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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs, ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.
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Fahrzeuge sind heute teilweise bereits mit Blickfeldanzeigen ausgestattet. Dabei wird auch die englischsprachige Bezeichnung „Head-Up-Display“ oder HUD verwendet. Als Combiner-Blickfeldanzeigen (CHUDs) werden Blickfeldanzeigen (Head-up-Displays: HUD) bezeichnet, die das virtuelle Bild über eine separate Scheibe in das Sichtfeld des Fahrers einspiegeln. Dadurch ist eine Combiner-Blickfeldanzeige unabhängig von Windschutzscheibenform und Windschutzscheibentoleranzen und daher für verschiedene Fahrzeugtypen und Fahrzeugausführungen (beispielsweise Links- und Rechtslenker) baugleich einsetzbar. Zur Darstellung kontaktanaloger Funktionen in einer Blickfeldanzeige wird eine Abbildungsoptik benötigt, die im Vergleich zu einer konventionellen Blickfeldanzeige ein größeres Blickfeld (beispielsweise 8° × 5°) und eine größere Bilddistanz (beispielsweise > 10m) realisiert. Dies hat zur Folge, dass die Anzahl der optischen Elemente und der optische Weg sich vergrößern. Bis heute nutzen alle kontaktanalogen Blickfeldanzeigen (kaHUDs) die Windschutzscheibe als einspiegelndes Element (= Combiner).
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs, weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs, ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Bei einer Blickfeldanzeige kann eine Information als Bildinformation in ein Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen projiziert werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, situationsabhängig eine Position oder eine Darstellungsart der Bildinformation anzupassen. Dabei kann die Bildinformation positionsabhängig von zwei unterschiedlichen optischen Systemen bereitgestellt werden.
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Es wird eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei die Blickfeldanzeigevorrichtung ein teilreflektierendes Element zum Darstellen der Bildinformation als ein virtuelles Bild aufweist, wobei das teilreflektierende Element in einer ersten Betriebsposition und/oder einer zweiten Betriebsposition anordenbar ist, wobei das teilreflektierende Element ausgebildet ist, in der ersten Betriebsposition die Bildinformation eines ersten optischen Systems darzustellen und in der zweiten Betriebsposition die Bildinformation eines zweiten optischen Systems darzustellen.
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Ein Fahrzeug kann eine Blickfeldanzeigevorrichtung aufweisen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug handeln. Unter einer Blickfeldanzeigevorrichtung kann eine Blickfeldanzeige oder ein Head-Up-Display verstanden werden. Somit können mit der Blickfeldanzeigevorrichtung Informationen in ein Sichtfeld eines Insassen eines Fahrzeugs eingeblendet werden. Das Sichtfeld wird auch als Blickfeld bezeichnet. Beispielsweise können Informationen eines Fahrerassistenzsystems in die Sicht des Fahrers beziehungsweise Betrachters eingeblendet werden. Ferner kann die Blickfeldanzeigevorrichtung die Funktionalität eines Kombiinstruments aufweisen, mit dem beispielsweise dem Fahrer weitere Informationen angezeigt werden können. Unter einem teilreflektierenden Element kann ein einspiegelndes Element, ein halbreflektierendes Element, ein Combiner, ein Kombinierer oder eine Combiner-Scheibe verstanden werden. Bei Blickfeldanzeigevorrichtungen können auf dem Markt nach verschiedenen Technologien oder Eigenschaften unterteilt werden. Sogenannte Combiner-HUDs oder Combiner-Blickfeldanzeigen sind Blickfeldanzeigevorrichtungen, die unabhängig von der Windschutzscheibe mittels einer separaten Combiner-Scheibe funktionieren. AR-HUDs sind Blickfeldanzeigevorrichtungen, die mittels kontaktanaloger Darstellung Bildinformationen mit der Straßenszene verschmelzen können. Dabei steht das AR auch für „Augmented Reality“ oder „Erweiterte Realität“. So kann die Bildinformation unter Verwendung des ersten optischen Systems auf einer ersten optischen Achse bereitgestellt werden. Die Bildinformation kann unter Verwendung des zweiten optischen Systems auf einer zweiten optischen Achse bereitgestellt werden, wobei die erste optische Achse und die zweite optische Achse zumindest abschnittsweise verschieden sind.
