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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einer Oberseite und einer Unterseite sowie einen Bedienabschnitt zur Eingabe einer Information. Ein solches Bedienelement kann beispielsweise ein Drehregler oder Drehsteller in einem Fahrzeug sein.
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Bei solchen Bedienelementen besteht stets der Bedarf, auch Informationen darstellen zu können, die mittels des Bedienelementes erzeugt oder beeinflusst werden können. Wenn das Bedienelement beispielsweise ein Drehregler zur Einstellung einer Temperatur einer Klimaanlage in einem Fahrzeug ist, könnte die mittels des Bedienelementes eingestellte Temperatur angezeigt werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bedienelement bereitzustellen, das die Möglichkeit der Darstellung weiterer Informationen vorsieht.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Da bei dem erfindungsgemäßen Bedienelement die Abbildungsoptik mit dem Array von Abbildungselementen vorgesehen ist, kann der vor dem Optikkanal liegende Bereich des Bildschirms gut als das Bild zur Oberseite des Bedienelementes abgebildet werden. Somit ist einerseits eine sehr flexible Art der Darstellung weiterer Informationen im Bereich der Oberseite des Bedienelementes möglich. Andererseits können dazu herkömmliche Bilderzeugungsquellen, wie z.B. ein Bildschirm, verwendet werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Bedienelement sehr flexibel einsetzbar.
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Nachdem die Abbildungsoptik ein Array von Abbildungselementen aufweist, kann in dieser Art und Weise auch über kurze Abstände von beispielsweise 10 oder 20 mm, was in der Regel auch der Höhe des Bedienelements und somit des Abstandes zwischen Ober- und Unterseite entspricht, selbst ein kleiner Bereich des Bildschirms gut als Bild zur Oberseite des Bedienelementes hin abgebildet werden.
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Die Abbildungselemente können in einer Ebene liegen. Sie können jedoch auch in unterschiedlichen Ebenen liegen.
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Insbesondere kann jedes der Abbildungselemente denselben Vergrößerungsfaktor aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass unterschiedliche Vergrößerungsmaßfaktoren vorgesehen sind.
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Die Bedienelemente können insbesondere eine 1:1 Abbildung oder einen Abbildungsfaktor, dessen Betrag im Bereich von 0,2 bis 5 liegt, wobei sämtliche Werte (z.B. in Änderungsschritten von 0,1 und somit 0,3, 0,4, 0,5, etc.) dieses Bereiches einschließlich der Grenzen möglich sind. Es sind somit Abbildungsfaktoren von -5 bis -0,2 und 0,2 bis 5 möglich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bedienelement können die Subkanäle, in denen das Licht im Optikkanal von der Unterseite bis zu den einzelnen Abbildungselementen läuft, als optisch voneinander getrennte Subkanäle ausgebildet sein. Damit kann ein unerwünschtes Übersprechen verhindert werden. Diese optische Trennung kann mittels einer lichtundurchlässigen Wandung realisiert sein. Diese Wandung kann hohlzylinderförmig sein. Insbesondere kann sie eine Querschnittsform aufweisen, die an die Querschnittsform der Abbildungselemente angepasst ist. Die optische Trennung kann auch im Bereich der Abbildungselemente fortgesetzt sein. Ferner kann die optische Trennung im Bereich der Abbildungselemente und weiter in Richtung bis zur Oberseite fortgesetzt sein.
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Bei den Abbildungselementen kann es sich um refraktive Abbildungselemente handeln. Insbesondere können sie als Linsen ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abbildungselemente diffraktive Elemente sind. Die Abbildungsoptik kann nur refraktive oder nur diffraktive Abbildungselemente aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, eine Kombination von refraktiven und diffraktiven Abbildungselementen vorzusehen.
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Die Abbildungsoptik kann ein zweites Array mit Abbildungselementen aufweisen, das wiederum so ausgebildet ist, dass in Draufsicht entlang der Abbildungsrichtung gesehen, die Abbildungselemente nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere kann jedem Abbildungselement des zweiten Arrays genau ein Abbildungselement des darunterliegenden Arrays zugeordnet sein.
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Die Abbildungsoptik erzeugt bevorzugt ein reelles Bild. Es ist jedoch auch möglich, die Abbildungsoptik so auszubilden, dass sie ein virtuelles Bild erzeugt.
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Das Bedienelement kann eine Mattscheibe aufweisen, die bevorzugt an der Oberseite des Bedienelementes angeordnet ist. Die Mattscheibe kann ferner eine Diffusor-Schicht zur Einstellung des Sichtfeldes aufweisen, so dass über die Diffusor-Schicht gut eingestellt werden kann, aus welcher Blickrichtung das auf der Mattscheibe erzeugte reelle Bild wahrnehmbar ist.
