DE69528693T2

DE69528693T2 - Persönliches freisprechfunkgerät

Info

Publication number: DE69528693T2
Application number: DE69528693T
Authority: DE
Inventors: William Bee; Dean Read; John Van Schyndel
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2015-05-10
Also published as: AU2403595A; EP0717916A1; WO1995034184A1; CA2169077C; DE69528693D1; KR960704451A; AU690987B2; CA2169077A1; KR100227218B1; CN1129511A; JP2884017B2; JPH08511151A; TW275742B; EP0717916B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf persönliche Freisprech-Kommunikationsgeräte.

Hintergrund der Erfindung

Freisprech-Kommunikationsgeräte werden in weitem Umfang dann verwendet, wenn Benutzer Kommunikationsgeräte entweder für lange Zeitperioden benutzen müssen oder wenn sie ihre Hände benutzen müssen, während sie mit anderen kommunizieren. Beispiele derartiger Geräte sind am Kopf getragene Kommunikationsgeräte, die regelmäßig von Telefonvermittlungspersonen, Planungs- und Kontrollpersonal, Empfangspersonal und von vielen Rundfunk- und Fernseh-Kommentatoren getragen werden.
Typische Freisprech-Kommunikationsgeräte beinhalten eine Vorrichtung, die am Kopf eines Benutzers gehaltert ist und Schallwandlereinrichtungen aufweist, die entweder in oder auf einem Ohr oder auf den Ohren des Benutzers getragen werden. Verbraucherstudien haben gezeigt, daß eine große Abneigung von Benutzern besteht, am Kopf gehalterte Geräte zu tragen, weil sie unbequem sind und schwer erscheinen, wenn sie über lange Zeitperioden getragen werden. Weiterhin sind sie auffällig, was immer ein Gesichtspunkt in Berufen ist, bei denen sich der Benutzer im öffentlichen Blickfeld befindet, wie z. B. Empfangspersonal und einige Kommentatoren. Frauen sind ebenfalls in gewissem Ausmaß auf die Haarmoden beschränkt, die mit dem Tragen derartiger am Kopf gehalterter Geräte kompatibel sind. Auf oder im Ohr getragene Schallwandlereinrichtungen neigen ebenfalls dazu, auffällig zu sein und haben sich als unbequem erwiesen, wenn sie regelmäßig von einem Benutzer getragen werden, und es glauben viele, daß sich hieraus Gesundheits- (Ohr-) Probleme ergeben können.
Vorrichtungen zum Haltern von üblichen Telefon-Handapparaten, wie sie allgemein verwendet werden, in einer Position, wie sie normalerweise verwendet würden, d. h. in großer Nähe zum Mund und zum Ohr eines Benutzers, werden in weitem Umfang zu Hause und in kleinen Büros verwendet. Obwohl diese Geräte allgemein nicht von dem Kopf gehaltert sind, beschränken sie die Bewegung des Halses und des Kopfes eines Benutzers und sie sind offensichtlich auffällig, weil sie große Abmessungen aufweisen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist auf die Schaffung eines verbesserten Freisprech- Kommunikationsgerätes gerichtet.
Gemäß der Erfindung wird ein persönliches Freisprech-Kommunikationsgerät geschaffen, das eine Signalempfangseinrichtung zum Empfang von Signalen von einer externen Quelle; eine Schallwandlereinrichtung, die für einen Benutzer des Gerätes Signale hörbar macht, die von der Signalempfangseinrichtung empfangen werden; und Halterungseinrichtungen zur Halterung und Positionierung der Schallwandlereinrichtung in der Nähe des Halses eines Benutzers an einer Stelle unterhalb eines Ohres des Benutzers umfaßt, wobei sich das Ohr innerhalb eines bestimmten räumlichen Bereiches außerhalb der Schallwandlereinrichtung befindet, in den die Schallwandlereinrichtung Schallsignale abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandlereinrichtung eine Mehrpol-Charakteristik derart aufweist, daß sie in der Lage ist, Schall gerichtet hauptsächlich in den bestimmten räumlichen Bereich in einem Frequenzbereich abzustrahlen, der Schallwellenlängen entspricht, die wesentlich größer als die größte Abmessung der Schallwandlereinrichtung sind.
Ein Kommunikationsgerät der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art ist beispielsweise aus dem Dokument US-A-4 070 553 bekannt.
Benutzer eines persönlichen Freisprech-Kommunikationsgerätes gemäß der Erfindung ziehen großen Nutzen daraus, daß eine erhebliche Vergrößerung des Komforts verwirklicht wird, weil der Kopf eines Benutzers das Gerät nicht haltern muß und die Schallwandlereinrichtung weder in noch an dem Ohr befestigt ist. Benutzer der Erfindung sind in der Lage, das Gerät für eine längere Dauer zu tragen, als übliche am Kopf und am Ohr gehalterte Geräte, und bei denjenigen Benutzern, die im öffentlichen Blickfeld stehen, kann das Gerät in einer weniger auffälligen Weise getragen werden. Das Gerät kann eine übliche drahtlose Technologie (d. h. Funktechnologie) verwenden, oder es kann direkt über eine Leitung mit einer externen Kommunikationsquelle verbunden werden, so daß die Signalempfangseinrichtung entweder ein Funkempfänger oder einfach ein Steckverbinder zur Aufnahme eines Kommunikationskabels sein kann.
