자동차 산업이 발전함에 따라 첨단 기술의 통합은 안전성, 편의성 및 전반적인 운전 경험을 향상시키는 데 중요해졌습니다. 상당한 주목을 받은 혁신 중 하나는 3D 헤드업 디스플레이(HUD)입니다. 포토닉스, 광학 및 레이저 기술을 결합한 3D HUD는 차량용 디스플레이 시스템의 최첨단을 대표합니다. 여기에서는 HUD의 작동 방식, 제작 방식, HUD를 형성할 미래 동향에 대해 알아봅니다.
헤드업 디스플레이 기본 사항
3D HUD는 다음 중 하나입니다.증강 현실(AR) 중요한 정보를 운전자의 시야에 투사하여 운전자가 도로를 주시하면서 읽을 수 있도록 하는 디스플레이입니다. 자동차 HUD는 머리 장착형 AR 디스플레이와 유사하지만 한 가지 매우 영리한 변형이 있습니다. 시청자에게 안경을 착용하도록 요구하는 대신 차량 앞 유리를 "안경"으로 사용하여 디스플레이 출력을 실제 뷰와 결합합니다.
결과적으로 HUD 디스플레이는 운전자의 시선, 일반적으로 앞 유리 앞 몇 피트(1~2미터)에 떠 있는 것처럼 보이는 "가상 화면"으로 나타납니다. HUD 디스플레이를 실제 시야에 통합하면 운전자의 주의가 산만해집니다. 즉, 대시보드 장착 디스플레이를 읽기 위해 도로에서 눈을 떼야 하는 필요성이 줄어듭니다.
디스플레이 엔진은 다양한 렌즈, 거울 또는 둘 다를 사용하여 전면 유리에 통합된 결합기에 투사되는 이미지를 생성합니다. 그러면 운전자는 전면 유리를 통해 평소 시야에 겹쳐진 투영된 디스플레이의 반사를 볼 수 있습니다.
포토닉스: HUD의 핵심
빛 생성, 조작 및 감지 과학인 포토닉스는 HUD 기능의 핵심입니다. HUD 디스플레이의 주요 광자 요소는 다음과 같습니다.
레이저 다이오드와 LED는 주요 광원입니다. 특히 레이저 다이오드는 밝기, 효율성, 컴팩트한 크기로 인해 고해상도 디스플레이를 만들 수 있다는 점에서 선호됩니다. 적색, 녹색, 청색 레이저 다이오드를 결합하여 넓은 색 영역과 높은 밝기 수준을 갖춘 풀 컬러 디스플레이를 구현합니다. |
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이러한 광학 구조는 광원에서 디스플레이 표면으로 빛을 안내합니다. 고급 소재와 제조 기술로 빛 손실을 최소화하고 이미지 품질을 높였습니다. |
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여기에는 빛을 조작하여 원하는 이미지를 만드는 렌즈와 거울이 포함됩니다. 회절 광학 요소(DOE)는 정밀한 조명 형성 및 조정을 달성하는 데 종종 사용됩니다. |
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빔 조향 |
미세 전자 기계 시스템(MEMS) 미러와 같은 고체 빔 조종 메커니즘을 사용하면 레이저 빔을 정밀하게 제어하여 동적 고해상도 이미지를 생성할 수 있습니다. |
광학: 시각적 경험 형성
다양한 기타 광학 구성 요소는 선명도와 초점을 유지하면서 HUD 이미지를 앞 유리(그리고 운전자의 눈)에 투사하는 데 중추적인 역할을 합니다. 이러한 광학 요소에는 다음이 포함됩니다.
프로젝션 렌즈 |
이 렌즈는 광원에서 생성된 이미지를 확대하여 운전자가 쉽게 읽을 수 있는 크기로 앞 유리에 투사합니다. |
결합기는 투영된 이미지를 실제 뷰에 오버레이하는 부분 반사 표면입니다. 고급 결합기는 홀로그램 광학 요소(HOE)를 사용하여 높은 투명성과 최소한의 왜곡을 보장합니다. |
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이러한 비전통적인 렌즈 모양을 사용하면 광학 시스템이 앞유리의 곡선 모양을 보다 쉽게 수정할 수 있습니다. 그 결과 더욱 작고 효율적인 HUD 디자인이 가능해지며 시야각과 이미지 품질이 향상됩니다. |
3D HUD
기존 HUD는 2D 정보를 표시합니다. 즉, 전화기 화면, 태블릿 또는 기타 평면 패널 디스플레이처럼 보입니다. HUD의 다음 흥미로운 개발은 보다 몰입감 있고 상호 작용적인 경험을 제공하는 3D(입체) 디스플레이입니다. 3D HUD는 깊이 인식을 생성하여 상황 인식을 향상하고 반응 시간을 개선하며 더욱 풍부한 콘텐츠를 전달할 수 있습니다.
3D HUD를 생성하려면 시스템은 각 눈에 대해 하나씩 약간 다른 두 개의 이미지를 생성하고 투사해야 하므로 인간의 눈이 현실 세계에서 깊이를 인식하는 방식을 모방해야 합니다. 문제는 각 이미지를 적절한 눈(왼쪽 이미지는 왼쪽 눈으로, 오른쪽 이미지는 오른쪽 눈으로)으로 전달하고 이러한 정렬을 유지하여 운전자의 눈 위치가 바뀌더라도 뷰어에게 단일 3D 이미지로 계속 표시되도록 하는 것입니다.
