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Die Erfindung betrifft ein Anzeigesystem für ein Fahrzeug mit einem Bildschirm und mindestens einer Projektionsfläche.
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Herkömmliche Fahrzeuge weisen eine immer größere Anzahl an separaten Bildschirmen, Signalanzeigen und Warnanzeigen auf, welche für den Fahrzeugführer leicht zugänglich und gut sichtbar im Innenraum, insbesondere auf dem Armaturenbrett, angeordnet werden müssen. Die Fahrzeuge sind dabei mit einer oder mehreren Kombinationsinstrumenten, einem Head-Up-Display und gegebenenfalls Seitenanzeigen für eine Interaktion des Fahrzeugführers mit Systemen des Fahrzeugs oder zur Wiedergabe von Informationen ausgebildet. Die große Anzahl an Bildschirmen und Anzeigen im Fahrzeug erschwert deren für den Fahrzeugführer übersichtliche Anordnung, welche jedoch wichtig ist, um die Konzentration des Fahrzeugführers beim Fahren nicht zu beeinträchtigen. Es ist daher wünschenswert, die benötigten Informationen über ein gemeinsames Anzeigesystem darzustellen.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, einem Fahrzeugführer, wie einem Autofahrer oder einem Piloten, mittels eines Head-Up-Displays Informationen in sein Sichtfeld zu projizieren. Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD abgekürzt, ist ein Anzeigesystem zu verstehen, bei welchem der Benutzer zum Betrachten der angezeigten Informationen die Haltung des Kopfes beziehungsweise die Blickrichtung in der ursprünglichen Ausrichtung im Wesentlichen beibehalten kann. Derartige Head-Up-Displays weisen im Allgemeinen eine bilderzeugende Einheit, welche die darzustellenden Informationen in Form eines Bilds bereitstellt, ein Optikmodul, welches den Strahlenverlauf innerhalb des Head-Up-Displays bis zu einer Austrittsöffnung ermöglicht und auch als Spiegeloptik bezeichnet wird, sowie eine Projektionsfläche, zur Darstellung des zu erzeugenden Bildes, auf. Das Optikmodul leitet das Bild auf die Projektionsfläche, welche als eine spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe ausgebildet ist und auch als Combiner bezeichnet wird. Der Fahrzeugführer sieht die gespiegelten Informationen der bilderzeugenden Einheit und gleichzeitig die wirkliche Umgebung hinter der Scheibe. Damit bleibt die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers, beispielsweise beim Führen eines Kraftfahrzeugs, auf das Geschehen vor dem Fahrzeug gerichtet, während er die in das Sichtfeld projizierten Informationen erfassen kann.
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Um Kosten für die Herstellung und Entwicklung zu minimieren und eine verbesserte Interaktion mit einem Insassen des Fahrzeugs zu gewährleisten, sollte die Anzahl der Anzeigen reduziert werden. Auch aus Gründen der Bedienfreundlichkeit sowie aus Platzgründen versuchen Fahrzeughersteller Displays oder Anzeigesysteme derart zu gestalten, dass mehr Inhalte, Informationen oder Bildinformationen mittels eines Anzeigesystems dargestellt werden können. Dabei wird es angestrebt, dass Bildinformationen in unterschiedlichen Ebenen, welche von einem Betrachter in unterschiedlichen Tiefen oder Entfernungen wahrgenommen werden, darstellbar sind.
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In der
DE 10 2005 035 645 B4 wird eine Anzeigeanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Anzeigeanordnung zum Projizieren einer Kombination von direkten und reflektierten Bildern in den Sichtbereich eines Fahrzeugführers, beschrieben.
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Aus der
DE 10 2008 002 235 A1 geht eine Projektionsanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug hervor, welche wenigstens eine Abbildungsoptik und wenigstens eine Mikrospiegelanzeige zum Anzeigen von Informationen und/oder zum Umschalten eines optischen Strahlengangs auf optische Pfade aufweist.