Die Schaffung einer Anordnung, die einen Schallwandler mit einer Mehrpol- Charakteristik beinhaltet die für den Benutzer alle die Vorteile der Erfindung und ergibt weiterhin für den Benutzer ein Ausmaß an Privatheit, das ähnlich dem ist, das er erwarten kann, wenn er ein übliches am Kopf gehaltertes Gerät oder einen üblichen Handapparat verwendet. Andere bekannte Richt-Schallwandler, die von der Schallwandler-Geometrie abhängen, d. h. Kegel, Hörner oder reflektierende Oberflächen, haben lediglich eine Richtwirkung in einem Frequenzbereich, der entsprechende Schallwellenlängen aufweist, die kleiner als die charakteristische Größe des Schallwandlers oder mit dieser Größe vergleichbar sind. Die charakteristische Größe eines Schallwandlers wird als die größte Abmessung des Schallwandlers betrachtet, d. h. entweder die größte Abmessung des Treibers oder die größte Abmessung eines zugehörigen Schallwandlergehäuses. Beispielsweise würde ein Audiosignal mit 334 Hertz (Wellenlänge λ = 1 m) einen konventionellen Richt-Schwallwandler mit einer charakteristischen Größe von ungefähr einem Meter erfordern, um eine vergleichbare Richtwirkung bereitzustellen. Dies würde eindeutig nicht praktisch sein, wenn ein derartiger Schallwandler um den Hals eines Benutzers getragen werden sollte.
Mehrpol-Schallwandler sind andererseits gerichtete Schallquellen, die Schall vorzugsweise in einen bestimmten räumlichen Bereich außerhalb des Schallwandlers ohne die Verwendung von reflektierenden Oberflächen abstrahlen können, und die insbesondere in der Lage sind, dies in einem Frequenzbereich zu tun, der Schallwellenlängen (λ) entspricht, die sehr sehr sehr viel größer als die charakteristische Größe des Schallwandlers sind. Aus Gründen der Bequemlichkeit wird der spezielle räumliche Bereich auf jeder Seite des Schallwandlers in der Terminologie dieser Beschreibung so betrachtet, daß er die Form einer Schalldruckkeule mit einem Richtdiagramm hat. Das Kommunikationsgerät der vorliegenden Erfindung positioniert, wenn es getragen wird, den Schallwandler gegenüber einem Ohr eines Benutzers derart, daß der Benutzer in der Lage ist, direkt den Vorteil der Richteigenschaften des Mehrpol-Schallwandlers auszunutzen. Der Mehrpol-Schallwandler ist derart gerichtet, daß die Haupt-Schalldruckkeulen in Richtung auf einen Benutzer und von Dritten fort gerichtet sind. Bei dieser neuen Anwendung von Mehrpol-Schallwandlern wird die Privatheit weiter verbessert, weil der Schalldruckpegel von Mehrpol-Schallwandlern mit einer schnelleren Rate gedämpft wird, als bei regulären Lautsprechern, wenn der Abstand hiervon vergrößert wird. Beispielsweise wird bei üblichen Lautsprechern (Einpol) der Schalldruckpegel mit einer Rate von ungefähr 6 dB bei jeder Verdoppelung des Abstandes in dem Nahfeld gedämpft, während Mehrpol-Schallwandler andererseits eine Dämpfung mit einer Rate von 12 dB, 18 dB oder mehr bei jeder Verdoppelung des Abstandes ergeben.
In vorteilhafter Weise umfaßt das Kommunikationsgerät eine Schallwandlereinrichtung mit Mehrpol-Charakteristiken und weiterhin eine Signalübertragungseinrichtung zur Umwandlung von akustischen Sprachenergiesignalen in elektrische Signale und zur Übertragung der elektrischen Signale zu einem externen Ziel. Diese Anordnung ergibt für den Benutzer eine verbesserte Privatsphäre und die Bequemlichkeit einer Zweiweg-Kommunikation.
Zweckmäßigerweise weist die Schallwandlereinrichtung eine Dipol-Richtcharakteristik auf.
Dipol-Lautsprecher weisen ein Richtdiagramm nach Art der Zahl 8 auf, so daß sie erste und zweite Schalldruckkeulen erzeugen, die sich von den Schallwandlereinrichtungen aus nach außen und im wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, und Dipole weisen weiterhin eine Nullzone auf, die in einer Ebene senkrecht zu einer zentralen Längsachse der ersten und zweiten Druckkeulen liegt. Die Verwendung eines Mehrpol-Schallwandlers, der eine Nullzone aufweist, ist vorteilhaft, weil der Schallwandler so ausgerichtet werden kann, daß im Betrieb eine Schalldruckkeule in Richtung auf das Ohr des Benutzers und die andere nach unten auf die Schulter oder den Brustbereich des Benutzers gerichtet werden kann, während sich die Nullzone seitlich von dem Benutzer in Richtung auf dritte Personen erstreckt.
Vorzugsweise weist die Schallwandlereinrichtung eine Dipol-Richtcharakteristik auf und umfaßt einen einzigen Treiber, ein langgestrecktes Gehäuse, wobei der Treiber im Inneren des langgestreckten Gehäuses angeordnet ist und in Dichtberührung mit den Wänden des Gehäuses steht, wobei das Gehäuse im wesentlichen offene Endabschnitte senkrecht zur Längsachse des Gehäuses auf jeder Seite des Treibers hat, und wobei sich das Gehäuse entlang dieser Achse über den Treiber hinaus um vorgegebene und im wesentlichen gleiche Beträge auf beiden Seiten des Treibers erstreckt. Ein einziger Treiber-Dipol verringert erheblich die Herstellungskosten und ermöglicht es in einem Freisprech-Kommunikationsgerät, daß das Gerät kleiner und leichter ausgebildet werden kann, was immer von Nutzen für einen Benutzer ist. Die Schaffung eines Gehäuses in der angegebenen Weise ermöglicht es dem Dipol-Schallwandler, einen vergrößerten Schalldruckpegel für einen vorgegebenen Eingangsleistungspegel in Richtung der Schalldruckkeulen zu liefern.
