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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Signalen selektiv für bestimmte in einem Fahrzeug befindliche Personen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung von akustischen Signalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Der Wunsch, akustische Signale in einem Fahrzeug selektiv für eine oder mehrere in dem Fahrzeug befindliche Personen so zu generieren, dass diese die weiteren in dem Fahrzeug befindlichen Personen, welche nicht die Adressaten der akustischen Signale sind, nicht beeinträchtigen, ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So beschreibt beispielsweise die gattungsgemäße
DE 101 56 954 B9 eine adaptive Akustik, welche ein Kamerasystem und eine Bildverarbeitungseinrichtung nutzt, um den Kopf bzw. das Ohr einer Zielperson zu erkennen. Über eine Lautsprecheranordnung von einzelnen akustischen Lautsprechern in einem Array, also einem zweidimensionalen Feld von Einzellautsprechern, wird dann gezielt die gewünschte Person im Bereich der erkannten Position ihres Kopfes bzw. ihrer Ohren beschallt. Eine vergleichbare Vorgehensweise – jedoch ohne Kamera – ist außerdem aus der
DE 10 2014 217 344 A1 bekannt. In beiden Fällen wird dabei im Wesentlichen die Tatsache genutzt, dass der Schallpegel mit der Entfernung vergleichsweise schnell abnimmt, sodass die entsprechende Beschallung der Zielperson durch die gezielte Beschallung im Bereich der Zielperson erfolgt, und dass für andere Personen aufgrund des abnehmenden Schallpegels das akustische Signal nicht oder zumindest nur abgeschwächt zu hören ist. Der Aufwand ist dabei vergleichsweise groß, da eine Mehrzahl von akustischen Lautsprechern benötigt wird, welche eine große Fläche einnehmen. Die Wirkung ist außerdem vergleichsweise eingeschränkt, da die anderen Personen das Signal zwar nicht mehr so laut hören wie die Zielperson, es bleibt aber auch für die anderen Personen im Fahrzeug in den meisten Fällen noch hörbar und kann stören.
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In dem in der
DE 10 2014 217 344 A1 genannten Stand der Technik wird außerdem beschrieben, dass ein hörbarer Schall auf einen Ultraschallträger aufmoduliert und fokussiert auf die Hörzonen der jeweiligen Personen abgestrahlt wird. Dies erfordert jedoch gemäß der Darstellung in dieser Schrift entsprechend hohe Schallpegel, was nachteilig ist.
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Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik kann außerdem auf die
DE 10 2009 060 177 A1 hingewiesen werden. Über eine Schallerzeugungsvorrichtung, in diesem Fall im Außenbereich des Fahrzeuges, welche mindestens einen Ultraschalllautsprecher umfasst, wird eine Warnung beispielsweise an Fußgänger oder Radfahrer in der Umgebung des Fahrzeugs abgegeben, wenn eine Gefährdung beispielsweise durch ein Einparken oder Ausparken des Fahrzeugs besteht. Der Schall wird dabei gerichtet in der Richtung der Person abgestrahlt, um bei dieser nicht nur eine erhöhte Aufmerksamkeit zu erreichen, sondern diese auf die Richtung, aus welcher die Gefahr droht, entsprechend zu sensibilisieren.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Signalen selektiv für bestimmte in dem Fahrzeug befindliche Personen zu schaffen, welche gemäß der gattungsgemäßen Schrift ausgebildet ist, und welche die dortige Vorrichtung bzw. das dortige Verfahren weiter verbessert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 6 löst die Aufgabe ebenfalls. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Unteransprüchen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
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Die Vorrichtung nutzt anders als die Aufbauten gemäß dem Stand der Technik anstelle eines Arrays von akustischen Lautsprechern mehrere vorzugsweise in einer Reihe angeordnete Ultraschallquellen. Diese sind sehr viel kompakter als akustische Lautsprecher. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können auch diese idealerweise in einem zweidimensionalen Array angeordnet werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass eine Ansteuerungseinrichtung genutzt wird, um die Ultraschallquellen mit einem auf dem Ultraschall aufmodulierten hörbaren Signal in zeitlicher Abfolge so anzusteuern, dass sich das akustische Signal durch von den Ultraschallwellen erzeugte Druckschwankungen an der zuvor beispielsweise über die Bildverarbeitungseinrichtung und/oder eine Modellbildung ermittelten Raumposition der Ohren der Zielperson ausbildet. Hierfür wird die Tatsache genutzt, dass durch die Anordnung in einer Linie oder idealerweise in einem Array und die zeitlich nacheinander erfolgende Ansteuerung der einzelnen Ultraschallquellen mit dem aufmodulierten akustischen Teilsignal über Interferenzen der Ultraschallwellen an beliebigen vor dem Array bzw. der Reihe der Ultraschallquellen liegenden Raumpunkten Interferenzen zwischen den Ultraschallwellen erzeugt werden können. Diese Interferenzen führen zu entsprechenden Druckschwankungen in der Luft, welche das aufmodulierte akustische Teilsignal, damals akustisches „Vollsignal” hörbar machen. Insbesondere bei der Verwendung eines Arrays von Ultraschallquellen ist man dabei in der Wahl des Raumpunktes, in dem so eine virtuelle Schallquelle erzeugt werden kann, vergleichsweise frei. So lässt sich also beispielsweise im oder unmittelbar vor dem Ohr, welches idealerweise über ein Kamerasystem und eine Bildverarbeitungseinrichtung erkannt worden ist, der gewünschte Schall erzeugen. Es entsteht also eine virtuelle Schallquelle, welche in ihrer Lautstärke vergleichsweise gering eingestellt werden kann, da sie ja unmittelbar im Bereich des Ohres der Zielperson bzw. im Bereich beider Ohren der jeweiligen Zielperson entsteht. Damit ist eine Beeinträchtigung von anderen Personen in dem Fahrzeug durch den Schall nicht gegeben, sodass das akustische Signal ausschließlich für die Zielperson hörbar wird. Beispielsweise können so entsprechende Warnmeldungen für den Fahrer des Fahrzeuges generiert werden, welche für die weiteren in dem Fahrzeug befindlichen Personen nicht weiter interessant sind und dementsprechend von diesen auch nicht gehört werden.
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Idealerweise sind die einzelnen Ultraschallquellen der Reihe bzw. des Arrays dabei gleichphasig betrieben, sodass eine zeitverzögerte Ansteuerung besonders einfach und effizient zu den Interferenzen im Raum führt. Die eventuellen Phasenabweichungen bei nicht gleichphasig betriebenen Ultraschallwellen und der damit einhergehende Rechenaufwand lassen sich so vermeiden.
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Prinzipiell ist so eine gezielte Übertragung von akustischen Signalen jeder Art an eine oder mehrere selektiv ausgewählte Personen innerhalb des Fahrzeugs möglich. Bevorzugt nutzt das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch akustische Signale, welche als Warnmeldungen ausgebildet sind. Solche Warnmeldungen sowie gegebenenfalls Sprachanweisungen beispielsweise eines Navigationssystems können auf diese Art besonders einfach und effizient und mit ausreichender Qualität übertragen werden. Die Anwendung für solche „akustisch” vergleichsweise einfache Signale ist dabei von besonderem Vorteil, da diese mit vergleichsweise geringem Aufwand hinsichtlich der Modulation und der Übertragung für die jeweilige Person selektiv eingespielt werden können.
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Alternativ oder ergänzend zu der Erkennung der Position der Ohren der jeweiligen Zielperson über ein Kamerasystem kann auch eine Modellbildung genutzt werden, anhand welcher in etwa abgeschätzt und/oder simuliert werden kann, wo die Ohren der jeweiligen Zielperson zu erwarten sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann die Vorrichtung oder das Verfahren dabei Daten aus der Belegung und/oder der Einstellung des Sitzes der jeweiligen Zielperson nutzen. So kann beispielsweise über die Tatsache dass der Sitz belegt ist, was auch in den heutigen Fahrzeugen schon ausgewertet wird, prinzipiell erkannt werden, dass in diesem Bereich eine potenzielle Zielperson sitzt. Durch beispielsweise das Gewicht und die Einstellung des Sitzes kann dann auf die Größe der jeweiligen Person geschlossen werden, und auf die Position des Kopfes weiter vorn oder weiter hinten in dem Fahrzeug, je nach Anstellwinkel der Sitzlehne. Bereits durch eine solche vergleichsweise einfache Modellbildung kann mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden, in welchem Bereich der Kopf und damit die Ohren der Zielperson sind.
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Dies kann beispielsweise alleine oder zusammen mit einem Kamerasystem und einer Bildverarbeitungseinrichtung genutzt werden, um so eine einfache und schnelle Bildverarbeitung in dem durch die Modellbildung bereits vorgegebenen potenziellen Zielbereich zu ermöglichen. Hierdurch lässt sich die Auswertung der Bilddaten beschleunigen und vereinfachen. Idealerweise ist eine dynamische Nachführung der Position der Schallerzeugung möglich, wenn die Person sich bewegt, beispielsweise vorbeugt, zurücklehnt oder dergleichen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben wird.
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In der Darstellung der einzigen beigefügten Figur ist der angedeutete Innenraum eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Fahrzeugs zu erkennen.
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In der Darstellung der Figur ist ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Fahrzeug 1 mit seinem Innenraum 2 exemplarisch angedeutet. In dem Innenraum 2 befinden sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von der Seite gesehen ein Vordersitz 3 sowie ein Rücksitz 4. Der Vordersitz 3 ist mit einer ersten Person 5 belegt, welche nachfolgend als Zielperson bezeichnet wird. Eine weitere Person 6 befindet sich auf dem Rücksitz 4. Die Zielperson 5 kann beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs 1 sein.
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Im Falle einer entsprechenden Situation wird nun ein akustisches Signal generiert, welches dem Fahrer zugespielt werden soll. Dies kann beispielsweise die Anweisung eines Navigationssystems oder ein Warnsignal aufgrund einer erkannten Geschwindigkeitsbegrenzung oder eines erkannten Problems mit dem Fahrzeug sein. Auch weitere akustische Signale, insbesondere Warnsignale, wie sie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt sind, können der Zielperson 5 zugespielt werden. Rein beispielhaft wird über ein mit 7 bezeichnetes angedeutetes Steuergerät dieses Signal erzeugt und zu einer Ansteuerungseinrichtung 8 übertragen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel soll der Innenraum 2 des Fahrzeugs 1 über eine Innenraumkamera 9 verfügen, welche den Innenraum des Fahrzeugs 1 erfasst. Über eine Bildverarbeitungseinrichtung 10 können die von der Innenraumkamera 9 erfassten Daten ausgewertet werden. In diesem Fall soll insbesondere die Position der in der Darstellung der Figur angedeuteten und mit 11 bezeichneten Ohren der Zielperson 5, wobei in der Darstellung der Figur lediglich eines der Ohren 11 zu erkennen ist, ermittelt werden. Diese ermittelte Position wird von der Bildverarbeitungseinrichtung 10 ebenfalls an die Ansteuerungseinrichtung 8 übertragen. In der Ansteuerungseinrichtung 8 wird nun das akustische Signal der Steuereinheit 7 auf Ultraschallsignale aufmoduliert, welche über mehrere Ultraschallquellen 12 abgegeben werden. Die Ultraschallquellen 12 sind hier als mehrere der Ultraschallquellen 12 in einer Reihe dargestellt. Dies ist prinzipiell möglich und für viele Anwendungen ausreichend. Eine Verbesserung der später noch erläuterten Positionierung des akustischen Signals im Bereich der Ohren 11 der Zielperson 5 ergibt sich, wenn anstelle der hier dargestellten Reihe von Ultraschallquellen 12 ein zweidimensionales Array von Ultraschallquellen verwendet wird. Dieses Array würde beispielsweise in dem hier dargestellten Fall in die Bildebene hineinragen, sodass im Bereich des Daches des Fahrzeuginnenraums 2 ein solches Array von Ultraschallquellen 12 angeordnet ist.
