Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schallwellen in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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. 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.
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.
Aus dem Stand der Technik zeigt die EP 0 429 264 A2 eine Mikrofonvorrichtung mit zwei eingebauten Mikrofonen, wobei die Signale des einen Mikrofons zur Aufbereitung der Signale des zweiten Mikrofons herangezogen werden. Damit ist es zwar möglich vibrations- oder windbedingtes Umgebungsrauschen zu eliminieren. Beim Telefonieren in einem Fahrzeug wird mit dieser Mikrofonanordnung jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht. Insbesondere deshalb nicht, da es damit nicht möglich ist auf die Pegelstärke der Störsignale einzuwirken.
Aus der WO 97/25790 A geht ebenfalls eine Mikrofonanordnung mit zwei Mikrofonen hervor, welche in einem sogenannten Head-Set zur Sprachaufnahme angeordnet sind. Die zur EP 0 429 264 A2 genannten Zusammenhänge gelten auch zu dieser Druckschrift.
Die US-A-5,835,607 beschreibt ein Mobilfunkgerät mit Freisprecheinrichtung mit einem einzigen Mikrofon. Darin wird mittels eines Hochpass-Filters ein niedriger Frequenzbereich bei der Sprachaufnahme abgeschnitten. Damit können zwar Störgeräusche im niedrigen Frequenzbereich eliminiert werden, eine Pegelbeeinflussung der Störgeräusche insgesamt ist damit jedoch nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Vorrichtung für die Aufnahme und Verarbeitung vielfältiger Schallquellen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, eine äußerst flexibel einsetzbare und vielseitig verwendbare Mikrofonanordnung zu schaffen, die eine Vielzahl von Schallquellen im Kraftfahrzeug erfaßt und deren Weiterverarbeitung in Abhängigkeit zueinander setzt.
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. Andererseits kann in üblichen Gehäusen von Freisprechmikrofonen der eingangs bezeichneten Art aufgrund der speziellen Anordnung der Mikrofonkapsel mit horizontaler Längsachse parallel zur Gehäuselängsachse im Gehäuseinnenraum sowie dem erforderlichen Schallraum um die Mikrofonkapsel herum bei der gewünschten kleinen Bauweise und geforderten Aufnahmequalität nicht ohne weiteres ein weiteres Mikrofon eingesetzt werden. Schließlich wäre zu erwähnen, daß der Aufgabenbereich von Freisprechmikrofonen und sogenannten Noise-Mikrofonen sehr unterschiedlich ist, so daß die Anordnung dieser Mikrofone im Kraftfahrzeug an sehr verschiedenen Positionen erfolgt. Mit der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, die unterschiedlichen Aufgaben der Mikrofontypen in einer Vorrichtung zu vereinigen. Hierdurch wird das Vorurteil widerlegt, derartige unterschiedliche Mikrofontypen gemeinsam zu verwenden. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird ein baulich kleines Vielzweckmikrofon geschaffen, welches in optimaler Weise der gestellten Aufgabe genügt.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin die beispielsweise in der A-Säule, im Dachbereich über der Windschutzscheibe oder in der Armaturentafel vorgesehenen Einbauschächte ohne zusätzlichen Einbauaufwand nutzt, obwohl zwei Mikrofonkapseln zum Einsatz kommen. Dieser Vorteil macht sich vor allem bei Um- und Nachrüstungen bemerkbar.
Eine Verarbeitung des einen Aufnahmesignals durch das andere Aufnahmesignal hat den Vorteil, daß bei der Verarbeitung auf jede, auch auf unvorhergesehene Geräuschkombinationen, reagiert werden kann.
Eine Beeinflussung der Aufnahmeempfindlichkeit der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache erlaubt das Erreichen einer gleichbleibenden Aufnahmequalität bei der Benutzung des Kfz von Nutzern unterschiedlichen Körperbaus und somit unterschiedlicher Sitzposition beziehungsweise unterschiedlichem Abstand zum Mikrofongehäuse. Eine solche Beeinflussung der Aufnahmeempfindlichkeit stabilisiert die Aufnahmequalität auch dann, wenn der Nutzer während der Aufnahme unterschiedliche Positionen einnimmt beispielsweise, weil er sich beim Einbiegen in eine unübersichtliche Straße nach vorne beugt.
