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Die Erfindung betrifft Anzeigesysteme mit Datenbrillen, insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin Maßnahmen zum Verbessern einer Darstellung von grafischen Informationsobjekten in der Datenbrille.
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Es sind Datenbrillen, auch Head-mounted Displays genannt, bekannt, die mithilfe einer Anzeigevorrichtung eine Abbildung auf einer oder zwei Anzeigeflächen im Blickfeld des Trägers der Datenbrille anzeigen können. Die Anzeigeflächen können Reflexionsflächen entsprechen, die Abbildungen in das Auge des Trägers der Datenbrille richten. Die Sichtöffnungen der Datenbrille sind transparent, so dass durch die Anzeigeflächen der Datenbrille auch die reale Umgebung in gewöhnlicher Weise wahrgenommen werden kann. Die Anzeigeflächen liegen so in den Sichtöffnungen, so dass eine anzuzeigende Information, wie beispielsweise Text, Symbole, Graphiken, Videoanzeigen und dergleichen, die Wahrnehmung der Umgebung überlagernd angezeigt werden kann.
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Die Informationen können dem Träger der Datenbrille in der Regel kontaktanalog dargestellt werden, d. h. so dargestellt werden, dass diese als Anzeigeobjekte einem bestimmten zugeordneten Umgebungsobjekt in der Realumgebung überlagert ist bzw. an diesem orientiert ist oder dass das anzuzeigende Anzeigeobjekt in einer bestimmten Ausrichtung der Datenbrille bzw. deren Trägers angezeigt wird.
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Die Anzeige eines Informationsobjekts in der Datenbrille erfolgt in der Regel durch Vorgabe einer RGB-Darstellung, wobei dunkle oder schwarz darzustellende Flächen auf der Anzeigefläche der Datenbrille transparent erscheinen, so dass der Umgebungshintergrund in diesen Flächenbereichen der darzustellenden Abbildung wahrgenommen werden kann. Insbesondere bei Wiedergabe von Bildern oder Videoinformationen mit dunkel oder schwarz darzustellenden Bildbereichen können je nach Blickrichtung des Trägers der Datenbrille die entsprechenden Bereiche als nicht dunkel dargestellt sein, da der Träger der Datenbrille durch die dunkel dargestellten Bildbereiche den Umgebungshintergrund wahrnimmt. Dieser kann Lichtquellen oder helle Flächen aufweisen, die dann anstelle des dunklen Bildbereichs gesehen werden. Dies stört die Betrachtung der Bild- oder Videoinformationen und kann gegebenenfalls ein Erkennen der Bildinformationen bzw. Videoinformationen vollständig unmöglich machen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere für die Anzeige von Informationsobjekten in Datenbrillen, die eine Bild- und/oder Videoinformation beinhalten, eine verbesserte Wahrnehmbarkeit auch bei Brillenposen der Datenbrille zu gewährleisten, bei denen der Umgebungshintergrund hell bzw. stark strukturiert ist und/oder Lichtquellen aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems mit einer Datenbrille sowie ein Anzeigesystem mit einer Datenbrille gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Anzeigesystem mit einer Datenbrille für einen Innenraum eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei eine Fahrzeugscheibe mit einem ersten Polarisationsfilter versehen ist, um eine Transmission von Licht einer ersten Polarisationsrichtung zu unterbinden bzw. herauszufiltern, wobei die Datenbrille zur augmentierten Darstellung von Informationsobjekten ausgebildet ist und mindestens eine transparente Anzeigefläche aufweist, wobei die Anzeigefläche mit einem zweiten Polarisationsfilter ausgebildet ist, der Licht einer zweiten Polarisationsrichtung, die einen vorbestimmten Winkel zur ersten Polarisationsrichtung aufweist, filtert.
