DE102004048989A1

DE102004048989A1 - Freisprecheinrichtung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004048989A1
Application number: DE200410048989
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Opfer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freisprecheinrichtung in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Mikrofon und mindestens ein Lautsprecher, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet sind, wobei das Mikrofon als Richtmikrofon (3) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Lautsprecher als Richtlautsprecher (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freisprecheinrichtung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lautsprecheranordnungen in einem Kraftfahrzeug sind seit langem bekannt und dienen primär der Abstrahlung von Audiosignalen. Die Audio-Signalquellen sind beispielsweise Radios, CD-, MP3- oder DVD-Player. Darüber hinaus werden die Lautsprecher verstärkt zum Abstrahlen von akustischen Informationen beispielsweise eines Navigationssystems und/oder eines Einparkhilfe-Assistenzsystems und/oder einer Freisprecheinrichtung verwendet.

Herkömmliche Lautsprecher in einem Kraftfahrzeug sind als elektrodynamische Lautsprecher mit Permanentmagneten aufgebaut. Diese sind relativ voluminös und schwer, was aufgrund des begrenzten Bauraums in einem Kraftfahrzeug häufig zu Kompromissen zwischen Einbauort und Abstrahlcharakteristik führt.

Aus der JP 2004 056 564 A ist ein Flächen-Lautsprecher bekannt, der hinter dem Dachhimmel angeordnet ist, so dass hinsichtlich Größe und Form ein größerer Freiheitsgrad besteht.

Aus der WO 99/56498 ist ein akustisches Element bekannt, umfassend mindestens zwei poröse Schichten, die elektrisch leitend oder an einer Seite metallisiert sind. Zwischen den zwei porösen Schichten ist eine isolierte Kunststoffschicht angeordnet, die vorzugsweise zweilagig ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Lagen eine metallische Beschichtung ist, über die die Kunststoffschicht auf ein bestimmtes elektrisches Potential aufladbar ist. An bestimmten Stellen ist die Kunststoffschicht mit den porösen Schichten verbunden. Zwischen zwei solchen Nahtstellen ist ein Luftspalt zwischen den porösen Schichten und der Kunststoffschicht. Durch Anlegen eines Signals an mindestens eine poröse Schicht wird dann die Kunststoffschicht in Schwingung versetzt, wobei vorzugsweise auch die andere poröse Schicht mit dem gegenphasigen Signal beaufschlagt wird. Diese Anordnung stellt einen elektrostatischen Flächen-Lautsprecher dar.

Aus der DE 199 58 836 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Kommunikation in einem Fahrzeug bekannt, wobei die Sprachsignale der Insassen eines Fahrzeugs für jeden Insassen einzeln über ein ihm im Rahmen seines Sitzplatzes zugeordnetes Mikrofon aufgenommen werden, wobei die aufgenommenen Sprachsignale für jeden Insassen getrennt in einer Eingangsstufe verstärkt und zur Startpegelminimierung und Frequenzanpassung gefiltert werden, wobei die verstärkten und gefilterten Sprachsignale jedes einzelnen Insassen zur Aufteilung auf die Ausgangskanäle und damit zur Aufteilung auf die einzelnen Komponenten einer aus Lautsprechern bestehenden Sprachausgabeeinrichtung, in Abhängigkeit der örtlichen Zuordnung des Mikrofons im Fahrzeug, über welches das Sprachsignal aufgenommen wurde und in Abhängigkeit der örtlichen Zuordnung jedes einzelnen Lautsprechers der Sprachausgabeeinrichtung im Fahrzeug, über die das Sprachsignal ausgegeben werden soll, über eine Summier- und Verteilstufe einer für jeden Ausgangskanal individuellen Signalverarbeitung in Form einer Laufzeitkorrektur und einer Pegeldifferenzierung unterzogen wird und die Zuordnung des für jeden Ausgangskanal individuell verarbeiteten Sprachsignals zu den einzelnen Ausgangskanälen und damit zu den einzelnen Lautsprechern der Sprachausgabeeinrichtung über eine Anpassstufe erfolgt, in der über eine Pegelanpassung und eine Frequenzanpassung eine auf jeden Ausgangskanal und damit auf jeden Lautsprecher der Sprachausgabeeinrichtung abgestimmte Anpassung des jeweiligen Sprachsignals an die räumlichen Bedingungen des Fahrzeugs und die gewünschte Lautstärke erfolgt. Die Mikrofone können dabei als Richtmikrofone ausgebildet sein. Weiter wird eine Nutzung als Telefoneinrichtung mit freier Zuordnung der Teilnehmer innerhalb des Fahrzeuges vorgeschlagen. Bei einer Nutzung im Rahmen von Telefonprozessen kann aufgrund der Struktur der Vorrichtung ein Gespräch beispielsweise jedem Platz und damit jedem Insassen zugeordnet werden. Die Wiedergabe kann dabei gesteuert über ausgewählte Lautsprecher erfolgen, so dass auch ausgewählte Insassen des Fahrzeuges am Telefongespräch beteiligt werden können. Gleichzeitig kann das Mithören an bestimmten Plätzen eingeschränkt werden. Das geschieht dadurch, dass das ankommende Signal auf entsprechend ausgewählte Lautsprecher geschaltet und als fiktive bzw. virtuelle Sprachquelle behandelt wird. Das oder die abgehenden Signale werden dem gleichen Prozess unterzogen wie das Signal, welches für die interne Kommunikation genutzt wird. Eine Ausgliederung bestimmter Plätze oder Bereiche sowohl von der Aufnahme- als auch von der Wiedergabeseite kann ebenfalls über die Bedieneinheiten der Steuereinheit eingestellt werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Freisprecheinrichtung in einem Kraftfahrzeug weiter zu verbessern.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu ist die Freisprecheinrichtung mit mindestens einem Richtlautsprecher ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die abgestrahlten akustischen Signale im Wesentlichen nur von den aktiven Teilnehmern des Telefongesprächs gehört werden. Dies ermöglicht das Führen eines privaten Telefongesprächs in einem Kraftfahrzeug, ohne dass die anderen Fahrzeuginsassen mithören können bzw. mithören müssen. Unter einem Richtlautsprecher wird dabei eine akustische Quelle verstanden, die in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedlich abstrahlt, wobei die Ausrichtung mit der stärksten Abstrahlung (Hauptkeule) mit einem Winkel von 0° bezeichnet wird. Die Güte eines Richtstrahlers bzw. Richtlautsprechers wird im Allgemeinen durch die flächige Ausdehnung des Strahlers im Vergleich zur Wellenlänge der betrachteten Frequenzen bestimmt. Eine mögliche Definition des erfindungsgemäßen Richtlautsprechers ist, dass für Frequenzen, deren Wellenlänge kleiner als die Ausdehnung des Strahlers vertikal zur Ausrichtung des Strahlers ist, alle Nebenkeulen der Richtcharakteristik oberhalb von 45 ° abweichend von der Ausrichtung des Strahlers und mindestens –10 dB kleiner sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Richtlautsprecher als mindestens ein elektrostatischer Flächen-Lautsprecher ausgebildet. Dieser weist gegenüber herkömmlichen elektrodynamischen Lautsprechern den Vorteil auf, dass dieser äußerst flach ist und daher und aufgrund der verwendeten Materialien gut biegbar ist, wodurch die Einbindung in Kraftfahrzeugformteile vereinfacht wird. Des Weiteren ist die Abstrahlcharakteristik enger. Ein weiterer Vorteil ist, dass der nicht aktiv angesteuerte Flächen-Lautsprecher für hohe Frequenzen von beispielsweise größer 1 kHz automatisch als Dämpfer wirkt und so störende Geräusche dämpft.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Lautsprecheranordnung aus mindestens zwei benachbarten Flächen-Lautsprechern gebildet, die mittels unterschiedlicher komplexer Übertragungsfunktionen zur Einstellung einer Abstrahlcharakteristik ansteuerbar sind. Hierdurch kann die Abstrahlcharakteristik insbesondere bei tiefen Frequenzen erheblich verbessert werden, da es ansonsten bei tiefen Frequenzen zu Nebenkeulen kommt, die zu einem Übersprechen zu benachbarten Fahrzeugsitzen führen. Mittels der komplexen Übertragungsfunktionen kann hingegen ein Richt-Lautsprecher über die gesamte Audio-Frequenz eingestellt werden. Dabei können die komplexen Übertragungsfunktionen fest eingestellt werden oder aber adaptiv geändert werden, um eine den jeweiligen Gegebenheiten angepasste Abstrahlcharakteristik hinsichtlich Öffnungswinkel und/oder Richtung einzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die verschiedenen Flächen-Lautsprecher konzentrisch umeinander angeordnet, so dass eine um die Abstrahlrichtung symmetrische Abstrahlcharakteristik einstellbar ist, die einen sehr geringen Öffnungswinkel aufweisen kann. Hierzu sind die Flächen-Lautsprecher entweder als Ringe ausgebildet oder als Rechtecke bzw. Quadrate, die umeinander angeordnet sind.

Alternativ können die Flächen-Lautsprecher streifenförmig nebeneinander angeordnet werden, so dass mindestens ein seitliches Übersprechen verhindert wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist der einfache Aufbau.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Richtmikrofon als elektrostatisches Flächen-Mikrofon ausgebildet, wobei hinsichtlich der Vorteile auf die Ausführungen am Flächen-Lautsprecher Bezug genommen werden kann. Dabei kann eine vorteilhafte Eigenschaft der elektrostatischen Lautsprecher ausgenutzt werden, nämlich dass diese relativ einfach auch als Mikrofon betrieben werden können. Wird an die porösen Schichten keine Signalspannung aktiv angelegt, so führt eine Schallwelle zu einer Auslenkung der Kunststoffschicht, die eine Spannungsänderung an den Elektroden der porösen Schichten zur Folge hat, die als Signalspannung abgreifbar ist.

Aufgrund des Reziprozitätsthermes kann auch die Empfangscharakteristik des Richtmikrofons weiter dadurch verbessert werden, dass mehrere Flächen-Mikrofone verwendet werden, die mittels unterschiedlicher komplexer Empfangsfunktionen zur Einstellung einer Empfangscharakteristik ansteuerbar sind.

Weiter vorzugsweise werden dabei die Flächen-Mikrofone konzentrisch zueinander angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Richtmikrofone und/oder Richtlautsprecher in den Dachhimmel integriert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Richtmikrofone und/oder Richtlautsprecher mittels eines Wechselrahmens in den Dachhimmel integriert, wobei die beiden Panel-Seiten eines Richtlautsprechers und/oder Richtmikrofons gegebenenfalls unterschiedliche Motive aufweisen können. Dabei wird ausgenutzt, dass die elektrostatischen Panels symmetrisch aufgebaut sind. Mittels der unterschiedlichen Motive kann beispielsweise ein Motiv an den Dachhimmel angepasst sein, wohingegen das andere Motiv ein Kinder-Dekor aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Dachhimmel selbst aus dem Panel-Material der Flächen-Lautsprecher und/oder Flächen-Mikrofone ausgebildet. Durch entsprechende Strukturierungen können dann Bereiche des Panels als Lautsprecher, Mikrofone oder Zuleitungen definiert werden. Hierdurch wird der Dachhimmel zu einem Multifunktionselement. Vorzugsweise wird dann die poröse Schicht als Isolator ausgebildet, die an der der Kunststoffschicht zugewandten Seite metallisiert ist. Hierdurch liegt an der der Fahrgastzelle zugewandten Seite des Dachhimmels keine Spannung an.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens einem weiteren Fahrzeugsitz ein Richtlautsprecher und ein Richtmikrofon zugeordnet. Hierdurch ist es zum einen möglich, die Freisprecheinrichtung für die Telefonverbindung wahlweise einem oder mehreren Fahrzeugsitzen gleichzeitig zuzuordnen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden über die Richtlautsprecher eines nicht an einem Telefongespräch eingebundenen Fahrzeugsitzes interferierende und/oder das Übersprechen überdeckende Akustiksignale, wie beispielsweise Musik, abgestrahlt. Hierdurch können gegebenenfalls noch vorhandene Nebenkeulen, die zu einem unerwünschten Übersprechen führen, kompensiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mittels einer Eingabeeinheit ausgewählt werden, welcher oder welche Fahrzeugsitze in die Fernsprechverbindung eingebunden werden sollen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Freisprecheinrichtung.
Die Freisprecheinrichtung 1 umfasst einen Richtlautsprecher 2 und ein Richtmikrofon 3. Der Richtlautsprecher 2 besteht aus drei elektrostatischen Flächen-Lautsprechern 4–6. Ebenso besteht das Richtmikrofon 3 aus drei elektrostatischen Flächen-Mikrofonen 7–9. Den Flächen-Lautsprechern 4–6 sind jeweils eine komplexe Übertragungsfunktion H4(f)–H6(f) zugeordnet. Entsprechend sind den Flächen-Mikrofonen 6–8 jeweils eine komplexe Empfangsfunktion H7(f)–H9(f) zugeordnet. Die jeweils drei Flächen-Lautsprecher 4–6 sowie Flächen-Mikrofone 7–9 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Des Weiteren umfasst die Freisprecheinrichtung 1 einen Audio-Prozessor 10 und ein Telekommunikationsmodul 11, das beispielsweise als GSM-Modul ausgebildet ist, wobei der Audio-Prozessor 10 auch in dem Telekommunikationsmodul integriert sein kann. Über die komplexen Übertragungsfunktionen H4(f)–H6(f) kann nun ein Beamforming erreicht werden, so dass Nebenkeulen des Richtlautsprechers 2 minimiert werden. Entsprechendes gilt für Empfangsfunktionen H7(f)–H9(f) des Richtmikrofons 3. Diese werden nun so gewählt, dass sich bezogen auf den zugeordneten Fahrzeugsitz eine sehr schmale Hauptkeule für die Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristik ergibt. Wie durch die weiteren Ein- bzw. Ausgänge am Audio-Prozessor 10 angedeutet, können parallel weitere Richtlautsprecher und Richtmikrofone angesteuert werden, die anderen Fahrzeugsitzen zugeordnet sind. Diese können dann entweder ebenfalls in die Fernsprechverbindung eingebunden werden oder aber über deren Richtlautsprecher wird ein interferierendes Signal oder ein zusätzliches Signal, wie beispielsweise Musik, eingespielt.

Claims

Freisprecheinrichtung in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Mikrofon und mindestens ein Lautsprecher, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet sind, wobei das Mikrofon als Richtmikrofon ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lautsprecher als Richtlautsprecher (2) ausgebildet ist.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtlautsprecher (2) als mindestens ein elektrostatischer Flächen-Lautsprecher (4–6) ausgebildet ist.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtlautsprecher (2) aus mindestens zwei benachbarten Flächen-Lautsprechern (4–6) gebildet ist, die mittels unterschiedlicher komplexer Übertragungsfunktionen (H4-H6) zur Einstellung einer Abstrahlcharakteristik ansteuerbar sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen-Lautsprecher (4–6) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen-Lautsprecher (4–6) streifenförmig nebeneinander angeordnet sind.
Freisprecheinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtmikrofon (3) als elektrostatisches Flächen-Mikrofon (7–9) ausgebildet ist.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtmikrofon aus mindestens zwei benachbarten elektrischen Flächen-Mikrofonen (7–9) gebildet ist, die mittels unterschiedlicher komplexer Empfangsfunktionen (H7–H9) zur Einstellung einer Empfangscharakteristik ansteuerbar sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen-Mikrofone (7–9) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Freisprecheinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtmikrofone (3) und/oder Richtlautsprecher (2) in den Dachhimmel integriert sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachhimmel aus Panel-Material der elektrostatischen Flächen-Lautsprecher (4–6) und/oder -Mikrofone (7–9) ausgebildet ist.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Panel-Material derart strukturiert ist, dass Bereiche des Panels als Richtmikrofone (3), Richtlautsprecher (2) oder Zuleitungen definiert sind.
Freisprecheinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem weiteren Fahrzeugsitz ein Richtlautsprecher (2) und ein Richtmikrofon (3) zugeordnet sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass über den Richtlautsprecher (2) eines nicht an einem Telefongespräch eingebundenen Fahrzeugsitzes interferierende und/oder das Übersprechen überdeckende Akustiksignale abstrahlbar sind.
Freisprecheinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Eingabeeinheit auswählbar ist, welche Fahrzeugsitze in die Fernsprechverbindung einbindbar sind.