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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schallwellen
in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Eine
Vorrichtung der genannten Art ist bereits aus der
DE 39 07 895 A1 bekannt.
Dort wird dynamischen und elektrostatischen Mikrofonen durch eine
spezielle Ausgestaltung des Mikrofongehäuses eine Richtcharakteristik
verliehen und damit eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Störgeräusche zum Beispiel
in Kraftfahrzeugen gewährleistet.
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Diese
Unempfindlichkeit gegen Störgeräusche ist
so lange ausreichend, wie sichergestellt werden kann, daß die Schallwellen
der Störgeräusche nicht
in dieselbe Richtung verlaufen, wie die Schallwellen des Sprechenden.
Bei einer vielschichtigen Nebengeräuschkulisse, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen,
insbesondere durch die vielfältigen Geräuschquellen
und die Reflexion von Schallwellen auftritt, muß immer mit Schallwellen gerechnet
werden, die in dieselbe Richtung wie die Schallwellen des Sprechenden
verlaufen, und deshalb die Aufnahmequalität des Mikrofons erheblich mindern.
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Im
Hinblick auf den zunehmenden Einsatz von Spracherkennungssystemen
im Bereich von Fahrzeugen zu Steuerung von Geräten wie zum Beispiel Schiebedach,
Klimaanlage, Scheibenwischer oder Handy wird es immer wichtiger
Schallwellen, die vom Fahrer bzw. Bediener ausgehen mit höchster Qualität zu erfassen,
um Fehlinterpretationen durch die Sprachsteuerung zu vermeiden.
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Aus
der
EP 0 677 977 A1 ist
eine Halterung für
Mikrofonkapseln bekannt, die durch die Formgebung des Gehäuses bzw.
die Gestaltung der Frontseite mit Öffnungen für den Schalldurchtritt für den Einsatz
als Mikrofongehäuse
für Freisprecheinrichtungen
optimiert ist. Auch bei dieser Lösung
besteht beim Auftreten von hohen Nebengeräuschen Verbesserungsbedarf.
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Weiterhin
ist aus der
US 4 930 742 ein
einzelnes Mikrofon bekannt, das in einer Halterung für den Rückspiegel
im Innenraum des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
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Aus
der
DE 43 15 000 A1 ist
eine Freisprechanlage in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei im
Bereich eines Innenspiegels angeordneten Mikrofonen bekannt, wobei
Störsignale
wie Motorgeräusche
oder Windgeräusche
von beiden Mikrofonen annähernd
gleich erfasst und bei einer Differenzbildung eliminiert werden.
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Aus
dem Stand der Technik sind auch Schallerfassungssysteme bekannt,
bei denen von einem im Bereich des Fahrers angeordneten Mikrofon
die Sprachsignale aufgenommen werden und bei denen von einem weiteren
Mikrofon das Störgeräusch im Entstehungsfeld
des Störgeräusches aufgenommen wird.
Anschließend
werden die beiden Signale verarbeitet um ein möglichst reines Sprachsignal
zu erhalten. Die getrennte Anordnung bedeutet einen hohen Installationsaufwand
und ist für
die Störung
durch Schallwellen, die von anderen Entstehungsfeldern ausgehen,
anfällig.
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Vorteile der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Schallwellen im Fahrzeug so zu erfassen,
daß Sprachsignale in
optimaler Qualität
an ein nachgeschaltetes Gerät weitergeleitet
werden.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, eine äußerst flexibel einsetzbare
und vielseitig verwendbare Vorrichtung zur Erfassung von Schall zu
schaffen, die Sprach- und Störgeräusche im
Kraftfahrzeug erfaßt
und auch eine mehrkanalige Signalverarbeitung ermöglicht,
die insbesondere bei der Spracherkennung bzw. Sprachanalyse zu besseren Ergebnissen
führt.
