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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung, insbesondere für ein Fahrzeug, zum Erzeugen von Abbildungen in einem Innenraum eines Fahrzeugs, aufweisend einen Projektor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Projektionskopf zum Erzeugen von Abbildungen auf mindestens einer Projektionsfläche, bei der der Projektor zum Ausleuchten einer ersten Projektionsfläche oder einer zweiten Projektionsfläche drehbar auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist und einen schwenkbaren Projektionskopf aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Projektionsanordnung.
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Bei modernen Fahrzeugen werden verschiedene Multimediasysteme und Informationssysteme üblicherweise auf einem zentralen Bildschirm dargestellt und basierend auf der entsprechenden Anzeige bedient. Derartige Bildschirme sind in der Regel in dem Armaturenbrett oder der Mittelkonsole fest installiert. Eine benutzerdefinierte Anpassung der Position oder eines Winkels des Bildschirms ist nur durch komplizierte und dadurch teure Bildschirmhalterungen bzw. -aufnahmen möglich. Eine Anpassung der Bildschirmgröße, insbesondere während des Betriebs von autonomen Fahrfunktionen, kann mit üblichen Bildschirmen nicht realisiert werden. Für eine Bereitstellung von Informationen oder von Unterhaltungsmedien auf einem größeren Bildschirm während eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs muss üblicherweise ein zusätzlicher größerer Bildschirm eingesetzt werden.
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DE 10 2005 020 260 A1 beschreibt ein Anzeigesystem für ein Fahrzeug, bei dem ein Projektor mechanisch wahlweise auf unterschiedliche Projektionsflächen ausgerichtet wird. Dabei sind die Projektionsflächen an verschiedenen Positionen im Fahrzeuginnenraum angeordnet. Die Projektionsflächen können nutzungs-, zustands- und/oder fahrsituationsabhängig zur Anzeige von Bilddaten und/oder Informationen von dem Projektor ausgeleuchtet werden.
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EP 2 520 453 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Darstellung visueller Informationen in einem Kraftfahrzeug, bei der ein in einem Armaturenbrett angeordneter Projektor zum Darstellen von Informationen auf einer Rückprojektionseinheit verwendet wird. Die Rückprojektionseinheit ist als ein lichtdurchlässiger Bereich des Armaturenbretts des Fahrzeugs ausgebildet.
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DE 202 11 819 U1 lehrt eine Projektionsvorrichtung, welche einen Laserprojektor mit einer integrierten Ablenkvorrichtung aufweist. Mit der Projektionsvorrichtung können ein oder mehrere Laserstrahlen in einer Rasterformation auf Projektionsoberflächen im Inneren des Fahrzeugs gerichtet werden. Die Projektionsoberflächen werden durch interne Vorrichtungen gebildet, die üblicherweise im Inneren des Fahrzeugs vorhanden sind, insbesondere Kopfstützen, Rückenlehnen, Türverkleidung oder den Instrumententafelbereich.
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Aus der
US 2014/0 168 608 A1 geht ein Straßenfahrzeug. hervor, das zwischen einem fahrerabhängigen Modus, in dem die Steuerung des Fahrzeugs von einem im Fahrzeug befindlichen Fahrer abhängt, und einem fahrerunabhängigen Modus, in dem die Steuerung des Fahrzeugs von einem Fahrer unabhängig ist, umschalten kann. Das Fahrzeug umfasst ein Bildprojektionssystem zum Projizieren eines bewegten Bildes auf eine Innenfläche des Fahrzeugs und mindestens ein Fensterglas, das so konfiguriert ist, dass es als Bildschirm zum Anzeigen von Bildern dient, die von dem Bildprojektionssystem projiziert werden. Wenn das Fahrzeug im fahrerunabhängigen Modus gesteuert wird, wird ein Bereich der Fensterscheibe von transparent auf einen Bildschirmmodus umgeschaltet.
