DE69833746T2

DE69833746T2 - Drahtgebundene hörmuschel für einen offenen gehörgang

Info

Publication number: DE69833746T2
Application number: DE69833746T
Authority: DE
Inventors: H. Steven Saratoga PUTHUFF; Vincent Atherton PLUVINAGE; C. Jon Los Altos TAENZER
Original assignee: GN Netcom AS
Current assignee: GN Audio AS
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: US6181801B1; EP0980640B1; WO1998044760A3; WO1998044760A2; EP0980640A2; EP0980640A4; DE69833746D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörmuschel für einen offenen Gehörgang und insbesondere eine Hörmuschel für einen offenen Gehörgang, welche mit externen Geräten über eine Drahtverbindung kommuniziert. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Kommunikationshörmuschel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch eine Kommunikationshörmuschel ist zum Beispiel aus der US-A-4,259,547 bekannt. Weiterhin ist aus der US-A-5,278,912 die Verwendung eines Multibandkompressionssystems in einem Hörgerät bekannt, welches die Simulation eines normalen Hörvorgangs sowohl in ruhigen als auch in geräuschbehafteten Umgebungen erlaubt.
Stand der Technik
Die Telekommunikationsindustrie befand sich in der vergangenen Dekade in einem Zustand schnellen Wachstums. Das Ergebnis dieses Wachstums war die Verbreitung von Zweiwegekommunikationssystemen, wie zum Beispiel Telefonen, Funktelefonen und Computernetzwerken, und somit die Schaffung der Möglichkeit, jemanden zu kontaktieren, wenn er von zu Hause oder dem Büro abwesend ist. Verfahren zum "Freisprechen" (d.h. Kommunizieren, während die Hände frei sind), umfassen häufig einen Kopfhörer mit einem Galgenmikrophon (sogenanntes "Headset"). Das Headset kann entweder eine oder zwei Hörmuscheln haben, welche auf das Ohr passen, und ein Galgenmikrophon, welches an der Hörmuschelbaugruppe angebracht ist und sich bis zum Mund des Benutzers erstreckt. Das Headset wird entweder durch Anbringen am Kopf des Benutzers oder durch Anbringen hinter dem Ohr des Benutzers gesichert. Das Problem bei dieser Baugruppe ist, dass sie kosmetisch unattraktiv ist, und es unangenehm ist, sie über lange Zeitspannen zu tragen. Des Weiteren ist sie groß, springt ins Auge, ist lästig, und für Freisprechbetrieb während des Fahrens, Gehens oder gar Rennens nicht geeignet.
Ein anderes Problem mit den herkömmlichen Headsets mit Galgenbaugruppen besteht darin, dass diese Baugruppen die Sprachsignale in der Hörmuschel nicht umwandeln, um Korrekturen für verschiedene Hörbeeinträchtigungen zuzulassen. Herkömmliche Hörgeräte werden üblicherweise so verwendet, dass sie entweder hinter das Ohr oder in das Ohr passen. Mittels verschiedener Signalverarbeitungstechniken werden Töne, die an das Ohr übertragen werden sollen, bearbeitet, um das Hören des Benutzers innerhalb des verwendbaren akustischen Frequenzbereichs zu erleichtern und zu optimieren. Diese Geräte blockieren jedoch den Gehörgang, so dass nur wenige oder gar keine Töne in einer natürlichen, nicht unterstützten Form das Ohr erreichen. Des Weiteren weisen solche Geräte Mängel auf, wie zum Beispiel Rückkopplungen, wenn sie mit Kommunikationsgeräten, wie zum Beispiel Telefonen, benutzt werden.
Herkömmliche Hörgeräte bieten im Allgemeinen eine ausreichende Signalaufbereitung für die meisten Hörbeeinträchtigungen über den gesamten Frequenzbereich. Diese Gerätearten sind jedoch für Menschen mit geringen Hörverlusten aus einer Vielzahl von Gründen nicht optimal. Herkömmliche Hörgeräte können laute Töne unnötigerweise verstärken, so dass diese Töne unbehaglich und lästig für Benutzer mit geringen Hörverlusten werden. In vielen Hörgeräten werden solche lauten Töne auch durch die Tonverarbeitungsschaltkreise verzerrt, was die Verständlichkeit der Sprache oder die Qualität der anderen Töne maßgeblich verschlechtert. Zusätzlich bewirken diese Arten von Hörgeräten oft Phasenverschiebungen bei empfangenen Tönen, was zu einer Verringerung der Fähigkeit des Benutzers führt, Tonquellen zu lokalisieren. Diese Hörgeräte können daher bestimmte Töne beeinträchtigen, welche der Benutzer mit geringen Hörverlusten ansonsten ohne jegliche Hilfe ausreichend gut hören könnte. Herkömmliche Hörgerätesysteme verursachen ein Problem, welches als Okklusionseffekt (Verschlusslauteffekt) bekannt ist. Der Okklusionseffekt führt zur gesteigerten Lautstärke von Niedrigfrequenztönen auf Grund der Übertragung von Tönen. durch Gewebeleitfähigkeit, wenn der Hörgang blockiert und die Luftleitfähigkeit behindert ist, wodurch Töne entstehen, die für den Nutzer sowohl unnatürlich als auch unangenehm sind. Zusätzlich sind diese herkömmlichen Hörgeräte für Benutzer mit geringen Hörverlusten übermäßig kompliziert und lästig.
