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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frontscheibenanzeigevorrichtung, die für das Fahrpersonal eines Fahrzeugs ein virtuelles Bild sichtbar macht.
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Hintergrund
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An der Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß Patentdokument 1 kann die Position (Höhe) des angezeigten virtuellen Bildes in Vertikalrichtung geändert werden, wodurch verschiedene Darstellungen mit virtuellen Bildern ermöglicht werden.
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Stand der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1: JP Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-34945
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Übersicht der Erfindung
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Zu lösende Aufgabe der Erfindung
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Wenn jedoch die Höhe des angezeigten virtuellen Bildes geändert wird, kann dieses so wahrgenommen werden, als ob der Relativwinkel des virtuellen Bildes gegenüber der Bodenfläche geändert wurde. Wenn, konkreter erläutert, die Höhe eines als sich zur Bodenfläche parallel erstreckend gesehenen virtuellen Bildes erhöht wird, kann erkannt werden, dass das virtuelle Bild auf der distalen Endseite der Bodenfläche angenähert wird, während das virtuelle Bild auf der proximalen Endseite von der Bodenfläche entfernt wird, so dass das virtuelle Bild nicht als sich zur Bodenfläche parallel erstreckend erkannt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Frontscheibenanzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der die scheinbare Relativwinkeländerung des virtuellen Bildes gegenüber der Bodenfläche verhindert werden kann.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Zum Lösen der obigen Aufgabe weist die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel auf. Das Wesen der erfindungsgemäßen Frontscheibenanzeigevorrichtung besteht darin, dass bei einer Höhenänderung des gesehenen virtuellen Bildes der Neigungswinkel des virtuellen Bildes verstellt wird, wodurch die scheinbare Relativwinkeländerung des virtuellen Bildes gegenüber der Bodenfläche zwischen vor und nach der Höhenänderung verhindert wird.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Frontscheibenanzeigevorrichtung eine Anzeigeeinheit (20) zur Abstrahlung eines ein virtuelles Bild (V) anzeigenden Anzeigelichtes (20a), ein Anzeigepositionssteuerungsteil (31), das die Position, an der das durch die Anzeigeeinheit (20) angezeigte virtuelle Bild (V) zu sehen ist, zumindest in Vertikalrichtung verstellt, und ein Anzeigewinkelsteuerungsteil (32), das bei einer Positionserhöhung des virtuellen Bildes (V) durch das Anzeigepositionssteuerungsteil (31) in Vertikalrichtung den Neigungswinkel (θ) derart vergrößert, dass das virtuelle Bild (V) auf der distalen Seite zum Betrachter hin angehoben wird.
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Durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es verhindert werden, dass bei einer Erhöhung der Position (Höhe) des virtuellen Bildes in Vertikalrichtung das virtuelle Bild, verglichen mit einem virtuellen Bild mit einer niedrigeren Höhe, als auf der distalen Seite abgesenkt erkannt wird.
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Bei der Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß einer von der ersten Ausführungsform abhängigen zweiten Ausführungsform kann das Anzeigewinkelsteuerungsteil (32) den Neigungswinkel (θ) in dem Bereich verstellen, in dem das virtuelle Bild (V) auf der distalen Seite in Vertikalrichtung nicht unterhalb des virtuellen Bildes (V) auf der proximalen Seite liegt.
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Durch die zweite Ausführungsform kann das virtuelle Bild derart gesehen werden, dass das virtuelle Bild in einem parallelen oder einem auf der distalen Seite angehobenen Zustand des virtuellen Bildes auf der Bodenfläche in der realen Sicht überlagert ist. Dadurch kann eine Anzeige verhindert werden, die den komischen Eindruck erweckt, als ob eine von der proximalen Seite zur distalen Seite verlaufende Verlängerung des virtuellen Bildes die Bodenfläche kreuzen würde.
