DE10113735A1

DE10113735A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Geräuschreduzierung

Info

Publication number: DE10113735A1
Application number: DE10113735A
Authority: DE
Inventors: George Malcolm Swift Joynes
Original assignee: Roke Manor Research Ltd
Current assignee: Roke Manor Research Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-11-15
Also published as: FR2808371B1; FR2808371A1; GB2360900B; GB0007590D0; US20020076059A1; GB2360900A

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Fahrzeug bereitgestellt. Die Vorrichtung arbeitet mit einem Interferometer, das sich in einer Kopfstütze befindet, um den Schall in der Nähe der Ohren des Fahrers zu messen. Es wird ein gleich starker und entgegengesetzt gerichteter Schall erzeugt und zu dem Ohr übertragen, wodurch der für den Fahrer hörbare Geräuschpegel reduziert wird. Es kann ein Mikrophon vorgesehen sein, um eine separate Messung des Hintergrundgeräusches vorzunehmen, um die Geräuschreduzierung zu erleichtern. Es kann eine Verfolgungsvorrichtung verwendet werden, um den Ort der Ohren des Fahrers zu finden und zu verfolgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Geräuschreduzierung. Insbe sondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Fahrzeug.

Der Begriff Rauschen kann zur Bezeichnung unerwünschter Signale im allge meinen verwendet werden. Diese unerwünschten Signale können viele Formen annehmen, wie zum Beispiel elektromagnetische Signale oder Schallwellen. Von nun an wird in diesem Dokument der Begriff Rauschen bzw. Geräusch zur Be zeichnung unerwünschter Schallwellen verwendet.

Hintergrundgeräusche sind fast überall vorhanden. Mit zunehmender Bevölke rungsdichte der Städte erreichen die Hintergrundgeräuschpegel eine noch nie da gewesene Höhe, was die Menschen dazu veranlaßt, drastische Maßnahmen zur Geräuschreduzierung zu ergreifen. Entlang Autobahnen werden schallreduzieren de Zäune verwendet, um die durch den Straßenverkehr verursachten Geräusche zu reduzieren. In den meisten modernen Häusern werden Fenster mit Doppelvergla sung verwendet, um den Straßenlärm zu reduzieren.

Analog dazu sind Hintergrundgeräusche ein Problem für die Fahrer von Autos und Lastwagen. Diese Geräusche stammen von mehreren Quellen, so zum Bei spiel von der Straße, dem Motor des Fahrzeugs, von anderen Fahrzeugen und dem Wind. Mittel zur Reduzierung dieser Hintergrundgeräusche werden schon seit geraumer Zeit untersucht, jedoch mit begrenztem Erfolg.

Die beiden Hauptverfahren zur Geräuschreduzierung im allgemeinen lassen sich in passive und aktive Verfahren unterteilen.

Passive Geräuschreduzierungsverfahren bedienen sich der Konstruktions- und Materialtechnik, um das Niveau des von der Quelle abgestrahlten Geräusches zu reduzieren. Bei passiven Verfahren wird auch das, was von dem Geräusch noch übrigbleibt, absorbiert oder reflektiert, um die beispielsweise für den Fahrer des Fahrzeugs und die Beifahrer hörbare Niveau zu minimieren. Ein weiteres passives Verfahren besteht darin, die Ohren einer Person beispielsweise mit Ohrstöpseln abzudecken oder zu verschließen. Das passive Verfahren zur Geräuschreduzie rung hat einen gewissen Erfolg gehabt, wenngleich mit beachtlichen Kosten. Pas sive Verfahren zur Geräuschreduzierung bedeuten ferner eine unerwünschte Ein schränkung bei der Konstruktion des Fahrzeugs und können für den Benutzer un bequem sein.

Das zweite Verfahren zur Geräuschreduzierung ist die aktive Lärmbekämp fung. Dabei werden akustische Wandler und elektronische Systeme verwendet, um Räume, normalerweise von begrenzter Größe, zu schaffen, in denen der Schall abgetastet und ein gleich und entgegengesetzt polarisierter Auslöschschall einge leitet wird. Es können Rückkopplungs- und Mitkopplungstechniken verwendet werden, um eine aktive Geräuschauslöschung zu erreichen. Als Schlüsselanforde rungen zur Erzielung einer guten aktiven Geräuschauslöschung muß entweder das Geräusch im Bereich des Auslöschraumes gemessen werden können, oder es muß eine genaue Schätzung des Geräusches durch eine unabhängige Einrichtung mög lich sein, um eine genaue Kopie des Geräusches zu erzeugen und um diese Kopie dem Auslöschraum ohne gravierende Lärmprobleme in anderen Bereichen zuzu führen.

Aktive Lärmbekämpfung kann bekanntlich über ein im Verhältnis zur Wel lenlänge des Störgeräusches kleines Schallvolumen erreicht werden. Bei einem Schmalbandrauschsignal hat das Auslöschsignal eine zu dem Störgeräusch entge gengesetzte Phase. Mit zunehmendem Abstand zwischen dem Punkt der maxi malen Geräuschauslöschung und dem Abtastpunkt entfernt sich der Phasenunter schied von 180 Grad, und es kommt zu einer sehr raschen Abnahme der Wirk samkeit der Schallauslöschung auf beiden Seiten des 180-Grad-Punktes. Dasselbe Prinzip gilt für ein Breitbandrauschsignal, wenngleich die schlechteste Leistung am höchsten Ende des Frequenzbandes erreicht werden wird.