Deswegen besteht ein Bedarf an einer Hörmuschel, welche nicht aufdringlich ist, für den Träger weniger bemerkbar, weniger ins Auge fallend für andere, kosmetisch attraktiv, und welche sowohl für die Hörgeräteindustrie als auch für die Kommunikationsindustrie geeignet ist und welche nicht den gesamten Gehörgang des Benutzers blockiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Solch eine Kommunikationshörmuschel wird bereitgestellt durch die Maßnahmen des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hörmuschel, welche durch Benutzer mit oder ohne Hörbeeinträchtigungen verwendet werden kann, um so mit externen Geräten, wie zum Beispiel landleitungsgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsnetzwerken zu kommunizieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Ziele können durch die untenstehende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen vollständig verstanden werden, wobei:
1 eine drahtgebundene Hörmuschel für einen offenen Gehörgang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Hörmuschel für einen offenen Gehörgang darstellt;
3 ein Blockdiagramm einer drahtgebundenen Hörmuschel für einen offenen Gehörgang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Multibandkompressionssystem zum Kompensieren von Hörbeeinträchtigungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 bis 10 verschiedene Hörmuschelsysteme gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen;
11 einen Selbstausgleichsschaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 einen Antirückkopplungsschaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine beispielhafte Fernverarbeitungseinheit zeigt, welche verwendet werden kann in Zusammenwirkung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
14 die in 12 gezeigte Fernverarbeitungseinheit detaillierter zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht eine Hörmuschel für einen offenen Gehörgang, welche als ein Hör-/Kommunikationsgerät eingesetzt werden kann. Die Hörmuschel 10 umfasst drei Hauptteile: ein Ohrröhrchenteil 12, ein Tonverarbeitungsteil 14 und einen bidirektionalen drahtgebundenen Steckverbinder 16, welcher verwendet werden kann, um die Ohrmuschel elektronisch mit verschiedenen elektronischen Geräten zu verbinden, wie unten stehend erläutert wird.
2 liefert eine detailliertere Ansicht des Ohrröhrchenteils. Die Hörmuschel 20 für den offenen Gehörgang umfasst ein Gehörgangsröhrchen 22, welches zur Positionierung in dem Ohr des Benutzers so ausgelegt ist, dass der Gehörgang zumindest teilweise für das direkte Empfangen von Umgebungstönen offen bleibt. Das Gehörgangsröhrchen 22 ist mit einem Hörmuschelröhrchen 24 verbunden. Diese Verbindung kann dadurch hergestellt werden, dass man das Gehörgangsröhrchen 22 kegelförmig zugespitzt auslaufen lässt, so dass das Hörmuschelröhrchen 24 und das Gehörgangsröhrchen 22 sicher zusammenpassen. Alternativ kann ein Verbindungsstück oder Ähnliches benutzt werden, um das Gehörgangsröhrchen 23 und das Hörmuschelröhrchen 24 zu verbinden, oder das Hörmuschelröhrchen 24 und das Gehörgangsröhrchen 22 können als ein einzelnes gemeinsames Röhrchen ausgeführt sein. Das Hörmuschelröhrchen 24 ist auch mit einem Gehäuse 28 verbunden.
2 veranschaulicht ferner einen Widerhaken 26, der an einer Seite des Gehörgangsröhrchens 22 angebracht werden kann. Der Widerhaken 26 erstreckt sich außerhalb des Gehörgangsröhrchens 22, so dass es hinter dem Tragus ruht, um das Gehörgangsröhrchen 22 genau in dem Gehörgang platziert zu halten. Der Widerhaken 26 kann aus weichem Material hergestellt sein (z. B. gummiartiges Material), um das Ohrgewebe nicht zu verletzen. An dem Ende des Gehörgangsröhrchens 22 kann die Spitze weich sein, sodass die Gehörgangwand nicht verletzt wird.
Das Röhrchen 22 kann nach der Kontur des Ohres geformt und aus einem Material gefertigt sein, welches eine gewisse Steifheit aufweist (z. B. Kunststoff oder anderes Material). Dadurch wirkt die gesamte Baugruppe, inklusive dem Gehäuse 28, den Röhrchen 22 und 24, dem Widerhaken 28 und der Spitze 30, als Einheit, um die Hörmuschel während ihres Einsatzes in Position zu halten. Das Röhrchen 22 kann so flexibel gestaltet sein, dass die Spitze der Hörmuschel leicht in das Ohr und herausgeführt werden kann.
Betrachtet man 1, so sieht man, dass der Tonverarbeitungsteil 14 in dem Gehäuse 28 eingeschlossen ist, und einen Tonprozessor 32 umfasst, ein Mikrophon 34 und einen Lautsprecher 36. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse so ausgelegt, dass es hinter das Ohr passt. Jedoch kann das Gehäuse 28 auch so ausgelegt sein, dass es an anderen bequemen oder geeigneten Stellen passen kann. Z. B. kann das Gehäuse 28 an dem Rahmen einer Brille angebracht sein oder in diesen eingebettet sein, oder klein genug sein, um hinter das Ohr zu passen.
3 veranschaulicht beispielhafte Bauteile innerhalb des Tonverarbeitungsteils 14. Die Hörmuschel erfasst ein hörbares Signal unter Verwendung des Mikrophons 34. Die Ausgabe des Mikrofons 34 wird auf einen Vorverstärker 38 gekoppelt und einen Schaltkreis 40 mit automatischer Verstärkungsreglung. Die Ausgaben des Vorverstärkers und des Schaltkreises mit automatischer Verstärkungsreglung sind an ein programmierbares Bandteilungsfilter 42 gekoppelt, welches das Audiosignal in eine Vielzahl von Bändern auftrennt, z. B. Hoch- und Niedrigfrequenzbänder, wobei das Hochfrequenzband Signale umfassen kann mit einer Frequenz größer als 900 Hz, während das Niedrigfrequenzband Signale mit Frequenzen weniger als 900 Hz umfassen kann.