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Das teilreflektierende Element kann eine Projektionsfläche umfassen, beispielsweise eine transparente Fläche beziehungsweise transluzente Fläche oder Fensterfläche, wobei die optischen Systemen ausgebildet sein können, die Projektionsfläche mit Licht zu beleuchten, sodass zumindest ein Teil des Lichts in die Augen eines Betrachters oder Fahrzeuginsassen, der durch die transparente Fläche blickt, gespiegelt wird.
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In einer Ausführungsform weist die Blickfeldanzeigevorrichtung ein erstes optisches System und ein zweites optisches System auf. Dabei ist das erste optische System ausgebildet zum Projizieren der Bildinformation zu dem teilreflektierenden Element, wenn das teilreflektierende Element in der ersten Betriebsposition angeordnet ist. Das zweite optische System ist ausgebildet zum Projizieren der Bildinformation zu dem teilreflektierenden Element, wenn das teilreflektierende Element in der zweiten Betriebsposition angeordnet ist. Das optische System kann eine Bildgebereinrichtung umfassen. Unter einer Bildgebereinrichtung kann ein Bildgeber verstanden werden. Unter einem optischen System kann ein System mit zumindest zwei optischen Komponenten verstanden werden. Unter einem optischen System kann eine Mehrzahl optischer Elemente verstanden werden. Unter einem optischen Element kann ein Mittel zum Leiten oder Umlenken von Licht verstanden werden. Ein optisches Element kann lichtdurchlässig oder reflektierend, beispielsweise als eine Linse, ein Spiegel oder ein Beugungselement, ausgeführt sein. Das optische System kann die Anordnung der optischen Elemente definieren. Ferner kann das optische System zumindest zwei optische Elemente zum Projizieren der Bildinformation zu dem teilreflektierenden Element aufweisen. Das optische System kann als eine gesamte Optik zwischen einem Bildgeber oder einer Bildgebereinrichtung und dem teilreflektierenden Element bezeichnet werden. Das optische System kann ausgebildet sein, eine von einer Bildgebereinrichtung bereitgestellte Bildinformation auf das teilreflektierende Element zu leiten. Auf dem teilreflektierenden Element kann ein Zwischenbild betrachtet werden. Dabei kann das teilreflektierende Element das virtuelle Bild der Blickfeldanzeigevorrichtung mit der Umgebung kombinieren.
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Das erste optische System kann unterhalb des Blickfelds eines Fahrzeuginsassen anordenbar oder angeordnet sein. Das zweite optische System kann oberhalb des Blickfelds des Fahrzeuginsassen anordenbar oder angeordnet sein. Insbesondere kann das erste optische System in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs und das zweite optische System oberhalb der Windschutzscheibe in einem Bereich eines Dachs des Fahrzeugs anordenbar oder angeordnet sein. Vorteilhaft kann der benötigte Bauraum für die optischen Systeme auf zwei Teilbereiche aufgeteilt werden.
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Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann ein Steuergerät aufweisen, das ausgebildet ist, ein Steuersignal zum Ansteuern des teilreflektierenden Elements bereitzustellen, um das teilreflektierende Element in die erste Betriebsposition zu bewegen, wenn die Bildinformation unter Verwendung des ersten optischen Systems bereitgestellt wird, und um das teilreflektierende Element in die zweite Betriebsposition zu bewegen, wenn die Bildinformation unter Verwendung des zweiten optischen Systems bereitgestellt wird. So kann effizient ein Steuersignal zum Positionieren des teilreflektierenden Elements zusammen mit der Bildinformation bereitgestellt werden.
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Günstig ist es auch, wenn das teilreflektierende Element in einem Strahlengang der projizierten Bildinformation eine gewölbte Oberfläche aufweist. Dabei kann es sich bei der gewölbten Oberfläche um eine optisch wirksame Oberfläche handeln. Unter dem Strahlengang kann eine optische Achse oder ein Teilabschnitt einer optischen Achse verstanden werden. Vorteilhaft kann eine Aberration beziehungsweise ein Abbildungsfehler minimiert werden.
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Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann ausgebildet sein, die Bildinformation kontaktanalog darzustellen. Dabei kann die Bildinformation kontaktanalog dargestellt werden, wenn die Bildinformation unter Verwendung des zweiten optischen Systems und dem teilreflektierenden Element dargestellt wird. Alternativ kann die Bildinformation kontaktanalog dargestellt werden, wenn die Bildinformation unter Verwendung des ersten optischen Systems und dem teilreflektierenden Element dargestellt wird.
