DE2431937C2

DE2431937C2 - Verfahren zur drahtlosen optischen Nachrichtenübertragung

Info

Publication number: DE2431937C2
Application number: DE19742431937
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2431937A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur drahtlosen, optischen Nachrichtenübertragung über eine Übertragungsstrecke zwischen Sende- und Emp-

fangsstellen, insbesondere in geschlossenen Räumen.

Für Schulungszwecke, insbesondere in Hörgeschädigten-Sonderschulen, werden elektroakustische Anlagen benötigt, um den Schülern die Stimme des Lehrers hinreichend laut und möglichst ohne störenden Nachhall zu übermitteln, aber auch, um eine Diskussion der Schüler untereinander zu ermöglichen. Bei Konferenzen mit umfangreicher Teilnehmerzahl werden ebenfalls elektroakustische Hilfsmittel benötigt, da die Konferenzräume sehr oft zu groß und/oder akustisch unzureichend ausgestattet sind.

Schulungs- und Konferenzanlagen werden vielfach drahtgebunden ausgeführt, das heißt, alle Teilnehmerstationen Sind durch Leitungen miteinander verbunden. Da sich aber die Sitzordnungen häufig ändern, sind diese Leitungsverbindungen sehr nachteilig und es besteht häufig der Wunsch, drahtlose Anlagen einzusetzen. Bei den bisher bekannten und eingesetzten drahtlosen Anlagen treten jedoch zahlreiche Nachteile auf. In Schulen oder Kongreßhäusern liegen sehr oft Räume, in denen solche drahtlosen Anlagen betrieben werden sollen, nebeneinander oder in Stockwerken gestaffelt unter oder übereinander. Werden elektromagnetische Wellen im Radiowellenbereich zur Übermittlung von Nachrichtensignalen eingesetzt oder wird die induktive Methode mit Induktionsschleifen angewendet, so können in dem einen wie in dem anderen Fall gegenseitige Störungen zwischen den Anlagen auftreten, sofern nicht von Raum zu Raum gesonderte Frequenzen verwendet werden. Es können zwar in bestimmten räumlichen Abständen auch gleiche Frequenzen bei geeignetem Modulationsverfahren wiederholt werden, die Zahl der hierfür benötigten Frequenzen übersteigt jedoch meist die Zahl der zur Verfügung stehenden und vor allem genehmigten Frequenzen.

Ferner ist als wesentlicher Nachteil zu nennen, daß es beispielsweise beim Wechsel eines Schülers von einer Klasse in eine andere sehr lästig ist, wenn er bei seinem individuell angepaßten Hörgerät die Frequenz wechseln muß. Ein weiterer bedeutender Nachteil besteht bei den genannten Anlagen darin, daß ein Übersprechen von Raum zu Raum kaum zu vermeiden ist; besonders bei Konferenzanlagen besteht jedoch die Forderung, die Übermittlung der zu übertragenden Nachrichten auf den jeweiligen Raum zu beschränken. Die genannten Schwierigkeiten und Nachteile können umgangen werden, wenn für die Übertragung elektromagnetische Wellen im optischen Bereich gewählt werden, die mit Sicherheit auf die jeweiligen Schulungs- oder Konferenzräume begrenzt sind. Es ist bereits bekannt, Sprechverbindungen mittels modulierter Licht- oder Infrarotstrahlung herzustellen. Auch sind sogenannte drahtlose Kopfhörer bekanntgeworden, denen das Fernseh-Tonsignal über eine Infrarotstrecke

zugeführt wird.

Bei der optischen Nachrichtenübertragung einseitig gerichteter Art, zum Beispiel von einem einem Lehrer zugeordneten Sendegerät zu mehreren Schüler-Empfangsgeräten, wie auch bei der zweiseitig ausgebildeten Übertragungsweise, zum Beispiel für Konferenzteilnehmer, treten bei einem größerer: Teilnehmerkreis Übertragungsschwierigkeiten auf, da einerseits durch Abschattungen und andererseits durch die geringe Strahlungsleistung der vorzugsweise ortsbeweglichen iu Sender keine genügende Empfangsfeldstärke an jedem beliebigen Empfangsort erzielt werden kann.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die oben genannten Nachteile der bisher eingesetzten drahtlosen Übermittlungsverfahren zu vermeiden und es einer großen Anzahl von Schulungs- oder Konferenzteilnehmern zu ermöglichen, in großen Räumen mit kleinen tragbaren Sende-Empfangsgeräten sowohl mit dem Schulungs- oder Konferenzleiter als auch untereinander in Verbindung zu treten.

Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke über eine optische Strahlungsquelle verläuft, die zur Erzielung einer die Sende- und Empfangsstellen überstreichenden Rundumcharakieristik an einem erhöhten Ort angeordnet ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen enthalten.

Nachstehend wird das Verfahren nach der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt jo

F i g. 1 ein Beispiel für den Einsatz des Verfahre.« in Vortrags- oder Schulungsräumen,

Fig. 2 ein Beispie! für den Einsatz des Verfahrens in Konferenzräumen,

Fig. 3 die Anordnung optisch voneinander entkop- » pelter Empfangs- und Sendewandler,

Fig.4 ein weiteres Beispiel für den Einsatz des Verfahrens in Konferenzräumen,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer erweiterten Empfangseinrichtung.

In Fig. 1 ist eine einfache Schulungs- oder Vortragsanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird, dargestellt. Der Lehrer oder Vortragende bespricht das Mikrofon 1, das mit einer Sendeeinrichtung 2 verbunden ist. Diese enthält die elektronischen Schaltungsmittel, die zum Betrieb einer optischen Strahlungsquelle benötigt werden. Die Strahlungsquelle 3 selber, die beispielsweise Infrarot-Lumineszenzdioden enthält, ist an der Decke des Schul- oder Vortragsraumes angebracht. Hierdurch wird, einer Deckenbeleuchtung ähnlich, der gesamte Raum mit moduliertem Infrarotlicht ausgeleuchtet. Die Zuhörer tragen Kopfhörer 4, die mit einer Empfangseinrichtung versehen sind. Bei ausreichender Kopfhörerlautstärke ist eine solche Anlage besonders für den Linsa'z in <n Hörgeschädigten-Sonderschulen geeignet.

In Fig. 2 ist eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens ebenfalls für den vorzugsweisen Einsatz in Hörgeschädigten-Sonderschulen dargestellt. Jeder Teilnehmer trägt an der Brust ein Sende-Empfangsgerät 5, e>o an das ein Mikrofon 6 zur Schallaufnahme und ein Kopfhörer 7 zur Schallwiedergabe angeschlossen ist. Die Teilnehmer sitzen im Halbkreis unter der wiederum an der Decke angebrachten Strahlungsquelle 8 herum, die die Sende- und Empfangswandler für ein zentrales t» Sende- und Empfangsgerät 9 enthält. Der Gegensprechverkehr von Teilnehmer zu Teilnehmer wird über die als Transponder wirkende Sende- und Empfangseinrichtung 8,9 abgewickelt Für die beiden Gesprächsrichtungen, von einem Teilnehmer zur Strahlungsquelle wie auch von der Strahlungsquelle zu einem anderen Teilnehmer, werden unterschiedliche Trägerfrequenzen zur Modulation der Lichtstrahlung eingesetzt. Es können auch zusätzliche Steuerfrequenzen verwendet werden, die sicherstellen, daß nicht mehrere Teilnehmersender gleichzeitig eingeschaltet werden und so Interferenzen entstehen. Es sind verschiedene Blockierungssysteme möglich, beispielsweise kann eine Teilnehmersende- und Empfangsstation als Hauptstation mit Einrichtungen zum Steuern der anderen Teilnehmerstationen in bekannter Weise ausgebildet werden. Der Lehrer oder Diskussionsleiter kann entscheiden, welcher Teilnehmer sprechen soll.

Wie anhand des Beispieles nach Fig.2 gezeigt worden ist, eignet sich die Übertragung von Nachrichtensignalen über eine optische Nachrichtenübertragungsstrecke gut für eine Simultanübertragung in mehreren Richtungen, beispielsweise für Gegensprecheinrichtungen. Lumineszendioden als Sender und Fotodioden als empfänger lassen sich verhältnismäßig gut optisch entkoppeln und können nahe beieinander angeordnet werden. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Das Mikrofon 10 moduliert den Sender 11, dessen Ausgangsleistung der Lumineszenzdiode 12 zugeführt wird. Die Empfangsdiode 13 ist mit der Emp^rangselektronik 14 verbunden, an deren Ausgang der Hörer 15 geschaltet ist. Durch die Anordnung der Fotohalbleiter in Vertiefungen des Gehäuses 16 kann eine ausreichende Entkopplung erzielt werden. Zusätzlich wird eine sehr gute Entkopplung erzielt, wenn für beide Nachrichtenübermittlungsrichtungen verschiedene Wellenlängen zur Übertragung der Informationen verwendet und optische Filter 17 und 58 eingesetzt werden.

In Fig. 4 ist eine Anlage dargestellt, mit der das Verfahren nach der Erfindung in Konferenzräumen eingesetzt wird. Die jedem Teilnehmer zugeordnete.i Sende-Empfangsgeräte werden als Tischspreclistcllcn ausgebildet. Ein über eine Zentrale gesteuerter Gcgcnsprechverkehr wird über eine an der Decke befindliche transponderähnliche Einrichtung abgewickelt, die aus einer Strahlungsquelle 19 und einem Sende-Empfangsgerät 20 besteht. Die Teilnehmer !laben vor sich die Mikrofone 23, die gleichzeitig auch Leisesprecher (Wiedergabewandler) sind. Die Tischsprechzellen enthalten weiterhin jeweils eine Sende-Empfangseinrichtung 24 sowie einen Anschluß zum Betrieb eines Kopfhörers 25 zum wahlweisen Betrieb. Beispielsweise über eine Infrarotstrahlung stehen diese Tischsprechzellen 24 über die abgesetzte Strahlungsquelle 19, die mit einer zusätzlichen Empfangseinrichtung versehen ist, miteinander in Verbindung. Das zentrale Sende-Empfangsgerät 20 setzt die Trägerfrequenz jeweils für die Gegenrichtung um. Durch eine automatische Steuerung oder auch eine Steuerung von Hand, schematisch in der Baugruppe 21 zusammengefaßt, kann durch den Konferenzleiter oder dessen Techniker erreicht werden, daß jeweils nur ein Mikrofon zur Schallaufnahme geöffnet wird und alle übrigen als Leisesprecher zur Wiedergabe dienen. Durch diese Art der Beschallungstechnik wird eine hohe Verständlichkeit erzielt. Außerdem wird die Sprechdisziplin durch den Diskussionsleiter sichergestellt. Das zentrale Sende-Empfangsgerät 20 kann auch weiterhin mit einem Zusatzgerät 22 in Verbindung stehen, das Dolmetscherkabinen zugeordnet ist. Durch eine solche, an sich bekannte

Anlagenerweiterung, ist es möglich, Übersetzungen in verschiedene Sprachen vornehmen und an die Teilnehmer übertragen zu können. Über weitere Trägerfrequenzen werden diese zusätzlichen Fremdsprachen-Informationen durch die Strahlungsquelle 19 ausgesendet und können nach Belieben von den Teilnehmern ausgewählt werden. Für die Wiedergabe dieser Übersetzungen sind an den Tischsprechstellen die Kopfhörer 25 vorgesehen.

Die beschriebenen und dargestellten Ausführungsarten eines Verfahrens zur drahtlosen Signalübermittlung über eine optische Nachrichtenübertragungsstrecke, vorzugsweise in geschlossenen Räumen, sollen nur Beispiele für die zweckmäßige Ausbildung vorstellen. Unter Anwendung des Grundgedankens der Erfindung bestehen weitere Kombination»- und Ausführungsmöglichkeiten. So ist zum Beispiel in Fig. 5 eine Empfangseinrichtung dargestellt, die vorzugsweise bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Hörgeschädigten-Sonderschulen eingesetzt wird. Die einen optoelektronischen Empfangswandler 26 und eine optoelektronische Empfangselektronik enthaltende Baugruppe 27 ist auf einem Kopfbügel 28 angeordnet. Dieser trägt mindestens einen, vorzugsweise zwei Wiedergabewandler 29. Die optoelektronische Empfangselektronik kann in vorteilhafter Weise zweikanalig für Stereoempfang ausgelegt sein. Zusätzlich sind die elektroakustisch«;;! Empfangswandler 30 vorgesehen, die vorzugsweise als Richtmikrofone mit Superkardioidcharakteristik ausgebildet sind und deren Bezugsrichtungen 31 und 32 jewel's einen Winkel in der Größenordnung von 45 Grad zu der in Blickrichtung des Hörenden liegenden Mittelachse 33 einschließen. In der Baugruppe 24 ist ebenfalls ein Verstärker zur Verstärkung der Mikrofonsignale vorgesehen.

Über ebenfalls in der Baugruppe 27 vorgesehene Schalter werden die von der elektrooptischen beziehungsweise von der elektroakuslischen Empfangselektronik abgegebenen Nachriehtensignale den den Wiedergabewandlern zugeordneten V'erstärkerkaniilcn τ zugeführt. Diese Ver Stärkerkanäle sind, wie nicht weiter ausgeführt zu werden braucht, ebenfalls Bestandteil der Baugruppe 27. Diese Empfangseinrichtung stellt somit zusätzlich ein leistungsfähiges stereofones Hörgerät dar, das auch bei Ausfall der optischen Nachrichtenübertragung dem Hörgeschädigten, insbesondere aufgrund der Richtcharakteristik der eingesetzten Mikrofone, eine gute Hörunlerstützung bietet. Dies ist von besonderem Vorteil beim Verlassen oder Wechsel von Klassenräumen. Über die oben genannten Schalter

i^r» können die Ausgänge der elektrooptischen und ciektroaküstischcn tmpfarigsclckironikcn parallel gc schaltet werden, so daß sich beide Übertragungsarien gegenseitig unterstützen. Wahlweise kann ferner die eine oder andere Übertragungsart gewählt werden.