In vorteilhafter Weise umfaßt das Gerät eine zweite Schallwandlereinrichtung, die Dipol-Richtcharakteristiken aufweist, wobei die beiden Schallwandlereinrichtungen relativ zueinander auf den Halterungseinrichtungen so angeordnet sind, daß jeweils eine unterhalb eines Ohres des Benutzers angeordnet ist, wenn die Halterungseinrichtung auf den Schultern und um den Hals des Benutzers herum ruht. Ein binauraler Betrieb ermöglicht es, daß jeder Schallwandler mit einem niedrigeren Leistungspegel betrieben werden kann, als wenn nur ein Dipol-Schallwandler verwendet würde, so daß ein höheres Ausmaß an Privatsphäre erzielt werden kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Anordnung ist eine Schallwandlereinrichtung im wesentlichen um 180º Grad phasenverschoben gegenüber der anderen Schallwandlereinrichtung betreibbar.
Bei einer Verwendung von zwei Dipol-Schallwandlereinrichtungen, die auf einer Halterungseinrichtung für einen binauralen Betrieb angeordnet sind, wobei eine Dipol-Schallwandlereinrichtung im wesentlichen mit einer Phasenverschiebung von 180º Grad gegenüber der anderen Dipol-Schallwandlereinrichtung arbeitet, weist das Gerät in vorteilhafter Weise (in dem Fernfeld) Quadrupol-Charakteristiken für irgendwelche dritten Personen auf, so daß sich ein noch größeres Ausmaß an Privatsphäre für einen Benutzer ergibt (Schalldruckpegel werden mit einer schnelleren Rate als bei Schallwandlern gedämpft, die eine Dipol-Charakteristik aufweisen). Der Betrieb mit einer Phasenverschiebung von 180º Grad kann entweder elektrisch oder durch tatsächliches Umkehren einer Schallwandlereinrichtung gegenüber der anderen derart erzielt werden, daß die Membran jedes Treibers innerhalb eines Schallwandlers mit einer Phasenverschiebung von 180º Grad gegenüber der Membran jedes Treibers in dem anderen Schallwandler arbeitet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Benutzer (im Nahfeld) ein Schallsignal wahrnimmt, das nicht zwischen den Ohren des Benutzers örtlich lokalisiert ist, wie dies bei zwei Dipol-Schallwandlern der Fall ist, die gleichphasig zueinander betrieben werden.
Wenn der Treiber in Dichtberührung mit den Wänden eines langgestreckten Gehäuses steht, so ermöglicht dies dem Treiber besser, eine positive Volumengeschwindigkeit der Luft auf einer Seite der Treiber-Membran und eine gleiche negative Volumengeschwindigkeit der Luft auf der anderen Seite der Membran zu schaffen, was Bedingungen für einen Dipol-Lautsprecher sind. Somit wird eine scheinbare positive Geschwindigkeitsquelle an einem Ende des langgestreckten Gehäuses verwirklicht, und eine (hinsichtlich der Amplitude) gleiche scheinbare negative Geschwindigkeitsquelle wird am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses geschaffen, um ein charakteristisches Dipol-Richtdiagramm zu erzeugen, das zwei gleiche und entgegengesetzt gerichtete Schalldruckkeulen aufweist. Der Abstand zwischen der scheinbaren positiven Geschwindigkeitsquelle und der scheinbaren negativen Geschwindigkeitsquelle (in diesem Fall die Gesamtlänge des langgestreckten Gehäuses) ist wichtig, weil der Lautsprecher in der Lage ist, eine Vergrößerung des Schallpegels (in Richtung der Schalldruckkeulen) zu liefern, und wesentlich kleiner als die Wellenlänge (λ) für entsprechende interessierende Frequenzen (das Sprachband bei dieser Anwendung) gemacht werden kann. Die Erstreckung des Gehäuses über die Treibermembran hinaus ist wünschenswert, weil der Treiber effektiv geschützt ist, und weil, was wichtiger ist, ein größerer Schalldruckpegel in einer bevorzugten Richtung (d. h. in der Richtung der Schalldruckkeulen) für einen vorgegebenen Eingangsleistungspegel erzeugt wird. Praktische Beschränkungen können jedoch das Ausmaß bestimmen, um das sich das Gehäuse an der Treibermembran vorbei erstreckt. Eine physikalische Beschränkung besteht darin, wie groß ein Lautsprecher gemacht werden kann, der immer noch für einen Benutzer akzeptabel ist, und zwar unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Schallwandler zwischen dem Bereich der Schulter eines Benutzers und seinem Ohr angeordnet werden soll. Es wird weiterhin angenommen, daß eine Erstreckung des Gehäuses über die Schallwandlermembran hinaus um einen Betrag von weniger als λ/4 (für Wellenlängen, die dem interessierenden Frequenzband entsprechen) das Auftreten einer Viertelwellen-Resonanz in dem Gehäuse verhindert, wobei an dieser Stelle große unerwünschte Änderungen des Fequenzganges des Schallwandlers auftreten würden. Weiterhin würde irgendwelche Abweichung vom Mittelpunkt der Treibermembran innerhalb des Gehäuses das Dipol-Richtdiagramm ändern, so daß unerwünschte Monopol-Charakteristiken eingefügt würden.
Die Bereitstellung von Mehrpol-Schaliwandiern in Kommunikationsgeräten, die Schallwandler erfordern, ergibt eine weniger störende Büroumgebung, weil Mehrpol-Schallwandler besser in der Lage sind, reproduzierten Schall in Richtung auf den Benutzer und von dritten Personen fort zu richten. Außerdem verwirklicht der Benutzer ein vergrößertes Ausmaß an Privatsphäre, beispielsweise in Lautsprecher-Telefonapparaten, die einen Mehrpol-Schallwandler beinhalten, weil der Benutzer in der Lage ist, einen Anrufer oder Sprachpost-Meldungen in einer Freisprech-Betriebsart mit einem größeren Ausmaß an Privatheit zu hören.