Die notwendige Höhe der Geräuschauslöschung wird je nach Anwendung ver schieden sein. Für das menschliche Gehör entspricht beispielsweise eine Reduzie rung des Schallpegels um 10 dB (Dezibel) einer subjektiven Halbierung des Schallpegels. Eine Geräuschreduzierung um 20 dB bedeutet also eine signifikante und merkliche Geräuschreduzierung. Um dies jedoch über eine Bandbreite von 3 kHz zu erreichen, darf der Abtastpunkt nicht mehr als 1,7 mm vom Punkt der ma ximalen Geräuschauslöschung entfernt sein. Dies stellt ein technisches Problem dar.

Gegenwärtig wurde dieses technische Problem, daß der Sensor nahe bei dem Punkt der Geräuschauslöschung angebracht werden muß, auf zweierlei Weise in Angriff genommen. Die Abtastvorrichtung, zum Beispiel ein Mikrophon, kann sehr nahe bei dem Schallvolumen, wo eine maximale Auslöschung erforderlich ist, angebracht werden. Alternativ werden Vorhersagetechniken verwendet, mit denen mehrere Messungen entfernt von diesem Schallvolumen vorgenommen werden können.

Bei dem ersten dieser bekannten Verfahren muß ein Mikrophon an auffälliger Stelle in bezug auf das auszulöschende Schallvolumen angebracht werden. Wenn zum Beispiel die Geräuschreduzierung für normale Tonfrequenzen in den Ohren eines Beifahrers erreicht werden soll, müssen die Mikrophone sehr nahe bei dem Gehörgang jedes Ohres angebracht werden. Idealerweise sollte die Geräuschaus löschung am Trommelfell selbst stattfinden, aber man nimmt an, daß es aufgrund der Tatsache, daß der Gehörgang wie ein Wellenleiter mit wenig Dispersion wirkt, ausreicht, die Auslöschung am Eingang in den Gehörgang vorzunehmen. Dieses Verfahren ist jedoch oft inakzeptabel wegen der auffälligen Beschaffenheit der Mikrophone.

Das zweite dieser bekannten Verfahren ist die Verwendung von Vorhersage techniken, mit denen das Schallsignal an einem von dem auszulöschenden Schall volumen entfernten Punkt bzw. an davon entfernten Punkten erfaßt werden kann. Das Problem bei diesem Verfahren besteht darin, daß die Fähigkeit zur Vorhersa ge des erforderlichen Auslöschsignals durch Änderungen in der Geometrie oder den Merkmalen der Umgebung stark beeinflußt wird und somit nur in einer recht einfachen und gut kontrollierten Umgebung funktionieren wird.

Somit muß eine Möglichkeit gefunden werden, um einen konstant hohen Grad der Geräuschauslöschung über einen möglichst weiten Tonfrequenzbereich mit Hilfe eines Verfahrens zu erzielen, das keinen mechanischen Zugang zum Ein gang in den Gehörgang erfordert oder unzuverlässige Vorhersagetechniken ver wendet.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Vorrichtung und ein zuverlässiges Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Fahrzeug be reitzustellen, wobei diese Vorrichturig bzw. dieses Verfahren sowohl kostengün stig ist als auch den Fahrer bzw. die Beifahrer der Fahrzeuge nicht stört.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Fahrzeug bereitzustellen, wobei die Änderungen im Schalldruck im Bereich des Gehörgangs aus der Ferne gemes sen werden, um die zur Erzeugung eines Geräuschauslöschsignals notwendigen Informationen zu erhalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Geräuschredu zierung in einem Bereich bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen Wandler umfaßt, der sich an einer ersten Stelle befindet und im wesentlichen in diesem Bereich vorhandenen Schall in ein Signal umwandeln kann, das durch eine Meß vorrichtung gemessen werden kann, wobei sich die Meßvorrichtung an der ersten Stelle oder an einer zweiten Stelle befindet und mit einer Schallauslöschvorrich tung gekoppelt ist, wobei die Schallauslöschvorrichtung so konfiguriert ist, daß sie ein Auslöschsignal von ungefähr gleicher Stärke und entgegengesetzter Pola rität wie das meßbare Signal erzeugt und das Auslöschsignal zu dem Bereich überträgt, wodurch das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches wesent lich reduziert wird.

Die erste Stelle kann in dem Bereich oder in der Nähe des Bereichs liegen.

Die zweite Stelle kann von dem Bereich entfernt sein.

Die vorbestimmte Stelle kann in der Nähe eines menschlichen Ohres liegen.

Der Wandler kann menschliche Haut sein. Die Haut kann Teil einer menschli chen Auricula sein. Die Haut kann die Concha auriculae sein. Die Haut kann das Cavum conchae sein.

Der Wandler kann mit einem druckempfindlichen Anstrich lackiert sein.

Der Wandler kann ein Sensor sein. Der Sensor kann so angeordnet sein, daß er in Reaktion auf Schall eine Spannung erzeugt. Alternativ kann der Sensor so an geordnet sein, daß er in Reaktion auf Schall ein Magnetfeld erzeugt.

