DE19930809C1

DE19930809C1 - Kommunikationseinrichtung zum Erfassen, Umsetzen und Übertragen von Signalen

Info

Publication number: DE19930809C1
Application number: DE19930809A
Authority: DE
Inventors: Andreas Widl
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: EP1195040A1; WO2001003408A1

Abstract

Es wird eine Kommunikationseinrichtung (10) zum Aufnehmen, Umsetzen und Übertragen von Signalen beschrieben, die wenigstens ein erstes mobiles Kommunikationselement (20), beispielsweise ein Head-Set, ein räumlich von diesem getrenntes zweites Kommunikationselement (11) und wenigstens eine Schnittstelle aufweist, über die das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement (20) und das zweite Kommunikationselement (11) miteinander kommunizieren. Das mobile erste Kommunikationselement (20) weist eine Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale und eine Einrichtung (21) zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale auf. Um eine standortunabhängige und qualitativ hochwertige Übertragung der Daten zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die wenigstens eine Schnittstelle als Modem (40) ausgebildet ist, das im oder am ersten mobilen Kommunikationselement (20) angeordnet ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der einzelnen Einrichtungen (21, 25) zur Erfassung und Übertragung der optischen und akustischen Signale sowie durch Verwendung weiterer Elemente (41, 44) ist eine qualitativ besonders hochwertige Übertragung der Signale möglich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung zum Erzeugen und Übertragen von Signalen, mit wenigstens einem mobilen ersten Kommunikationselement, einem räumlich von diesem getrennten zweiten Kommunikationselement und wenigstens einer Schnittstelle, über die das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement und das zweite Kommunikationselement bidirektional miteinander kommunizieren, wobei das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement eine Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale und eine Einrichtung zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale sowie eine Einrichtung zur Ausgabe akustischer Signale aufweist (DE 197 50 492 A1).

Derartige Kommunikationseinrichtungen sind im Stand der Technik bereits bekannt und werden insbesondere bei der Montage, Wartung und Reparatur von Industrieanlagen, Maschinen oder dergleichen eingesetzt.

Bei einer bekannten Kommunikationseinrichtung ist das mobile erste Kommunikationselement als Head-Set ausgebildet, an dem zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale ein Mikrophon vorgesehen ist. Weiterhin ist zur Erfassung und Übertragung optischer Signale im Bereich der Ohrmuschel des Head- Sets eine Kamera angeordnet. Die akustischen Signale werden über eine Audio-Funk- Antenne und die optischen Signale werden über eine Video-Sende-Antenne auf ein Verarbeitungselement übertragen und von dort an eine stationäre Schnittstelle weitergeleitet. Von dieser Schnittstelle werden die Signale an ein vom mobilen ersten Kommunikationselement räumlich getrenntes stationäres Kommunikationselement weitergeleitet. Das stationäre Kommunikationselement kann als Rechner, Telefon, Monitor oder dergleichen ausgebildet sein. Einem Benutzer des Head-Sets ist es somit möglich, akustische und optische Signale aufzunehmen, die dann an einen anderen Ort weitergeleitet und dort verarbeitet beziehungsweise ausgewertet werden.

Mit dieser Kommunikationseinrichtung soll ein möglichst umfassendes und realistisches Gesamtbild von der Situation am Ort des mobilen ersten Kommunikationselements zum räumlich z. B. mehrere Hundert oder Tausend Kilometer entfernten zweiten Kommunikationselement übertragen und dort für Experten verfügbar gemacht werden, die ihrerseits dem Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselemtents Informationen und/oder Anweisungen übermitteln, um die jeweilige Aufgabe des Benutzers (z. B. Montage, Reparatur oder Wartung von Anlagen) in optimaler Weise zu unterstützen oder zu führen, wenn das einschlägige Fachwissen des Benutzers nicht ausreichen sollte. Aus diesem Grunde ist die Kommunikationseinrichtung dergestalt ausgebildet, daß über die benutzten Informationsübertragungseinrichtungen eine Informationsübermittlung von dem zweiten Kommunikationselement auch zum mobilen ersten Kommunikationselement hin erfolgen kann. Zur akustischen Ausgabe von Informationen an den Benutzer weist das mobile erste Kommunikationselement mindestens eine Ohrmuschel auf.

Diese bekannte Kommunikationseinrichtung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Durch die Anordnung der Kamera im Nahbereich der Ohrmuschel ergeben sich zum einen Paralaxenfehler, da die Kamera nicht im direkten Blickfeld und damit nicht entsprechend dem Blickwinkel des Benutzers angeordnet ist. Weiterhin verwenden bekannte Kameras in der Regel als Bildsensoren sogenannte CCD-Sensoren (Charged Coupled Device Sensor), die bei hohen Lichtintensitäten sehr schnell in Sättigung geraten. Das beeinträchtigt die Bildqualität. Darüber hinaus weisen herkömmliche Kameras Objektive mit fester Brennweite (Fixed Focus) auf, die zur Anpassung an eine gewünschte Bildgröße manuell ausgewechselt werden müssen. Ein Autofocus im Sinne automatischer Scharfstellung oder automatischer Einstellung der Bildgröße (Zoom) ist nicht vorhanden.