Verschiedene Vorteile können verwirklicht werden durch Auftrennen des Signals in eine Vielzahl von Bändern. Z. B. hat das Spektrum des Großteils von Hintergrundrauschen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, seine größte Energie in niedrigeren Frequenzen.
Vergrößert sich die Frequenz, so verringert sich üblicherweise die Energie des Rauschens. Somit sind die Hochenergiesignale aus dem Hintergrundrauschen üblicherweise bei niedrigen Frequenzen. Die menschliche Stimme hat Energien sowohl im niedrigen Frequenzband als auch im hohen Frequenzband, aber die Verständlichkeit der menschlichen Stimme beruht mehr auf dem hohen Frequenzband. Da Signale im hohen Frequenzband auch weniger Energie aufweisen können (d. h. leiser sein können) als die Signale, die durch Hintergrundrauschen bei niedrigen Frequenzen erzeugt werden, führen wohlbekannte menschliche psychophysiologische Randbedingungen zu einer nach oben hin gerichteten Zunahme von Maskierungseffekten. Mit anderen Worten heißt das, dass die Hochenergie-, Niederfrequenzsignale die Verständlichkeit der Niederenergie-, Hochfrequenzsignale zudecken. Als Ergebnis dessen kann ein lautes Niederfrequenzrauschen einen leisen Hochfrequenzton ersticken, obwohl die beiden Signale nicht im selben Frequenzband sind.
Durch Aufteilen des Signals in Niederband- und Hochbandfrequenzen, kann die Erfindung ein jedes Band unabhängig verarbeiten. Z. B. kann in dem Niederfrequenzband die Verstärkung verringert werden für Hochenergietöne, so dass die Hochenergie-, Niederfrequenztöne nicht länger die leiseren Hochfrequenztöne maskieren. Zusätzlich können die Hochfrequenzsignale verstärkt werden um ihre Energie zu erhöhen, so dass sie besser hörbar sind. Das gleichzeitige Zusammenwirken der Erniedrigung der Niederfrequenz-, Hochenergietöne und das Verstärken der Hochfrequenz-, Niederenergietöne, erhöht die Verständlichkeit des Signals, bevor das Signal in ein Mobiltelefon oder eine andere externe Vorrichtung geschickt wird.
Die Hochbandeinwirkung des in 3 gezeigten programmierbaren Kompressorsystems findet in dem Hochbandkompressor 44 sowie in dem Hochbandverstärkungsregler 46 statt, während die Niederbandfrequenzen durch den Niederbandkompressor 48 und den Niederbandverstärkungsregler 50 beeinflusst werden. Die bearbeiteten Hochband- und Niederbandsignale werden dann in einem Summierschaltkreis 52 kombiniert und auf den bidirektionalen drahtgebundenen Steckverbinder 16 gesandt, um dort mit dem externen Gerät verbunden zu werden. Der Steckverbinder 16 empfängt auch Signale von den externen Geräten und führt die Audiosignale auf einen Verstärker 54, welcher das Einkommen der Audiosignale auf einen Pegel verstärkt, welcher ausreichend ist, um den Lautsprecher 36 zu betreiben.
Ein Multibandkompressionsbetrieb ist z. B. offenbart in den US-Patenten mit den Nummern 5,278,912 und 5,488,668, ausgegeben an Waldhauer. Das programmierbare Multibandkompressionssystem ist ausgelegt um eine Vielzahl von Steuersignalen zu erhalten, welche erzeugt werden können durch einen externen Reglungsschaltkreis 56 und einen zugeordneten Speicher E²PROM 58. Der Steuerungsschaltkreis 56 ist an das Bandaufteilungsfilter 42 gekoppelt sowie jeweils an einen Niederbandkompressor 44 bzw. Hochbandkompressor 48, und an den Hochbandverstärkungsregler 46 bzw. den Niederbandverstärkungsregler 50. Die Steuerungssignale, die von dem Steuerungsschaltkreis 56 erzeugt werden, sind angepasst, um die Frequenzaufteilung zwischen dem Niederfrequenzband und dem Hochfrequenzband sowie die Kompression und das Verstärkungsverhältnis des Niederbandkompressors 44 und des Hochbandkompressors 48 sowie der Verstärkungsregler 46 und 50 zu steuern, um eine gewünschte Antwort für das System zu erzeugen. Das Gehäuse 28 kann auch ein zweites Multibandkompressionssystem (z. B. identisch zu dem in 3 gezeigten) verwenden, welches in den Empfangspfad vom externen Netzwerkgerät angebracht ist, um so das Signal von dem externen Netzwerkgerät zu modifizieren, bevor es auf den Verstärker 54 gegeben wird, um so das Audiosignal für einen Benutzer mit einer Hörbeeinträchtigung zu verändern.
