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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Fahrzeuganzeigesystem.
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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeuganzeigesystem kann in einem Fahrzeug verwendet werden, um Daten oder Bilder für den Fahrer oder Insassen im Fahrzeug anzuzeigen. Wenn jedoch ein Bild auf einem Teil wie der Frontwindschutzscheibe angezeigt wird, ist es sowohl von der Innenseite als auch von der Außenseite des Fahrzeugs zu sehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Vorrichtung für ein Fahrzeug, die ein zumindest teilweise transparentes Element umfasst, das mit dem Fahrzeug wirksam verbunden ist, wobei das zumindest teilweise transparente Element eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist. Ein Projektor emittiert elektromagnetische Strahlung, die ein Bild auf oder in das zumindest teilweise transparente Element projiziert. Ein erster Polarisator ist auf der ersten Seite des transparenten Elements derart angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung durch den ersten Polarisator hindurchgeht. Ein zweiter Polarisator ist auf der zweiten Seite des zumindest teilweise transparenten Elements angeordnet. Der erste Polarisator und der zweite Polarisator sind derart orientiert, dass das Bild von der ersten Seite des zumindest teilweise transparenten Elements sichtbar ist und von der zweiten Seite des zumindest teilweise transparenten Elements nicht sichtbar ist. Der zweite Polarisator kann eine zweite Polarisationsachse aufweisen, die zu einer ersten Polarisationsachse des ersten Polarisators im Wesentlichen senkrecht ist.
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Die erste Seite des zumindest teilweise transparenten Elements kann der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt sein und die zweite Seite des zumindest teilweise transparenten Elements kann der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt sein. Das zumindest teilweise transparente Element kann im Wesentlichen transparent sein. Ein dritter Polarisator kann mit der zweiten Seite des zumindest teilweise transparenten Elements wirksam verbunden sein, um den Durchlass von Außenlicht in das Fahrzeug zu steuern. Der erste und der zweite Polarisator können Linearpolarisatoren sein. Der erste und der zweite Polarisator können Zirkularpolarisatoren sein. Der erste Polarisator kann ein Linearpolarisator sein und der zweite Polarisator kann ein Zirkularpolarisator sein und umgekehrt. Eine Viertelwellenplatte kann zwischen dem ersten Polarisator und dem zweiten Polarisator angeordnet sein, um die elektromagnetische Strahlung von linear polarisiert in zirkular polarisiert umzuwandeln, und umgekehrt.
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Mehrere Leuchtpartikel können in das zumindest teilweise transparente Element integriert sein. Die Leuchtpartikel emittieren sichtbares Licht in Ansprechen auf die Absorption der elektromagnetischen Strahlung vom Projektor, was das Bild auf oder im transparenten Element erzeugt.
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Die elektromagnetische Strahlung kann einen ersten und einen zweiten Wellenlängenbereich umfassen, wobei der erste Wellenlängenbereich vom zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist. Das zumindest teilweise transparente Element kann eine erste Schicht mit mindestens einem ersten Leuchtpartikel umfassen, das eine erste sichtbare Farbe beim Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung im ersten Wellenlängenbereich emittiert. Das zumindest teilweise transparente Element kann eine zweite Schicht mit mindestens einem zweiten Leuchtpartikel umfassen, das eine zweite sichtbare Farbe beim Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung im zweiten Wellenlängenbereich emittiert. Die zweite sichtbare Farbe kann von der ersten sichtbaren Farbe verschieden sein. Das Bild kann auf oder in dem zumindest teilweise transparenten Element durch die Kombination der ersten sichtbaren Farbe und der zweiten sichtbaren Farbe erzeugt werden.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische bruchstückhafte perspektivische Ansicht einer Vorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform in auseinandergezogener Anordnung;
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2 ist eine schematische bruchstückhafte perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung in auseinandergezogener Anordnung, die den Weg von Außenlicht, das auf das Fahrzeug einfällt, darstellt;
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3 ist eine schematische fragmentarische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit der Vorrichtung von 1;
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4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines transparenten Elements in auseinandergezogener Anordnung, das in der Vorrichtung von 1 enthalten ist; und