2(i Eine weitere Ausführungsform der Empfangseinrichtung sieht eine Automatikschaltung vor, welche bei Ausfall der optischen Nachrichtenübermittlung den elektroakustischen Übertragungszug einschaltet.

Es ist jedoch auch möglich, die an Hand der F i g. 5

2Ί beschriebene Empfangseinrichtung abzuwandeln, um beispielsweise die Baugruppe 27 einschließlich des optischen Empfangswandlers 26 mit einem Kinnbügelhörer zu kombinieren. Kinnbügelhörer sind bekannt und als sogenannte Stethoskop-Hörer bei Diktiergeräten eingesetzt.

Es ist bereits ausgeführt worden, daß für die optische Nachrichtenübertragung vorzugsweise eine Infrarotlichtstrahlung verwendet wird. Die bekannten Verfahren der Trägerfrequenzaufbereitung und der Modulationen der Infrarotlichtstrahlung können in verschiedenen Variationen eingesetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur drahtlosen, optischen Nachrichtenübertragung über eine Übertragungsstreeke zwischen Sende- und Empfangsstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrekke über eine optische Strahlungsquelle verläuft, die zur Erzielung einer die Sende- und Empfangsstellen überstreichenden Rundumcharakteristik an einem erhöhten Ort angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei einseitiger Nachrichtenübertragung die Strahlungsquelle von einer einzigen Sendestelle drahtgebunden angesteuert wird und die Empfangsstellen nur für Empfang ausgelegt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweiseitiger Nachrichtenübertragung die Aussteuerung der Strahlungsquelle optisch erfolgt und die Strahlungsquelle dazu um eine optoelektrische Empfangseinrichtung zu einem Transponder oder einer Relaisstelle erweitert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweiseitiger Nachrichtenübertragung die Sendestellen und die Empfangsstellen jeweils mit einem Gerät für die umgekehrte Übertragungsrichtung (Sende- und Empfangsgerät, Empfangs- und Sendegerät) ausgerüstet sind und ortsbeweglich sein können.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die zu empfangende Nachricht eine andere Wellenlänge als für die auszusendende Nachricht verwendet wird und daß in den Geräten der Sende- und Empfangsstellen (5) jeweils paarweise angeordnete Sende- und Empfangswandler (12, 13) voneinander durch ihre Anordnung im Gehäuse und/oder durch optische Mittel entkoppelt werden (F i g. 3).

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Übermittlung der Nachrichtensignale zwischen den vorzugsweise ortsbeweglichen Sende-Empfangsgeräten und der zentralen Sende-Empfangseinrichtung (8) zusätzliche Steuerfrequenzen übertragen werden, mit denen erreicht wird, daß Nachrichtensignale nur von einem der Sende-Empfangsgeräte (5) ausgesandt werden, während die anderen Sende-Empfangsgeräte auf Empfang geschaltet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über eine einem Konferenz- oder Schulungsleiter zugeordnete zentrale Sende-Empfangseinrichtung (19, 20), welche mit einer Steuereinrichtung (21) versehen ist, jeweils nur einem ortsbeweglichen Sendeempfangsgerät (24) die Sendemöglichkeit eingeräumt wird.

8. Empfangseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 in Hörgeschädigten-Sonderschulen, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens einen optoelektrischen Empfangswandler (26) und eine Empfangselektronik enthaltende Baugruppe (27) auf einem einen oder mehrere elektroakustisch^ Wiedergabewandler (29) tragenden Kopfbügel angeordnet ist und daß zur zusätzlichen Aufnahme von Schallereignissen an oder in der Baugruppe mindestens ein Mikrofon vorgesehen ist, dessen elektrische Signale entweder über einen handbetätigten Schalter oder über eine bei Ausfall der optischen Nachrichtenübermittlung aktiv werdende Automatikschaltung des Wiedergabewandlers zugeleitet werden.

9. Empfangseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwei auf dem Kopfbügel angeordnete Richtmikrofone (30), deren Sezugsrichtungen (31, 32) jeweils einen Winkel in der Größenordnung von 45 Grad zu der in Blickrichtung des Hörenden liegenden Mittelachse (33) einschließen.