KR102564136B1 - Method and system for manufacturing sun visor type holographic head-up display - Google Patents
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Abstract
본발명은 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템에 관한 것으로, 차량에서 정보를 받아와 빔프로젝터로 송출하는 영상제어부;
영상제어부로부터 정보를 받아 영상을 표현하는 빔프로젝터 모듈;
스크린, 하우징, 부속물을 포함하는 영상표시부;
영상표시부의 스크린에 결상된 영상을 HOE 소자부로 반사시키는 거울;
부속물을 포함하는 영상반사부, 영상반사부에서 반사되는 영상을 홀로그램 허드영상으로 변환해 주며, 홀로그래픽 광학소자(HOE), 부속물을 포함하는 HOE 광학소자부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 방법에 관한 것으로, R, G, B 세 개의 레이저 빔들이 여러 개의 거울을 통해서 하나의 빔으로 합쳐지고, 빔분할기(BS)를 거치면서 기준빔 및 신호빔, 2개의 빔으로 나누어지며,
하나의 레이저 광원에서 신호빔과 기준빔으로 나누어서 특정한 방향으로 HOE 기록 매질로 빔을 구면파 형태로 입사시키며,
홀로그램 기록매질에 대한 기준빔의 입사각 및 거리는 레이저 프로젝션 모듈의 빛이 스크린에서 HOE로 입사하는 각도 및 HOE까지 진행한 거리에 맞춰지며, 홀로그램 기록매질에 대한 신호빔의 입사각 및 거리는 각각 HOE를 통하여 관측되는 허드 영상의 주 관측각도 및 허드영상의 투영거리에 맞추는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 제작 방법 및 시스템은 넓은 관측영역(Eyebox) 제공이 가능하며, 큰 면적의 허드영상 제공이 가능하며, 긴 투영거리의 허드영상 제공이 가능하며, 제품 소형화가 가능하며, 고반사율 및 고투과율을 동시 충족 가능하며, 평면 반사판의 사용이 가능하며, 전방주시에 친화적인 제품구조 설계가 가능하며 탈부착 형태의 단순하고 사용에 편리한 제품 구조를 가지는 현저한 효과가 있다.
경상북도 구미시 구미전자정보기술원의 신전자산업 제품화 기술개발사업에서 지원하는 "선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템 개발" 과제(3200090000)를 통해 개발된 기술입니다.The present invention relates to a sun visor type holographic head-up display system, comprising: an image control unit receiving information from a vehicle and transmitting it to a beam projector;
A beam projector module that receives information from the image controller and expresses an image;
An image display unit including a screen, a housing, and accessories;
a mirror that reflects the image formed on the screen of the image display unit to the HOE element unit;
It is characterized in that it is composed of an image reflector including an accessory, a holographic optical element (HOE) that converts an image reflected by the image reflector into a holographic head image, and an HOE optical element including an accessory.
And it relates to a sun visor type holographic head-up display method, in which three laser beams R, G, and B are combined into one beam through several mirrors, pass through a beam splitter (BS), divided into two beams,
One laser light source is divided into a signal beam and a reference beam, and the beam is incident in the form of a spherical wave to the HOE recording medium in a specific direction,
The incident angle and distance of the reference beam to the hologram recording medium are adjusted to the angle at which the light of the laser projection module is incident from the screen to the HOE and the distance traveled to the HOE, and the incident angle and distance of the signal beam to the hologram recording medium are observed through the HOE, respectively. It is characterized in that the main observation angle of the hud image and the projection distance of the hud image are matched.
Therefore, the method and system for manufacturing a sun visor type holographic head-up display according to the present invention can provide a wide observation area (eyebox), a large-area HUD image, a long projection distance HUD image, and miniaturization of the product. is possible, it can simultaneously satisfy high reflectance and high transmittance, it is possible to use a flat reflector, it is possible to design a front-facing friendly product structure, and it has a remarkable effect of having a simple and easy-to-use product structure in a detachable form. .
This technology was developed through the "Sun visor type holographic head-up display system development" task (3200090000) supported by the new electronics industry commercialization technology development project of Gumi Electronics and Information Technology Center, Gumi-si, Gyeongsangbuk-do.
