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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem, insbesondere ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem, das wetterfest ist und die Sicht nicht beeinträchtigt, um den Nachteil zu beseitigen, dass beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter die mit einem Head-up-Displaygerät angezeigten Bilder nicht zum Ablesen sichtbar sind, und um ferner das Problem einer Bildverzerrung bei Regenwetter zu lösen, um den Fahrern die Bilder zu jeder Zeit mit optimierten visuellen Effekten anzuzeigen, um somit die Fahrsicherheit effektiv zu verbessern.
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b) Beschreibung des bekannten Stands der Technik
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Head-up-Displaygeräte für Fahrzeuge werden üblicherweise unter dem Armaturenbrett unterhalb der Windschutzscheibe installiert, wobei das ein Bild erzeugende Licht nach oben auf die Windschutzscheibe projiziert und von der Windschutzscheibe zu den Augen des Fahrers reflektiert wird. Der Winkel der Windschutzscheiben in Fahrzeugen, insbesondere in Passagierfahrzeugen, beträgt üblicherweise 25–35 Grad in Bezug auf die Horizontale. Aus Sicherheitsgründen ist der Sichtwinkel der Head-up-Displaygeräte üblicherweise so konzipiert, dass er ungefähr 5 Grad unterhalb der horizontalen Sichtlinie des Fahrers liegt, sodass der Fahrer die Bildinformationen nicht nur leicht ablesen kann, sondern auch die wichtige Sichtlinie nicht blockiert wird. Ausgehend von einer Berechnung für einen solchen Winkel beträgt der Auftreffwinkel des bilderzeugenden Lichts von dem Head-up-Displaygerät auf die Windschutzscheibe ungefähr 60–70 Grad.
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Die 1 zeigt ein Kurvendiagramm der Reflektivität für S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht nach den Fresnelschen Formeln. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Reflektivität für S-polarisiertes Licht im Bereich des oben genannten Auftreffwinkels deutlich höher als die Reflektivität für das P-polarisierte Licht ist, wobei die Reflektivität für das P-polarisierte Licht sogar beinahe Null beträgt, wenn der Auftreffwinkel in etwa 60 Grad beträgt. Daher ist die Bildschirminformation der Head-up-Displaygeräte für den Fahrer sehr gut ablesbar, wenn das Fahrzeug bei starkem Sonnenschein verwendet wird. Um die Projektionseffizienz der Head-up-Displaygeräte zu verstärken, kann entweder S-polarisiertes Licht als Lichtquelle für den Bildschirm eines herkömmlichen Head-up-Displaygeräts gewählt werden oder das Licht des vom Bildschirm ausgegebenen Bildes kann mithilfe einer geeigneten Wellenplatte in S-polarisiertes Licht umgewandelt werden, wobei dieses Licht danach auf die Windschutzscheibe projiziert wird, um dadurch einen größeren Anteil an reflektiertem Licht zu erhalten.
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Die 2 zeigt, dass durch eine Halbwellenplatte 6 mit S-polarisiertem Licht (in der Zeichnung mit S bezeichnet) das Problem eines Mehrfachbildes gelöst werden kann. Aufgrund des Brewster-Winkels beträgt die Reflektivität des P-polarisierten Lichts (in der Zeichnung mit P bezeichnet) an der Windschutzscheibe G beinahe Null, wobei dadurch, wenn S-polarisiertes Licht (in der Zeichnung mit S bezeichnet) verwendet wird, die angezeigten Bilder mit einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind.
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Die 3 zeigt die Verwendung einer Halbwellenplatte 6 mit P-polarisiertem Licht, um das Problem einer niedrigen Reflexion aufgrund des Brewster-Winkels und das Problem, dass die angezeigten Bilder beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind, zu lösen.