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Dabei kann es sich um eine einzelne Blickrichtung oder auch um mehrere verschiedene Blickrichtungen (zwei oder mehrere) handeln.
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Die beschriebenen Arrays von Abbildungselementen können bevorzugt jeweils als zusammenhängende Struktur oder als ein einzelner Körper ausgebildet sein.
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Das Bedienelement ist insbesondere als Drehsteller, Schieber, Schalter, Kurbel, oder in sonstiger Art und Weise ausgebildet.
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Bevorzugt handelt es sich um ein Bedienelement für ein Fahrzeug oder für ein Kraftfahrzeug. Es kann sich auch um ein Bedienelement für ein Gerät der Unterhaltungselektronik handeln.
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Ferner wird eine Bedienanordnung mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement und einem Bildschirm bereitgestellt, wobei das Bedienelement mit seiner Unterseite auf der Bildschirmoberfläche des Bildschirms angeordnet ist. Insbesondere kann das Bedienelement mit dem Bildschirm fest verbunden sein. So kann es mit seiner Unterseite mit der Bildschirmoberfläche verklebt, gebondet oder in sonstiger Weise verbunden sein.
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Bei dem Bildschirm kann es sich um einen reinen Bildschirm oder um einen Bildschirm handeln, über den noch Eingaben möglich sind. Insbesondere kann der Bildschirm als Touch-Bildschirm ausgebildet sein. Die Detektion der Eingabe kann beispielsweise kapazitiv erfolgen. Das Bedienelement kann bevorzugt mindestens einen Stellungsgeber enthalten, dessen Position mittels des Bildschirms detektierbar ist.
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Die Abbildungselemente können in einem orthogonalen Raster oder einem hexagonalen Raster angeordnet sein.
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Die Bilderzeugung in dem abzubildenden Bereich des Bildschirmes (der Bereich, der vor dem Optikkanal liegt) kann insbesondere an die Anordnung (z.B. orthogonales oder hexagonales Raster) und/oder die Abbildungseigenschaften der einzelnen Abbildungselemente (z.B. daran, ob die Abbildungselemente eine höhen- oder seitenverkehrte Abbildung bewirken) angepasst werden. In diesem Fall kann z.B. das erzeugte Bild im abzubildenden Bereich des Bildschirmes die darzustellende Information nicht korrekt bzw. lesbar darstellen, da dies erst durch die Abbildung mittels der Abbildungselemente erfolgt, so dass das abgebildete Bild die darzustellende Information korrekt bzw. lesbar zeigt.
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Ferner kann eine Diffusor-Schicht auf der Bildschirmoberfläche vorgesehen sein, um gewünschte Abstrahlwinkel der einzelnen Bildpixel des Bildschirms einzustellen.
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Der Bildschirm kann insbesondere ein LCD-Display oder ein OLED-Display sein.
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Der Optikkanal kann insbesondere so ausgebildet sein, dass er an seinem unteren Ende eine geringere Größe aufweist als an seinem oberen Ende.
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Der Bedienabschnitt des Bedienelementes kann so ausgebildet sein, dass er mechanisch bewegbar ist. Alternativ ist es möglich, dass der Bedienabschnitt berührungssensitiv ist und z.B. die Informationseingabe durch die Bewegung eines Fingers entlang des Bedienabschnitts erfolgt.
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Es wird somit erfindungsgemäß ein Bedienelement mit einer Anzeige im Bereich der Oberseite des Bedienelementes bereitgestellt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelementes 1;
- 2 eine schematische Draufsicht des Bedienelements von 1;
- 3 ein darzustellendes Logo;
- 4 eine Darstellung der Bilderzeugung auf der Bildschirmoberfläche für das Logo gemäß 3;
- 5 eine Draufsicht gemäß 2 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements;
- 6 eine Schnittansicht eines Optikkanals 9 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelementes;
- 7 eine Schnittansicht eines Optikkanals 9 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements;
- 8 eine Teilansicht eines Optikkanals einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelementes, und
- 9 eine weitere schematische Schnittansicht gemäß 1 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelementes.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführung ist das erfindungsgemäße Bedienelement 1 als Drehregler bzw. Drehsteller ausgebildet und umfasst eine Oberseite 2 und eine Unterseite 3. Ferner umfasst das Bedienelement 1 einen Fuß 4, der hier mit einer Bildschirmoberfläche 5 eines Bildschirms 6 verklebt, gebondet oder in sonstiger Art und Weise verbunden ist. Der Bildschirm 6 ist hier als berührungsempfindlicher Bildschirm 6 ausgebildet und umfasst eine nicht näher dargestellte und beschriebene kapazitive Berührungssensorik.