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Bei der Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß einer von der ersten oder der zweiten Ausführungsform abhängigen dritten Ausführungsform kann das Anzeigepositionssteuerungsteil (31) des Weiteren die Position, an der das virtuelle Bild (V) zu sehen ist, auch in Seitenrichtung verstellen. Das Anzeigewinkelsteuerungsteil (32) kann bei einer Bewegung des virtuellen Bildes (V) durch das Anzeigepositionssteuerungsteil (31) von der Anzeigemitte in Seitenrichtung den Neigungswinkel (θ) derart vergrößern, dass das virtuelle Bild (V) auf der distalen Seite zum Betrachter hin angehoben wird.
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Durch die dritte Ausführungsform kann auch die durch eine Positionsänderung des virtuellen Bildes in Seitenrichtung bedingte scheinbare Relativwinkeländerung gegenüber der Bodenfläche verhindert werden.
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Gemäß einer von der ersten bis dritten Ausführungsform abhängigen vierten Ausführungsform umfasst die Frontscheibenanzeigevorrichtung des Weiteren ein Blickpunkthöhenerfassungsmittel (33), das die Blickpunkthöhe des Betrachters erfasst. Wenn die durch das Blickpunkthöhenerfassungsmittel (33) erfasste Blickpunkthöhe niedrig ist, kann das Anzeigewinkelsteuerungsteil (32) den Neigungswinkel (θ) derart vergrößern, dass das virtuelle Bild (V) auf der distalen Seite zum Betrachter hin angehoben wird.
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Durch die vierte Ausführungsform kann die durch eine Änderung der Blickpunkthöhe des Betrachters bewirkte scheinbare Relativwinkeländerung gegenüber der Bodenfläche verhindert werden.
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Figurenliste
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Ansicht zur Erläuterung der Konstruktion der Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
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Ansicht zur Erläuterung von Beispielen für die Anzeigebereiche des durch die Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß 1 angezeigten virtuellen Bildes
- [2B]
Ansicht zur Erläuterung von Beispielen für die Anzeigebereiche des durch die Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß 1 angezeigten virtuellen Bildes
- [2C]
Ansicht zur Erläuterung von Beispielen für die Anzeigebereiche des durch die Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß 1 angezeigten virtuellen Bildes
- [3]
Ansichten zum Zeigen der Beziehung der Blickpunkthöhe des Betrachters zum Neigungswinkel des durch die Frontscheibenanzeigevorrichtung gemäß 1 angezeigten virtuellen Bildes
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Ausführungsform der Erfindung
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Es ist vom Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu beachten, dass die im Folgenden erläuterten Ausführungsformen zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung verwendet werden und dass die vorliegende Erfindung nicht in ungerechtfertigter Weise durch die im Folgenden erläuterten Ausführungsformen beschränkt wird.
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1 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Konstruktion der Frontscheibenanzeigevorrichtung 10 (nachstehend auch als HUD-Vorrichtung bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 wird die Längsrichtung eines Fahrzeugs 1 als Z-Richtung (die Richtung nach vorne wird als erste Z-Richtung) betrachtet. Die entlang der Seitenrichtung des Fahrzeugs 1 (Breitenrichtung des Fahrzeugs 1) verlaufende Richtung wird als X-Richtung (die Richtung nach links wird als erste X-Richtung) betrachtet. Die Vertikalrichtung wird als Y-Richtung (die Richtung nach oben wird als erste Y-Richtung) betrachtet.
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Die HUD-Vorrichtung 10 wird an einem Fahrzeug 1 montiert und ist aus einer Anzeigeeinheit 20 und einer Anzeigesteuerungseinheit 30 ausgebildet, wobei die Anzeigeeinheit 20 ein Anzeigeteil 21 zur Anzeige eines Bildes und ein Projektionsteil 22 zum Projizieren eines Anzeigelichtes 20a des durch das Anzeigeteil 21 angezeigten Bildes auf einen Frontwindschutz 2 aufweist und wobei die Anzeigesteuerungseinheit 30 die Position und den Neigungswinkel θ des durch die Anzeigeeinheit 20 angezeigten virtuellen Bildes V steuert.