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Die 4 zeigt, dass eine Halbwellenplatte 6 mit P-polarisiertem Licht verwendet wird. Bei Regenwetter verbleiben Regentropfen auf der Windschutzscheibe G. Da die Reflexionsschicht die äußerste Schicht der Windschutzscheibe G ist, kann deren Funktion durch die Regentropfen beeinträchtigt werden, sodass die Bilder des Head-up-Displaygeräts nach der Reflektion an der Oberfläche aufgrund der Regentropfen unregelmäßig verzerrt ist. Diese Verzerrungen stellen ebenfalls ein Problem dar, welches die Anwendbarkeit dieser Head-up-Displaygeräte erheblich beeinträchtigt.
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Zum Lösen der obengenannten Probleme werden in der Industrie kontinuierlich neue Lösungen vorgeschlagen. Die Technologien auf diesem Gebiet werden beispielsweise in den Druckschriften
US 5510913 ,
US 6042947 ,
CN 20150635147.2 ,
CN 201610609828.6 ,
CN 201610715723.9 , der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung 2-141720 ,
TW 201621399 ,
TW 20160862856 ,
TW I422860 ,
TW I296720 ,
TW I464493 und
TW I545375 beschrieben.
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Durch die in den oben zitierten Referenzen beschriebenen Technologien wurden die Funktionen der herkömmlichen Head-up-Displaygeräte bereits verbessert, wobei jedoch noch immer Nachteile vorhanden sind, die zu umgehen sind. Beispielsweise wurde in manchen der zitierten Referenzen das Problem, dass die mit einem Head-up-Displaygerät an einer Windschutzscheibe angezeigten Bilder beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind, zwar bereits behoben, wobei jedoch das Problem einer Bildverzerrung aufgrund von Regentropfen, die bei Regenwetter auf der Windschutzscheibe G verbleiben, weiter besteht. Um die obengenannten Probleme gleichzeitig zu lösen ist bislang keine ausreichend zufriedenstellende Lösung bekannt, sodass die Head-up-Displaygeräte in der Anwendung nicht alle Anforderungen erfüllen können, was ebenfalls ein Problem darstellt, das von Fahrern häufig kritisiert wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der Nachteile der bekannten Ausführungsformen hat der Erfinder durch zahlreiche Verbesserungen schließlich das verstellbare Allzeit-Head-up-Displaysystem gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelt, wobei das Ziel der vorliegenden Erfindung darin besteht, ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem bereitzustellen, das wetterfest ist und die Sicht des Fahrers nicht beeinträchtigt, um den Nachteil zu umgehen, dass beim Tragen einer Sonnenbrille beim Ablesen der mit herkömmlichen Head-up-Displaygeräten angezeigten Bilder diese unsichtbar sind, wobei ferner das Problem einer Bildverzerrung an Regentagen vermieden wird, um so für die Fahrer zu jeder Zeit Bilder mit optimierten visuellen Effekten anzuzeigen, wodurch die Fahrsicherheit effektiv verbessert werden kann.
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Zum Erreichen des vorab genannten Ziels stellt die vorliegende Erfindung ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem bereit, das die folgenden Komponenten beinhaltet:
ein Displaygerät,
eine rotierende Vorrichtung, die eine erste Halbwellenplatte und ein Antriebsmodul umfasst, wobei die erste Halbwellenplatte vor dem Displaygerät angeordnet ist, und wobei die erste Halbwellenplatte am Antriebsmodul befestigt ist,
eine Windschutzscheibe, die eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe aufweist, wobei das mit dem Displaygerät projizierte Licht an der Windschutzscheibe reflektiert wird, und
eine zweite Halbwellenplatte, die zwischen der ersten Glasscheibe und der zweiten Glasscheibe angeordnet ist.
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Die erste Halbwellenplatte und die zweite Halbwellenplatte bestehen aus einem transparenten Kunststoffmaterial.
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Die rotierende Vorrichtung weist ferner einen Schalter auf, wobei mit diesem Schalter der Betrieb des Antriebsmoduls gesteuert wird, um eine Rotation der ersten Halbwellenplatte anzutreiben.
