DE10054610A1 - Verfahren zum Betrieb eines Freisprechers und/oder Lauthörers in einem Mobilfunkendgerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Betrieb eines Freisprechers und/oder eines Lauthörers in einem Mobilteil eines Mobilfunkendgeräts, bei dem ein Lautsprecher mit Wandlerplatten oder einer Membran gleichzeitig als Hörkapsel dient. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Pegel, der auf den Wandler gegeben wird, in Abhängigkeit von der akustischen Last bei einer bestimmten Eigenfrequenz der Wandlerplatten geregelt wird.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Betrieb eines Freisprechers und/oder eines Lauthörers in einem Mobil­ teil eines Mobilfunkendgeräts, bei dem ein Lautsprecher mit Wandlerplatten oder einer Membran gleichzeitig als Hörkapsel dient.

Ein Mobilteil eines Mobilfunkendgeräts weist eine Hörkapsel auf, mit der die Wiedergabe der von einer Basisstation an das Mobilteil übermittelten Sprachsignale durch ein dichtes Anle­ gen des Mobilteils an die Ohrmuschel erfolgt. Die Hörkapsel enthält ein elektromechanisches Bauelement, einen Wandler, mit dem elektrische Signale, die über die Übertragungsstreck­ te zwischen Mobilteil und Basisstation übertragen werden, in für den Benutzer hörbare akustische Signale umgewandelt wer­ den. Die Wandler arbeiten nach dem elektromagnetischen, e­ lektrodynamischen, elektrostatischen oder piezoelektrischen Prinzip. Der Wandler erzeugt einen geringen Schalldruckpegel, da die Hörkapsel direkt am Ohr angeordnet ist und er nur in ein kleines abgeschlossenes Volumen abstrahlen muss. Auf Grund zunehmender Komfortwünsche durch die Benutzer ist es erforderlich, Mobilteile unterschiedlicher Übertragungstech­ niken, beispielsweise GSM, DECT oder CT0, mit integrierten Freisprechern auf den Markt zu bringen. Dies ist bei statio­ nären Telekommunikationsendgeräten bereits bekannt. In diesen bekannten stationären Geräten ist in einem Hörer eine Hörkap­ sel und separat in einem Körper des stationären Geräts ein Lautsprecher eingebaut. Die Entfernung zwischen dem Lautspre­ cher und dem Ohr des Benutzers ist beim Freisprechen viel größer als beim Hören mit der Hörkapsel. Der Lautsprecher be­ findet sich quasi im Freifeld und musss die akustischen Sig­ nale mit einem hohen Schalldruckpegel abstrahlen. Auf Grund der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung von Mobilteilen von Mobilfunkendgeräten ist es nötig, dass der Laut­ sprecher und die Hörkapsel zu einem einzigen Wandler zusam­ mengezogen werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass auf Grund der beachtlichen Schalldruckpegel eines Lautsprechers beim Freisprechen beim Benutzer Gehörschäden entstehen, wenn das Umschalten von Hörkapsel auf Lautsprecher in unmittelba­ rer Nähe des Mobilteils am Ohr geschieht. Ein unbeabsichtig­ tes Einschalten des Lautsprechers muss deshalb beim normalen Handapparatebetrieb vermieden werden. Dieses Problem wird bisher versucht durch unterschiedliche Methoden in den Griff zu bekommen: Beispielsweise gibt es Mobilteile, die eine ein­ fache Anzeige aufweisen, wie eine beleuchtete Freisprech- Taste oder ein Symbol in der Display-Anzeige. Des Weiteren gibt es kapazitive oder Infrarot-Näherungsschalter. Mit die­ sen bekannten Lösungen können jedoch unbeabsichtigte Fehlbe­ dienungen nicht ausgeschlossen werden. Dies gilt insbesondere für die einfachen Anzeigen, bei denen jederzeit durch ein versehentliches Drücken der entsprechenden Taste die Umschal­ tung vorgenommen werden kann. Auch bei den beiden anderen Lö­ sungen, kapazitive oder Infrarot-Näherungsschalter, können unbeabsichtigte Fehlbedienungen nicht ausgeschlossen werden: Wenn ein Bediener im Winter aus der Kälte in einen geheizten Raum eintritt, ist sein Ohr immer noch sehr kühl und eine An­ näherung des Mobilteils an das Ohr kann von dem Infrarot- Näherungsschalter nicht erkannt werden. Die Näherungsschalter haben weiterhin den Nachteil, dass sie teuer sind und somit zu erheblichen Zusatzkosten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein sicheres Verfahren vorzustellen, mit dem unbeabsichtigte Fehlbedienungen beim Umschalten von der Hörkapsel auf den Lautsprecher vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ausgenutzt, dass das Schwingverhalten von Wandlerplatten und Membranen, den Bestandteilen eines elektroakustischen Wandlers zur Schaller­ zeugung, abhängig ist von der akustischen Last. Die Wandler­ platten oder Membranen sind einem Masse-Feder-System ver­ gleichbar. Mechanische Eigenschaften dieses Systems sind über elektrische Messgrößen bestimmbar. So sind beispielsweise Re­ sonanzen der Membran messbar. Da das Schwingverhalten von Wandlerplatten und Membranen abhängig von der akustischen Last ist, macht es einen Unterschied, ob die Wandlerplatten und Membranen in einem begrenzten Volumen des Ohres, wenn das Mobilteil direkt am Ohr gehalten wird, oder im Freifeld schwingen. Die Rückwirkung auf den schallerzeugenden Wandler kann eindeutig der elektrischen Impedanz bei den meisten Ei­ genfrequenzen der Eigenmoden der Wandlerplatten bzw. Membra­ nen zugeordnet werden. Damit ist, bei einer als konstant an­ genommenen Spannung, der Strom bei einer bestimmten Frequenz ein Maß für die akustische Last, die auf den Wandler zurück­ wirkt. Es lässt sich eindeutig bestimmen, ob sich das Mobil­ teil in der Nähe des Ohrs oder im Freifeld befindet. Dadurch ist ein sicherer Betrieb des Freispechers bzw. des Lauthörers im Mobilteil gewährleistet und es kann zuverlässig ausge­ schlossen werden, dass ein Benutzer einen Gehörschaden durch unbeabsichtiges Einschalten des Lautsprechers erleidet.