Zusätzlich ist es bei der bekannten Kommunikationseinrichtung erforderlich, daß das Verarbeitungselement und die stationäre Schnittstelle im Nahbereich des mobilen ersten Kommunikationselements angeordnet sind, um die vom mobilen ersten Kommunikationselement erfaßten und übertragenen Daten weiterzuleiten. Da die Übertragung der Signale von dem Head-Set auf das Verarbeitungselement über drahtlose Kurzstreckenkommunikation erfolgt, ist die Reichweite des Head-Sets auf etwa 40 m beschränkt. Damit ist die Einsetzbarkeit der bekannten Kommunikationseinrichtung stark limitiert.

Aus der DE 197 50 492 A1 ist ein Fernwartungs- und Video-Konferenzsystem bekannt, bei dem eine bidirektionale Kommunikation zwischen einem mobilen Headset und einer räumlich davon entfernten Rechneranlage mit angeschlossenem Telefon stattfindet. Das Headset ist mit Mikrofon, Kopfhörer, Video-Kamera sowie mit einem Laserpointer ausgerüstet, so dass von dem Headset optische und akustische Signale aufgenommen und an die Rechneranlage bzw. das Telefon weitergeleitet werden können, während vom Ort der Rechneranlage akustische Informationen an das Headset gegeben werden können. Darüber hinaus kann die Strahlrichtung des Laserpointers im Headset über die Rechneranlage ferngesteuert werden. Der Informationsaustausch findet dabei über die Kanäle eines ISDN-Netzes statt.

Aus der US-4,605,959 ist ein tragbares Kommunikationsterminal entnehmbar, das aus einem Headset besteht, welches über Lichtleiterkabel und einen Audiokanal mit einem tragbaren Fernseh-Transceiver verbunden ist. Dadurch lassen sich Fernsehinfor mationen vom Ort des Headsets an einen anderen Ort übertragen, an dem sich eine Anlage zum Senden und Empfangen von Fernsehsignalen befindet, und umgekehrt.

Weiterhin ist aus der Veröffentlichung "Am Schreibtisch um die Welt reisen" (Fertigung, Juni 1999, Seite 36 bis 27) ein System für den Teleservice an Präzisionsschleif maschinen bekannt. Dabei ist vorgesehen, an die CNC-Steuerung der Schleifmaschine ein Modem anzuschließen, so dass über eine entsprechende Telefonverbindung von einem weit entfernten Ort unmittelbar in die Maschinensteuerung eingegriffen werden kann.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Kommunikationseinrichtung bereitgestellt werden, die universell und standortunabhängig eingesetzt werden kann und die darüber hinaus möglichst viele unterschiedliche Signale in guter Qualität aufnehmen, umsetzen und übertragen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Weiterbildung der eingangs beschriebenen Kommunikationseinrichtung gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Schnittstelle als Modem für ein terrestrisches Mobilfunknetz oder ein Satellitenfunksystem ausgebildet ist, das am oder im mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Kommunikationseinrichtung bietet eine große Bandbreite von Einsatzmöglichkeiten. So können beispielsweise Industrieanlagen, Maschinen, Gebäude usw. montiert, gewartet, inspiziert und repariert werden. Dabei ist es nicht erforderlich, daß für diese Tätigkeiten immer ein umfassend qualifizierter Spezialist vor Ort sein muß. Vielmehr kann der Spezialist für solche Tätigkeiten an einem anderen Standort stationiert sein, an dem sich das zweite Kommunikationselement befindet. Der Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements braucht nicht unbedingt ein besonders qualifizierter Spezialist zu sein, und kann dennoch die erforderlichen Tätigkeiten in qualifizierter Weise vornehmen. Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, daß standortunabhängig alle erforderlichen akustischen und optischen Daten sowie gegebenenfalls auch Maschinendaten über das oder die Modems, das/die am oder im ersten mobilen Kommunikationselement angeordnet ist/sind, an das zweite Kommunikationselement übertragen werden. Der Benutzer des zweiten Kommunikationselements, also der für die jeweiligen Aufgaben umfassend qualifizierte Spezialist, kann dann an Hand der eingehenden Daten entscheiden, welche Tätigkeiten in welcher Weise vorzunehmen sind. Entsprechende Informationen kann er an den vor Ort befindlichen Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements weitergeben, der dann die erforderlichen Maßnahmen einleitet. Die Durchführung dieser Maßnahmen kann vom Benutzer des zweiten Kommunikationselements unmittelbar überwacht und bei Bedarf durch gezielte Hinweise gesteuert werden.

Über das mobile erste Kommunikationselement werden die interessierenden Daten als Signal erfaßt und an ein zweites Kommunikationselement weitergeleitet. Dieses zweite Kommunikationselement kann beispielsweise als Rechner, Telefon, Monitor oder dergleichen ausgebildet sein. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungsformen des zweiten Kommunikationselements denkbar.

Durch die Ausbildung der wenigstens einen Schnittstelle als Modem und die Integration des Modems in das mobile erste Kommunikationselement wird es möglich, daß die vor Ort ermittelten Daten von dem ersten Kommunikationselement erfaßt und direkt an das zweite Kommunikationselement übertragen werden. Durch die Verwendung eines Modems als Schnittstelle kann auf die im Stand der Technik bisher üblichen Zwischenelemente, die für eine Beschränkung der Reichweite verantwortlich waren, nunmehr verzichtet werden. Das mobile erste Kommunikationselement kann jetzt an jedem beliebigen Ort eingesetzt werden. Durch eine geeignete Auswahl des oder der Modems ist es dabei möglich, das mobile Kommunikationselement auch an solchen Orten einzusetzen, die beispielsweise nicht über Telefonleitungen verfügen oder außerhalb der Reichweite von terrestrischen Funknetzen liegen. Auch das zweite Kommunikationselement kann an jedem beliebigen Ort stationiert sein. Über eine entsprechende Anwahl des Modems kann die direkte Verbindung zwischen dem zweiten Kommunikationselement und dem mobilen ersten Kommunikationselement hergestellt und anschließend eine Übertragung der Signale vorgenommen werden.

