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Title:
HEADPHONE COMPRISING A MAGNETIC FIELD SENSOR APPARATUS FOR A BRAIN-MACHINE INTERFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/083523
Kind Code:
A1
Abstract:
To provide a headphone that facilitates distinctly more effective interaction by a user of the headphone, for example with an audio reproduction device or a smartphone, and can be used in such a way that it facilitates optimum operating convenience while simultaneously maintaining the privacy of the user, a headphone (100) comprising a magnetic field sensor apparatus (13) for a brain-machine interface is proposed, wherein the magnetic field sensor apparatus (13) is a gradiometer having at least two magnetic field sensors (14a, 14b) arranged at positions that are spaced apart from one another, wherein, when the headphone is worn by a person, a first magnetic field sensor (14a) is at a shorter distance from the brain of the person than a second magnetic field sensor (14b), and wherein the magnetic field sensors (14a, 14b) are nitrogen vacancy sensors (15a, 15b).

Inventors:
FUCHS TINO (DE)
ROELVER ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/076821
Publication Date:
May 19, 2023
Filing Date:
September 27, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H04R1/10; H04R5/033
Domestic Patent References:
WO2008004194A12008-01-10
Foreign References:
US20170195795A12017-07-06
US20200334559A12020-10-22
DE102019209441A12020-12-31
DE102020204237A12021-10-07
US20200334559A12020-10-22
US20170202518A12017-07-20
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Claims:
Ansprüche

1. Kopfhörer (100) umfassend eine Magnetfeldsensorvorrichtung (13) für eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle, wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung (13) ein Gradiometer mit mindestens zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren (14a, 14b) ist, wobei, wenn der Kopfhörer von einer Person getragen wird, ein erster Magnetfeldsensor (14a) einen geringeren Abstand zu dem Gehirn der Person aufweist als ein zweiter Magnetfeldsensor (14b), dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (14a, 14b) Stickstoff- Fehlstellensensoren (15a, 15b) sind.

2. Kopfhörer (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stickstoff- Fehlstellensensor (15a, 15b) einen Diamanten, optische Filter und Fotodetektoren, und bevorzugt einen Mikrowellenresonator (17) und/oder eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser (16), umfasst.

3. Kopfhörer (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfhörer ein Over- Ear- Kopfhörer (21) oder ein In- Ear- Kopfhörer (10) oder ein On- Ear- Kopfhörer ist.

4. Kopfhörer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor (15a) einen Abstand von 0,5 cm bis 2 cm, bevorzugt 1 cm bis 1,5 cm, zu dem zweiten Stickstoff- Fehlstellensensor (15b) aufweist.

5. Kopfhörer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stickstoff- Fehlstellensensoren (15a, 15b) ausgebildet sind, ein Magnetfeld an den beabstandeten Positionen zu messen und ein Messsignal zu erzeugen. 6. Kopfhörer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (19) vorgesehen ist, wobei die Auswerteeinheit (19) bevorzugt in den Kopfhörer intergiert ist, wobei die Auswerteeinheit (19) weiter bevorzugt ausgebildet ist, ein Differenzsignal der Messsignale der mindestens zwei Stickstoff- Fehlstellensensoren (15a, 15b) zu ermitteln.

7. Kopfhörer (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die Messignale und/oder das Differenzsignal mit einem Hochpass und/oder Tiefpass zu filtern, und/oder dass die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die Messsignale und/oder das Differenzsignal, insbesondere einen Signalverlauf, mit einem Mustererkennungsverfahren auszuwerten, und/oder dass die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die Messsignale und/oder das Differenzsignal, insbesondere in dem Mustererkennungsverfahren, einer Funktion des Kopfhörers zuzuordnen und die Funktion auszuführen.

8. Kopfhörer (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mustererkennungsverfahren mit einem von der Auswerteeinheit (19) ausgeführten künstlichen neuronalen Netz durchgeführt wird.

