DE10115714A1 - Headset - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Headset mit mindestens einem erstn Mikrophon. Um ein Headset zur Verfügung zu stellen, welches einen hohen Tragekomfort ausweist und darüber hinaus weniger beschädigungsanfällig ist, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Mikrophon als erstes Ohrmikrophon (112; 212) zur Aufnahme aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Headset.

Headsets werden als Kommunikationshilfsmittel verwendet, um einer das Headset tragenden Person eine Kommunikation zu ermöglichen. Dazu weisen bekannte Headsets eine Tragevor­ richtung und mindestens ein Mikrophon auf, welches an einem Ausleger befestigt ist, um den aus dem Mund austretenden Schall menschlicher Sprache aufzunehmen.

Darüber hinaus sind aus der Praxis Headsets bekannt, welche mindestens einen Lautsprecher aufweisen, welcher zur Abgabe eines Schallsignals in einem Frequenzbereich ausgebildet ist, welches in einem für das menschliche Gehör wahrnehmba­ ren Frequenzbereich liegt.

Bei Headsets, die für den Einsatz in einer lauten Umgebung vorgesehen sind, sind solche Lautsprecher in einer Ohrkap­ sel angeordnet, welche dazu dient, den Umgebungslärm abzu­ schirmen. Ferner sind Headsets mit Ohrkapsel und Lautspre­ cher bekannt, welche in der Ohrkapsel ein Mikrophon zur Aufnahme des Umgebungslärms oder eines Pilottons aufweisen, um damit ein aktives Lärmunterdrückungssystem zu steuern (DE 199 37 131 A1).

Es hat sich gezeigt, daß Headsets, welche ein Mikrophon zur Aufnahme des aus dem Mund austretenden Schalls menschlicher Sprache aufweisen, einen geringen Tragekomfort aufweisen und darüber hinaus wegen des für das Mikrophons vorzuse­ henden Auslegers anfällig für Beschädigungen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Headset zur Verfügung zu stellen, welches einen hohen Tragekomfort auf­ weist und darüber hinaus weniger beschädigungsanfällig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Headset mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Mikrophon als Ohrmikrophon zur Aufnahme aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache ausgebildet ist. Dadurch ist es mög­ lich, auf einen beschädigungsanfälligen Ausleger zu ver­ zichten und gleichzeitig den Tragekomfort zu erhöhen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Trage­ vorrichtung mindestens eine erste Ohrkapsel zur Abschirmung von Umgebungslärm vorgesehen, wobei das erste Ohrmikrophon in der ersten Ohrkapsel angeordnet ist. Diese Anordnung er­ laubt es, auch bei Umgebungsgeräuschen oder Umgebungslärm eine hohe Aufnahmequalität zu erreichen.

Vorzugsweise ist neben der ersten Ohrkapsel eine zweite Ohrkapsel zur Abschirmung von Umgebungslärm vorgesehen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Headset als Ersatz für einen Gehörschutz verwendet werden, wobei es dem Träger des Headsets möglich ist, aus einer lärmbelasteten Umgebung In­ formationen in verständlicher Form zu übermitteln. Durch die Ohrkapsel wird dabei nicht nur das Gehör der das Head­ set tragenden Person geschützt sondern es werden auch Umge­ bungsgeräusche oder Umgebungslärm von dem Mikrophon abge­ schirmt. Dadurch kann auf die Verwendung von Richtmikrophonen in einer geräusch- oder lärmbelasteten Umgebung ver­ zichtet werden, wodurch sich nicht unerhebliche Kosten ver­ meiden lassen.

Mit einem in der zweiten Ohrkapsel vorzugsweise vorgesehe­ nen zweiten Ohrmikrophon zur Aufnahme aus dem Ohr austre­ tenden Schalls wird ein System zur Verfügung gestellt, wel­ ches eine hohe Ausfallsicherheit aufweist. Wenn, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, eine elektronische Baugruppe vorgesehen ist, welche die Si­ gnale des ersten und zweiten Ohrmikrophons mittels Korrela­ tionsbewertung vor einer Einspeisung in ein Kommunikations­ netz aufbereitet, läßt sich eine besonders hohe Klangqua­ lität erreichen.

Mit einer vorzugsweise vorgesehenen elektronischen Bau­ gruppe ist es möglich, das von dem ersten und/oder zweiten Ohrmikrophon gelieferte Signal zu filtern, um die Übertra­ gung von hoch- und/oder niederfrequenten Lärms über ein Kommunikationsnetz zu verhindern.