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5 ist eine schematische perspektivische Ansicht des in 5 gezeigten transparenten Elements.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird eine Vorrichtung für ein Fahrzeug geschaffen, in der ein Bild auf oder in einem transparenten Element im Fahrzeug erzeugt wird, wobei das Bild für ein menschliches Auge oder einen Sensor von einer ersten Seite des transparenten Elements sichtbar ist und für ein menschliches Auge oder einen Sensor von einer zweiten Seite des transparenten Elements nicht sichtbar ist. 1 und 2 sind schematische bruchstückhafte perspektivische Ansichten einer Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform in auseinandergezogener Anordnung. 3 ist eine schematische bruchstückhafte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 12 mit der Vorrichtung 10. Wie in 1 gezeigt, projiziert ein Projektor 14 ein Bild 16 auf ein zumindest teilweise transparentes Element 18 wie z. B. ein Fenster oder eine Windschutzscheibe, das wirksam mit einem Fahrzeug verbunden ist. Das Bild 16 ist von einer ersten Seite 20 des transparenten Elements 18 sichtbar und von einer zweiten Seite 22 des transparenten Elements 18 nicht sichtbar. Die erste Seite 20 des transparenten Elements 18 kann der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt sein und die zweite Seite 22 des transparenten Elements 18 kann der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt sein. Wenn beispielsweise ein Bild der Ränder der Straße zur Nachtzeit auf die Frontwindschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert werden würde, wäre das Bild aus dem Inneren des Fahrzeugs (erste Seite 20) sichtbar und von der Außenseite des Fahrzeugs (zweite Seite 22) nicht sichtbar.
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Das transparente Element 18 ist insofern zumindest teilweise transparent, als es zumindest einiges Licht, das auf seine Oberfläche einfällt, durchlässt. In einer Ausführungsform ist das transparente Element 18 insofern ein im Wesentlichen transparentes Element, als es ermöglicht, dass das Meiste des auf es auftreffenden Lichts durchtritt. Das im Wesentlichen transparente Element kann beispielsweise Glas sein. In einer anderen Ausführungsform ist das transparente Element 18 insofern nur teilweise transparent, als es ermöglicht, dass nur ein kleiner Bruchteil des auf es fallenden Lichts durchtritt. Ein nur teilweise transparentes Element kann beispielsweise eine Acrylplatte, eine Polymerplatte, eine Vinylplatte, eine Farbacrylplatte, eine Mattglasplatte oder schwarz lackiertes Glas sein.
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Der Projektor 14 emittiert elektromagnetische Strahlung 24, die in 1 gezeigt ist. Mehrere Leuchtpartikel 26 (in 2 gezeigt) können auf dem oder im transparenten Element 18 integriert sein. Die Leuchtpartikel 26 können in irgendeiner anderen geeigneten Weise auf oder in das transparente Element 18 eingebettet, darin dispergiert, darauf aufgetragen, daran befestigt oder dann integriert sein. Die Leuchtpartikel 26 emittieren jeweils sichtbares Licht in Ansprechen auf die Absorption der elektromagnetischen Strahlung 24 vom Projektor 14 (in 1 gezeigt). Das emittierte sichtbare Licht bildet oder erzeugt das Bild 16 auf dem oder im transparenten Element 18, das in 1 gezeigt ist. Das Bild 16 wird im Allgemeinen im transparenten Element 18 erzeugt, wenn die Leuchtpartikel 26 in das transparente Element 18 eingebettet oder darin dispergiert sind. Das Bild 16 wird im Allgemeinen auf dem transparenten Element 18 erzeugt, wenn die Leuchtpartikel 26 auf das transparente Element 18 aufgetragen oder daran befestigt sind. Die Leuchtpartikel 26 können in das ganze transparente Element 18 oder einen Anzeigeabschnitt 28 des transparenten Elements 18 integriert sein. Jedes der Leuchtpartikel 26 kann einen Durchmesser aufweisen, der geringer als etwa 500 Nanometer ist. Ein anderes geeignetes Verfahren zum Projizieren eines Bildes in oder auf das transparente Element 18 kann auch verwendet werden.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 10 einen ersten Polarisator 30, der in einer solchen Weise angeordnet ist, dass die elektromagnetische Strahlung 24 vom Projektor 14 durch den ersten Polarisator 30 hindurchgeht. Ein zweiter Polarisator 32 kann mit der zweiten Seite 22 des transparenten Elements 18 wirksam verbunden sein. 1 zeigt die relativen Positionen des ersten Polarisators 30, des transparenten Elements 18 und des zweiten Polarisators 32. Der erste Polarisator 30 weist eine erste Polarisationsachse 34 auf. Der zweite Polarisator 32 weist eine zweite Polarisationsachse 36 auf, die ungefähr in 90 Grad oder senkrecht zur ersten Polarisationsachse 34 des ersten Polarisators 30 liegt.