9. Kopfhörer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfhörer einen Ohrhörer (11, 12) aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor (15a) und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor (15b) in dem Ohrhörer (11, 12) angeordnet ist, und/oder dass der Kopfhörer eine Hörmuschel (22, 23) aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor (15a) und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor (15b) in der Hörmuschel (22, 23) angeordnet ist, und/oder dass der Kopfhörer einen Bügel (24) aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor (15a) und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor (15b) in dem Bügel (24) angeordnet ist. - 14 -

10. Verfahren (200) zur Funktionssteuerung eines Kopfhörers, eines Audio- Wiedergabegeräts oder eines Smartphones unter Verwendung eines Kopfhörers (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche umfassend die Schritte: - Messen eines Magnetfelds an einer Position des ersten Stickstoff-

Fehlstellensensors (15a) und Erzeugen eines ersten Messignals mittels des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors (15a), und

Messen des Magnetfelds an einer Position des zweiten Stickstoff-

Fehlstellensensors (15b) und Erzeugen eines zweiten Messignals mittels des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors (15b), und

Zuordnen des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals und/oder eines Differenzsignals aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal zu einer Funktion des Kopfhörers (100), eines Audio- Wiedergabegeräts oder eines Smartphones, und - Ausführen der Funktion.

Description:
Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Kopfhörer umfassend eine Magnetfeldsensorvorrichtung für eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopfhörer umfassend eine Magnetfeldsensorvorrichtung für eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle, wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung ein Gradiometer mit mindestens zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren ist, wobei, wenn der Kopfhörer von einer Person getragen wird, ein erster Magnetfeldsensor einen geringeren Abstand zu dem Gehirn der Person aufweist als ein zweiter Magnetfeldsensor. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionssteuerung eines Kopfhörers, eines Audio-Wiedergabegeräts oder eines Smartphones.

Stand der Technik

Im Consumer-Bereich sind drahtlose In-Ear-Kopfhörer bekannt. Ein wesentlicher Nachteil von drahtlosen In-Ear-Kopfhörern ist der Umstand, dass für die Änderung der Lautstärke, das Anhalten der Wiedergabe und die Ausführung weiterer Funktionen eines Audio-Wiedergabegerätes eine händische Interaktion des Nutzers mit dem Kopfhörer oder dem Wiedergabegerät notwendig ist. So ist zum Beispiel bekannt, dass der Nutzer ein Smartphone entsperren und anschließend auf dem Touchdisplay entsprechende Symbole berühren muss, um eine Audiowiedergabe zu steuern. Oder es wird durch Klopfen oder Berühren mit dem Finger an die In-Ear-Kopfhörer eine Funktion ausgelöst. In vielen Fällen ist eine solche Interaktion nicht oder nur eingeschränkt möglich. Im Winter zum Beispiel, wenn Handschuhe getragen werden, kann ein Touchdisplay nicht bedient werden. Im öffentlichen Raum, wie zum Beispiel in Bussen oder U- Bahnen, bevorzugen es Personen meist, dass das Smartphone beziehungsweise dessen Inhalte nicht Dritten angezeigt werden. Das Klopfen per Finger an die drahtlosen Kopfhörer ist hier zwar etwas vorteilhafter, stellt aber prinzipbedingt nur wenige vordefinierte Befehle bereit. Aus der WO 2008/004194 Al ist eine an einem Kopf anordbare Vorrichtung zur Messung der magnetischen Gehirnreaktion auf auditorische Reize bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gehäuse, das so angepasst ist, dass es am Kopf am rechten auditorischen Kortex angebracht werden kann. Das erste Gehäuse umfasst einen Satz optisch gepumpter Magnetometer zur Messung der magnetischen Gehirnreaktion auf auditorische Reize. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Ausgabeschnittstelle zum Übertragen der Messdaten an ein externes Gerät.