Nachfolgend werden einige vorteilhafte Modemtypen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. So kann das Modem beispielsweise als sogenanntes GSM-Modem ausgebildet sein, das auf dem GPRS-Standard (General Packet Radio Service) basiert. Ein anderes geeignetes Modem ist beispielsweise ein solches, das nach dem Mobilfunkstandard UMTS funktioniert. In beiden Fällen kann das mobile Kommunikationselement nunmehr wie ein Mobiltelefon benutzt werden. Über das zweite Kommunikationselement kann das Modem angewählt werden, wodurch eine direkte Verbindung zwischen dem mobilen ersten Kommunikationselement und dem zweiten Kommunikationselement zustande kommt. Über diese Verbindung können Daten beziehungsweise Signale in beiden Richtungen ausgetauscht werden. Sollte das mobile Kommunikationselement an einem Ort zum Einsatz kommen, an dem kein terrestisches Mobilfunknetz zur Verfügung steht, ist es möglich, ein solches Modem zu verwenden, mit dem eine Kommunikation über ein Satellitenfunksystem (z. B: IRIDIUM) möglich ist.

Selbstverständlich ist es auch möglich, im mobilen Kommunikationselement zusätzlich eine wie bisher übliche Kurzstrecken-Kommunikationseinheit auf Funkbasis vorzusehen.

Durch die entsprechende Auswahl der Schnittstellentypen und deren Anzahl wird es möglich, ein mobiles Kommunikationselement zu schaffen, das unabhängig von äußeren oder baulichen Gegebenheiten an jedem Ort erreicht werden kann.

Vorteilhaft ist das mobile erste Kommunikationselement als Head-Set oder als in einer Kopfbedeckung integriertes Head-Set ausgebildet. Natürlich ist es auch denkbar, das mobile erste Kommunikationselement in anderer Form, beispielsweise als separate Box oder dergleichen, auszubilden. Die Verwendung des Kommunikationselements in Form eines Head-Sets oder als Bestandteil einer Kopfbedeckung, beispielsweise in einem Helm, hat jedoch den Vorteil, daß das Kommunikationselement auf einfache Weise vom Benutzer getragen werden kann, ohne daß dessen Aktionsfreiheit eingeschränkt wird.

Vorzugsweise kann in dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement ein Sensorelement zur geographischen Positionsbestimmung vorgesehen sein. Ein solches Sensorelement kann beispielsweise ein GPS-Sensor für die Signale von Navigationssatelliten sein. Auf diese Weise kann die genaue Ortsposition des mobilen Kommunikationselements mit Hilfe eines Navigationssystems genau bestimmt werden.

Eine solche Information kann beispielsweise bei weitläufigen Anlagen oder an schwer zugänglichen Orten von Vorteil sein. Über das Navigationssystem, das sich vorteilhaft im Bereich des zweiten Kommunikationselements befindet, kann der Bediener dieses zweiten Kommunikationselements den Träger des mobilen ersten Kommunikationselements an jeden gewünschten Ort, beispielsweise an eine bestimmte Stelle in einer Anlage oder dergleichen, dirigieren. Der Benutzer des mobilen Kommunikationselements muß somit zur sachgerechten Erledigung seiner Aufgabe nicht über bestimmte Fachkenntnisse in Bezug auf die Anlage oder den Ort, an dem er sich befindet, verfügen.

In jüngerer Zeit sind sogenannte virtuelle Positionssatelliten (pseudolights) entwickelt worden, die ebenfalls mit dem Sensorelement zur Positionsbestimmung korrespondieren können. Derartige virtuelle Positionssatelliten werden beispielsweise innerhalb von Gebäuden wie Fabrikhallen oder dergleichen ortsfest installiert und senden ähnlich wie die im Weltraum befindlichen Navigationssatelliten Positionsbestimmungssignale aus. Sie ermöglichen in entsprechender Weise eine hochgenaue Positionsbestimmung sowie Standortbestimmung innerhalb von geschlossenen Räumen wie etwa einer Fabrikhalle oder dergleichen.

In weiterer Ausgestaltung kann in dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement eine weitere Schnittstelle für eine Datenverbindung mit der vom Benutzer des ersten Kommunikationselements jeweils zu untersuchenden Vorrichtung vorgesehen sein. Dabei kann diese weitere Schnittstelle insbesondere lösbar an oder in dem ersten mobilen Kommunikationselement angeordnet sein. Über eine solche weitere Schnittstelle ist es möglich, eine informationstechnische Anbindung des mobilen ersten Kommunikationselements an die zu untersuchende Vorrichtung, beispielsweise eine zu wartende oder zu reparierende Maschine, herzustellen. Diese Verbindung kann beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, über Funk, Glasfaserkabel oder dergleichen erfolgen. Moderne Maschinen haben in der Regel Einrichtungen zur Selbstdiagnose, jedoch keine Möglichkeit, diese Daten, beispielsweise über eine Telefonleitung oder dergleichen, direkt an eine geographisch weit entfernten Stelle weiterzuleiten. Durch die weitere Schnittstelle wird es möglich, das mobile erste Kommunikationselement derart mit der Maschine zu verknüpfen, daß die entsprechenden Daten ausgelesen werden können. Durch die Verbindung des mobilen ersten Kommunikationselements mit dem zweiten Kommunikationselement ist es dann möglich, die aus der Maschine ausgelesenen Daten zur weiteren Verarbeitung oder Überprüfung direkt an das zweite Kommunikationselement zu übertragen. Der Benutzer des zweiten Kommunikationselements, der sich an einem ganz anderen Ort befinden kann, kann dann unmittelbar auf diese Daten zurückgreifen und sich ein genaues Bild von der gegebenen Situation an der Maschine machen.

