DE69527731T2

DE69527731T2 - Sender-Empfänger mit einem akustischen Wandler vom Ohrpassstück-Typ

Info

Publication number: DE69527731T2
Application number: DE69527731T
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Aoki; Hiroyuki Matsui; Kohichi Matsumoto; Kazumasa Mitsuhashi; Yutaka Nishino; Chikara Yuse
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2015-05-17
Also published as: EP0683621B1; EP0683621A3; DE69527731D1; DE69525987T2; EP0683621A2; DE69525987D1; CA2149563A1; EP0984661A3; DE69531413D1; EP0984661B1; EP0984660B1; EP0984661A2; DE69531413T2; US5933506A; CA2149563C; EP0984660A3; EP0984660A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sender-Empfänger, der einen akustischen Wandler vom Ohrpaßstück-Typ umfaßt, mit einem Mikrophon und einem Empfänger, die als einheitliche Struktur ausgebildet sind, und einem mit dem akustischen Wandler verbundenen Sende- /Empfangs-Schaltkreis, der eine freihändige Verständigung erlaubt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Sender-Empfänger, der ein Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schalt und eine Aufnahme für knochengeführten Schall aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmlich setzt diese Art von Sender-Empfänger als seinen akustischen Wandler vom Ohrpaßstück- oder Ohrteil-Typ ein Mittel ein, das Schwingungen des Schädels, die durch Sprechschall erzeugt werden, durch einen in dem Hörkanal angeordnete Beschleunigungsaufnehmer aufnehmen (dieses Mittel wird nachfolgend auch als Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall bezeichnet und das Sprachsendesignal, das von diesem Mittel aufgenommen wird, wird nachfolgend als "knochengeführtes Schallsignal" bezeichnet), oder (2) ein Mittel, das einen Sprach- oder Sprechschall als Luftschwingungen durch eine Schallaufnahmeröhre führt, die sich in die Nähe des Mundes erstreckt, und den Schall durch ein am Ohr angeordnetes Mikrophon aufnimmt (dieses Mittel wird nachfolgend auch als Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schall bezeichnet und das von diesem Mittel aufgenommene Sprachsendesignal wird nachfolgend als "luftgeführtes Schallsignal" bezeichnet).
Ein derartiger herkömmlicher Sender-Empfänger von der Art, der Sprache durch den Einsatz von Knochenleitung überträgt, ist dahingehend vorteilhaft, daß er sogar in einer Umgebung mit hohem Störgeräuschpegel benutzt werden kann und eine freihändige Verständigung ermöglicht. Jedoch ist dieser Sender-Empfänger nicht für die übliche Verständigung geeignet, aufgrund seiner Nachteile, daß die Klarheit der Artikulation der übertragenen Sprache so gering ist, daß der Zuhörer den Sprecher nicht leicht identifizieren kann, daß die Klarheit der Artikulation der übertragenen Sprache im großen Maß von Person zu Person variiert oder je nach der Art, wie der akustische Wandler an dem Ohr angebracht wird, und daß anormaler Schall durch die Reibung der Kabel ebenfalls aufgenommen wird. Auf der anderen Seite ist ein Sender-Empfänger der Art, der Luftleitung benutzt, vorzüglicher in der Klarheit als der obengenannte, aber hat Mängel dahingehend, daß er unbequem handzuhaben ist, wenn die Schallaufnahmeröhre lang ist, und daß das Sprachsendesignal leicht von Umgebungsgeräusch beeinflußt wird, wenn die Röhre kurz ist.
Das Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schall nimmt Schall auf, der sich über die Luft ausgebreitet hat, und hat daher als Eigenschaft, daß die Tonqualität der aufgenommenen Sprachsignale relativ gut ist, daß es aber leicht durch Umgebungsgeräusch beeinflußt wird. Das Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall nimmt den Sprachschall eines Sprechers auf, der über den Knochen zu dem Ohrteil geführt wird, und hat daher als Eigenschaft, daß die Tonqualität der aufgenommenen Sprachsignale wegen der großen Abschwächung von Anteilen oberhalb von 1 bis 2 kHz niedrig ist, daß aber das Sprachsignal relativ frei ist von dem Einfluß von Umgebungsgeräusch. Als eine Sender-Empfänger-Anordnung zum Übermitteln vorzüglicher Sprach-(akustischer) Signale durch eine Ausnutzung der Vorzüge eines derartigen Aufnahmemikrophons für luftgeführten Schall und eines Aufnahmemikrophons für knochengeführten Schall ist in der Japanischen Gebrauchsmuster-Registrierungsanmeldung mit der Offenlegungsnummer 206393/89 eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart, die das von dem Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schall aufgenommene Sprachsignal und das von dem Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall aufgenommene Sprachsignal mischt.
Bei dieser Vorrichtung werden die Sprachsignale von dem Mikrophon vom Knochenleitungstyp und dem Mikrophon vom Luftleitungstyp beide einem Tiefpaßfilter und einen Hochpaßfilter angelegt, die eine Grenzfrequenz von 1 bis 2 kHz haben, dann einem variablen Dämpfungsglied zugeführt und durch einen Mischer zu einem Sprachsendesignal zusammengesetzt. Mit dieser Konfiguration werden in der Ausgabe des Mikrophons vom Luftführungstyp Störgeräusche niedriger Frequenz, die niedriger als die Grenzfrequenz sind, entfernt, und es ist möglich, die Anteile, die höher als die Grenzfrequenz sind, aus dem Störgeräusch, das das Mikrophon vom Knochenleitungstyp voraussichtlich aufnimmt, zu entfernen oder aufzuheben, wie etwa Reibungsgeräusch durch die Reibung zwischen einem von dem Ohrteil ausgehenden Kabel und dem menschlichen Körper oder Kleidung, oder Windgeräusch durch gegen das Ohrteil blasenden Wind. Darüber hinaus kann in einer Umgebung mit hohem Störgeräuschpegel das Signal-Rauschverhältnis des Sprachsendesignals durch manuelle Steuerung verbessert werden durch ein Verringern der Abschwächung des knochengeführten Schallsignals aus dem Tiefpaßfilter und eine Erhöhung der Abschwächung des luftgeführten Schallsignals aus dem Hochpaßfilter.
Bei dieser Konfiguration müssen jedoch, wenn der Störgeräuschpegel des Aufnahmemikrophons für luftgeführten Schall hoch ist, zum Abschwächen des Hintergrundgeräusches die Frequenzanteile, die höher als die Grenzfrequenz sind merklich abgeschwächt werden, und daher besteht das Sprachsendesignal im wesentlichen nur aus den knochengeführten Schallsignalanteilen und weist daher eine außerordentlich niedrige Tonqualität auf. Darüber hinaus wird die Steuerung der Abschwächung durch das variable Dämpfungsglied durch einen Benutzer des Ohrteils manuell bewirkt, und der Benutzer überwacht nicht das Sprachsendesignal; daher ist es fast unmöglich, die Dämpfung in Umständen, in denen der Störgeräuschpegel variiert, auf einen optimalen Wert einzustellen. Weiter ist es mühsam, das Verhältnis der Zusammenführung des Sprachsignals aus dem Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schall und des Sprachsignals aus dem Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall manuell einzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Sender-Empfänger bereitzustellen, der das Sprachsendesignal entsprechend der Benutzungsumgebung (wie etwa der Tonqualität und der Schallintensität) automatisch verarbeitet, um Sprache der besten Tonqualität zu übermitteln.
Dieses Ziel wird erreicht mit dem Sender-Empfänger, wie in Anspruch 1 beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Nach der vorliegenden Erfindung werden knochengeführter Schall, der hauptsächlich niederfrequente Komponenten enthält, und luftgeführter Schall, der hauptsächlich hochfrequente Komponenten enthält, zur Bildung des Sprachsendesignals zusammengemischt, wobei das Verhältnis, mit dem diese Schallteile vermischt werden, abhängig von der Schwere des Umgebungsgeräusches oder eines anomalen Schalls, der vom Mikrophon für die Aufnahme körpergeführten Schalls aufgenommen wird, variiert wird. Deshalb ist es möglich, einen Sender-Empfänger zu implementieren, der die Vorteile herkömmlicher auf Knochenleitung basierender Kommunikationseinrichtungen nutzt, daß sie nämlich in geräuschvoller Umgebung eingesetzt werden können und beim Kommunizieren die Hände frei lassen, der aber zugleich die Nachteile der herkömmlichen auf Knochenleitung basierenden Kommunikationseinrichtungen vermeidet, wie da sind geringe Artikulation oder Klarheit der Sprache und Beeinträchtigungen bei anomalem Schall.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines akustischen Wandlers zur Verwendung bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Sende-/Empfangs-Schaltkreises, der mit dem akustischen Wandler von Fig. 1 verbunden ist, darstellt;
Fig. 3 ist ein Diagramm zur Erklärung der Charakteristiken eines gerichteten Mikrophons und eines ungerichteten Mikrophons;
Fig. 4 ist eine Tabelle zur Erklärung von Steuervorgängen eines in Fig. 2 gezeigten Vergleichs-/Steuerschaltkreises 24;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Sender-Empfänger nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Tonqualität eines luftgeführten Schallsignals und dem Umgebungsgeräuschpegel zeigt, und die Beziehung zwischen der Tonqualität eines knochengeführten Schallsignals und dem Umgebungsgeräuschpegel;
Fig. 7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Umgebungsgeräuschpegel und dem Pegelverhältnis zwischen dem knochengeführten Schallsignal und dem luftgeführten Schallsignal in dem Hör- oder stummen Zustand zeigt;
Fig. 8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Umgebungsgeräuschpegel und dem Pegelverhältnis zwischen dem knochengeführten Schallsignal und dem luftgeführten Schallsignal in dem Sprechzustand oder beiderseitigen Sprechzustand zeigt;
Fig. 9 ist eine Tabelle zur Erklärung der Betriebszustände der Ausführungsform nach Fig. 5;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Signalmischungsschaltkreises zeigt, der als Ersatz für jeden der Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n der Ausführungsform nach Fig. 5 benutzt wird;