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In der
EP 1 992 979 A1 ist ein Head-Up-Display für Kraftfahrzeuge zur Darstellung eines Bildes offenbart. Das Head-Up-Display weist eine auf einer Oberfläche eines Armaturenbretts angeordnete Anzeige auf, um Lichtstrahlen direkt gegen eine innere Oberfläche der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs zu richten, welche in Richtung des Fahrers reflektiert werden. Lichtelemente der Anzeige sind entsprechend der Art der optischen Veränderung aufgrund der Doppelreflexion an gegenüberliegenden Oberflächen der Windschutzscheibe derart angeordnet beziehungsweise gesteuert, dass ein durch die Anzeige definiertes Bild infolge der optischen Veränderung in das für den Fahrer sichtbare Bild umgewandelt wird.
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Zudem geht aus der
US 2015/0286053 A1 ein Head-Up-Display-System mit einem transparenten reflektierenden Medium und einem flachen Anzeigefeld hervor. Das ein Bild erzeugende Anzeigefeld ist vor dem und in einem Winkel zum transparenten reflektierenden Medium angeordnet. Mit dem Head-up-Display-System wird das Bild auf eine Windschutzscheibe projiziert.
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Auch in der
DE 10 2015 220 654 A1 ist ein Head-up-Display-System mit einer Displayeinheit für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die Displayeinheit ist im Bereich eines Armaturenbretts angeordnet und weist eine Leuchtquelle mit einer Vielzahl von Leuchtelementen zum Beleuchten eines Teils der Windschutzscheibe sowie eine Abschattungsschicht auf, welche sich zwischen der Leuchtquelle und der Windschutzscheibe über die Leuchtquelle erstreckt und einen effektiven Abstrahlwinkel der Leuchtelemente jeweils in der Weise begrenzt, dass ausschließlich ein definierter Raumbereich durch die Displayeinheit angeleuchtet wird.
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In der
EP 1 245 429 A2 wird eine Anzeigevorrichtung vorgeschlagen, welche einen flachen, aus flexiblem Material ausgebildeten Bildschirm sowie Positionierungsmittel zum Bewegen des flachen Bildschirms in eine Betrachtungsposition aufweist. Die Positionierungsmittel können zudem Stabilisierurngsmittel beinhalten, durch welche der Bildschirm in einer freistehenden Betrachtungsposition eine vorgegebene Form einnimmt, ohne dass die Flexibilität des Bildschirms eingeschränkt ist.
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Auch aus der
WO 2008/108844 A1 ist ein dynamisches und anpassbares Fahrzeuganzeigesystem mit einem flexiblen Anzeigefeld bekannt, welches an eine nicht ebene Fahrzeugoberfläche angepasst und angebracht werden kann. Ein Anzeigemodul kann Datensignale vom Fahrzeug empfangen und ein Steuersignal senden, um auf dem Anzeigefeld gewünschte Bilder zu erzeugen. Mit Hilfe einer Benutzereingabevorrichtung können die Eigenschaften der angezeigten Bilder angepasst werden, wobei das Anzeigemodul derart ausgebildet ist, Bildeigenschaften als Reaktion auf das Auftreten bestimmter Ereignisse dynamisch zu ändern.
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Im Hinblick auf die Effizienz wäre es vorteilhaft, ein Anzeigesystem mit möglichst vielen Funktionen bereitzustellen, um neben dem erforderlichen Bauraum auch die Gesamtkosten für einzelne Komponenten und die Integration sowie die Komplexität zu minimieren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anzahl der in einem Fahrzeug zum Einsatz kommenden Bildschirme zu reduzieren, ohne die Bedienbarkeit und den Zugang zu wichtigen Informationen für den Fahrzeugführer zu beeinträchtigen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Anzeigesystem für ein Fahrzeug mit einem Bildschirm und mindestens einer Projektionsfläche gelöst.
