다중 화면으로 구성된 차량용 헤드업 디스플레이에 대한 연구 document_id A220517038119

기존의 헤드업 디스플레이는 작은 허상 크기로 인하여 운전자가 영상 정보를 쉽게 인식할 수 없는 어려움을 가지고 있기 때문에, 본 연구에서는 수평 방향으로 영상을 넓히는 다중 화면 구조와 컴바이너 렌즈를 사용하여 영상 확대와 다채널 윈도우 구조의 헤드업 디스플레이를 연구하였다. 0.47inch 크기의 LCD를 사용하여 투과와 반사 기능의 허상 영상을 사람의 눈에서 3m 위치에 구현하는 기술을 연구하여 근거리와 원거리의 물체에 대한 운전자의 인지 시간을 짧게 하였다. 허상 영상의 콘텐츠로는 스마트 폰을 이용하여 다양한 내비게이션 정보 등을 디스플레이 할 수 있도록 하여 안전과 정보를 동시에 제공할 수 있도록 하였다. 다중 허상 영상 화면을 동시에 구현하기 위하여 하나의 컴바이너 렌즈에 두 개의 허상 영상을 배치시키는 결상계의 사양과 회로 사양에 대한 요소를 표 4 1에 나타내었다. 요구되는 광학 성능을 확보하기 위하여 성능 개선을 위한 최적화 설계를 하였다. 최적화의 목적은 주어진 제한 조건을 만족시키며 구현 가능한 최상의 성능을 확보하기 위한 것이다. 모든 줌 위치에서의 왜곡과 modulation transferfunction 성능을 확인하면서 최적화를 진행하였다. 성능 평가 요소로는 입력 비디오 영상의 표준과 디스플레이 되는 허상 사이즈 등이 있으며, 그 가운데 가장 중요한 두 개 영상 화면의 왜곡 정도에 대한 평가를 그림 11과 같이 분석하였다. 영상의 왜곡 현상은 화면 끝단에서 바늘 모양 왜곡으로 나타나고 있으며 이러한 왜곡 현상은 기준 왜곡 5% 이내의 성능을 만족하고 있다. 그러나 왜곡은 향후 이중 선형 필터와 포인터 필터 등의 메시 필터를 적용하여 연구하여 TV 왜곡 1%수준 이내로 개선시키려 한다. 또한 수평 방향으로 두 허상영상 간의 간격이 운전자에게 미치는 영향도 등에 대해 장기적으로 분석 연구할 계획이다. 기존 헤드업 디스플레이는 자동차의 앞 유리에 반사코팅을 삽입하여 영상을 구현하는 구조이기에 허상 크기의 제약을 가지고 있으며, 시스템의 온도 특성과 색 표현에 많은 제약을 가지고 있다. 본 연구에서는 수평 방향으로 허상 영상을 넓히는 다중 LCD 패널 구조를 적용하여 다채널 윈도우 구조의 헤드업 디스플레이를 구현하였다. 초소형 LCD 패널과 친환경 LED 광원을 적용 제어하였고 광학 설계 기술을 통하여 다양한 화면을 운전자에 다중 화면을 통하여 동시에 선명한 영상을 제공하는 효과를 얻었다. 광학 구조는 LCD 패널을 2개 이상의 다중으로 사용하거나, Micro Electro Mechanical System 구조의 Digital Mirror Display 혹은 OLED 패널을 다중으로 사용할 수 있다. 또한 스마트 폰과 같은 멀티미디어 장치, 영상 카메라 등의 영상정보를 유무선의 디지털 영상 전송 방식을 통해 허상으로 디스플레이 시키는 기술을 구현하였다. 광학 렌즈의 화면 균일성, 밝기와 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 다수의 초소형 광원을 사용하여 뛰어난 화면 재현과 영상 화질을 구현하는 효과를 얻었다. 이러한 다중 화면의 헤드업 디스플레이를 통하여 제한된 허상 크기를 확대하여 다양한 영상 정보를 동시에 다중으로 운전자에게 제공하여 안전과 편의를 도모할 수 있도록 하였다. 컴바이너 구조의 다중 화면 헤드업 디스플레이 기술은 거치형 헤드업 디스플레이 시장을 형성할 것으로 예상한다. 헤드업 디스플레이 보급화를 통하여 자동차 운전자의 편의를 도모하며 나아가 모터사이클에 적용되어 운전자에게 운전 정보와 다양한 콘텐츠를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. 특히 헤드업 디스플레이적용 접근성이 용이한 126CC에서 250CC 이상의 배기량을 가진 모터사이클 분야의 빠른 적용이 예상된다.