WO2001003408A1 - Kommunikationseinrichtung zum erfassen, umsetzen und übertragen von signalen - Google Patents

Kommunikationseinrichtung zum erfassen, umsetzen und übertragen von signalen Download PDF

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WO2001003408A1
WO2001003408A1 PCT/DE2000/002121 DE0002121W WO0103408A1 WO 2001003408 A1 WO2001003408 A1 WO 2001003408A1 DE 0002121 W DE0002121 W DE 0002121W WO 0103408 A1 WO0103408 A1 WO 0103408A1
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WO
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communication element
mobile
communication
communication device
detecting
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PCT/DE2000/002121
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Andreas Widl
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Vodafone Ag
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/725—Cordless telephones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3827—Portable transceivers
    • H04B1/385—Transceivers carried on the body, e.g. in helmets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/60—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers
    • H04M1/6033—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers for providing handsfree use or a loudspeaker mode in telephone sets
    • H04M1/6041—Portable telephones adapted for handsfree use

Definitions

  • the present invention relates to a communication device for generating and transmitting signals, with at least one mobile first
  • the at least one mobile first communication element being a device for detecting and transmitting optical signals
  • the mobile first communication element is designed as a head set, on which a microphone is provided for the detection and transmission of acoustic signals. Furthermore, the microphone is provided for the detection and transmission of acoustic signals. Furthermore, the microphone is provided for the detection and transmission of acoustic signals.
  • Detection and transmission of optical signals in the area of the ear cup of the headset arranged a camera The acoustic signals are transmitted via an audio radio antenna and the optical signals are transmitted via a video transmit antenna to a processing element and from there to a stationary interface forwarded. From this interface, the signals are forwarded to a stationary communication element that is spatially separated from the mobile first communication element.
  • the stationary communication element can be designed as a computer, telephone, monitor or the like. A user of the headset is thus able to record acoustic and optical signals, which are then sent to another
  • the communication device With this communication device, the most comprehensive and realistic overall picture possible should be from the situation at the location of the mobile first communication element to the spatial e.g. Second communication element several hundred or thousands of kilometers away is transmitted and made available there for experts, who in turn transmit information and / or instructions to the user of the mobile first communication element in order to optimally perform the respective task of the user (e.g. assembly, repair or maintenance of systems) To support or guide in a manner that is not sufficient for the user's expertise. For this reason, the communication device is designed such that information can also be transmitted from the second communication element to the mobile first communication element via the information transmission devices used. For the acoustic output of information to the user, the mobile first communication element has at least one ear cup.
  • this known communication device has a number of disadvantages.
  • the arrangement of the camera in the vicinity of the ear cup results, on the one hand, in paralax errors, since the camera is not arranged in the direct field of view and therefore not in accordance with the user's point of view.
  • known cameras generally use so-called CCD sensors (Charged Coupled Device Sensor) as image sensors, which quickly become saturated at high light intensities. This affects the picture quality.
  • CCD sensors Charge Coupled Device Sensor
  • conventional cameras have fixed focus lenses that are used for
  • Adaptation to a desired image size must be replaced manually. There is no autofocus in the sense of automatic focusing or automatic adjustment of the image size (zoom).
  • the processing element and the stationary interface are arranged in the vicinity of the mobile first communication element in order to forward the data acquired and transmitted by the mobile first communication element. Since the transmission of the signals from the head set to the processing element takes place via wireless short-range communication, the range of the head set is limited to approximately 40 m. The replaceability of the known communication device is thus severely limited.
  • a remote maintenance and video conference system in which bidirectional communication takes place between a mobile headset and a computer system with a connected telephone, which is distant therefrom.
  • the headset is equipped with a microphone, headphones, video camera and a laser pointer, so that optical and acoustic signals can be picked up from the headset and forwarded to the computer system or the telephone, while the computer system can provide acoustic information to the headset can be.
  • the beam direction of the laser pointer in the headset can be controlled remotely via the computer system.