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Nach der Konzeption der Erfindung weist der Bildschirm eine gebogene Oberfläche auf, welche mit einer ersten gekrümmten Fläche sowie einer zweiten gekrümmten Fläche ausgebildet ist. Die erste gekrümmte Fläche, auf welcher Informationen darstellbar sind, ist dabei in Richtung eines Betrachters, insbesondere eines Fahrzeugführers, ausgerichtet angeordnet. Die zweite gekrümmte Fläche ist derart ausgebildet, dass auf der zweiten gekrümmten Fläche darstellbare Informationen in Richtung der mindestens einen Projektionsfläche projizierbar sind. Die Projektionsfläche ist dabei von der zweiten gekrümmten Fläche beabstandet und aus einer Blickrichtung des Betrachters hinter dem Bildschirm, für den Betrachter sichtbar angeordnet.
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Die zweite gekrümmte Fläche ist vorteilhaft für den Betrachter nicht sichtbar angeordnet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Oberfläche des Bildschirms derart gebogen ausgebildet, dass ein Anstieg der Krümmung der ersten, in vertikaler Richtung nach oben gekrümmten Fläche mit größer werdendem Abstand vom Betrachter größer wird, anschließend konstant bleibt und sich in einem Krümmungsbereich verringert sowie umkehrt. Unter Umkehren ist dabei zu verstehen, dass der Anstieg in einem Umkehrpunkt des Krümmungsbereichs null ist und im weiteren Verlauf entlang des Bildschirms negativ wird.
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Ab dem Umkehrpunkt des Krümmungsbereichs ist die Oberfläche des Bildschirms in vertikaler Richtung nach unten gebogen ausgebildet, sodass die zweite gekrümmte Fläche in vertikaler Richtung nach unten ausgerichtet angeordnet ist. Die erste gekrümmte Fläche und die zweite gekrümmte Fläche sind in der Blickrichtung des Betrachters entgegengesetzt zueinander, voneinander weggewendet angeordnet, wobei der Betrachter auf die erste gekrümmte Fläche einsehen kann und ihm die zweite gekrümmte Fläche verborgen ist.
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Der Bildschirm ist vorzugsweise aus einem flexiblen Material, insbesondere aus organischen Leuchtdioden, auch als organische lichtemittierende Dioden, kurz OLED bezeichnet, ausgebildet. Bei den organischen Leuchtdioden handelt es sich um Dünnschichtbauelemente aus organischen halbleitenden Materialien. Die Ausbildung des Bildschirms als ein OLED-Bildschirm hat zudem den Vorteil der randlosen Darstellung von Daten und Informationen.
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Der Bildschirm kann vorteilhaft sowohl als ein Kombinationsinstrument, auch als Cluster bezeichnet, als auch zum Projizieren von Informationen auf eine Projektionsfläche, wie eine Projektionsfläche eines Head-Up-Displays oder eine Frontscheibe des Fahrzeugs, ähnlich einem Head-Up-Display, eingesetzt werden.
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Die Projektionsfläche dient dabei dem Überlagern beziehungsweise Kombinieren von Informationen der Umgebung des Fahrzeugs mit insbesondere durch die zweite gekrümmte Fläche erzeugten Informationen in Form eines Head-Up-Displays. Folglich kann das Anzeigesystem als ein Kombinationsinstrument und/oder als ein Head-Up-Display eingesetzt werden. Damit können dem Fahrzeugführer als Betrachter die benötigten Information selektiv, entweder auf der ersten gekrümmten Fläche, auf der Projektionsfläche eines Head-Up-Displays und/oder auf der Frontscheibe des Fahrzeugs, dargestellt werden.
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Unter der Projektionsfläche des Head-Up-Displays, auch als Combiner-Fläche bezeichnet, ist eine lichtdurchlässige, spiegelnde Scheibe, vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff, zu verstehen. Die Combiner-Fläche ist dabei als ein semitransparenter Spiegel ausgebildet
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Der Bildschirm ist bevorzugt derart gebogen, dass zwei parallel angeordnete Seitenkanten jeweils einen Bogen beschreiben, während zwei weitere, vorteilhaft ebenfalls parallel angeordnete Seitenkanten an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs fixiert sind.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geht die erste gekrümmte Fläche des Bildschirms innerhalb des Krümmungsbereichs in die zweite gekrümmte Fläche über.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der durch die Biegung des Bildschirms entstehende Krümmungsbereich derart ausgebildet, neben den Informationen der ersten gekrümmten Fläche und den Informationen der zweiten gekrümmten Fläche weitere Informationen darzustellen.