Betrachtet man 4, so sieht man eine andere Darstellung des in 3 gezeigten programmierbaren Multibandkompressorsystems. In 4 empfängt das programmierbare Multibandkompressorsystem 60 das Audiosignal von dem externen Netzwerkgerät durch die zweidirektionale drahtgebundene Verbindung 16 und wird auf einen Vorverstärker 64 und den automatischen Verstärkungsregelungsschaltkreis (AGC = Automatic Gain Control Circuit) 62 gegeben. Die Ausgabe des Vorverstärkers und der automatische Verstärkungsregelungsschaltkreis werden auf einen programmierbaren Bandaufteilungsfilter 66 gegeben, welcher das Audiosignal in Hoch- und in Niederfrequenzbänder aufteilt. Die Niederfrequenzbandausgabe des programmierbaren Bandaufteilungsfilters 66 wird auf den programmierbaren Kompressor 68 gekoppelt und die Hochfrequenzbandausgabe des programmierbaren Bandaufteilungsfilters 66 wird auf den programmierbaren Kompressor 70 gekoppelt. Die Ausgabesignale des Niederbandkompressors 68 und des Hochbandkompressors 70 werden auf jeweilige Eingaben eines Summierschaltkreises 72 gekoppelt, welcher Ausgabesignale kombiniert, um ein zusammengesetztes Audiosignal zu erzeugen. Die Ausgabe des Summierschaltkreises wird dann auf einen Verstärker gekoppelt, welcher das zusammengesetzte Audiosignal auf einen Pegel verstärkt, welcher ausreichend ist, um den Lautsprecher 36 zu betreiben, welcher an die Ausgabe des Verstärkers 54 gekoppelt ist. Das System 60 umfasst weiterhin einen Spannungsregler 74 zum Bereitstellen einer geregelten Spannung für verschiedenen Schaltkreise des Systems 60. Wie der unten stehenden Diskussion zu entnehmen ist, kann das programmierbare Multibandkompressorsystem 60 auf einem integrierten Schaltkreis ausgeführt sein und alle in der Fläche 76 eingeschlossenen Schaltkreise können auf einem einzelnen integrierten Schaltkreissubstrat aufgebaut sein. Das programmierbare Multibandkompressorsystem 60 kann durch eine Einzelzellenbatterie 78 mit niedriger Spannung mit Leistung versorgt werden.
Das programmierbare Multibandkompressorsystem 60 ist ausgelegt, um eine Vielzahl von Steuerungssignalen zu empfangen, die erzeugt, durch einen externen oder internen Regelungsschaltkreis 80 und einen zugeordneten Speicher E²PROM 81 werden können. Der Steuerungsschaltkreis 80 ist an das Bandaufteilungsfilter 66 gekoppelt und an den Niederbandkompressor 68 bzw. den Hochbandkompressor 70. Die Steuerungssignale, die durch den Steuerungsschaltkreis 80 erzeugt werden, sind angepasst, um die Frequenzaufteilung zwischen dem Niederfrequenzband und dem Hochfrequenzband zu regeln sowie die Verstärkung und das Kompressionsverhältnis des Niederbandkompressors 68 und des Hochbandkompressors 70, um eine gewünschte Antwort für das System zu erzeugen, um damit praktisch jede An von Hörbeeinträchtigung zu kompensieren.
Für den Fachmann ist es verständlich, dass ein System, welches zwei Multibandkompressorsysteme umfasst, auf solch eine Weise konfiguriert werden kann, dass zumindest einige ähnliche Bauteile gemeinsam genutzt werden können. Die empfangenen und verarbeiteten Signale können aufgewendet werden um eine Rauschkompensation durchzuführen und/oder die Verwendung des Geräts als Kommunikationsgerät zu verbessern.
Herkömmlicherweise wird ein von der Hörmuschel aufgefangenes Rauschen in einem Frequenzbereich, z. B. um 500 Hz, liegen, während verständliche Sprache in einem zweiten Frequenzbereich, z. B. überhalb 1000 Hz liegt. Somit kann die Hörmuschel Signale im 400 bis 600 Hz-Bereich aus den empfangenen Signalen herausfiltern. Die resultierenden Signale können dann verstärkt und invertiert und auf den Lautsprecher geschickt werden, um in den Gehörgang eingespeist zu werden. Das invertierte Signal wird dann im Wesentlichen die Geräuschkomponente des Tons im Gehörgang um 500 Hz auslöschen. Die Hörmuschel kann auch andere Rauschunterdrückungstechniken verwenden. Zusätzlich kann ein Teil des am Mikrophon erhaltenen Signals verarbeitet und auf den Lautsprecher zurückgeschickt werden, um dem Benutzer zu helfen, seine/ihre eigene Stimme zu hören, welche teilweise verzerrt sein kann, weil die Hörmuschel das Ohr teilweise verschließt.
Bei der oben erläuterten Hörmuschel sind alle elektronischen Bauteile der Hörmuschel, z. B. inklusive des Mikrophons und des Lautsprechers, in dem Hinter-dem-Ohr-Bauteil (Gehäuse 28) der Hörmuschel untergebracht. Es ist für den Fachmann verständlich, dass die Hörmuschel ausgelegt sein kann, um in das Ohr oder den Gehörgang zu passen, solange wie der Gehörgang zumindest teilweise offen ist für den Direktempfang von Umgebungsgeräuschen. Z. B. kann die Hörmuschel ausgeformt sein wie ein offener Zylinder mit dicken Wänden, wobei die Öffnung in der Mitte des Zylinders es zulässt, dass Umgebungsgeräusche in den Gehörkanal eindringen und alle elektrischen Bauteile in den Wänden des Zylinders untergebracht sind, wie in 5 gezeigt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsformen können das Mikrophon und der Lautsprecher an unterschiedlichen Orten außerhalb des Gehäuses 28 platziert werden. Gemäß einer in 6 illustrierten Ausführungsform wird ein Röhrchen 90 in den Eingang des Mikrofons 34 eingebracht und das Röhrchen erstreckt sich in den Gehörgang des Benutzers. Das im Gehörgang angebrachte offene Ende des Röhrchens 90 erlaubt es Tönen im Gehörgang in das Röhrchen vorzudringen und sich bis zum Eingang des Mikrophons auszubreiten. Alternativ kann das Röhrchen 90, wie in 7 veranschaulicht, ab dem Mikrophon 34 verlängert sein, aber außerhalb des Gehörgangs angebracht sein, um die durch Töne des Lautsprechers verursachte und von dem Mikrophon 34 aufgenommene Rückkopplung zu verringern.