Schließlich sieht eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes vor, mit Hilfe des Mikrofons zur Aufnahme von Störgeräuschen das Funktelefon und/oder weitere schallerzeugende Anlagen zu regeln. Eine solche Regelung bringt den Vorteil, daß schallerzeugende Anlagen wie z. B. auch elektrisch bedienbare Fensterheber, Schiebedächer oder Heckspoiler so geregelt werden können, daß ihre Schallerzeugung während der Nutzung der Freisprecheinrichtung vermindert oder ganz ausgeschaltet wird. Für ein elektrisch bedienbares Schiebedach hieße das, daß das Dach in eine geschlossene oder wenig lärmerzeugende Stellung verfahren wird.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn beim Vorliegen bestimmter Geräuschmuster über das Funktelefon ein Notruf übermittelt wird. Der Einsatz einer der Mikrofonkapseln zur Steuerung eines Gerätes oder einer Anordnung im Kraftfahrzeug bringt den Vorteil, daß verschiedene Geräte wie zum Beispiel die Innenraumbeleuchtung oder das Kofferaumschloß vom Nutzer gesteuert werden können. Aufgrund der hohen Aufnahmequalität ist auch die Eingabe komplexer Befehlsketten durch den Nutzer auch während des Betriebs des Kfz möglich.
Ein weiterer Vorteil für die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß die Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache etwa mittig im Gehäuse sitzt und die Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen an oder in einer Gehäusewand angeordnet ist. Eine solche Anordnung gewährleistet eine optimale Aufnahmequalität der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache und eine platzsparende und für den Einbau der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen vorteilhafte Anordnung der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen. Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Mikrofonkapseln einem gemeinsamen Schalleintrittskegel zuzuordnen. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß beide Kapseln auf ihre Weise von denselben Geräuschen Aufnahmen machen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse zu dem gemeinsamen Schalleintrittskegel hin mit einer schalldurchlässigen Abdeckung verschlossen ist. So wird erreicht, daß die Schallwellen ungehindert ins Mikrofongehäuse eindringen können und gleichzeitig ein gewisser Schutz für die Mikrofonkapseln vorhanden ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens ein Schallraum von zwei Mikrofonen genutzt wird. Durch die gemeinsame Nutzung eines Schallraums von zwei Mikrofonen ist es möglich, das Mikrofongehäuse ohne Zwischenwände auszugestalten und dadurch weder unnötig Platz zu verbrauchen, noch auf die Schallwellen im Gehäuse Einfluß zu nehmen.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß das Gehäuse eine Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache in einem Frequenzbereich von 150 bis 6400 Hz und eine Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen in einem Frequenzbereich von 30 bis 5000 Hz aufnimmt. Durch diese Auslegung der Mikrofonkapseln ist es möglich, einerseits die Sprache des Sprechenden in nahezu ihrem gesamten Frequenzbereich aufzunehmen und andererseits die Störgeräusche in einem für Kraftfahrzeuge typischen, vorzugsweise tiefen, Geräuschbereich zu erfassen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin dadurch gegeben, daß die Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen vorzugsweise Kugelcharakteristik aufweist. Durch die Kugelcharakteristik der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen ist es möglich, die Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen in einem Randbereich des Mikrofongehäuses anzuordnen, so daß der im Mikrofongehäuse verfügbare Raum optimal genutzt wird und die Anordnung der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache im Mikrofongehäuse frei gewählt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache einen vorderseitigen und einen rückseitigen Schalleinlaß besitzt und die Membran der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache senkrecht zur Achse des Schalleintrittskegels angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache wird auch bei einem geringen Abstand zwischen der Schallquelle und dem Mikrofongehäuse eine gute Aufnahmequalität erreicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Hierbei zeigt:
In Fig. 1 ist ein Mikrofongehäuse 1 in geschnittener Seitenansicht dargestellt. Das Mikrofongehäuse 1 besteht aus einem wannenförmigen Grundkörper 2 mit Seitenwänden 3, 4, einer rückseitigen Wand 5, einer vorderseitigen Wand 6 (siehe Figur 2) und einer Bodenwand 7, die einen Innenraum 7a umfassen. Die Bodenwand 7 weist eine Vertiefung 8 und die Wände 5 und 6 weisen Ausnehmungen 9 auf. Eine Mikrofonkapsel 10 mit einer Längsachse 10a, einer Kopfseite 10b, einer Fußseite 10c und Schalleinlässen 10d, 10e wird in der Vertiefung 8 der Bodenwand 7 und zwischen den Ausnehmungen 9 der Wände 5, 6 gehalten. Die Mikrofonkapsel 10 ist mit Anschlußdrähten 11, 12 verbunden, die das Mikrofongehäuse 1 durch einen Kanal 13 in der Bodenwand 7 verlassen.