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Die im Krümmungsbereich des Bildschirms darstellbaren Informationen sind vom Betrachter direkt einsehbar und/oder auf eine Frontscheibe des Fahrzeugs projizierbar. Die im Krümmungsbereich des Bildschirms zum Darstellen der Informationen in Richtung der Frontscheibe des Fahrzeugs gerichtet abgestrahlten beziehungsweise emittierten Lichtstrahlen sind besonders zur Darstellung von Meta-HMI-Daten geeignet. Meta-HMI-Bilder sind einfache visuelle Darstellungen von Informationen, welche beispielsweise durch Lichter in verschiedenen Farben erzeugt werden und dem Fahrzeugführer zusätzliche Informationen bereitstellen. Unter HMI sind dabei Mensch-Maschine-Schnittstellen zu verstehen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bildschirm als ein Farbbildschirm ausgebildet. Damit lassen sich die auf der Projektionsfläche, das heißt auf die Projektionsfläche des Head-Up-Displays oder auf der Frontscheibe, projizierten Informationen in unterschiedlichen Farben darstellen. Dadurch können zum Beispiel Warnsignale besonders farblich gekennzeichnet werden.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, speziell im Hinblick auf die platzsparende und einfache Konstruktion, ermöglicht die Verwendung des Anzeigesystems innerhalb eines Fahrzeugs, insbesondere zum Darstellen von Fahrzeugparametern, beispielsweise der Geschwindigkeit, der Motortemperatur, des Ölstands und/oder von Störungsanzeigen/Warnlampen, und/oder von Informationen von Fahrzeugassistenzsystemen, beispielsweise eines Audiosystems, wie eines Radios oder CD-Abspielgeräts, von Abstandsdetektoren, eines Navigationssystem und/oder eines (Fahr-)Spurerkennungssystems. Das Anzeigesystem lässt sich platzsparend, beispielsweise in das Armaturenbrett des Fahrzeugs, integrieren. Die Informationen und Daten sind dabei als Text beziehungsweise als Bilder darstellbar.
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Das erfindungsgemäße Anzeige hat zudem den Vorteil, dass dem Fahrzeugführer alle wesentlichen Informationen über das Fahrzeug oder von Fahrzeugassistenzsystemen mit einem Anzeigesystem dargestellt werden, wodurch die Komplexität der Vorrichtungen im Fahrgastraum und damit die Herstellungskosten reduziert werden.
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Zudem wird dem Fahrzeugführer durch die Art der Darstellung der Informationen ermöglicht, die Informationen wahrzunehmen, ohne den Blick von der vor ihm liegenden Umgebung, insbesondere der Fahrbahn, abzuwenden und so die Konzentration des Fahrzeugführers beim Fahren zu beeinträchtigen.
