KR101519352B1 - 헤드업 디스플레이 - Google Patents

Abstract

헤드업 디스플레이에 대한 발명이 개시된다. 개시된 헤드업 디스플레이는: 차량에 장착되는 하우징부와, 하우징부에 내장되어 영상을 출력하는 영상출력부 및 영상출력부에서 출력되는 영상을 윈드쉴드에 표시하도록 구성되는 광학부를 포함하고, 광학부는 영상출력부에서 출력되는 영상이 맺히고 투영되는 스크린부와, 영상출력부에서 스크린부까지의 직선거리 광경로보다 광경로를 증가시키는 광경로증가부재 및 스크린부에 맺힌 영상이 반사되어 윈드쉴드에 표시되도록 하는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드업 디스플레이{HEAD-UP DISPLAY}

본 발명은 헤드업 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상출력부로부터 출력되는 영상의 광경로를 증가시켜 큰 허상의 주행정보를 운전자에게 제공할 수 있는 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.

일반적으로, 운전 중 운전자의 안전을 제공하고 차량주행정보와 주변상황정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 장치로 헤드업 디스플레이(Head-Up Display)가 있다.

헤드업 디스플레이는 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉, 운전자의 주 시야선을 벗어나지 않는 범위에서 차량주행정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.

차량용 헤드업 디스플레이는 차량유리창의 운전자 주 시야 부분에 스크린이 배치되고, 스크린에는 계기판의 정보(속도, 주행거리, RPM 등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파악할 수 있도록 한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0044526호(2010.04.30 공개, 발명의 명칭 : 차량용 헤드 업 디스플레이 장치)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 영상출력부로부터 출력되는 영상의 광경로를 증가시켜 큰 허상을 운전자에게 전달할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 소형화가 가능한 헤드업 디스플레이를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이는: 차량에 장착되는 하우징부와, 상기 하우징부에 내장되어 영상을 출력하는 영상출력부 및 상기 영상출력부에서 출력되는 영상을 윈드쉴드에 표시하도록 구성되는 광학부를 포함하고, 상기 광학부는 상기 영상출력부에서 출력되는 영상이 맺히고 투영되는 스크린부와, 상기 영상출력부에서 상기 스크린부까지의 직선거리 광경로보다 광경로를 증가시키는 광경로증가부재 및 상기 스크린부에 맺힌 영상이 반사되어 상기 윈드쉴드에 표시되도록 하는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상출력부와 상기 광학부가 내장되는 케이스와, 상기 케이스에 구비되어 상기 영상출력부에서 출력되는 영상을 외부 유출없이 상기 스크린부를 통해 출력되도록 하는 광경로실 및 상기 케이스에 형성되고, 상기 반사부재를 통해 반사된 영상을 통과시키는 방출창을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상출력부는 광경로가 길수록 영상이 확대되는 프로젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광경로증가부재는 상기 영상출력부와 상기 스크린부 사이에 구비되어 상기 영상출력부의 영상을 상기 스크린부로 반사하는 평면미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상출력부의 영상은 상기 스크린부에 대해 나란하게 출력되고, 영상은 상기 평면미러에 의해 반사되어 상기 스크린부에 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사부재는 비구면미러를 포함하고, 상기 비구면미러는 상기 하우징부에 힌지 연결되는 프레임에 의해 지지되고, 상기 프레임은 구동부에 의해 회동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이는 영상출력부로부터 출력되는 영상이 광광경로증가부재에 의해 광경로를 증가시켜 제품을 대형화하지 않고도 운전자에게 큰 허상을 제공할 수 있는 효과를 지닌다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 요부를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 요부를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이(100)는 하우징부(110), 영상출력부(120) 및 광학부(130)를 포함한다.

하우징부(110)는 차량에 장착되고, 영상출력부(120)와 광학부(130)는 하우징부(110) 내부에 장착된다.

영상출력부(120)는 하우징부(110)에 고정 설치되어 영상을 생성하여 출력하고, 광학부(130)는 영상출력부(120)에서 출력되는 영상을 윈드쉴드(10)에 표시되도록 구성된다. 영상출력부(120)는 광경로가 길수록 영상이 확대되는 프로젝터로 이루어진다.

광학부(130)는 영상출력부(120)에서 출력되는 영상이 맺히고 투영되는 스크린부(134)와, 영상출력부(120)에서 스크린부(134)까지의 직선거리 광경로보다 광경로를 증가시키는 광경로증가부재(132)와, 스크린부(134)에 맺힌 영상이 반사되어 윈드쉴드(10)에 표시되도록 하는 반사부재(136)를 포함한다.

