기보다 크기가 작은 헤드 업 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자는 상기 선형 편광기의 서로 상이한 영역을 마주보는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 선형 편광기는
    상기 프리즘을 마주보는 제1영역; 및
    상기 전기 편광변환소자의 일면을 마주보는 제2영역을 갖는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자는 전, 후 배치된 차량용 헤드 업 디스플레이.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘은,
    상기 편광반사미러를 향하고, 경사지게 형성된 제1면; 및
    상기 선형 편광기를 마주보는 제2면을 갖는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 및 전기 편광변환소자는 상기 영상 소스의 광출사면과 상기 편광반사미러의 일면 사이에 배치된 차량용 헤드 업 디스플레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광반사미러는, 상기 프리즘 및 전기 편광변환소자의 상측에 위치하고, 상기 제1반사미러의 후방에 배치된 차량용 헤드 업 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광반사미러는 상기 제1반사미러의 후방에 배치된 와이어 그리드 편광기이고,
    상기 제2반사미러는 상기 편광반사미러를 마주보게 배치된 평판 미러를 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광반사미러는 상기 영상소스에서 출사된 선편광이 입사되는 일면이 전방 하측을 향하게 경사 배치되고,
    상기 제2반사미러는 상기 편광반사미러와 동일한 방향으로 경사 배치된 차량용 헤드 업 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광반사미러는 경사지게 배치되고, 전후방향에 대해 상기 제1반사미러와 상기 제2반사미러 사이에 위치하는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘과 상기 전기 편광변환소자 사이에 위치하는 분리 격벽을 더 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리 격벽은,
    상기 영상소스의 광출사면에 비스듬히 배치된 제1격벽; 및
    상기 영상소스의 광출사면에서 멀어질수록 상기 제1격벽과 멀어지게 배치된 제2격벽을 포함하는 차량용 헤드 업 디스플레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1격벽 및 상기 제2격벽 사이에는 상기 제1반사미러와 상기 편광반사미러의 사이를 향하는 공간이 형성된 차량용 헤드 업 디스플레이.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1격벽 및/또는 상기 제2격벽에는 외측으로 돌출된 돌출부가 형성된 차량용 헤드 업 디스플레이.
PCT/KR2017/006122 2017-02-23 2017-06-13 차량용 헤드 업 디스플레이 WO2018155766A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/487,709 US11333884B2 (en) 2017-02-23 2017-06-13 Head up display for vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0024205 2017-02-23
KR1020170024205A KR101909374B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 차량용 헤드 업 디스플레이

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018155766A1 true WO2018155766A1 (ko) 2018-08-30

Family

ID=63254464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/006122 WO2018155766A1 (ko) 2017-02-23 2017-06-13 차량용 헤드 업 디스플레이

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11333884B2 (ko)
KR (1) KR101909374B1 (ko)
WO (1) WO2018155766A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020163013A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Google Llc Multi-focal catadioptric head mounted display with lc switch
CN113109940A (zh) * 2020-01-10 2021-07-13 未来（北京）黑科技有限公司 一种高亮度的抬头显示系统

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11002966B2 (en) * 2017-05-04 2021-05-11 Google Llc Systems, devices, and methods for eyebox expansion in wearable heads-up display
JP6695062B2 (ja) * 2018-03-29 2020-05-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示システム、制御装置、制御方法、プログラム、及び移動体
CN108897136B (zh) * 2018-09-10 2024-09-20 太若科技(北京)有限公司 Ar光学装置和穿戴式ar设备
TWI676823B (zh) * 2018-12-26 2019-11-11 中強光電股份有限公司 抬頭顯示裝置
US11366311B2 (en) * 2020-04-01 2022-06-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Display device
JP7497201B2 (ja) * 2020-04-24 2024-06-10 株式会社小糸製作所 車両用表示装置
KR102543899B1 (ko) * 2020-08-27 2023-06-20 네이버랩스 주식회사 헤드업 디스플레이 및 그 제어방법
CN116323282A (zh) 2020-10-22 2023-06-23 株式会社小糸制作所 平视显示器装置
CN112147787B (zh) * 2020-10-29 2022-08-09 业成科技（成都）有限公司 增强现实抬头显示器
DE102021101433A1 (de) * 2021-01-22 2022-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Head-Up-Display mit einem Spiegelkabinett zur Bauraumreduktion
CN113219665B (zh) * 2021-04-30 2022-11-22 歌尔股份有限公司 光学镜组、光学系统和头戴显示设备
CN115826234A (zh) * 2021-09-17 2023-03-21 华为技术有限公司 抬头显示设备和交通工具
KR102467924B1 (ko) 2021-09-23 2022-11-17 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이
KR102585207B1 (ko) 2022-02-21 2023-10-06 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이
WO2023204198A1 (ja) * 2022-04-22 2023-10-26 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP2024003952A (ja) * 2022-06-28 2024-01-16 マクセル株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
WO2024122683A1 (ko) 2022-12-08 2024-06-13 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이
CN118330892B (zh) * 2024-06-14 2024-10-01 歌尔光学科技有限公司 光学系统及显示设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150061976A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-05 Texas Instruments Incorporated Multi-focus heads-up display using single picture generator unit
US20150234185A1 (en) * 2012-09-04 2015-08-20 Denso Corporation Head-up display device
WO2015125247A1 (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 パイオニア株式会社 投影装置
WO2015159523A1 (ja) * 2014-04-14 2015-10-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した移動体
US20170045738A1 (en) * 2015-07-17 2017-02-16 Lg Electronics Inc. Head up display for vehicle