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Das teilreflektierende Element kann in der zweiten Betriebsposition näher an ein Zentrum des Blickfelds anordenbar oder angeordnet sein als in der ersten Betriebsposition. Vorteilhaft kann die Bildinformation an ein sich veränderndes Blickfeld oder an eine sich verändernde Größe meines Blickfelds des Fahrzeuginsassen angepasst werden. Dabei kann sich beispielsweise die Größe des Blickfelds des Fahrzeuginsassen ansprechend auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anpassen.
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Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann eine Einrichtung zum Bewegen des teilreflektierenden Elements aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Bewegen ausgebildet sein, ansprechend auf ein über eine Schnittstelle empfangenes Steuersignal das teilreflektierende Element in die erste Betriebsposition und ergänzend oder alternativ die zweite Betriebsposition zu bewegen. Die Einrichtung zum Bewegen kann das teilreflektierende Element motorisch von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition bewegen und umgekehrt.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Steuersignals zum Positionieren des teilreflektierenden Elements in der ersten und/oder zweiten Betriebsposition; und
Bereitstellen der Bildinformation für das erste optische System und/oder das zweite optische System, um die Bildinformation entsprechend der Betriebsposition des teilreflektierenden Elements über das erste optische System oder das zweite optische System auf das teilreflektierende Element zu projizieren.
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Im Schritt des Bereitstellens des Steuersignals kann das Steuersignal ansprechend auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Steuersignal ausgebildet sein, das teilreflektierende Element in der ersten Betriebsposition zu positionieren, wenn die Geschwindigkeit unterhalb eines Schwellwerts liegt und/oder das teilreflektierende Element in der zweiten Betriebsposition zu positionieren, wenn die Geschwindigkeit oberhalb des Schwellwerts liegt. Der Schwellwert kann beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h oder 50 km/h oder in einer günstigen Ausführungsform bei 60 km/h liegen. Der Schwellwert kann von dem Fahrzeuginsassen einstellbar sein. So kann die Blickfeldanzeigevorrichtung eine unterschiedliche Bildinformation, ein unterschiedliches virtuelles Bild der Bildinformation oder eine unterschiedliche Art der Darstellung der Bildinformation ansprechend auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellen. So kann die Darstellung innerorts von der sonstigen Darstellung abweichen. So kann erst bei Überschreiten der als Schwellwert definierten Geschwindigkeit auf eine kontaktanaloge Darstellung umgestellt werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern beziehungsweise umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 bis 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 umfasst ein teilreflektierendes Element 104, ein erstes optisches System 106 sowie ein zweites optisches System 108. Die optischen Systeme 106, 108 umfassen dabei jeweils einen Bildgeber 110 sowie ein optisches Element 112. In dem Fahrzeug 100 ist ein Fahrzeuginsasse 114 als Fahrer des Fahrzeugs 100 dargestellt. Der Fahrzeuginsasse 114 blickt in Fahrtrichtung nach vorne durch eine Windschutzscheibe 116 des Fahrzeugs 100. So ergibt sich für den Fahrzeuginsassen 114 ein Blickfeld 118 mit einer zentralen Blickfeldachse 120. Die Blickfeldachse 120 weist einen Abwärtsblickwinkel 122 zur Straßenoberfläche oder Winkel 122 zur Straßenoberfläche auf, der auch mit der englischsprachigen Bezeichnung LDA 122 oder „Look Down Angle“ 122 bezeichnet wird.
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Das teilreflektierende Element 104 ist in einer ersten Betriebsposition 124 sowie in einer zweiten Betriebsposition 126 positionierbar. Dabei ist das teilreflektierende Element 104 in 1 positioniert in der zweiten Betriebsposition 126 dargestellt. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist ausgebildet, eine Bildinformation des ersten optischen Systems 106 unter Verwendung des teilreflektierenden Elements 104 in der ersten Betriebsposition 124 darzustellen sowie eine Bildinformation des zweiten optischen Systems 108 unter Verwendung des teilreflektierenden Elements 104 in der zweiten Betriebsposition 126 darzustellen.