  • the exchange of information takes place via the channels of an ISDN network.
  • US Pat. No. 4,605,959 shows a portable communication terminal which consists of a headset which is connected to a portable television transceiver via optical fiber cables and an audio channel.
  • television information can be transmitted from the location of the headset to another location where there is a system for transmitting and receiving television signals, and vice versa.
  • the present invention has for its object to provide a communication device of the type mentioned to further develop such that the disadvantages described above are avoided.
  • a communication device is to be provided which can be used universally and regardless of location and which can also record, implement and transmit as many different signals as possible in good quality.
  • the at least one interface is designed as a modem for a terrestrial mobile radio network or a satellite radio system which is on or in the mobile first
  • the communication device offers a wide range of possible uses. For example, industrial plants, machines, buildings, etc. can be assembled, serviced, inspected and repaired. It is not necessary that a fully qualified specialist is always on site for these activities. Rather, the specialist for such activities can be stationed at another location where the second communication element is located. The user of the mobile first communication element does not necessarily have to be a particularly qualified specialist and can, however, do the necessary
  • Communication element i.e. the specialist fully qualified for the respective tasks, can then decide on the basis of the incoming data which activities are to be carried out in which way.
  • Corresponding information can be passed on to the on-site user of the mobile first communication element, who then initiates the necessary measures.
  • the implementation of these measures can be monitored directly by the user of the second communication element and, if necessary, controlled by means of targeted information.
  • the data of interest are acquired as a signal via the mobile first communication element and forwarded to a second communication element.
  • This second Communication element can be designed, for example, as a computer, telephone, monitor or the like. Of course, other configurations of the second communication element are also conceivable.
  • the design of the at least one interface as a modem and the integration of the modem in the mobile first communication element makes it possible for the data determined on site to be recorded by the first communication element and transmitted directly to the second communication element.
  • a modem as an interface
  • the intermediate elements that were customary in the prior art and were responsible for limiting the range can now be dispensed with.
  • the mobile first communication element can now be used anywhere. Through a suitable selection of the modem or modems, it is possible to use the mobile communication element also in locations that do not have telephone lines, for example, or that are outside the range of terrestrial radio networks.
  • Communication element can be stationed anywhere.
  • the direct connection between the second communication element and the mobile first communication element can be established via a corresponding selection of the modem and the signals can then be transmitted.
  • the modem can be designed as a so-called GSM modem, which is based on the GPRS standard (General Packet Radio Service).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • Another suitable modem is, for example, one that works according to the UMTS mobile radio standard.
  • the mobile communication element can now be used like a mobile phone.
  • the modem can be selected via the second communication element, whereby a direct connection is established between the mobile first communication element and the second communication element. Data or signals can be exchanged in both directions via this connection.
  • the mobile communication element is used at a location where no terrestrial mobile network is available, it is possible to use a modem with which communication via a satellite radio system (eg: IRIDIUM) is possible.
  • a satellite radio system eg: IRIDIUM
  • Headgear integrated head set It is also conceivable to design the mobile first communication element in a different form, for example as a separate box or the like.
  • the use of the communication element in the form of a head set or as part of a head covering, for example in a helmet, has the advantage that the communication element is simple
  • a sensor element for geographic position determination can preferably be provided in the at least one mobile first communication element.
  • a sensor element can be, for example, a GPS sensor for the signals from navigation satellites.
  • the exact location of the mobile communication element can be determined with the help of a navigation system.
  • Such information can be of advantage, for example, in large systems or in places that are difficult to access.
  • the operator of this second communication element can direct the carrier of the mobile first communication element to any desired location, for example to a specific location in a system or the like. The user of the mobile communication element must therefore properly deal with it
  • virtual position satellites have recently been developed, which can also correspond to the sensor element for position determination.
  • Such virtual position satellites are, for example, installed in a fixed location within buildings such as factories or the like and transmit similarly to the navigation satellites located in space
  • Positioning signals off In a corresponding manner, they enable highly precise position determination and position determination within closed rooms such as a factory hall or the like.