Die Meßvorrichtung kann ein optisches Gerät wie zum Beispiel ein Interfero meter sein. Das Interferometer kann einen Laser als Lichtquelle verwenden.

Die Meßvorrichtung kann so angeordnet sein, daß sie eine Spannung mißt. Alternativ kann die Meßvorrichtung so angeordnet sein, daß sie ein Magnetfeld mißt.

Die Vorrichtung kann ferner eine Verfolgungsvorrichtung umfassen, die den Wandler suchen, einen Ort des Wandlers erfassen und den Ort des Wandlers auf spüren kann, wobei die Verfolgungsvorrichtung ferner den Ort des Wandlers der Meßvorrichtung mitteilen kann.

Die Verfolgungsvorrichtung kann sich in einer Kopfstütze befinden. Die Ver folgungsvorrichtung kann eine Videoverfolgungsvorrichtung sein.

Die Vorrichtung kann ferner eine weitere Meßvorrichtung umfassen, die sich entfernt von dem Bereich befindet und Hintergrundgeräusche entfernt von dem Bereich messen kann, wobei die Hintergrundgeräusche der Schallauslöschvor richtung mitgeteilt werden, damit die in diesem Bereich hörbaren Geräusche leichter reduziert werden können.

Die weitere Meßvorrichtung kann ein Mikrophon sein.

Die Vorrichtung kann ferner ein Filter umfassen, das zwischen der Meßvor richtung und der Auslöschvorrichtung angeordnet ist und einen Bereich von Fre quenzen hindurchlassen kann, wodurch die Vorrichtung in der Lage ist, ein Ge räusch anhand einer Frequenz des Geräusches auszulöschen.

Der Bereich kann sich in einem Fahrzeug befinden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Geräuschreduzie rung in einem Bereich bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Umwandeln von Schall in dem Bereich in ein Signal, Messen des Signals von einer von dem Bereich entfernten Stelle aus, Erzeugen eines Signals von un gefähr gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität wie das gemessene Signal, und Übertragen des erzeugten Signals zu dem Bereich, wodurch das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches wesentlich reduziert wird.

Das Verfahren kann ferner die folgenden Schritte umfassen: Messen von Hin tergrundschall entfernt von dem Bereich, und die Messung von Hintergrundschall dazu verwenden, um die Reduzierung des Niveaus des in dem Bereich hörbaren Geräusches zu erleichtern.

Während die wesentlichen Vorteile und Merkmale der Erfindung oben be schrieben wurden, wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und der ausführli chen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die lediglich als Beispiel angegeben wurde, besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform,

Fig. 3 den grundlegenden Aufbau der bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 4 einige Teile eines menschlichen Ohres,

Fig. 5 einen Schaltplan eines grundlegenden Auslöschsystems zur Ver wendung bei der bevorzugten Ausführungsform, und

Fig. 6 einen Schaltplan eines komplexeren Auslöschsystems zur Verwen dung bei der bevorzugten Ausführungsform.

In Fig. 1 sitzt eine Person 10, die ein Fahrer oder ein Beifahrer eines Fahr zeugs (nicht dargestellt) sein kann, in einem Sitz 12. Eine Kopfstütze 14 ist be weglich am oberen Teil des Sitzes befestigt und befindet sich hinter dem Kopf der Person. Die Lage der Kopfstütze ist so, daß eine Schallmeßvorrichtung 15 von fern die Schallpegel in der Nähe des Ohrs 18 der Person messen kann. Eine Schallauslöschvorrichtung 16 befindet sich ebenfalls in der Kopfstütze. Die Schallauslöschvorrichtung ist so konfiguriert, daß sie ein Auslöschsignal von un gefähr gleicher und entgegengesetzter Polarität wie das von der Schallmeßvor richtung gemessene Signal erzeugen kann und dieses Auslöschsignal zu dem Ohr 18 überträgt. Dies bewirkt, daß das Niveau des von dem Ohr hörbaren Geräusches wesentlich reduziert wird. Die Schallauslöschvorrichtung ist vorzugsweise ein Lautsprecher.

In der Kopfstütze befindet sich außerdem eine Verfolgungsvorrichtung 17, die die Lage des Ohrs 18 aufspüren und diese Information der Schallmeßvorrichtung 15 mitteilen kann. Die Verfolgungsvorrichtung kann auch mit der Schallauslösch vorrichtung 16 kommunizieren. Es könnten verschiedene Arten von Verfolgungs vorrichtungen wie zum Beispiel eine Videoverfolgungsvorrichtung verwendet werden. Die Verwendung von Videogeräten zum Suchen, Erfassen und Verfolgen eines Ziels ist wohlbekannt und wird als solches hier nicht näher erläutert. Es kann erforderlich sein, daß die Verfolgungsvorrichtung vor dem normalen Betrieb erst einmal eingerichtet werden muß.