Eine andere wesentliche Klangverbesserung, die alternativ oder zusätzlich zu dem vorgenannten Filter vorgesehen sein kann, läßt sich durch ein Entzerrfilter zur Grobkorrektur von Knochenleistungs- und/oder Gehörgangsresonanzen erzie­ len. Dies Korrektur berücksichtigt, daß der aus dem Ohr austretende Schall menschlicher Stimme anders "klingt" als der aus dem Mund austretende Schall menschlicher Stimme. Um dies zu kompensieren, erfolgt vorzugsweise eine gezielte, in der Regel nicht lineare Verstärkung und oder Dämpfung gemäß einer Bewertungskurve, was vorzugsweise nach Art ei­ nes Equalizers erfolgt. Eine Bewertungskurve läßt sich in Laborversuchen, bei denen Texte gesprochen und sowohl am Mund als auch am Ohr aufgenommen werden, erstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an dem Headset ein Lautsprecher zur Wiedergabe von für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Schallereignissen vorgesehen. Bei einer solchen Ausgestaltung steht mit der Erfindung ein Headset zur Verfügung, welches eine Informationsübermitt­ lung in beiden Richtungen ermöglicht. Eine solche Informa­ tionsübermittlung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Headset zum Informationsaustausch mit einer in einem geräusch- oder lärmbelasteten Raum sich befindenden Person vorgesehen ist.

Bei einer Verwendung des Headsets in einer lärmbelasteten Umgebung ist es vorteilhaft, wenn in der ersten und gegebe­ nenfalls der zweiten Ohrkapsel ein ANR-Lautsprecher zur Er­ zeugung eines Gegenschalls vorgesehen ist, wobei eine be­ sonders kostengünstige Fertigung eines solchen Headsets dann möglich ist, wenn das oder die Ohrmikrophone neben der Aufnahme der menschlichen Sprache als ANR-Führungsmi­ krophone, insbesondere als ANR-Regelungsmikrophone zur Auf­ nahme eines etwaigen Umgebungslärms ausgebildet sind. Die Führung der ANR-Lautsprecher, die eine automatische Lärm­ kompensation (active noise reduction) durchführen, kann insbesondere wie in DE 199 37 131.8, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird, beschrieben, ausgeführt sein.

Mit einer Einschaltvorrichtung, mit welcher das oder die Ohrmikrophone in einen Sprachaufnahmemodus schaltbar sind, läßt sich eine Ausbreitung von Geräuschen im für das menschliche Gehör wahrnehmbaren Frequenzbereich über ein Kommunikationsnetz zu verhindern.

Die Einschaltvorrichtung kann manuell betätigbar oder elek­ tronisch ausgeführt sein. Ist die Einschaltvorrichtung elektronisch ausgeführt, schaltet sie vorzugsweise bei dem Vorliegen eines Schallsignals aus dem Ohr des Trägers die Weiterleitung des Schallsignals in ein Kommunikationsnetz ein, wobei dazu das oder die Ohrmikrophone permanent in Funktion sind.

Vorzugsweise sind das bzw. die Ohrmikrophone und gegebenen­ falls die elektronische Baugruppe als Eingabevorrichtung für eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung ausge­ bildet. Bei einer solchen Ausgestaltung ist das erfindungs­ gemäße Headset eine ideale Eingabevorrichtung für jedwede elektronische Datenverarbeitungsvorrichtungen wobei sich dies insbesondere bei PC- und Mobilfunkanwendungen zeigt. Insbesondere bei diesen Anwendungsgebieten zeigen sich die Vorteile des hohen Tragekomforts, da kein Mikrophonausleger die freie Bewegbarkeit des Kopfes des Benutzers ein­ schränkt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Tragevorrichtung und das oder die Ohrmikrophone in einen Helm integriert. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei einer Anwendung in Gefahrenbereichen und insbesondere im militärischen Anwendungsbereich vorteilhaft, wobei es das oder die Ohrmikrophone, auch ohne Helm ermöglichen, eine konventionelle Atemschutzmaske ohne Kommunikations­ hilfsmittel zu tragen. Dies ist auch bei Feuerwehren bei der Brandbekämpfung von Vorteil.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Headset gemäß einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Schalldruckes aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache und Umgebungslärms in einem Frequenzbe­ reich zwischen 102 und 104 Hz,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Headset gemäß einer zweiten Ausführungsform in schematischer Darstellung,

Fig. 4a den Frequenzqang von Schallsignale menschlicher Stimme aus dem Mund,

Fig. 4b den Frequenzqang von Schallsignale menschlicher Stimme aus dem Ohr,

Fig. 4c ein Filter nach Art eines Equalizers, und

Fig. 4d den Frequenzgang einer Lautsprecherwiedergabe ei­ nes Schallsignales menschlicher Stimme aus dem Ohr nach einer Korrektur mit dem Filter in Fig. 4c.

Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Headset gemäß einer ersten Ausführungsform weist als Tragevorrichtung einen Tragebügel 102 sowie eine erste und eine zweite Ohrkapsel 104, 106 auf, welche von dem Tragebügel 102 klemmend über den Ohren eines Benutzers gehalten werden. Die Ohrkapseln 104, 106, welche vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sind, weisen einen vorzugsweise angespritzten elastischen Rand 108,110 auf, welcher als Dichtung fungiert.

In der ersten Ohrkapsel 104 und der zweiten Ohrkapsel 106 sind ein erstes bzw. zweites Ohrmikrophon 112, 114 angeord­ net, welche zur Aufnahme aus dem jeweiligen Ohr austreten­ den Schalls menschlicher Sprache ausgebildet sind. Das er­ ste Ohrmikrophon 112 und das zweite Ohrmikrophon 114 sind an eine elektronische Baugruppe 116 angeschlossen, welche im Innern der ersten Ohrkapsel 104 angeordnet ist.

Neben den Ohrmikrophonen 112, 114 weisen die erste und zweite Ohrkapsel 104, 106 einen ersten bzw. zweiten Laut­ sprecher 118, 120 zur Wiedergabe von für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Schallereignissen sowie einen ersten bzw. zweiten ANR-Lautsprecher 122, 124 zur Erzeugung eines Ge­ genschalls zur Lärmunterdrückung auf. Die ANR-Lautsprecher 122, 124 wirken mit dem ersten und zweiten Ohrmikrophon 112, 114 zusammen, welche dabei die Funktion von Pilotton­ mikrophonen für eine ANR-Steuerung gemäß DE 199 37 131 A1 erfüllen.

In Fig. 2 ist der Schalldruck aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache im Verhältnis zum Umgebungs­ lärm in einem gepanzerten Fahrzeug oder Schiffsmaschinen­ raum gezeigt. Der Schalldruck 126 des Umgebungslärms ist in jedem Frequenzbereich höher als der Schalldruck des aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache 128. Das gedämpfte Restgeräusch 130 in den Ohrkapseln ist ersichtlich kleiner als der Schalldruck des Schalls aus dem Ohr. Dennoch ist wegen des geringen Abstandes eine Aufbereitung sehr wichtig. Für den Schalldruck des aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache 128 wird durch die elektronische Baugruppe 116 eine Filterung und Aufbereitung des von den Ohrmikrophonen 112, 114 aufgefangenen Schalls ausgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, daß sich der für die menschliche Kommunikation relevante Frequenzbereich des Schalls menschlicher Sprache lediglich zwischen etwa 400 Hz und 3400 Hz erstreckt, so daß die übrigen Frequenzbereiche durch Hoch- und Tiefpaßfilter vorweg abgeschnitten werden können.

Die elektronische Baugruppe 116 weist neben Hoch- und Tief­ paßfiltern ein Entzerrfilter zur Grobkorrektur von Knochen­ leitungs- und/oder Gehörgangsresonanzen auf, welches nach­ folgend im Zusammenhang mit Fig. 4c beschrieben wird.

Das erfindungsgemäße Headset 200 gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform ist nach Art eines hinter-dem-Ohr-Hörgerätes auf­ gebaut und weist lediglich ein erstes Ohrmikrophon 212 für aus dem Ohr austretenden Schall menschlicher Sprache sowie einen ersten Lautsprecher 218 zur Wiedergabe von für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Schallereignissen auf. Das Ohrmikrophon 212 und der Lautsprecher 220 sind an eine elektronische Baugruppe 216 angeschlossen, welche von einer Batterie 230 mit elektrischer Energie versorgt wird und die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebe­ nen Filter aufweist. Zur Anbindung des Headsets 200 an ein Kommunikationsnetz oder eine EDV-Anlage ist eine Infrarot­ schnittstelle 232 vorgesehen. Das Gehäuse 234 des Headsets 200 wirkt gleichzeitig als Tragevorrichtung.

In Fig. 4a ist der Frequenzqang von Schallsignale mensch­ licher Stimme aus dem Mund gezeigt. Ein Vergleich mit dem in Fig. 4b gezeigten Frequenzqang von Schallsignale menschlicher Stimme aus dem Ohr zeigt, daß die Schallsi­ gnale nur wenige Übereinstimmungen aufweisen, so daß es ei­ nem ungeübten Hörer kaum möglich ist, die Sprache aus dem Ohr zu verstehen, wenn keine Korrektur mit einem Entzerrfilter erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, daß wegen unterschiedlicher Maßstäbe die Kurvenverläufe in den Fig. 2 und Fig. 4b trotz identischen Sachverhalts unterschiedlich erscheinen.