Weiterhin ist es auch möglich, daß über die so hergestellte Verbindung zwischen der Maschine und dem zweiten Kommunikationselement eine Fernsteuerung und/oder Fernkonfigurierung und/oder Ferndiagnose der Maschine vom zweiten Kommunikationselement aus erfolgen kann.

Eine lösbare Anordnung der weiteren Schnittstelle an dem oder im mobilen ersten Kommunikationselement hat den Vorteil, daß nach Herstellung einer Verbindung zwischen Maschine und dem zweiten Kommunikationselement der Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements dennoch beweglich bleibt, um sich zu anderen Stellen der zu untersuchenden Vorrichtung zu begeben.

Vorzugsweise kann in dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement eine Einrichtung zur Infrarot-Datenübertragung vorgesehen sein, die vorteilhaft lösbar an oder im mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet ist. Diese Einrichtung kann beispielsweise wie die vorstehend beschriebene weitere Schnittstelle verwendet werden. Sie hat jedoch den Vorteil, daß durch die Verbindung auf Infrarotbasis keine zusätzlichen Kabel benötigt werden, die eine Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Trägers von dem mobilen ersten Kommunikationselement bedeuten würde.

In weiterer Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale ein Mikrophon oder ein Sensorelement, das eine Frequenzanalyse ermöglicht, aufweisen. Über ein Mikrophon, das bereits auch in der bekannten Kommunikationseinrichtung verwendet wird, ist es möglich, daß sich der Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements verbal mit dem Benutzer des zweiten Kommunikationselements austauschen kann. Die Sprachverbindung wird wiederum über das als Schnittstelle fungierende wenigstens eine Modem hergestellt. Weiterhin können zwei Lautsprecher in Form eines Kopfhörers vorgesehen sein.

Zur Reduktion der zu übertragenden Datenmengen kann eine sogenannte digitale Spracherkennung (Voice Control) eingesetzt werden. Mittels dieser Voice Control werden Sprachinformationen mittels maschineller Spracherkennung in digitale Daten umgewandelt, die dann übertragen werden. Dadurch läßt sich die Menge der zu übertragenden Daten erheblich reduzieren. Da dies für die Kommunikation in beiden Richtungen anwendbar ist, kann auf diese Weise auch eine Fernsteuerung und Einrichtung einer Anlage, an der sich das mobile erste Kommunikationselement befindet, über das weit entfernte zweite Kommunikationselement sehr vereinfacht und beschleunigt werden.

Oftmals erfolgt der Einsatz der mobilen Kommunikationselemente in Umgebungen mit starker Lärmentwicklung. Dabei passiert es häufig, daß eine akustische Verbindung über ein herkömmliches Mikrophon nur unter Schwierigkeiten aufrecht erhalten werden kann. In diesem Fall ist es vorteilhaft, ein Sensorelement zu verwenden, das eine Frequenzanalyse ermöglicht. Solche Sensorelemente, die als intelligente Mikrophone bezeichnet werden können, sind in der Lage, bestimmte Geräusche, zum Beispiel Hintergrundgeräusche, auszufiltern. Auf diese Weise können besonders interessierende Signale, wie beispielsweise Sprachsignale oder bestimmte Geräusche, die ansonsten im Gesamtgeräuschpegel untergehen würden, deutlich erfaßt und übertragen werden.

Weiterhin kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale derart ausgebildet sein, daß mit ihr eine aktive Geräuschunterdrückung (active noise reduction) möglich ist. Insbesondere bei großer Lärmentwicklung kann eine aktive Geräuschunterdrückung eine Gegenregelung erzeugen. Diese erzeugt nach einer Frequenzanalyse eine dem Geräusch entgegenwirkende Gegenschallwelle und bewirkt, daß der Benutzer durch den Umgebungslärm nicht mehr belastet wird. Wenn der Benutzer in ein entsprechend modifiziertes Mikrophon spricht, werden die Hintergrundgeräusche durch entsprechende Gegengeräusche abgeschwächt, so daß eine klare Übertragung der Daten möglich ist. Die aktive Geräuschunterdrückung an sich ist bereits bekannt und wird in der Praxis vielfältig eingesetzt.

Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale eine Optik aufweisen, die mit einem CCD-Bildsensor oder einem CMOS-Bildsensor mit jeweils angekoppeltem Kompressionschip verbunden ist. Über die Optik werden die optischen Signale erfaßt, in dem Bildsensor in entsprechende Signale umgewandelt und anschließend über die als Modem ausgebildete Schnittstelle vom ersten Kommunikationselement auf das zweite Kommunikationselement übertragen.