Fig. 10B ist ein Graph, der den Mischungsbetrieb des in Fig. 10A gezeigten Schaltkreises zeigt;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine abgewandelte Form der Ausführungsform von Fig. 5 darstellt; und
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, da» den Vergleichs-/Steuerschartkreis 32 von Fig. 5 oder 11 zeigt, aufgebaut als ein analoger Schaltkreis.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEM AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 1 ist schematisch die Struktur eines akustischen Wandlers 10 vom Ohrpaßstück-Typ der zur Verwendung bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Gehäuse des akustischen Wandlers 10 vom Ohrpaßstück-Typ, in dem verschiedene später beschriebene akustische Wandler untergebracht sind, 12 einen Ansatz oder eine Auskragung zum Einführen in den Hörkanal 50, und 13 eine Schallaufnahmeröhre zum Aufnehmen von luftgeführtem Schall. Die Schallaufnahmeröhre 13 ist so gestaltet, daß sie dem Mund des Benutzers zugewandt ist, wenn der Ansatz 12 in den Hörkanal 50 gesteckt ist; das heißt, sie ist eingerichtet, um Schall nur in einer bestimmten Richtung aufzunehmen. Der Ansatz 12 und die Schallaufnahmeröhre 13 sind mit dem Gehäuse 11 als einheitliche Struktur ausgebildet.
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Beschleunigungsaufnehmer (nachfolgend auch als ein Mikrophon für knochengeführten Schall bezeichnet) zur Aufnahme von knochengeführtem Schall, und 15 ein gerichtetes Mikrophon zur Aufnahme von luftgeführtem Schall (das heißt, ein Aufnahmemikrophon für luftgeführten Schall), das eine solche Richtungscharakteristik auf weist, daß seine Empfindlichkeit in der Richtung des Munds des Benutzers hoch ist (das heißt, in der Richtung der Schallaufnahmeröhre 13). Das gerichtete Mikrophon 15 bezieht seine Richtfähigkeit aus dem Zusammenführen der Schalldruckpegel des an der Vorderseite des Mikrophons 15 aufgenommenen Schalls und des von hinten durch ein Führungsloch 11H aufgenommenen Schalls. Dementsprechend könnte die Richtfähigkeit sogar dann erhalten werden, wenn die Schallaufnahmeröhre 13 entfernt wird, um die Vorderseite des gerichteten Mikrophons 15 an der Oberfläche des Gehäuses 11 bloßzulegen.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein angerichtetes Mikrophon zum Erfassen von Störgeräuschen, das ein Schallaufnahmeloch oder eine Öffnung in der zu dem gerichteten Mikrophon 15 entgegengesetzten Richtung aufweist. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen elektroakustischen Wandler (nachfolgend als Empfänger bezeichnet) zum Wandeln eines empfangenen Sprachsignals in Schall, und 18 bezeichnet Leitungsdrähte zum Verbinden des akustischen Wandlers 10 mit einem später beschriebenen Sende-/Empfangs-Schaltkreis 20; die Anschlüsse TA, TB, TC und TD des Sende-/Empfangs-Schaltkreises 20 sind über die Leitungsdrähte 18 mit dem gerichteten Mikrophon 15, dem Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall 14, dem Empfänger 17 und dem ungerichteten Mikrophon 16 verbunden.
In Fig. 2 ist in Blockdarstellung den Aufbau des Sende-/Empfangs-Schaltkreises 20 gezeigt, der mit dem in Fig. 1 als Beispiel gezeigten akustischen Wandler 10 verbunden ist. In Fig. 2 sind die Anschlüsse TA, TB, TC und TD jeweils mit den TA, TB, TC und TD von Fig. 1 verbunden.
Das Bezugszeichen 21 B bezeichnet einen Verstärker zum Verstärken eines 'knochengeführten Schallsignals von dem Mikrophon 14, und 21A einen Verstärker zum Verstärken eines luftgeführten Schallsignals von dem gerichteten Mikrophon 15. Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21B und 21A sind so voreingestellt, daß ihre Sprachausgabesignalpegel während einer Periode ohne Störgeräusche ungefähr von derselben Größenordnung sind, wie die Eingänge eines später beschriebenen Vergleichs-/Steuerschaltkreises 24. Das Bezugszeichen 21 U bezeichnet einen Verstärker, der ein Störgeräuschsignal von dem störgeräusch-erfassenden ungerichteten Mikrophon 16 verstärkt und dessen Verstärkungsfaktor so voreingestellt ist, daß seine Störgeräusch- Ausgabe während einer stummen Periode im wesentlichen dieselbe wird wie der Störgeräuschausgabepegel des Verstärkers 21A in einem später beschriebenen Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23. Die Verstärker 21A und 21U und der Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 bilden ein Störgeräusch-Unterdrückungsteil 20N. Der Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 hebt im wesentlichen das Störgeräuschsignal auf durch das Zusammenzählen der Ausgaben der Verstärker 21A und 21U, nachdem sie zueinander um 180º außer Phase gebracht wurden.
Das Bezugszeichen 22B bezeichnet einen Tiefpaßfilter, der bevorzugt annähernd eine Charakteristik aufweist, die invers zu der Frequenzcharakteristik des benutzten Mikrophons 14 ist; er kann jedoch ein einfacher Tiefpaßfilter sein, mit einer solchen Charakteristik, daß er die Hochfrequenzanteile des Ausgangssignals des Verstärkers 21B abschneidet, aber die Niederfrequenzanteile durchläßt, und seine Grenzfrequenz ist in einem Bereich von 1 bis 2 kHz gewählt. Das Bezugszeichen 22A bezeichnet einen Hochpaßfilter, der bevorzugt annähernd eine Charakteristik aufweist, die invers zu der Frequenzcharakteristik des gerichteten Mikrophons 15 ist; aber er kann ein einfacher Hochpaßfilter mit einer so chen Charakteristik sein, daß er die Niederfrequenzanteile des Ausgangssignals des Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreises 23 abschneidet und die Hochfrequenzanteile durchläßt, und seine Grenzfrequenz ist in dem Bereich von 1 bis 2 kHz gewählt.
Das gerichtete Mikrophon 15 und das ungerichtete Mikrophon 16 weisen eine solche Beziehung der Empfindlichkeitscharakteristik auf, daß das erstere eine hohe Empfindlichkeit innerhalb eines engen Azimuthwinkels hat, wohingegen das letztere im wesentlichen dieselbe Empfindlichkeit in allen Richtungen hat, wie durch die idealen Empfindlichkeitscharakteristiken 15S und 163 in Fig. 3 jeweils gezeigt. Wenn man annimmt, daß der Umgebungsgeräuschpegel in jeder Richtung und an jeder Stelle gleich ist, und wenn man die gesamte Störgeräuschenergie pro Einheitszeit, die aus allen Richtungen auf das ungerichtete Mikrophon 16 einwirkt, durch die Oberfläche NU einer Kugel mit Radius r dargestellt sein laßt, dann wird die Störgeräuschenergie pro Einheitszeit, die auf das gerichtete Mikrophon 15 einwirkt, durch eine Fläche NA dargestellt, die durch den Ausbreitungswinkel seiner Richtungscharakteristik auf der Oberfläche der Kugel definiert ist. Daher nimmt ihr Energieverhältnis NA/NU einen Wert ausreichend kleiner als Eins an. Jetzt nimmt man an, daß die Sprachenergie SA und SU, die auf das gerichtete Mikrophon 15 und das ungerichtete Mikrophon 16 einwirkt, denselben Wert S annimmt, und man stellt die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21A und 21U jeweils durch GA und GU dar. Durch das Festlegen, daß der Wert GANA ungefähr gleich einem Wert GUNU ist, wird das Störgeräusch im wesentlichen durch den Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 aufgehoben, wohingegen der Sprachsignalpegel an dem Ausgang des Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreises 23 GAS-GUS = GAS(1 - NA/NU) wird, und weil das Energieverhältnis NA/NU ausreichend kleiner als Eins ist, ist der Sprachpegel ungefähr gleich GAS - dies zeigt an, daß idealerweise ein Sprachsignal in dem luftgeführten Schallsignal aus diesem effizient extrahiert werden kann. Die Störgeräusch-Unterdrückungswirkung, die mit dem tatsächlich benutzten gerichteten Mikrophon 15, dem ungerichteten Mikrophon 16 und dem Störgeräusch-Unterdrückungsteil 20N erreicht werden konnten, lag typischerweise in dem Bereich von 3 bis 10 dB.
In Fig. 2 werden das knochengeleitete Schallsignal und das luftgeleitete Schallsignal, die ihre Frequenzcharakteristiken jeweils durch das Tiefpaßfilter 22B und das Hochpaßfilter 22A kompensiert haben, dem Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 zugeführt, in dem ihre Pegel VB und VA jeweils mit vorbestimmten Referenzpegeln VRB und VRA verglichen werden. Auf Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs steuert der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 die Dämpfungen LB und LA, der variablen Dämpfungsschaltkreise 25B und 25A, und steuert dadurch die Pegel der knochen- und luftgeführten Schallsignale. Ein Mischerschaltkreis 26 mischt das knochengeführte Schallsignal und das luftgeführte Schallsignal, die durch die variablen Dämpfungsschaltkreise 25B und 25A gelaufen sind. Das so gemischte Signal wird als Sprachsendesignal ST einem Sprachsendesignal-Ausgabeanschluß 20T über einen variablen Dämpfungsschaltkreis 29T bereitgestellt. Ein Vergleichs-/Steuerschaltkreis 28 vergleicht den Pegel eines Sprachempfangssignals SR und den Pegel des Sprachsendesignals ST jeweils mit vorbestimmten Referenzpegeln VRR und VRT, und steuert auf Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs die Dämpfungen von variablen Dämpfungsschaltkreisen 29T und 29R, und steuert dadurch die Pegel des Sprachsendesignals und des Sprachempfangssignals, um ein Echo oder ein Heulen zu unterdrücken. Das Sprachempfangssignal aus dem variablen Dämpfungsschaltkreis 29R wird durch einen Verstärker 27 auf einen angemessenen Pegel verstärkt, und dann dem Empfänger 17 über den Anschluß TC zugeführt.
