자동차용 소형 헤드업 디스플레이(HUD) 광학시스템 설계 연구 :A Study on Optical System Design of Compact Head-Up Display(HUD) for Automobile

한동진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 한동진 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수: 김진승

발행연도: 2016

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

자동차용 소형 헤드업 디스플레이(HUD) 광학시스템 설계 연구

한동진 나노과학기술학과 2016.01 학위논문

2015

마이크로 디스플레이를 이용한 소형 헤드업 디스플레이 광학계 설계

한동진 , 김현희 한국산학기술학회 논문지 2015.09 학술저널

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In this paper, designed a compact high-brightness head-up display(HUD) optical system of the image exhibition area 5 inches for automobile. It was used a DLP micro display device, a micro lens array(MLA) illumination system, a projection optical system and catadioptric biocular. It was analyzed for each design element and structure of the optical system in order to design a compacted HUD. The DLP, MLA beam homogenizer, projection lens and concave image combiner were discussed the design approach and the characteristics. Through a connection structure analysis of each optical system, detailed design specifications were set up and designed the optical system in detail.
A surface emitting LED of RGB colors used for light source of the illumination system. A folded configuration, in the form of a white optical diffuse reflector between the projection lens and concave image combiner was designed to be independent, respectively. Collimating lens, Micro Lens Array and biocular combiner is made of aspherical lens. Condensing lens and projection lens designed as a spherical surface. Using the ZEMAX(Ver. 2012) optical design SW the optical system was designed and performance was evaluated.
Distance of the projected virtual image is 2m, observation distance is 0.9m and luminance is over 3,000cd/m2. It could be recognized by 1~2pixels in 854×480 pixels. So, various characters and symbols could be read. In addition, color navigation map, daytime video camera and thermal imaging cameras can be displayed.

#Head-Up Display #Micro Display #Digital Light Processing #Biocular #Projection Lens

I. 서 론 1
II. 헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 4
1. HUD 광학시스템 4
1.1 시스템 구조 4
1.2 HMD(Head-Mounted Display)와 비교 8
1.3 기술 개발 동향 9
2. 마이크로 디스플레이(Micro display) 11
2.1 구조 및 광학 특성 11
2.2 DLP(Digital Light Processing) 14
2.3 DLP 조명광학계 16
3. HUD 설계 특성 19
3.1 광학설계 고려 요소 19
III. 반사식 HUD 광학계 22
1. 조명광학계(Illumination optics) 22
1.1 빔균일화광학계(Beam homogenizer) 22
1.2 구조 및 설계 특성 30
2. 투사광학계(Projection optics) 41
2.1 전달광학계(Relay lens) 41
2.2 구조 및 설계 특성 44
3. 영상결합광학계(Combiner) 46
3.1 양안광학계(Biocular) 46
3.2 반사굴절광학계(Catadioptric system) 49
3.3 구조 및 설계 특성 56
IV. HUD 광학시스템 설계 및 평가 62
1. 광학시스템 설계 62
1.1 설계 목표사양 62
1.2 시스템 구성 64
1.3 구조 설계 65
1.4 재질 및 코팅 72
2. 광학계 상세 설계 75
2.1 설계 목표사양 75
2.2 설계 내용 83
3. 설계 결과 및 분석 107
3.1 설계 결과 107
3.2 결과 분석 113
V. 결 론 127
참고문헌 129
부 록 133
주요활동 141
감사의글 143

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