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Die elektromagnetische Strahlung 24 vom Projektor 14 ist im Allgemeinen unpolarisiert, wobei alle Fortpflanzungsebenen gleich wahrscheinlich sind. Die Polarisation bezieht sich auf die Orientierung des elektrischen Feldes einer elektromagnetischen Welle. Wenn die elektromagnetische Strahlung 24 durch den ersten Polarisator 30 hindurchtritt, wird sie in einer ersten Orientierung 38 parallel oder ähnlich zur ersten Polarisationsachse 34 polarisiert. Irgendein Teil von dieser polarisierten elektromagnetischen Strahlung 24, der durch das transparente Element 18 nicht absorbiert wird und auf den zweiten Polarisator 32 einfällt, wird ausgelöscht. Dies liegt daran, dass die erste Polarisationsachse 34 zur zweiten Polarisationsachse 36 ungefähr senkrecht ist. Der zweite Polarisator 32 ist derart angeordnet, dass irgendein emittiertes sichtbares Licht (das das Bild 16 erzeugt), das das transparente Element 18 verlässt, auf den zweiten Polarisator 32 einfällt und ausgelöscht wird. Folglich sind die elektromagnetische Strahlung 24 und das Bild 16 für einen Sensor oder Beobachter 40 auf der zweiten Seite 22 des transparenten Elements nicht sichtbar.
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Der erste Polarisator 30 kann in Form eines Films vorliegen. Der Film kann auf die obere Oberfläche der Linse 42 des Projektors aufgetragen oder daran befestigt sein. Der erste Polarisator 30 kann auch in Form einer Platte oder Folie vorliegen, die im Weg der elektromagnetischen Strahlung 24 vom Projektor 14 angeordnet ist. Der zweite Polarisator 32 kann in Form eines Films oder einer Folie vorliegen, die mit einem Klebstoff auf das transparente Element 18 geklebt oder darauf aufgetragen ist.
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In einer Ausführungsform kann der Projektor 14 Ultraviolettlicht emittieren. In einer anderen Ausführungsform kann der Projektor 14 Infrarotlicht emittieren. In einer anderen Ausführungsform kann der Projektor 14 sichtbares Licht emittieren. Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 24, die vom Projektor 14 emittiert wird, ist von der Wellenlänge des emittierten sichtbaren Lichts verschieden. Ein Laser kann anstelle eines Projektors verwendet werden.
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Wahlweise kann ein dritter Polarisator 50 (in 2 gezeigt) verwendet werden, um die Menge an Licht, das in das Fahrzeug 12 (in 3 gezeigt) von Quellen außerhalb des Fahrzeugs 12 eintritt, zu verändern. Die Störung des Bildes 16, das auf oder in dem transparenten Element 18 (in 1 gezeigt) angezeigt wird, durch helles Sonnenlicht kann beispielsweise minimiert werden. 2 stellt den Weg des Außenlichts 52 dar. Der dritte Polarisator 50 kann auf der zweiten Seite des transparenten Elements 18 benachbart zum zweiten Polarisator 32 angeordnet sein. Der dritte Polarisator 50 weist eine dritte Polarisationsachse 54 auf. Der dritte Polarisator 50 kann in Form eines Films oder einer Folie vorliegen, die wirksam mit dem transparenten Element 18 verbunden ist.