Fig. 4 ist eine Tabelle zur Erklärung der Steueroperationen des Vergleichs-/Steuerschaltkreises 24 von Fig. 2. Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 vergleicht den Ausgangspegel VB des Tiefpaßfilters 22B und den Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A jeweils mit den vorbestimmten Referenzpegeln VRB und VRA, und bestimmt, ob die knochen- und luftgeführten Schallsignale vorhanden sind (weiße Kreise) oder fehlen (Kreuze), abhängig davon, ob die Ausgangspegel höher oder niedriger als die Referenzpegel sind. In Fig. 4 zeigt der Zustand 1 einen Zustand an, in dem das knochengeführte Schallsignal (die Ausgabe des Tiefpaßfilters 22B) und das luftgeführte Schallsignal (die Ausgabe des Hochpaßfilters 22A), beide frequenzkompensiert, zur selben Zeit vorhanden sind, das heißt, einen Sprachsende- oder Redezustand. Zustand 2 bezeichnet einen Zustand, in dem das knochengeführte Schallsignal vorhanden ist, aber das luftgeführte Schallsignal fehlt, das heißt, einen Zustand, in dem das Mikrophon 14 anormale Töne aufnimmt, wie etwa ein Windgeräusch an dem Gehäuse 11 und Reibungsschall durch die Leitungsdrähte 18 an dem menschlichen Körper oder Kleidung. Zustand 3 gibt einen Zustand an, in dem das luftgeführte Schallsignal vorhanden ist, aber das knochengeführte Schallsignal fehlt, das heißt, einen Zustand, in dem kein Sprachsignal gesendet wird und in dem der Störgeräuschanteil des von dem gerichteten Mikrophon 15 aufgenommenen Umgebungsschalls, der von dem Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 nicht aufgehoben wurde, ausgegeben wird. Zustand 4 gibt einen Zustand an, in dem weder das knochengeführte noch das luftgeführte Schallsignal vorhanden ist, das heißt, einen Zustand, in dem kein Sprachsignal gesendet wird und kein Störgeräusch vorhanden ist. Die Steueroperationen, die in den rechten Spalten der Fig. 4 beschrieben sind, zeigen die Operationen, die der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 bezüglich der variablen Dämpfungsschaltkreise 25B und 25A entsprechend der oben erwähnten Zustände 1 bis 4 jeweils ausführt.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Betriebs dieser Ausführungsform der obigen Konstruktion gegeben. Wenn ein Benutzer dieses Sender-/Empfängers einen Sprechton äußert und den akustischen Wandler 10 vom Ohrpaßstück-Typ der Fig. 1 an seinem oder ihrem Ohr hat, werden durch die Schwingung der Stimmbänder Schwingungen des Schädels wie auch Luftschwingungen erzeugt. Die Schwingungen des Schädels werden als knochengeführtes Schallsignal von dem Mikrophon 14 aufgenommen, von weichem das Signal über den Anschluß TB dem Verstärker 21B zugeführt wird. Die Luftschwingung der Sprache wird von dem gerichteten Mikrophon 15 aufgenommen, von welchem das Signal als ein luftgeführtes Schallsignal über den Anschluß TA an den Verstärker 21A gebracht wird.
Im allgemeinen hat der knochengeführte Schall verglichen mit dem luftgeführten Schall viele niederfrequente Anteile, macht einen kleineren Beitrag zur Artikulation und enthält in kleiner Menge hochfrequente Anteile, die wichtig für die Aussprache von Konsonanten sind. Auf der anderen Seite sind anormale Töne wie etwa ein Windgeräusch durch den Wind, der gegen das Gehäuse 11 bläst, und Reibungsschall zwischen den Kabeln (Leitungsdrähten) 18 und dem menschlichen Körper oder Kleidung in niedrigeren und höheren Frequenzbändern als den Grenzfrequenzen der Filter 22A und 22B vorhanden. Solche Windgeräusche und Reibungsschall stellen Faktoren dar, die zu dem Mangel an Artikulation des knochengeführten Sprachsendeschalls und der Ausbildung von anormalen Schall beitragen. Auf der anderen Seite wird "Sprache" durch die Schallaufnahmeröhre 13 geführt und wird von dem gerichteten Mikrophon 15 als luftgeführtes Schallsignal aufgenommen, von wo es über den Anschluß TA an den Verstärker 21A angelegt wird. Der luftgeführte Schall der Sprache des Redners ist die menschliche Stimme selbst und enthält daher Frequenzanteile, die sich über niedrige und hohe Frequenzbänder erstrecken.
Bei dieser Ausführungsform werden, wie in dem oben erwähnten offengelegten Japanischen Gebrauchsmuster beschrieben, die Hochfrequenzanteile des knochengeführten Schalls aus dem Verstärker 21B durch den Tiefpaßfilter 22B entfernt, um die Niederfrequenzanteile alleine herauszuziehen, und dieses knochengeführte Schallsignal mit den derart herausgeschnittenen Hochfrequenzanteilen wird mit einem luftgeführten Schallsignal gemischt, das die niederfrequenten Anteile durch ein Hochpaßfilter 22A herausgeschnitten hat. Dadurch wird ein Sprachsendesignal erzeugt, bei dem die Verschlechterung der Artikulation kompensiert ist, die durch den Mangel an Hochfrequenzanteilen erzeugt würde, wenn das Sprachsendesignal nur aus dem knochengeführten Schallsignal bestünde. Daneben ist nach der vorliegenden Erfindung die Verarbeitung zur Erzeugung eines solchen Sprachsendesignals automatisch so gesteuert, daß sie entsprechend jedem der in Fig. 4 gezeigten Zustände optimal ist, wodurch es möglich ist, ein Sprachsendesignal der besten Tonqualität zu erzeugen auf Grundlage eines sich mit der Zeit verändernden Umgebungsgeräusches und dem Sprach-Sende/Empfangszustand.
Der Störgeräuschpegel an dem gerichteten Mikrophon 15 und dem ungerichteten Mikrophon 16 kann als ungefähr der gleiche Pegel, auf den zuvor Bezug genommen wurde, aufgefaßt werden. Wegen des Unterschieds in ihren Richtungsempfindlichkeitscharakteristiken nimmt das gerichtete Mikrophon 15 jedoch eine geringere Störgeräuschenergie auf als das angerichtete Mikrophon 16 und liefert daher ein höheres Signat-Flauschverhältnis. Da die Verstärkungsfaktoren GA und GU der Verstärker 21A und 21U vorbestimmt sind, so daß, wie bereits erwähnt, ihre Ausgangsstörgeräuschpegel einander fast gleich sind, wird der Verstärkungsfaktor GA des Verstärkers 21A ausreichend größer als der Verstärkungsfaktor GU des Verstärkers 21U gehalten. Daher wird das Sprachsignal des Benutzers durch den Verstärker 21A mit einem großen Verstärkungsfaktor GA verstärkt und nimmt einen Pegel an, der höher als der Störgeräuschsignalpegel ist.
Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 vergleicht in regelmäßigen Zeitabständen (zum Beispiel 1 sec) die Ausgaben des Tiefpaßfilters 22B (für den knochengeführten Schall) und des Hochpaßfilters 22A (für den luftgeführten Schall) jeweils mit den Referenzpegeln VRB und VRA, um Steueroperationen, wie in Fig. 4 gezeigt, auszuführen. Zuerst wird die Charakteristik des Sender- Empfängers der vorliegenden Erfindung unmittelbar nach seiner Herstellung eingestellt (oder initialisiert) durch ein Einstellen der Dämpfungen LB und LA der variablen Dämpfungsschaltkreise 25B und 25A auf Anfangswerte LBD und LAO, so daß der Pegel des luftgeführten Schallsignals, das dem Mixer 26 zugeführt werden soll, um 3 bis 10 dB höher ist als der Pegel des knochengeführten Schallsignals, wenn kein Störgeräusch vorhanden ist (Zustand 4 in Fig. 4). Der Grund dafür besteht darin, daß es für die Artikulation vorzuziehen ist, daß der luftgeführte Schall unter Bedingungen, in denen kein Störgeräusch vorhanden ist, stärker als der knochengeführte Schall ist.
Als nächstes wird eine Beschreibung des eigentlichen Benutzungszustands gegeben, in dem die Pegel des knochen- und luftgeführten Schallsignals sich jeden Moment ändern.
(a) Wenn die Ausgabe (das knochengeführte Schallsignal) des Tiefpaßfilters 22B nicht vorhanden ist (Zustand 3 oder 4 in Fig. 4):
Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 vergleicht den Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A mit dem Referenzpegel VRA. Wenn die Ausgabe des Hochpaßfilters 22A kleiner als der Referenzpegel VRA ist (Zustand 4), entscheidet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24, daß Störgeräusche nicht vorhanden oder klein sind, und daß keine Gespräche geführt werden, und er setzt die Dämpfungen der variablen Dämpfungsschaltkreise 25B und 25A auf die oben erwähnten Anfangswerte LBO und LAO. Wenn sich dieser Zustand in den Sprechzustand (Zustand 1) ändert, wird eine Mischung des knochengeführten Schallsignals, das aus Niederfrequenzanteilen besteht, und des luftgeführten Schallsignals, das aus Hochfrequenzanteilen besteht, als das Sprachsendesignal ST an dem Ausgang des Mischerschaltkreises 26 bereitgestellt.
Wenn weiter der Ausgangspegel VB des Tiefpaßfilters 22B kleiner ist als der Referenzpegel VRB und der Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A größer ist als der Referenzpegel VRA (Zustand 3), entscheidet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24, daß keine Gespräche geführt werden und daß die Umgebungsgeräusch stark sind. In diesem Fall legt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 ein Steuersignal CA an den variablen Dämpfungsschaltkreis 25A an, um dessen Dämpfung LA auf einen Wert zu setzen, der größer als der Anfangswert LAO ist, entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A und dem Referenzwert V, wie durch eine Gleichung wie die folgende ausgedrückt:
H = (VA - VRA)/VM K + LAC (1)
wobei K eine vorbestimmte Konstante ist, und die Notation x die kleinste ganze Zahl größer als x bezeichnet. Alternativ ist es möglich, die Dämpfung LA auf einer schrittweisen Basis um eine Konstante K zu erhöhen, jedesmal, wenn die Pegeldifferenz (VA - VRA) um eine Konstante VM, zunimmt, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
LA = K(VA - VRA) + LAO (2)
Wenn die Ausgabe des Tiefpaßfilters 22B größer wird als der Referenzpegel VRB, das heißt, wenn der Zustand 3 sich in den Sprechzustand (Zustand 1) ändert, werden die Dämpfungen der variablen Dämpfungsschaltkreise 25A und 25B nicht geändert, sondern auf den Werten gehalten, die in dem unmittelbar vorhergehenden Zustand 3 gesetzt wurden. Dadurch werden das knochengeführte Schallsignal, das aus Niederfrequenzanteilen besteht, und das luftgeführte Schallsignal desselben Pegels oder mit einem niedrigeren Pegel als das knochengeführte Schallsignal, und das aus Hochfrequenzanteilen besteht, durch den Mischerschaltkreis 26 zu dem Sprachsendesignal ST gemischt. In diesem Fall ist es auch möglich, die Dämpfung des variablen Dämpfungsschaltkreises 25A unverändert zu halten, und die Dämpfung des variablen Dämp fungsschaltkreises 25B so zu steuern, daß der gemischte Ausgabepegel des Mischerschaltkreises 26 einen vorbestimmten Wert annimmt.
(b) Wenn der Ausgabepegel (das knochengeführte Schallsignal) VB des Tiefpaßfilters 22B größer ist als der Referenzpegel VRB (Zustand 1 oder 2 in Fig. 4):
Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 prüft den Ausgabepegel V des Hochpaßfilters 22A und stellt, wenn er kleiner ist als der Referenzpegel VRA (Zustand 2) fest, daß keine Gespräche geführt werden und daß das Mikrophon 14 anormale Töne aufnimmt. In einem solchen Fall legt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 ein Steuersignal CB an den variablen Dämpfungsschaltkreis 25B an, um seine Dämpfung LB auf einen größeren Wert als den Anfangswert LBO zu setzen, entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangspegel VB des Tiefpaßfilters 22B und dem Referenzpegel VRB, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
LB = K(VB - VRB) + LBO (3)
Alternativ kann, wie in dem obigen Fall, die Dämpfung LB gesteuert werden, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt
LB = (VB - VRB)/VM K + LBO (4)
Wenn der Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A größer wird als der Referenzpegel VRA, das heißt, wenn sich dieser Zustand 2 in den Sprechzustand (Zustand 1) ändert, werden die Dämpfungen der variablen Dämpfungsschaltkreise 25A und 25B unverändert gehalten, und daher auf den Werten gehalten, die in dem unmittelbar vorhergehenden Zustand 2 gesetzt wurden. Ein luftgeführtes Schallsignal bestehend aus Hochfrequenzanteilen und ein knochengeführtes Schallsignal eines Pegels, der entsprechend dem Ausgangspegel VB des Tiefpaßfilters 22B gesetzt wurde und bestehend aus Niederfrequenzanteilen, werden durch den Mischerschaltkreis 26 zusammen gemischt. In diesem. Fall ist es auch möglich, die Dämpfung des variablen Dämpfungsschaltkreises 25B unverändert zu halten, und die Dämpfung des variablen Dämpfungsschaltkreises 25A so zu steuern, daß der Ausgangspegel des Mischerschaltkreises 26 den oben erwähnten vorbestimmten festen Wert annimmt.
Wenn der Ausgangspegel VA des Hochpaßfilters 22A größer ist als der Referenzpegel VRA (Zustand 1), entscheidet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24, daß der Zustand ein Sprechzustand ist, und veranlaßt die variablen Dämpfungsschaltkreises 25B und 25A, die Dämpfungen, die in dem Zustand gesetzt wurden, der dem Zustand 1 unmittelbar vorhergeht, zu halten. Als Ergebnis werden knochen- und luftgeführte Schallsignale mit Pegeln, die entsprechend der unverändert gehaltenen Dämpfungen gesteuert werden, durch den Mischerschaltkreis 26 gemischt, der das Sprachsendesignal SR bereitstellt.
Die variablen Dämpfungsschaltkreises 29T und 29R und der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 28 sind vorgesehen, um die Erzeugung eines Echos und von Heulen zu unterdrücken, die aus der Kopplung des Sprachsendesystems und des Sprachempfangssystems resultieren. Der akustische Wandler 10 vom Ohrpaßstück-Typ weist die folgenden zwei zu der Kopplung hauptsächlich beitragenden Faktoren auf, das zur Erzeugung des Heulens führt. Erstens, wenn die Sender- Empfänger-Anordnung an einer Telefonanlage eingesetzt wird, erlaubt eine Zwei-Draht-/Vier- Draht-Kreuzung einer Telefonstation dem Sprachsendesignal von der Zwei-Draht-/Vier-Draht- Kreuzung als elektrisches Echo in das Sprachempfangssystem zu schleichen, was die Kopplung (Nebenton) zwischen den zwei Systemen herstellt. Zweitens wird ein Sprachempfangssignal von dem Aufnahmemikrophon 14 für knochengeführten Schall oder dem gerichteten Mikrophon 15 von dem Empfänger 17 über das Gehäuse 11 als mechanische Schwingung aufgenommen - dies stellt auch eine Kopplung zwischen den zwei Systemen bereit. Solche Phänomene treten auch in einem Telefonsystem mit Lautsprecher auf, das es seinem Benutzer erlaubt, durch ein Mikrophon und einen Lautsprecher ohne die Notwendigkeit, einen Hörer zu halten, zu kommunizieren. In diesem Fall ist jedoch die Ursache für das Einschleichen des empfangenen Schalls in das Sprachsendesystem nicht die mechanische Schwingung, sondern die akustische Kopplung zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher über die Luft.
Dieses Problem könnte durch bekannte Techniken gelöst werden, wie etwa ein Verfahren zur Unterdrückung des Heulens in dem Telefonsystem mit Lautsprecher. Die Anordnung mit dem Vergleichs-/Steuerschaltkreis 28 und den variablen Dämpfungsschaltkreisen 29T und 29R ist ein Beispiel eines solchen Stands der Technik. Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 28 überwacht den Ausgangspegel VT des Mischerschaltkreises 26 und den Signalpegel VR an einem Eingangsanschluß 20R für empfangene Sprache und, wenn der Sprachempfangssignalpegel VR größer als ein vorbestimmter Pegel VRR ist, und der Ausgangspegel VT des Mischerschaltkreises 26 kleiner als ein vorbestimmter Pegel VRT ist, entscheidet der Schaltkreis 28, daß der Sender-Empfänger in dem Sprachempfangszustand ist, und setzt in dem variablen Dämpfungsschaltkreis 29T eine vorbestimmte Dämpfung LT, was die Kopplung des Sprachempfangssignals mit dem Sprachsendesystem reduziert. Wenn der Ausgangspegel VT des Mischerschaltkreises 26 größer ist als ein vorbestimmter Pegel VRT, und der Eingangspegel VR an dem Eingangsanschluß 20R des Sprachempfangssignals kleiner ist als der vorbestimmte Pegel VRR, entscheidet der Vergleichs- /Steuerschaltkreis 28, daß der Sender-Empfänger in dem Sprechzustand ist, und setzt in dem variablen Dämpfungsschaltkreis 29R eine vorbestimmte Dämpfung LR, was den Nebenton aus dem Sprachempfangssystem unterdrückt. Wenn der Ausgangspegel VR des Mischerschaltkreises 26 und der Eingangspegel VR, an dem Eingangsanschluß 20R des Sprachempfangssignals höher als die vorbestimmten Pegel VRT und VRR sind, entscheidet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 28, daß der Sender-Empfänger in einem zweiseitigen Sprechzustand ist und setzt die Dämpfungen der variablen Dämpfungsschaltkreise 29T und 29R jeweils auf die Hälfte der oben erwähnten vorbestimmten Werte LT und LR. Auf diese Weise kann Sprache mit großer Klarheit zu der anderen Partei gesandt werden entsprechend dem Ausmaß des Umgebungsgeräuschs und dem Vorhandensein oder Fehlen anormaler Geräusche.
Nach der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Mischung des knochengeführten Schallsignals, das im wesentlichen aus Niederfrequenzanteilen besteht, und des luftgeführten Schallsignals, das im wesentlichen aus Hochfrequenzanteilen besteht, als Sprachsignal benutzt, das an die andere Partei gesandt wird. Dazu wird das Verhältnis der Mischung der beiden Signale automatisch mit der Stärke des Umgebungsgeräusches und des anormalen Schalls, der von dem Mikrophon 14 aufgenommen wird, variiert. Dies erlaubt die Verwirklichung eines Sender- Empfängers, der in einer Umgebung mit hohem Geräuschpegel benutzt werden kann, überwindet solche Mängel des Stands der Technik wie geringe Klarheit der Artikulation und Unannehmlichkeiten durch anormalen Schall und erlaubt eine freihändige Verständigung.
In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform kann auf den Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24 und die variablen Dämpfungsschaltkreise 25A und 25B verzichtet werden, und sogar in einem solchen Fall kann der Störgeräuschpegel deutlich unterdrückt werden durch den Betrieb des gerichteten Mikrophons 15, des ungerichteten Mikrophons 16 und der Verstärker 21A und 21U und dem Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23, die den Störgeräusch-Unterdrückungsteil 20N bilden; daher ist es möglich, einen Sender-Empfänger höherer Sprechqualität als in der Vergangenheit zu erhalten. Alternativ kann auf das ungerichtete Mikrophon 16, den Verstärker 21U und den Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 verzichtet werden, und auch in diesem Fall kann die Verarbeitung für die Erzeugung des optimalen Sprachsendesignals automatisch ausgeführt werden durch den Betrieb des Vergleichs-/Steuerschaltkreis 24, der variablen Dämpfungsschaltkreise 25A und 25B und dem Mischerschaltkreis 26 entsprechend der Zustände der beteiligten Signale.
Als nächstes wird mit Bezug auf Fig. 5 bis 9 eine ausführliche Beschreibung eines zweiten Ausführungsform des Sender-Empfängers nach der vorliegenden Erfindung gegeben.
Fig. 5 illustriert in Blockdarstellung den Sender-Empfänger nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Aufnahmemikrophon 14 für knochengeführten Schall, das gerichtete Mikrophon 15 und der Empfänger 17 werden in einem solchen akustischen Wandler 10 des Ohrpaßstück-Typs, wie in Fig. 1 gezeigt, bereitgestellt. Bei dieser Ausführungsform werden das luftgeführte Schallsignal von dem gerichteten Mikrophon (das Aufnahmemikrophon 15 für luftgeführten Schall) und das knochengeführte Schallsignal von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall über die Verstärker 21A und 21B des Sende-Empfangsschaltkreises 20 zu einem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall und einem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall geführt. Wie im Fall von Fig. 2 werden die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21A und 21B so voreingestellt, daß eingegebene luft- und knochengeführte Schallsignale eines in einer Umgebung ohne Störgeräusche geäußerten Sprechschalls etwa denselben Pegel haben können. Der Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall teilt das luftgeführte Schallsignal des gerichteten Mikrophons 15 in ein erstes bis n-tes Frequenzband und legt die geteilten Signale an einen Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 und Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n an. Der Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall teilt das knochengeführte Schallsignal des Mikrophons 14 für knochengeführten Schall in ein erstes bis n-tes Frequenzband und legt die geteilten Signale an den Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 und die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1;, bis 33n an. In der vorliegenden Erfindung müssen die luft- und knochengeführten Schallsignale nicht immer geteilt werden (d. h. n = 1), aber wenn sie in Frequenzbänder geteilt werden, werden sie beispielsweise jede ganze oder gedrittelte Oktave geteilt oder in hohe oder niedrige Bänder oder in hohe, mittlere und niedrige Bänder.
Ein Teilerschaltkreis 31R für ein empfangenes Signal teilt das von einem externen Zuleitungsschaltkreis über den Eingangsanschluß 20R empfangene Signal SR in ein erstes bis n-tes Frequenzband und legt das geteilte Signal an den Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 an. In dieser Ausführungsform ist der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 einer, der jedes Eingangssignal über einen nicht gezeigten A/D Wandler in ein digitales Signal wandelt, und mit einer nicht gezeigten CPU solche Vergleichs- und Steueroperationen wie unten beschrieben ausführt. Das heißt, der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 berechnet einen geschätzten Wert des Umgebungsgeräuschpegels für jedes Frequenzband auf der Grundlage der luftgeführten Schallsignale der jeweiligen Bänder von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall, der knochengeführten Schallsignale der jeweiligen Bändern von dem Teilerschaltkreises 31B für knochengeführten Schall und den empfangenen Signalen der jeweiligen Bänder von dem Teilerschaltkreises 31R für ein empfangenes Signal. Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 vergleicht die abgeschätzten Werte der Umgebungsgeräuschpegel mit einem vorbestimmten Schwellwert (d. h. einem Referenzwert für die Auswahl) Nth und erzeugt Steuersignale C1 bis Cn für die jeweiligen Bänder auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs. Die so erzeugten Steuersignale werden jeweils an die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n angelegt. Die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n sprechen auf die Steuersignale C1 bis Cn an, um die luftgeführten Schallsignale, die von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall eingegeben werden, oder die knochengeführten Schallsignale von dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführte Schallsignale auszuwählen, welche an einen Signalzusammenführungsschaltkreis 34 bereitgestellt werden. Der Signalzusammenführungsschaltkreis 34 führt die Eingangssprachsignale der jeweiligen Frequenzbänder zusammen, unter Berücksichtigung der Balance zwischen den jeweiligen Frequenzbändern, und stellt dem Sprachübermittlungsausgabeanschluß 20T das zusammengeführte Signal bereit. Der Ausgabeanschluß 20T ist ein Anschluß, der mit einem externen Zuleitungsschaltkreis verbunden ist.
Fig. 6 ist ein Graph, der durch die durchgezogenen Linien 3A und 3B eine Standard- oder normale Beziehung zwischen der Tonqualität (ausgewertet mit dem Signal-Rauschverhältnis oder einer subjektiven Auswertung) des von dem gerichteten Mikrophon 15 aufgenommenen luftgeführten Schallsignals und dem Umgebungsgeräuschpegel zeigt, und eine Standard- oder normale Beziehung zwischen der Tonqualität des von dem Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall aufgenommenen knochengeführten Schallsignals und dem Umgebungsgeräuschpegel. Die Ordinate steift die Tonqualität des Schallsignals dar (das Signal-Rauschverhältnis in dem Schaltkreis zum Beispiel) und die Abszisse den Störgeräuschpegel. Wie durch die durchgezogene Linie 3A dargestellt, wird die Tonqualität des von dem gerichteten Mikrophon 15 aufgenommenen luftgeführten Schallsignals stark von dem Umgebungsgeräuschpegel beeinflußt; die Tonqualität nimmt deutlich ab, wenn der Umgebungsgeräuschpegel hoch ist. Auf der anderen Seite ist, wie durch die durchgezogene Linie 3B dargestellt, die Tonqualität des von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall aufgenommenen knochengeführten Schallsignals vergleichsweise frei von dem Einfluß des Umgebungsgeräuschpegels; die Verschlechterung der Tonqualität bei hohen Geräuschpegeln ist vergleichsweise klein. Daher kann ein Sprachsendesignal ST guter Tonqualität dadurch erzeugt werden, daß der Störgeräuschpegel an dem Schnittpunkt der zwei durchgezogenen Linien 3A und 3B als der Schwellwert Nth gesetzt wird, und daß von dem luftgeführten Schallsignal, aufgenommen durch das gerichtete Mikrophon 15 und dem knochengeführten Schallsignal, aufgenommen durch das Aufnahmemikrophon für knochengeführten Schall, eines ausgewählt wird, abhängig davon, ob der Umgebungsgeräuschpegel höher oder niedriger ist als der Schwellwert Min. Es wurde experimentell gefunden, daß der Schwellwert N im wesentlichen in dem Bereich von 60 bis 80 dBA liegt. Die Charakteristiken, die von den durchgezogenen Linien 3A und 3B in Fig. 6 dargestellt werden, sind Standard; die Charakteristiken schwanken innerhalb der Bereiche, die durch die gestrichelten Linien 3A' und 3B' angegeben werden, abhängig von den Charakteristiken der Mikrophone 14 und 15, der voreingestellten Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21A und 21B und der, Frequenzcharakteristiken der eingegebenen Sprachsignale, aber sie bleiben jeweils parallel zu den durchgezogenen Linien 3A und 3B. Die durchgezogenen Linien 3A und 3B sind im wesentlichen gerade.
Die Beziehungen zwischen der Tonqualität des luftgeführten Schallsignals von dem gerichteten Mikrophon 15 und dem Umgebungsgeräuschpegel, und die Beziehung zwischen der Tonqualität des knochengeführten Schallsignals von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall und dem Umgebungsgeräuschpegel, unterscheiden sich für die jeweiligen Frequenzbänder. Aus diesem Grund werden nach dieser Ausführungsform die Schallsignale jedes in die jeweiligen Frequenzbänder geteilt, und eines der luft- oder knochengeführten Schallsignale wird ausgewählt abhängig davon, ob der gemessene Umgebungsgeräuschpegel höher oder niedriger ist als der Schwellwert, der für jedes Frequenzband gesetzt ist - dies bietet eine verbesserte Tonqualität des Sprachsendesignals.
Um entsprechend dem Umgebungsgeräuschpegel zwischen den luft- und knochengeführten Schallsignalen umzuschalten, ist es notwendig, einen abgeschätzten Wert des Umgebungsgeräuschpegels zu berechnen. Fig. 7 ist ein Graph, der mit der durchgezogenen Linie 4BA eine Standardbeziehung zwischen dem Umgebungsgeräuschpegel (auf der Abszisse) und dem Pegelverhältnis (auf der Ordinate) zwischen einem Umgebungsgeräuschsignal, aufgenommen durch das gerichtete Mikrophon 15, und einem Umgebungsgeräuschsignal von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, während einer hörenden oder sprachempfangenden oder stummen Zeitdauer zeigt. Fig. 8 ist ein Graph, der durch die durchgezogene Linie 5BA eine Standardbeziehung des Umgebungsgeräuschpegels zu dem Pegelverhältnis * zwischen einem Signal (das luftgeführte Schallsignal plus das Umgebungsgeräuschsignal), aufgenommen durch das gerichtete Mikrophon 15, und einem Signal (das knochengeführte Schallsignal plus das Umgebungsgeräuschsignal), von dem das Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, während einer Sprech- oder beidseitigen Sprechdauer zeigt. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, unterscheidet sich die Charakteristik in der Hör- oder stummen Zeitdauer und die Charakteristik in der Sprech- oder beidseitigen Sprechdauer voneinander. Daher werden der Pegel VA des knochengeführten Schallsignals von dem gerichteten Mikrophon 15, der Pegel VB des knochengeführten Schallsignals von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall und der Pegel VR des von dem Verstärker 27 empfangenen Signals jeweils mit den Referenzpegelwerten VRA, VRB und VRR verglichen, um zu bestimmen, ob der Sender-Empfänger in dem Hör-(oder stummen) Zustand oder in dem Sprech-(oder beidseitigem Sprech-)Zustand ist. Dann wird das Pegelverhältnis VB/VA zwischen dem knochengeführten Schallsignal und dem luftgeführten Schallsignal, aufgenommen von den Mikrophonen 14 und 15 in dem Hör- oder stummen Zustand berechnet, und der Störgeräuschpegel zu dieser Zeit wird aus dem Pegelverhältnis unter. Verwendung der geraden Linie 4BA von Fig. 7 abgeschätzt.
Abhängig davon, ob der abgeschätzte Störgeräuschpegel höher oder niedriger ist als der Schwellwert Nth von Fig. 6, wählt jeder der Signalauswahlschaltkreise 331 bis 33n das knochengeführte Schallsignal oder das luftgeführte Schallsignal aus. Entsprechend wird das Pegelverhältnis VB/VA zwischen dem knochengeführten Schallsignal in einer Sprech- oder beidseitigen Sprechdauer berechnet, dann wird der Störgeräuschpegel zu dieser Zeit aus der geraden Linie 5BA von Fig. 8 abgeschätzt, und das knochengeführte Schallsignal oder, das luftgeführte Schallsignal wird in ähnlicher Weise ausgewählt, abhängig davon, ob der abgeschätzte Störgeräuschpegel oberhalb oder unterhalb des Schwellwerts N liegt.
Als nächstes wird die Betriebsweise des Sender-Empfängers beschrieben. Man nehme an, daß in einem Speicher 32M des Vergleichs-/Steuerschaltkreises 32 die Referenzpegel werte VRA, VRB und VRR, der Schwellwert Nth, und die Pegelverhältnis-zu-Störgeräuschpegel-Beziehungen, die in Fig. 7 und 8 gezeigt sind, vorab gespeichert sind. Da die in das erste bis n-te Frequenzband geteilten Sprachsignale und empfangenen Signale genau der gleichen Verarbeitung unterworfen sind, bis sie dem Signalzusammenführungsschaltkreis 34 eingegeben werden, wird die Verarbeitung in nur einem Frequenzband beschrieben, unter Benutzung von Bezugszeichen ohne das Band kennzeichnende Suffixe.
Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 vergleicht in regelmäßigen Zeitabständen (von einer Sekunde zum Beispiel) die Pegel VA, VB und VR des luftgeführten Schallsignals, des knochengeführten Schallsignals und des empfangenen Signals, eingegeben von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall, dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall und dem Teilerschaltkreis 31R für ein empfangenes Signal, jeweils mit den vorbestimmten Referenzpegelwerten VRA, VRB und VRR. Wenn der Pegel VR des empfangenen Signals SR höher ist als der vorbestimmte Wert VRR und der Pegel VA des luftgeführten Schallsignals, aufgenommen von dem gerichteten Mikrophon 15, und der Pegel VB des knochengeführten Schallsignals, von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, kleiner sind als die vorbestimmten Werte VRA und VRB, stellt der Vergleichs-/SteuerschLiltkreis 32 fest, daß dieser Zustand der in der Tabelle von Fig. 9 gezeigte Hörzustand ist. Wenn der Pegel VR des empfangenen Signals SR kleiner ist als der vorbestimmte Wert VRR und die Pegel VA und VB des luftgeführten Schallsignals und des knochengeführten Schallsignals beide kleiner sind als die vorbestimmten Werte VRA und VRB, stellt der Schaltkreis 32 fest, daß dieser Zustand der stumme Zustand ist. In diesen zwei Zuständen berechnet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 das Pegelverhältnis VB/VA zwischen dem luftgeführten Schallsignal aus dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall und dem knochengeführten Schallsignal aus dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall. Auf Grundlage des Wertes dieses Pegelverhältnisses nimmt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis auf die Beziehung von Fig. 7 Bezug, die in dem Speicher 32M gespeichert ist, um einen abgeschätzten Wert des entsprechenden Umgebungsgeräuschpegels zu erhalten. Wenn der abgeschätzte Wert des Umgebungsgeräuschpegels kleiner ist als der in Fig. 6 gezeigte Schwellwert Nth, liefert der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 dem Signalauswahlschaltkreis 33 ein Steuersignal C, das ihn anweist, das von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall eingegebene luftgeführte Schallsignal auszuwählen und auszugeben. Wenn der abgeschätzte Wert des Umgebungsgeräuschpegels größer ist als der Schwellwert Nth, legt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 das Kontrollsignal C an dem Signalauswahlschaltkreis 33 an, um ihn anzuweisen, das von dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall eingegebene knochengeführte Schallsignal auszuwählen und auszugeben.
Auf der anderen Seite, wenn der Pegel des empfangenen Signals VR kleiner ist als der Referenzpegelwert VRR und die Pegel VA und VB des luftgeführten Schallsignals von dem gerichteten Mikrophon 15, und dem knochengeführten Schallsignal von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, größer sind als die vorbestimmten Referenzpegelwerte VRA und VRB, stellt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 fest, daß dieser Zustand der in der Tabelle von Fig. 9 gezeigte Sprechzustand ist. Wenn der Pegel VR des empfangenen Signals größer ist als der Referenzpegelwert VRR und die Pegel VA und VB des luftgeführten Schallsignals und des knochengeführten Schallsignals größer sind als die vorbestimmten Referenzpegelwerte VRA und VRB, stellt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 fest, daß dieser Zustand der beidseitige Sprechzustand ist. In diesen zwei Zuständen berechnet der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 das Pegelverhältnis VB/VA zwischen dem knochengeführten Schallsignal und dem luftgeführten Schallsignal und schätzt den Umgebungsgeräuschpegel N unter Verwendung der Beziehung von Fig. 8, die in dem Speicher 32M gespeichert ist, ab.
Wenn der so abgeschätzte Wert des Umgebungsgeräuschpegels N kleiner ist als der in Fig. 6 gezeigte Schwellwert Nth, legt der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 das Steuersignal C an den Signalauswahlschaltkreis 33 an, um ihn zu veranlassen, das von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall eingegebene luftgeführte Schallsignal auszuwählen und auszugeben. Wenn der abgeschätzte Wert N des Umgebungsgeräuschpegels größer ist als der Schwellwert Nth, legt der Schaltkreis 32 das Steuersignal C an den Signalauswahlschaltkreis 33 an, um ihn zu veranlassen, das von dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführten Schall eingegebene knochengeführte Schallsignal auszuwählen und auszugeben.
Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 hat in dem Speicher 32M für jedes des ersten bis n-ten Frequenzbandes den in Fig. 6 gezeigten vorbestimmten Schwellwert Nth und die Pegelverhältniszu-Störgeräuschpegel-Beziehungen gespeichert, die die in Fig. 7 und 8 gezeigten geraden charakteristischen Linien 4BA und 5EA darstellen. Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 führt die gleiche Verarbeitung wie oben erwähnt durch und legt die entstehenden Steuersignale C1 bis Cn an die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n an. Der Signalzusammenführungsschaltkreis 34 führt die Sprachsignale von den Signalauswahlschaltkreisen 33&sub1; bis 33n zusammen, unter Berücksichtigung der Balance zwischen den jeweiligen Frequenzbändern.
Während oben für die Ausführungsformen beschrieben wurde, daß sie den Störgeräuschpegel abschätzen und mit dem Schwellwert vergleichen, um die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n entsprechend in jedem der in der Tabelle von Fig. 9 beschriebenen Zustände zu steuern, ist es auch möglich, ein Schema zu verfolgen, daß die Störgeräuschpegel nur in dem stummen oder Hörzustand abschätzt und die so abgeschätzten Störgeräuschpegel benutzt, um eine Steuerung in dem Sprechzustand und in dem beidseitigen Sprechzustand zu bewirken. In einem derartigen Fall müssen die charakteristischen Daten der Fig. 8 nicht in dem Speicher 32M gespeichert sein. Im Gegensatz dazu kann die Abschätzung des Störgeräuschpegels nur in dem Sprech- oder beidsei tigen Sprechzustand erfolgen, in welchem Fall der abgeschätzte Störgeräuschpegel für eine Steuerung in dem stummen oder Hörzustand benutzt wird. In diesem Fall sind die charakteristischen Daten der Fig. 7 nicht notwendig.
Die beidseitige Sprechdauer und die stumme Dauer sind kürzer als die Sprech- oder Hördauer. Daraus kann auch ein Vorteil gezogen werden, um die Steuerung in dem beidseitigen Sprechzustand und in dem stummen Zustand vermittels des vor diesen Zuständen abgeschätzten Umgebungsgeräuschpegels zu bewirken.
Wenn der Pegel des knochengeführten Schallsignals, aufgenommen von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, abnormal hoch ist, kann davon ausgegangen werden, daß durch die Reibung der Kabel oder dergleichen ein Geräusch erzeugt wurde; daher ist es effektiv, das luftgeführte Schallsignal, aufgenommen von dem gerichteten Mikrophon 15, auszuwählen.
In dem Fall, wo der abgeschätzte Störgeräuschpegel N für jedes Frequenzband mit dem Schwellwert Nth verglichen wird und das luftgeführte Schallsignal, aufgenommen von dem gerichteten Mikrophon 15, auf das knochengeführte Schallsignal von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall, auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs umgeschaltet wird, wie oben mit Bezug auf die Ausführungsform der Fig. 5 beschrieben, kann das Timbre der übermittelten Sprache manchmal einer abrupten Änderung unterliegen, was die Sprache unnatürlich macht. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Bereich Nw festgelegter Größe, wie durch N&supmin; und N&spplus; angezeigt, um den in Fig. 6 gezeigten Schwellwert Nth des Umgebungsgeräuschpegels bereitgestellt; wenn der abgeschätzte Störgeräuschpegel N innerhalb des Bereichs Nw liegt, werden das luftgeführte Schallsignal von dem gerichteten Mikrophon 15 und das knochengeführte Schallsignal von dem Mikrophon 14 für knochengeführten Schall in einem Verhältnis gemischt, das dem Störgeräuschpegel entspricht, und wenn der abgeschätzte Geräuschpegel Nw größer als der Bereich N ist, wird das knochengeführte Schallsignal ausgewählt, und wenn der abgeschätzte Geräuschpegel kleiner ist als das Gebiet Nw, wird das luftgeführte Schallsignal ausgewählt. Dadurch ist es möglich, die abrupte Änderung in dem Timbre vor oder unmittelbar nach der Umschaltoperation zu reduzieren.
Die Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 5 für eine solche Signalverarbeitung kann bewirkt werden durch Benutzung von, zum Beispiel, einem Signalmischschaltkreis 33, dargestellt in Fig. 10A, anstelle von jedem der Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n. In diesem Beispiel werden das einander entsprechende luftgeführte Schallsignal und das knochengeführte Schallsignal jeden Frequenzbands jeweils den variablen Dämpfungsschaltkreisen 33A und 33B angelegt, in denen sie Dämpfungen LA und LB unterworfen werden, die von Steuersignalen CA und CB von dem Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 festgesetzt sind. Die beiden Signale werden in einem Mischer 33C gemischt und das gemischte Signal wird dem Signalzusammenführungsschaltkreis 34 in Fig. 5 zugeführt.
Die Dämpfungen LA und LB für das luftgeführte Schallsignal und das knochengeführte Schallsignal in dem Bereich Nw müssen nur wie zum Beispiel in Fig. 10B gezeigt bestimmt werden. Wird der Kürze halber Nth = (N&spplus; - N&supmin;)/2 gesetzt, die Größe des Bereichs auf D = N&spplus; - N&supmin;, die Minimalwerte LAO und LBO der Dämpfungen LA und LB auf 0 dB, und ihre Maximalwerte LAMAX und LBMAX auf den gleichen Wert LMAX dB, kann die Dämpfung LA in dem Bereich Nw zum Beispiel durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
LA = 1/2(LAMAX - LAO) + LAMAX - LAO/N&spplus; - N&supmin; (N + Nth) + LAO (5)
= LMAX{1/2 + N - Nth/D}
In ähnlicher Weise kann die Dämpfung LB durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden
LB = LMAX{1/2 + N - Nth/D} (6)