Wie in 8 illustriert, kann in einer anderen Ausführungsform anstatt des Einsetzens eines Röhrchen, um den Ton an einem Eingang des Mikrophons zu liefern, das Mikrophon 34 von dem Gehäuse 28 zu dem Ende des Gehörgangsröhrchens 90, welches in dem Gehörgang angebracht ist, verschoben sein. In dieser Ausführungsform werden Ausgaben des Mikrofons elektronisch über eine Vielzahl von Drähten, die im Gehörgangsröhrchen 90 untergebracht sind, zur weiteren Verarbeitung zum Gehäuse 28 geführt.
Wie in 9 illustriert, kann der Lautsprecher ebenso von dem Gehäuse 28 in das Gehörgangsröhrchen verschoben sein. Abwechselnd können sowohl das Mikrophon als auch der Lautsprecher des Hinter-dem-Ohr-Bauteils in das sich im Gehörgang befindliche Gerät verlagert sein, wobei eine Vielzahl von Drähten (z. B. drei für das Mikrophon und drei für den Lautsprecher) durch ein oder mehrere Röhren hin zu den elektronischen Signalverarbeitungsbauteilen verlaufen, welche in dem Gehäuse 28 untergebracht sind, wie in 10 gezeigt. Es ist für den Fachmann auch naheliegend, dass das Mikrophon und der Lautsprecher auch irgendwo zwischen dem Gehäuse und dem Ende des/der Gehörgangsröhrchen(s) angebracht sein können.
Geht man nun zur 1 zurück, so sieht man, dass die Steckverbindung 16 einen physischen Stecker 17 umfasst, welcher in eine Anschlussbuchse eingeführt wird, z. B. einer Anschlussbuchse für ein Headset, oder ein externes Gerät, wie z. B. ein persönlicher Kommunikationsknoten, (PCN = personal communication node) wie er in der parallelen Anmeldungnummer 08/758, 365, eingereicht am 3.12.1996, mit dem Titel "Personal Communication Device" oder einem Funktelefon vorgesehen ist. Der Steckverbinder 16 kann auch zusätzliche Verarbeitungsschaltkreise enthalten, wie z. B. einen Selbstausgleichsschaltkreis 18 und/oder einen Antirückkopplungsschaltkreisadapter 19. Für den Fachmann wird es ersichtlich sein, dass die gesamte Verarbeitung nicht in der Hörmuschel durchgeführt werden muss; die Verarbeitung kann auch in dem Steckverbinder oder in dem PCN oder einem Funktelefon durchgeführt werden. Alternativ kann die Batterie in dem Steckverbinder sein, um das Gewicht der Hörmuschel zu reduzieren und/oder einen Wechsel der Batterien zu erleichtern oder eine größere Batterie für längeren Gebrauch aufzunehmen.
Verschiedene Typen von Funktelefon haben unterschiedliche Amplitudenpegel an der Buchse des Headsets. Damit die Hörmuschel in der Lage ist, in geeigneter Weise mit dem Mobilfunktgerät durch die Head-Set-Buchse zu kommunizieren, müssen die Amplitudenpegel der Hörmuschel und des Funktelefons aufeinander abgestimmt sein. Damit die Amplitudenpegel aufeinander abgestimmt sind, verwenden die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen den Selbstausgleichsschaltkreis 18. Ein Beispiel für einen Selbstausgleichsschaltkreis ist in 11 gezeigt.
In 11 ist ein Verstärker 106 auf der Ausgabeleitung 100 angebracht, d. h. der Leitung, welche Signale von der Hörmuschel auf das externe Gerät überträgt, und welche zu dem Steckverbinder 16 gehört, und ein Verstärker 108 ist in der Eingabeleitung 102 angebracht, d. h. der Leitung, welche Signale von dem externen Netzwerkgerät auf die Hörmuschel des Steckverbinders 16 überträgt. Ein Verstärkungsregler 104 wird verwendet um die Verstärkung von beiden Verstärkern zu regeln, bis die Ausgaben hiervon in ihren Pegeln aneinander angepasst sind, wie sie durch das Tonverarbeitungssystem und das Funktelefon benötigt werden. Im Wesentlichen sendet der Selbstausgleichsschaltkreis ein Signal in das externe Netzwerkgerät auf der Ausgabeleitung 100 und erfasst das Signal, welches von der Eingabeleitung 102 zurückkommt. Der Selbstausgleichsschaltkreis passt dann die Verstärkung der Verstärker an, bis die Amplituden der Signale aufeinander abgestimmt sind. Es ist verständlich, dass in Überseinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch andere Selbstreglungsschaltkreise verwendet werden können, und dass die Erfindung nicht auf die in 11 gezeigte Ausführungsform beschränkt ist.