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DE 10 2007 005 028 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wiedergeben von Informationen auf einer Projektionsfläche in einem Fahrzeug. Das Verfahren umfasst das Erkennen einer Sichtlinie des Fahrers und das Projizieren von Informationen auf eine undurchsichtige Projektionsfläche in dem Fahrzeug, die sich in der Sichtlinie des Fahrers oder in deren Nähe befindet. Die Position und Orientierung der Augen und/oder des Kopfes des Fahrers werden verfolgt, um die Sichtlinie zu erkennen. Die Projektionsfläche wird abhängig von der Sichtlinie geändert, wenn die Sichtlinie geändert wird.
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DE 200 18 644 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Projektion von Bilddaten in einem Kraftfahrzeug, die aus einer in der Innenseite des Fahrzeugs am Dach befestigten Projektionsfläche und einem rückwärtig hinter dem die Projektion betrachtenden Fahrzeuginsassen befestigen Projektor besteht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und variabel ausrichtbare Projektionsanordnung zur Darstellung von digitalen Formaten in einem Fahrzeug, die an verschiedene Anforderungen während einer Fahrt anpassbar ist, sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Projektionsanordnung vorzuschlagen.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Projektionsvorrichtung für ein Fahrzeug zum Erzeugen von Abbildungen in einem Innenraum eines Fahrzeugs. Die Projektionsvorrichtung weist einen Projektor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Projektionskopf zum Erzeugen von Abbildungen auf mindestens einer Projektionsfläche auf. Der Projektor ist drehbar auf bzw. an einem Armaturenbrett (Dashboard) des Fahrzeugs angeordnet bzw. anordenbar bzw. anzuordnen. Der Projektionskopf ist in dem Gehäuse schwenkbar. Durch mindestens eine im Gehäuse angeordnete Öffnung ist je nach eingestellter Ausrichtung des Projektors und/oder des Projektionskopfs wahlweise mindestens eine erste Projektionsfläche oder mindestens eine zweite Projektionsfläche von dem Projektionskopf ausleuchtbar.
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Die mindestens eine zweite Projektionsfläche ist größer als die mindestens eine erste Projektionsfläche. Die mindestens eine erste Projektionsfläche ist auf dem Armaturenbrett angeordnet und die mindestens eine zweite Projektionsfläche ist eine Windschutzscheibe. Der Projektor ist örtlich zwischen der mindestens einen ersten Projektionsfläche und der mindestens einen zweiten Projektionsfläche angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung ermöglicht es bei Anordnung in einem Fahrzeug, verschiedene Projektionsflächen in dem Fahrzeug auszuleuchten. Je nach Fahrsituation können an Projektionsvorrichtungen innerhalb eines Fahrzeuges unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. Während des normalen Fahrbetriebs, beispielsweise bei einer manuellen Steuerung des Fahrzeuges durch den Fahrer, kann es gewünscht oder angenehmer für den Benutzer sein, wenn digitale Daten auf einer ersten Projektionsfläche abgebildet werden. Bei den digitalen Daten bzw. Formaten kann es sich beispielsweise um Kartenansichten von einem Navigationssystem, Videodateien, Multimediainhalte, Informationen zum Fahrzeug oder dergleichen handeln. Bei einer manuellen Steuerung des Fahrzeuges durch den Fahrer kann die mindestens eine erste Projektionsfläche beispielsweise die Größe eines üblicherweise in einem Fahrzeug verwendeten Displays aufweisen. Hierdurch können die wesentlichen Inhalte für den Benutzer ausreichend deutlich dargestellt werden, ohne dass durch die Größe der Projektionsfläche der Fahrer gestört oder abgelenkt wird. Bei einem Wechsel in eine autonome Fahrfunktion kann der Benutzer eine Drehung des Projektors sowie des Projektionskopfes beispielsweise durch einen Knopfdruck oder als automatische Funktion beim Aufrufen der autonomen Fahrfunktion initiieren. Die mindestens eine zweite Projektionsfläche, die von dem Projektionskopf ausgeleuchtet wird, kann dabei deutlich größer gestaltet werden als die mindestens eine erste Projektionsfläche. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird während des autonomen Fahrbetriebs nicht benötigt, sodass die mindestens eine zweite Projektionsfläche Abmessungen in der Fläche von mehreren üblicherweise in einem Fahrzeug verwendeten Displays aufweist. Vorzugsweise befindet sich die mindestens eine zweite Projektionsfläche im Sichtfeld des Fahrers und des Beifahrers.