Fig. 4c zeigt ein Entzerrfilter nach Art eines Equalizers, dessen Verstärkungen und Dämpfungen für die verschiedenen Frequenzbereiche variieren und als verschieden hohe Balken dargestellt sind. Die durch die Balken an diskreten Stützstellen abgebildete Kurve wurde in Laborversuchen mittels Referenztexten ermittelt. Die Verstärkungs- und Dämpfungswerte, die zwischen +20 dB und -20 dB liegen, können aus Fig. 4c herausgemessen werden und stellen eine bevorzugte Einstellung des Filters dar, wobei die Dämpfung im Bereich von 4 kHz ein Rauschen verhindert.

Wird mit einem Filter gemäß Fig. 4c ein elektrisches Signal, das ein Schallsignal aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Stimme gemäß Fig. 4b abbildet, bear­ beitet, ergibt sich ein Signal, dessen Wiedergabe mit einem Lautsprecher den in Fig. 4d gezeigten Frequenzqang aufweist und dem Schallsignale menschlicher Stimme aus dem Mund gemäß Fig. 4a gleicht.

Claims (15)

1. Headset mit einer Tragevorrichtung (102) und mindestens einem ersten Mikrophon (112; 212), dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrophon als erstes Ohrmikrophon (112; 212) zur Aufnahme aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache ausgebildet ist.

2. Headset nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tragevorrichtung mindestens eine erste Ohrkapsel (104) zur Abschirmung von Umgebungslärm vorgesehen ist, wobei das erste Ohrmikrophon (112) in der ersten Ohrkapsel (104) angeordnet ist.

3. Headset nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der ersten Ohrkapsel (104) eine zweite Ohrkapsel (106) zur Abschirmung von Umgebungslärm vorgesehen ist.

4. Headset nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ohrkapsel (106) ein zweites Ohrmikrophon (114) zur Aufnahme aus dem Ohr austretenden Schalls menschlicher Sprache aufweist.

5. Headset nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektronische Baugruppe (116; 216) vorgesehen ist, welche die Signale des ersten und ggf. zweiten Ohrmikrophons (112; 212) vorzugsweise mittels Korrelationsbewertung vor einer Einspeisung in ein Kommunikationsnetz aufbereitet.

6. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektronische Baugruppe (116; 216) vorgesehen ist, welche das von dem ersten und/oder zweiten Ohrmikrophon gelieferte Signal durch Ausfiltern niederfrequenter Signale unter 400 Hz, vorzugsweise unter 500 Hz und/oder hochfrequenter Signale über 5000 Hz, vorzugsweise 3400 Hz aufbereitet und dieses Signal in ein Kommunikationsnetz einspeist.

7. Headset nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine elektronische Baugruppe (116; 216) ein Entzerrfilter zur Grobkorrektur von Knochenleitungs- und/oder Gehörgangsresonanzen aufweist.

8. Headset nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine elektronische Baugruppe (116) in einer der Ohrkapseln (104) angeordnet ist.

9. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lautsprecher (118; 218) zur Wiedergabe von für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Schallereignissen vorgesehen ist.

10. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten und ggf. der zweiten Ohrkapsel (104, 106) ANR-Lautsprecher (122, 124) zur Erzeugung eines Gegenschalls vorgesehen sind, wobei das oder die Ohrmikrophone (112, 114) neben der Aufnahme der menschlichen Sprache als ANR-Führungsmikrophone, insbesondere als ANR-Regelungsmikrophone zur Aufnahme eines etwaigen Umgebungslärms ausgebildet sind.

11. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einschaltvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher das oder die Ohrmikrophone (112, 114; 212) in einen Sprachaufnahmemodus schaltbar sind.

12. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Ohrmikrophone (112; 114; 212) und ggf. die elektronische Baugruppe als Eingabevorrichtung für eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung ausgebildet sind.

13. Headset nach einem Ansprüche 1, 5 bis 7, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragevorrichtung (234) nach Art eines Hinter-dem-Ohr-Hörgerätes ausgebildet ist.

14. Headset mach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Ohrkapseln (104, 106) vorgesehen sind, welche als Gehörschutzkapseln ausgebildet sind.

15. Headset nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragevorrichtung und das oder die Ohrmikrophone in einem Helm integriert sind.