Prinzipiell ist die Übertragung digitaler Bilddaten sehr kommunikationsintensiv. Aus diesem Grund sind die CCD-Bildsensoren vorteilhaft mit einem Kompressionschip gekoppelt, wodurch die vom Bildsensor erfaßten Bilddaten komprimiert und anschließend mit erhöhter Übertragungsrate übertragen werden können. Die Kompression der Bilddaten im Kompressionschip kann beispielsweise nach dem bekannten MPEG4-Standard erfolgen. Durch die Verwendung eines nachgeschalteten Kompressionschips ist es weiterhin möglich, auch eine Einzelbildkompression, beispielsweise nach dem JPEG-Standard, vorzunehmen. Oftmals ist eine kontinuierliche Bildübertragung nicht notwendig, so daß ein Standbild, oder eine Übertragung von Einzelbildern in bestimmten zeitlichen Abständen ausreichend ist. Dies kann durch einen entsprechenden Kompressionschip realisiert werden.

Alternativ zu einem Kompressionschip kann bei Verwendung einer sehr leistungsfähigen CPU (Central Processing Unit) diese auch eine softwaregestützte Kompression vornehmen.

Auf diese Weise werden die Übertragungsgeschwindigkeit und die -genauigkeit der Bilddaten weiter erhöht.

In anderer Ausgestaltung kann als Bildsensor ein sogenannter CMOS-Bildsensor verwendet werden. Derartige Bildsensoren verfügen über einen sehr weiten Empfindlichkeitsbereich, so daß Bilder mit extrem guter Qualität übertragen werden können. Weiterhin können durch den Sensor bestimmte Bildbereiche adressiert werden (Active Pixel Arrays), was bewirkt, daß anschließend nur diese adressierten bestimmten Bildbereiche ausgelesen werden. Das ermöglicht eine einfache Übertragung von bestimmten, besonders interessierenden Bildausschnitten. Darüber hinaus können derartige Bildsensoren über zusätzliche Bildverarbeitungsfunktionen, wie beispielsweise Kantenfilter oder dergleichen, verfügen. Kantenfilter haben die Funktion, daß nur die in einem Bild dargestellten Kanten übertragen werden. In manchen Fällen kann eine solche Information ausreichend oder sogar besonders vorteilhaft sein. Durch das Herausfiltern bestimmter Bildelemente, beziehungsweise das Übertragen von nur bestimmten Bildausschnitten, kann die Bildübertragungsgeschwindigkeit und -qualität ohne Erhöhung der Kapazität der benutzten Datenübertragungskanäle weiter erhöht werden. Je nach Bedarf können die einzelnen, im Bildsensor vorhandenen Optionen, separat ein- oder ausgeschaltet werden. Das Ein- beziehungsweise Ausschalten der Optionen kann entweder vom Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements oder aber auch vom Benutzer des zweiten Kommunikationselements vorgenommen werden. Damit kann der Benutzer des zweiten Kommunikationselements das erste mobile Kommunikationselement problemangepaßt konfigurieren.

Die CMOS-Technik ermöglicht es, die Bildkompression bei CMOS-Bildsensoren mit auf dem Sensorchip zu integrieren.

In weiterer Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale einen Infrarot-Bildsensor aufweisen. Solche Bildsensoren können beispielsweise als Chip in Form eines Mikro-Bolometer-Arrays oder dergleichen ausgebildet sein. Derartige ungekühlte Infrarot-Bildsensoren ermöglichen eine einfache und genaue Temperaturaufnahme der Umgebung. Damit haben sie besondere Vorteile gegenüber herkömmlichen Infrarot-Bildsensoren, die eine eigene Kühleinrichtung benötigen, wodurch sie relativ viel Platz beanspruchen und sehr teuer sind. Die jetzt verwendeten Infrarot-Bildsensoren können auf eine solche Kühleinrichtung verzichten, wodurch sie sehr platzsparend ausgebildet sind und beispielsweise in einem als Head-Set ausgebildeten mobilen ersten Kommunikationselement integriert werden können.

Die Verwendung von Infrarot-Bildsensoren hat eine Reihe von Vorteilen. So ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich, etwaige Lecks in einer Vorrichtung zu detektieren. Die ermittelten Bilddaten werden über das Modem im ersten mobilen Kommunikationselement auf das zweite Kommunikationselement übertragen, wo sie in geeigneter Weise ausgewertet und weiter verarbeitet werden.

Vorteilhaft kann der Infrarot-Bildsensor eine separate Optik aufweisen oder mit der Optik der Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale gekoppelt sein. Wenn nur eine einzige Optik verwendet wird, weist das Infrarotlicht den gleichen Strahlengang auf wie das sichtbare Licht.

Die Steuerung der Optik beziehungsweise der einzelnen Optiken kann vom zweiten Kommunikationselement aus vorgenommen werden. Wenn beispielsweise nur eine einzige Optik verwendet wird, kann der Benutzer des zweiten Kommunikationselements an diesem einstellen, welcher Bildsensor - der für das sichtbare Licht oder der Infrarot-Bildsensor - aktiviert werden soll.

Vorzugsweise kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, die an dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet ist. Eine solche Anzeigeeinrichtung, die beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, als Display oder dergleichen ausgebildet sein kann, ermöglicht es dem Träger des mobilen ersten Kommunikationselements zu sehen, welche Bilder von der Optik beziehungsweise dem oder den Bildsensoren aufgenommen und übertragen werden. Eine solche Information kann für die Kommunikation zwischen dem Träger des mobilen ersten Kommunikationselements und dem Benutzer des zweiten Kommunikationselements von Vorteil sein.

Vorteilhaft kann die Optik eine oder mehrere flexible Linsen aufweisen. Solche Linsen, die beispielsweise aus einem hochtransparenten Silikongummi gefertigt sind, sind bereits bekannt und werden vorteilhaft mit Hilfe von Piezoaktoren verformt. Auf diese Weise kann die Optik zum einen besonders klein ausgebildet werden. Zum anderen ist durch Verwendung flexibler Linsen eine sehr schnelle und adaptive Fokussierung möglich.