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In der Darstellung der Figur ist das Array der Ultraschallquellen 12 bzw. die eine aus dem Array dargestellte Reihe der Ultraschallquellen 12 dabei stark übertrieben und vergrößert dargestellt, um dies besser erkennbar zu machen. Der Vorteil von Ultraschallquellen bzw. einem Array von Ultraschallquellen 12 ist es gerade, dass diese entsprechend klein verbaut werden können, sodass das Array selbst eine vergleichsweise kleine Abmessung aufweist, insbesondere eine sehr viel kleinere im Verhältnis zu der Größe der Zielperson 5 bzw. der weiteren Person 6, als in der Darstellung der Figur angedeutet.
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Die einzelnen Ultraschallquellen 12 werden nun phasengleich betrieben. Über die Ansteuerungseinrichtung 8 werden diese durch eine geeignete zeitliche Verzögerung zueinander innerhalb der Reihe oder des Arrays der Ultraschallquellen 12 so angesteuert, dass der zeitliche Laufabstand der Wellen zwischen der jeweiligen Ultraschallquelle 12 und dem Bereich des Ohrs 11 der Zielperson 5 gleich ist, sodass sich im Bereich des Ohrs 11 durch Interferenzeffekte Druckwellen in der in dem Fahrzeuginnenraum 2 befindlichen Luft ausbilden, welche eine virtuelle Punktschallquelle bilden. Diese kann sehr dicht am Ohr 11 der Zielperson 5 erzeugt werden, und ermöglicht dabei mit vergleichsweise geringer Lautstärke die Weitergabe der akustischen Information von der virtuellen Punktschallquelle an die Zielperson 5. Die weitere Person 6 kann diese sehr leisen akustischen Informationen im Bereich der Ohren 11 der Zielperson 5 aufgrund ihres Abstands zu der Zielperson 5 nicht wahrnehmen und wird dementsprechend nicht gestört. Neben der Bereitstellung von virtuellen Punktschallquellen im Bereich der Ohren 11 der Zielperson 5 wäre es nun auch denkbar, dass mehrere fokussierte virtuelle Punktschallquellen gleichzeitig erzeugt werden, beispielsweise im Falle eines während der Fahrt gelösten Sicherheitsgurts am Rücksitz 4. In diesem Fall könnte die Warnung parallel an die Zielperson 5, beispielsweise den Fahrer, und die weitere Person 6 auf dem Sitzplatz bzw. Rücksitz 4 mit dem gelösten Sicherheitsgurt erfolgen.
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Die Vorrichtung bzw. das Verfahren ermöglicht so eine hohe Dämpfung von akustischen Signalen für Personen, beispielsweise die weitere Person 6, die von diesen Signalen nicht betroffen sind, beispielsweise von Navigationsanweisungen oder Warnmeldungen der Fahrzeugsteuerung, welche primär für den Fahrer als Zielperson 5 interessant sind. Hierdurch wird eine geringe Belästigung der weiteren Person 6 ermöglicht, was eine Steigerung des Fahrkomforts für diese weitere Person bedeutet. Darüber hinaus lassen sich Informationen auch an die Zielperson übertragen, welche ausschließlich für die Zielperson 5 interessant sind, und welche von der weiteren Person 6 nicht gehört werden sollen, da beispielsweise die Zielperson 5 dies nicht wünscht. Eine gewisse Anonymität und ein guter Datenschutz ist bei einer derartigen Vorrichtung bzw. einem derartigen Verfahren somit sichergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10156954 B9 [0002]
- DE 102014217344 A1 [0002, 0003]
- DE 102009060177 A1 [0004]