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Die HUD-Vorrichtung 10 empfängt von einem nachher erläuterten Eingabeteil 33 verschiedene Informationen und ändert auf Basis dieser verschiedenen Informationen die Position (Position in Vertikalrichtung Y, Position in Seitenrichtung X) des virtuellen Bildes V. Zum Beispiel ist es auch möglich, dass die HUD-Vorrichtung 10 auf Basis eines von der Fahrzeug-ECU (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 1 ausgegebenen Anforderungssignals, eines von einem am Fahrzeug 1 vorgesehenen Betätigungsteil (nicht dargestellt) ausgegebenen Betätigungssignals oder eines von verschiedenen am Fahrzeug 1 vorgesehenen Sensoren ausgegebenen Erfassungssignals die Position des virtuellen Bildes V ändert. Das durch die HUD-Vorrichtung 10 angezeigte virtuelle Bild V wird derart angezeigt, dass das virtuelle Bild V um eine Achse in Seitenrichtung X nicht parallel in Bezug auf die Vertikalrichtung Y geneigt ist.
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Die Anzeigesteuerungseinheit 30 umfasst ein Anzeigepositionssteuerungsteil 31, das die Position (Höhe) des durch die HUD-Vorrichtung 10 angezeigten virtuellen Bildes V in Vertikalrichtung steuert, ein Anzeigewinkelsteuerungsteil 32, das den Winkel (Neigungswinkel θ) des virtuellen Bildes (V) um eine Achse in Seitenrichtung X steuert, und das oben erwähnte Eingabeteil 33 zum Empfangen von verschiedenen Informationen. Es ist möglich, dass die Anzeigesteuerungseinheit 30 aus verschiedenen vom Eingabeteil 33 eingegebenen Informationen Bilddaten erzeugt, die in dem durch das Anzeigeteil 21 anzuzeigenden Bild resultieren. Die Bilddaten können auch vom Eingabeteil 33 eingegeben werden. Das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32 steuert entsprechend der durch das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 verstellten Höhe des virtuellen Bildes V den Neigungswinkel θ des virtuellen Bildes V, wobei der Neigungswinkel θ durch Ablesen von Tabellendaten, bei denen der Neigungswinkel θ mit der Höhe des virtuellen Bildes V verknüpft ist, oder durch Berechnung aus der Höhe des virtuellen Bildes V ermittelt werden kann.
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[Ausführungsformen der HUD-Vorrichtung 10]
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2A, 2B und 2C sind Ansichten zur Erläuterung der Anzeigebereiche 50, auf die die Position des virtuellen Bildes V verstellbar ist. Die erste bis dritte Ausführungsform der HUD-Vorrichtung 10, die die Anzeigebereiche 50 gemäß 2A, 2B und 3C erzeugen kann, werden im Folgenden erläutert.
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(Erste Ausführungsform)
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Zunächst wird auf 2A Bezug genommen. Bei der in 2A dargestellten HUD-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform sind die Anzeigebereiche 50, auf die die Position des virtuellen Bildes V verstellbar ist, aus mehreren festen Virtuellbild-Anzeigeflächen ausgebildet. Die HUD-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt von der niedrigsten Position in Vertikalrichtung aufeinander eine erste Virtuellbild-Anzeigefläche 51, auf der ein erstes virtuelles Bild V1 angezeigt werden kann, eine zweite Virtuellbild-Anzeigefläche 52, auf der ein zweites virtuelles Bild V2 angezeigt werden kann, und eine dritte Virtuellbild-Anzeigefläche 53, auf der ein drittes virtuelles Bild V3 angezeigt werden kann. Die erste Virtuellbild-Anzeigefläche 51, die zweite Virtuellbild-Anzeigefläche 52 und die dritte Virtuellbild-Anzeigefläche 53 sind typisch als ebene Flächen ausgebildet, jedoch können sie im strikten Sinne keine genau ebenen Flächen sein. An der HUD-Vorrichtung 10 wird beispielsweise ein Licht aus einem