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3679727B2 (ja) * 2001-04-09 2005-08-03 三洋電機株式会社 虚像光学表示装置及びそれを用いた３次元映像表示装置
JP2006091489A (ja) 2004-09-24 2006-04-06 Nippon Seiki Co Ltd 表示装置
JP2008070504A (ja) 2006-09-13 2008-03-27 Nippon Seiki Co Ltd 表示装置
KR20110112558A (ko) 2010-04-07 2011-10-13 미래나노텍(주) 이미징 시스템
JP6004706B2 (ja) 2012-04-04 2016-10-12 三菱電機株式会社 表示装置及びこれを備えたヘッドアップディスプレイシステム
JP2014044244A (ja) 2012-08-24 2014-03-13 Asahi Kasei E-Materials Corp 映像表示装置
KR102071693B1 (ko) 2014-02-07 2020-01-30 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이 장치
US10012836B2 (en) * 2016-05-23 2018-07-03 Lg Electronics Inc. Head up display for vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150234185A1 (en) * 2012-09-04 2015-08-20 Denso Corporation Head-up display device
US20150061976A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-05 Texas Instruments Incorporated Multi-focus heads-up display using single picture generator unit
WO2015125247A1 (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 パイオニア株式会社 投影装置
WO2015159523A1 (ja) * 2014-04-14 2015-10-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した移動体
US20170045738A1 (en) * 2015-07-17 2017-02-16 Lg Electronics Inc. Head up display for vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020163013A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Google Llc Multi-focal catadioptric head mounted display with lc switch
CN113383261A (zh) * 2019-02-06 2021-09-10 谷歌有限责任公司 具有lc开关的多焦反射折射头戴式显示器
CN113109940A (zh) * 2020-01-10 2021-07-13 未来（北京）黑科技有限公司 一种高亮度的抬头显示系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20200026075A1 (en) 2020-01-23
KR20180097339A (ko) 2018-08-31
US11333884B2 (en) 2022-05-17
KR101909374B1 (ko) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018155766A1 (ko) 차량용 헤드 업 디스플레이
WO2018155958A1 (ko) 차량용 헤드 업 디스플레이
WO2017204494A1 (en) Head up display for vehicle
WO2013183955A1 (en) Obstacle sensing module and cleaning robot including the same
WO2018225909A1 (en) Display device
WO2014163322A1 (ko) 입체 영상 장치
WO2020122453A1 (ko) 차량용 디스플레이 장치
WO2021054727A1 (ko) 광 효율을 개선한 증강 현실용 광학 장치
WO2019225978A1 (en) Camera and terminal including the same
WO2019117652A1 (en) Prism apparatus, and camera apparatus including the same
WO2014157847A1 (ko) 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치
EP3465330A1 (en) Head up display for vehicle
WO2022080627A1 (ko) 직선 배치 광학 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치 및 광학 수단의 제조 방법
WO2015194773A1 (ko) 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
WO2020045957A1 (ko) 디스플레이 장치
WO2016159489A1 (en) Display apparatus
WO2020075982A1 (ko) 테두리 발광형 디스플레이장치 및 이를 구비한 게임기
WO2016017885A1 (en) Screen and laser display apparatus using the same
WO2022025329A1 (ko) 헤드 업 디스플레이 장치
WO2016159490A1 (en) Manufacturing method of chassis and display apparatus having the same
WO2019066094A1 (ko) 디스플레이 디바이스
WO2019142977A1 (ko) 차량용 헤드업 디스플레이 장치
WO2019190159A1 (en) Prism apparatus, and camera apparatus including the same
WO2017217800A1 (en) Mems scanner package and scanning projector including the same
WO2021080059A1 (ko) 스캐너, 및 이를 구비한 전자기기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17897652

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17897652

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1