Die US 2020/0334559 Al offenbart ein Magnetfeldmesssystem mit einem ersten und einem zweiten Magnetfeldsensor, welcher in einem tragbaren Artikel angeordnet sind, wobei der tragbare Artikel zur Platzierung auf einem Kopf eines Benutzers konfiguriert ist. Der erste magnetische Sensor ist dabei näher an dem Kopf des Benutzers angeordnet als der zweite magnetische Magnetfeldsensor.

Die US 2017/202518 Al offenbart ein Verfahren zum Erzeugen einer Gehirn- Maschine-Schnittstelle, wobei Gehirnsignale von mindestens einem Sensor empfangen werden, wobei das Rauschen aus den empfangenen Signalen herausgefiltert wird, wobei die gefilterten Daten in vorbestimmten Klassen von Gehirnzuständen klassifiziert werden. Ferner umfasst das Verfahren das Ausführen eines Befehls, der dem erfassten Gehirnzustand entspricht.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kopfhörer bereitzustellen, der eine deutlich effektivere Interaktion eines Nutzers des Kopfhörers, beispielsweise mit einem Audio-Wiedergabegerät oder einem Smartphone, ermöglicht und derart genutzt werden kann, dass ein optimaler Bedienkomfort bei gleichzeitiger Wahrung der Privatsphäre des Nutzers ermöglicht wird.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Kopfhörer umfassend eine Magnetfeldsensorvorrichtung für eine Gehirn-Maschine- Schnittstelle vorgeschlagen, wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung ein Gradiometer mit mindestens zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren ist, wobei, wenn der Kopfhörer von einer Person getragen wird, ein erster Magnetfeldsensor einen geringeren Abstand zu dem Gehirn der Person aufweist als ein zweiter Magnetfeldsensor, wobei ferner vorgesehen ist, dass die Magnetfeldsensoren Stickstoff- Fehlstellensensoren sind.

Mittels der Stickstoff- Fehlstellensensoren der Magnetfeldsensorvorrichtung können Magnetenzephalogramm-Signale (MEG-Signale) einer Person berührungslos gemessen werden, und es kann deren bewusste Steuerungsabsicht, wie beispielsweise für die Funktionen lauter/leiser, nächster Titel/vorangegangener Titel, Stopp und Start der Wiedergabe, für ein Audio- Wiedergabegerät und/oder für ein Smartphone oder eine Smartwatch, erkannt werden und an das Wiedergabegerät oder Smartphone übertragen werden. Die Magnetfeldsensorvorrichtung kann dabei als aktive (endogene), reaktive (exogene) oder passive Magnetfeldsensorvorrichtung ausgestaltet sein.

Erfindungsgemäß umfasst die Magnetfeldsensorvorrichtung einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor, wobei der erste Magnetfeldsensor einen geringeren Abstand zu dem Gehirn der Person aufweist als ein zweiter Magnetfeldsensor. Durch die Verwendung von zwei in unterschiedlichen Abständen zu dem Gehirn der Person angeordneten Magnetfeldsensoren können Hintergrundfelder, wie beispielsweise das natürlich Erdmagnetfeld mit Stärken von ca. 50 pT oder magnetische Störfelder von Fahrzeugen, welche etwa 1 nT bis 10 nT betragen, eliminiert werden.

Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Magnetfeldsensoren Stickstoff- Fehlstellensensoren sind.