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Es sind verschiedene Technologien zur Anzeige von Augmented-Reality-Informationsobjekten auf Anzeigeflächen in Datenbrillen bekannt. Diese sehen vor, auf einem transparenten Teil des Brillenglases ein Anzeigebild darzustellen oder über dieses ein Anzeigebild ins Auge des Trägers der Datenbrille zu projizieren. Während für Signalisierungen, wie z. B. von Warnmeldungen, oder Navigationsaufgaben erforderliche Informationsobjekte häufig symbolhaft dargestellt werden, können Informationsobjekte auch Bildinformationen oder Videoinformationen umfassen. Diese sehen eine Darstellung eines Bildes vor, das als RGB-Bild auf der Anzeigefläche der Datenbrille anzuzeigen ist.
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Die Darstellung des RGB-Bilds sieht in der Regel das Einblenden von farbigen Bildpunkten vor, so dass diese die Umgebung transparent überlagern. Ein schwarz oder dunkel darzustellender Bildpunkt bewirkt jedoch in der Regel keine Darstellung an der entsprechenden Stelle auf der Anzeigefläche, so dass hier die hintergründige Umgebung wahrgenommen werden kann. Dunkel anzuzeigende Bereiche einer Bild- oder Videoinformation sind daher durchscheinend, so dass eine Struktur der Brillenumgebung im darzustellenden Bild erscheint. Insbesondere bei hellen oder stark strukturierten und kontrastreichen Strukturen in der Umgebung, die an den dunkel darzustellenden Bereichen wahrgenommen werden, können das Erkennen der Bildinformationen erheblich erschweren oder sogar unmöglich machen.
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Da Datenbrillen in der Regel die Möglichkeit bieten, Anzeigen kontaktanalog darzustellen, kann dazu entsprechend vorgesehen sein, die Bild- oder Videoinformationen nur vor Hintergrundflächen darzustellen, die dunkel oder schwarz sind, so dass eine Wahrnehmbarkeit der Bild-/Videoinformationen gewährleistet bleibt. Somit ist die Darstellung von Bild- und Videoinformationen in davon anderen Bereichen, wie beispielsweise hellen Bereichen des Armaturenbretts oder sonstigen Fahrzeugeinrichtungen oder im Scheibenbereich von Fahrzeugscheiben, nicht mit der Darstellung einer Bild-/Videoinformation vereinbar.
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Gemäß dem obigen Anzeigesystem ist dazu vorgesehen, eine Anzeige einer Bild-/Videoinformation in einer Datenbrille zur augmentierten Darstellung von Bild- und Videoinformationen zu ermöglichen, indem ein Darstellungsbereich auf einer Fahrzeugscheibe mit einem ersten Polarisationsfilter zur Polarisation hindurchscheinenden Umgebungslichts zum Herausfiltern von Umgebungslicht in einer ersten Polarisationsrichtung versehen ist, während die Anzeigefläche der Datenbrille mit einem zweiten Polarisationsfilter mit einer zweiten Polarisationsrichtung versehen ist. Der zweite Polarisationsfilter filtert Licht einer zweiten Polarisationsrichtung, die von der ersten Polarisationsrichtung verschieden ist und insbesondere um 90° zur ersten Polarisationsrichtung bezüglich der Lichteinfallsachse gedreht ist. Dadurch kann aus der Fahrzeugumgebung einfallendes Umgebungslicht durch den Darstellungsbereich der Fahrzeugscheibe polarisiert und durch den zweiten Polarisationsfilter der Anzeigefläche der Datenbrille abgedunkelt oder vollständig abgeschirmt werden, während durch die Anzeigefläche der Datenbrille die übrigen Bereiche der Umgebung bzw. des Fahrzeuginnenraums in gewohnter Weise wahrgenommen werden können.