Anzeigeteil 21 verteilt, oder eine Mehrzahl von Anzeigeteilen 21 sind vorgesehen, die mehrere Bildanzeigeflächen (nicht dargestellt) erzeugen, die jeweils ein Bild anzeigen, wodurch die mehreren Virtuellbild-Anzeigeflächen 51, 52, 53 ausgebildet werden. Durch das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 wird zwischen den Virtuellbild-Anzeigeflächen 51, 52, 53 zur Anzeige eines virtuellen Bildes V umgeschaltet, wodurch die Höhe des virtuellen Bildes V in Vertikalrichtung Y verstellbar ist. Dabei nimmt das virtuelle Bild V den Neigungswinkel θ der angezeigten Virtuellbild-Anzeigefläche 51, 52, 53 ein. Bei dieser Konstruktion funktioniert das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 auch als das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32, das den Neigungswinkel θ des virtuellen Bildes V steuert. An der HUD-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform werden der Winkel der im Inneren angeordneten der ersten Virtuellbild-Anzeigefläche 51 entsprechenden Bildanzeigefläche und der Winkel der der zweiten Virtuellbild-Anzeigefläche 52 entsprechenden Bildanzeigefläche derart vorjustiert und dementsprechend fixiert, dass der Neigungswinkel θ2 der zweiten Virtuellbild-Anzeigefläche 52 größer ist als der Neigungswinkel θ1 der an einer gegenüber der zweiten Virtuellbild-Anzeigefläche 52 niedrigeren Position angeordneten ersten Virtuellbild-Anzeigefläche 51. Des Weiteren werden der Winkel der im Inneren angeordneten der zweiten Virtuellbild-Anzeigefläche 52 entsprechenden Bildanzeigefläche und der Winkel der der dritten Virtuellbild-Anzeigefläche 53 entsprechenden Bildanzeigefläche derart vorjustiert und dementsprechend fixiert, dass der Neigungswinkel θ3 der dritten Virtuellbild-Anzeigefläche 53 größer ist als der Neigungswinkel θ2 der an einer gegenüber der dritten Virtuellbild-Anzeigefläche 53 niedrigeren Position angeordneten zweiten Virtuellbild-Anzeigefläche 52.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als Nächstes wird auf 2B Bezug genommen. Bei der in 2B dargestellten HUD-Vorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform werden die Anzeigebereiche 50, auf die die Position des virtuellen Bildes V verstellbar ist, durch Bewegen einer Virtuellbild-Anzeigefläche 54 ausgebildet. Bei dieser HUD-Vorrichtung 10 können die Position und der Neigungswinkel θ der Virtuellbild-Anzeigefläche 54 durch Bewegen und Schwenken des Anzeigeteils 21 durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung verstellt werden. Es ist auch möglich, die Verstellung der Position und des Neigungswinkels θ der Virtuellbild-Anzeigefläche 54 durch Bewegen und/oder Schwenken des Projektionsteils 22 durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung zu unterstützen. Das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 bewegt die Virtuellbild-Anzeigefläche 54 zur Anzeige des virtuellen Bildes V durch eine Betätigung der Stelleinrichtung, um dadurch die Höhe des virtuellen Bildes V in Vertikalrichtung Y zu verstellen. Gleichzeitig betätigt das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32 die Stelleinrichtung entsprechend der Höhe des virtuellen Bildes V in Vertikalrichtung Y, um dadurch die Virtuellbild-Anzeigefläche 54 zu schwenken und somit den Neigungswinkel θ des virtuellen Bildes V zu verstellen.