즉, 도 1에서 도시된 바와 같이 영상출력부(120)는 영상을 생성하여 출력하고, 스크린부(134)는 영상출력부(120)에서 생성된 영상이 맺혀져 투영된다. 영상출력부(120)에서 출력되어 스크린부(134)에 투영된 영상은 반사부재(136)에 의해 반사되어 운전자에게 주행정보를 제공한다. 주행정보란, 차량 동작이나 차량 상태에 관한 정보이거나, 네비게이션 정보 등이 될 수 있다. 일 예로, 주행정보로는 차속, 연료 잔량, 냉매온도와 같은 물리량 정보일 수 있거나, 교통 상황 및 안전 상황이 될 수 있다.

나아가 상기한 헤드업 디스플레이(100)는 주행정보와 같은 특정 정보를 증강현실의 형식으로 디스플레이 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

반사부재(136)를 제외한 광학부(130)와 영상출력부(120)는 하우징부(110) 내부의 별도의 공간에 구비된다. 영상출력부(120)에서 출력되는 영상의 외부 유출을 방지하기 위한 구성이다. 이를 자세히 설명하면, 도 2에서 도시된 바와 같이 하우징부(110)는 케이스(112)와, 광경로실(114) 및 방출창(116)을 포함한다.

케이스(112)는 대시보드(dash board)에 장착된다. 케이스(112)의 제품의 외관을 형성하는 것으로서, 일 예로, 케이스(112)는 대시보드의 내부에 장착되고, 상측면이 외부로 노출된다.

광경로실(114)은 케이스(112)에 구비되어 영상출력부(120)에서 출력되는 영상을 외부 유출없이 스크린부(134)를 통해 출력되도록 한다. 이러한 광경로실(114)에는 스크린부(134)가 장착되는 투과홀부(115)가 형성된다. 투과홀부(115)에는 스크린부(134)가 구비되는데, 스크린부(134)는 복수개가 중첩되고, 복수개의 스크린부(134)는 굴절률이 서로 상이하다. 즉, 복수개의 스크린부(134)는 상호 광의 확산각도를 달리하여 구성되며, 이로 인해 스크린부(134)에 맺혀 투영되는 영상의 얼룩짐을 방지할 수 있다(도 4참조).

광경로실(114) 내부에는 광경로증가부재(132)가 구비된다. 광경로증가부재(132)는 영상출력부(120)와 스크린부(134) 사이에 구비되어 영상출력부(120)의 영상을 스크린부(134)로 반사하는 평면미러로 이루어진다. 이때, 영상출력부(120)의 영상은 도 2에서 도시된 바와 같이 스크린부(134)에 대해 나란하게 출력되고, 영상은 평면미러에 의해 반사되어 스크린부(134)에 전달된다. 이로 인해 영상출력부(120)로부터 스크린부(134)로 바로 전달되는 영상보다 더 긴 광경로를 형성할 수 있어 스크린부(134)에 맺혀 투영되는 영상을 보다 크게 구현할 수 있다.

방출창(116)은 케이스(112)의 상측면에 형성되고, 반사부재(136)를 통해 반사된 영상을 통과시키며, 외부 이물질이 케이스(112) 내부로 유입되는 것을 방지한다. 방출창(116)을 통과한 영상은 윈드쉴드(10)로 전달된다.

반사부재(136)는 스크린부(134)에 맺힌 영상을 반사하여 윈드쉴드(10)로 전달하는 것으로서, 비구면미러로 이루어진다. 비구면미러는 하우징부(110)에 힌지 연결되는 프레임(140)에 의해 지지되고, 프레임(140)은 구동부(145)에 의해 회동 가능하다. 구동부(145)는 도 3에서 도시된 바와 같이 프레임(140)의 하단에 연결되는 가변브라켓(147)과, 가변브라켓(147)을 이동시키는 구동모터(148)를 포함한다. 구동모터(148)의 회전축과 가변브라켓(147)은 치합되어 구동모터(148)의 구동시 가변브라켓(147)은 직선으로 이동 가능하고, 가변브라켓(147)의 이동에 의해 비구면미러의 각도를 조절할 수 있다. 이러한 작동에 의해 운전자는 자신의 눈높이에 최적화된 허상(20)을 볼 수 있다.

이하, 상기한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이(100)의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

케이스(112)는 대시보드에 장착되고, 내부에는 영상출력부(120)와 광학부(130)가 구비되어 영상출력부(120)에서 출력되는 차량의 주행정보관련 영상을 운전자에게 제공할 수 있다.