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Der Darstellungsbereich der Fahrzeugscheibe filtert Licht einer ersten Polarisationsrichtung und der zweite Polarisationsfilter der Anzeigefläche der Datenbrille filtert Licht der zweiten Polarisationsrichtung, die ungleich der ersten Polarisationsrichtung und vorzugsweise rechtwinklig zu der ersten Polarisationsrichtung ist. Auf diese Weise kann der Anteil des ins Auge des Trägers der Datenbrille fallenden Umgebungslichts reduziert werden oder der Lichteinfall durch den entsprechenden Darstellungsbereich der Fahrzeugscheibe wird vollständig unterbunden. Dadurch ist es möglich, den entsprechenden Darstellungsbereich der Fahrzeugscheibe zu nutzen, um Informationsobjekte in der Datenbrille darzustellen, d. h. ein Informationsobjekt, das in Richtung des Darstellungsbereichs angezeigt werden soll, wird vor einem dunklen Hintergrund dargestellt. Somit kann ein Träger einer Datenbrille Bild- und Videoinformationen auch vor einem hellen Umgebungshintergrund des Anzeigebereichs ansehen. Dies ermöglicht es, ausgewählte Darstellungsbereiche auf den Fahrzeugscheiben oder den gesamten Bereich der Fahrzeugscheiben zu nutzen, um Bild-/Videoinformationen anzusehen. Weiterhin kann der Benutzer in einfacher Weise durch Abnehmen der Datenbrille die Fahrzeugumgebung in gewohnter Weise wahrnehmen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen der ersten Polarisationsrichtung und der zweiten Polarisationsrichtung zwischen 60° und 90°, insbesondere 90° beträgt.
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Weiterhin kann der Darstellungsbereich auf einer Beifahrerseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs vorgesehen ist. So bleibt bei baugleicher Konstruktion von Datenbrillen für einen Fahrer und den Beifahrer der vorausliegende Bereich der Fahrzeugumgebung für einen Fahrer des Fahrzeugs sichtbar, während ein Beifahrer, dessen Teil der Windschutzscheibe mit dem polarisierten Darstellungsbereich ausgebildet ist, die Windschutzscheibe zur Darstellung von Informationsobjekten, z.B. von Bild-/Videoinformationen, mit der Datenbrille nutzen kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters variabel einstellbar ist. Durch Vorsehen eines zweiten Polarisationsfilters in der Datenbrille, dessen Polarisationsrichtung variabel einstellbar ist, kann der Grad der Abdunklung des Hintergrunds variabel vorgegeben werden, so dass neben der Anzeige der Bild-/Videoinformationen die Umgebung nicht vollständig abgedunkelt wird, sondern noch durch die dargestellten Informationsobjekte wahrnehmbar ist, aber die dunklen Bereiche der Bild-/Videoinformationen hinreichend dunkel bzw. schwarz dargestellt werden, um das Informationsobjekt mühelos zu erkennen.
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Insbesondere kann die Datenbrille ausgebildet sein, um die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters automatisch abhängig von einer Art eines anzuzeigenden Informationsobjekts einzustellen, wobei insbesondere bei einer Darstellung von Bild-/Videoinformationen die zweite Polarisationsrichtung rechtwinklig zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird und bei einer Darstellung von Symbol- oder Liniengrafiken die zweite Polarisationsrichtung gleich zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird.
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Die variable Einstellung des zweiten Polarisationsfilters in der Datenbrille ermöglicht es zudem, dass ein Fahrer, der die Datenbrille trägt, durch Einstellen des zweiten Polarisationsfilters auf eine zweite Polarisationsrichtung, die der ersten Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters entspricht, die Verdunklung des Hintergrunds auszuschalten. Somit wird die Sicht und die Wahrnehmung der Umgebung bei einer so eingestellten Datenbrille nicht beeinträchtigt und kann somit wie eine herkömmliche Augmented-Reality-Datenbrille verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Polarisationsfilter austauschbar ist, so dass einer von mehreren zweiten Polarisationsfiltern mit verschiedenen zweiten Polarisationsrichtungen auf der Anzeigefläche einsetzbar sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Polarisationsfilter rotierbar ist, um die zweite Polarisationsrichtung einzustellen, wobei insbesondere der zweite Polarisationsfilter automatisch oder manuell rotierbar ist
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Weiterhin kann die Datenbrille ausgebildet sein, um die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters automatisch abhängig von einer Art eines anzuzeigenden Informationsobjekts einzustellen, wobei insbesondere bei einer Darstellung von Bild-/Videoinformationen die zweite Polarisationsrichtung rechtwinklig zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird und bei einer Darstellung von Symbol- oder Liniengrafiken die zweite Polarisationsrichtung gleich zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird.