Description
본 발명은 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이의 제작 방법 및 시스템에 관한 것으로, 차량정보 및 주행정보를 운전자에게 보다 안전하고 편안하게 제공하기 위하여, 자동차 내부의 선바이저(sunvisor)(또는 근처)에 장착되는 선바이저형 디스플레이 구조를 가지며, 홀로그래피 기술로 제작되는 홀로그래픽 광학소자(HOE)를 사용하여, 넓은 관측영역(Eyebox) 제공이 가능하며, 큰 면적의 허드영상 제공이 가능하며, 긴 투영거리의 허드영상 제공이 가능하며, 제품 소형화가 가능하며, 고반사율 및 고투과율을 동시 충족 가능하며, 평면 반사판의 사용이 사용하며, 전방주시에 친화적인 제품구조 설계가 가능하며 탈부착 형태의 단순하고 사용에 편리한 제품 구조를 가지는 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이의 제작 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing method and system for a sun visor-type holographic head-up display, and relates to a method and system for manufacturing a sun visor-type holographic head-up display, which is installed on (or near) a sun visor inside a vehicle in order to provide vehicle information and driving information to a driver more safely and comfortably. It has a sun visor type display structure, and by using a holographic optical element (HOE) manufactured by holography technology, it is possible to provide a wide observation area (Eyebox), it is possible to provide a large area HUD image, and it is possible to provide a long projection distance. HUD image can be provided, product miniaturization is possible, high reflectance and high transmittance can be satisfied at the same time, the use of a flat reflector is possible, front-facing friendly product structure design is possible, and detachable type is simple and usable. It relates to a manufacturing method and system for a sun visor type holographic head-up display having a convenient product structure.
일반적으로 헤드업디스플레이(HUD, head up display)는 전투기 분야에서 응용하기 시작하여 최근에는 항공기 및 차량에 적용되고 있어서 조종사나 운전자가 시선을 분산시키지 않고도 각종 운전정보를 볼 수 있게 해 준다.In general, a head-up display (HUD) has begun to be applied in the field of fighter jets and has recently been applied to aircraft and vehicles, enabling pilots or drivers to view various driving information without distracting their eyes.
특히, 차량용 HUD의 경우에는 운전 중 주기적으로 시선을 네비게이션, 계기판 등으로 이동하게 되고 이는 전방 주시 태만으로 인해 교통사고의 주요 원인으로 지적되고 있다.In particular, in the case of a HUD for vehicles, the gaze is periodically moved to the navigation or dashboard while driving, which is pointed out as a major cause of traffic accidents due to negligence in looking ahead.
또한 사람의 눈은 원거리에 위치한 전방 물체를 보거나 단거리에 놓인 네비게이터, 스마트폰 등을 볼 때 초점이 맺히는 거리가 달라진다.In addition, when the human eye sees a front object located at a long distance or a navigator or a smartphone placed at a short distance, the focusing distance changes.
이로 인하여 순간적인 사물 인지 혼선, 어지러움, 피로감 등 생리적인 문제가 발생할 수 있으며, 이것들은 안전 운행에 지장을 줄 수 있다.As a result, physiological problems such as momentary object recognition confusion, dizziness, and fatigue may occur, which may interfere with safe driving.
속도, RPM 등의 차량정보 및 주행방향, 교통상황 등의 주행정보를 운전자에게 안전하고 편안한 영상을 제공하는 HUD가 차량에 탑재되어, 편안하고 안전한 주행에 큰 도움을 준다.The HUD, which provides safe and comfortable images to the driver of vehicle information such as speed and RPM, as well as driving information such as driving direction and traffic conditions, is installed in the vehicle and greatly assists in comfortable and safe driving.
차량용 HUD가 보통 대시보드 내외부에 설치되는 것과 달리, 선바이저형 HUD 제품의 경우에는 자동차 내부 천장의 선바이저 위치 또는 그 근방에 설치된다.Unlike vehicle HUDs that are usually installed inside or outside the dashboard, sun visor-type HUD products are installed at or near the sun visor on the ceiling of the vehicle.
운전자의 눈높이를 고려하면, 대시보드 내외부에 놓이는 HUD에서 허드영상을 볼 때에 시선이나 머리가 약간 하향으로 향하게 된다. Considering the driver's eye level, when viewing the HUD image on the HUD placed inside and outside the dashboard, the gaze or head is slightly directed downward.
사람에 따라서 이러한 점이 불편하거나 피로감 증대의 원인이 될 수 있다.Depending on the person, this may cause discomfort or increased fatigue.
반면에 선바이저형 HUD의 경우에는 허드영상의 높이가 전방 주시선과 비슷하거나 약간 상향에 놓일 수 있다. On the other hand, in the case of a sun visor type HUD, the height of the head image may be similar to or slightly higher than the forward gaze line.
그러므로 운전자에 따라서 이러한 허드영상 위치가 더 편안하고 안전할 수 있다. Therefore, depending on the driver, this position of the head image may be more comfortable and safer.