Kurze Beschreibung dar Zeichnungen

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine vordere perspektivische Ansicht eines Freisprech- Kommunikationsgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform ist, das für eine Zweiweg-Kommunikation bestimmt ist und das so dargestellt ist, als ob es von einer Person getragen wird, die strichpunktiert gezeigt ist,
Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine dritte perspektivische Ansicht des Freisprech- Kommunikationsgerätes der ersten Ausführungsform ist,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Dipol-Schallwandlers des Freisprech-Kommunikationsgerätes der ersten Ausführungsform ist,
Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht eines Dipol-Schallwandlers eines Freisprech-Kommunikationsgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform ist,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Quadrupol-Schallwandlers eines Freisprech-Kommunikationsgerätes gemäß einer dritten Ausführungsform ist,
Fig. 8 eine grafische Darstellung der Richtcharakteristiken des Dipol- Schallwandlers nach den Fig. 5 und 6 ist,
Fig. 9 eine grafische Darstellung der Richtcharakteristik des Quadrupol- Schallwandlers nach Fig. 7 ist,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Freisprech- Kommunikationsgerätes der vierten Ausführungsform ist,
Fig. 11 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 10 ist,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Freisprech- Kommunikationsgerätes einer fünften Ausführungsform ist,
Fig. 13 eine vordere perspektivische Ansicht eines Freisprech- Kommunikationsgerätes einer sechsten Ausführungsform ist, das so gezeigt ist, wie es von einer Person getragen wird, die mit strichpunktiertem Umriß gezeigt ist,
Fig. 14 eine vordere perspektivische Ansicht eines Freisprech- Kommunikationsgerätes einer siebten Ausführungsform ist,
Fig. 15 eine perspektivische Rückansicht des Gerätes nach Fig. 14 ist, und
Fig. 16 eine teilweise Seitenansicht des Gerätes nach den Fig. 14 und 15 ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In einer ersten Ausführungsform ist ein Freihand-Kommunikationsgerät 10, das für eine Zweiweg- oder Duplex-Kommunikation bestimmt ist, in den Fig. 1 und 2 in einer Position auf einem Benutzer gezeigt, der strichpunktiert dargestellt ist. Das Freihand-Kommunikationsgerät 10 umfaßt ein halbstarres langgestrecktes Element 12 mit einem gekrümmten Endabschnitt 14 zur Halterung des Gerätes über den Schultern und um den Hals eines Benutzers herum. Der gekrümmte Endabschnitt 14 beinhaltet eine innenliegende Oberfläche 16, die zum Kontakt mit dem hinteren Teil des Halses eines Benutzers bestimmt ist, damit dieser das Gerät bequem tragen kann. Die im wesentlichen ebene Innenoberfläche 16 ist im Querschnitt für eine Bequemlichkeit geeignet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Ein üblicher Wandler zur Umwandlung von akustischer Sprachenergie in elektrische Signale ist zusammen mit einem Funksender, einem Funkempfänger und einer Leistungsquelle in zweckmäßiger Weise in einem kleinen Brustbehälter 18 untergebracht, der von dem langgestreckten Element 12 herunterhängt. Eine Schallwandlereinrichtung umfaßt einen ersten Dipol-Schallwandler 20, der an einem freien Ende des gekrümmten Endabschnittes 14 angeordnet ist, sowie einen zweiten Dipol- Schallwandler 22, der an dem langgestreckten Element 12 direkt quer zu dem ersten Dipol-Schallwandler 20 angeordnet ist. Alle erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den in dem Brustbehälter 18 untergebrachten Elektroniken und den Dipol-Schallwandlern 20, 22 können dadurch verwirklicht werden, daß eine (nicht gezeigte) Verbindungsverdrahtung durch einen hohlen Kanal 24 im Inneren des langgestreckten Elementes 12 geführt wird, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Eine (nicht gezeigte) Antenne für den Funkempfänger ist ebenfalls im Inneren des hohlen Kanals 24 angeordnet. Jeder Dipol-Schallwandler 20, 22 ist bezüglich des langgestreckten Elementes 12 derart angeordnet, daß, wenn dieses von einem Benutzer getragen wird, die Dipol-Schallwandler auf ein jeweiliges Ohr des Benutzers gerichtet sind, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Jeder Dipol- Schallwandler kann auf einem verriegelbaren (nicht gezeigten) Schwenkarm gehaltert sein, um dem Benutzer eine weitere individuelle Einstellmöglichkeit jedes Schallwandlers gegenüber dem langgestreckten Element 12 zu geben. Jeder Dipol- Schallwandler 20, 22 ist mit einer Phasenverschiebung von 180º Grad gegenüber dem anderen betreibbar. Dies kann entweder elektrisch (durch Ändern der Polarität jedes Dipol-Schallwandlers) oder dadurch erreicht werden, daß beide Schallwandler elektrisch