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Blicks durch eine Datenbrille und durch eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs mit einem polarisierten Darstellungsbereich; und
- 2 schematisch einen Blick durch eine Anzeigefläche einer Datenbrille durch einen Darstellungsbereich einer Windschutzscheibe;
- 3 eine Querschnittsdarstellung durch eine Datenbrille und eine Windschutzscheibe der 2 mit einem Strahlengang von Umgebungslicht.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille 1 zur augmentierten Darstellung von Informationsobjekten, insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug.
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Die Datenbrille 1 umfasst zwei transparente Sichtscheiben 12, die in einem Rahmen 11 in an sich bekannter Weise eingefasst sind. Der Rahmen 11 ist beispielhaft mit Brillenbügeln 13 versehen, so dass die Datenbrille 1 am Kopf eines Benutzers in an sich bekannter Weise getragen werden kann.
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Eine oder beide Sichtscheiben 12 (Brillengläser) sind weiterhin mit einer transparenten Anzeigefläche 15 versehen, durch die durch eine geeignete Einrichtung, wie zum Beispiel eine an dem Rahmen 11 angeordnete Anzeigeeinrichtung 16, ein Anzeigebild zur Darstellung von virtuellen Anzeigeobjekten ins Auge des Trägers der Datenbrille 1 projiziert werden kann. Die Anzeigeeinrichtung 16 kann einen Mikroprozessor oder eine vergleichbare Recheneinheit und eine Anzeigeeinheit, wie z. B. eine Projektionseinrichtung oder dergleichen, aufweisen. Die Anzeigeeinheit kann ausgebildet sein, das elektronisch generierte Anzeigebild auf die Anzeigefläche 15 zu richten und dort abzubilden/darzustellen.
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Durch die transparente Ausbildung der Anzeigefläche 15 kann das elektronisch generierte Bild die durch die Anzeigefläche 15 wahrnehmbare Realumgebung überlagern. Mithilfe der Anzeigeeinrichtung 16 kann ein virtuelles Informationsobjekt, wie beispielsweise ein Text, ein Symbol, eine Videoinformation, eine Bildinformation, eine Graphik oder dergleichen, auf einer oder beiden Anzeigeflächen 15 dargestellt werden.
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Die Datenbrille 1 kann wie eine typische Sehhilfe an dem Kopf des Benutzers getragen werden, wobei die Datenbrille 1 mit dem Rahmen 11 auf der Nase des Benutzers aufliegen kann und die Bügel 13 an dem Kopf des Benutzers seitlich anliegen können. Die Blickrichtung des Benutzers in Geradeausrichtung erfolgt dann durch die transparenten Anzeigeflächen 15 der Sichtscheiben 12, so dass die Blickrichtung des Benutzers, die durch eine Augenposition und eine optische Blickachse (Augenachse) vorgegeben ist, einen festen Bezug zur Ausrichtung der Datenbrille 1 aufweist. Dieser Bezug hängt individuell von dem Träger der Datenbrille 1 ab und wird durch eine Kalibrierungsinformation angegeben.
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Mithilfe einer Steuereinheit 17 können Objektinformationen über eine Kommunikationseinrichtung von extern empfangen und verarbeitet werden, so dass diese in dem jeweiligen Blickwinkelbereich, in den der Benutzer der Datenbrille 1 blickt und in dem Umgebungsobjekte wahrgenommen werden können, kontaktanalog angezeigt werden. D.h. das durch die Objektinformation angegebene Informationsobjekt wird auf der Anzeigefläche 15 angezeigt, wenn sich dessen Umgebungsposition in dem Blickwinkelbereich befindet.
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2 zeigt schematisch einen Blick durch eine Anzeigefläche einer Datenbrille auf einen vorderen Bereich eines Fahrzeuginnenraums 20 mit einer Windschutzscheibe 21.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Anordnung der 2 einschließlich der Lichtstrahlen von Umgebungslicht.