특히 고속주행 시에 원거리 전방주시에는 선바이저형 HUD가 대시보드형 HUD보다 적합하다고 생각될 수 있다.In particular, a sun visor-type HUD may be considered more suitable than a dashboard-type HUD for long-distance forward looking at high-speed driving.
그리고 종래특허기술의 일례로서 등록특허공보 등록번호 10-1781535호에는 And as an example of conventional patent technology, in Registered Patent Publication No. 10-1781535
차량 객실 내로 유입되는 태양광을 차단하도록 상기 차량의 실내 일측에 회전 가능하게 결합되는 바디;a body rotatably coupled to one side of the interior of the vehicle to block sunlight from entering the vehicle cabin;
상기 바디가 기 설정된 각도 범위 내에 위치하는 경우 활성화되어, 차량의 실내 영상을 획득하는 카메라;a camera that is activated when the body is positioned within a preset angular range and acquires an indoor image of the vehicle;
상기 바디의 실내측면인 제1 면에 구비되는 제1 디스플레이;a first display provided on a first surface that is an indoor side of the body;
상기 바디의 실외측면인 제2 면에 구비되는 제2 디스플레이; 및 상기 제1 및 제2 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 실내 영상에 기초하여, 탑승자의 존재 여부를 판단하고, 상기 탑승자의 존재 여부 판단에 기초하여, 상기 제1 및 제2 디스플레이 중 적어도 하나를 활성화하고, 적어도 하나의 그래픽 객체를 상기 활성화된 디스플레이에 표시하는, 선바이저 장치가 공개되어 있다.a second display provided on a second surface that is an outdoor side of the body; and a processor controlling the first and second displays, wherein the processor determines whether or not a passenger exists based on the indoor image, and based on the determination whether or not a passenger exists, the first and second displays. A sun visor device that activates at least one of two displays and displays at least one graphic object on the activated display is disclosed.
또한, 등록특허공보 등록번호 10-0928307호에는 시야 확보를 위한 선바이저 및 작동 방법이 공개되어 있다.In addition, registered patent publication No. 10-0928307 discloses a sun visor and an operation method for securing a field of view.
그런데 기존의 선바이저형 HUD는 애프터마켓용 제품이 대부분이며, 다음과 같은 특징 및 제약사항들이 존재한다. 반사식 광학소자(오목거울)을 주로 사용한다. 관측영역(Eyebox)이 협소하다. 관측되는 허드영상의 크기가 작은 편이다. 제공되는 영상의 투영거리가 짧은 편이다. 제품 소형화가 쉽지 않다. 반사판이 고반사율 및 고투과율을 동시에 충족할 수 없다. 반사판의 곡률로 인하여 전방 물체가 왜곡되어 보이는 현상이 발생하여 전방 인식을 저해할 수 있다. 제품 설계 시에 반사판의 반사각 조건을 반드시 만족시켜야 한다. 허드 영상의 크기를 증가시킬 경우, 제품의 부피가 커지게 되고, 허드영상의 왜곡도 커지게 된다. However, most of the existing sun visor type HUDs are products for the aftermarket, and have the following characteristics and limitations. A reflective optical element (concave mirror) is mainly used. The observation area (Eyebox) is narrow. The size of the observed HUD image is small. The projection distance of the provided image is short. Product miniaturization is not easy. The reflector cannot simultaneously satisfy high reflectance and high transmittance. Due to the curvature of the reflector, a phenomenon in which a forward object is distorted may occur, which may hinder forward recognition. When designing a product, the reflection angle condition of the reflector must be satisfied. When the size of the HUD image is increased, the volume of the product increases, and the distortion of the HUD image also increases.
본 발명은 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이를 제작함에 있어 차량정보 및 주행정보를 운전자에게 보다 안전하고 편안하게 제공하기 위하여, 자동차 내부의 선바이저(sunvisor)(또는 근처)에 장착되는 선바이져형 디스플레이 구조를 가지며, 홀로그래피 기술로 제작되는 홀로그래픽 광학소자(HOE)를 사용하여, 넓은 관측영역(Eyebox) 제공이 가능하며, 큰 면적의 허드영상 제공이 가능하며, 긴 투영거리의 허드영상 제공이 가능하며, 제품 소형화가 가능하며, 고반사율 및 고투과율을 동시 충족 가능하며, 평면 반사판의 사용이 가능하며, 전방주시에 친화적인 제품구조 설계가 가능하며 탈부착 형태의 단순하고 사용에 편리한 제품 구조를 가지는 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이의 제작 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In manufacturing a sun visor type holographic head-up display, the present invention is a sun visor type display mounted on (or near) a sun visor inside a vehicle in order to provide vehicle information and driving information to the driver more safely and comfortably. structure, and by using a holographic optical element (HOE) manufactured by holography technology, it is possible to provide a wide observation area (Eyebox), a large area HUD image, and a long projection distance HUD image. It is possible to miniaturize the product, meet high reflectance and high transmittance at the same time, use a flat reflector, and design a product structure that is friendly to forward viewing, and has a detachable, simple and convenient product structure. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and system for a sun visor type holographic head-up display.