영상출력부(120)에서 출력되는 영상의 전달과정을 살펴보면, 도 1에서 도시된 바와 같이 영상출력부(120)에서 출력되는 영상이 평면미러로 이루어지는 광경로증가부재(132)에 의해 반사되어 스크린부(134)에 맺혀 투영되고, 스크린부(134)에 맺힌 영상은 비구면미러로 이루어진 반사부재(136)에 의해 반사되어 윈드쉴드(10)로 전달됨으로써, 운전자는 윈드쉴드(10)의 주 시야 부분을 통해 주행정보를 제공받을 수 있다.

이때, 영상출력부(120)는 광경로가 길수록 영상이 확대되는 프로젝터로 이루어지고, 광경로증가부재(132)에 의해 영상출력부(120)와 스크린부(134) 사이의 광경로를 증가시킴으로써, 보다 확대된 영상을 스크린부(134)에 맺히고 투영되게 할 수 있다. 이는 영상출력부(120)의 영상이 스크린부(134)에 대해 나란하게 출력되고, 경사지게 배치되는 광경로증가부재(132)에 의해 가능한 구조이다.

영상출력부(120)와 영상이 맺히는 스크린부(134) 사이의 광경로를 길게 형성할 수 있으므로 광경로를 길게 하기 위해 제품의 부피를 늘릴 필요가 없으므로 제품의 대형화를 방지할 수 있고, 제품을 소형화하면서도 운전자에게 큰 허상(20)을 제공할 수 있다.

이처럼, 광경로증가부재(132)에 의해 크기가 확대된 영상은 비구면미러로 이루어진 반사부재(136)에 의해 반사되고, 방출창(116)을 통과하여 윈드쉴드(10)를 통해 운전자가 인지할 수 있다. 이로 인해, 운전자에게 큰 허상(20)의 주행정보를 제공할 수 있다. 이때, 반사부재(136)는 구동부(145)의 구동에 의해 각도가 조절됨으로써, 윈드쉴드(10)의 허상(20)의 상하위치를 운전자의 눈높이에 맞게 조절할 수 있다.

한편, 스크린부(134)는 굴절률이 서로 상이한 복수개로 이루어져 영상의 얼룩짐을 억제하여 영상의 선명도를 향상시킨다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이에 의하면, 영상출력부로부터 출력되는 영상의 광경로를 증가시켜 제품을 대형화하지 않고도 운전자에게 큰 허상의 주행정보를 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 헤드업 디스플레이 110 : 하우징부
112 : 케이스 114 : 광경로실
115 : 투과홀부 116 : 방출창
120 : 영상출력부 130 : 광학부
132 : 광경로증가부재 134 : 스크린부
136 : 반사부재 140 : 프레임
145 : 구동부 147 : 가변브라켓
148 : 구동모터

Claims (6)

1. 차량에 장착되는 하우징부;
   상기 하우징부에 내장되어 영상을 출력하는 영상출력부; 및
   상기 영상출력부에서 출력되는 영상을 윈드쉴드에 표시하는 광학부를 포함하고;
   상기 광학부는 상기 영상출력부에서 출력되는 영상이 맺히고 투영되는 스크린부;
   상기 영상출력부에서 상기 스크린부까지의 직선거리 광경로보다 광경로를 증가시키는 광경로증가부재; 및
   상기 스크린부에 맺힌 영상이 반사되어 상기 윈드쉴드에 표시되도록 하는 반사부재를 포함하고;
   상기 스크린부는 상호 굴절률이 상이한 복수개로 중첩되어 구비되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징부는,
   상기 영상출력부와 상기 광학부가 내장되는 케이스;
   상기 케이스에 구비되어 상기 영상출력부에서 출력되는 영상을 외부유출없이 상기 스크린부를 통해 출력되도록 하는 광경로실; 및
   상기 케이스에 형성되고, 상기 반사부재를 통해 반사된 영상을 통과시키는 방출창을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 영상출력부는 광경로가 길수록 영상이 확대되는 프로젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 광경로증가부재는 상기 영상출력부와 상기 스크린부 사이에 구비되어 상기 영상출력부의 영상을 상기 스크린부로 반사하는 평면미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 영상출력부의 영상은 상기 스크린부에 대해 나란하게 출력되고, 영상은 상기 평면미러에 의해 반사되어 상기 스크린부에 전달되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 반사부재는 비구면미러를 포함하고;
   상기 비구면미러는 상기 하우징부에 힌지 연결되는 프레임에 의해 지지되고;
   상기 프레임은 구동부에 의해 회동되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.

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