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Die Windschutzscheibe 21 ist in dem Darstellungsbereich D mit einem ersten Polarisationsfilter 22 versehen. Der erste Polarisationsfilter 22 kann als Beschichtung auf die Windschutzscheibe 21 aufgebracht sein oder in die Windschutzscheibe 21 eingebettet sein.
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Der erste Polarisationsfilter 22 des Darstellungsbereichs D filtert Umgebungslicht in einer ersten Polarisationsrichtung und ist somit nur für Licht einer dazu rechtwinklig gedrehten Polarisationsrichtung durchlässig.
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Die Anzeigefläche 15 der Datenbrille 1 ist dagegen mit einem zweiten Polarisationsfilter 18 versehen, der Licht einer zweiten Polarisationsrichtung filtert. Die erste und zweite Polarisationsrichtung können rechtwinklig zueinander sein, so dass Umgebungslicht L, das von außen durch den ersten Polarisationsfilter 22 in den Innenraum 20 des Fahrzeugs einfällt, vollständig durch den zweiten Polarisationsfilter gefiltert wird, so dass kein Umgebungslicht L durch den Darstellungsbereich D und die Anzeigefläche 15 der Datenbrille 1 ins Auge des Trägers der Datenbrille 1 fällt.
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Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Polarisationsfilter 18 in der Datenbrille 1 einstellbar ist, so dass die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters 18 variiert werden kann.
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Wird die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters 18 auf die erste Polarisationsrichtung eingestellt, so findet keine Filterung des Umgebungslichts statt, und der Träger der Datenbrille 1 nimmt die Umgebung in gewohnter Weise im Hintergrund einer etwaigen Darstellung von Informationsobjekten auf der Anzeigefläche 15 der Datenbrille 1 wahr.
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Will ein Träger der Datenbrille 1 eine Bild- oder Videoinformation ansehen, so ist es jedoch wünschenswert, aus der Umgebung einfallendes Licht möglichst abzudunkeln bzw. auszublenden. Dazu kann der Träger der Datenbrille 1 entweder den zweiten Polarisationsfilter 18 manuell so einstellen, dass die zweite Polarisationsrichtung auf eine Polarisationsrichtung rechtwinklig zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird. Dies kann durch Austauschen des zweiten Polarisationsfilters mit einem Polarisationsfilter anderer Polarisationsrichtung oder durch manuelles Drehen eines rotierbar angeordneten zweiten Polarisationsfilters, um die zweite Polarisationsrichtung einzustellen.
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Weiterhin kann die Datenbrille ausgebildet ist, um die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters durch Rotieren automatisch abhängig von einer Art eines anzuzeigenden Informationsobjekts einzustellen, wobei insbesondere bei einer Darstellung von Bild-/Videoinformationen die zweite Polarisationsrichtung rechtwinklig zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wird, um den Hintergrund vollständig abzudunkeln und bei einer Darstellung von Symbol- oder Liniengrafiken die zweite Polarisationsrichtung gleich zur ersten Polarisationsrichtung eingestellt wir, so dass die Wahrnehmung des Umgebungshintergrunds weiterhin ermöglicht wird.
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Alternativ kann dies auch automatisch in der Datenbrille 1 erfolgen, die, wenn eine Bild-/Videoinformation als Informationsobjekt angezeigt werden soll, die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters auf die zweite Polarisationsrichtung ändert, während bei sonstigen Informationsobjekten, wie z. B. Strich- oder Symboldarstellungen, Text oder dergleichen, ein Abdunkeln oder Ausblenden des Umgebungslichts nicht vorgenommen wird bzw. nicht notwendig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Datenbrille
- 11
- Rahmen
- 12
- Sichtscheiben
- 13
- Brillenbügel
- 14
- Datenbrillenkamera
- 15
- Anzeigefläche
- 16
- Anzeigeeinrichtung
- 17
- Steuereinheit
- 18
- zweiter Polarisationsfilter
- 20
- Fahrzeuginnenraum
- 21
- Windschutzscheibe
- 22
- erster Polarisationsfilter
- D
- Darstellungsbereich