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Das Bedienelement 1 weist ferner einen Drehring 7 auf, der drehbar auf dem Fuß 4 gelagert ist und der mindestens einen Stellungsgeber 8 enthält, dessen Position mittels der Berührungssensorik des Bildschirms 6 detektiert werden kann, so dass aus dieser Position die Drehstellung des Drehrings 7 ermittelbar ist.
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Das Bedienelement 1 enthält ferner einen Optikkanal 9, der von der Unterseite 3 bis zur Oberseite 2 verläuft und somit ein unteres Ende 10 an der Unterseite 3 und ein oberes Ende 11 an der Oberseite 2 aufweist. Der Optikkanal 9 enthält, wie in 9 schematisch angedeutet ist, ein Array 12 von Abbildungselementen 13, die hier als Linsen und somit als refraktive Elemente ausgebildet sind. Insbesondere sind sie als refraktive Elemente mit positiver Brechkraft ausgebildet. Alternativ ist es möglich, die Abbildungselemente 3 als diffraktive Elemente auszubilden.
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Der vom unteren Ende 10 überdeckte Bereich 14 der Bildschirmoberfläche wird mittels des Arrays 12 auf eine im oberen Ende 11 des Optikkanals 9 angeordnete Mattscheibe 15 als reelles Bild abgebildet, so dass ein Benutzer bei Betrachtung der Mattscheibe 15 das abgebildete Bild wahrnehmen kann. Das Array 12 kann somit auch als Abbildungsoptik 12 bezeichnet werden.
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Das erfindungsgemäße Bedienelement 1 weist somit eine Anzeige an seiner Oberseite 2 auf, wobei die Bilderzeugung mittels des Bildschirms 6 (hier im Objektbereich 14) erfolgt und mittels des Arrays 12 die Abbildung auf die Mattscheibe 15 durchgeführt wird. Somit kann ein herkömmlicher Bildschirm 6 verwendet werden, um an der Oberseite 2 des Bedienelements 1 eine Anzeige zu verwirklichen. Insbesondere ist es möglich, dass die Anzeige interaktiv in Abhängigkeit der Drehstellung des Drehrings 7 durchgeführt wird. Der Drehring 7 kann somit als Bedienabschnitt des Bedienelements 1 bezeichnet werden, wobei über diesen Bedienabschnitt eine Eingabe einer Information (hier z.B. über die ausgewählte Drehstellung) möglich ist. So kann beispielsweise eine Temperatureinstellung einer Klimaanlage (beispielsweise eines Fahrzeugs) realisiert werden, wobei stets der eingestellte bzw. verstellte Wert dargestellt wird.
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Das Bedienelement 1 bildet zusammen mit dem Bildschirm 6 eine Bedienanordnung 16. Dazu kann die Bedienanordnung 16 noch eine schematisch in 1 eingezeichnete Steuereinheit 20, die einen Prozessor 21 enthalten kann, umfassen. Eine solche Bedienanordnung 16 kann insbesondere als Fahrzeugbedienanordnung ausgebildet sein und somit die FahrzeugBediener-Schnittstelle verwirklichen. Auch alle anderen Ausführungsbeispiele, die nachfolgend beschrieben werden, können eine solche Steuereinheit 20 enthalten.
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Wie insbesondere aus der Darstellung von 2 zu entnehmen ist, sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 5 × 3 Linsen 13 in x- und y-Richtung angeordnet. Nachdem ein 1:1 -Maßstab für jedes Abbildungselement bzw. jede Linse 13 gewählt ist, erzeugt jede Linse 13 ein reelles höhen- und seitenverkehrtes Bild. Um daher beispielsweise das in 3 gezeigte Logo auf der Mattscheibe 15 abzubilden, müssen die entsprechenden Abschnitte des Optikbereiches 14 so angesteuert werden, dass sie den entsprechenden Bildausschnitt höhen- und seitenverkehrt erzeugen, wie dies in 4 schematisch dargestellt ist. So bildet z.B. die Linse L1 (2) den Abschnitt O1 (4) so ab, dass er als Bildabschnitt B1 auf der Mattscheibe 15 wahrnehmbar ist. Entsprechend bildet die Linse L2 (2) den Abschnitt O2 (4) so ab, dass er als Bildabschnitt B2 (3) wahrnehmbar ist. Die in 3 und 4 gestrichelten Linien zur Unterscheidung der entsprechenden Abschnitte sind nur zur Verdeutlichung eingezeichnet und tatsächlich nicht vorhanden.
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Die Linsen 13 sind hier so angeordnet, dass sie, in Draufsicht entlang der Abbildungsrichtung (hier entlang der z-Achse) gesehen, nebeneinander angeordnet sind. In der beschriebenen Ausführungsform liegen die Linsen 13 sogar in einer Ebene. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wie nachfolgend noch in Verbindung mit 6 beschrieben wird.
