KR100913103B1 - 헤드-업 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

차량 윈드쉴드에 투영되는 영상의 왜곡을 보정하여 영상의 화질을 개선할 수 있는 헤드-업 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 소정의 영상을 제공하고, 소정 방향으로 회전 구동되는 디스플레이 패널과, 영상을 윈드쉴드에 투영되도록 광 경로를 변환하는 광 경로 변환부와, 윈드쉴드에 투영된 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 디스플레이 패널을 소정 방향으로 회전 구동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

윈드쉴드, 회전 구동, 회전 가이드, 레버, 패널

Description

헤드-업 디스플레이 시스템{head-up display system}

본 발명은 헤드-업 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 윈드쉴드에 투영되는 영상의 왜곡을 보정하여 영상의 화질을 개선할 수 있는 헤드-업 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 헤드-업 디스플레이(head-up display)는 차량 주행 중에, 운전자에게 주행 정보를 포함한 다양한 영상을 보다 효과적으로 전달하기 위한 장치이다.

즉, 차량용 헤드-업 디스플레이는 차량 주행중의 운행 정보 등을 포함하는 영상이 자동차의 윈드쉴드에 나타나도록 하는 전방 표시 장치로서, 운행 정보 등과 같은 영상을 운전자의 시야 정면에 전방의 경치와 중첩시켜 3차원적으로 표시를 해주기 때문에, 차량의 운전자들은 계기판의 속도나 방향 지시등을 제어하기 위해 운전 중에 시선을 옮길 필요가 없어 안전하게 운전할 수 있다.

도 1은 일반적인 헤드-업 디스플레이 시스템을 개략적으로 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 속도, 유량, 네비게이션 등의 정보를 표시하는 디스플레이(10)는 그 화면을 통하여 정보를 영상으로 출력하며, 출력된 영상 빔은 미러(12, 14)에 의해 반사되어 윈드쉴드(winfshield)(16)로 향하게 된다.

윈드쉴드(16)로 입사된 영상은 컴바이너(combiner)에 의해 반사되어 운전자의 시선에 전달된다.

이때, 운전자의 시선으로 전달된 영상은 운전자 시선의 정면에 대해 소정 각을 이루며, 운전자의 시선으로부터 일정거리 떨어진 지점에서 운전자 시야 정면의 경치와 겹쳐져서 운전자에게 허상으로 인식된다.

여기서, 운전자 시선의 정면에 대한 허상의 각도는 운전자의 전방의 경치와 혼동되지 않으면서 운전자가 인식하기 용이하도록 하기 위하여 약 10 - 15도의 범위로 조절되는 것이 바람직하다.

그러나, 이러한 헤드-업 디스플레이 시스템에서는 광학적 또는 기계적인 변형에 의해 차량의 윈드쉴드에 투영되는 영상에 왜곡 현상이 나타나 영상의 화질을 저하시키는 문제가 있었다.

도 2는 윈드쉴드에 투영되는 영상의 회전 왜곡 정도를 보여주는 도면으로서, A는 정상적으로 투영되는 영상 화면이고, B는 회전 왜곡 정도가 심하지 않은 영상 화면이며, C는 회전 왜곡 정도가 심한 영상 화면을 보여주고 있다.

B와 같이 영상의 왜곡 정도가 심하지 않는 경우에는, 일반적으로 와핑(warping) 처리를 수행할 수 있는 회로 설계를 통해서 영상의 왜곡을 보정할 수 있다.

그러나, C와 같이 영상의 왜곡 정도가 심한 경우에는 와핑 처리를 통해서 영상의 왜곡을 완전히 보정하기에는 한계가 있기 때문에, 운전자에게 제공되는 영상 의 화질이 좋지 않은 문제가 있었다.

또한, 기존의 헤드-업 디스플레이 시스템에서는 영상의 왜곡을 보정하기 위해서 회로의 설계, 제작 및 회로의 보정 프로그램 등에 많은 비용이 소모되는 문제점들이 있었다.