Der Wert der maximalen Dämpfung IMAX wird in dem Bereich zwischen 20 und 40 dB gewählt, und die Größe D des Gebiets Nw wird zum Beispiel auf 20 dB gesetzt. Wenn der abgeschätzte Störgeräuschpegel N größer ist als das Gebiet Nw, wird das knochengeführte Schallsignal nicht gedämpft (LB = 0), und es wird ungeschwächt dem Mischer 33C angelegt. Auf der anderen Seite wird das luftgeführte Schallsignal nicht mit der Dämpfung LMAX gedämpft, sondern statt dessen wird der variable Dämpfungsschaltkreis 33A geöffnet, um das Signal abzuschneiden. Entsprechend, wenn der abgeschätzte Störsignalpegel N kleiner ist als das Gebiet Nw, wird das luftgeführte Schallsignal nicht gedämpft (LA = 0) und es wird ungeschwächt dem Mixer 33C zugeführt, wohingegen das knochengeführte Schallsignal durch das Öffnen des variablen Dämpfungsschaltkreises 33B abgeschnitten wird. Der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 bestimmt die Dämpfungen LA und LB wie beschrieben für jedes Band und setzt die Dampfungen in den variablen Dämpfungsschaltkreisen 33A und 33B über die Steuersignale CA und CB fest.
Mit einer Signalverarbeitung wie oben beschrieben ist es möglich, sanfte Übergänge im Timbre der übermittelten Sprache zu erzielen, wenn das luftgeführte Schallsignal auf das knochengeführte Schallsignal umgeschaltet wird und umgekehrt. Dazu wird, wenn die Pegel des luftgeführten Schallsignals und des knochengeführten Schallsignals, die den variablen Dämpfungsschaltkreisen 33A und 33B eingegeben werden, einander ungefähr gleich sind, der Ausgangspegel des Mischers 33C vor und nach dem Umschalten zwischen dem luft- und knochengeführten Schallsignal im wesentlichen konstant gehalten, und der Ausgangspegel in dem Gebiet Nw, wird auch im wesentlichen konstant gehalten, was ein sanftes Signalumschalten sicherstellt. Im übrigen entspricht die Signalauswahlverarbaitung durch die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n von Fig. 5 dem Fall, wo die Größe D des Gebiets Nw bei der Verarbeitung nach der abgewandelten Ausführungsform, das in den Fig. 10A und 10B dargestellt ist, auf Null gesetzt ist. Daher kann in weiterem Sinne gesagt werden, daß die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n auch zu der Mischung der Signale auf Grundlage der abgeschätzten Störgeräuschpegel beitragen.
Wenn bei dem obigen die Abschätzung des Umgebungsgeräuschpegels grob sein darf, kann er unter Benutzung von Mittelwerten der in Fig. 7 und 8 gezeigten Charakteristiken abgeschätzt werden. In diesem Fall kann auf den Teilerschaltkreis 31R für ein empfangenes «Signal verzichtet werden. Wenn die Abschätzung des Umgebungsgeräuschpegels grob sein darf, kann er auch unter Benutzung nur des Sprachsignals von dem gerichteten Mikrophon 14 abgeschätzt werden.
Fig. 11 illustriert in Blockdarstellung eine abgewandelte Form der Ausführungsform von Fig. 5, in welchem, wie bei der ersten Ausführungsform der Fig. 1 und 2, das ungerichtete Mikrophon 16, der Verstärker 21 U und der Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 zusammenwirkend mit dem gerichteten Mikrophon 15 bereitgestellt werden, und die Ausgabe des Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreises 23 als luftgeführtes Schallsignal dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall zugeführt wird. Mit Ausnahme des obigen ist diese Ausführungsform in ihrem Aufbau mit der Ausführungsform der Fig. 5 identisch. In dieser Ausführungsform wird, wenn der Sender-Empfänger in einem stummen oder Hörzustand ist, ein Schalter 35 geöffnet und nur das luftgeführte Schallsignal, das über den Verstärker 21U von dem ungerichteten Mikrophon 16 bereitgestellt wird, wird an den Störgeräusch-Unterdrückungsschaltkreis 23 angelegt, von wo es ungedämpft dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall zugeführt wird, und die in die entsprechenden Frequenzbänder geteilten luftgeführten Schallsignale werden an den Vergleichs- /Steuerschaltkreis 32 angelegt. Wie in der Ausführungsform der Fig. 5 schätzt der Vergleichs- /Steuerschaltkreis 32 die Umgebungsgeräuschpegel unter Benutzung der in Fig. 7 gezeigten Beziehungen ab und erzeugt auf Grundlage der abgeschätzten Pegel die Steuersignale C1 bis Cn zur Signalauswahl (oder im Fall, daß die Schaltungsanordnung der Fig. 10A verwendet wird, ein Verwenden einer Mischung), die an die Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n (oder dem Signalmischungsschaltkreis 36) angelegt werden. Danach wird der Schalter 35 auf AN geschaltet, um das luftgeführte Schallsignal von dem gerichteten Mikrophon 15 zu dem Störgeräusch- Unterdrückungsschaltkreis 23 durchzuleiten, in welchem dessen Störgeräuschanteile unterdrückt werden, und dann wird das luftgeführte Schallsignal dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführten Schall zugeführt. Dem folgt eine Verarbeitung des Sprachsendesignals durch dieselbe Signalauswahl oder Mischung wie zuvor mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Obwohl in den Ausführungsformen der Fig. 5 und 11 der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 so beschrieben wurde, daß er die ihm eingegebenen Signale in digitale Signale umwandelt und Steuersignale C1 bis Cn auf der Grundlage der Pegelverhältnis-zu-Störgeräuschpegel-Beziehungen, die in dem Speicher 32M gespeichert sind, erzeugt, kann der Vergleichs-/Steuerschaltkreis 32 auch als analoger Schaltkreis ausgebildet sein, zum Beispiel wie in Fig. 12 dargestellt. In Fig. 12 ist in Blockform nur ein Schaltkreisteil gezeigt, der einem der geteilten Teilbänder entspricht. Ein Paar einander entsprechender Teilbandsignale von dem Teilerschaltkreis 31A für luftgeführte Schallsignale und dem Teilerschaltkreis 31B für knochengeführte Schallsignale werden beide an den Pegelverhältnis-Schaltkreis (VB/VA) 32A und einen Vergleichs-/Logikzustand- Schaltkreis 32E angelegt. Der Pegelverhältnis-Schaltkreis 32A berechnet auf analogem Weg das Pegelverhältnis LB/LA zwischen den knochen- und luftgeführten Schallsignalen und liefert den Pegelwandler-Schaltkreisen 32B und 32C ein Signal eines Pegels, der dem berechneten Pegelverhältnis entspricht.
Der Pegelwandler-Schaltkreis 32B fuhrt auf Grundlage der in Fig. 7 gezeigten Beziehung eine Pegelwandlung durch. Das heißt, wenn ihm das Pegelverhältnis VB/VA geliefert wird, gibt der Pegelwandler-Schaltkreis 32B einen diesem entsprechenden abgeschätzten Störgeräuschpegel N aus und stellt ihn einem Auswahlschaltkreis 32D bereit. In ähnlicher Weise führt der Pegelwandler-Schaltkreis 32C auf der Grundlage der in Fig. 8 gezeigten Beziehung eine Pegelwandlung durch. Das heißt, wenn ihm das Pegelverhältnis VB/VA geliefert wird, gibt der Pegelwandler- Schaltkreis 32C einen diesem entsprechenden abgeschätzten Störgeräuschpegel aus und stellt ihn dem Auswahlschaltkreis 32D bereit. Auf der anderen Seite vergleicht der Vergleichs- /Logikzustand-Schaltkreis 32E die Pegel der entsprechenden luft- und knochengeführten Schallsignale desselben Teilbands und den Pegel des empfangenen Sprachsignals jeweils mit den Referenzpegeln VRA, VRB und VRR, um eine Überprüfung durchzuführen, ob diese Signale vorhanden sind. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Überprüfungen legt der Vergleichs- /Logikzustand-Schaltkreis 32E ein Auswahlsteuersignal an den Auswahlschaltkreis 32D an, um ihn zu veranlassen, im Fall des in der Tabelle von Fig. 9 gezeigten Zustands T oder 2 die Ausgabe des Pegelwandler-Schaltkreises 32B zu wählen und in dem Fall des Zustands 3 oder 4 die Ausgabe des Pegelwandler-Schaltkreises 32C.
Der Auswahlschaltkreis 32D liefert einem Vergleichsschaltkreis 32F den abgeschätzten Störgeräuschpegel N, der als Antwort auf das Auswahlsteuersignal ausgewählt wurde. Der Vergleichsschaltkreis 32F vergleicht den abgeschätzten Störgeräuschpegel N mit dem Schwellpegel Nth und liefert das Ergebnis des Vergleichs als ein Steuersignal C für das betroffene Teilband einem entsprechenden der Signalauswahlschaltkreise 33&sub1; bis 33n von Fig. 5 oder 11. In diesem Fall ist es auch möglich, eine Überprüfung durchzuführen, um zu bestimmten, ob der abgeschätzte Störgeräuschpegel N innerhalb des Gebiets Nw liegt, oder höher oder niedriger als dieses ist, wie bereits mit Bezug auf Fig. 10B beschrieben, anstatt den abgeschätzten Störgeräuschpegel N mit dem Schwellwert Nth zu vergleichen. Wenn der abgeschätzte Störgeräuschpegel N innerhalb des Gebiets Nw liegt, werden die Steuersignals CA und CB, die der Differenz zwischen dem abgeschätzten Störgeräuschpegel N und dem Schwellpegel Nth, wie bei den Gleichungen (5) und (6) an dem Signalmischungsschaltkreis der Anordnung von Fig. 10A angelegt, um ihn zu veranlassen, das luftgeführte Schallsignal und das knochengeführte Schallsignal zu mischen; wenn der abgeschätzte Störgeräuschpegel N höher ist als das Gebiet Nw, wird das knochengeführte Schallsignal ausgewählt, und wenn der abgeschätzte Störgeräuschpegel N kleiner ist als das Gebiet Nw, wird das luftgeführte Schallsignal ausgewählt.
Wie oben beschrieben, wird bei dem Sender-Empfänger der in den Fig. 5 und 11 gezeigten Ausführungsformen das luftgeführte Schallsignal, aufgenommen von dem gerichteten Mikrophon und das knochengeführte Schallsignal von dem Mikrophon für knochengeführten Schall benutzt, um den Umgebungsgeräuschpegel abzuschätzen, und auf der Grundlage der Größe des abgeschätzten Störgeräuschpegel wird von dem luftgeführten Schallsignal und denn knochengeführten Schallsignal eines ausgewählt, oder beide Signale werden zusammen gemischt, wodurch ein Sprachsendesignal der besten Tonqualität erzeugt werden kann. Daher ist die Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Lage, Sprachsendesignale mit ausgezeichneter Tonqualität zu übertragen und das Ausmaß und die Stärke des Umgebungsgeräusches genau zu berücksichtigen, unabhängig davon, ob die Vorrichtung in dem Sprech- oder Hörzustand ist.
Während in den ersten und dem zweiten Ausführungsformen der Sende-/Empfangsschaltkreis 20 so beschrieben ist, daß er außerhalb des Gehäuses des akustischen Wandlers 10 vom Ohrpaßstück-Typ vorgesehen ist und mit diesem über das Kabel 18 verbunden ist, ist es klar, daß der Sende-/Empfangsschaltkreis 20 innerhalb des Gehäuses 11 des akustischen Wandlers 10 vorgesehen sein kann.