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In 5 ist in gleicher Weise wie in 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bedienelementes 1 gezeigt, wobei die Abbildungselemente 13 in einem hexagonalen Raster angeordnet sind, so dass eine bessere Füllung im Optikkanal 9 erreicht werden kann.
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Da häufig das untere Ende 10 des Optikkanals 9 kleinere Abmessungen aufweist als das obere Ende 11, ist es schwierig, mit den Abbildungselementen 13 auch im Randbereich der Mattscheibe 15 eine Abbildung und damit eine Bilddarstellung zu erzielen.
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Dies kann z.B. dadurch verbessert werden, dass die Abbildungselemente 13 für die Randabschnitte einen größeren Abbildungsmaßstab aufweisen, wie schematisch in 6 gezeigt ist, indem lediglich der Optikkanal 9 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt ist.
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Ferner kann ein zweites Array 17 mit Abbildungselementen 18 in Abbildungsrichtung (z-Richtung) oberhalb des ersten Arrays 12 angeordnet werden, um die Abbildungseigenschaften zu verbessern. In 7 ist dies schematisch dargestellt, um eine möglichst lückenlose Bilddarstellung auf der Mattscheibe 15 zu gewährleisten. Die beiden Arrays 12 und 17 bilden somit die Abbildungsoptik, die die gewünschte Abbildung ausführt.
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Wie in 7 ferner schematisch dargestellt ist, können die Kanäle, in denen das Licht zu den einzelnen Abbildungselementen 13 laufen kann, sowie gegebenenfalls die Abbildungselemente 13 und 17 selbst, als optisch voneinander getrennte Subkanäle ausgebildet sein, um so ein unerwünschtes Übersprechen zu verhindern. Dazu kann eine optische Trennung mittels einer lichtundurchlässigen Wandung 221, 222 oder 223 vorgesehen sein. Die Wandungen 221-223 können hohlzylinderförmig mit einem an die Querschnittsform der Abbildungselemente 13, 17 angepassten Grundquerschnitt ausgebildet sein. Sie können somit z.B. kreiszylinderförmig sein, wenn die Grundform ein Kreis ist. Sie können auch quaderförmig sein, wenn die Grundform ein Rechteck oder Quadrat ist. Auch andere Formen sind natürlich möglich. In 7 sind drei unterschiedliche Möglichkeiten für die Länge der Wandungen gezeigt. Die Wandung 221 erstreckt sich von der unteren Seite 10 bis fast zur oberen Seite 11. Die Wandung 222 erstreckt sich von der unteren Seite 10 bis zum Ende der Abbildungselemente 17, und die Wandung 223 erstreckt sich von der unteren Seite 10 bis zum Anfang der Abbildungselemente 13. Natürlich ist es bevorzugt, eine dieser Wandungsarten für sämtliche Trennungen der Subkanäle vorzusehen. In 7 sind die drei unterschiedlichen Arten zur besseren Beschreibung dieser Art der Erzeugung von Subkanälen eingezeichnet. Natürlich ist es auch möglich, diese Wandungen 221-223 komplett wegzulassen.
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In 8 ist eine Schnittansicht des Optikkanals 9 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt, bei der die meisten Abbildungselemente 13 des ersten Arrays 12 außeraxial durchlaufen werden, um dadurch eine bessere Abbildung (hier auch mit einem Abbildungsfaktor von größer als eins) bereitstellen zu können. In 8 ist schematisch gezeigt, dass die entsprechenden Abbildungselemente 13 des ersten Arrays 12 außeraxiale Abschnitte einer symmetrischen Linsengrundform sind, wobei dies von der Position innerhalb des Optikkanals 9 abhängt.
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In 9 ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bedienelementes gezeigt, bei dem auf der Mattscheibe 15 eine Diffusor-Schicht 19 ausgebildet ist, mit der eine gewünschte Richtungsabhängigkeit für die Betrachtung eingestellt werden kann. Damit kann ein gewünschtes Field-Of-View (bzw. Sichtfeld) gezielt eingestellt werden, so dass z.B. ein Bild nur erkennbar ist, wenn man entlang der Richtung P1 auf die Mattscheibe 15 blickt, wohingegen aus der Richtung P2 kein Bild für einen Betrachter erkennbar ist. Natürlich ist es auch möglich, mehrere solche Blickrichtungen mit einer geeigneten Diffusor-Schicht 19 einzustellen.
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Neben der bereits beschriebenen Abbildung in der Art, dass ein reelles Bild auf der Mattscheibe 15 erzeugt wird, kann der Optikkanal 9 auch so ausgebildet sein, dass ein virtuelles Bild abgebildet wird, das nun entweder im Bereich der Oberseite 15 oder auch etwas oberhalb der Oberseite für einen Betrachter wahrnehmbar ist.
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Das erfindungsgemäße Bedienelement 1 kann insbesondere als Bedienelement für ein Fahrzeug oder ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein.