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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit beschichteter Reflektionsfläche zur Anzeige von Informationen insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Anzeigevorrichtungen bekannt, welche auf verschiedenen Funktionsprinzipien basieren.
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Dabei ist auch bekannt, das zur Anzeige von einem Display bzw. von einem Anzeigeelement erzeugte Licht in einen daran angrenzenden optischen Körper einzukoppeln, in dem optischen Körper umzulenken und dadurch für den Betrachter sichtbar zu machen.
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Dadurch, dass das Licht in dem optischen Körper umgelenkt wird, blickt der Betrachter nicht mehr direkt auf das Display, sondern nur noch auf den ästhetisch ansprechend gestaltbaren optischen Körper, in welchem das Licht gezielt gelenkt bzw. reflektiert wird.
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Problematisch dabei ist jedoch, dass es beim Lenken bzw. bei einer Reflektion des Lichts in dem optischen Körper zu Lichtstreuungen oder einem Austreten des Lichts aus dem optischen Körper an nicht gewollten Flächen kommen kann bzw. das zur Informationsanzeige eingekoppelte Licht nicht ausschließlich in die vorgegebene Richtung gelenkt werden kann.
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Weiter ist es möglich, dass der Betrachter bei bestimmten Blickwinkeln nicht auf das von dem optischen Körper gelenkte Licht blickt, sondern auf Licht, welches an einer nicht zur Anzeige gedachten Fläche des optischen Körpers aus diesem austritt. Hinzukommt, dass ein solches Licht bzw. das dadurch erzeugte Bild nicht wie vorgesehen in dem optischen Körper umgelenkt wurde, sodass das durch das Licht von dem Betrachter wahrgenommene Bild verzerrt oder spiegelverkehrt und in jedem Fall negativ für die Ablesbarkeit der Anzeigevorrichtung ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, an welcher ein auf den optischen Körper blickender Betrachter ein Bild bzw. Informationen im Wesentlichen ausschließlich in bestimmungsgemäßer Weise wahrnehmen kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird daher eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige von Informationen insbesondere in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Anzeigevorrichtung weist einen optischen Körper und ein primäres Anzeigeelement auf, bei welchem es sich beispielsweise um ein Display mit Hintergrundbeleuchtung oder um eine andere dafür geeignete Einkoppelquelle handeln kann. Die Anzeigevorrichtung ist dabei ausgebildet ist, Licht zur Informationsanzeige bzw. allgemein zur Bilderzeugung zu emittieren und an einer ersten Ebene, insbesondere an einer in der ersten Ebene liegenden Einkoppelfläche des optischen Körpers in den optischen Körper einzukoppeln. Weiter ist der optische Körper ausgebildet, das eingekoppelte Licht zur Informationsanzeige für einen Betrachter an einer in einer dritten Ebene angeordneten Reflektionsfläche zu reflektieren und zu einer zweiten Ebene umzulenken d.h. insbesondere zu reflektieren, wobei die zweite Ebene entsprechend zu der ersten Ebene schräg ist. Daraus ergibt sich, dass der Betrachter durch einen Blick auf die zweite Ebene oder auf eine im Weiteren genannte Anzeigefläche das von dem primären Anzeigeelement in der ersten Ebene eingekoppelte Licht erfassen und die Informationen ablesen kann. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Reflektionsfläche des optischen Körpers zur Reflektion des Lichts mit zumindest einer Beschichtung versehen ist.
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Grundlegend ist festzustellen, dass bei herkömmlichen Aufbauten zu wenig von dem an der ersten Ebene in den optischen Körper eingekoppelten Licht an der Reflektionsfläche reflektiert wird, wodurch das in der zweiten Ebene bzw. an der Anzeigefläche erzeugte Bild oftmals dunkler wird bzw. zu dunkel ist. Ferner kann das nicht reflektierte Licht an der dritten Ebene, in welcher die Reflektionsfläche verläuft, aus dem optischen Körper austreten und dadurch in ungewollter Weise von einem bzw. dem Betrachter wahrgenommen werden.
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Dass das Licht nicht vollständig reflektiert wird, liegt oftmals daran, dass die Reflektionsfläche bzw. die zweite Ebene, in welcher diese liegt, einen Winkel von ca. 40 bis 50° gegenüber dem einfallenden, an der ersten Ebene eingekoppelten Licht aufweist und abhängig von dem für den optischen Körper gewählten Material noch keine vollständige Totalreflexion möglich ist. Dabei ist jedoch ein solcher Winkel für die Informationsanzeige erforderlich oder zumindest vorteilhaft.
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Erfindungsgemäß wird daher zusammenfassend vorgeschlagen, eine zusätzliche Beschichtung bzw. Schicht zur Verbesserung der Reflektionseigenschaften der Reflektionsfläche vorzusehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Beschichtung zumindest eine Schicht aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium oder Silber, aufweist. Weist die Beschichtung mehrere Schichten auf, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest eine der Schichten aus einem Metall gebildet.
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Weiter kann die Reflektionsfläche des optischen Körpers zur Reflektion des Lichts zur Bildung der Beschichtung mit mehreren insbesondere alternierenden Schichten beschichtet sein, welche einen optischen Resonator bilden. Die alternierenden Schichten bzw. der dadurch gebildete Resonanter ist ausgebildet, das reflektierte Licht gegenüber dem einfallenden Licht um eine Phase von λ/2 oder einem Vielfachen von λ/2 zu verschieben.
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Zumindest ein Teil der den optischen Resonator bildenden Schichten kann aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet sind.
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Die Beschichtung bzw. die zumindest eine Schicht, welche die Beschichtung bildet, ist besonders bevorzugt aufgedampft, sodass dadurch entsprechend geringe Schichtdicken erreichbar sind.
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Der optische Körper ist vorzugsweise ein optischer Kristall d.h. starr. Dadurch wird auch ermöglicht, dass der optische Körper bzw. der optische Kristall nur im Bereich der ersten Ebene in einen Träger eingebettet sein muss und an seinen weiteren Seiten im Wesentlichen frei sein kann.
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Ist die Anzeigevorrichtung beispielsweise in eine Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeugs integriert, kann eine die erste Ebene ausbildende Seite des optischen Körpers in einen Lenkkranz oder Griffabschnitt der Lenkhandhabe eingebettet sein, sodass der optische Körper gegenüber dem Lenkkranz oder Griffabschnitt auskragen kann. Natürlich kann der optische Körper dennoch von Design- oder Funktionselementen, wie beispielsweise Folien oder dergleichen, überdeckt werden, wobei diese keine den optischen Körper stützende bzw. tragende Funktion aufweisen.
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Der optische Körper kann eine Einkoppelfläche in der ersten Ebene aufweisen, an welcher das Licht in den optischen Körper eingekoppelt wird. Weiter kann der optische Körper zusätzlich oder alternativ eine Anzeigefläche in der zweiten Ebene aufweist, an welcher das Licht zur Informationsanzeige projiziert wird. Diese Anzeigefläche kann zusätzlich mit einer Anti-Glare- und/oder Anti-Reflex-Beschichtung versehen sein, um die Qualität bzw. den Kontrast eines an der Anzeigefläche sichtbaren Bildes und dadurch die Anzeige bzw. die Ablesbarkeit an der Anzeigefläche zu verbessern. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der optische Körper die Reflektionsfläche in einer dritten Ebene aufweisen, an welcher das Licht von der ersten Ebene kommend zu der zweiten Ebene umgelenkt wird und wobei die dritte Ebene in einem Winkel von 20° bis 70°, insbesondere 40° bis 50° und weiter insbesondere 45° gegenüber dem von der ersten Ebene kommenden d.h. in die Hauptrichtung verlaufenden, auf die dritte Ebene einfallenden Licht angeordnet ist.
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Zusätzlich kann die Anzeigevorrichtung ein sekundäres Anzeigeelement aufweisen, welches vorzugsweise angrenzend an die dritte Ebene angeordnet und ausgebildet ist, Licht zur Informationsanzeige zu emittieren und in den optischen Körper einzukoppeln.
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Dabei kann das sekundäre Anzeigeelement ausgebildet sein, Licht orthogonal zu der zweiten Ebene bzw. zu der Anzeigefläche und insbesondere an der Reflektionsfläche in den optischen Körper einzukoppeln. Hierfür kann die an der Reflektionsfläche vorgesehene Beschichtung einseitig lichtdurchlässig ausgebildet sein.
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Eine an der Anzeigefläche bereitgestellte Anzeige kann entsprechend durch das primäre Anzeigeelement und das sekundäre Anzeigeelement gemeinsam bereitgestellt werden, wobei die durch das erste Anzeigeelement und das zweite Anzeigeelement über das jeweils eingekoppelte Licht erzeugten Bilder und/oder Informationen zur Erzeugung der Anzeige an der Anzeigefläche nebeneinander angeordnet sein können und/oder einander zumindest zum Teil überlagern können.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass dem optischen Körper ein Richtelement vorgeschalten ist, welches ausgebildet ist, das von dem primären Anzeigeelement emittierte Licht vor der Einkopplung in den optischen Körper in eine Hauptrichtung zu richten, sodass die Streulichtanteile des eingekoppelten Lichts eliminiert oder reduziert werden bzw. die Streulichtanteile in die Hauptrichtung ausgerichtet werden.
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Als Hauptrichtung wird dabei insbesondere eine zu der ersten Ebene orthogonale Richtung verstanden. Alternativ kann die Hauptrichtung auch dadurch definiert werden, dass diese einer Richtung entspricht, welche an der später weiter erläuterten dritten Ebene reflektiert orthogonal zu der zweiten Ebene verläuft.
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Durch das Richten bzw. Ausrichten des Lichts wird also der Leuchtwinkel in die Hauptrichtung eingeschränkt, sodass das sich in die Hauptrichtung ausbreitende Licht in dem optischen Körper bestimmungsgemäß umgelenkt werden kann. Entsprechend nimmt der Betrachter bei einem direkten Blick auf das primäre Anzeigeelement kein oder zumindest reduziert Licht war.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht dabei vor, dass das Richtelement ein zumindest einschichtiger Film und insbesondere aus Kunststoff ist. Weiter kann es sich insbesondere um einen zumindest einschichten Film aus PMMA handeln.
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Zudem kann das Richtelement optische Strukturen zur Ausrichtung des Lichts ausbilden, welche einen optischen Leuchtwinkel des von dem primären Anzeigeelement emittierten Lichts in die Hauptrichtung einschränken.
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Dabei kann es sich bei den optischen Strukturen um Linienlinsen und/oder Prismenstrukturen und/oder insbesondere durch einen Laser erzeugte Lichtbarrieren bzw. Lamellen handeln, welche Licht außerhalb der Hauptrichtung absorbieren und/oder in die Hauptrichtung lenken. Dadurch, dass die Streulichtanteile des Lichts in die Hauptrichtung gelenkt werden, erhöht sich zugleich auch die Helligkeit des Lichts in die Hauptrichtung.
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Weiter kann das Richtelement mehrschichtig sein, wobei eine die optischen Strukturen aufweisende Schicht zwischen zwei transparenten Schichten angeordnet ist, welche auf ihrer jeweiligen von den optischen Strukturen abgewandten Seite insbesondere durch eine Schutzschicht überdeckt sind.
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Die die optischen Strukturen aufweisende Schicht kann beispielsweise eine Lamellenschicht sein und dadurch die Lichtbarrieren aufweisen. Die Lamellen bzw. die Lichtbarrieren können hierbei insbesondere aus Acrylharzen und/oder Kohlenschwarz gebildet sein.
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Die beiden transparenten Schichten, zwischen welchen die Schicht, welche die optischen Strukturen aufweist, angeordnet ist, können beispielsweise aus Polycarbonat gebildet sein.
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Die Schutzschichten, welche die transparenten Schichten überdecken, können matt oder glänzend sein sowie einen Abriebsschutz aufweisen oder bilden.
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Die transparenten Schichten weisen insbesondere ein Dicke zwischen 100 und 150 µm und vorzugsweise 125 µm auf. Die Lamellenschicht besitzt weiter vorzugsweise eine Dicke zwischen 100 und 300 µm und insbesondere 200 µm.
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Der Abstand der einzelnen zueinander parallelverlaufenden Lamellen bzw. Lichtbarrieren in der Lamellenschicht beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 100 µm und insbesondere 72 µm, wobei die Lamellen an sich beispielsweise eine Dicke kleiner 5 µm aufweisen und weiter insbesondere 1 µm dick sind.
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Weitere Schichten und beispielsweise Verbindungsschichten zwischen der Lamellenschicht und den transparenten Schichten sowie die Schutzschicht können eine sehr geringe und daher zu vernachlässigende Dicke aufweisen.
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Die Gesamtdicke des Richtelements d.h. die Erstreckung in Hauptrichtung ist vorzugsweise kleiner 1 mm und insbesondere in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 mm, insbesondere 0,53 mm.
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Das Richtelement kann zwischen dem primären Anzeigeelement und dem optischen Körper angeordnet sein. Alternativ kann das primäre Anzeigeelement eine Hintergrundbeleuchtung d.h. ein Backlight, ein Display, und das Richtelement aufweisen, wobei das Richtelement nach der Hintergrundbeleuchtung und vor oder nach dem Display angeordnet ist.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeugs mit zwei darin integrierten Anzeigevorrichtungen;
- 2 eine herkömmliche Anzeigevorrichtung;
- 3 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
- 4 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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Der besseren Übersicht halber ist in 1 eine Lenkhandhabe 2 eines Kraftfahrzeugs abgebildet, in welche zwei Anzeigevorrichtungen 1 integriert sind. Bezugnehmend auf den mit den 2, 3 und 4 erläuterten Aufbau, ist dabei das primäre Anzeigeelement 10 in den umlaufenden Lenkkranz 50 der Lenkhandhabe 2 eingebettet, wobei der optische Körper 30 aus dem Lenkkranz nach radialinnen auskragt und im Wesentlichen frei von weiteren Stützelementen ist.
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Zur Illustration des Problems ist in 2 eine Anzeigevorrichtung 1 ohne die erfindungsgemäße Beschichtung 38 dargestellt. Das primäre Anzeigeelement 10 koppelt Licht bzw. das dadurch erzeugte Bild an der ersten Ebene 31 des optischen Körpers bzw. des optischen Kristalls 30 in diesen ein, wobei das entlang der Hauptrichtung A eingekoppelte erste Licht L1 an der Reflektionsfläche 36 in der dritten Ebene 33 nur zum Teil reflektiert wird. Ein weiterer Teil des eingekoppelten Lichts tritt aufgrund der fehlenden Totalreflexion an der dritten Ebene 33 aus dem optischen Kristall 30 als ein zweites Licht L2 aus, welches von einem Betrachter B in einer nicht vorgesehen Weise wahrgenommen werden kann.
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Dadurch, dass das zweite Licht L2 unter Umständen nicht oder falsch in dem optischen Kristall 30 reflektiert bzw. geleitet wird und in einer nicht dafür vorgesehen Ebene aus dem optischen Körper 30 austritt, kann es also dazu kommen, dass der Betrachter B in bestimmten Positionen das zweite Licht L2 sehen kann, sodass er ein verfälschtes und nicht gewolltes Bild wahrnimmt.
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Da vorgesehen ist, dass das Licht L1 zur Informationsanzeige genau einmal in dem optischen Kristall 30 und konkret an der dritten Ebene reflektiert und damit gespiegelt wird, steht das von dem Betrachter B in 2 erfasste Bild beispielsweise auf dem Kopf.