In Fig. 2, wo Teile, die auch in Fig. 1 erscheinen, identische Bezugszeichen tragen, sind zwei Schallmeßvorrichtungen 15a und 15b, zwei Schallauslöschvor richtungen 16a und 16b und zwei Verfolgungsvorrichtungen 17a und 17b darge stellt. Die Schallmeßvorrichtungen können die Schallpegel in der Nähe jedes Oh res 18a, 18b der Person messen. Die Verfolgungsvorrichtungen können die Bewe gung des Kopfes 11 verfolgen und diese Bewegung den Schallmeßvorrichtungen mitteilen. Die Schallmeßvorrichtungen können ferner so eingestellt werden, daß Schall im wesentlichen an derselben Stelle gemessen werden kann, unabhängig von irgendeiner Bewegung jener Stelle. Vorteilhafterweise erleichtert dies die kontinuierliche Messung und Auslöschung von Geräuschen.

In Fig. 3, wo Teile, die auch in Fig. 1 und 2 erscheinen, identische Bezugszei chen tragen, ist das grundlegende Geräuschauslöschsystem 20 mit der Schallmeß vorrichtung 15 dargestellt, die die Änderungen im Schalldruck im Bereich des Gehörgangs 19 von fern messen kann. Die Meßvorrichtung steht über einen Leiter 22 mit einem Prozessor 26 in Verbindung. Der Prozessor kann den von der Meß vorrichtung gemessenen Schall interpretieren und dementsprechend das geeignete Geräuschauslöschsignal berechnen. Das Auslöschsignal wird dann längs eines Leiters 21 zu der Schallauslöschvorrichtung 16 übertragen, wo der entsprechende Auslöschschall erzeugt und zu dem Ohr übertragen wird.

Das Auslöschsystem kann auch ein Mikrophon 24 umfassen, das eine unab hängige Messung des Hintergrundgeräusches liefern kann. Das Mikrophon steht über einen Leiter 23 mit dem Prozessor 26 in Verbindung. Die von dem Mikro phon gelieferten Informationen zum Hintergrundgeräusch werden von dem Pro zessor zur leichteren Berechnung des Geräuschaufhebungssignals verwendet. Der Prozessor 26 kann einen der in Fig. 5 und 6 noch zu beschreibenden Schaltkreise umfassen.

Damit die Schallmeßvorrichtung 15 den Schall im Bereich des Gehörgangs von fern messen kann, muß ein örtlicher Umwandlungsprozess stattfinden, wo durch die durch den Schall verursachten Druckänderungen in ein Signal umge wandelt werden, das von fern durch die Meßvorrichtung gemessen werden kann. Dies kann auf viele verschiedene Arten erreicht werden. Bei der bevorzugten Aus führungsform wird die Schallmeßvorrichtung verwendet, um von fern Zugang zum Bereich des Gehörgangs zu bekommen. Diese Schallmeßvorrichtung ist vor zugsweise in der am oberen Teil des Sitzes 12 befindlichen Kopfstütze 14 ange bracht. Alternativ kann die Schallmeßvorrichtung in einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs montiert sein, zum Beispiel in den Fahrzeugtüren.

Die Schallmeßvorrichtung 15 ist vorzugsweise ein optisches Gerät wie zum Beispiel ein Interferometer. Die Funktionsweise von Interferometern ist dem Fachmann wohlbekannt und wird hier als solches nicht näher erläutert. Bekannt lich hat ein Interferometer eine Lichtquelle. Bei der bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung ist diese Lichtquelle ein Laser.

Bekanntlich wird die Haut in Schwingung versetzt, wenn sie Schallwellen ausgesetzt ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Interferometer die Schwingungen in der Haut in der Nähe des Gehörgangs messen, wodurch der an dieser Stelle vorhandene Schall ermittelt wird. Wie dem Fachmann klar sein wird, muß der Weg von dem Interferometer zu der Stelle auf der Haut, wo die Messung vorgenommen wird, im wesentlichen frei sein von Hindernissen wie zum Beispiel Haare oder Kleidung.

In Fig. 4 ist ein Ohr 18 mit einem Gehörgang 19, einer Auricula 42, einer Concha auriculae 44 und einem Cavum conchae 46 dargestellt. Bei der bevor zugten Ausführungsform ist der Umwandlungsprozess eine natürliche Umwand lung, wodurch Schall die Haut in der Auricula, der Concha auriculae und/oder dem Cavum conchae in Schwingung versetzt. Die Verfolgungsvorrichtung 17 kann die Lage der Auricula, der Concha auriculae und/oder des Cavum conchae suchen, erfassen und verfolgen. Die Verfolgungsvorrichtung kann ferner diese Verfolgungsinformationen der Schallmeßvorrichtung 15 mitteilen, so daß die Schallmeßvorrichtung den Schall an einer oder an allen diesen Stellen am Ohr messen kann. Vorteilhafterweise ist dieses natürliche Umwandlungsverfahren für den Fahrer oder Beifahrer des Fahrzeugs in keiner Weise störend.

Bei einer verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein druckempfindlicher Anstrich oder Lack direkt oder über eine dünne Schicht an grenzend an Auricula, Concha auriculae, und/oder Cavum conchae auf das Ohr aufgebracht. Diese verbesserte Ausführungsform funktioniert im wesentlichen genauso wie das oben beschriebene natürliche Umwandlungsverfahren, jedoch erfaßt die Schallmeßvorrichtung nun Schwingungen der mit dem druckempfindli chen Anstrich bedeckten Haut. Vorteilhafterweise ist diese verbesserte Ausfüh rungsform empfindlicher als wenn kein druckempfindlicher Anstrich verwendet wird, und sie stört auch nicht.