Vorteilhaft ist es, wenn zum An- bzw. zum Ausschalten des Wandlers eine Schwellwertschaltung verwendet wird. Damit ist eine einfache und preiswerte Möglichkeit gegeben, einen Ge­ hörschaden beim Benutzer eines Mobilteils zu vermeiden. So­ bald für eine bestimmte Frequenz ein vorbestimmbarer Schwell­ wert in der Impedanz erreicht wird, wird beim Annähern des Mobilteils an das Ohr der Freisprecher bzw. Lauthörer ausge­ schaltet. Somit ist es unmöglich, dass bei einem unbeabsich­ tigten Annähern des Mobilteils an das Ohr der Schalldruckpe­ gel unverändert so groß bleibt, dass ein Gehörschaden entste­ hen kann. Ebenso wenig ist es möglich, aus Versehen den Lautsprecher anzuschalten, während sich das Mobilteil in der Nähe des Ohres befindet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Pegel kontinuierlich in Abhängigkeit von der akustischen Last geregelt wird. Da­ durch kann je nach Abstand vom Ohr, auch im Leckbetrieb, im­ mer eine optimale Lautstärke erzeugt werden, ohne dass die Gefahr besteht, bei einer Annäherung an das Ohr einen Gehör­ schaden zu erzeugen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei einer digitalen Sig­ nalverarbeitung mittels veränderbarer Equalizer außer dem Pe­ gel auch das Klangbild gesteuert wird. Dadurch kann auf die unterschiedlichen akustischen Eigenschaften im Freifeld und dicht am Ohr eingegangen werden, wodurch sich eine optimale Erkennbarkeit der vom Freisprecher und/oder vom Lauthörer bzw. vom Wandler abgestrahlten Sprachsignale einstellen lässt. Besonders in Verbindung mit der vorstehend beschriebe­ nen vorteilhaften Ausgestaltung erhält man eine optimale Ein­ stellung sowohl der Lautstärke als auch der Erkennbarkeit.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Wandler erst bei einer Änderung der elektrischne Impedanz von mehr als 50%, insbe­ sondere bei mehr als 70%, geregelt wird. Eine so starke Än­ derung der elektrischen Impedanz ist sehr einfach nachzuwei­ sen und ein eindeutiges Indiz dafür, dass das Mobilteil in die Nähe des Ohres bewegt oder von diesem wegbewegt wird. Ei­ ne so starke Änderung der elektrischen Impedanz ist jedoch nicht bei jeder Eigenfrequenz des Wandlers möglich, so dass eine dafür geeignete Eigenfrequenz zur Steuerung vorab he­ rausgefunden werden muss.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des in der Figur dargestellten und im Folgenden be­ schriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt den Verlauf der elektrischen Impedanz in Abhängigkeit von der akustischen Last bei einer Eigenmode.

In der Figur ist auf der Abszisse die Frequenz eines Signals aufgetragen in einem Bereich von knapp 2 kHz bis knapp über 5 kHz. Über der Frequenz ist auf der Ordinate die elektrische Impedanz aufgetragen. Sie reicht von knapp unter 60 dB bis knapp unter 69 dB. Die dB-Angaben sind relativ zu 1 Ohm ange­ geben. Der wiedergegebene Impedanzverlauf ist für einen Pie­ zowandler bei einer Eigenmode dargestellt. Insgesamt sind drei Impedanzverläufe zu sehen.