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Die rotierende Vorrichtung weist ferner einen Signalschalter auf, wobei mit dem Signalschalter das Antriebsmodul gesteuert wird, um eine Rotation der ersten Halbwellenplatte zu kontrollieren.
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Das Displaygerät umfasst eine Projektionsvorrichtung und einen Bildschirm, wobei der Bildschirm als ein linearer Polarisationsbildschirm mit 45 Grad ausgebildet ist.
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Das Displaygerät umfasst eine Projektionsvorrichtung und einen Bildschirm, wobei der Bildschirm als ein Bildschirm ausgebildet sein kann, der P-polarisiertes Licht nutzt.
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Das Displaygerät umfasst eine Projektionsvorrichtung und einen Bildschirm, wobei der Bildschirm als ein Bildschirm ausgebildet sein kann, der S-polarisiertes Licht nutzt.
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Das Antriebsmodul ist ein Elektromotor.
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Die erste Halbwellenplatte ist eine Sektorplatte.
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Das Displaygerät umfasst eine Projektionsvorrichtung und einen Bildschirm.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem, wobei sich das Allzeit-Head-up-Displaysystem dadurch auszeichnet, dass damit die Sicht des Fahrers nicht beeinträchtigt wird, um den Nachteil zu umgehen, dass die mit den Head-up-Displaygerät angezeigten Bildinformationen beim Tragen einer Sonnenbrille für den Fahrer nicht zum Ablesen sichtbar sind, wobei ferner das Problem einer Bildverzerrung an Regentagen vermieden wird, um so für den Fahrer zu jeder Zeit die Bildinformationen mit optimierten visuellen Effekten anzuzeigen und so die Fahrsicherheit effektiv zu verbessern. Ein Fahrer hat dabei abhängig von jeweiligen Wetterbedingungen die Möglichkeit zur manuellen oder automatischen Steuerung, ob die Ausgabe als S-polarisiertes Licht oder als P-polarisiertes Licht erfolgen soll, um die angezeigten Bilder wetterunabhängig mit optimierten visuellen Effekten zu erhalten, wodurch die Fahrsicherheit verbessert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Kurvendiagramm der Reflektivität in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel gemäß dem Stand der Technik,
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2 zeigt ein schematisches Diagramm des Lichtwegs von S-polarisierten Licht, das durch eine Halbwellenplatte gemäß dem Stand der Technik hindurchgeht,
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3 zeigt ein schematisches Diagramm des Lichtwegs von P-polarisierten Licht, das durch eine Halbwellenplatte gemäß dem Stand der Technik hindurchgeht,
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4 zeigt ein schematisches Diagramm des Lichtwegs an einer herkömmlichen Windschutzscheibe, auf deren Oberfläche sich Regentropfen befinden,
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5 zeigt ein schematisches Diagramm des Lichtwegs bei der vorliegenden Erfindung,
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6 zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
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7 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
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8 zeigt ein weiteres schematisches Diagramm des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
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9 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem eine Rotation der ersten Halbwellenplatte gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wobei die Rotation manuell gesteuert wird, und
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10 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem eine Rotation der ersten Halbwellenplatte gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wobei die Rotation automatisch gesteuert wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUS FÜHRUNSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Die 5 zeigt ein erfindungsgemäßes verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem, das die folgenden Komponenten umfasst:
ein Displaygerät 1, das eine Projektionsvorrichtung 11 und einen Bildschirm 12 umfasst,
eine rotierende Vorrichtung 2, die eine erste Halbwellenplatte 21 und ein Antriebsmodul 22 aufweist, wobei die erste Halbwellenplatte 21 vor dem Displaygerät 1 angeordnet ist, wobei die erste Halbwellenplatte 21 am Antriebsmodul 2 befestigt ist, und wobei die erste Halbwellenplatte 21 aus einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigt ist,
eine Windschutzscheibe 3, die eine erste Glasscheibe 31 und eine zweite Glasscheibe 32 umfasst, wobei das vom Displaygerät 1 projizierte Licht L an der Windschutzscheibe 3 reflektiert wird, und
eine zweite Halbwellenplatte 4, die zwischen der ersten Glasscheibe 31 und der zweiten Glasscheibe 32 angeordnet ist, wobei die Unterseite der zweiten Halbwellenplatte 4 an der Anzeigestelle der ersten Glasscheibe 31 befestigt ist, wobei die zweite Glasscheibe 32 abgedeckt ist, wobei eine Entlüftung und ein Anhaftvorgang ausgeführt werden können. Die zweite Halbwellenplatte 4 ist dabei aus einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigt.
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Die 6 zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei der Bildschirm als ein linearer Polarisationsbildschirm mit 45 Grad ausgeführt ist, wobei die erste Halbwellenplatte 21 als eine Sektorplatte ausgeführt ist, und wobei das Antriebsmodul 22 als ein Elektromotor ausgebildet ist. Wenn die optische Achse der ersten Halbwellenplatte 21 nach unten auf 22,5 Grad gedreht wird, wird das polarisierte Licht durch den mit 45 Grad ausgeführten Bildschirm 12 um 45 Grad nach rechts gedreht (was 22,5 Grad × 2 entsprecht), um eine horizontale Ausrichtung zu erreichen, wobei eine Umwandlung in S-polarisiertes Licht (in der Zeichnung mit S bezeichnet) erfolgt. Wenn die erste Halbwellenplatte 21 nach oben auf 67,5 Grad gedreht wird, wird das polarisierte Licht durch den mit 45 Grad ausgeführten Bildschirm 12 um 45 Grad nach links rotiert und erreicht dadurch eine vertikale Ausrichtung und wird in P-polarisiertes Licht (in der Zeichnung mit P bezeichnet) umgewandelt.
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Die 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei der Bildschirm 12 als ein Bildschirm ausgebildet ist, der P-polarisiertes Licht nutzt, wobei die erste Halbwellenplatte 21 als eine Sektorplatte ausgebildet ist und das Antriebsmodul 22 als ein Elektromotor ausgebildet ist. Die Richtung der optischen Achse der ersten Halbwellenplatte 21 und die Polarisationsrichtung des Lichts des Bildschirms 12 sind gleich. Der Auftreffwinkel beträgt Null, sodass die Polarisationsrichtung nicht verändert wird. Die 8 zeigt, dass nach dem Drehen der ersten Halbwellenplatte 21 die optische Achse der ersten Halbwellenplatte 21 in Bezug auf die Richtung des polarisierten Lichts des Bildschirms 12 45 Grad beträgt, während die Polarisationsrichtung um 90 Grad gedreht wird, wodurch eine Umwandlung in S-polarisiertes Licht erfolgt. Nach dem gleichen Prinzip kann das Displaygerät 1 eine Projektionsvorrichtung 11 und einen Bildschirm 12 umfassen, wobei als Bildschirm 12 ein Bildschirm verwendet wird, der S-polarisiertes Licht nutzt. Der Bildschirm 12 kann dementsprechend ebenfalls verwendet werden, um S-polarisiertes Licht in P-polarisiertes Licht umzuwandeln.
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Der Steuerungsmodus der ersten Halbwellenplatte 21 zum Umwandeln der Polarisationsrichtung des Lichts kann ein manueller Modus sein, wobei die rotierende Vorrichtung 2 ferner einen Schalter 23 (siehe 9) zum Steuern des Antriebsmoduls 22 aufweist, das zur Kontrolle der Rotation der ersten Halbwellenplatte 21 dient. Beim Starten eines Fahrzeugs kann diese auf S-polarisiertes Licht eingestellt sein. Wenn ein Fahrer beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter die mit dem verstellbaren Allzeit-Head-up-Displaysystem angezeigten Bilder nicht sehen kann, kann er auf den Schalter 23 drücken, um die erste Halbwellenplatte 21 zu drehen, damit diese auf P-polarisiertes Licht umgeschaltet wird, wodurch das Problem gelöst werden kann, dass die Bilder beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind.
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Der Steuermodus der ersten Halbwellenplatte 21 zum Umwandeln der Polarisationsrichtung des Lichts kann auch ein automatischer Modus sein, wobei die rotierende Vorrichtung 2 darüber hinaus mit einem Signalschalter 24 (siehe 10) ausgebildet ist. Wenn der Signalschalter 24 Signale von dem Scheibenwischer empfängt, wird das Antriebsmodul 22 angesteuert, um eine Drehung der ersten Halbwellenplatte 21 abhängig von der Bewegung des Scheibenwischers 5 anzutreiben. Das heißt, dass, wenn die Scheibenwischer 5 nicht bewegt werden, wenn keine Regentropfen vorhanden sind, P-polarisiertes Licht verwendet wird. Wenn die Scheibenwischer 5 jedoch bewegt werden, was bedeutet, dass Regentropfen vorhanden sind, wird hingegen S-polarisiertes Licht verwendet, sodass der Fahrer steuern kann, ob die Ausgabe eines Bildes mittels S-polarisierten Licht oder P-polarisierten Licht erfolgt. Beim Starten des Fahrzeugs kann eine Umschaltung auf S-polarisiertes Licht erfolgen, um eine Beeinträchtigung durch Regentropfen zu vermeiden. Beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter kann eine Umschaltung auf P-polarisiertes Licht erfolgen, um zu verhindern, dass das bildgebende Licht herausgefiltert wird und die angezeigten Bilder dadurch nicht sichtbar sind.
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Das verstellbare Allzeit-Head-up-Displaysystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen ein Displaygerät, eine rotierende Vorrichtung, eine Windschutzscheibe und eine zweite Halbwellenplatte, wobei die rotierende Vorrichtung eine erste Halbwellenplatte und ein Antriebsmodul beinhaltet. Das Antriebsmodul wird betätigt, um die erste Halbwellenplatte in einem manuellen Modus oder einem automatischen Modus zu drehen, wodurch S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht gegenseitig ineinander umgewandelt werden können, wodurch zwischen einer Ausgabe als S-polarisiertes Licht oder einer Ausgabe als P-polarisiertes Licht gewählt werden kann, um somit das Problem zu lösen, dass die mit einem Head-up-Displaygerät angezeigten Bilder beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind und die Bilder an Regentagen verzerrt werden. Mit der vorliegenden Erfindung können daher dem Fahrer die Bilder bei allen Wetterbedingungen mit optimierten visuellen Effekten angezeigt werden, um somit die Fahrsicherheit zu verbessern.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung somit ein verstellbares Allzeit-Head-up-Displaysystem, das ein Displaygerät 1, eine rotierende Vorrichtung 2, eine Windschutzscheibe 3 und eine zweite Halbwellenplatte 4 umfasst. Die rotierende Vorrichtung 2 beinhaltet dabei eine erste Halbwellenplatte 21 und ein Antriebsmodul 22, wobei das Antriebsmodul 22 dazu dient, um eine Drehung der ersten Halbwellenplatte 21 zu steuern, um S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht ineinander umzuwandeln, wodurch das Problem gelöst werden kann, dass die von einem Head-up-Displaygerät angezeigten Bilder beim Tragen einer Sonnenbrille mit Polarisationsfilter nicht sichtbar sind und die Bilder an Regentagen verzerrt sind, wodurch dem Fahrer die Bilder wetterunabhängig mit optimierten visuellen Effekten angezeigt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5510913 [0007]
- US 6042947 [0007]
- CN 20150635147 [0007]
- CN 201610609828 [0007]
- CN 201610715723 [0007]
- JP 2-141720 [0007]
- TW 201621399 [0007]
- TW 20160862856 [0007]
- TW 422860 [0007]
- TW 296720 [0007]
- TW 464493 [0007]
- TW 545375 [0007]