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Es
wäre zwar
denkbar, unterschiedliche Schallquellen mit einem einzigen Mikrofon
zu erfassen und das Frequenzspektrum auszuwerten. Dies hat jedoch
den Nachteil, daß die
Charakteristika der Mikrofonkapsel nicht optimal auf den jeweiligen
Anwendungsbereich angepaßt
werden können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erfassung von Schallwellen in einem Fahrzeug, weist mindestens
einen Sensor vorzugsweise zur Erfassung von Sprache und mindestens
einen weiteren Sensor zur vorzugsweisen Erfassung von Störgeräuschen auf,
die eine Blockanordnung bilden. Vorteil dieser Anordnung ist, daß genau
die Störgeräusche erfaßt werden,
die gemeinsam mit den Sprachsignalen im Sprachkegel des Sprechenden
vorhanden sind. Weiter sind die Positionen der Sensoren zur Erfassung
von Schallwellen zueinander durch die Blockanordnung genau definiert,
so daß bei
der nachfolgenden Verarbeitung auch Laufzeitunterschiede berücksichtigt
werden können
und bei entsprechender Anzahl der Sensoren das Sprachsignal mehrkanalig erfaßt wird.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Blockanordnung in einem
Gegenstand wie z. B. einem Gehäuse
eines Innenspiegels bzw. einer Baugruppe wie z. B. einer Innespiegeleinheit
mit Gehäuse,
Spiegelglas und Flansch des Fahrzeugs vorzusehen. Durch diese Positionierung
wird sichergestellt, daß der
Aufwand für
die Herstellung und für
die Verkabelung gering gehalten wird, da der Anschluß der Sensoren über ein
mehrpoliges Flachkabel erfolgen kann und nur ein Gegenstand bzw.
eine Baugruppe für
die Aufnahme von Mikrofonen ausgelegt werden muß, d. h. z. B. vom Körperschall
des Fahrzeuges abgekoppelt werden muß. Weiterhin kann eine solche
Einheit im Reparaturfall schnell ausgetauscht werden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Blockanordnung an einem Gehäuse eines
Rückspiegels
im Innenraum angeordnet ist. Eine Anordnung am Innenspiegel bringt
den Vorteil, daß sie
sowohl für
links- als auch für
rechtslenkbare Fahrzeuge ohne Veränderung oder Anpassung eingesetzt
werden kann. Weiterhin erfolgt durch die Ausrichtung des Spiegels
für die
Bedürfnisse
des Fahrers schon im wesentlichen eine Ausrichtung der Sensoren
zur Aufnahme der Schallwellen auf den Fahrer. Die Breite des Spiegels ermöglicht eine
optimale Verteilung der Sensoren.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführung
des Erfindungsgegenstandes liegt vor, wenn die Blockanordnung dadurch
gebildet wird, daß die
Mikrofone so zueinander angeordnet sind, daß sie auf der Kontur einer
geometrischen Form eines Gegenstandes bzw. einer Baugruppe liegen.
Durch diese Anordnung kann durch eine parallele bzw. leicht divergierende Ausrichtung
der Sensoren ein großer
Bereich abgedeckt werden in dem die Schallwellen erfaßt werden. Diese Ausrichtung
ermöglicht
auch dann eine optimale Erfassungsqualität zu erhalten, wenn der Sprechende
den Kopf leicht dreht oder seine Sitzposition ändert, da die von Sprechenden
ausgehenden Schallwellen auch dann noch im Erfassungsbereich liegen.
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Es
ist vorteilhaft die Sensoren zur Erfassung der Schallwellen auf
den Kopf des Fahrers auszurichten, da hierdurch alle vom Fahrer
ausgehenden Sprachsignale und alle im Bereich des durch die Sprachsignale
gebildeten Sprachkegels vorhandenen Störgeräusche von der Blockanordnung
erfaßt werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren zur Aufnahme von Schallwellen
in ihren Aufnahmen schwenkbar angeordnet sind. Auf diese Weise ist
ein Feineinstellung bzw. eine Nachjustierung möglich. Somit können beispielsweise
gleiche Innenspiegel in Fahrzeugen mit unterschiedlich dimensionierten
Innenräumen
zum Einsatz kommen, da eine fahrzeugspezifische Einstellung der
Sensoren zur Aufnahme von Schallwellen möglich ist.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes ist es vorgesehen, daß die Sensoren zur Aufnahme
von Schallwellen teilweise auf den Fahrer und teilweise auf den
Beifahrer ausgerichtet sind. Somit können auch Sprachbefehle bzw.