본 명세서는 상기 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.This specification is not limited to the above-mentioned tasks, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명은 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템에 관한 것으로, 차량에서 정보를 받아와 빔프로젝터로 송출하는 영상제어부;The present invention relates to a sun visor type holographic head-up display system, comprising: an image control unit receiving information from a vehicle and transmitting it to a beam projector;
영상제어부로부터 정보를 받아 영상을 표현하는 빔프로젝터 모듈; A beam projector module that receives information from the image controller and expresses an image;
스크린, 하우징, 부속물을 포함하는 영상표시부;An image display unit including a screen, a housing, and accessories;
영상표시부의 스크린에 결상 된 영상을 HOE 소자부로 반사시키는 거울;a mirror that reflects the image formed on the screen of the image display unit to the HOE element unit;
부속물을 포함하는 영상반사부, 영상반사부에서 반사되는 영상을 홀로그램 허드영상으로 변환해 주며, 홀로그래픽 광학소자(HOE), 부속물을 포함하는 HOE 광학소자부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that it is composed of an image reflector including an accessory, a holographic optical element (HOE) that converts an image reflected by the image reflector into a holographic head image, and an HOE optical element including an accessory.
또한, 상기 HOE 광학소자부에서 HOE의 배치 각도를 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it is configured to adjust the arrangement angle of the HOE in the HOE optical element unit.
그리고 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 방법에 관한 것으로, R, G, B 세 개의 레이저 빔들이 여러 개의 거울을 통해서 하나의 빔으로 합쳐지고, 빔분할기(BS)를 거치면서 기준빔 및 신호빔, 2개의 빔으로 나누어지며, 하나의 레이저 광원에서 신호빔과 기준빔으로 나누어서 특정한 방향으로 HOE 기록 매질로 빔을 구면파 형태로 입사시키며, 홀로그램 기록매질에 대한 기준빔의 입사각 및 거리는 레이저 프로젝션 모듈의 빛이 스크린에서 HOE로 입사하는 각도 및 HOE까지 진행한 거리에 맞춰지며, 홀로그램 기록매질에 대한 신호빔의 입사각 및 거리는 각각 HOE를 통하여 관측되는 허드 영상의 주 관측각도 및 허드영상의 투영거리에 맞추는 것을 특징으로 한다.And it relates to a sun visor type holographic head-up display method, in which three laser beams R, G, and B are combined into one beam through several mirrors, pass through a beam splitter (BS), It is divided into two beams, and one laser light source is divided into a signal beam and a reference beam, and the beam is incident in the form of a spherical wave to the HOE recording medium in a specific direction, and the incident angle and distance of the reference beam to the hologram recording medium The incident angle and the distance of the signal beam on the hologram recording medium are adjusted to the angle of incidence from the screen to the HOE and the distance traveled to the HOE, respectively. to be characterized
따라서 본 발명 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 제작 방법 및 시스템은 넓은 관측영역(Eyebox) 제공이 가능하며, 큰 면적의 허드영상 제공이 가능하며, 긴 투영거리의 허드영상 제공이 가능하며, 제품 소형화가 가능하며, 고반사율 및 고투과율을 동시 충족 가능하며, 평면 반사판의 사용이 가능하며, 전방주시에 친화적인 제품구조 설계가 가능하며 탈부착 형태의 단순하고 사용에 편리한 제품 구조를 가지는 현저한 효과가 있다.Therefore, the method and system for manufacturing a sun visor type holographic head-up display according to the present invention can provide a wide observation area (eyebox), a large-area HUD image, a long projection distance HUD image, and miniaturization of the product. is possible, it can simultaneously satisfy high reflectance and high transmittance, it is possible to use a flat reflector, it is possible to design a front-facing friendly product structure, and it has a remarkable effect of having a simple and easy-to-use product structure in a detachable form. .
도 1은 본 발명 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명 시스템의 활용 개념도.
도 3은 본 발명 시스템의 상세 구성도.
도 4는 본 발명 시스템의 HOE를 제작하기 위한 HOE 제작장치의 광학적 구성도.
도 5는 도 4의 HOE 제작장치에 의해서 실제로 제작된 여러가지 HOE들. (a)녹색, (b)빨강, (c)2컬러(녹색+빨강).
도 6은 본 발명 시스템 동작의 광학적인 원리.