so verdrahtet sind, daß sie effektiv gleichphasig sind, und daß ein Dipol- Schallwandler mechanisch umgekehrt wird. Beide Verfahren führen dazu, daß ein Dipol-Schallwandler zu irgendeinem Zeitpunkt Luft in einer entgegengesetzten Richtung zu der des anderen Dipol-Schallwandlers bewegt, um zwei Dipol- Schallwandler zu schaffen, die um 180º Grad phasenverschoben zueinander arbeiten. Es wurde festgestellt, daß ein Benutzer, der zwei Dipol-Schallwandler hat, die in dieser Weise arbeiten, einen Schall feststellt, der nicht örtlich zwischen den Ohren des Benutzers lokalisiert ist, und, was noch wichtiger ist, die beiden Dipole weisen ein Richtdiagramm auf, das dem eines Quadrupols (in dem Fernfeld) ähnelt, was aus Gründen der Privatheit vorteilhaft ist, weil die Schalldruckpegel mit einer schnelleren Rate gedämpft werden, als bei Dipol-Schallwandlern.
Im Betrieb legt ein Benutzer das Gerät einfach um seinen Hals und betätigt einen (nicht gezeigten) Stromversorgungsschalter, um das Freihand-Kommunikationsgerät einzuschalten. Sobald das Gerät eingeschaltet ist, kann ein Benutzer mit einer entfernten Stelle kommunizieren. Der Funkempfänger in dem Brustbehälter 18 empfängt Funksignale von einer entfernten Stelle über die Antenne, die in dem hohlen Kanal 24 untergebracht ist. Der Empfänger verarbeitet dann die empfangenen Signale und steuert die zwei Dipol-Schallwandler 20, 22 an, um empfangene akustische Sprachsignale zu erzeugen. Jeder Dipol-Schallwandler ist bezüglich des Benutzers so angeordnet, daß seine Richtcharakteristiken ausgenutzt werden. Eine Schalldruckkeule ist auf das Ohr des Benutzers gerichtet, während die zweite Schalldruckkeule nach unten auf den Körper des Benutzers gerichtet ist (Schulter/Brustbereich). Die zugehörige Nullzone erstreckt sich in vorteilhafter Weise seitlich von dem Benutzer fort, um zur Unterdrückung des Empfangs der empfangenen akustischen Sprache Signale durch Dritte in der nächsten Nähe des Benutzers beizutragen.
Weil das Kommunikationsgerät nicht auf dem Kopf des Benutzers getragen wird und die Schallwandler auch weder auf noch in dem Ohr gehaltert sind, kann das Gerät in bequemer Weise über lange Zeitperioden getragen werden. In der Praxis kann das Gerät extrem leicht sein, und weil es von der vollen Länge des langgestreckten Elementes 12 auf dem Hals, den Schultern und der Brust des Benutzers abgestützt wird, ist das Gewicht praktisch unmerklich. Die Verwendung der Mehrpol-Schallwandler ergibt für das Kommunikationsgerät ein weiteres Ausmaß an Privatheit, indem deren Größe und Richteigenschaften bei Frequenzen innerhalb des Sprachbandes ausgenutzt werden. Weiterhin ergibt bei dieser Ausführungsform die Verwendung der Funktechnik für den Empfang und für die Sendung eine vollständige Bewegungsfreiheit des Benutzers innerhalb des Betriebsbereiches.
Tests haben gezeigt, daß ein Ende des Schallwandlergehäuses teilweise dadurch verschlossen werden kann, daß es in Kontakt mit der Schulter oder der Bekleidung des Benutzers ist, und daß selbst dann der Dipol-Schallwandler befriedigende Schall-Richteigenschaften erzeugt.
Im Gebrauch erzeugt jeder Schallwandler 20, 22 ein Schall-Richtdiagramm, das grafisch in Fig. 8 gezeigt ist. Dipol-Lautsprecher weisen ein Richtdiagramm in Form der Zahl 8 auf, so daß sie eine positive und eine negative Schalldruckkeule 26 bzw. 28 erzeugen. Jede Schalldruckkeule erstreckt sich von dem Schallwandler aus nach außen und in entgegengesetzten Richtungen, d. h. in Axialrichtung von den Schallwandlern fort. Dipole weisen weiterhin eine Nullzone auf, die in einer Ebene senkrecht zu einer Mittel-Längsachse der positiven und negativen Schalldruckkeulen liegt.
Bei einer ersten Ausführungsform ist jeder Schallwandler 20, 22 ein zwei Treiber aufweisender Dipol-Schallwandler, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Jeder Treiber ist innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 34 und an einem Ende hiervon angeordnet. Jeder Treiber 32 steht weiterhin in Dichtungsberührung mit den Wänden des Gehäuses 34, und aus im wesentlichen den gleichen Gründen, wie dies weiter oben in der Beschreibung erwähnt wurde, hat die Gesamtlänge des Gehäuses praktische Beschränkungen und sollte vorzugsweise kleiner als λ/4 sein, wobei λ der Wellenlänge der höchsten Betriebsfrequenz entspricht (beispielsweise 3400 Hz für das Telefon-Sprachband). Die Schallwandler weisen in der Praxis eine geringe Größe auf, um bequem auf das langgestreckte Element 12 zu passen und außerdem für den Benutzer bequem zu sein. Treiber mit einem Durchmesser von ungefähr 2,8 cm, die in einem zylindrischen Gehäuse mit einer Gesamtlänge von 2,4 cm angeordnet sind, wurden in befriedigender Weise bei dieser Ausführungsform verwendet.
Andere Ausrichtungen der Treiber innerhalb des Gehäuses 34 sind annehmbar (beispielsweise können beide nach innen gerichtet sein, beide können nach außen gerichtet sein, oder es kann einer nach innen und einer nach außen gerichtet sein). Die Bedingung für den Dipol-Betrieb besteht darin, daß sich die Membranen jeweiliger Treiber gleichphasig zueinander bewegen. Beispielsweise muß für den zwei Treiber aufweisenden Dipol-Schallwandler nach Fig. 5 (beide Treiber sind nach außen gerichtet) jeder Treiber elektrisch so verdrahtet sein, daß er um 180º Grad phasenverschoben arbeitet, damit effektiv die jeweiligen Schallwandler- Membranen gleichphasig arbeiten (d. h. eine Treibermembran bewegt sich in Auswärtsrichtung des Gehäuses, während sich die andere Treibermembran in Einwärtsrichtung bewegt).
In einer zweiten Ausführungsform, die im übrigen ähnlich der ersten Ausführungsform ist, sind die Schallwandler 20, 22 durch zwei Einzeltreiber-Dipol- Schallwandler 40 gemäß Fig. 6 ersetzt. Jeder Einzeltreiber-Dipol-Schallwandler 40 weist einen einzelnen Treiber 42 auf, der im Inneren und in der Mitte entlang der Länge eines zylindrischen Gehäuses 44 angeordnet ist. Der Treiber steht ebenfalls in Dichtungsberührung mit den Wänden des Gehäuses 44 und zwar aus den gleichen Gründen, wie sie weiter oben in der Beschreibung erwähnt wurden, wobei die Länge des Gehäuses, die sich über die Membran des Treibers hinaus erstreckt, praktische Beschränkungen aufweist und vorzugsweise kleiner als λ/4 sein sollte; dabei entspricht λ der Wellenlänge der höchsten Betriebsfrequenz (beispielsweise 3400 Hz für das Sprachband). Die Treibermembran erfordert eine genaue Position, weil irgendeine Achsenversetzung der Treibermembran innerhalb des Gehäuses das Dipol-Richtdiagramm modifiziert und unerwünschte Monopol-Eigenschaften einführt. Ein Treiber mit einem Durchmesser von ungefähr 2,8 cm, der in einem zylindrischen Gehäuse (gemäß Fig. 6) angeordnet ist, das eine Gesamtlänge von 2,4 cm aufweist, wurde in befriedigender Weise verwendet.
Bei einer dritten Ausführungsform, die im übrigen ähnlich der ersten Ausführungsform ist, sind die Schallwandler 20, 22 durch zwei Quadrupol- Lautsprecher 50 gemäß Fig. 7 ersetzt. Der Quadrupol-Lautsprecher nach Fig. 7 weist ein charakteristisches Schall-Richtdiagramm auf, das grafisch in Fig. 9 gezeigt ist. Das Richtdiagramm weist zwei positive Schalldruckkeulen 58, wobei sich jede positive Schalldruckkeule 58 von dem Schallwandler 50 aus nach außen und in entgegengesetzten Richtungen erstreckt, sowie eine kleine kreisringförmig geformte negative Keule 59 auf, die in der Mitte zwischen den beiden positiven Keulen 58 liegt und sich in einer senkrechten Richtung gegenüber den beiden positiven Keulen erstreckt. Der Quadrupol-Schallwandler nach Fig. 7 weist keine Nullzone auf, doch weist er positive Schalldruckkeulen 58 auf, die eine beträchtlich schmalere Strahlbreite aufweisen, als die positive und negative Keule des Dipol- Richtdiagramms (Fig. 8). Die Eigenschaft einer schmaleren Strahlbreite des Quadrupol-Schallwandlers kann dazu verwendet werden, den reproduzierten Schall besser auf den Benutzer und damit von Dritten fortzurichten.
Jeder Treiber 52 des Quadrupol-Lautsprechers nach Fig. 7 ist innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 94 und an einem jeweiligen Ende hiervon angeordnet (die Treiber und Gehäuse weisen eine Größe auf, die mit denen der vorhergehenden Ausführungsformen vergleichbar ist). Jeder Treiber 52 steht in Dichtungsberührung mit den Wänden des Gehäuses 54, und die Gesamtlänge des Gehäuses weist praktische Beschränkungen auf, wie dies weiter oben erwähnt wurde, und sie sollte vorzugsweise kleiner als λ/4 sein; wobei λ der Wellenlänge der höchsten Betriebsfrequenz (beispielsweise 3400 Hz für das Telefon-Sprachband) entspricht. Das Gehäuse 54 weist eine Vielzahl von kleinen Öffnungen oder Ports 56 auf, die sich um einen Mittelabschnitt des Gehäuses 54 herum erstrecken, um eine Luftströmung in das Gehäuse 54 hinein und aus diesem heraus zu ermöglichen. Der Quadrupol-Schallwandler 50 nach Fig. 7 (bei dem die Treiber 55 in der gezeigten Richtung ausgerichtet sind) muß zur Erzeugung des Richtdiagramms nach Fig. 9 elektrisch so verdrahtet sein, daß die Membranen der jeweiligen Treiber 52 mit einer Phasenverschiebung von 180º Grad bezüglich einander arbeiten. Weil jede Membran ein vorgegebenes Volumen an Luft nach außen und von dem Gehäuse fort bewegt (wodurch die beiden positiven Schalldruckkeulen erzeugt werden) tritt daher das doppelte vorgegebene Volumen an Luft in das Innere des Gehäuses 52 durch die Öffnungen 56 ein (wodurch die kreisringförmige, den negativen Druck aufweisende Keule 59 nach Fig. 9 erzeugt wird).
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurden zwei Schallwandler eingefügt. Es kann jedoch auch lediglich ein Schallwandler verwendet werden, wie dies in einer vierten Ausführungsform in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Die vierte Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform nach Fig. 1, und sie weist die gleichen Bezugsziffern für vergleichbare Teile auf. In den Fig. 10 und 11 ist jedoch der zweite Schallwandler 20 fortgelassen, so daß lediglich ein Schallwandler 22 vorgesehen wird. An der Position des Schallwandlers 20 ist das Ende des gekrümmten Endabschnittes 14 mit einem einstückigen runden Knopf 15 versehen, um scharfe Formen zu vermeiden.
Eine fünfte Ausführungsform eines Freihand-Kommunikationsgerätes 70, das für diejenige Anwendungen vorgesehen ist, die lediglich eine Einwegkommunikation erfordern (beispielsweise für Übersetzer) ist in den Fig. 12 und 13 gezeigt. Die Struktur des Freihand-Kommunikationsgerätes 70 nach Fig. 12 ist identisch zu der der vierten Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11, jedoch mit der Ausnahme, daß sie ein beträchtlich kleineres Brustgehäuse aufweist. Weil das Gerät 70 in dieser Ausführungsform lediglich für eine Einwegkommunikation (d. h. nur für den Empfang von Signalen) ausgebildet ist, ist das mit strichpunktierten Linien gezeigte Brustgehäuse 18 durch ein kleineres Brustgehäuse 72 ersetzt, das als Beispiel lediglich einen Funkempfänger aufnehmen muß.
Ein Freihand-Kommunikationsgerät 80 gemäß einer sechsten Ausführungsform ist in Fig. 13 gezeigt. Die Struktur des Freihand-Kommunikationsgerätes 80 nach Fig. 3 ist identisch zu der der fünften Ausführungsform nach Fig. 12, jedoch mit der Ausnahme, daß zwei Schallwandler 20, 22 vorgesehen sind.
In einem Freihand-Kommunikationsgerät 90 einer siebten Ausführungsform, die in den Fig. 14, 15 und 16 gezeigt ist, weist eine Halterungseinrichtung ein flexibles Band 94 zur Halterung des Gerätes um den Hals eines Benutzers nach Art eines Halsbandes auf. Ein einziger Schallwandler 92 ist auf einem Abschnitt des flexiblen Bandes 94 angeordnet, und der Brustbehälter 18, 72 der vorhergehenden Ausführungsformen ist durch ein vorderes Gehäuse 96 und durch ein hinteres Gehäuse 98 ersetzt, die an den jeweiligen Enden des flexiblen Bandes 94 angeordnet sind. Um das Anbringen und Entfernen des Gerätes am bzw. von dem Hals des Benutzers zu erleichtern, sind das vordere Gehäuse 96 und das hintere Gehäuse 98 lösbar durch einen Rastverbinder 99 aneinander befestigt. Das flexible Band 94 kann aus elektrischem Bandkabel aufgebaut sein, und irgendwelche elektrischen Verbindungen zwischen dem Schallwandler 92 und den Brustgehäusen 96, 98 können über innenliegende Drähte in dem Bandkabel hergestellt werden. Die Brustbehälter oder -gehäuse aller vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können hinsichtlich ihrer Größe und Kosten für diejenigen Anwendungen weiter verringert werden, bei denen der Benutzer hauptsächlich stationär ist (d. h. Betreiber, Empfangspersonal), indem die vorher in den Brustbehältern 18, 26, 96, 98 untergebrachten Elektroniken in einem getrennten Gehäuse untergebracht werden, das in der Nähe des Benutzers angeordnet wird, und eine geeignete Drahtverbindung zwischen einem (nicht gezeigten) Steckverbinder an dem Freihand-Kommunikationsgerät und dem getrennten Gehäuse geschaffen wird.
Multipol- oder Mehrpol-Schallwandler, wie sie vorstehend beschrieben und beispielsweise in den Fig. 5, 6 oder 7 gezeigt sind, weisen andere Anwendungen als die vorstehend beschriebenen auf. Beispielsweise können sie in weiteren Ausführungsformen als Schallwandler in Freisprechtelefonen verwendet, werden, die es dem Benutzer des Telefons in einer Freihand-Betriebsart ermöglichen, entweder einem Anrufer zuzuhören oder Sprachpost-Meldungen abzuhören. Bei diesen Konstruktionen sind die Schallwandler so befestigt, daß sie den Schall in einem bestimmten räumlichen Bereich richten, der in zweckmäßiger Weise für eine Ausrichtung mit dem Ohr eines Benutzers ausgerichtet ist, wobei sich der Telefonapparat in der normalen Gebrauchsstellung befindet.
Bei weiteren Ausführungsformen werden Multipol-Schallwandler in anderen persönlichen Freihand-Kommunikationsgeräten verwendet, beispielsweise in Endgeräten, Personalcomputern usw., wobei die Schallwandler so gerichtet sind, daß sie Schall auf einen bestimmten räumlichen Bereich richten, in dem sich ein Ohr des Benutzers befinden würde.
Vielfältige Modifikationen, Abänderungen und Anpassungen können an den speziellen Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt werden, die vorstehend beschrieben wurden, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät mit:

einer Signalempfangseinrichtung zum Empfang von Signalen von einer externen Quelle;

einer Schallwandlereinrichtung (20, 22; 40; 50; 92), um von der Signalempfangseinrichtung empfangene Signale für einen Benutzer des Gerätes (10; 60; 70; 80; 90) hörbar zu machen; und

einer Halterungseinrichtung (12; 94) zur Halterung und Positionierung der Schallwandlereinrichtungen in der Nähe des Halses eines Benutzers an einer Stelle unterhalb eines Ohres des Benutzers, wobei sich das Ohr innerhalb eines bestimmen räumlichen Bereiches außerhalb der Schallwandlereinrichtung befindet, in die die Schallwandlereinrichtung Schall abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandlereinrichtung eine Mehrpol-Charakteristik aufweist, um in der Lage zu sein, Schall hauptsächlich in den bestimmten räumlichen Bereich in einem Frequenzbereich gerichtet abzustrahlen, der Schallwellenlängen entspricht, die wesentlich größer als die größte Abmessung der Schallwandlereinrichtungen sind.

2. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei das Gerät weiterhin eine Signalübertragungseinrichtung aufweist, die auf den Halterungseinrichtungen (12; 94) angeordnet ist, um akustische Sprachenergie- Signale in elektrische Signale umzuwandeln und um die elektrischen Signale zu einem externen Ziel zu senden.

3. Persönliches Freihand-Telekommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schallwandlereinrichtung (20, 22; 50) Dipol-Richtdiagramme aufweist.

4. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 3, bei dem die Schallwandlereinrichtung (20, 22; 50) erste und zweite Treiber (32; 52) aufweist, die jeweils Treibermembranen aufweisen und derart betreibbar sind, daß sich die erste Treibermembran gleichphasig bezüglich der Membran des zweiten Treibers bewegt.

5. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 3, bei dem die Schallwandlereinrichtung (40) einen einzelnen Treiber (42) und ein langgestrecktes Gehäuse (44) einschließt, wobei der Treiber im Inneren des langgestreckten Gehäuses und in Dichtungsberührung mit den Wänden des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse einen im wesentlichen offenen Endabschnitt senkrecht zur Längsachse auf jeder Seite des Treibers aufweist, und wobei sich das Gehäuse entlang dieser Achse über den Treiber hinaus über vorgegebene und im wesentlichen gleiche Beträge an beiden Seiten des Treibers erstreckt.

6. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Halterungseinrichtung ein im wesentlichen starres langgestrecktes Element (12) mit einem in Längsrichtung gekrümmten Abschnitt (14) aufweist, der allgemein in einer einzigen Richtung gekrümmt ist, so daß er sich um den Hals und über die Schultern des Benutzers erstrecken kann, wobei der gekrümmte Abschnitt in der Lage ist, das Gerät bequem um den Hals eines Benutzers zu haltern.

7. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem die Halterungseinrichtung ein flexibles langgestrecktes Element (94) aufweist, und wobei das Gerät weiterhin Einrichtungen (99) zum Verbinden jeweiliger Enden des flexiblen langgestreckten Elementes miteinander derart umfaßt, daß das Gerät um den Hals des Benutzers in Form eines Halsbandes getragen werden kann.

8. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 7, bei dem das flexible langgestreckte Element (94) eine Vielzahl von innenliegenden Leitern aufweist, die zur Schaffung elektrischer Verbindungspfade zwischen den Schallwandlereinrichtungen (92) und den Signalempfangseinrichtungen verwendet werden.

9. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach einem der Ansprüche 3-5, bei dem das Gerät weiterhin eine zweite Schallwandlereinrichtung (20) aufweist, die Dipol-Richteigenschaften aufweist, wobei die beiden Schallwandlereinrichtungen (20, 22) relativ zueinander auf den Halterungseinrichtungen (12) derart angeordnet sind, daß jeweils eine unterhalb eines Ohres des Benutzers angeordnet ist, wenn die Halterungseinrichtung auf den Schultern und um den Hals des Benutzers herum ruht.

10. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 9, bei dem eine Schallwandlereinrichtung (20, 22) gleichphasig mit der anderen Schallwandlereinrichtung betreibbar ist.

11. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 9, bei dem eine Schallwandlereinrichtung (20, 22) im wesentlichen um 180º Grad phasenverschoben gegenüber der anderen Schallwandlereinrichtung betreibbar ist.

12. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 11, bei dem der phasenverschobene Betrieb dadurch erzielt wird, daß eine für einen Dipol- Betrieb fähige Schallwandlereinrichtung mechanisch im wesentlichen umgekehrt zu der zweiten Schallwandlereinrichtung angeordnet wird, die ebenfalls zu einem Dipol-Betrieb fähig ist.

13. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 6, bei dem die Signalempfangseinrichtung an einem Ende des starren langgestreckten Elementes angeordnet ist.

14. Persönliches Freihand-Kommunikationsgerät nach Anspruch 7, bei dem die Signalempfangseinrichtung an einem Ende des flexiblen langgestreckten Elementes angeordnet ist.