Vorteilhaft ist die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale derart ausgebildet, daß sie eine automatische Bildscharfstellung (Autofocus) und/oder eine automatische Bildgrößeneinstellung (Zoom) und/oder eine Blickwinkeleinstellung vornehmen kann. Dadurch kann eine solche Optik beispielsweise als Zoom-Objektiv mit verschiedenen Brennweiten verwendet werden. Auch ist durch die flexiblen Linsen eine automatische Fokussierung möglich, so daß das von der Optik erfaßte und übertragene Bild immer automatisch scharf gestellt ist, ohne daß der Benutzer des mobilen Kommunikationselements manuell eingreifen müßte. Dadurch ist eine erhebliche Vereinfachung in der Handhabung der Optik gewährleistet. Weiterhin kann der Benutzer des zweiten Kommunikationselements die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale auf einfache und dennoch genaue Weise fernbedienen und/oder fernkonfigurieren.

In weiterer Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale derart am oder im mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet, daß sich diese im Bereich zwischen den Augen eines Benutzers befindet. Dadurch lassen sich die im Hinblick auf den Stand der Technik beschriebenen Parallaxenfehler der Optik vermeiden, da die Optik nicht mehr in der Ohrmuschel des Head-Sets und damit in Höhe des Ohrs angeordnet ist. Vielmehr ist die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale nunmehr im Bereich der Augen des Benutzers, und hier insbesondere zwischen den Augen, angeordnet, so daß sie sich im Blickbereich des Benutzers befindet. Dadurch ist sichergestellt, daß die Einrichtung immer fluchtend zur Blickrichtung des Benutzers ausgerichtet ist. Dadurch werden immer diejenigen Bilder, die der Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements auch tatsächlich sieht, an das zweite Kommunikationselement übertragen. Auf diese Weise werden mögliche Ungenauigkeiten und Mißverständnisse verhindert.

Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale wenigstens einen Spiegel, insbesondere einen winkelverstellbaren Spiegel, aufweisen, der mit der Optik gekoppelt ist. Vorzugsweise ist der Spiegel derart am oder im mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet, daß sich dieser im Bereich zwischen den Augen eines Benutzers befindet. Bei einer solchen Ausführung der Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale ist es nicht erforderlich, daß die Optik an sich im Bereich zwischen den Augen des Benutzers angeordnet ist. Vielmehr kann hier ein Spiegel, der von seiner räumlichen Ausdehnung kleiner als die Optik ist und somit als weniger störend empfunden wird, im Bereich zwischen den Augen des Benutzers angeordnet sein. Das vom Benutzer visuell erfaßte Bild wird an dem Spiegel umgelenkt und in die Optik eingeleitet, wo das Bild in entsprechender Weise in elektrische Signale umgewandelt wird.

Vorzugsweise kann der Winkel des Spiegels variabel verstellt werden. Auf diese Weise kann die Brennweite, die Blickrichtung und der Öffnungswinkel für die Optik beeinflußt werden, wodurch bei entsprechender Verstellung des Spiegels unterschiedliche Bilder aufgenommen und weitergeleitet werden können. Vorteilhaft kann die Spiegelverstellung durch den Benutzer des zweiten Kommunikationselements erfolgen. Die gewünschte Spiegelstellung wird dann vom zweiten Kommunikationselement über das Modem an den Spiegel der Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale beziehungsweise an dessen Steuerung geleitet, woraufhin dieser in entsprechender Weise nachgestellt wird. Dadurch wird es dem Benutzer des zweiten Kommunikationselements ermöglicht, bestimmte Bilder, beziehungsweise Bildausschnitte, die für ihn von besonderer Bedeutung sind, von sich aus auszuwählen, ohne daß eine Rücksprache mit dem Benutzer des mobilen ersten Kommunikationselements erforderlich ist.

Vorteilhaft weist das mobile erste Kommunikationselement eine eigenständige Stromversorgung auf, die am oder im mobilen ersten Kommunikationselement angeordnet ist. Die Stromversorgung kann beispielsweise über eine Batterie, eine Brennstoffzelle oder dergleichen erfolgen. Es ist aber auch möglich, das mobile erste Kommunikationselement, beispielsweise über eine Leitung, mit einer externen Stromversorgung zu verbinden.

Vorteilhaft können einzelne der vorstehend beschriebenen Komponenten und Elemente, beispielsweise das oder die Modems, das Sensorelement zur Positionsbestimmung, die Schnittstelle zur Verbindung mit der zu untersuchenden Vorrichtung, die Einrichtung zur Infrarot-Datenübertragung, die Stromversorgung sowie diverse Steuereinrichtungen und sonstige Elemente der Einrichtungen zur Erzeugung und Übertragung optischer und akustischer Signale einzeln oder in beliebiger Kombination sowie fest oder lösbar in einem Kommunikationsmodul integriert oder angeordnet sein. Das Kommunikationsmodul wird dann als Ganzes an dem mobilen ersten Kommunikationselement befestigt. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Komponenten und Elemente sehr einfach am mobilen ersten Kommunikationselement befestigt werden. Auch wird der Tragekomfort des Kommunikationselements in keiner Weise beeinträchtigt.

Vorteilhaft ist das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement über das zweite Kommunikationselement fernsteuerbar und/oder fernkonfigurierbar.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Ansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung und

Fig. 3a und 3b in schematischer Frontansicht und Seitenansicht ein erstes mobiles Kommunikationselement.

In Fig. 1 ist eine Kommunikationseinrichtung 10 zum Aufnehmen, Umsetzen und Übertragen von Signalen dargestellt, die ein als Rechner ausgebildetes zweites Kommunikationselement 11 aufweist. Im vorliegenden Fall soll das zweite Kommunikationselement 11 stationär ausgebildet sein. Räumlich von diesem getrennt ist ein mobiles erstes Kommunikationselement 20 in Form eines Head-Sets vorgesehen.

Am Head-Set 20 ist eine Einrichtung 21 zur Erfassung und Übertragung sowie zur Ausgabe akustischer Signale angeordnet, die ein Mikrophon 23 und einen Kopfhörer 22 mit zwei Lautsprechern aufweist. Weiterhin ist eine Einrichtung 25 zur Erfassung und Übertragung von optischen Signalen vorgesehen.

In einem ebenfalls am Head-Set 20 angeordneten Kommunikationsmodul 50 sind eine Anzahl von Komponenten und Elementen angeordnet, die im Rahmen der vorstehenden Beschreibung eingehend erläutert wurden, und von denen im Verlauf der Figurenbeschreibung nur einige exemplarisch beschrieben werden. Zunächst ist in dem Kommunikationsmodul eine als Batterie oder Brennstoffzelle ausgebildete eigenständige Stromversorgung 44 vorgesehen, über die die einzelnen Komponenten und Elemente des mobilen ersten Kommunikationselements 20 betrieben werden.

Weiterhin ist im Kommunikationsmodul 50 eine Schnittstelle 41 zur datentechnischen Verbindung des Head-Sets 20 mit einer vom Benutzer zu untersuchenden, nicht dargestellten Vorrichtung vorgesehen.

Um eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen dem ersten mobilen Kommunikationselement 20 und dem stationären zweiten Kommunikationselement 11 herstellen zu können, ist am ersten Kommunikationselement 20 wenigstens ein Modem 40 vorgesehen. Über das Modem 40 oder über gegebenenfalls vorhandene weitere Modems wird es möglich, die vom ersten Kommunikationselement 20 vor Ort aufgenommenen und elektrisch umgesetzten Signale direkt zum zweiten Kommunikationselement 11 hin zu übertragen. Dabei kann das erste Kommunikationselement 20 an jedem beliebigen Ort eingesetzt werden. Ebenso kann das zweite Kommunikationselement 11 an jedem beliebigen Ort stationiert sein. Über die Auswahl der geeigneten Modems wird es immer möglich sein, bei entsprechender Anwahl des Modems eine direkte Verbindung zwischen den beiden Kommunikationselementen 11, 20 herzustellen, um anschließend Daten und Signale, vorteilhaft in beiden Richtungen, zu übertragen.

Bei dieser Ausgestaltung der Kommunikationseinrichtung 10 kann beispielsweise dann, wenn eine Anlage, Maschine oder dergleichen zu reparieren, montieren oder zu warten ist, ein hochqualifizierter Spezialist das zweite Kommunikationselement 11 bedienen. Der vor Ort befindliche Träger des mobilen ersten Kommunikationselements 20 braucht kein umfassend qualifizierter Spezialist zu sein. Über die einzelnen Komponenten und Elemente, die am Head-Set 20 angeordnet sind und die vorstehend im Rahmen der Beschreibung eingehend erläutert wurden, kann der nicht vor Ort anwesende Spezialist Zugriff auf alle erforderlichen Daten nehmen und entscheiden, welche Tätigkeiten durchzuführen sind. Über die Einrichtung 25 zur Erfassung und Übertragung optischer Signale kann er die Tätigkeiten überwachen. Über die Einrichtung 21 zur Erzeugung und Übertragung akustischer Signale und den Kopfhörer 22 ist ein verbaler Austausch mit dem Träger des Head-Sets 20 möglich. Über die direkte Kommunikationsverbindung ist darüber hinaus eine Möglichkeit für den Benutzer des zweiten Kommunikationselements 11 geschaffen, die einzelnen Komponenten und Elemente des mobilen ersten Kommunikationselements 20 fernzusteuern oder fernzukonfigurieren.

Wie aus Fig. 2 weiterhin zu ersehen ist, kann das mobile erste Kommunikationselement 20 über eine entsprechende Schnittstelle 41 mit einer zu wartenden oder zu reparierenden Maschine oder Anlage 12 datentechnsich verbunden sein.

Diese Verbindung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann dazu ein Kabel 43 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann die datentechnische Anbindung des ersten mobilen Kommunikationselements 20 an die Maschine/Anlage 12 über eine Funkverbindung und/oder Infrarot-Verbindung 42 erfolgen. Durch die Verbindung können Daten aus der Maschine/Anlage 12 ausgelesen und über das erste Kommunikationselement 20 und das wenigstens eine Modem 40 direkt an das zweite Kommunikationselement 11 übertragen werden.

In Fig. 3 ist schließlich ein Ausführungsbeispiel für ein als Head-Set ausgebildetes erstes Kommunikationselement 20 dargestellt. Fig. 3a zeigt das Head-Set 20 in Frontansicht, während Fig. 3b das Head-Set 20 in Seitenansicht zeigt. Das Head-Set 20 weist neben der mit Kopfhörer 22 und Mikrophon 23 ausgestatteten Einrichtung 21 zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale eine Einrichtung 25 zur Erfassung und Übertragung optischer Signale auf.