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Die durchgelassene Intensität des Außenlichts 52 kann wie hier beschrieben berechnet werden. Wenn das Außenlicht 52 durch den dritten Polarisator 50 hindurchtritt, wird es in einer dritten Orientierung 58 parallel zur dritten Polarisationsachse 54 polarisiert. Wenn die dritte Polarisationsachse 54 in einem Winkel von θ in Bezug auf die zweite Polarisationsachse 36 (des zweiten Polarisators 32) liegt, wird die Vektorkomponente senkrecht zu ihrer Durchlassebene absorbiert, was ihre Amplitude auf einen Faktor von (cos θ) der einfallenden Amplitude verringert. Da die durchgelassene Intensität zur Amplitude im Quadrat proportional ist, ist die Intensität durch einen Faktor von (cos θ) im Quadrat der einfallenden Intensität gegeben. In 2 ist der Winkel θ 90 Grad, da die dritte Polarisationsachse 54 ungefähr in 90 Grad in Bezug auf die zweite Polarisationsachse 36 liegt; folglich ist die durchgelassene Intensität des Außenlichts 52 null. Wenn der dritte Polarisator 50 in eine andere Position 56 (in Durchsicht gezeigt) in Bezug auf den zweiten Polarisator 32 gedreht wird, ändert sich der Winkel θ. Wenn beispielsweise θ 30 Grad ist, ist die durchgelassene Intensität 75%. Wenn θ 60 Grad ist, ist die durchgelassene Intensität 25%. Folglich kann die Intensität des Außenlichts 52, das in das Fahrzeug 12 durchgelassen wird, durch Ändern der Orientierung der dritten Polarisationsachse 54 in Bezug auf die zweite Polarisationsachse 36 geändert werden.
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Wahlweise können der erste Polarisator 30 und der zweite Polarisator 32 beide Linearpolarisatoren sein. Wahlweise können der erste Polarisator 30 und der zweite Polarisator 32 beide Zirkularpolarisatoren sein. Ein Linearpolarisationsfilter ermöglicht, dass nur Wellen, die in einer bestimmten Weise orientiert sind, durchtreten. Die Linearpolarisation ist als elektrischer Feldvektor, der in einer einzigen Ebene oszilliert, definiert. Die Zirkularpolarisation ist als Kombination von zwei senkrechten linearen Wellen, die 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, definiert.
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Wahlweise kann eine Kombination eines Linearpolarisators und eines Zirkularpolarisators verwendet werden. In diesem Fall kann eine Viertelwellenplatte 59 (in 2 gezeigt) zwischen dem ersten Polarisator und dem zweiten Polarisator angeordnet sein, um linear polarisierte Strahlung in zirkular polarisierte Strahlung umzuwandeln und umgekehrt. Der erste Polarisator 30 kann beispielsweise ein Linearpolarisator sein und der zweite Polarisator 32 kann ein Zirkularpolarisator sein. Die elektromagnetische Strahlung 24 tritt durch den ersten Polarisator (Linearpolarisator in diesem Beispiel) hindurch, was ermöglicht, dass nur eine Linearpolarisation hindurchgeht. Die Viertelwellenplatte 59 wandelt linear polarisierte Strahlung in zirkular polarisierte Strahlung um, die anschließend durch den zweiten Polarisator (Zirkularpolarisator in diesem Beispiel) ausgelöscht wird.
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3 ist eine schematische bruchstückhafte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 12 mit der Vorrichtung 10. Wie in 3 gezeigt, wird das Bild 16 auf oder im Schiebedach 60 des Fahrzeugs 12 angezeigt. Der Projektor 14 kann an einer Mittelarmlehne 70, die in 3 in Durchsicht gezeigt ist, angeordnet sein. Das transparente Element 18 zum Anzeigen des Bildes kann die Frontwindschutzscheibe 62, ein Seitenfenster 64 oder die Heckscheibe 66 sein. Das transparente Element 18 kann auch ein Monitor 68 sein, der im Fahrzeug 12 angeordnet ist. Wahlweise kann der Projektor 14 an einer vorderen Insassenkopfstütze 72 zum Projizieren auf die Frontwindschutzscheibe 62 angeordnet sein. Wahlweise kann der Projektor 14 an einer hinteren Insassenkopfstütze 74 zum Projizieren auf das Schiebedach 60 angeordnet sein. Irgendein geeigneter Ort für den Projektor 14 kann verwendet werden.