Ein erster Impedanzverlauf 1 ist für eine Schwingung des Wandlers im Freifeld dargestellt. Dies bedeutet, dass der Piezowandler sich nicht in der Umgebung eines Ohres befindet. Der Wandler ändert bei ca. 3,7 kHz seine elektrische Impedanz um etwa 80%.

Außerdem ist ein zweiter Impedanzverlauf 2 dargestellt, der bei einem Leckbetrieb gegeben ist. Dies bedeutet, dass das Mobilteil zwar am Ohr anliegt, jedoch nicht so stark gegen die Ohrmuschel angedrückt wird, dass ein abgeschlossenes Vo­ lumen zwischen der Hörkapsel und dem Innenraum des Ohrs ent­ steht. Vielmehr sind Spalte zwischen Ohrmuschel und Mobilteil vorhanden. Im Gegensatz zum ersten Impedanzverlauf 1 im Frei­ feld bekommt der Wandler hier eine akustisch hochohmigere Last zu spüren. Dies wirkt sich deutlich auf den zweiten Im­ pedanzverlauf 2 aus. Bei 3,7 kHz, wo der erste Impedanzver­ lauf 1 eine starke Veränderung von ca. 80% aufweist, ändert sich der zweite Impedanzverlauf 2 nur sehr geringfügig. Der zweite Impedanzverlauf 2 weist ebenfalls eine steile Flanke auf, die jedoch bei einer Frequenz von ca. 3,4 kHz liegt. Au­ ßerdem ist die Änderung der Impedanz dort nicht so groß wie beim ersten Impedanzverlauf 1.

Ein dritter Impedanzverlauf 3 ist dargestellt für ein Mobil­ teil, welches dicht am Ohr anliegt. Dadurch ergibt sich ein abgeschlossenes Volumen und die akustische Last, die auf den Wandler zurückwirkt, ist besonders hochohmig. Damit tritt ein weiteres Verflachen der steilen Flanke ein, die sich jetzt bei noch niedrigeren Frequenzen, im Bereich von ca. 3,2 kHz befindet. Die Änderung der elektrischen Impedanz bei 3,7 kHz fällt noch geringer aus als beim zweiten Impedanzverlauf 2.

Durch die oben beschriebene Veränderung des Impedanzverlaufes je nach akustischer Last, ergibt sich eine direkte Abhängig­ keit des Stromes von der akustischen Last, die auf den Wand­ ler zurückwirkt. Somit ist es über eine einfache Strommessung möglich, festzustellen, wie groß die akustische Last ist und gleichzeitig, ob sich das Mobilteil dicht am Ohr, in einer Position nahe beim Ohr oder quasi in einem Freifeld befindet. Dadurch ist es auf eine sehr einfache und zuverlässige Art möglich, ein Abschalten eines Freisprechers bzw. Lauthörers im Mobilteil vorzunehmen, sobald sich das Mobilteil zu nahe am Ohr des Benutzers befindet. Selbst wenn der Benutzer beim normalen Telefonieren mit der Hörkapsel dicht am Ohr ver­ gisst, den Freisprecher bzw. Lauthörer auszuschalten oder während dessen versehentlich die Freisprech-Taste betätigt, ist ein Gehörschaden ausgeschlossen. Im zweiten Fall schaltet sich der Freispecher bzw. Lauthörer gar nicht erst ein, wenn im Bereich der geprüften Frequenz nicht eine vorher festge­ legte Änderung der Impedanz gegeben ist. Bevorzugt wird die Messung der Impedanz bei einer Eigenfrequenz durchgeführt, die eine möglichst große Impedanzänderung bei der geprüften Frequenz aufweist. Dadurch ist mittels des Stromes eine sehr sichere Feststellung gewährleistet, ob sich das Mobilteil ge­ rade im Freifeld befindet.

Bezugszeichenliste

1

Erster Impedanzverlauf

2

Zweiter Impedanzverlauf

3

Dritter Impedanzverlauf

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb eines Freisprechers und/oder eines Lauthörers in einem Mobilteil eines Mobilfunkendgeräts, bei dem ein Lautsprecher mit Wandlerplatten oder einer Membran gleichzeitig als Hörkapsel dient, dadurch gekennzeich­ net, dass der Pegel, der auf den Wandler gegeben wird, in Abhängigkeit von der akustischen Last bei einer bestimmten Eigenfrequenz der Wandlerplatten geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum An- bzw. zum Ausschalten des Wandlers eine Schwellwert­ schaltung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel kontinuierlich in Abhängigkeit von der akustischen Last geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer digitalen Signalverarbeitung mittels veränderbarer Equalizer außer dem Pegel auch das Klangbild gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler erst bei einer Änderung der elektrischne Impedanz von mehr als 50%, insbesondere bei mehr als 70%, geregelt wird.