Stickstoff- Fehlstellensensoren beruhen auf der Messung eines Fluoreszenzspektrums von Stickstoffzentren in einem Diamanten. Das Spektrum eines Diamanten mit Stickstoff- Fehlstellen zeigt bei optischer Anregung eine Fluoreszenz im roten Wellenlängenbereich. Strahlt man neben der optischen Anregung Mikrowellenstrahlung ein, kommt es bei 2,88 GHz zu einem Einbruch der Fluoreszenz, da die Elektronen in diesem Fall vom m s = 0 Niveau des 3A- Zustandes auf das m s = +/-1 Niveau des 3E-Zustands gehoben werden und von dort nichtstrahlend rekombinieren. Bei einem externen Magnetfeld kommt es zur Aufspaltung der m s -Niveaus, das sogenannte Zeeman-Splitting, und es zeigen sich bei Auftragung der Fluoreszenz über die Frequenz der Mikrowellenanregung zwei Dips im Fluoreszenzspektrum, deren Frequenzabstand proportional zur magnetischen Feldstärke ist. Die Magnetfeldsensitivität wird dabei durch die minimal auflösbare Frequenzverschiebung definiert und kann bis 1 pT erreichen. Da das Stickstoff- Fehlstellenzentrum im einkristallinen Diamant vier Möglichkeiten besitzt, sich im Kristallgitter anzuordnen, kommt es bei Anwesenheit eines gerichteten Magnetfeldes dazu, dass die im Kristall vorhandenen Stickstoff- Fehlstellenzentren je nach Lage im Kristall unterschiedlich stark auf das äußere Magnetfeld reagieren. Dadurch können im Maximalfall vier einander zugehörige Paare von Fluoreszenzminima im Spektrum auftauchen, aus deren Form und Lage zueinander Betrag und Richtung des Magnetfeldes eindeutig bestimmbar sind.

Der Aufbau und die Funktionsweise eines Stickstoff- Fehlstellensensors sind dem Fachmann darüber hinaus bekannt.

Aktuelle Prototypen von Stickstoff- Fehlstellensensoren weisen eine Empfindlichkeit von 1 pT bei einer Abtastrate von 1 Hz auf. Darüber hinaus sind Stickstoff- Fehlstellensensoren miniaturisierbar und deshalb besonders für den Einsatz in einem Kopfhörer geeignet.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass jeder Stickstoff- Fehlstellensensor einen Diamanten, optische Filter und Fotodetektoren, und weiter bevorzugt einen Mikrowellenresonator und/oder eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser, umfasst.

Der Mikrowellenresonator und/oder die Lichtquelle können jedoch auch beanstandet von den Stickstoff- Fehlstellensensoren angeordnet sein.

Ferner bevorzugt ist der Kopfhörer ein Over- Ear- Kopfhörer oder ein In-Ear- Kopfhörer oder ein On- Ear- Kopfhörer. Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor einen Abstand von 0,5 cm bis 2 cm, bevorzugt 1 cm bis 1,5 cm, zu dem zweiten Stickstoff- Fehlstellensensor aufweist.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass bei einem Abstand der Stickstoff- Fehlstellensensoren im Gradiometer von 0,5 cm bis 2 cm ein für die Messung von Biomagnetfeldern idealer Abstand vorliegt.

Mittels des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors und des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors werden gleichzeitig Magnetfeldmessungen der Gehirnaktivität durchgeführt. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass die Stärke des Hintergrundfeldes oder Störfeldes, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld oder Störfelder von Kraftfahrzeugen etc., an den beiden Positionen der Stickstoff- Fehlstellensensoren gleich sind, während das vom Gehirn erzeugte Magnetfeld einen deutlichen Unterschied beziehungsweise Gradienten zwischen den beiden Positionen der Stickstoff- Fehlstellensensoren aufweist.

Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens zwei Stickstoff- Fehlstellensensoren ausgebildet sind, ein Magnetfeld an den beabstandeten Positionen zu messen und ein Messsignal zu erzeugen.

Ferner kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt in den Kopfhörer integriert ist, wobei die Auswerteeinheit weiter bevorzugt ausgebildet ist, ein Differenzsignal der Messsignale der mindestens zwei Stickstoff- Fehlstellensensoren zu ermitteln.

Die Auswerteeinheit kann in den Kopfhörer integriert sein, kann jedoch auch beispielsweise in ein Wiedergabegerät oder Smartphone integriert sein.

Die Auswerteeinheit ist ferner bevorzugt dazu ausgebildet, ein Differenzsignal der Messsignale der mindestens zwei Stickstoff- Fehlstellensensoren zu ermitteln. Das Messsignal Bi = BGehim.i + Bextem des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors ist proportional zu der Summe des vom Gehirn erzeugten Magnetfeldes BGehim.i an der Position des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors sowie der äußeren Störfelder Bextem. Das Messsignal B2 = BGehim,2 + B ex tem des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors ist proportional zu der Summe des vom Gehirn erzeugten Magnetfeldes BGehim,2 an der Position des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors sowie der äußeren Störfelder B ex tem. Durch Differenzbildung Boehim ~ Bi - B2 kann somit das vom Gehirn erzeugte Magnetfeld Boehim, bzw. dessen Gradient, ermittelt werden. Dabei ist das Magnetfeld BGehim,2 an der Position des weiter vom Gehirn der Person entfernten zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors wesentlich kleiner als das Magnetfeld BGehim.i an der Position des näher am Gehirn der Person angeordneten ersten Stickstoff- Fehlstellensensors, so dass BGehim,2 ~ 0.

Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Messignale und/oder das Differenzsignal mit einem Hochpass und/oder Tiefpass zu filtern.

Durch die Filterung der Messsignale beziehungsweise des Differenzsignals mittels eines Tiefpasses können Rauschanteile mit Frequenzen deutlich oberhalb der Hirnsignalfrequenz eliminiert werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Messsignale und/oder das Differenzsignal, insbesondere einen Signalverlauf, mit einem Mustererkennungsverfahren auszuwerten.

Dabei ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Messsignale und/oder das Differenzsignal, insbesondere in dem Mustererkennungsverfahren, einer Funktion des Kopfhörers zuzuordnen und die Funktion auszuführen.

Somit kann eine Steuerungsabsicht einer den Kopfhörer tragenden Person, mittels der Auswerteeinheit, insbesondere mittels des Mustererkennungsverfahrens, festgestellt und die der Steuerungsabsicht entsprechende Funktion ausgeführt werden. Die Steuerungsabsicht bzw. die der Steuerungsabsicht entsprechende Funktion kann beispielsweise die Änderung der Lautstärke, der Start oder das Beenden einer Audiowiedergabe, etc. sein. Die die Steuerungsabsicht repräsentierende Gehirnaktivität erzeugt ein Magnetfeld, welches von dem ersten Stickstoff- Fehlstellensensor und dem zweiten Stickstoff- Fehlstellensensor der Magnetfeldsensorvorrichtung gemessen und in Messsignale umgewandelt wird. Nach gegebenenfalls Erzeugung eines Differenzsignals und/oder Filterung der Messsignale und/oder des Differenzsignals können mittels des Mustererkennungsverfahrens die Messsignale und/oder das Differenzsignal einer Funktion, beispielsweise des Kopfhörers und/oder eines Wiedergabegerätes zugeordnet werden.

Bevorzug ist dabei vorgesehen, dass das Mustererkennungsverfahren mit einem von der Auswerteeinheit ausgeführten künstlichen neuronalen Netz durchgeführt wird.

Das, insbesondere tiefe, künstliche neuronale Netz ist dabei zuvor an Gehirnsignalen mit bekannten Steuerungsabsichten trainiert worden.

Bei hinreichender Übereinstimmung der Messsignale beziehungsweise der Differenzsignale mit den zuvor trainierten Signalen wird die Steuerungsabsicht oder die Funktion durchgeführt.

Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Kopfhörer einen Ohrhörer aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem Ohrhörer angeordnet ist, und/oder dass der Kopfhörer eine Hörmuschel aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in der Hörmuschel angeordnet ist, und/oder dass der Kopfhörer einen Bügel aufweist, wobei der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem Bügel angeordnet ist.

In- Ear- Kopfhörer weisen sogenannte Ohrhörer auf, welche zumindest teilweise in dem Gehörgang einer Person positioniert werden. Der erste und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor können dabei in dem Ohrhörer angeordnet sein.

Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem selben Ohrhörer angeordnet sind. Ebenso ist es möglich, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor in einem ersten Ohrhörer angeordnet ist, und dass der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in einem zweiten Ohrhörer angeordnet ist. Bei einem Over-Ear- oder On- Ear- Kopfhörer ist in der Regel eine Hörmuschel vorgesehen. Dabei kann der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in der Hörmuschel angeordnet sein. On-Ear- oder Over- Ear- Kopfhörer weisen darüber hinaus meist einen Bügel auf. Daher kann vorgesehen sein, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und/oder der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem Bügel angeordnet ist. Insbesondere können auch Mischformen vorgesehen sein, wobei ein erster Stickstoff- Fehlstellensensor beispielsweise in einer Hörmuschel angeordnet ist und wobei ein zweiter Stickstoff- Fehlstellensensor in einem Bügel angeordnet ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in der selben Hörmuschel angeordnet sind, oder dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor in einer ersten Hörmuschel angeordnet ist und dass der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in einer zweiten Hörmuschel angeordnet ist.

Ebenso wäre denkbar, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor in einer ersten Hörmuschel angeordnet ist und dass der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem Bügel angeordnet ist, oder dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor in dem Bügel angeordnet sind.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Funktionssteuerung eines Kopfhörers, eines Audio- Wiedergabegeräts oder eines Smartphones unter Verwendung eines vorbeschriebenen Kopfhörers, umfassend die Schritte:

Messen eines Magnetfelds an einer Position des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors und Erzeugen eines ersten Messignals mittels des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors, und

Messen des Magnetfelds an einer Position des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors und Erzeugen eines zweiten Messignals mittels des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors, und

Zuordnen des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals und/oder eines Differenzsignals aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal zu einer Funktion des Kopfhörers, eines Audio-Wiedergabegeräts oder eines Smartphones, und Ausführen der Funktion.

Bevorzugt ist ferner der Schritt des Ermittelns eines Differenzsignals aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal und das Zuordnen des Differenzsignals zu einer Funktion des Kopfhörers, eines Audio- Wiedergabegeräts oder eines Smartphones vorgesehen.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal und/oder das Differenzsignal mit einem Hochpass und/oder Tiefpass gefiltert wird, und/oder dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal und/oder das Differenzsignal mit einem Mustererkennungsverfahren ausgewertet wird.

Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal und/oder das Differenzsignal in dem Mustererkennungsverfahren einer Funktion des Kopfhörers, eines Audio-Wiedergabegeräts oder eines Smartphones zugeordnet wird.

Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass das Mustererkennungsverfahren die Verwendung eines neuronalen Netzes umfasst.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen In-Ear-Kopfhörer mit einer Magnetfeldsensorvorrichtung,

Fig. 2 einen Over- Ear- Kopfhörer mit einer Magnetfeldsensorvorrichtung, und Fig. 3 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Funktionssteuerung eines Kopfhörers, eines Audio-Wiedergabegeräts oder eines Smartphones.

Fig. 1 zeigt einen Kopfhörer 100, welcher als In-Ear-Kopfhörer 10 ausgebildet ist und zwei Ohrhörer 11, 12 umfasst. In einem der Ohrhörer 11 ist eine Magnetfeldsensorvorrichtung 13 für eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle angeordnet. Die Magnetfeldsensorvorrichtung 13 ist in Form eines Gradiometers ausgebildet und weist zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordnete Magnetfeldsensoren 14a, 14b auf. Die Magnetfeldsensoren 14a, 14b sind als Stickstoff- Fehlstellensensoren 15a, 15b ausgebildet. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a in einem ersten Ohrhörer 11 angeordnet ist und dass der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b in einem zweiten Ohrhörer 12 angeordnet ist.

Die Stickstoff- Fehlstellensensoren 15a, 15b weisen jeweils einen nicht näher dargestellten Diamanten, optische Filter und Photodetektoren auf. Ferner sind ein Laser 16 und ein Mikrowellenresonator 17 vorgesehen. Die beiden Stickstoff- Fehlstellensensoren 15a, 15b werden unter Verwendung entsprechender Leitmittel 20 mit Licht von dem Laser 16 und Mikrowellen von dem Mikrowellenresonator 17 beaufschlagt. Der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b sind in der Anorndung gemäß Fig. 1 in einem Abstand von etwa 0,5 cm bis 2 cm zueinander angeordnet. Wenn der Ohrhörer 11 von einer Person getragen wird, so befindet sich der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a in einem geringeren Abstand zu dem Gehirn der Person als der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b. Der Kopfhörer 100 steht mit einem nicht dargestellten Wiedergabegerät, wie beispielsweise einem Smartphone oder einer Smartwatch, über einen Funkkontakt, wie beispielsweise Bluetooth, in Verbindung. Die beiden Stickstoff- Fehlstellensensoren 15a, 15b messen jeweils ein Magnetfeld an den beabstandeten Positionen und erzeugen Messsignale. Die Messsignale werden über Kabel 18 an eine Auswerteeinheit 19 übertragen, welche aus den Messsignalen ein Differenzsignal erzeugt, um Hintergrundfelder zu eliminieren. Die Messsignale oder das Differenzsignal werden ferner von der Auswerteeinheit 19 mit einem Hochpass oder Tiefpass gefiltert. Ferner führt die Auswerteeinheit 19 mittels eines von ihr ausgeführten künstlichen neuronalen Netzes ein Mustererkennungsverfahren durch, welches die Messsignale und/oder das Differenzsignal einer Steuerungsabsicht beziehungsweise einer Funktion des Wiedergabegerätes zuordnet. Wird eine Funktion oder eine Steuerungsabsicht erkannt, so ist die Auswerteeinheit 19 ferner dazu ausgebildet, die Funktion durchzuführen. Die Steuerungsabsicht kann beispielsweise darin bestehen, die Lautstärke zu erhöhen oder zu verringern, den nächsten Titel oder den vorherigen Titel anzuwählen, oder die Wiedergabe zu stoppen oder zu beginnen.

Fig. 2 zeigt einen Kopfhörer 100 in Form eines Over- Ear- Kopfhörers 21, welcher zwei Hörmuscheln 22, 23 und einen Bügel 24 aufweist. In Fig. 2 sind zu den Bauteilen des Kopfhörers 100 der Fig. 1 identische oder diesen entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem Kopfhörer 100 der Fig. 2 ist der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a in einer ersten Hörmuschel 22 angeordnet, und ein zweiter Stickstoff- Fehlstellensensor 15b ist in dem Bügel 24 angeordnet. Die Auswerteeinheit 19 befindet sich in der zweiten Hörmuschel 23. Ebenso wäre denkbar, dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a in der ersten Hörmuschel 22 angeordnet ist und dass der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b in der zweiten Hörmuschel 23 angeordnet ist, oder dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b in der ersten Hörmuschel 22 angeordnet sind, oder dass der erste Stickstoff- Fehlstellensensor 15a und der zweite Stickstoff- Fehlstellensensor 15b in dem Bügel 24 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren 200 zur Funktionssteuerung eines Kopfhörers, eines Audio-Wiedergabegeräts oder eines Smartphones unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Kopfhörers 100. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein Magnetfeld an der Position des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors 15a gemessen, und es wird ein erstes Messignal mittels des ersten Stickstoff- Fehlstellensensors 15a erzeugt. Ferner wird im ersten Verfahrensschritt S1 zeitgleich das Magnetfeld an der Position des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors 15b gemessen, und es wird ein zweites Messignal mittels des zweiten Stickstoff- Fehlstellensensors 15a erzeugt. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden dann das erste Messsignal und das zweite Messsignal und/oder ein Differenzsignal aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal einer Funktion des Kopfhörers 100, eines Audio- Wiedergabegeräts oder eines Smartphones zugeordnet. In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird die Funktion ausgeführt.