Die Einrichtung 25 besteht aus einer Kamera 26, die einen CCD-Bildsensor 31 mit Kompressionschip aufweist. Weiterhin verfügt die Einrichtung 25 über eine Optik 27 mit einer Anzahl fernbetätigt einstellbarer flexibler Linsen 28. Schließlich ist noch ein winkelveränderlicher Spiegel 29 vorgesehen.

Um Parallaxenfehler bei der Kamera 26 ausschließen zu können, ist die Einrichtung 25 derart am Head-Set 20 angeordnet, daß sie sich zumindest mit dem Spiegel 29 im Bereich 30 zwischen den Augen des Head-Set-Benutzers befindet.

Über den Spiegel 29 wird das vom Benutzer tatsächlich erblickte Bild über die Linsen 28 der Optik 27 in die Kamera 26 eingeleitet, im Bildsensor 31 mit Kompressionschip umgewandelt und als Signal über das Modem 40 zum zweiten Kommunikationselement 11 übertragen.

Durch die Verwendung flexibler Linsen 28 und eines winkelveränderlichen Spiegels 29 ist eine automatische Bildscharfstellung (Autofocus), eine fernbetätigbare Bildgrößeneinstellung (Zoom) und sogar eine veränderliche Blickwinkeleinstellung möglich. Die Einstellung, Verstellung und Konfiguration der Linsen 28 und Spiegel 29, die Steuerung des Bildsensors 31 und dergleichen kann vom Bediener des zweiten Kommunikationselements 11 durchgeführt werden, so daß dieser schnell und unkompliziert auf alle ihn interessierenden Daten zurückgreifen kann.

Bezugszeichenliste

10

Kommunikationseinrichtung

11

stationäres zweites Kommunikationselement

12

Maschine/Anlage

20

mobiles erstes Kommunikationselement

21

Einrichtung zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale

22

Kopfhörer

23

Mikrophon

25

Einrichtung zur Erfassung und Übertragung optischer Signale

26

Kamera

27

Optik

28

Linse

29

Spiegel

30

Bereich zwischen den Augen des Benutzers

31

Bildsensor

40

Modem

41

Schnittstelle zur Verbindung mit einer zu untersuchenden Vorrichtung

42

Funkverbindung/Infrarotverbindung

43

Kabel

44

Stromversorgung

50

Kommunikationsmodul

Claims

1. Kommunikationseinrichtung zum Aufnehmen, Umsetzen und Übertragen von Signalen, mit wenigstens einem mobilen ersten Kommunikationselement (20), einem räumlich von diesem getrennten zweiten Kommunikationselement (11) und wenigstens einer Schnittstelle, über die das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement (20) und das zweite Kommunikationselement (11) bidirektional miteinander kommunizieren, wobei das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement (20) eine Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale und eine Einrichtung (21) zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale sowie eine Einrichtung zur Ausgabe akustischer Signale aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Schnittstelle als Modem (40) für ein terrestrisches Mobilfunknetz oder ein Satellitenfunksystem ausgebildet ist, das im oder am mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist.

2. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mobile erste Kommunikationselement (20) als Head-Set, insbesondere als in eine Kopfbedeckung integriertes Head-Set ausgebildet ist.

3. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement (20) ein Sensorelement zur Ortspositionsbestimmung vorgesehen ist.

4. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wenigstens einen mobilen Kommunikationselement (20) eine weitere Schnittstelle (41) zur datentechnischen Verbindung mit einer zu untersuchenden Vorrichtung (12) vorgesehen ist und daß die weitere Schnittstelle (41) insbesondere lösbar an oder in dem mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist.

5. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wenigstens einen mobilen Kommunikationselement (20) eine Einrichtung zur Infrarot-Datenübertragung vorgesehen ist und daß diese Einrichtung insbesondere lösbar an oder in dem mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist.

6. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale ein Mikrophon (23) oder Sensorelement aufweist, das eine Frequenzanalyse ermöglicht.

7. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale eine Optik (27) aufweist, die mit einem CCD-Bildsensor (31) oder einem CMOS- Bildsensor mit jeweils angekoppeltem Bildkompressionschip verbunden ist.

8. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale einen Infrarot-Bildsensor aufweist.

9. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Bildsensor eine separate Optik aufweist oder mit der Optik (27) der Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale gekoppelt ist.

10. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die an dem wenigstens einen mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist.

11. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (27) eine oder mehrere flexible Linsen (28) aufweist.

12. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale zur Durchführung einer automatischen Bildscharfstellung und/oder einer fernbetätigbaren Bildgrößeneinstellung und/oder einer fernbetätigbaren Blickwinkeleinstellung ausgebildet ist.

13. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale derart am oder im mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist, daß sich diese im Bereich (30) zwischen den Augen eines Benutzers befindet.

14. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Erfassung und Übertragung optischer Signale wenigstens einen Spiegel (29), insbesondere einen winkelverstellbaren Spiegel, aufweist, der mit der Optik (27) gekoppelt ist und daß der Spiegel (29) derart am oder im mobilen ersten Kommunikationselement (20) angeordnet ist, daß sich dieser im Bereich (30) zwischen den Augen des jeweiligen Benutzers befindet.

15. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mobile erste Kommunikationselement (20) mit einer eigenständigen Stromversorgung (44) versehen ist.

16. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement (20) über das zweite Kommunikationselement (11) fernsteuerbar und/oder fernkonfigurierbar ist.