  • Communication element another interface for a data connection with the device to be examined by the user of the first communication element.
  • This further interface can in particular be detachably arranged on or in the first mobile communication element.
  • Such an additional interface makes it possible to establish an information technology connection of the mobile first communication element to the device to be examined, for example a machine to be serviced or repaired.
  • This connection can be made, for example, but not exclusively, via radio, fiber optic cable or the like.
  • Modern machines generally have facilities for self-diagnosis, but there is no possibility of forwarding this data directly to a geographically distant location, for example via a telephone line or the like.
  • the further interface makes it possible to link the mobile first communication element to the machine in such a way that the corresponding data can be read out.
  • a detachable arrangement of the further interface on or in the mobile first communication element has the advantage that after establishing a connection between the machine and the second communication element, the user of the mobile first communication element still remains mobile in order to move to other locations on the device to be examined.
  • a device for infrared data transmission which is advantageously detachably arranged on or in the mobile first communication element, can preferably be provided in the at least one mobile first communication element.
  • This device can be used, for example, like the other interface described above.
  • it has the advantage that no additional cables are required due to the infrared-based connection, which would mean a restriction of the wearer's freedom of movement from the mobile first communication element.
  • the device for recording and transmitting acoustic signals can have a microphone or a sensor element that enables frequency analysis. Via a microphone, which is already in the known
  • Communication device it is possible that the user of the mobile first communication element can verbally exchange with the user of the second communication element.
  • the voice connection is in turn established via the at least one modem functioning as an interface.
  • two loudspeakers in the form of headphones can be provided.
  • So-called digital voice recognition can be used to reduce the amount of data to be transmitted.
  • voice control voice information is converted into digital data using machine speech recognition, which is then transmitted. This can significantly reduce the amount of data to be transferred. Since this can be used for communication in both directions, it is also possible in this way to control and set up a system on which the mobile first communication element is located is very simplified and accelerated via the distant second communication element.
  • the mobile communication elements are often used in environments with high levels of noise. It often happens that an acoustic connection via a conventional microphone can only be maintained with difficulty. In this case, it is advantageous to use a sensor element that enables frequency analysis.
  • sensor elements which can be referred to as intelligent microphones, are able to filter out certain noises, for example background noises. In this way, signals of particular interest, such as speech signals or certain noises that would otherwise be lost in the overall noise level, can be clearly detected and transmitted.
  • the device for detecting and transmitting acoustic signals can be designed in such a way that active noise reduction is possible with it.
  • active noise suppression can create a counter regulation. According to a frequency analysis, this generates a counter-acoustic wave which counteracts the noise and has the effect that the user is no longer bothered by the ambient noise. If the user speaks into a correspondingly modified microphone, the background noise is attenuated by corresponding counter-noise, so that a clear transmission of the data is possible.
  • Active noise suppression is already known and is used in many different ways in practice.
  • the device for detecting and transmitting optical signals can advantageously have an optical system which is connected to a CCD image sensor or a CMOS image sensor, each with a coupled compression chip.
  • the optical signals are detected via the optics, converted into corresponding signals in the image sensor and then from the first via the interface designed as a modem
  • the transmission of digital image data is very communication-intensive.
  • the CCD image sensors are advantageous with a compression chip coupled, whereby the image data recorded by the image sensor can be compressed and then transmitted at an increased transmission rate.
  • the compression of the image data in the compression chip can be carried out, for example, according to the known MPEG4 standard.
  • a downstream compression chip it is also possible to also use a single image compression, e.g. JPEG standard, to be carried out A continuous image transfer is often not necessary, so that a still image or a transfer of individual images at certain time intervals is sufficient. This can be achieved by means of an appropriate compression chip
  • a compression chip As an alternative to a compression chip, if a very powerful CPU (Central Processing Unit) is used, it can also perform software-based compression
  • CMOS image sensor can be used as the image sensor.