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Ein Projektor ist dabei relativ zum Fahrzeug horizontal drehbar, d. h. um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Armaturenbrett, auch I-Tafel, d. h. Instrumententafel genannt, angeordnet. Dies ermöglich eine Abbildung in verschiedene horizontale Richtungen. Beispielsweise kann der Projektor eine Abbildung in Richtung einer Windschutzscheibe aussenden oder in die entgegengesetzte Richtung. Zudem kann der Projektor durch den um eine im Wesentlichen relativ zum Fahrzeug horizontale Drehachse in einem Winkelbereich schwenkbaren Projektionskopf eine Abbildung sowohl nach oben als auch nach unten projizieren. Durch einen automatischen Trapezausgleich kann das Bild in der Form der Projektionsfläche abgebildet werden. Ein auf dem Kopf stehendes Bild kann softwaretechnisch in die korrekte, d. h. in eine um 180° gedrehte Position gedreht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Projektionskopf um bis zu 180° vertikal, d. h. um eine relativ zum Fahrzeug liegende horizontale Achse drehbar. Dies ermöglicht eine Projektion, die beispielsweise in einem schrägen Winkel nach unten in Richtung des Fußbodens des Fahrzeugs oder schräg nach oben gerichtet, beispielsweise in Richtung des Fahrzeughimmels, verläuft.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Projektor um bis zu 360° horizontal, d. h. um eine relativ zum Fahrzeug vertikal orientierte Achse drehbar. Dies ermöglicht eine variable Einstellung des Projektors in eine Vielzahl von Winkelpositionen. In Kombination mit dem um 180° vertikal schwenkbaren Projektionskopf ermöglicht der um 360° horizontal drehbare Projektor die Ausleuchtung von Projektionsflächen an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug. Der Benutzer hat somit die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Projektionsflächen zu wählen, auf denen er die digitalen Daten dargestellt haben möchte. Insbesondere bei einem Wechsel in eine autonome Fahrfunktion kann der Benutzer somit eine Darstellung auf einer flächenmäßig größeren Projektionsfläche auswählen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Projektor im Armaturenbrett versenkbar. Im Fall der Nichtbenutzung kann der Projektor somit aus dem Sichtfeld des Benutzers entfernt werden, sodass eine eventuelle Störung des Sichtfelds des Benutzers durch den Projektor vermieden wird. Zudem kann der Projektor bei Nichtbenutzung geschützt vor Staub und Verunreinigung durch ein Versenken im Armaturenbrett geschützt werden.
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Erfindungsgemäß ist die mindestens eine erste Projektionsfläche auf dem Armaturenbrett angeordnet. Dies ermöglicht während des manuellen Fahrbetriebs des Fahrzeuges, wenn eine Verdunklung der Fensterscheiben nicht möglich ist und in den Innenraum des Fahrzeugs Tageslicht eindringt, eine bessere Lichtausbeute oder Helligkeit der Darstellung, da die Projektion über eine relativ kurze Distanz erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist die mindestens eine zweite Projektionsfläche eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Durch den drehbaren Projektor kann eine Projektion an die Windschutzscheibe des Fahrzeugs erfolgen. Durch den drehbaren Projektor kann anstelle der ersten Projektionsfläche auf dem Armaturenbrett die zweite Projektionsfläche auf der Innenseite der Windschutzscheibe angestrahlt werden. Dabei kann die Windschutzscheibe des Fahrzeugs durchsichtig oder abgedunkelt sein. Während einer aktivierten autonomen Fahrfunktion kann die Windschutzscheibe des Fahrzeuges vorzugsweise verdunkelt werden oder einen Projektionsschirm aufweisen. Dies kann per Knopfdruck, Sprachaktivierung oder dergleichen erfolgen. Alternativ kann bei Aktivierung der autonomen Fahrfunktion die Windschutzscheibe automatisch abgedunkelt werden. Für die Ausrichtung von der ersten Projektionsfläche auf die zweite Projektionsfläche kann sich sowohl der Projektor als auch der Projektionskopf drehen, sodass das Bild entsprechend an die Windschutzscheibe oder eine entsprechende Verdunklung projiziert wird. Durch eine Software kann ein auf dem Kopf stehendes Bild gedreht und ein entsprechender Trapezausgleich stattfinden. Bei einer verdunkelten Windschutzscheibe während einer pilotierten Fahrt im autonomen Fahrbetrieb wird der Lichtverlust durch die größere Distanz und das größere Bild kompensiert. Die Windschutzscheibe kann somit für mehrere Aufgaben verwendet werden. Ein zusätzlicher Bildschirm oder Display kann entfallen.