따라서, 향후, 적은 비용으로 영상의 왜곡을 간단하고 쉽게 보정할 수 있는 헤드-업 디스플레이 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 소정의 영상을 제공하는 디스플레이 패널을 회전 구동시켜 영상의 왜곡을 보정함으로써, 간단한 시스템 구성 및 저렴한 비용으로 영상의 화질을 개선할 수 있는 헤드-업 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템은 소정의 영상을 제공하고, 소정 방향으로 회전 구동되는 디스플레이 패널과, 영상을 윈드쉴드에 투영되도록 광 경로를 변환하는 광 경로 변환부와, 윈드쉴드에 투영된 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 디스플레이 패널을 소정 방향으로 회전 구동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 구동부는 중심부에 제 1 홀을 갖는 프레임과, 제 1 홀 양측의 프레임 위에 형성되는 제 1 회전 가이드로 구성되며, 제 1 홀 내에 상기 디스플레이 패널을 고정시키고, 소정의 전기적 신호 또는 기계적 힘을 인가받아 제 1 회전 가이드를 통해 디스플레이 패널과 함께 회전 구동되는 패널 어퍼춰(panel aperture)와, 패널 어퍼춰가 장착되도록 중심부에 제 2 홀이 형성되고, 패널 어퍼춰가 회전 구동되도록 제 1 회전 가이드에 상응하는 영역에 제 2 회전 가이드가 형성되는 하우징(housing)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 패널 어퍼춰의 제 1 회전 가이드는 프레임 표면으로부터 소정 높이로 돌출되고, 하우징의 제 2 회전 가이드는 하우징의 표면으로부터 소정 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다.

그리고, 패널 어퍼춰는 회전 구동가능하도록 프레임의 측면에 레버(lever)가 연결되며, 레버는 수직 운동으로 구동되고, 레버에 연결된 패널 어퍼춰는 회전 운동으로 구동될 수 있다.

또한, 구동부는 패널 어퍼춰에 고정된 디스플레이 패널에 광을 제공하는 광원과, 광원을 고정시켜 광을 디스플레이 패널로 전달하고 하우징에 고정되는 광 가이드를 포함하여 구성되는 백라이트부와, 광원의 열을 전달하는 열 패드와, 열 패드를 고정시켜 열을 냉각시키고 광 가이드에 고정되는 히트 싱크를 포함하여 구성되는 냉각부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 본 발명의 헤드-업 디스플레이 시스템은, 회전 구동되는 디스플레이 패널의 회전 각도를 센싱하는 센싱부와, 센싱부의 센싱 신호에 따라 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 소정의 영상을 제공하는 디스플레이 패널을 회전 구동시켜 영상의 왜곡을 보정할 수 있기 때문에, 복잡한 회로 설계 없이 간단한 시스템 구성과 저렴한 비용으로 영상의 화질을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템을 개략적으로 보여주는 구성 블럭도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 디스플레이 패널(11), 광 경로 변환부(13), 구동부(15)로 크게 구성된다.

여기서, 디스플레이 패널(11)은 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같이 소정의 영상을 제공하는 디스플레이로서, 구동부에 의해 소정 방향으로 회전 구동가능하다.

그리고, 광 경로 변환부(13)는 디스플레이 패널(11)로부터 제공되는 영상을 윈드쉴드에 투영되도록 광 경로를 변환하는 역할을 수행한다.

이어, 구동부(15)는 윈드쉴드에 투영된 영상에 왜곡이 발생하면, 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 디스플레이 패널(11)을 소정 방향으로 회전 구동시킨다.

여기서, 구동부(15)는 디스플레이 패널(11)을 수동 방식으로 구동시킬 수도 있고, 자동 방식으로 구동시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 윈드쉴드에 투영되는 영상에 왜곡이 발생하면, 디스플레이 패널(11)을 소정 방향으로 회전 구동시켜 영상의 왜곡을 보정함으로써, 복잡한 구성이 필요하지 않다.