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Das erste optische System 106 ist unterhalb des Blickfelds 118 des Fahrzeuginsassen 114 in dem Fahrzeug 100 angeordnet. Das zweite optische System 108 ist oberhalb des Blickfelds 118 des Fahrzeuginsassen 114 in dem Fahrzeug 100 angeordnet. So ist das erste optische System 106 in einem Teilbereich des Armaturenbretts des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das zweite optische System 108 ist oberhalb der Windschutzscheibe 116 des Fahrzeugs 100 in einem Bereich in der Nähe des Daches des Fahrzeugs 100 oder alternativ im Bereich eines Fahrzeugrückspiegels des Fahrzeugs 100 angeordnet.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 eine Einrichtung 128 zum Bewegen des teilreflektierenden Elements 104 auf. Dabei ist die Einrichtung 128 zum Bewegen ausgebildet, ansprechend auf ein Steuersignal 130 das teilreflektierende Element 104 in die erste Betriebsposition 124 und alternativ in die zweite Betriebsposition 126 zu bewegen. Dabei ist das teilreflektierende Element 104 in der ersten Betriebsposition 124 in einem günstigen Ausführungsbeispiel näher an der Blickfeldachse 120 positioniert als in der zweiten Betriebsposition 126.
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Weiterhin umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Steuergerät 132. Das Steuergerät 132 ist ausgebildet, über eine Schnittstelle das Steuersignal 130 zum Ansteuern des teilreflektierenden Elements 104 bereitzustellen, um das teilreflektierende Element 104 in die erste Betriebsposition 124 zu bewegen, wenn die Bildinformation unter Verwendung des ersten optischen Systems 106 bereitgestellt wird, und um das teilreflektierende Element 104 in die zweite Betriebsposition 126 zu bewegen, wenn die Bildinformation unter Verwendung des zweiten optischen Systems 108 bereitgestellt wird.
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Das Steuergerät 132 ist mit einem weiteren Fahrzeugsteuergerät 134 verbunden, um Fahrzeuginformationen wie eine Geschwindigkeit zur Auswahl der entsprechenden Betriebsposition 124, 126 des teilreflektierenden Elements 104 sowie zur Auswahl des die Bildinformation bereitstellenden optischen Systems 106, 108. Weiterhin kann in einem Ausführungsbeispiel das Steuergerät 132 über das mit dem Steuergerät 132 gekoppelte weitere Fahrzeugsteuergerät 134 Fahrzeuginformationen empfangen, die als Bildinformation dem Fahrzeuginsassen 114 unter Verwendung der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 bereitgestellt werden.
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Aufgrund des erweiterten Blickfelds einer kontaktanalogen Blickfeldanzeige (beispielsweise 8° × 5°) im Vergleich zu einer konventionellen Blickfeldanzeige oder Combiner-Blickfeldanzeige (Blickfeld typisch 6° × 2°) sowie des erhöhten Abbildungsmaßstabs von ca. 1:30 ± 10 (konventionelle Blickfeldanzeige typisch: 1:5 ± 2) zur Realisierung einer größeren virtuellen Bilddistanz von ca. 15 ± 8m (konventionelle Blickfeldanzeige: 2.3 ± 0.7m), benötigt eine kontaktanaloge Blickfeldanzeige, deren optisches System im Armaturenbrett positioniert ist, eine größere Zahl optischer Elemente und ein größeres Bauvolumen im Fahrzeug (typisch > 8 Liter als eine konventionelle Blickfeldanzeige: ca. 2 Liter).
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Vorteilhaft entfällt mit der vorgestellten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 eine Beschränkung von Blickfeldanzeigen auf einen Einsatz in Fahrzeugen 100 der oberen Klassen, welche den erforderlichen Bauraum im Armaturenbrett für eine kontaktanaloge Blickfeldanzeige, deren optisches System im Armaturenbrett positioniert ist, bereitstellen können. Vorteilhaft kann auf eine Anpassung der kontaktanalogen Blickfeldanzeige auf ein spezifisches Fahrzeug verzichtet werden, wodurch sich eine Wiederverwendbarkeit der optischen Komponenten für andere Fahrzeuge ergibt. Die Vorteile einer kontaktanalogen Blickfeldanzeige 102, dass die dargestellten Informationen in großer virtueller Bilddistanz dargestellt werden, kann außerhalb des Stadtverkehrs voll ausgespielt werden. Innerhalb des Stadtverkehrs kann eine durch eine kontaktanaloge Anzeige verursachbare Verwirrung vermieden werden, wobei dargestellte Bildinhalte in größerer Distanz dargestellt werden könnten als beispielsweise vorausfahrende Fahrzeuge.