Claims

1. Sende-Empfänger umfassend:

eine akustische Wandleranordnung aus einem knochenschallaufnehmenden Mikrophon (14) zur Aufnahme von knochengeführtem Schall und zur Ausgabe eines ersten Schallsignals, ein Richtmikrophon (15) zur Aufnahme von luftgeführtem Schall und zur Ausgabe eines zweiten Schallsignals und einem Empfänger (17) zur Umwandlung eines empfangenen Sprachsignals zu einem empfangenen Sprachschall,

ein Tiefpaßfilter (22B), welches diejenigen Niederfrequenzkomponenten in dem ersten Schallsignal hindurchläßt, die unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz liegen,

ein Hochpaßfilter (22A), welches diejenigen Hochfrequenzkomponenten des zweiten Schallsignals von dem Richtmikrophon hindurchläßt, die oberhalb der Grenzfrequenz liegen,

eine Kombinierschaltung (26i), die die Ausgangssignale von dem Hochpaßfilter (22A) und dem Tiefpaßfilter (22B) zur Erzeugung eines Sprachsendesignals kombiniert, und

eine Anordnung (27) zur Lieferung des empfangenen Sprachsignals an den Empfänger,

gekennzeichnet durch

eine erste und eine zweite variable Dämpfungsschaltung (25A, 25B), die die Ausgangssignale von dem Hochpaßfilter und dem Tiefpaßfilter Dämpfungen aussetzen, und

eine Vergleichs-/Steuerschaltung (24), welche die Ausgangspegel des Tiefpaßfilters und des Hochpaßfilters mit einem vorbestimmten ersten bzw. zweiten Referenzpegel vergleicht und auf der Basis der Vergleichsergebnisse die Dämpfungen steuert, die in der ersten und der zweiten variablen Dämpfungsschaltung eingestellt sind,

wobei die Kombinierschaltung (26) die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Dämpfungsschaltung (25A, 25B) zur Erzeugung des Sprachsendesignals kombiniert.

2. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, bei dem die akustische Wandleranordnung ein ungerichtetes Mikrophon (16) zur Erfassung von Geräuschkomponenten enthält und ferner ein Geräusch-Unterdrückungsteil (20 N) aufweist, welches die Ausgangssignale von dem Richtmikrophon und dem ungerichteten Mikrophon zur Unterdrückung der Geräuschkomponenten kombiniert und dem Hochpaßfilter (22A) das Ausgangssignal mit unterdrückter Geräuschkomponente liefert.

3. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine dritte und eine vierte variable Dämpfungsschaltung (29T, 29R), die an die Ausgangsseite der Kombinierschaltung (26) bzw. die Eingangsseite der Anordnung (27) zur Lieferung des empfangenen Sprachsignals angeschlossen sind, um die Pegel des Sprachsendesignals bzw. des empfangenen Sprachsignals zu steuern, und eine zweite Vergleichs-/Steuerschaltung (28), welche den Pegel des Sprachsendesignals, das der dritten variablen Dämpfungsschaltung (29T) geliefert wird, und den Pegel des empfangenen Sprachsignals, welches der vierten variablen Dämpfungsschaltung (29R) geliefert wird, mit einem vorbestimmten dritten bzw. vierten Referenzpegel vergleicht und auf der Basis der Vergleichsergebnisse die Dämpfungen steuert, die in der dritten und der vierten variablen Dämpfungsschaltung (29T, 29R) eingestellt sind.

4. Sende-Empfänger nach Anspruch 2, bei dem der Geräusch-Unterdrückungsteil (20N) umfaßt: einen ersten Verstärker (21A) zum Verstärken des zweiten Schallsignals, einen zweiten Verstärker (21U) zum Verstärken der Geräuschkomponenten, die durch das ungerichtete Mikrophon (16) erfaßt werden, und eine Geräusch-Unterdrückungsschaltung (23), welche die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Verstärkers mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180º addiert, um ein modifiziertes zweites Schallsignal zu erzeugen, in welchem die Geräuschkomponenten unterdrückt sind, und das modifizierte zweite Schallsignal anstelle des zweiten Schallsignals an das Hochpaßfilter (22A) anlegt.