  • image sensors have a very wide sensitivity range, so that images can be transmitted with extremely good quality. Furthermore, certain image areas can be addressed by the sensor (active pixel arrays), which causes that only these addressed specific image areas are subsequently read out.This enables simple transmission of specific, particularly interesting image sections.
  • image sensors can have additional image processing functions, such as edge filters or the like.Edge filters have the function that only the edges shown in an image are transmitted In some cases, such information can be sufficient or even particularly advantageous by filtering out certain picture elements or transmitting only certain pictures can cut the
  • Image transmission speed and quality can be increased further without increasing the capacity of the data transmission channels used.
  • the individual options available in the image sensor can be switched on or off separately.
  • the options can be switched on or off either by Users of the mobile first communication element or else be carried out by the user of the second communication element. In this way, the user of the second communication element can configure the first mobile communication element in a manner adapted to the problem.
  • CMOS technology makes it possible to integrate image compression with CMOS image sensors on the sensor chip.
  • the device for recording and transmitting optical signals can have an infrared image sensor.
  • image sensors can be designed, for example, as a chip in the form of a micro-bolometer array or the like.
  • uncooled infrared image sensors enable simple and accurate temperature recording of the surroundings. This gives them special advantages over conventional infrared image sensors, which require their own cooling device, which means that they take up a relatively large amount of space and are very expensive.
  • the infrared image sensors now used can dispense with such a cooling device, as a result of which they are designed to be very space-saving and can be integrated, for example, in a mobile first communication element designed as a headset.
  • infrared image sensors has a number of advantages. For example, it is possible to easily detect any leaks in a device.
  • the determined image data are transmitted via the modem in the first mobile communication element to the second communication element, where they are evaluated and processed in a suitable manner.
  • the infrared image sensor can advantageously have separate optics or be coupled to the optics of the device for detecting and transmitting optical signals. If only one optic is used, the infrared light has the same beam path as the visible light.
  • the optics or the individual optics can be controlled from the second communication element. For example, if only one optic is used, the user of the second Use the communication element to set which image sensor - the one for visible light or the infrared image sensor - should be activated.
  • the device for detecting and transmitting optical signals can preferably have a display device which is attached to the at least one mobile first
  • Such a display device which can be designed, for example, but not exclusively, as a display or the like, enables the wearer of the mobile first communication element to see which images are recorded and transmitted by the optics or the image sensor or sensors. Such information can be used for
  • Communication between the carrier of the mobile first communication element and the user of the second communication element may be advantageous.
  • the optics can advantageously have one or more flexible lenses.
  • Such lenses which are made, for example, from a highly transparent silicone rubber, are already known and are advantageously deformed with the aid of piezo actuators. In this way, the optics can be made particularly small.
  • very flexible and adaptive focusing is possible by using flexible lenses.
  • the device for recording and transmitting optical signals is advantageously designed such that it can carry out an automatic image focus (autofocus) and / or an automatic image size adjustment (zoom) and / or a viewing angle adjustment.
  • Such optics can thus be used, for example, as zoom lenses with different focal lengths.
  • Automatic focusing is also possible due to the flexible lenses, so that the image captured and transmitted by the optics is always automatically in focus without the user of the mobile communication element having to intervene manually. This ensures a considerable simplification in the handling of the optics.
  • the user of the second communication element can use the device for recording and
  • the device for acquiring and transmitting optical signals is arranged on or in the mobile first communication element in such a way that it is located in the area between the eyes of a user.
  • the parallax errors of the optics described with regard to the prior art can be avoided because the optics are no longer arranged in the ear of the head set and thus at the level of the ear.
  • the device for detecting and transmitting optical signals is now arranged in the area of the user's eyes, and here in particular between the eyes, so that they are located This ensures that the device is always aligned with the user's viewing direction. As a result, those images that the user of the mobile first communication element actually sees are always transmitted to the second communication element inaccuracies and misunderstandings prevented
  • the device for detecting and transmitting optical signals can advantageously have at least one mirror, in particular an angle-adjustable mirror, which is coupled to the optics.