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als Nächstes wird auf 2C Bezug genommen. Für die in 2C dargestellte HUD-Vorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform können zum Beispiel die nachfolgenden Systeme verwendet werden. Ein Parallax-Abteilungssystem, in das das Parallax-Barrierensystem und das Lentikularglas-System eingeschlossen werden, ein Raumwiedergabesystem, in das das Lichtfeldsystem und das Hologrammsystem eingeschlossen werden, ein Bildschirm-Hochgeschwindigkeits-Schwingungssystem, bei dem der ein Bild anzeigende Bildschirm mit hoher Geschwindigkeit geschwungen wird, ein System mit Bildschirmen mit verstellbarer Durchlässigkeitsrate wie gemäß JP Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-212318, bei dem eine Mehrzahl von Bildschirmen mit einer Lichtmodulationsschicht, deren Durchlässigkeitsrate verstellbar ist, in Dickenrichtung überlagert angeordnet sind und ein Projektionsbild durch einen Projektor auf die mehreren Bildschirme unter Umschalten mit hoher Geschwindigkeit projiziert wird, wobei die Lichtmodulationsrate der mehreren Bildschirme in Anpassung an die hohe Umstellgeschwindigkeit des Projektionsbildes in geeigneter Weise verstellt wird, wodurch ein reales 3D-Bild im Inneren angezeigt wird, und ein System wie gemäß JP Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-168230, bei dem eine Mehrzahl von Flüssigkristall-Anzeigeelementen in Dickenrichtung überlagert sind, durch die ein reales 3D-Bild im Inneren angezeigt wird. Durch die obigen Systeme kann ein virtuelles Bild V in einem aus Seitenrichtung X, Vertikalrichtung Y und Tiefenrichtung Z bestehenden dreidimensionalen Raum angezeigt werden. Das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 steuert die dreidimensionalen Daten zur Anordnungssteuerung des virtuellen Bildes V, um dadurch die Höhe des virtuellen Bildes V im Anzeigebereich 50 in Vertikalrichtung Y zu verstellen. Gleichzeitig steuert das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32 die dreidimensionalen Daten zur Anordnungssteuerung des virtuellen Bildes V oder die Daten über den Winkel des virtuellen Bildes V, um dadurch den Neigungswinkel θ des virtuellen Bildes V zu verstellen.
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Durch die HUD-Vorrichtung 10 gemäß den obigen Ausführungsformen kann die Position des virtuellen Bildes V auch in Seitenrichtung X verstellt werden. Wenn das virtuelle Bild V durch das Anzeigepositionssteuerungsteil 31 von der Anzeigemitte in Seitenrichtung bewegt wird, kann das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32 den Neigungswinkel θ derart vergrößern, dass das virtuelle Bild V auf der distalen Seite zum Betrachter hin angehoben wird.
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3 sind Ansichten zum Zeigen der Beziehung der Höhe des Blickpunkts E des Betrachters zum Neigungswinkel θ. Die HUD-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann vom Eingabeteil (Blickpunkthöhenerfassungsmittel) 33 die Blickpunkthöhe des Betrachters erfassen. Das Anzeigewinkelsteuerungsteil 32 kann entsprechend der vom Eingabeteil 33 erfassten Blickpunkthöhe, die in der Reihenfolge der Blickpunkte E1, E2, E3 niedriger wird, den Neigungswinkel θ des virtuellen Bildes V allmählich auf θ4, θ5, θ6 derart vergrößern, dass das virtuelle Bild V auf der distalen Seite zum Betrachter hin angehoben wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nicht durch die obigen Ausführungsformen beschränkt. Soweit das Wesen der vorliegenden Erfindung nicht verändert wird, kann eine Variierung (den Verzicht auf ein Bestandteil ebenso eingeschlossen) in geeigneter Art durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Frontwindschutz
- 10
- HUD-Vorrichtung
- 20
- Anzeigeeinheit
- 20a
- Anzeigelicht
- 21
- Anzeigeteil
- 22
- Projektionsteil
- 30
- Anzeigesteuerungseinheit
- 31
- Anzeigepositionssteuerungsteil
- 32
- Anzeigewinkelsteuerungsteil
- 33
- Eingabeteil
- 50
- Anzeigebereich
- 51
- erste Virtuellbild-Anzeigefläche
- 52
- zweite Virtuellbild-Anzeigefläche
- 53
- dritte Virtuellbild-Anzeigefläche
- 54
- Virtuellbild-Anzeigefläche
- E
- Blickpunkt
- V
- virtuelles Bild
- θ
- Neigungswinkel