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Das erfindungsgemäße, als Kombinationsinstrument und Head-Up-Display ausgebildete Anzeigesystem weist zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:
- - Beanspruchen eines sehr geringen Bauraums, insbesondere durch die Verwendung des flexiblen Bildschirms, damit ideal Eignung für den Einbau in ein Armaturenbrett eines Fahrzeugs, um dem Betrachter, insbesondere dem Fahrzeugführer, Information darzustellen,
- - einfache Konstruktion, welche insbesondere durch die Ausbildung der gekrümmten oder wellenförmigen Flächen des Bildschirms keine Umlenkspiegel oder Abbildspiegel benötigt,
- - einzelner Bildschirm, was die Kosten der Herstellung und Montage senkt sowie die Interaktion mit den Insassen des Fahrzeugs verbessert und die Wiedergabe der Informationen in einer schnellen und zuverlässigen Weise fördert,
- - die flexible Ausbildung des Bildschirms, beispielsweise als OLED, ermöglicht alternative Lösungen der Anordnung sowie ein randloses Design,
- - darzustellende Informationen können zwischen der ersten gekrümmten Fläche als Bereich des Kombinationsinstruments und der zweiten gekrümmten Fläche als Bereich des Head-Up-Displays einfach, insbesondere fließend, ausgetauscht und übermittelt werden, da die Bereiche einem Bildschirm zugeordnet sind und
- - die auf der Oberseite des Anzeigesystems emittierten Meta-HMI-Bilder werden dem Betrachter direkt sichtbar oder in der Frontscheibe des Fahrzeugs reflektiert, was im Sichtfeld des Betrachters ein virtuelles Bild erzeugt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Beispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren. Im Einzelnen zeigen jeweils eine schematische Darstellung des Anzeigesystem
- 1: zum Erzeugen eines virtuellen Bildes mit einem Head-Up-Display in einer Seitenansicht,
- 2: zum Erzeugen eines virtuellen Bildes mit dem Head-Up-Display und eines zusätzlichen virtuellen Meta-HMI-Bildes in einer Seitenansicht sowie
- 3: zum Erzeugen eines virtuellen Bildes mit dem Head-Up-Display in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems 1. Das Anzeigesystem 1 weist einen flexiblen Bildschirm 2 und eine Projektionsfläche 3 auf, welche in einem Armaturenbrett 4 integriert angeordnet sind.
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Die Oberfläche des Bildschirms 2 des Anzeigesystems 1 ist gebogen beziehungsweise gekrümmt ausgebildet, wobei die Oberfläche in einem zu einem Lenkrad 5 weisenden Bereich zunächst flach verläuft und mit größer werdendem Abstand vom Lenkrad 5 in vertikaler Richtung steil ansteigt, sodass eine erste gekrümmte Fläche 2-1 ausgebildet ist.
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Die Oberfläche des Bildschirms 2 ist zudem derart gebogen, dass der Anstieg der Krümmung der ersten gekrümmte Fläche 2-1 mit größer werdendem Abstand vom Lenkrad 5 größer wird, anschließend konstant bleibt und sich in einem Krümmungsbereich 6 verringert. Die Oberfläche des Bildschirms 2 ist im oberen Bereich, das heißt dem Krümmungsbereich 6, in einem steilen Winkel nach unten gebogen. Innerhalb des Krümmungsbereichs 6 geht die erste gekrümmte Fläche 2-1 des Bildschirms 2 in eine zweite gekrümmte Fläche 2-2 über.
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Durch die Biegung beziehungsweise Krümmung des Bildschirms 2 wird zwischen der ersten gekrümmten Fläche 2-1 und der zweiten gekrümmten Fläche 2-2 der Krümmungsbereich 6 als oberer Bereich oder Umkehrbereich des Bildschirms 2 ausgebildet. Die erste gekrümmte Fläche 2-1 und die zweite gekrümmte Fläche 2-2 des Bildschirms gehen ineinander über, die Flächen 2-1, 2-2 liegen im Krümmungsbereich 6 aneinander an. Die Bezeichnung Umkehrbereich bezieht sich dabei auf die Umkehr des Anstiegs der Krümmung.
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Die auf der zweiten gekrümmten Fläche 2-2 dargestellten Informationen werden auf die als spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe beziehungsweise als ein halbdurchlässiger Spiegel ausgebildete Projektionsfläche 3 projiziert, welche derart angeordnet ist, dass in Blickrichtung eines Fahrzeugführers hinter der Projektionsfläche 3 des Head-Up-Displays ein virtuelles HUD-Bild 7 entsteht. Für die von der zweiten gekrümmten Fläche 2-2 bereitgestellten Bildinformationen ist die Projektionsfläche 3 reflektierend ausgebildet, sodass der Fahrzeugführer als Betrachter, welcher über das Lenkrad 5 hinweg auf die Projektionsfläche 3 sieht, die von der zweiten gekrümmten Fläche 2-2 ausgestrahlten Bildinformationen als das virtuelle HUD-Bild 7 wahrnimmt.
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Zudem ragt der Krümmungsbereich 6 des Bildschirms 2 in vertikaler Richtung über einen oberen Bereich des Lenkrads 5 hinaus, sodass der Fahrzeugführer über das Lenkrad 5 hinweg den Krümmungsbereich 6 des Bildschirms 2 einsehen und im Krümmungsbereich 6 dargestellte Meta-HMI-Informationen 8 wahrnehmen kann. Zudem kann der Krümmungsbereich 6 derart ausgebildet sein, die Meta-HMI-Informationen 8 auf eine Frontscheibe 9 des Fahrzeugs zu projizieren, sodass im Sichtbereich des Fahrzeugführers an der Frontscheibe 9 ein virtuelles Meta-HMI-Bild 10 erzeugt wird, was insbesondere aus 2 hervorgeht.
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Unter Meta-HMI ist zu verstehen, wenn beispielsweise ein aufleuchtendes Licht vor einem Fußgänger oder einem vorbeifahrenden Auto, welcher innerhalb einer gewissen Gefahrenzone auftaucht, warnt. Meta-HMI kann ebenso als Mittel zu einer Warnung vor einer Auffahrt, das heißt einer Kollision, genutzt werden. Ein solches Licht oder eine einfache Darstellung über ein Bildzeichen oder ein Symbol kann über die Frontscheibe 9 oder andere Flächen gespiegelt werden. Das Meta-HMI zeigt dabei die Informationen lediglich indirekt an und bedarf folglich keiner sehr scharfen oder exakten Darstellung.
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In der 3 ist eine schematische Darstellung des Anzeigesystems 1 zum Erzeugen eines virtuellen HUD-Bildes 7 mit dem Head-Up-Display in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, um die Oberflächen des Armaturenbretts 4 und des Bildschirms 2, insbesondere die Biegung des flexiblen Bildschirms 2, zu verdeutlichen.
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Wie speziell aus der 3 hervorgeht, ist auch die Projektionsfläche 3 mit einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet.
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Bei einer Verwendung in einem Fahrzeug ist das Anzeigesystem 1, insbesondere der Bildschirm 2, zudem mit einer Steuereinheit beziehungsweise Recheneinheit verbunden, welche der Bereitstellung der auf dem Bildschirm 2 darzustellenden Informationen dient. Dabei ist die Recheneinheit beispielsweise mit den im Fahrzeug ausgebildeten Fahrzeugassistenzsystemen sowie mit Sensoren und Detektoren, welche dem Bestimmen von Fahrzeugparametern dienen, verbunden.
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Mittels der Recheneinheit wird auch bestimmt, welche Daten und Informationen auf der ersten gekrümmten Fläche 2-1 des Bildschirms 2 und welche Daten und Informationen auf der zweiten gekrümmten Fläche 2-2 des Bildschirms 2 und damit über das Head-Up-Display dargestellt werden. Dabei ist, beispielsweise am Armaturenbrett 4 oder im Bereich des Lenkrads 5, mindestens ein Bedienelement, wie ein Schalter, ein Drehknopf oder ähnliches, ausgebildet, welches dem Fahrzeugführer das Einstellen der Darstellungsweise der Informationen ermöglicht. Zudem können mit der Kombination des Anzeigesystems 1, der Steuereinheit und des Bedienelements Parameter des Fahrzeugs vom Fahrzeugführer geändert oder angepasst oder Fahrzeugassistenzsysteme bedient werden.
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Des Weiteren kann der Bildschirm 2 auch als ein berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein, sodass eine Eingabe durch den Fahrzeugführer direkt über den Bildschirm erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigesystem
- 2
- Bildschirm
- 2-1
- erste gekrümmte Fläche
- 2-2
- zweite gekrümmte Fläche
- 3
- Projektionsfläche
- 4
- Armaturenbrett
- 5
- Lenkrad
- 6
- Krümmungsbereich
- 7
- virtuelles HUD-Bild
- 8
- Meta-HMI-Information
- 9
- Frontscheibe
- 10
- virtuelles Meta-HMI-Bild