  • the mirror is preferably arranged on or in the mobile first communication element such that it is located in the area between the eyes of a user
  • a mirror that is smaller than the optics in terms of its spatial extent can be used here be perceived as less disturbing, be arranged in the area between the eyes of the user.
  • the image visually captured by the user is deflected at the mirror and introduced into the optics, where the image is converted in a corresponding manner into electrical signals
  • the angle of the mirror can be variably adjusted.
  • the focal length, the direction of view and the opening angle for the optics can be influenced, whereby different images can be taken and forwarded when the mirror is adjusted accordingly.
  • the mirror adjustment can advantageously be carried out by the user of the second communication element
  • the desired mirror position is then optical from the second communication element via the modem to the mirror of the device for detection and transmission Signals or directed to its control, whereupon this is adjusted in a corresponding manner. This enables the user of the second communication element to select certain images or image sections that are of particular importance to him without having to consult the user of the mobile first
  • the mobile first communication element advantageously has an independent power supply, which is arranged on or in the mobile first communication element.
  • the power supply can be, for example, a battery, a
  • Fuel cell or the like it is also possible to connect the mobile first communication element to an external power supply, for example via a line.
  • Elements for example the one or more modems, the sensor element for position determination, the interface for connection to the device to be examined, the device for infrared data transmission, the power supply and various control devices and other elements of the devices for generating and transmitting optical and acoustic signals individually or in any
  • the communication module is then attached as a whole to the mobile first communication element.
  • the different components and elements can be very easily attached to the mobile first communication element. Also the comfort of the
  • the at least one mobile first communication element can advantageously be remotely controlled and / or configured via the second communication element.
  • FIG. 1 shows a communication device 10 for receiving, converting and transmitting signals, which has a second communication element 11 designed as a computer.
  • the second communication element 11 designed as a computer.
  • Communication element 1 1 be stationary.
  • a mobile first communication element 20 in the form of a headset is provided spatially separated from this.
  • Output acoustic signals arranged, which has a microphone 23 and a headphone 22 with two speakers. Furthermore, a device 25 for detecting and transmitting optical signals is provided.
  • a communication module 50 also arranged on the head set 20 there are one
  • an independent power supply 44 designed as a battery or fuel cell is provided in the communication module, via which the individual components and elements of the mobile first communication element 20 are operated.
  • an interface 41 is provided in the communication module 50 for the data connection of the headset 20 to a device, not shown, to be examined by the user.
  • the first mobile communication element 20 In order to be able to establish a direct communication connection between the first mobile communication element 20 and the stationary second communication element 11, there is at least one modem on the first communication element 20 40 provided. Via the modem 40 or via any further modems that may be present, it is possible to transmit the signals received and electrically converted on site by the first communication element 20 directly to the second communication element 11.
  • the first communication element 20 can be used at any location.
  • the second communication element 1 1 can be stationed at any location.
  • a highly qualified specialist can operate the second communication element 11.
  • the specialist who is not on site can access all the necessary data and decide which activities are to be carried out. He can monitor the activities via the device 25 for recording and transmitting optical signals. A verbal exchange with the wearer of the headset 20 is possible via the device 21 for generating and transmitting acoustic signals and the headphones 22.
  • the direct communication link also creates a possibility for the user of the second communication element 11, the individual
  • the mobile first communication element 20 can be connected to a machine or system 12 to be serviced or repaired via a corresponding interface 41.
  • the connection can be made in different ways.
  • a cable 43 can be provided for this.
  • the data technology The first mobile communication element 20 is connected to the machine / system 12 via a radio connection and / or infrared connection 42. The connection enables data to be read out of the machine / system 12 and transmitted directly to the second communication element 11 via the first communication element 20 and the at least one modem 40.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a first communication element 20 designed as a head set.
  • 3a shows the head set 20 in a front view
  • FIG. 3a shows the head set 20 in a side view.
  • the head set 20 has a device 25 for recording and transmitting optical signals.
  • the device 25 consists of a camera 26 which has a CCD image sensor 31 with a compression chip. Furthermore, the device 25 has an optic 27 with a number of remotely adjustable flexible lenses 28. Finally, an angle-changing mirror 29 is also provided.
  • the device 25 is arranged on the head set 20 in such a way that it at least aligns with the mirror 29 in the
  • Area 30 is located between the eyes of the head set user.
  • the image actually seen by the user is introduced into the camera 26 via the lenses 28 of the optics 27, converted in the image sensor 31 with a compression chip and as a signal via the modem 40 to the second

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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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

Kommunikationseinrichtung zum Erfassen, Umsetzen und Übertragen von Signalen
Beschreibung
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.
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 Bildqualitätt. 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 40m beschränkt. Damit ist die Ersetzbarkeit 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 Fernsehinformationen 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 Präzisionsschleifmaschinen 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, ver ügen. 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 mitder 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 Femsteuerung 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 Ubertragungsrate 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 Bildubertragung nicht notwendig, so daß ein Standbild oder eine Übertragung von Einzelbildern in bestimmten zeitlichen Abstanden 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 softwaregestutzte Kompression vornehmen
Auf diese Weise werden die Ubertragungsgeschwindigkeit und die -genauigkeit der
Bilddaten weiter erhöht
In anderer Ausgestaltung kann als Bildsensor ein sogenannter CMOS-Bildsensor verwendet werden Derartige Bildsensoren verfugen 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, verfugen Kantenfilter haben die Funktion, daß nur die in einem Bild dargestellten Kanten übertragen werden In manchen Fallen kann eine solche Information ausreichend oder sogar besonders vorteilhaft sein Durch das Herausfiltern bestimmter Bildelemente, beziehungsweise das Übertragen von nur bestimmten Bildausschnitten, kann die
Bildubertragungsgeschwindigkeit und -qualitat ohne Erhöhung der Kapazität der benutzten Datenubertragungskanale 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 Hohe 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 Mißverstandnisse 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 Ausfuhrung 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 Offnungswinkel 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 femkonfigurierbar.
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 1 1 aufweist. Im vorliegenden Fall soll das zweite
Kommunikationselement 1 1 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 1 1 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 1 1 hin zu übertragen. Dabei kann das erste Kommunikationselement 20 an jedem beliebigen Ort eingesetzt werden. Ebenso kann das zweite Kommunikationselement 1 1 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 1 1 , 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 1 1 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 1 1 geschaffen, die einzelnen
Komponenten und Elemente des mobilen ersten Kommunikationselements 20 fernzusteuern oder femzukonfigu eren.
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 1 1 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 1 1 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 1 1 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 6 = Kamera 7 = Optik 8 = Linse 9 = Spiegel 0 = Bereich zwischen den Augen des Benutzers 1 = Bildsensor
0 = Modem 1 = Schnittstelle zur Verbindung mit einer zu untersuchenden Vorrichtung 2 = Funkverbindung/Infrarotverbindung 3 = Kabel 4 = Stromversorgung 0 = Kommunikationsmodul

Claims

Patentansprüche:
1. Kommunikationseinrichtung zum Aufnehmen, Umsetzen und Übertragen von Signalen, mit wenigstens einem mobilen ersten Kommunikationselement (20), einem räumlich von diesem getrennten zweiten Kommunikationselement (1 1 ) und wenigstens einer Schnittstelle, über die das wenigstens eine mobile erste Kommunikationselement (20) und das zweite Kommunikationselement (1 1) 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 (1 1 ) fernsteuerbar und/oder fernkonfigurierbar ist.
PCT/DE2000/002121 1999-06-30 2000-06-29 Kommunikationseinrichtung zum erfassen, umsetzen und übertragen von signalen WO2001003408A1 (de)

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DE19930809A DE19930809C1 (de) 1999-06-30 1999-06-30 Kommunikationseinrichtung zum Erfassen, Umsetzen und Übertragen von Signalen
DE19930809.8 1999-06-30

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DE (1) DE19930809C1 (de)
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