In Telefonen, inklusive Funktelefonen, wird die Stimme des Benutzers durch das Mikrophon aufgefangen und ein Teil des Stimmsignals wird auf die Hörmuschel zurückgespeist, so dass der Benutzer seine eigene Stimme im Telefon hören kann. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen wird, wenn die Hörmuschel an dem Telefon angebracht ist, der Teil der Stimme des Benutzers, welcher wieder in das Telefon eingespeist wird, auf den Lautsprecher zurückgeschickt, und in den Gehörkanal ausgestrahlt. Ist das Signal stark, oder sind der Lautsprecheranschluss und der Mikrophonanschluss sehr nah beieinander, so wird eine Rückkopplungsschleife erzeugt, da das Mikrophon das rückeingespeiste Signal aufnehmen wird, was zu einem Pfeifgeräusch führen kann. Um diese Rückkopplung zu eliminieren, lenkt ein Antirückkopplungsschaltkreis 19, wie er in 12 gezeigt ist, einen Teil des Ausgabesignals auf einen Invertierer 110. Der Invertierer 110 kehrt das Signal um und das umgekehrte (invertierte) Signal wird mit dem Eingabesignal aus dem Telefon aufsummiert, um so die Rückkopplung zu eliminieren. Es ist verständlich, dass der Summierer verwendet werden kann, um Verstärkungsanpassungen bereitzustellen, und der Invertierer 110 verwendet werden kann, um Phasen- und Frequenzanpassungen bereitszustellen, um die Rückkopplung in geeigneter Weise zu eliminieren. Diese Anpassungen können herstellerseitig bei der Montage durchgeführt werden, oder können durch den Benutzer durchgeführt werden durch Drehen eines Drehknopfs (nicht gezeigt), welcher an den Antirückkopplungsschaltkreisadapter 19 angebracht ist. Alternativ können die Anpassungen automatisch mit herkömmlichen Steuerungsschaltkreisen durchgeführt werden.
Ein anderes Rückkopplungsproblem tritt auf, falls es eine Verzögerung in der Sendeleitung zwischen zwei Benutzern gibt. Während eines Gesprächs, wird der Ton der Stimme der anderen Person in den Hörkanal des Benutzers geschickt. Dieser Ton kann durch das Mikrophon aufgenommen werden, welches dann die Stimme des anderen Benutzers zu dem anderen Benutzer durch das Kommunikationsnetzwerk zurückschickt. Gibt es eine Verzögerung in der Transmissionsleitung, so wird ein Echo erzeugt. Um dieses Echo zu kompensieren kann ein anderer Antirückkopplungsschaltkreis der 1 hinzugefügt werden. In diesem Fall wird ein Eingabetestsignal erzeugt und das Ausgabesignal wird mit dem Eingabesignal verglichen, um die Übertragungsfunktion zu ermitteln, welche verwendet werden sollte, um das Echoproblem zu kompensieren.
Wie oben erläutert kann die Hörmuschel mit einem persönlichen Kommunikationsknoten (PCN = Personal Communication Note) verbunden sein. Ein beispielhafter persönlicher Kommunikationsknoten ist in der oben genannten US-Patentanmeldung Nummer 08/758,365 beschrieben. 13 zeigt einen persönlichen Kommunikationsknoten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der PCN 120 ist zu Illustrationszwecken in 13 so dargestellt, dass er mit einem Funktelefon 130 verbunden ist, welches zur direkten Verbindung an den PCN 120 angepasst ist. Der PCN 120 erlaubt einem Benutzer mindestens ein Fernbedienungsgerät durch Ausgabe von Sprachbefehlen zu regeln. Der PCN 120 erkennt und übersetzt die Sprachbefehle des Benutzers, bestimmt ob die Befehle an ein vorhandenes Fernbedienungsgerät, mit welchem es verbunden ist, gesendet werden sollen, und leitet dementsprechend die Sprachbefehle an das dazugehörige Fernbedienungsteil weiter. Z. B. kann der PCN 120 direkt an ein Funktelefon 130 angeschlossen werden, welches für die Verbindung mit einem PCN ausgelegt ist. Das Funktelefon 130 kann in normaler Art und Weise durch Codeeingaben über eine kleine Tastatur oder als Antwort auf von dem PCN 120 verschickte Sprachbefehle betrieben werden. Es liegt für den Fachmann nahe, dass ein Funktelefon ohne eine kleine Tastatur oder Bildschirm eingesetzt werden kann, und stattdessen lediglich durch Sprachbefehle gesteuert werden kann. Wird der PCN 120 mit einem Funktelefon 130 verbunden, kann ein Benutzer Gespräche beantworten, Gespräche führen, Nachrichten empfangen oder senden usw., und zwar einfach durch Ausführen von Sprachbefehlen. Ebenso kann der PCN an anderen elektronischen Geräten, wie z. B. Computern angeschlossen werden, welche durch den Einsatz von Sprachbefehlen gesteuert werden können.
Wie 14 zeigt, verarbeitet der PCN 120 Signale, welche er durch ein Mikrophon/Mikrophone empfängt, die in der/den vom Benutzer getragenen Hörmuschel(n) untergebracht sind. Die Signale umfassen Sprachbefehle zur Steuerung des Funktelefons 130 sowie Sprachdaten, die über das Funktelefonnetz geleitet werden. Der PCN 120 sendet dann die verarbeiteten Signale auf das Funktelefon 130, wenn sich die Signale auf einen Anruf beziehen. Der PCN 120 bearbeitet auch Signale des Funktelefons 130 und übermittelt diese Signale über drahtgebundene oder drahtlose bidirektionale Verbindungen auf die Hörmuschel. Um diese Funktionen durchzuführen, kann der PCN 120 neben anderen Merkmalen ein Betriebssystem 132 umfassen, Audio-Digital-Signalverarbeitungs-Algorithmen (DSP = Digital Signal Processing) 134, einen Daten-Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Pufferregler 116, einen Spracherkennungsbefehlregler 138, ein Tonverarbeitungssystem 140, Daten-I/O-Puffer 142 und 144, eine adaptive Sprachfilterungs- und Geräuschkompensationseinheit 126 und eine Speichereinheit 148 und/oder jede beliebige Kombination oder Unterkomination dieser Bauteile. Es ist für den Fachmann verständlich, dass D/A- und A/D-Wandler auch beinhaltet sein können, falls die von der Hörmuschel empfangenen Signale analog sind.