도 4는 도 3의 구동부에 대한 구성을 상세히 보여주는 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(15)는 패널 어퍼춰(panel aperture)(21)와, 하우 징(housing)(23)으로 구성될 수 있다.

여기서, 패널 어퍼춰(21)는 중심부에 제 1 홀(100)을 갖는 프레임(102)과, 제 1 홀(100) 양측의 프레임(102) 위에 형성되는 제 1 회전 가이드(104)로 구성된다.

패널 어퍼춰(21)는 제 1 홀(100) 내에 디스플레이 패널(25)을 고정시키고, 소정의 전기적 신호 또는 기계적 힘을 인가받아 제 1 회전 가이드(104)를 통해 디스플레이 패널(25)과 함께 회전 구동될 수 있다.

그리고, 하우징(23)은 중심부에 제 2 홀(200)이 형성되고, 제 2 홀(200) 내에 패널 어퍼춰(21)가 장착된다.

다음, 하우징(23)은 패널 어퍼춰(21)가 회전 구동되도록, 제 2 홀(200) 양측의 제 1 회전 가이드(104)와 상응하는 영역에 제 2 회전 가이드(202)가 형성된다.

여기서, 패널 어퍼춰(21)의 제 1 회전 가이드(104)는 프레임(102) 표면으로부터 소정 높이로 돌출되고, 하우징(23)의 제 2 회전 가이드(202)는 하우징(23)의 표면으로부터 소정 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다.

그리고, 제 1 회전 가이드(104)의 높이와 제 2 회전 가이드(202)의 깊이는 동일한 값을 가지는 것이 바람직하며, 제 1, 제 2 회전 가이드(104, 202)의 표면 중 외부를 향하는 표면은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 내부를 향하는 표면은 수직한 것이 바람직하다.

도 5는 도 3의 구동부에 의해 디스플레이 패널이 회전 구동되는 구동 원리를 보여주는 도면으로서, 도 5는 레버(lever)를 이용하여 디스플레이 패널을 수동적으 로 회전 구동시킬 수 있는 방식이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 패널 어퍼춰(21)에 디스플레이 패널(25)이 장착되고, 다시 패널 어퍼춰(21)는 디스플레이 패널(25)와 함께 하우징(23)에 장착된다.

그리고, 패널 어퍼춰(21)의 측면에는 레버(300)가 연결되고, 레버(300)에 인가되는 전기적 신호 또는 기계적인 힘에 의해 패널 어퍼춰(21)와 함께 디스플레이 패널(25)은 회전 구동한다.

즉, 레버(300)에 전기적 신호 또는 기계적인 힘을 인가하면, 레버(300)에 연결된 패널 어퍼춰(21)가 제 1 회전 가이드(104)와 제 2 회전 가이드(202)를 따라 회전 구동하게 되고, 이에 따라 패널 어퍼춰(21)에 고정된 디스플레이 패널(25)도 함께 회전 구동된다.

여기서, 레버(300)는 수직 운동으로 구동되고, 레버(300)에 연결된 패널 어퍼춰(21)는 회전 운동으로 구동될 수 있다.

그리고, 패널 어퍼춰(21)는 디스플레이 패널(25)의 중심축에 대해 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전 가능하며, 디스플레이 패널(25)의 수평축에 대해 약 0 - 45도로 회전 구동할 수 있다.

이와 같이, 디스플레이 패널을 회전 구동시키는 구동부는 백라이트부와 냉각부를 더 포함할 수도 있다.

도 6은 백라이트부와 냉각부가 부가된 전체적인 구동 모듈을 보여주는 도면으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동부는 디스플레이 패널 후단에 백라이트부(50)와 냉각부(60)를 추가 구성할 수 있다.

여기서, 백라이트부(50)는 광원(29)과 광 가이드(27)로 구성된다.

광원(29)은 패널 어퍼춰(21)에 고정된 디스플레이 패널(25)로 광을 제공하는 역할을 수행하고, 광 가이드(27)는 광원(29)으로부터 발생된 광을 디스플레이 패널(25)로 전달하는 역할을 수행한다.