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Ein Aspekt der in 1 dargestellten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist die Verwendung eines teilreflektierenden Elements 104, das im Folgenden auch als Combiner 104 oder halbreflektierendes Element 104 bezeichnet wird. In einem Ausführungsbeispiel wird der Combiner 104 bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise kleiner 60 km/h, im Stadtverkehr oder innerorts, wie ein konventioneller Combiner genutzt. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist bei höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise auf Landstraßen, Autobahnen oder außerorts, durch eine geeignete Lageänderung des Combiners 104 für die Darstellung von kontaktanalogen Inhalten geeignet. Dies wird durch die Verwendung zweier separater optischer Systeme 106, 108 erreicht, welche beide den gleichen Combiner 104 nutzen (jedoch nicht gleichzeitig): ein optisches System 106 für den Niedriggeschwindigkeitsbereich im Armaturenbrett und ein optisches System 108 für die kontaktanaloge Darstellung für höhere Geschwindigkeiten im Dach.
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Daraus resultieren einige Vorteile. Im Stadtverkehr (bei niedrigen Geschwindigkeiten) werden keine Bildinhalte der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 in virtuellen Bilddistanzen dargestellt, die größer als Distanzen zu Szenenobjekten sein können, es wird auf eine kontaktanaloge Darstellung im zentralen primären Sichtfeld verzichtet. Vorteilhaft kann die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 konventionelle Blickfeldanzeigen-Bildinhalte wie beispielsweise Geschwindigkeit und kontaktanaloge Bildinhalte unabhängig von der Windschutzscheibenform des Fahrzeugs 100 darstellen.
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In einem Ausführungsbeispiel kann der kontaktanaloge Blickfeldanzeige-Teil beziehungsweise das zweite optische System 108 durch die Verwendung eines gewölbten Combiners 104 vom Volumen her deutlich reduziert werden. Weiterhin ist der Bauraum des zweiten optischen Systems 108 durch die Lage im Dach und die aberrationsreduzierenden kleineren Winkel um ein Vielfaches kleiner als der Bauraum einer vergleichbaren kontaktanalogen Blickfeldanzeige im Armaturenbrett.
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Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 passt sich durch die beiden Zustände für Niedriggeschwindigkeit und Hochgeschwindigkeit optimal an die visuelle Wahrnehmungsleistung des Fahrers 114 an. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird der Combiner 104 nach unten gefahren, um möglichst wenig Bereiche des Sichtfelds des Fahrers 114 zu verdecken. Dies entspricht dem bei geringeren Geschwindigkeiten größeren scharf wahrgenommenen Bildbereich des Fahrers 114. Bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere auf Autobahnfahrten, konzentriert sich der Fahrer 114 auf den zentralen Bereich des Sichtfelds der noch scharf wahrgenommen wird, weswegen in diesem Fall gegebenenfalls sonst störende Combiner-Halterungen die Wahrnehmungsleistung nicht beeinträchtigen. In diesem Fall kommt die intuitiv ablesbare kontaktanaloge Darstellungsform voll zum Tragen.
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Vorteilhaft kann der sich in der Lage verändernde Combiner 104 unabhängig vom Windschutzscheibenhersteller realisiert werden. Durch die Verwendung eines in der Höhe einstellbaren Combiners 104 zur kontaktanalogen Darstellung kann die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ähnlich wie bei einer konventionellen Combiner-Blickfeldanzeige an verschiedene Fahrergrößen auch bei kontaktanaloger Darstellung von Inhalten angepasst werden. Hierbei ist zu beachten, dass die dargestellten kontaktanalogen Bildinhalte für verschiedene Größeneinstellungen identisch aussehen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in 1 gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. In 2 ist ein Strahlengang dargestellt, der von dem ersten optischen System 106 über das teilreflektierende Element 104 gelenkt wird. Aus der spezifischen Konfiguration der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ergibt sich für den Fahrzeuginsassen 114 eine als Eyebox 240 bezeichnete zulässige Lage der Augen des Fahrzeuginsassen 114. So kann unter der Eyebox 240 ein Bereich verstanden werden, in dem sich die Augen des Fahrzeuginsassen 114 befinden, um die Bildinformationen der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 erfassen zu können. Wie bereits in 1 beschrieben, ergibt sich zwischen der zentralen Blickfeldachse 120 und einem waagrechten Blick des Fahrzeuginsassen 114 beziehungsweise einer im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug 100 bewegt, verlaufenden Gerade ein Abwärtsblickwinkel 122, gebräuchlicher als LDA 122 oder Look-Down-Angle 122 bezeichnet. Der Öffnungswinkel 118 des Blickfelds definiert letztendlich die zur Verfügung stehende Fläche für die Bildinformation der Blickfeldanzeigevorrichtung 102. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die virtuelle Bilddistanz 242 drei Meter. Die virtuelle Bilddistanz 242 beschreibt den Abstand, in dem das virtuelle Bild der Bildinformation für den Fahrzeuginsassen 114 scharf dargestellt wird, das heißt, auf welchen Abstand sich die Augen des Fahrzeuginsassen 114 einstellen müssen, um die Bildinformation optimal erfassen zu können.