Das Betriebssystem 132 enthält Hardware und/oder Software zur Planung der Softwareanwendungen, zur Planung der Handhabung von Abbruchanfragen, zur Daten-Eingabe/-Ausgabe, und zur Zuteilung von Speicher für verschiedene Anwendungen im PCN 120. Die Tonverarbeitungseinheit 140 enthält grundlegende Hardware und/oder Software, welche z. B. in einem Hörgerät zur Verbesserung der Signalverständigung und Verständlichkeit benutzt wird.
Die Tonverarbeitungseinheit 140 kann mit einem Fernprozessor ausgestaltet sein, in der Art wie sie in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 08/479,629 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit durch Inbezugnahme vollständig eingeschlossen wird. Weiterhin kann die Tonverarbeitungseinheit 140 so programmiert werden, dass sie Signale auf dieselbe Weise wie der Selbstausgleichsschaltkreis 18 und der Antirückkopplungsschaltkreis 19 abändern, wodurch sich die Notwendigkeit für den Selbstregelungsschaltkreis 18 und den Antirückkopplungsschaltkreis 19 erübrigt. Weiterhin kann die Geräuschkompensationsverarbeitung durch die Tonverarbeitungseinheit 140 durchgeführt werden.
Der Spracherkennungssteuerungsregler 138 enthält Hardware und/oder Software, die Sprachbefehle des Benutzers interpretiert. Z. B. kann ein Sprachbefehl als ein Befehl zur Steuerung des Funktelefons interpretiert werden, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Der Spracherkennungssteuerungsregler 138 kann innerhalb einer handelsüblichen Spracherkennungssoftware wie z. B. Lexicus Microbrain von Motorola oder der Voice Dialer, Model VCS 2060 von Voice Control Systems, Inc. in Dallas, Texas, ausgeführt sein. Der Spracherkennungssteuerungsregler 138 wird während einer Einrichtungsphase vorab trainiert, um die Stimme eines bestimmten Benutzers zu erkennen. Z. B. spricht der Benutzer einfach eine Folge ausgewählter Wörter und der Spracherkennungssteuerungsregler 138 wird auf eine bekannte Art programmiert, d. h. trainiert, um jedes durch den Benutzer gesprochene Wort auf der Basis dieser ausgewählten Wörter zu erkennen. Der Spracherkennungssteuerungsregler 118 kann z. B. unabhängig von der verwendeten Sprache sein.
Der Spracherkennungssteuerungsregler 138 passt einen Sprachbefehl an eine bestimmte Steuerungsfunktion in einer Bibliothek oder Nachschlagetafel des Speichers 148 an. Nach Anpassung des Sprachbefehls eine bestimmte Steuerungsfunktion und ein bestimmtes Fernbedienungsgerät kann der Spracherkennungsregler 138 einen geeigneten Steuerungscode ausgeben, z. B. zum Takten von Steuerungsbefehlen und/oder Daten an ein oder mehrere Fernbedienungsgeräte über das Betriebssystem.
Die Audio-DSP-Algorithmeneinheit 134 bietet digitale Tonverarbeitungsalgorithmen für den Spracherkennungsregler 138 in dem Tonverarbeitungssystem 140 unter der Steuerung des Betriebssystems 132. Die Audio-DSP-Algorithmeneinheit 134 kann gemäß den im US-Patent Nr. 5,479,522, ausgegeben an Lindeman et al., deren Inhalt hiermit durch Inbezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird, ausgeführt werden. Die Audio-DSP-Algorithmeneinheit 134 kann auch geräuschkompensierende Algorithmen für die Tonverarbeitungseinheit 140 anbieten.
Der Daten-I/O-Reglerpuffer 136 speichert vorübergehend Daten, Sprache und Steuersignale. Das persönliche Kommunikationsgerät enthält auch eine adaptive Sprachfilterungs- und Geräuschunterdrückungseinheit 146, welche die Signalqualität durch Filtern und Auslöschen von Geräuschen in den Signalen erhöht. Die adaptive Sprachfilterungs- und Geräuschunterdrückungseinheit 146 kann z. B. gemäß Patent Nr. 5,140,640, ausgegeben an Graupe et al. und/oder US-Patent Nr. 5,452,361, mit dem Titel "Reduced VLF Overload Susceptibility Active Noise Cancellation Headset" ausgegeben an Jones, und übertragen auf die Noise Cancellation Technology (NCT), ausgebildet sein.
Für den Fachmann liegt es nahe, dass die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Wesentlichen Charakter hiervon abzuweichen. Die z. Z. offengelegten Ausführungsformen werden daher in jeglicher Hinsicht als erläuternd und nicht einschränkend erachtet. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird eher durch die beigefügten Ansprüche, als die vorstehende Beschreibung, festgelegt, und alle Änderungen, welche unter den Wortlaut sowie den Äquivalenzbereich hiervon fallen, sollen ebenfalls mit eingeschlossen sein.