이때, 광원(29)은 광 가이드(27)에 고정되고, 광원이 장착된 광 가이드(27)는 고정 핀(35)에 의해 하우징(23)에 고정될 수 있다.

그리고, 냉각부(60)는 열 패드(31)와 히트 싱크(33)로 구성될 수 있다.

열 패드(31)는 광원의 열을 히트 싱크(33)로 전달하고, 히트 싱크(33)는 열을 냉각시키는 역할을 수행한다.

이때, 열 패드(31)의 일 측면은 광원(29)의 하부 보드에 부착되고, 열 패드(31)의 다른 측면은 히트 싱크(33)에 부착되며, 히트 싱크(33)는 고정 핀(35)에 의해 광 가이드(35)에 고정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 디스플레이 패널(25)을 회전 구동시키는 패널 어퍼춰(21)와 하우징(23)을 포함하여 백라이트부(50)과 냉각부(60) 함께 하나의 모듈로 구성할 수도 있다.

경우에 따라서, 본 발명은 3가지 방식으로 디스플레이 패널(25)을 회전 구동시킬 수 있다.

첫째는 패널 어퍼춰(21)에만 회전 가이드를 구성하여 패널 어퍼춰(21)를 회전시켜 디스플레이 패널(25)을 회전 구동시키는 방법이 있고, 둘째는 광원(29)과 광 가이드(27)를 갖는 백라이트부(50)와 패널 어퍼춰(21)가 장착된 하우징(23)을 결합시켜, 일체화된 백라이트부(50)와 하우징(23)을 함께 회전시킴으로써, 디스플레이 패널(25)을 회전 구동시키는 방법이 있다.

셋째는 열 패드(31)와 히트 싱크(33)를 갖는 냉각부(60)와 백라이트부(50)와 하우징(23)을 결합시켜, 일체화된 냉각부(60), 백라이트부(50), 하우징(23)을 함께 회전시킴으로써, 디스플레이 패널(25)을 회전 구동시키는 방법이 있다.

한편, 본 발명의 시스템은 센싱부(17)와 제어부(19)를 더 포함할 수도 있다.

본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 직접 레버를 조작하여 수동적으로 디스플레이 패널을 회전 구동시킬 수도 있지만, 자동적으로 디스플레이 패널을 회전 구동시킬 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템의 다른 실시예를 보여주는 블럭 구성도로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(11), 광 경로 변환부(13), 구동부(15), 센싱부(17), 제어부(19)로 크게 구성된다.

여기서, 센싱부(17)는 디스플레이 패널(11)이 구동부(15)에 의해 회전 구동될 때, 디스플레이 패널(11)의 회전 각도를 센싱하는 역할을 수행한다.

그리고, 제어부(19)는 센싱부(17)로부터 센싱된 신호에 따라 구동부(15)를 제어하여 디스플레이 패널(11)의 회전 각도를 조절해 주는 역할을 수행한다.

이와 같이, 구성되는 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템의 영상 왜곡 보정 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디스플레이 패널(11)에서 제공되는 영상은 광 경로 변환부(13)를 통해 반사되어 차량의 윈드쉴드에 투영된다.

이어, 윈드쉴드에 투영되는 영상에 왜곡이 발생하는 경우, 사용자 또는 제어부(19)는 왜곡된 영상이 보정되도록 구동부(15)를 제어한다.

구동부(15)는 제어신호에 따라, 디스플레이 패널(11)을 소정 방향으로 서서히 회전 구동시킨다.

이어, 센싱부(17)는 회전 구동되는 디스플레이 패널(11)의 회전 각도를 센싱한다.

다음, 제어부(19)는 센싱부(17)의 센싱 신호를 확인하여, 왜곡된 영상이 보정되었는지를 확인한다.

확인 결과, 왜곡된 영상이 보정되었다면, 제어부(19)는 구동부(15)를 제어하여 디스플레이 패널(11)의 회전 구동을 정지시킨다.