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So zeigt 2 eine Seitenansicht der Blickfeldanzeigevorrichtung 102. Dabei ist beispielhaft das erste optische System 106 mit dem Combiner 104 als Combiner-Blickfeldanzeige mit einer virtuellen Bilddistanz 242 von drei Metern (3 m), einem Blickfeld 118 von 10° × 3°, Abmessungen der Eyebox 240 von 130mm × 60mm, einem Abwärtsblickwinkel (LDA) 122 von 7° und einem Abbildungsmaßstab von 1:7 dargestellt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in 1 oder 2 dargestellten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. Die Seitenansicht zeigt beispielhaft eine Combiner-Blickfeldanzeige, welche ein Zwischenbild in der Papierebene erzeugt und über Freiformelemente 112 verfügt. Bei den Freiformelementen 112 handelt es sich um optische Elemente 112 des ersten optischen Systems 106. Weiterhin weist das erste optische System 106 einen flächigen Bildgeber 110 auf. Das erforderliche Volumen im Armaturenbrett für das erste optische System 106 beträgt weniger als drei Liter (3 l).
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in den 1 bis 3 gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite optische System 108 der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 aktiv, wobei es sich eine virtuelle Bilddistanz 242 in diesem Ausführungsbeispiel von 15 m ergibt. In der folgenden 5 ist die in 4 dargestellte Blickfeldanzeigevorrichtung 102 detaillierter dargestellt, wobei auf eine vollständige Darstellung der virtuellen Bilddistanz 242 verzichtet wird.
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So zeigt 4 eine Seitenansicht einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102, wobei beispielhaft der Teil der kontaktanalogen Blickfeldanzeige dargestellt ist. Dabei ist die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 beziehungsweise das zweite optische System 108 zusammen mit dem teilreflektierenden Element 104 in einem besonderen Ausführungsbeispiel wie folgt ausgelegt: Die virtuelle Bilddistanz 242 beträgt 15 m, das Blickfeld 118 weist eine Größe von 10° × 5°, die Eyebox 240 ist auf Abmessungen von 130mm × 60mm, ausgelegt, der Abwärtsblickwinkel 122 beziehungsweise LDA beträgt 3° und der Abbildungsmaßstab beträgt 1:30.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in den 1 bis 4 gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. Von der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 sind im Wesentlichen das zweite optische System 108 sowie das teilreflektierende Element 104 beziehungsweise der Combiner 104 dargestellt. Das Blickfeld 118 des Fahrzeuginsassen 114 geht durch das teilreflektierende Element 104. Die von dem zweiten optischen System 108 bereitgestellte Bildinformation wird in Richtung der Augen des Fahrzeuginsassen 114 beziehungsweise der Eyebox 240 gelenkt.
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So zeigt 5 eine Seitenansicht einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102, wobei beispielhaft die kontaktanaloge Blickfeldanzeige mit dem zweiten optischen System 108 sowie dem teilreflektierenden Element 104 dargestellt ist. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist in einem besonderen Ausführungsbeispiel beispielhaft wie folgt als kontaktanaloge Blickfeldanzeige ausgelegt: Die virtuelle Bilddistanz 242 beträgt 15 m, das Blickfeld 118 weist eine Größe von 10° × 5°, die Eyebox 240 ist auf Abmessungen von 130mm × 60mm, ausgelegt, der Abwärtsblickwinkel 122 beziehungsweise LDA beträgt 3°. Bei dem teilreflektierenden Element 104 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um einen Freiform-Combiner 104 dessen Halterungen nicht dargestellt sind. Das zweite optische System 108 umfasst in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Freiformspiegel 112 sowie einen Bildgeber 110. Das erforderliche Volumen im Dach für das zweite optische System 108 beträgt weniger als eineinhalb Liter (1,5 l).