Eine weitere Mikrofonkapsel 14 ist in einem Durchgangsloch 15 der Seitenwand 4 angeordnet. Die Mikrofonkapsel 14 weist eine Kopfseite 14a mit einem Schalleinlaß 14b, eine Fußseite 14c und eine Längsachse 14d auf.
Die Mikrofonkapsel 10 teilt den Innenraum 7a des Grundkörpers 2 in einen Schallraum 16 und in einen Schallraum 17. Der Schallraum 16 wird zwischen der Seitenwand 3 und der Kopfseite 10b der Mikrofonkapsel 10 ausgebildet. Der Schallraum 17 wird zwischen der Seitenwand 4 und der Fußseite 10c der Mikrofonkapsel 10 ausgebildet. Betrachtet man das Volumen des Innenraums 7a, so wird etwa 1/5 des Volumens durch den Schallraum 16 und 2/5 des Volumens durch den Schallraum 17 eingenommen, wobei die Mikrofonkapsel 10 selbst etwa 2/5 des Volumens einnimmt.
Im Schallraum 17 ist an die Bodenwand 7 ein Anschlag 18 für die Mikrofonkapsel 14 angeformt. Durch Linien 19, 20 ist ein Schallkegel 21 mit einem in die Schalleintrittsrichtung weisenden Pfeil 21a angedeutet, der auf das Mikrofongehäuse 1 trifft. Die Längsachse 10a der Mikrofonkapsel 10 und die Längsachse 14d der Mikrofonkapsel 14 stehen senkrecht zum Pfeil 21a, der in die Schalleintrittsrichtung des Schallkegels 21 weist. Die Schalleinlässe 10d, 10e liegen parallel zum Pfeil 21a und senkrecht zur Längsachse 10a der Mikrofonkapsel 10.
In Fig. 2 ist ein umlaufend an den Seitenwänden 3, 4, an der rückseitigen Wand 5 und an der vorderseitigen Wand 6 ausgeführter Absatz 22 zu sehen. Dieser Absatz 22 bildet eine Auflage 23 für eine nicht dargestellte Abdeckung des Mikrofongehäuses 1.
Fig. 3 zeigt das Mikrofongehäuse 1 in Seitenansicht. In der Seitenwand 4 ist die Mikrofonkapsel 14 zu sehen, die im Durchgangsloch 15 sitzt.
Die über den Schallkegel 21 durch die nicht dargestellte Abdeckung im Grundkörper 2 des Mikrofongehäuses 1 eintreffenden Schallwellen verteilen sich auf den Schallraum 16 und den Schallraum 17. Die Mikrofonkapsel 14, die als Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen ausgebildet sein kann, nimmt die Schallwellen aus dem Schallraum 17 auf. Die Mikrofonkapsel 10, die als Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache ausgebildet sein kann, nimmt aus dem Schallraum 16 und dem Schallraum 17 auf, wenn sie einen vorderseitigen und einen rückseitigen Schalleinlaß besitzt.
In Fig. 4 ist das Zusammenwirken der Mikrofonkapseln 10, 14 schematisch dargestellt.
Die Mikrofonkapsel 14, bei der es sich um eine Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Störgeräuschen handeln kann, liefert ihr Signal an eine Signalverarbeitung 24. Dieses Signal wird entweder in einer Einheit 25 aufbereitet und beispielsweise zur Steuerung der Mikrofonkapsel 10, bei der es sich um eine Mikrofonkapsel zur Aufnahme von Sprache handeln kann, eingesetzt. Oder das Signal der Mikrofonkapsel 14 wird in einer Einheit 26 aufgearbeitet, um aus der Aufnahme, die mit der Mikrofonkapsel 10 gemacht wurde, die Störgeräusche zu eliminieren. Bevor das Sprachsignal an die Sendeeinheit 27 geleitet wird, sind noch weitere Verarbeitungsschritte in Signalverarbeitungsanlagen 28 denkbar.
Weiterhin ist es denkbar, das Signal aus der Mikrofonkapsel 14 und/oder das Signal aus der Mikrofonkapsel 10 in einer Einheit 29 zu verarbeiten und zur Regelung von schallerzeugenden Anlagen 30, wie z. B. Audioanlagen, Ventilatoren, Schiebedächer und Fenster, zu verwenden.