그러나, 확인 결과, 왜곡된 영상이 여전히 보정되지 않았다면, 제어부(19)는 구동부(15)를 제어하여 디스플레이 패널(11)을 왜곡된 영상이 보정될 때까지 계속적으로 회전 구동시키는 동작을 반복한다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템은 소정의 영상을 제공하는 디스플레이 패널을 회전 구동시켜 영상의 왜곡을 보정할 수 있기 때문에, 복잡한 회로 설계 없이 간단한 시스템 구성과 저렴한 비용으로 영상의 화질을 향상시키는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 헤드-업 디스플레이 시스템을 개략적으로 보여주는 도면

도 2는 윈드쉴드에 투영되는 영상의 회전 왜곡 정도를 보여주는 도면

도 3은 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템을 개략적으로 보여주는 구성 블럭도

도 4는 도 3의 구동부에 대한 구성을 상세히 보여주는 도면

도 5는 도 3의 구동부에 의해 디스플레이 패널이 회전 구동되는 구동 원리를 보여주는 도면

도 6은 백라이트부와 냉각부가 부가된 전체적인 구동 모듈을 보여주는 도면

도 7은 본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이 시스템의 다른 실시예를 보여주는 블럭 구성도

Claims (11)

1. 차량의 윈드쉴드(windshield)에 영상을 투영하는 헤드-업 디스플레이 시스템에 있어서,

   소정의 영상을 제공하고, 소정 방향으로 회전 구동되는 디스플레이 패널;

   상기 영상을 상기 윈드쉴드에 투영되도록 광 경로를 변환하는 광 경로 변환부; 그리고,

   상기 윈드쉴드에 투영된 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 상기 디스플레이 패널을 소정 방향으로 회전 구동시키는 구동부를 포함하여 구성되고,

   상기 구동부는,

   중심부에 제 1 홀을 갖는 프레임과, 상기 제 1 홀 양측의 프레임 위에 형성되는 제 1 회전 가이드로 구성되며, 상기 제 1 홀 내에 상기 디스플레이 패널을 고정시키고, 소정의 전기적 신호 또는 기계적 힘을 인가받아 상기 제 1 회전 가이드를 통해 상기 디스플레이 패널과 함께 회전 구동되는 패널 어퍼춰(panel aperture);

   상기 패널 어퍼춰가 장착되도록 중심부에 제 2 홀이 형성되고, 상기 패널 어퍼춰가 회전 구동되도록 상기 제 1 회전 가이드에 상응하는 영역에 제 2 회전 가이드가 형성되는 하우징(housing)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 어퍼춰의 제 1 회전 가이드는 프레임 표면으로부터 소정 높이로 돌출되고, 상기 하우징의 제 2 회전 가이드는 상기 하우징의 표면으로부터 소정 깊이로 함몰되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 회전 가이드의 높이와 상기 제 2 회전 가이드의 깊이는 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 회전 가이드의 표면 중 외부를 향하는 표면은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 내부를 향하는 표면은 수직한 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 어퍼춰는 회전 구동가능하도록 상기 프레임의 측면에 레버(lever)가 연결되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 레버는 수직 운동으로 구동되고, 상기 레버에 연결된 패널 어퍼춰는 회전 운동으로 구동되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 어퍼춰는 상기 디스플레이 패널의 중심축에 대해 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 어퍼춰는 상기 디스플레이 패널의 수평축에 대해 0 - 45도로 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,

    상기 패널 어퍼춰에 고정된 디스플레이 패널에 광을 제공하는 광원과, 상기 광원을 고정시켜 상기 광을 상기 디스플레이 패널로 전달하고 상기 하우징에 고정되는 광 가이드를 포함하여 구성되는 백라이트부와,

    상기 광원의 열을 전달하는 열 패드와, 상기 열 패드를 고정시켜 상기 열을 냉각시키고 상기 광 가이드에 고정되는 히트 싱크를 포함하여 구성되는 냉각부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 구동되는 디스플레이 패널의 회전 각도를 센싱하는 센싱부;

    상기 센싱부의 센싱 신호에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이 시스템.

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