Bei einer Alternative zu der bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein kleiner scheibenförmiger Sensor in der Nähe des Gehörgangs. Der Sensor reagiert auf Schall und wird dementsprechend in Schwingung versetzt. Der Sensor kann vom Fahrer oder Beifahrer als Modeaccessoire, zum Beispiel als Ohrringe, getra gen werden. Vorteilhafterweise wird mit dieser alternativen Ausführungsform eine größere Empfindlichkeit erreicht als mit dem zuvor beschriebenen natürli chen Umwandlungsverfahren.

Bei noch einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Er findung kann der kleine scheibenförmige Sensor Änderungen im Schalldruck in eine Spannung umwandeln und ist die Schallmeßvorrichtung so konfiguriert, daß sie von fern die Spannung im Bereich des Gehörgangs mißt.

Alternativ kann der kleine scheibenförmige Sensor Änderungen im Schall druck in ein Magnetfeld umwandeln und ist die Schallmeßvorrichtung so konfigu riert, daß sie von fern die Magnetfelder im Bereich des Gehörgangs über Indukti on mißt.

Es versteht sich, daß die Verwendung eines druckempfindlichen Anstrichs oder von Sensoren dazu beiträgt, den Bereich der Schallmessung besser zu defi nieren. Vorteilhafterweise werden durch einen besser definierten Schallmeßbe reich die Anforderungen an die Verfolgungsvorrichtung herabgesetzt.

In Fig. 5, wo Teile, die auch in Fig. 1-3 erscheinen, identische Bezugszeichen tragen, liefert der Schaltkreis 50 die grundlegende Geräuschauslöschfunktion mit Hilfe einer einfachen Regelschleifenanordnung. Die Schallmeßvorrichtung 15, bei der es sich um ein Mikrophon handeln kann, kann ein Geräusch 55 messen. Das Mikrophon ist über einen Leiter 22 mit einem Filter 65 verbunden. Das Filter ist über einen Leiter 24 mit einem Verstärker 52 verbunden. Der Verstärker ist über einen Leiter 21 mit einem Inverter 51 und dann mit einem Lautsprecher 16 ver bunden. Das Filter wählt aus, welches Geräusch zu dem Verstärker und dem In verter weitergeleitet und anschließend durch das Auslöschsignal ausgelöscht wird. Die Auswahl kann anhand der räumlichen oder spektralen Kenndaten des Schalls erfolgen. Zum Beispiel kann das Filter ein Tiefpassfilter sein, das niederfrequen ten Schall wie zum Beispiel Straßenlärm hindurchläßt, so daß dieser anschließend durch das Auslöschsignal ausgelöscht werden kann. Hochfrequenter Schall wie zum Beispiel Stimmen wird durch das Filter nicht hindurchgelassen und somit nicht durch das Auslöschsignal ausgelöscht. Der Inverter 51 bewirkt die Pha senänderung des Signals um 180 Grad, so daß das Auslöschsignal entsteht. Dieses Auslöschsignal wird dann durch den Lautsprecher als Schallwelle zu dem Bereich 80 übertragen. Infolgedessen wird im Bereich 80 das durch das Mikrophon ge messene Geräusch wesentlich reduziert. Es versteht sich, daß der Bereich 80 vor zugsweise dem Ort eines der Ohren des Fahrers oder Beifahrers entspricht.

In Fig. 6, wo Teile, die auch in Fig. 5 erscheinen, identische Bezugszeichen tragen, liefert der Schaltkreis 60 eine fortschrittlichere Geräuschauslöschfunktion. Der Schaltkreis 60 arbeitet auch mit der bekannten Howells-Applebaum-Aus löschschleife. Dieser Schaltkreis umfaßt neben den in Fig. 5 gezeigten Merk malen einen Korrelator 61 mit einem Multiplikator 71 und einem Integrator 72. Das Mikrophon 15 ist über den Leiter 22 mit dem Korrelator verbunden. Der Kor relator ist über den Leiter 54 mit einer automatischen Verstärkungsregelung 51 verbunden. Die Verstärkungsregelung ist über einen Leiter 53 mit einem Verstär ker 52 verbunden. Der Verstärker ist mit dem Inverter 51 verbunden, der über den Leiter 21 mit einem Lautsprecher 16 verbunden ist. Mit Hilfe der Verstärkungsre gelung werden Verstärkung und Phase in Abhängigkeit von der Frequenz des von dem Korrelator abgegebenen Signals eingestellt. Dieses Signal wird dann durch den Inverter um 180 Grad umgekehrt, um das Auslöschsignal zu bilden, das dann durch den Lautsprecher als Schallwelle zu dem Bereich 80 übertragen wird. Dies führt dazu, daß im Bereich 80 das durch das Mikrophon 15 gemessene Geräusch wesentlich reduziert sein wird.