Sprache, die vom Beifahrer kommt mit optimaler Qualität aufgenommen
werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Beifahrer
wenigstens die Befehle für
die Steuerung der neben ihm liegenden elektrischen Seitenscheibe
und das elektrische Schiebedach geben darf.
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Zeichnungen
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Hierbei
zeigt:
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1 einen
Ausschnitt einer Armaturentafel für Fahrzeuge mit einer Blockanordnung
von Sensoren zur Erfassung von Schallwellen,
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2 ein
Lenkrad eine Fahrzeuges mit einer Blockanordnung von Sensoren zur
Erfassung von Schallwellen,
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3 ein
Unteransicht eines Innenspiegels für Fahrzeuge,
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4 eine
Draufsicht auf einen Innenspiegel für ein Fahrzeug mit einer Blockanordnung
von Sensoren zur Erfassung von Schallwellen,
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5 eine
schematische Draufsicht auf einen Insassenraum eines Fahrzeuges,
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6 eine
schematische Draufsicht auf einen Insassenraum eines Fahrzeuges.
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Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist
eine Vorrichtung 1 zur Erfassung von Schallwellen dargestellt.
Es ist eine Armaturentafel 2 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug
zu sehen. An der Armaturentafel sind Sensoren 3 bis 9,
Rundinstrumente 10, 11 und ein Luftauslaß 12 befestigt. Zusammen
mit den Sensoren 3 bis 9, den Rundinstrumenten 10, 11 und
dem Luftauslaß 12 bildet
die Armaturentafel einen Gegenstand 13, der als Baugruppe 14 im
Fahrzeug montiert wird. Die Sensoren 3 bis 9 zur
Erfassung von Schallwellen bilden eine Blockanordnung 15,
die am Gegenstand 13 angeordnet ist. Mit einer gestrichelten
Linie 16 ist eine Kontur 17 einer geometrischen
Form 18 angedeutet, auf der die Sensoren 3 bis 9 angeordnet
sind. Bei dem Sensoren 6, 7 handelt es sich um
Sensoren zur Erfassung von Störgeräuschen und
bei den Sensoren 3 bis 5 und 8, 9 handelt
es sich um Sensoren zur Erfassung von Sprache. Die Sensoren 3 bis 9 weisen
in Richtung eines nicht dargestellten, vor der Armaturentafel 2 sitzenden
Fahrers.
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In 2 ist
ein Lenkrad 20 dargestellt, das einen Speichenkörper 21 aufweist.
Der Speichenkörper 21 weist
neben Tasten 22, 23 zur Bedienung eines Signalhornes
Sensoren 24 bis 29 zur Erfassung von Schallwellen
auf. Die Sensoren 24 bis 28 dienen zur Erfassung
von Sprache und der in einem mittleren Bereich 21a zentral
im Speichenkörper 21 liegende
Sensor 29 dient zur Erfassung von Störgeräuschen. Durch die Anordnung
der Sensoren 24 bis 29 am Speichenkörper 21 wird
die Blockanordnung 15 augebildet. Die Sensoren 24 bis 29 liegen
auf und innerhalb der Kontur 17, die durch die Sensoren 24 bis 28 als
Rechteck 17a definiert wird.
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3 zeigt
einen Innenspiegel 30 eines Fahrzeuges in einer Ansicht
von unten. Der Innenspiegel 30 besteht aus einem Gehäuse 31 und
einem Flansch 32. Über
den Flansch 32 ist der Innenspiegel 30 entweder
direkt an einer nicht dargestellten Frontscheibe oder indirekt über einen
nicht dargestellten Halter am Fahrzeugdach oder an der Frontscheibe befestigt.
Im Bereich des Flansches 32 sind Kabel 33 bis 37 in
das Gehäuse 31 des
Innenspiegels 30 geführt.