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Wahlweise kann das transparente Element aus mehreren Schichten von Leuchtmaterial bestehen, wobei jede Schicht ein andersfarbiges sichtbares Licht bei der Absorption von elektromagnetischer Strahlung 24 vom Projektor 14 emittiert. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines mehrlagigen transparenten Elements 100 in auseinandergezogener Anordnung. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht des in 4 gezeigten mehrlagigen transparenten Elements 100. Wie in 4 gezeigt, kann das transparente Element 100 eine erste Schicht 102 mit mindestens einem ersten Leuchtpartikel 103 umfassen, das eine erste sichtbare Farbe bei der Absorption von elektromagnetischer Strahlung 24 emittiert. Das transparente Element 100 kann eine zweite Schicht 104 mit mindestens einem zweiten Leuchtpartikel 105 umfassen, das eine zweite sichtbare Farbe bei der Absorption von elektromagnetischer Strahlung 24 emittiert. Das transparente Element 100 kann eine dritte Schicht 106 mit mindestens einem dritten Leuchtpartikel 107 umfassen, das eine dritte sichtbare Farbe bei der Absorption von elektromagnetischer Strahlung 24 emittiert. Die erste, die zweite und die dritte sichtbare Farbe können voneinander verschieden sein. In diesem Beispiel sind die erste, die zweite und die dritte sichtbare Farbe blau, grün bzw. rot.
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Der Projektor 14 kann dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Strahlung 24 mit mindestens zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen. Jeder Wellenlängenbereich kann eine entsprechende Schicht des transparenten Elements 100 anregen, um sichtbares Licht zu emittieren, das auf dem oder im transparenten Element 100 sichtbar ist. Die elektromagnetische Strahlung 24 kann aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Wellenlängenbereich bestehen. Der erste Wellenlängenbereich kann beispielsweise etwa 380 Nanometer bis etwa 400 Nanometer sein; der zweite Wellenlängenbereich kann etwa 400 Nanometer bis etwa 430 Nanometer sein; und der dritte Wellenlängenbereich kann etwa 430 Nanometer bis etwa 460 Nanometer sein. Irgendein geeigneter Bereich kann verwendet werden. Jeder Wellenlängenbereich kann ein separates Teilbild projizieren.
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In dem in 4 und 5 gezeigten Beispiel projiziert elektromagnetische Strahlung vom ersten, vom zweiten und vom dritten Wellenlängenbereich ein Bild eines Kreises 108, eines Quadrats 110 bzw. eines Dreiecks 112. Die erste Schicht 102 absorbiert elektromagnetische Strahlung vom ersten Wellenlängenbereich, was ein Bild eines blauen Kreises 108 erzeugt. Die zweite Schicht 104 absorbiert elektromagnetische Strahlung vom zweiten Wellenlängenbereich, was ein Bild eines grünen Quadrats 110 erzeugt. Die dritte Schicht 106 absorbiert elektromagnetische Strahlung vom dritten Wellenlängenbereich, was ein Bild eines roten Dreiecks 112 erzeugt. Das erzeugte Gesamtbild 114 ist ein blauer Kreis 108, der über ein grünes Quadrat 110 und ein rotes Dreieck 112 eingeschoben ist. Andere Kombinationen von Farben können auch verwendet werden. Eine beliebige Anzahl von Schichten kann verwendet werden.
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Das erste, das zweite und das dritte Leuchtpartikel 103, 105, 107 können fluoreszierende Partikel oder Moleküle sein. Die vorstehend beschriebenen Leuchtpartikel 26 können fluoreszierende Partikel oder Moleküle sein. Beispiele von fluoreszierenden Partikeln, die verschiedene Farben emittieren, umfassen Praseodym (rot), Terbium (grün), Thulium (blau), Dysprosium (gelb), Willemit (grün), Wollastonit (orange), Clinohedrit (orange), Andersonit (gelbgrün), Autunit (gelbgrün), Europium (blau), Powellit (gelb) und Scheelit (blau). Die Größe der Partikel kann kleiner sein als die Wellenlänge von sichtbarem Licht, um die Streuung von sichtbarem Licht durch die Partikel zu verringern oder zu beseitigen. Jedes der Leuchtpartikel 26 kann einen Durchmesser aufweisen, der geringer als etwa 500 Nanometer ist. Die Leuchtpartikel können metallische, polymere, reine organische oder organometallische Farbstoffe oder irgendein anderes geeignetes Material sein.
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Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.