도 7은 본 발명 시스템의 상세한 편의 기능. (a)각도조절 기능, (b)접은 상태.
도 8은 본 발명 시스템의 시제품 구동 시연결과 사진.1 is a block diagram of the system of the present invention;
Figure 2 is a utilization concept of the system of the present invention.
3 is a detailed configuration diagram of the system of the present invention.
4 is an optical configuration diagram of an HOE manufacturing device for manufacturing an HOE of the present invention system.
5 shows various HOEs actually manufactured by the HOE manufacturing apparatus of FIG. 4; (a) green, (b) red, (c) 2 colors (green + red).
6 is an optical principle of operation of the system of the present invention.
7 is a detailed convenience function of the system of the present invention. (a) Angle adjustment function, (b) folded state.
8 is a photograph of a prototype driving connection and a photograph of the system of the present invention.
본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 도 1은 본 발명 시스템의 블록도이다. 본 발명 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템은 차량에서 정보를 받아와 빔프로젝터로 송출하는 영상제어부, 영상제어부로부터 정보를 받아 영상을 표현하는, 빔프로젝터 모듈, 스크린, 하우징, 부속물을 포함하는 영상표시부, 영상표시부의 스크린에 결상된 영상을 HOE 소자부로 반사시키는 (평면 또는 곡면) 거울, 부속물을 포함하는 영상반사부, 영상반사부에서 반사되는 영상을 홀로그램 허드영상으로 변환해 주며, 홀로그래픽 광학소자(HOE), 부속물을 포함하는 HOE 광학소자부로 구성된다.Describing the present invention in detail, Figure 1 is a block diagram of the system of the present invention. The sun visor type holographic head-up display system of the present invention includes an image control unit that receives information from a vehicle and sends it to a beam projector, a beam projector module that receives information from the image controller and expresses an image, a screen, a housing, and an image including accessories. A mirror (flat or curved) that reflects the image formed on the screen of the display unit and the image display unit to the HOE element unit, the image reflector including accessories, and converts the image reflected from the image reflector into a hologram head image, and the holographic optical It consists of an HOE optical element part including an element (HOE) and accessories.
도 2는 본 발명 시스템의 활용 개념도이다. 2 is a utilization conceptual diagram of the system of the present invention.
선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이는 영상 제어부, 영상표시부, 영상반사부, HOE 광학소자부로 구성된다.A sun visor type holographic head-up display is composed of an image control unit, an image display unit, an image reflection unit, and an HOE optical element unit.
영상표시부 내부에 레이저 프로젝션 모듈 및 스크린이 포함되어 있다.A laser projection module and a screen are included inside the image display unit.
영상반사부에서 곡면뿐만 아니라 평면거울도 사용될 수 있는데, 곡면거울을 사용하면 영상왜곡이 증가하게 되지만, 평면거울을 사용하면 이것을 방지할 수 있다.In the image reflector, not only a curved surface but also a flat mirror may be used. When a curved mirror is used, image distortion increases, but when a flat mirror is used, this can be prevented.
HOE 광학소자부의 HOE는 홀로그래피 이론을 따르는 광학적인 장치에서 제작되는 반사형 회절광학소자로서, 보통 평면 필름 형태로 제작되며, 오목거울을 대체하여 반사형 렌즈 역할을 수행한다.HOE optical element part HOE is a reflective diffractive optical element manufactured in an optical device following the holography theory, and is usually manufactured in the form of a flat film and serves as a reflective lens replacing a concave mirror.
영상표시부에서 쏘아지는 원 영상의 빛은 영상반사부(거울)에서 반사되고, HOE 광학소자부(HOE)에서 회절되면서 운전자의 눈에 입사(투영)하게 된다.The light of the original image emitted from the image display unit is reflected by the image reflector (mirror) and is incident (projected) to the driver's eyes while being diffracted by the HOE optical element unit (HOE).
그 결과, 운전자는 HOE를 통해서 전방에 위치하는, 확대된 홀로그램 영상(허드영상)을 관측하게 된다. As a result, the driver observes an enlarged hologram image (HUD image) located in front through the HOE.
도 3은 본 발명 시스템의 상세 구성도이다.3 is a detailed configuration diagram of the system of the present invention.
HUD 영상표시부에서 초록색 부분이 레이저 프로젝션 모듈이고, 스크린은 레이저 프로젝션 모듈 앞의 결상거리에 수직으로 배치된다. The green part in the HUD image display is the laser projection module, and the screen is placed vertically at the imaging distance in front of the laser projection module.
영상반사부와 HOE 광학소자부는 영상표시부에 긴 지지대로 연결되어 있으며, 각 부는 지지대에서 장/탈착이 가능한 구조이다.The image reflection part and the HOE optical element part are connected to the image display part with a long support, and each part has a structure that can be attached/removed from the support.