Der Schaltkreis kann ein weiteres Mikrophon 24 umfassen, mit dem der Hin tergrundschall 57 unabhängig gemessen werden kann. Das weitere Mikrophon ist über einen Leiter 23 mit dem Korrelator 61 gekoppelt. Zwischen dem weiteren Mikrophon 24 und dem Korrelator befindet sich ein zweites Filter 66. Dieses Fil ter wählt aus, welches Hintergrundgeräusch an den Korrelator weitergeleitet und anschließend durch das Auslöschsignal ausgelöscht wird. Das Filter 66 funktio niert genauso wie das oben beschriebene Filter 65.

Es versteht sich, daß die Verstärkungsregelung 51 auch eine Verzögerungsein richtung umfassen kann, die vorteilhafterweise Zeitverzögerungen kompensiert, die durch die Verwendung von zwei räumlich getrennten Mikrophonen verursacht werden.

Die Filter 65 und 66 können je nach Anwendung verschieden sein. Zum Bei spiel können die Filter für die Geräuschauslöschvorrichtung des Beifahrers so ausgelegt sein, daß jegliches Geräusch ausgelöscht wird. Die Filter für die Aus löschvorrichtung eines Fahrers können jedoch so ausgelegt sein, daß sämtliche Geräusche mit Ausnahme von Sirenen, Hupen und dergleichen ausgelöscht wer den.

In einer verbesserten Form der Schaltung 60 wird ein unabhängiges Signal wie zum Beispiel das von einem Radio 90 über den Leiter 91 eingegeben. Dieses Signal wird mit dem Ausgang des Korrelators addiert und über den Lautsprecher zu dem Bereich 80 übertragen. Vorteilhafterweise können dadurch erwünschte Signale, wie zum Beispiel Musik von dem Radio, wirksam zu dem Bereich 80 übertragen werden.

Wie es sich für den Fachmann versteht, können verschiedene Modifikationen an den zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel könnten die Vor richtung und das Verfahren verwendet werden, um Geräusche in einem Haus oder Büro sowie in Fahrzeugen zu reduzieren. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug oder ein Flugzeug sein. Die vorliegende Erfindung kann für Sicherheitszwecke wie auch aus Gründen der Bequemlichkeit verwendet werden. Zum Beispiel könnten bestimmte Arten von Fahrzeugen wie Panzerfahrzeuge und Traktoren die vorliegende Erfindung zur Reduzierung schädlicher Geräuschpegel verwenden.

Wie für den Fachmann verständlich ist, ist mit einem Verweis auf Lichtquel len und Licht im allgemeinen im Kontext der vorliegenden Erfindung Ultraviolett- und Infrarotlicht sowie sichtbares Licht und ähnliche Strahlung gemeint.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Beobachter als menschliche Beobachter, wie zum Beispiel Tiere und unbelebte Beobachter, angewandt wer den. Im Falle von Tieren muß die Anatomie des Beobachters gebührend berück sichtigt werden, vor allem wenn eine Videoverfolgung des Ohres verwendet wird. Solche Anwendungen können von Nutzen sein, wenn es darum geht, landwirt schaftliche Nutztiere zu beruhigen, wenn diese in belastenden Situationen wie zum Beispiel beim Melken oder Scheren oder auf dem Transport festgehalten werden. Unbelebte Beobachter könnten zum Beispiel einen Schallwandler umfas sen, der in einem Kindersitz für ein Auto montiert ist. Es wäre nicht wünschens wert, einen Wandler direkt an dem Kleinkind oder Baby anzubringen, doch wenn man einen Wandler direkt in dem Autositz montiert, können die Vorteile der Er findung erzielt werden. Weitere Beispiele sind Aufzeichnungs- oder Telekommu nikationsvorrichtungen wie zum Beispiel ein Tonbandgerät oder ein Handy. Es kann wünschenswert sein, Umgebungsgeräusche am Ort eines solchen Gerätes zu reduzieren, aber nicht erwünscht sein, ein solches Gerät mit einem Geräuschaus löschsystem, wie es vielleicht in einem Fahrzeug vorhanden ist, fest zu verdrah ten.