Claims

Kommunikationshörmuschel (10), welche umfasst: ein erstes Gehörgangsröhrchen (22); einen Tonprozessor (32) zum Verstärken von Umgebungsgeräuschen, die mittels eines Mikrofons (34) empfangen werden, um bearbeitete Signale zu erzeugen; einen drahtgebundenen Steckverbinder (16) zum Verbinden mit der Kommunikationshörmuschel (10) mit zumindest einem externen Gerät, wobei die bearbeiteten Signale, die durch den Tonprozessor (32) hergestellt werden, durch den Steckverbinder (16) auf das externe Gerät geschickt werden, und Signale von dem externen Gerät auf die Hörmuschel (16) durch den Steckverbinder (16) geschickt werden, um in einen Lautsprecher (36) in das Gehörgangsröhrchen ausgestrahlt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehörgangsröhrchen zur Positionierung in dem Gehörgang eines Benutzers in geeigneter Weise dimensioniert ist, so dass der Gehörgang zumindest teilweise geöffnet ist zum direkten Empfang von Umgebungstönen; dass der Tonprozessor (32) ein Multibandkompressionssystem (60) umfasst zum Modifizieren der empfangenen Umgebungstöne, um die Verständlichkeit des Signals zu erhöhen; wobei das Multibandkompressionssystem (60) die Verstärkung der empfangenen Hintergrundrauschsignale bei niedrigen Frequenzen in den empfangenen Umgebungstönen reduziert.
Kommunikationshörmuschel nach Anspruch 1, wobei das Multibandkompressionssystem (60) die Verstärkung von Niederenergie-, Hochfrequenzsignalen in den empfangenen Umgebungstönen erhöht.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, wobei der Steckverbinder (16) die Kommunikationshörmuschel (10) mit einem persönlichen Kommunikationsknoten verbindet.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 3, wobei der persönliche Kommunikatonsknoten mit einer Zwei-Wegkommunikationsvorrichtung verbunden ist, um es Signalen zu ermöglichen, zwischen der Hörmuschel (10) und der Zweiwegekommunikationsvorrichtung zu laufen.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, wobei der Steckverbinder (16) die Kommunikationshörmuschel (10) mit einem Zweiwegekommunikationsgerät verbindet.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 5, wobei das Zweiwegekommunikationsgerät ein Funktelefon (130) ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiterhin Mittel umfasst zum Manipulieren von Signalen, um Hörbeeinträchtigungen zu korrigieren.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Manipulieren von Signalen ein Multibandkompressorsystem (60) sind.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 5, wobei der drahtgebundenen Steckverbinder (16) in eine Buchse in ein Headset in einem Zweiwegekommunikationsgerät passt.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiter umfasst: einen Selbstausgleichsschaltkreis (18) zum Anpassen der Verstärkung von Signalen zwischen der Hörmuschel (10) und der Zweiwegekommunikatonsvorrichtung, um sicher zu stellen, dass die Signalpegel kompatibel sind.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 10, wobei der Selbstausgleichsschaltkreis (18) in einem Steckverbinder (16) untergebracht ist, welcher die Kommunikationshörmuschel (10) mit einem Zweiwegekommunikationsgerät verbindet.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiter umfasst: zumindest einen Antirückkopplungsschaltkreis (19) zum Reduzieren von Rückkopplung zwischen ausgehenden und eingehenden Signalen.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 12, wobei der Antirückkopplungsschaltkreis (19) untergebracht ist in einem Steckverbinder (16) welcher die Kommunikationshörmuschel (10) mit einer Zweiwegekommunikationsvorrichtung verbindet.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 3, wobei der persönliche Kommunikationsknoten ein Tonverarbeitungssystem (140) umfasst.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 14, wobei das Tonverarbeitungssystem (140) die Rückkopplung in der Kommunikationshörmuschel (10) reduziert.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiterhin ein zweites Gehörgangsröhrchen umfasst, wobei das erste Ende des zweiten Gehörgangsröhrchens verbunden ist mit dem Eingang des Mikrophons (34) und ein zweites Ende des zweiten Gehörgangsröhrchens offen ist und nahe dem Gehörgang possitioniert ist, wodurch Umgebungstöne in das zweite Ende gelangen können und sich durch das zweite Gehörgangsröhrchen zum Eingang des Mikrophons (34) ausbreiten können, wobei das Mikrophon (34) in dem Gehörgang untergebracht ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 16, wobei das zweite Ende in dem Gehörgang untergebracht ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, wobei der Lautsprecher (36) untergebracht ist an einem Ende des ersten Gehörgangsröhrchens (22), welches in dem Gehörgang untergebracht ist, und elektrisch mit dem Tonprozessor (32) über Drähte in dem ersten Gehörgangsröhrchen (22) verbunden ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiter umfasst: ein zweites Gehörgangsröhrchen, wobei das Mikrophon (34) untergebracht ist an einem Ende des zweiten Gehörgangsröhrchens in dem Gehörgang, und elektrisch mit dem Tonprozessor (32) über Drähte in dem zweiten Gehörgangsröhrchen verbunden ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 19, wobei der Lautsprecher (36) untergebracht ist an einem Ende des ersten Gehörgangsröhrchens (22), welches untergebracht ist in dem Gehörgang und elektrisch mit Tonprozessor (32) über Drähte in dem ersten Gehörgangsröhrchen verbunden ist.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 1, welche weiter umfasst: Geräuschkompensationsmittel zum Kompensieren von in dem Gehörgang erfassten Geräuschen.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch 3, wobei der persönliche Kommunikationsknoten ein Tonverarbeitungssystem (140) umfasst.
Kommunikationshörmuschel (10) nach Anspruch nach Anspruch 22, wobei das Tonverarbeitungssystem (140) die Rückkopplung in der Hörmuschel (10) reduziert.