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Erfindungsgemäß ist der Projektor zwischen der mindestens einen ersten Projektionsfläche und der mindestens einen zweiten Projektionsfläche angeordnet. Der Projektor kann dabei vorzugsweise auf dem Armaturenbrett zwischen zwei Projektionsflächen positioniert sein. Die Projektionsanordnung ist hierdurch technisch besonders einfach umsetzbar, sodass zwei Projektionsflächen je nach Bedarf ausleuchtbar sind. Eine optische Verzerrung bleibt bei der bevorzugten Anordnung minimal im Vergleich beispielsweise zu einer seitlichen Positionierung.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die mindestens eine erste auszuleuchtende bzw. ausleuchtbare Projektionsfläche auf dem Armaturenbrett ausklappbar und/oder schwenkbar. Die Projektionsfläche kann an Fahrer oder andere Insassen des Fahrzeuges benutzerdefiniert angepasst werden. Zudem kann die erste Projektionsfläche optimal an den Strahlengang des Projektors angepasst werden. Bei Nichtgebrauch kann die Projektionsfläche verdeckt oder weggeklappt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorderseite oder eine Rückseite der mindestens einen ersten Projektionsfläche durch den Projektionskopf ausleuchtbar. Abhängig von der Anordnung der Projektionsfläche kann der Projektor auch eine vom Fahrer aus betrachtete Rückseite der ersten Projektionsfläche anstrahlen und eine Abbildung erzeugen. Hierdurch ist die erste Projektionsfläche besonders vielseitig einsetzbar und im Armaturenbrett unterschiedlich anordenbar. Insbesondere ist die erste Projektionsfläche somit einfach in den Innenraum integrierbar.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, wobei der Projektor auf dem Armaturenbrett derart drehbar angeordnet ist, dass mindestens zwei Projektionsflächen wahlweise durch den Projektor ausleuchtbar sind.
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Hierdurch kann technisch einfach eine wahlweise Ausleuchtung von zwei Projektionsflächen mit einem Projektor realisiert werden. Der Projektor kann beispielsweise in Form eines drehbar auf dem Armaturenbrett gelagerten Beamers ausgeführt sein. Zusätzlich kann ein in dem Projektor angeordneter Projektionskopf orthogonal zu der drehbaren Lagerung des Beamers bzw. Projektors schwenkbar sein. Hierdurch können die vom Projektor abgestrahlten Abbildungen optimal auf voneinander beabstandete Projektionsflächen gestrahlt werden. Insbesondere können die Punkt-Strich-Linie angedeutete Drehachse um 180° schwenkbar ist, wie durch den kleineren gebogenen Pfeil angedeutet. Der Projektionskopf 6 ist hierbei orthogonal zu der Drehachse des Gehäuses 4 schwenkbar und kann Abbildungen erzeugen und in eine definierte Richtung abstrahlen. Der Projektionskopf 6 kann alternativ auch ein beweglicher Spiegel sein, welcher erzeugte Strahlen bzw. Abbildungen definiert ablenken kann.