Wie in der vorausgehenden Beschreibung beschrieben, kann der Wandler ein Signal auf viele verschiedene Arten zu einer Messvorrichtung übertragen. Dazu gehören Licht, Spannung (elektrisches Feld) oder ein Magnetfeld, die insoweit zusammenhängen als keine physischen Verbindungen wie zum Beispiel Lichtleit fasern, Metalldraht oder dergleichen zwischen dem Wandler und dem Meßschalt kreis erforderlich sind. In den beigefügten Ansprüchen soll der Begriff "drahtlos" all diese und andere Einrichtungen zur Übertragung zwischen dem Wandler und dem Meßschaltkreis umfassen, bei denen keine physische Verbindung erforder lich ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Geräuschreduzierung in einem Bereich, mit einem Wandler, der sich an einer ersten Stelle befindet und im wesentlichen in dem Be reich vorhandenen Schall in ein Signal umwandeln kann, das durch eine Meßvor richtung gemessen werden kann, wobei sich die Meßvorrichtung an der ersten Stelle oder an einer zweiten Stelle befindet und mit einer Schallauslöschvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Schallauslöschvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie ein Auslöschsignal von ungefähr gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität wie das meßbare Signal erzeugt und das Auslöschsignal zu dem Bereich überträgt, wodurch das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches wesentlich redu ziert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Stelle in dem Bereich oder in der Nähe des Bereichs liegt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Stelle von dem Bereich entfernt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Be reich in der Nähe eines menschlichen Ohrs liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wandler menschliche Haut ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die menschliche Haut Teil einer menschlichen Auricula ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-6, bei der der Wandler einen druckempfindlichen Anstrich umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der der Wandler ein Sen sor ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Sensor in Reaktion auf Schall eine Spannung erzeugen kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Sensor in Reaktion auf Schall ein Magnetfeld erzeugen kann.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, bei der die Meßvorrichtung ein optisches Gerät ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das optische Gerät ein Interfero meter ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Interferometer einen Laser als Lichtquelle umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Meßvorrichtung die Spannung messen kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Meßvorrichtung das Magnet feld messen kann.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vor richtung ferner eine Verfolgungsvorrichtung umfaßt, die den Wandler suchen, einen Ort des Wandlers erfassen und den Ort des Wandlers verfolgen kann, wobei die Verfolgungsvorrichtung ferner den Ort des Wandlers der Meßvorrichtung mitteilen kann.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der sich die Verfolgungsvorrichtung in einer Kopfstütze befindet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-17, bei der die Verfolgungsvor richtung eine Videoverfolgungsvorrichtung ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vor richtung ferner eine weitere Meßvorrichtung umfaßt, die entfernt von dem Bereich angeordnet ist und Hintergrundgeräusche in der Nähe des Bereichs messen kann, wobei die Hintergrundgeräusche der Schallauslöschvorrichtung mitgeteilt werden, damit das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches leichter reduziert wer den kann.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die weitere Meßvorrichtung ein Mikrophon ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vor richtung ferner ein Filter umfaßt, das sich zwischen der Meßvorrichtung und der Geräuschauslöschvorrichtung befindet und einen Bereich von Frequenzen hin durchlassen kann, wodurch die Vorrichtung ein Geräusch anhand einer Frequenz des Geräusches auslöschen kann.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der Bereich in einem Fahrzeug befindet.

23. Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Bereich, wobei das Verfah ren die folgenden Schritte umfaßt:
Umwandeln von Schall in dem Bereich in ein Signal,
Messen des Signals von einer von dem Bereich entfernten Stelle aus,
Erzeugen eines Signals von ungefähr gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität wie das gemessene Signal, und
Übertragen des erzeugten Signals zu dem Bereich, wodurch das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches wesentlich reduziert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem ferner der Hintergrundschall ent fernt von dem Bereich gemessen wird und die Messung des Hintergrundschalls verwendet wird, um das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches leichter reduzieren zu können.

25. Vorrichtung zur Geräuschreduzierung wie oben anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.

26. Vorrichtung zur Geräuschreduzierung in einem Bereich in der Nähe des Ohrs eines Beobachters, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
einen Wandler, der ein im wesentlichen in dem Bereich vorhandenes Stör geräusch in ein Signal umwandeln kann;
eine Meßvorrichtung, die das Signal von dem Wandler messen kann;
eine Schallauslöschvorrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie
Informationen von der Meßvorrichtung empfangen kann;
einen Auslöschschall von ungefähr gleicher Stärke und entgegengesetz ter Polarität wie des Störgeräusches erzeugt; und
den Auslöschschall zu dem Bereich überträgt, wodurch das Niveau des in dem Bereich durch den Beobachter hörbaren Geräusches wesentlich reduziert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß:
der Wandler am Körper des Beobachters befestigt ist,
die Meßvorrichtung von dem Wandler entfernt ist, und
der Wandler das Signal, das repräsentativ für den Schall im Bereich des Ge hörgangs ist, drahtlos an die Meßvorrichtung überträgt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die drahtlose Übertragung des Signals die Form von Licht annimmt, das von dem Wandler reflektiert wird, und bei der die Meßvorrichtung ein optisches Gerät ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-27, bei der der Wandler einen druckempfindlichen Anstrich umfaßt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der der Wandler einen auf die Haut des Beobachters aufgebrachten druckempfindlichen Anstrich umfaßt.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-27, bei der der Wandler menschliche Haut ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, bei der die Haut Teil des Ohrs des Beobachters ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der die Haut ein Teil einer menschli chen Auricula, Concha auriculae und/oder eines Cavum conchae ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-32, bei der das optische Gerät ein Interferometer ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, bei der das Interferometer einen Laser als Lichtquelle umfaßt.

35. Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der der Wandler ein Sensor ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, bei der der Sensor in Reaktion auf Schall eine Spannung erzeugen kann und die Meßvorrichtung die Spannung messen kann.

37. Vorrichtung nach Anspruch 35, bei der der Sensor in Reaktion auf Schall ein Magnetfeld erzeugen kann, die drahtlose Übertragung ein Magnetfeld ist und die Meßvorrichtung das Magnetfeld messen kann.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35-36, bei der der Wandler einen Sensor umfaßt, der in ein Schmuckstück eingebettet ist, um am Ohr des Beob achters getragen zu werden.

39. Schmuckstück, das am Ohr oder in der Nähe des Ohrs getragen wird und einen Wandler umfaßt, zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprü che 26-38.