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in den 1 bis 5 gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. Wie bereits in 1 dargestellt umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ein erstes optisches System 106 sowie ein zweites optisches System 108 und ein teilreflektierendes Element 104 zum Darstellen einer Bildinformation als virtuelles Bild. Dabei ist das teilreflektierende Element 104 in einer ersten Betriebsposition 124 und in einer zweiten Betriebsposition 126 positionierbar. So ist das teilreflektierende Element 104 ausgebildet, bei einer Positionierung in der ersten Betriebsposition 124 die Bildinformation des ersten optischen Systems 106 und bei einer Positionierung in der zweiten Betriebsposition 126 die Bildinformation des zweiten optischen Systems 108 darzustellen.
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In 6 ist das teilreflektierende Element 104 sowohl in der ersten Betriebsposition 124 als auch der zweiten Betriebsposition 126 dargestellt, sodass auch der Strahlengang der beiden optischen Systeme 106, 108 gleichzeitig dargestellt ist, obwohl im produktiven Einsatz das teilreflektierende Element 104 zu einem Zeitpunkt nur in einer Betriebsposition 124, 126 positionierbar ist und folglich auch nur die Bildinformation alternativ über eines der beiden optischen Systeme 106, 108 darstellbar ist.
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Bei der in 6 dargestellten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 mit dem zumindest zwischen zwei Betriebspositionen in 124, 126 verstellbaren Combiner 104 (teilreflektierendes Element 104) beträgt das Gesamtvolumen für die Abbildungsoptik im Dach und im Armaturenbrett weniger als fünf Liter (5 l), das heißt, das Gesamtvolumen beträgt für das erste optische System 106 sowie das zweite optische System 108 weniger als fünf Liter (5 l).
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Die hier vorgestellte Blickfeldanzeigevorrichtung 102 besteht aus zwei Teilen: der konventionellen Combiner-Blickfeldanzeige im Armaturenbrett (siehe 2) und der kontaktanalogen Blickfeldanzeige im Dach (siehe 5). Dabei wird unter der konventionellen Combiner-Blickfeldanzeige das erste optische System 106 oder das erste optische System 106 zusammen mit dem teilreflektierenden Element 104 verstanden. Weiterhin wird unter der kontaktanalogen Blickfeldanzeige im Dach das zweite optische System 108 oder das zweite optische System 108 zusammen mit dem teilreflektierenden Element 104 verstanden. Ein Hin- und Herschalten zwischen den beiden Systemen 106, 108 erfordert eine Lageänderung des Combiners 104 (siehe 1 oder 6) und entsprechendes Anschalten und Ausschalten des jeweiligen Bildgebers 110 der optischen Systeme 106, 108.
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Bei dem teilreflektierenden Element 104 handelt es sich bei der in 6 dargestellten Blickfeldanzeigevorrichtung 102 um einen Freiform-Combiner 104. Das erste optische System 106 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei weitere Freiformspiegel 112. Generell könnte es aber auch aus einer anderen Zahl Komponenten als auch andere Art von Komponenten (beispielsweise Linsen) aufgebaut sein.
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Wie bereits in vorangegangenen Figuren beschrieben, zeigt 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kombination des ersten optischen Systems 106 zusammen mit dem teilreflektierenden Element 104 folgende Parameter beispielhaft zugrunde liegen:
Virtuelle Bilddistanz (Abstand Fahrerauge virtuelles Bild): 3m
Blickfeld: 10° × 3°
Abmessungen Eyebox: 130 mm × 60 mm
Neigungswinkel (Winkel zwischen optischer Achse und Horizontaler), Winkel zur Straßenoberfläche oder LDA (LDA: Look Down Angle): 7°
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Die Kombination des zweiten optischen Systems 108 mit dem teilreflektierenden Element 104 repräsentiert in einem Ausführungsbeispiel eine kontaktanaloge Blickfeldanzeige. Es wird immer das gleiche teilreflektierende Element 104, insbesondere alternierend, verwendet, wobei das teilreflektierende Element 104 zwischen zumindest zwei Betriebspositionen 124, 126 wechselt. Wie bereits in vorangegangenen Figuren beschrieben, zeigt 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kombination des zweiten optischen Systems 108 zusammen mit dem teilreflektierenden Element 104 folgende Parameter beispielhaft zugrunde liegen:
Virtuelle Bilddistanz (Abstand Fahrerauge virtuelles Bild): 15m
Blickfeld: 10° × 5°
Abmessungen Eyebox: 130 mm × 60 mm
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Auch das zweite optische System 108 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei weitere Freiformspiegel 112. Generell könnte es aber auch aus einer anderen Anzahl von Komponenten 112 als auch andere Art von Komponenten 112 (beispielsweise Linsen) aufgebaut sein.