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2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Innenraum 8 eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung 2. Die Projektionsvorrichtung 2 weist einen Projektor 1 zum Erzeugen von Abbildungen auf, welcher im Armaturenbrett 10 des Fahrzeugs versenkbar ausgeführt ist. Die Abbildungen können dabei Informationen zum Fahrzeug, wie beispielsweise Einstellungen, Geschwindigkeit, Treibstoffverbrauch, Drehzahl, Entfernung zum Zielort und dergleichen sein. Wahlweise können die Abbildungen auch Multimediainhalte umfassen. Derartige Multimediainhalte können beispielsweise Filme, Bildwiedergaben und dergleichen sein. Der Projektor 1 kann gemäß des Ausführungsbeispiels wahlweise eine erste Projektionsfläche 12 oder eine zweite Projektionsfläche 14 ausleuchten. Die erste Projektionsfläche 12 ist hierbei in Form eines Schirms 12 bzw. einer Leinwand 12 ausgeführt, welche auf dem Armaturenbrett 10 im Bereich der Mittelkonsole des Fahrzeuginnenraums 8 angeordnet ist. Die erste Projektionsfläche 12 ist hierbei zweidimensional schwenkbar ausgeführt und kann somit benutzerdefiniert an einen Fahrer angepasst werden. Die zweite Projektionsfläche 14 ist Teil der Frontscheibe bzw. Windschutzscheibe 16 des Fahrzeugs, welche abgedunkelt werden kann. Dabei ist die Frontscheibe 16 zumindest bereichsweise von dem Projektor 1 als zweite Projektionsfläche ausleuchtbar. Die zweite Projektionsfläche kann vorzugsweise im Stillstand des Fahrzeugs oder während eines autonomen Betriebsmodus ausgeleuchtet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Projektionsfläche als ein sogenanntes „Head-Projektionsflächen technisch einfach benutzerdefiniert schwenkbar und drehbar sein. Über eine Steuerung des Projektors kann darüber hinaus eine variierbare Größe der erzeugten Abbildungen eingestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Fahrzeug mit der Projektionsanordnung können auch unterschiedliche große Projektionsflächen optimal belichtet werden und zum Darstellen von Informationen und Multimediainhalten eingesetzt werden. Hierfür kann beispielsweise eine automatische Trapezkorrektur und Entzerrung durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Anzahl an festinstallierten Bildschirmen reduziert und somit ein Infotainmentsystem im Fahrzeug preiswerter realisiert werden.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung einen Projektor einer Projektionsanordnung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
- 2 in einer perspektivischen Darstellung einen Innenraum eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Projektor 1 einer in 2 dargestellten Projektionsvorrichtung 2 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Projektor 1 weist ein Gehäuse 4 auf, welches gemäß dem Ausführungsbeispiel horizontal, d. h. um eine vertikale Punkt-Strich-Linie angedeutete Drehachse um einen Winkel von 180° drehbar ist, wie durch den unteren gebogenen Pfeil angedeutet. Des Weiteren weist der Projektor 1 einen in dem Gehäuse 4 angeordneten Projektionskopf 6 auf, welcher vertikal, d. h. um eine horizontale durch eine up-Display“ zum Darstellen von Informationen im Sichtfeld des Fahrers verwendet werden.
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Durch einen automatischen Trapezausgleich können die auf die erste Projektionsfläche 12 oder die zweite Projektionsfläche 14 gestrahlten Abbildungen entzerrt wiedergegeben werden. Der Projektor 1 kann sich drehen und ermöglicht dadurch eine Projektion an die Frontscheibe 16 bzw. die zweite Projektionsfläche 14, welche bei autonomer Fahrt abgedunkelt sein kann. Dabei kann sich sowohl der Projektor 1 als auch der Projektionskopf 6 drehen, bzw. durch eine Automatik und/oder manuell gedreht werden, sodass das Bild bzw. die Abbildungen entsprechend an die Frontscheibe 16 oder eine entsprechende Verdunklung projiziert werden. Durch eine Software wird das auf dem Kopf stehende Bild zum Korrigieren gedreht und ein entsprechender Trapezausgleich angewandt. Durch ein Drehen des Projektors 1 und/oder des Projektionskopfes 6 kann die erste Projektionsfläche 12 oder die zweite Projektionsfläche 14 mit angewandten Korrekturen, wie beispielsweise einem Trapezausgleich, ausgeleuchtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektor
- 2
- Projektionsanordnung
- 4
- Gehäuse
- 6
- Projektionskopf
- 8
- Fahrzeuginnenraum
- 10
- Armaturenbrett
- 12
- erste Projektionsfläche
- 14
- zweite Projektionsfläche
- 16
- Frontscheibe des Fahrzeugs