40. Vorrichtung oder Schmuckstück nach Anspruch 38 oder Anspruch 39, wobei das Schmuckstück die Form eines Ohrrings hat.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-38 oder 40, bei der die Vor richtung ferner ein Filter umfaßt, das zwischen der Meßvorrichtung und der Ge räuschauslöschvorrichtung angeordnet ist und einen Bereich von Frequenzen hin durchlassen kann, wodurch die Vorrichtung in der Lage ist, ein Störgeräusch an hand einer Frequenz des Störgeräusches auszulöschen.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-38, 40 oder 41, bei der die Vor richtung ferner eine Verfolgungsvorrichtung umfaßt, die den Wandler suchen, einen Ort des Wandlers erfassen und den Ort des Wandlers verfolgen kann, wobei die Verfolgungsvorrichtung ferner den Ort des Wandlers der Meßvorrichtung mitteilen kann.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, bei der sich die Verfolgungsvorrichtung in einer Kopfstütze befindet.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42-43, bei der die Verfolgungsvor richtung eine Videoverfolgungsvorrichtung ist.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25-38, 40-44, bei der die Vor richtung ferner eine weitere Meßvorrichtung umfaßt, die entfernt von dem Bereich angeordnet ist und Hintergrundgeräusche in der Nähe des Bereichs messen kann, wobei die Hintergrundgeräusche der Schallauslöschvorrichtung mitgeteilt werden, damit das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches leichter reduziert wer den kann.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, bei der die weitere Meßvorrichtung ein Mikrophon ist.

47. Verfahren zur Geräuschreduzierung in einem Bereich in der Nähe eines Ohrs eines Beobachters, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Umwandeln eines Störgeräusches in dem Bereich in ein Signal,
Messen des Signals,
Erzeugen eines Schalls von ungefähr gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität wie der gemessene Schall, und
Übertragen des erzeugten Schalls zu dem Bereich, wodurch das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches wesentlich reduziert wird, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Verwenden eines am Körper des Beobachters montierten Wandlers; und
drahtloses Übertragen des Signals von dem Wandler zu einer entfernten Meß vorrichtung.

48. Verfahren nach Anspruch 47, bei dem die drahtlose Übertragung des Signals dadurch erreicht wird, daß Licht von dem Wandler reflektiert, um in einem optischen Gerät gemessen zu werden.

49. Verfahren nach einem der Ansprüche 47-48, bei dem die Reflexion die Reflexion von einem druckempfindlichen Anstrich umfaßt.

50. Verfahren nach Anspruch 49, bei dem ferner der druckempfindliche An strich auf die Haut des Beobachters aufgebracht wird, um als Wandler verwendet zu werden.

51. Verfahren nach einem der Ansprüche 47-48, bei dem menschliche Haut als Wandler verwendet wird.

52. Verfahren nach Anspruch 50 oder Anspruch 51, bei dem die Haut des Ohrs des Beobachters als Wandler verwendet wird.

53. Verfahren nach Anspruch 52, bei dem die Haut einer menschlichen Auri cula, Concha auriculae und/oder eines Cavum conchae als Wandler verwendet wird.

54. Verfahren nach einem der Ansprüche 47-53, bei dem Licht in einem Inter ferometer gemessen wird.

55. Verfahren nach Anspruch 54, bei dem ein Laser als Lichtquelle verwendet wird, die das durch den Wandler zu reflektierende Licht abstrahlt.

56. Verfahren nach Anspruch 47, bei der der Wandler ein Sensor ist.

57. Verfahren nach Anspruch 56, bei dem der Sensor in Reaktion auf den Schall eine Spannung erzeugt und eine Meßvorrichtung die Spannung mißt.

58. Verfahren nach Anspruch 56, bei dem der Sensor in Reaktion auf den Schall ein Magnetfeld erzeugt, die drahtlose Übertragung durch ein Magnetfeld erfolgt und eine Meßvorrichtung das Magnetfeld mißt.

59. Verfahren nach einem der Ansprüche 56-58, bei dem der Wandler in ein am Ohr des Beobachters zu tragendes Schmuckstück eingebettet ist.

60. Verfahren nach einem der Ansprüche 47-59, bei dem ferner zwischen ei ner Meßvorrichtung und der Geräuschauslöschvorrichtung gefiltert wird, um ei nen Bereich von Frequenzen hindurchzulassen, wodurch die Vorrichtung in der Lage ist, ein Geräusch anhand einer Frequenz des Geräusches auszulöschen.

61. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47-60, die ferner folgendes um faßt: Verfolgung durch Suche nach dem Wandler, Erfassen eines Ortes des Wandlers, Verfolgung des Ortes des Wandlers und Mitteilen des Ortes des Wandlers an die Meßvorrichtung.

62. Vorrichtung nach Anspruch 61, bei der die Verfolgung durch eine Video verfolgungsvorrichtung erfolgt.

63. Verfahren nach Anspruch 47-62, bei dem ferner Hintergrundschall ent fernt von dem Bereich gemessen wird und die Messung des Hintergrundschalls verwendet wird, um das Niveau des in dem Bereich hörbaren Geräusches leichter reduzieren zu können.

64. Vorrichtung zur Geräuschreduzierung wie oben anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.