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In 4 ist
der Innenspiegel 30 in Frontansicht zu sehen. Das Gehäuse 31 weist
einen Gehäuserand 38 auf,
der eine Spiegelscheibe 39 umfaßt. Im Gehäuserand 38 sind Sensoren 40 bis 44 zur
Aufnahme von Schallwellen angeordnet. Die Sensoren 40, 41, 42, 44 dienen
zur Erfassung von Sprache und der zentral liegende Sensor 43 dient
zur Erfassung von Störgeräuschen.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines Insassenraumes 45 eines
Fahrzeuges 46 aus der Vogelperspektive. Der Innenspiegel 30 ist
an einer Frontscheibe 47 befestigt und auf einen Fahrer 48 eingestellt.
Vom Fahrer 48 geht ein Schallkegel 49 aus, der
durch gestrichelte Linien 50, 51 angedeutet ist.
Innerhalb dieses Schallkegels 49 liegen die Schallwellen,
die vom Fahrer 48 in Positionen, die er regelmäßig während des
Fahrens einnimmt, ausgehen. Zu den regelmäßigen Positionen, die der Fahrer 48 während des
Fahrens einnimmt, gehört
eine leicht nach vorne gebeugte Haltung und eine Haltung mit nach
links bzw. rechts gedrehtem Kopf. Von den im Innenspiegel 30 angeordneten
Sensoren 40 bis 44 gehen fünf Aufnahmekegel aus, die in 5 als
Aufnahmekegel 52, der durch gestrichelte Linien 53, 54 angedeutet
ist, vereinfacht, zusammengefaßt
dargestellt sind. Der Schallkegel 49 und der Aufnahmekegel 52 durchdringen
sich in einem Schnittkörper 55 (schraffiert).
Jede vom Fahrer 48 ausgehende Schallwelle durchläuft den
Schnittkörper 55,
somit ist gewährleistet,
daß die
Blockanordnung 15 der Sensoren 40 bis 44 alle
vom Fahrer ausgehenden und alle sich in diesem Bereich befindenden
Schallwellen erfaßt.
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6 zeigt
wie 5 eine schematische Darstellung eines Insassenraumes 45 eines
Fahrzeuges 46 aus der Vogelperspektive. Im Gehäuserand 38 des
Innenspiegels 30 sind die Sensoren 40 bis 44 angeordnet,
die auf den Fahrer 48 ausgerichtet sind. Weiterhin sind
im Gehäuserand 38 des
Innenspiegels 30 Sensoren 40' bis 44' angeordnet, die auf einen Beifahrer 48' ausgerichtet
sind. Durch diese Anordnung entstehen analog zu 5 vor
dem Beifahrer 48' ein
Schallkegel 49' und
ein Aufnahmekegel 52',
die sich in einem Schnittkörper 55' schneiden.
Durch diese Gestaltung ist es auch dem Beifahrer 48' möglich an
einem Telefonat teilzunehmen und Sprachbefehle zur Steuerung bestimmter
Funktionen zu erteilen, die von einer Blockanordnung 15,
die die Sensoren 40 bis 44 und 40' bis 44' enthält, durch
eine mehrkanalige Aufnahme optimal erfaßt werden.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Armaturentafel
- 3–9
- Sensor
- 10,
11
- Rundinstrument
- 12
- Luftauslaß
- 13
- Gegenstand
- 14
- Baugruppe
- 15
- Blockanordnung
- 16
- Linie
- 17
- Kontur
- 17a
- Rechteck
- 18
- Form
- 20
- Lenkrad
- 21
- Speichenkörper
- 21a
- Bereich
- 22,
23
- Taste
- 24–29
- Sensor
- 30
- Innenspiegel
- 31
- Gehäuse
- 32
- Flansch
- 33–37
- Kabel
- 38
- Gehäuserand
- 39
- Spiegelscheibe
- 40–44
- Sensor
- 40'–44'
- Sensor
- 45
- Insassenraum
- 46
- Fahrzeug
- 47
- Frontscheibe
- 48
- Fahrer
- 48'
- Beifahrer
- 49
- Schallkegel
- 49'
- Schallkegel
- 50,
51
- Linie
- 52
- Aufnahmekegel
- 52'
- Aufnahmekegel
- 53,
54
- Linie
- 55
- Schnittkörper
- 55'
- Schnittkörper