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Um ein solches, fehlerhaftes Bild zu vermeiden, ist - wie in 3 dargestellt - eine Beschichtung 38 des optischen Körpers 30 bzw. des optischen Kristalls 30 an der dritten Ebene 33 vorgesehen. Diese Beschichtung 38 besteht vorliegend aus einem aufgedampften Metall, wodurch die Reflektion des aus der Hauptrichtung A auf die Reflektionsfläche 36 treffenden Lichts L1 verbessert und dieses im Wesentlichen vollständig reflektiert wird. Dadurch wird nicht nur ein Austreten des Lichts an einer nicht dafür vorgesehenen Fläche bzw. Ebene verhindert, sondern zugleich die Helligkeit des auf die zweite Ebene 32 bzw. die Anzeigefläche 35 treffenden Lichts erhöht.
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Das Licht bzw. ein dadurch erzeugte Bild wird von dem primären Anzeigeelement 10 entsprechend an der ersten Ebene 31 bzw. an der in der ersten Ebene 31 vorgesehenen Einkoppelfläche 34 in den optischen Kristall 30 eingekoppelt, an der dritten Ebene 33 bzw. der dort vorgesehenen Reflektionsfläche 36 im Wesentlichen vollständig reflektiert und wird dadurch zu der zweiten Ebene 32 bzw. auf die dort vorgesehene Anzeigefläche 35 gelenkt, sodass ein Betrachter B das durch das Licht L1 erzeugte Bild bzw. die durch das Licht L1 erzeugte Information korrekt ablesen und wahrnehmen kann.
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Weiter kann ein den optischen Kristall 30 von dem primären Anzeigeelement 10 her überdeckende Verblendung 51 vorgesehen sein, sodass eine an der Schnittlinie der ersten Ebene 31 und der zweiten Ebene 32 gebildete Kante des optischen Kristalls 30 sowie vorzugsweise auch das primäre Anzeigeelement 10 für den Betrachter B nicht sichtbar ist.
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In 4 ist eine Variante gemäß 3 dargestellt, wobei an der zweiten Ebene 32 eine zusätzliche Beschichtung 37 sowie ein der ersten Ebene 31 vorgeschaltetes Richtelement 40 vorgesehen sind, durch welches ansonsten außerhalb der Hauptrichtung A bzw. schräg zur Hauptrichtung A in den optischen Körper 30 eingekoppeltes Licht in die Hauptrichtung A umgelenkt oder absorbiert wird. Dabei ist die Beschichtung 37 als eine die Anzeigefläche 35 insbesondere vollständig abdeckende Anti-Glare- und/oder Anti-Reflex-Beschichtung vorgesehen, um die Qualität bzw. den Kontrast des Bildes zu erhöhen.
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Zur Ergänzung der Anzeige können ferner sekundäre Anzeigeelemente 20, 21 vorgesehen sein, welche alternativ zueinander oder gemeinsam an einer der zweiten Ebene 32 gegenüberliegenden Seite des optischen Kristalls 30 angeordnet sein können. Diese können ein Licht L3, L4 orthogonal zu der Hauptrichtung bzw. zu der zweiten Ebene 32 in den optischen Körper 30 einkoppeln, durch welches an der Anzeigefläche 35 ein Bild erzeugt werden kann, welches das durch das von dem primären Anzeigeelement 10 an der Anzeigefläche 35 erzeugte Bild überlagert und/oder ergänzt.
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So ist das von dem sekundären Anzeigeelement 20 eingekoppelte Licht L4 vorgesehen, das durch die primäre Anzeigeelement 10 erzeugte Bild zu erweitern, sodass das für den Betrachter B erzeugte Bild größer wird.
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Dahingegen ist davon dem sekundären Anzeigeelement 21 eingekoppelte Licht L3 vorgesehen, das durch die primäre Anzeigeelement 10 erzeugte Bild zu überlagern, sodass die einander überlagernden Bilder insgesamt eine Informationsanzeige für den Betrachter bilden.