영상반사부를 지지하는 지지대는 손으로 밀어서 영상표시부 내부로 삽입이 가능하도록 제작되며, HOE 광학소자부의 지지대는 손으로 젖혀서 영상표시부에 접히도록 제작된다. The support for supporting the image reflector is manufactured to be inserted into the image display unit by pushing it by hand, and the support for the HOE optical element unit is manufactured to be folded into the image display unit by being bent by hand.
영상반사부 지지대의 거리를 조절하면, 운전자에게 관측되는 허드영상의 위치나 크기를 조절할 수 있다.By adjusting the distance of the image reflector support, the position or size of the HUD image observed by the driver can be adjusted.
HOE 광학소자부 지지대의 각을 조절하면, 허드영상의 투영각 또는 관측각을 조절할 수 있다. By adjusting the angle of the HOE optical element support, the projection angle or observation angle of the HUD image can be adjusted.
기존 허드 장치에서는 영상반사부에 곡면거울(오목거울)을 사용할 수 밖에 없지만, 본 발명에서는 영상반사부에 평면거울을 사용할 수 있으며, 영상왜곡을 줄일 수 있다. In the existing HUD device, a curved mirror (concave mirror) can only be used for the image reflection part, but in the present invention, a flat mirror can be used for the image reflection part and image distortion can be reduced.
도 4는 본 발명 시스템의 HOE를 제작하기 위한 HOE 제작장치의 광학적 구성도이다. 4 is an optical configuration diagram of an HOE manufacturing device for manufacturing an HOE of the present invention system.
그림에서 M은 거울, SF는 공간필터, BS는 빔분할기이다.In the figure, M is a mirror, SF is a spatial filter, and BS is a beam splitter.
R, G, B 세 개의 레이저 빔들이 여러 개의 거울을 통해서 하나의 빔으로 합쳐지고, 빔분할기(BS)를 거치면서 기준빔 및 신호빔, 2개의 빔으로 나누어진다. Three laser beams R, G, and B are combined into one beam through several mirrors, and divided into two beams, a reference beam and a signal beam, through a beam splitter (BS).
하나의 레이저 광원에서 2개의 빔 (신호빔과 기준빔)으로 나누어서 특정한 방향으로 HOE 기록 매질로 빔을 구면파 형태로 입사시킨다. One laser light source is divided into two beams (signal beam and reference beam), and the beam is incident in the form of a spherical wave to the HOE recording medium in a specific direction.
홀로그램 기록매질에 대한 기준빔의 입사각 및 거리는 레이저 프로젝션 모듈의 빛이 스크린에서 HOE로 입사하는 각도 및 HOE 까지 진행한 거리에 맞춘다.The incident angle and distance of the reference beam to the hologram recording medium are matched to the incident angle of the light of the laser projection module from the screen to the HOE and the distance traveled from the screen to the HOE.
또한 홀로그램 기록매질에 대한 신호빔의 입사각 및 거리는 각각 HOE를 통하여 관측되는 허드 영상의 주 관측각도 및 허드영상의 투영거리에 맞춘다.In addition, the incident angle and distance of the signal beam to the hologram recording medium are adjusted to the main observation angle of the HUD image observed through the HOE and the projection distance of the HUD image, respectively.
HOE에 대한 성능 설계가 바뀌게 되면, 도 4의 광학적 구조를 변경하여 설계를 충족하는 HOE를 제작할 수 있다. If the performance design of the HOE is changed, the optical structure of FIG. 4 may be changed to manufacture the HOE that satisfies the design.
도 5는 도 4의 HOE 제작장치에 의해서 실제로 제작된 여러가지 HOE들을 보여준다. FIG. 5 shows various HOEs actually manufactured by the HOE manufacturing apparatus of FIG. 4 .
도 5(a) 및 도 5(b)는 단색 광원, 즉 각각 G 및 R 레이저로 제작된 HOE의 사진이고, 도 5(c)는 2개의 광원(G, R)으로 구성된 2컬러 광원으로 제작된 HOE를 보여준다.5(a) and 5(b) are photographs of HOE fabricated with monochromatic light sources, that is, G and R lasers, respectively, and FIG. 5(c) is fabricated with a two-color light source composed of two light sources (G and R). shows the HOE.
도 6은 본 발명 시스템 동작의 광학적인 원리를 보여준다.6 shows the optical principle of the system operation of the present invention.
도 6을 바탕으로 하여, HOE 성능 설계가 이루어지기 때문에, 도 6에서 각 요소의 위치가 명확히 결정되어야 한다.Since the HOE performance design is made based on FIG. 6, the position of each element in FIG. 6 must be clearly determined.
레이저 프로젝션 모듈에서 투사된 영상이 스크린에 결상되어, 스크린 영상을 형성한다.The image projected by the laser projection module is formed on the screen to form a screen image.
스크린 영상에서 발산된 빛은 영상반사부의 거울에 의해서 HOE 광학소자부의 HOE로 반사된다.The light emitted from the screen image is reflected to the HOE of the HOE optical element unit by the mirror of the image reflection unit.
렌즈 역할을 하는 HOE에 입사하는 빛은 회절(반사)되어 운전자의 눈으로 향하게 되며, HOE 전방에 결상되는 홀로그램 허드영상이 운전자에게 관측된다.The light entering the HOE, which acts as a lens, is diffracted (reflected) and directed to the driver's eyes, and the hologram hud image formed in front of the HOE is observed by the driver.
HOE 광학소자부에서 HOE의 배치 각도를 조절할 수 있도록 설계하고, HOE 배치각도가 바뀌면 관측되는 홀로그램 허드영상의 수직방향 위치가 변하게 된다.It is designed to adjust the HOE arrangement angle in the HOE optical element part, and when the HOE arrangement angle changes, the vertical position of the observed hologram hud image changes.
따라서 HOE의 배치 각도를 적절히 조절하면, 운전자는 홀로그램 허드영상을 보다 편안하게 관측할 수 있다.Therefore, by appropriately adjusting the arrangement angle of the HOE, the driver can more comfortably observe the holographic HUD image.
도 7은 본 발명 시스템의 상세한 편의 기능을 나타낸다.7 shows detailed convenience functions of the system of the present invention.
본 발명의 장치는 도 7(a)와 같이 거울 및 HOE의 각도 조절이 가능하도록 제작된다.The device of the present invention is manufactured to be able to adjust the angle of the mirror and the HOE as shown in FIG. 7 (a).
영상반사부의 거울이 지지대에 연결되는 연결부위에 회전이 가능하도록 제작되며, 반사 거울의 회전 각도는 0° ~ 90° 범위 내에서 가능하다.The mirror of the image reflector is manufactured to be rotatable at the connection part connected to the support, and the rotation angle of the reflection mirror is possible within the range of 0° to 90°.
그리고 HOE 지지대가 허드 본체(영상표시부)에 연결되는 연결부위에 회전이 가능하도록 제작되며, HOE의 회전 각도는 0° ~ 90° 범위 내에서 가능하다.In addition, the HOE support is manufactured to be rotatable at the connection part connected to the head body (video display unit), and the rotation angle of the HOE is possible within the range of 0° to 90°.
관측자는 허드영상의 관측이 용이하도록 거울과 HOE의 각도를 조절할 수 있다.The observer can adjust the angle of the mirror and the HOE to easily observe the HUD image.
본 발명의 장치는 제품의 부피를 고려하여, 도 7(b)와 같이 HOE 광학소자부 및 영상반사부를 접을 수 있도록 제작된다.The apparatus of the present invention is manufactured to fold the HOE optical element unit and the image reflection unit as shown in FIG. 7(b) in consideration of the volume of the product.
따라서 운전자가 허드 기능을 사용하지 않을 때에는 운전에 방해되지 않도록 도 7(b)와 같이 접을 수 있다.Therefore, when the driver does not use the HUD function, it can be folded as shown in FIG. 7(b) so as not to interfere with driving.
도 8은 본 발명 시스템의 시제품 구동 시연결과 사진을 나타낸다.8 shows connections and photos of the system of the present invention when driving a prototype.
도 8의 시제품은 도 6의 설계를 바탕으로 제작되었다.The prototype of FIG. 8 was manufactured based on the design of FIG. 6 .
관측자는 허드영상의 관측이 용이하도록 거울과 HOE의 각도를 조절할 수 있다.The observer can adjust the angle of the mirror and the HOE to easily observe the HUD image.
본 발명의 장치는 제품의 부피를 고려하여 제작하였으며 모양은 도 7와 같이 제작된다.The device of the present invention was manufactured considering the volume of the product and the shape is manufactured as shown in FIG.
도 8(b)는 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이의 홀로그램 재생 영상이다. 8(b) is a hologram reproduction image of a sun visor type holographic head-up display.
1 : 홀로그램 기록매질 2 : 유리
3 : 빔분할기 4 : 거울
5 : 공간필터
10 : 영상표시부 20 : 영상반사부
30 : 운전자 40 : HOE광학소자부
50 : 영상제어부 60 : 홀로그램 HUD 영상
6 : 레이저(빔)프로젝션모듈 7 : 스크린
8 : 스크린영상 70 : HOE1: hologram recording medium 2: glass
3: beam splitter 4: mirror
5: spatial filter
10: video display unit 20: video reflection unit
30: driver 40: HOE optical element unit
50: image control unit 60: hologram HUD image
6: laser (beam) projection module 7: screen
8: Screen image 70: HOE
Claims (3)
영상제어부(50)로부터 정보를 받아 영상을 표현하는 레이저 프로젝션 모듈(6);
스크린, 하우징, 부속물을 포함하는 영상표시부(10);
영상표시부의 스크린에 결상된 영상을 HOE 소자부로 반사시키는 거울(4);
부속물을 포함하는 영상반사부(20), 영상반사부(20)에서 반사되는 영상을 홀로그램 허드영상으로 변환해 주며, 홀로그래픽 광학소자(HOE, 70)을 포함하는 HOE 광학소자부(40);를 포함하여 구성되는 것으로,
상기 HOE 광학소자부(40)에서 HOE(70)의 배치 각도를 조절할 수 있도록 구성되는 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템에 있어서,
상기 영상반사부(20)와 HOE 광학소자부(40)는 영상표시부(10)에 지지대로 연결되어 있으며, 영상반사부(20)를 지지하는 지지대는 손으로 밀게 되면 영상표시부(10) 내부로 삽입이 가능하도록 제작되며, HOE 광학소자부(40)의 지지대는 손으로 젖히게 되면 영상표시부(10)에 접히도록 제작되며, 영상반사부(20) 지지대의 거리를 조절하면, 운전자에게 관측되는 허드영상의 위치나 크기를 조절할 수 있으며, HOE 광학소자부(40) 지지대의 각을 조절하면, 허드영상의 투영각 또는 관측각을 조절할 수 있는 것으로,
R, G, B 세 개의 레이저 빔들이 여러 개의 거울을 통해서 하나의 빔으로 합쳐지고, 빔분할기(BS)를 거치면서 기준빔 및 신호빔, 2개의 빔으로 나누어지며,
하나의 레이저 광원에서 2개의 빔인 신호빔과 기준빔으로 나누어서 특정한 방향으로 HOE 기록 매질로 빔을 구면파 형태로 입사시키며,
홀로그램 기록매질에 대한 기준빔의 입사각 및 거리는 레이저 프로젝션 모듈의 빛이 스크린에서 HOE로 입사하는 각도 및 HOE 까지 진행한 거리에 맞추고,
또한 홀로그램 기록매질에 대한 신호빔의 입사각 및 거리는 각각 HOE를 통하여 관측되는 허드 영상의 주 관측각도 및 허드영상의 투영거리에 맞추는 것을 특징으로 하는 선바이저형 홀로그래픽 헤드업디스플레이 시스템An image control unit 50 that receives information from the vehicle and transmits it to the beam projector;
a laser projection module 6 that receives information from the image controller 50 and expresses an image;
An image display unit 10 including a screen, a housing, and accessories;
a mirror 4 that reflects the image formed on the screen of the image display unit to the HOE element unit;
An image reflector 20 including appendages, an HOE optical element unit 40 that converts an image reflected by the image reflector 20 into a holographic HUD image and includes a holographic optical element (HOE, 70); To be composed of,
In the sun visor type holographic head-up display system configured to adjust the arrangement angle of the HOE 70 in the HOE optical element unit 40,
The image reflecting unit 20 and the HOE optical element unit 40 are connected to the image display unit 10 with a support, and the support supporting the image reflecting unit 20 is pushed into the image display unit 10 by hand. It is manufactured to be inserted, and the support of the HOE optical element unit 40 is manufactured to be folded to the image display unit 10 when bent by hand, and when the distance of the support of the image reflection unit 20 is adjusted, the driver observes The position or size of the head image can be adjusted, and the angle of projection or observation of the head image can be adjusted by adjusting the angle of the support of the HOE optical element unit 40,
The three laser beams R, G, and B are combined into one beam through several mirrors, and divided into two beams, a reference beam and a signal beam, through a beam splitter (BS),
One laser light source is divided into two beams, a signal beam and a reference beam, and the beam is incident in the form of a spherical wave to the HOE recording medium in a specific direction,
The incident angle and distance of the reference beam to the hologram recording medium match the incident angle of the light of the laser projection module from the screen to the HOE and the distance traveled from the screen to the HOE,
In addition, the sun visor type holographic head-up display system characterized in that the incident angle and distance of the signal beam to the holographic recording medium are adjusted to the main observation angle and projection distance of the HUD image observed through the HOE, respectively.
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