이를 달성할 수 있는 한 가지 방법은 오늘날 많은 차량에 이미 존재하는 기술을 사용하는 것입니다. 그것은운전자 모니터링 시스템(DMS)는 무엇보다도 운전자의 머리와 눈의 움직임을 추적합니다.
디스플레이에는 각 눈이 특정 픽셀만 볼 수 있도록 하는 광학 요소가 오버레이되어 있습니다. 이는 시차 장벽, 마이크로렌즈 배열, 렌티큘러 렌즈, 홀로그램 광학 요소(HOE) 또는 기타 공간 선택형 광학 장치일 수 있습니다. 그런 다음 디스플레이에는 모든 왼쪽 이미지 정보를 왼쪽 눈에만 표시되는 픽셀 단위로 입력하고 오른쪽 눈에는 그 반대로 표시하라는 지시를 받습니다.
그러나 운전자의 머리가 고정되어 있지 않기 때문에 각 눈에만 보이는 픽셀 세트는 지속적으로 변경됩니다. 따라서 DMS의 시선 추적 데이터는 디스플레이를 지속적으로 업데이트하고 왼쪽 및 오른쪽 눈 뷰를 포함하는 픽셀을 이동하는 데 사용됩니다. 이는 운전자가 위치를 이동하더라도 적절한 3D 효과를 유지합니다.
최근에 사용되기 시작한 보다 정교한 접근 방식은 소위 "라이트 필드 디스플레이"입니다. 이는 동시에 두 개 이상의 이미지(왼쪽 및 오른쪽 눈 보기) 이상을 생성합니다. 그들은 또한 일종의 광학 장치를 사용하여 좁은 각도 범위 내에서 이러한 각 뷰를 전달합니다.
결과적으로 모든 보는 위치에서 각 눈은 하나의 고유한 보기를 보게 됩니다. 이러한 뷰는 왼쪽 및 오른쪽 눈 뷰가 항상 "스테레오 쌍", 즉 시청자가 3D로 해석할 수 있는 적절한 시차(깊이) 정보가 포함된 이미지를 형성하도록 생성됩니다. 시청자의 머리가 이동함에 따라 서로 다른 보기 쌍을 보게 되지만, 시청자는 항상 이 쌍을 3D로 인식하게 됩니다.
라이트 필드 3D HUD는 일반적으로 여러 관점에서 볼 수 있는 보다 자연스럽고 연속적인 3D 시청 환경을 제공합니다. 이는 현실감을 향상시키고 눈의 피로를 줄여줍니다. 그러나 픽셀 이동을 기반으로 하는 3D HUD보다 더 복잡하고 비용이 많이 들며 더 많은 전력을 소비할 수 있습니다.
3D HUD로 더 많은 것을 보기: 미래에 대한 간략한 설명
HUD 디스플레이에 깊이 인식 기능이 추가되어 시각적으로 부담스럽지 않으면서 운전자에게 훨씬 더 많은 데이터를 제공할 수 있습니다. 사실, 우리는 깊이를 보도록 자연스럽게 연결되어 있기 때문에 3D HUD에 표시되는 정보는 실제로 이해하기가 훨씬 쉽고 혼동될 가능성이 적습니다.
미래의 3D HUD에서는 무엇을 기대할 수 있습니까? 명백한 가능성은 탐색 데이터입니다. 이는 이미 대부분의 2D HUD에 통합되어 있습니다. 그러나 3D 디스플레이는 "오늘 화살표가 가리키는 곳"이 정확히 어디인지에 대한 시각적 모호성을 제거합니다.
LIDAR데이터는 3D HUD의 기능을 향상시킬 수도 있습니다. 예를 들어, 장애물을 식별하고 차량 경로를 가로지르기 쉬운 다른 자동차, 사람, 동물과 같은 동적 요소를 강조할 수 있습니다. 이 실시간 정보는 HUD에 투영되어 운전자에게 중요한 상황 인식을 제공하고 잠재적인 위험에 대해 적시에 정보를 바탕으로 대응할 수 있도록 해줍니다.
웹의 데이터도 동적으로 표시될 수 있습니다. 예를 들어 HUD는 눈에 보이는 레스토랑을 강조 표시하고, 사용 가능한 공간이 있는 주차 공간을 표시하고, 주유소 가격을 표시하고, EV 충전소에 대한 동적 정보를 제공하는 등의 작업을 수행하도록 지시받을 수 있습니다.
3D HUD: 몰입감 있고 유익하며 더 안전함
3D 헤드업 디스플레이는 몰입감 있고 유익하며 안전한 운전 경험을 제공함으로써 자동차 산업에 혁명을 일으킬 것입니다. 최첨단 포토닉스, 광학 및 레이저 기술의 통합으로 3D HUD는 현대 자동차의 표준 기능이 될 준비가 되어 있습니다. 발전이 계속되고 새로운 트렌드가 등장함에 따라 운전의 미래는 의심할 여지 없이 이러한 혁신적인 디스플레이 시스템을 통해 형성되어 모든 사람이 도로를 더욱 안전하게 만들고 여행을 더욱 즐겁게 만들 것입니다.