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Um zwischen den beiden beschriebenen Blickfeldanzeige-Funktionen beziehungsweise zwischen den beiden optischen Systemen 106, 108 zu wechseln, wird die Lage des Combiners 104 durch Verwendung einer in 6 nicht gezeigten und nicht näher beschriebenen motorisierten Einstelleinheit verändert. Bei der motorisierten Einstelleinheit 128 kann es sich um die in 1 gezeigte und beschriebene Einrichtung 128 zum Bewegen des teilreflektierenden Elements 104 handeln.
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Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist das teilreflektierende Element 104 in der zweiten Betriebsposition 126 näher an ein Zentrum des Blickfelds 118 des Fahrzeuginsassen 114 angeordnet, als in der ersten Betriebsposition 124. So ist das teilreflektierende Element 104 in der zweiten Betriebsposition 126 näher an der zentralen Blickfeldachse 120 angeordnet als in der zweiten Betriebsposition 126. Dabei kann hier unter der zentralen Blickfeldachse 120 oder unter dem Blickfeld 118 verstanden werden, dass der Fahrzeuginsasse 114 geradeaus, das heißt mit einem horizontalen Blick, das virtuelle Bild sieht. Mit anderen Worten wird bei der Positionierung von einer unveränderten zentralen Blickfeldachse 120 ausgegangen.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 750 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren 750 handelt es sich um ein Verfahren 750 zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs. Dabei kann es sich bei der Blickfeldanzeigevorrichtung um ein Ausführungsbeispiel einer in 1 bis 6 beschriebenen Blickfeldanzeigevorrichtung 102 handeln. Die Blickfeldanzeigevorrichtung umfasst zumindest ein teilreflektierendes Element zum Darstellen der Bildinformation als ein virtuelles Bild. Dabei ist das teilreflektierende Element in einer ersten Betriebsposition und alternativ zu einem anderen Zeitpunkt in einer zweiten Betriebsposition anordenbar. Ferner ist das teilreflektierende Element ausgebildet, in der ersten Betriebsposition die Bildinformation eines ersten optischen Systems darzustellen und in der zweiten Betriebsposition die Bildinformation eines zweiten optischen Systems darzustellen.
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Das Verfahren 750 umfasst zumindest zwei Schritte 752, 754 des Bereitstellens. In dem ersten Schritt 752 des Bereitstellens wird ein Steuersignal zum Positionieren des teilreflektierenden Elements in der ersten oder zweiten Betriebsposition bereitgestellt. In dem zweiten Schritt 754 des Bereitstellens wird die Bildinformation für das erste optische System oder das zweite optische System bereitgestellt, um die Bildinformation entsprechend der Betriebsposition des teilreflektierenden Elements über das erste optische System oder das zweite optische System auf das teilreflektierende Element zu projizieren.
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In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 752 des Bereitstellens des Steuersignals das Steuersignal ansprechend auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs bereitgestellt. Insbesondere ist das Steuersignal ausgebildet, das teilreflektierende Element in der ersten zweiten Betriebsposition zu positionieren, wenn die Geschwindigkeit unterhalb eines Schwellwerts liegt und das teilreflektierende Element in der zweiten zweiten Betriebsposition zu positionieren, wenn die Geschwindigkeit oberhalb des Schwellwerts liegt.
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In einem Ausführungsbeispiel des in 1 gezeigten Steuergeräts 132 ist Letzteres ausgebildet, das in 7 beschriebene Verfahren 750 oder die Schritte des in 7 beschriebenen Verfahrens 750 in entsprechenden Einrichtungen auszuführen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
