CH694479A5

CH694479A5 - Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit automatischem Mikrofonabgleich.

Info

Publication number: CH694479A5
Application number: CH00868/99A
Authority: CH
Inventors: Fred Dipl-Ing Fh Zoels
Original assignee: Siemens Audiologische Technik
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2005-01-31
Also published as: DK176908B1; DE19822021A1; DE19822021C2; DK199900646A; US6385323B1

Description

Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit automatischem Mikrofonabgleich

Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 9.

Als Stand der Technik sind Hörgeräte bekannt, bei denen zur Erzeugung einer Richtmikrofoncharakteristik eine Subtraktion der Signale von zwei omnidirektionalen Mikrofonen erfolgt. Durch die auf Grund der unterschiedlichen Laufzeiten der Mikrofonsignale auftretenden Phasendifferenz entsteht die gewünschte Richtmikrofoncharakteristik des Hörgeräts.

Zur Erzielung einer unverfälschten Richtmikrofoncharakteristik müssen die beiden Mikrofone des Hörgeräts identische Frequenzgänge und Empfindlichkeiten aufweisen. Es ist deshalb notwendig, hierfür speziell ausgewählte und aufeinander abgestimmte Mikrofonpaare oder Mikrofongruppen zu verwenden. Eine unerwünschte Verschiebung der Richtmikrofoncharakteristik durch unterschiedliche änderung der Kennwerte der einzelnen Mikrofone, z.B. auf Grund von Alterungs-, Temperatur- oder Strahlungseinflüssen, kann hierdurch nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hörgerät sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts anzubieten, bei denen eine unerwünschte änderung der Richtmikrofoncharakteristik des Hörgeräts vermieden wird.

Die Aufgabe wird für das Hörgerät durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Hörgeräts werden durch die Patentansprüche 2-8 verwirklicht.

Für das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 9 in Verbindung mit dem Oberbegriff gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten werden durch die Patentansprüche 10-15 realisiert.

Beim erfindungsgemässen Hörgerät erfolgt durch ein Differenzelement eine Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone. Durch eine dem Differenzelement nachgeschaltete Analyse-/Regeleinheit wird ausgehend von der ermittelten Abweichung der Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone die Verstärkung des Ausgangssignals eines Mikrofons geregelt, bis nach dem Differenzelement keine Abweichung der voneinander subtrahierten Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone mehr feststellbar ist.

Hierdurch wird es ermöglicht, preisgünstigere und nicht aufeinander abgestimmte Mikrofone zu Mikrofonpaaren oder Mikrofongruppen in einem Hörgerät zusammenzustellen und die von Anfang an bestehenden oder während der Lebenszeit auftretenden Unterschiede der Kennwerte der Mikrofone z. B. im Frequenzgang oder in der Empfindlichkeit zu erkennen und zu beseitigen.

Durch die Erweiterung der Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Mikrofone werden die Herstellkosten gesenkt. Ferner können auch während der Lebensdauer der Mikrofone auftretende Veränderungen der Kennwerte erkannt und korrigiert werden, wodurch eine über die gesamte Lebensdauer des Hörgeräts gleich bleibende hohe Mikrofonqualität und unverfälschte Richtmikrofoncharakteristik erzielt wird.

Mindestens einem der Mikrofone ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein verstellbares Verstärkerelement zur Regelung der Verstärkung des entsprechenden Ausgangssignals zugeordnet.

In dem Differenzelement des erfindungsgemässen Hörgeräts werden Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone voneinander subtrahiert. Als Eingangssignale des Differenzelements werden vorteilhafterweise die gleichgerichteten Ausgangssignale der Mikrofone verwendet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Analyse-/Regeleinheit einen I(Integral)-Regler auf, um keine bleibende Regelabweichung beim Regelvorgang zu erhalten. Zur weiteren Stabilisierung des Regelvorgangs kann die Analyse-/Regeleinheit auch einen PI(Proportional-Integral)-Regler aufweisen.

über ein vorteilhafterweise als Schwellwertelement ausgebildetes Pegelerfassungselement kann der Pegel der Ausgangssignale der Mikrofone und/oder des Ausgangssignals des Differenzelements erfasst werden, um z.B. den automatischen Mikrofonabgleich erst ab überschreitung eines Minimalpegels einsetzen zu lassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform durchlaufen die Ausgangssignale der Mikrofone ein Filterelement (z.B. einen Tiefpass oder einen Bandpass), durch welches der Regelungsvorgang des erfindungsgemässen Hörgeräts in einem ermittelten Frequenzbereich aktiviert wird.

Beim erfindungsgemässen Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt zunächst ausgehend von den Ausgangssignalen der Mikrofone Mittelwerte gebildet. Daraufhin wird die Abweichung der Mittelwerte voneinander ermittelt und wird gegebenenfalls die Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals ei nes Mikrofons geregelt, um die Abweichung der Mittelwerte zu verringern und schliesslich zu beseitigen.

Als Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone können z.B. die RMS-Werte ("roots mean Square") oder Peak-Werte verwendet werden. Ein Abgleich der RMS-Werte ist aufwändiger und genauer, während ein Abgleich der Peak-Werte innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird bei der Feststellung einer Abweichung der Mittelwerte voneinander insbesondere die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons angehoben. Dabei kann bei einem Hörgerät mit zwei Mikrofonen das unempfindlichere Mikrofon anhand des Vorzeichens der Abweichung der Mittelwerte festgestellt werden.

Zum automatischen Mikrofonabgleich können auch die Verstärkungen mehrerer Mikrofone in gleicher oder gegenläufiger Richtung verstellt werden.

Um zu vermeiden, dass das bei niedrigen Pegeln wahrnehmbare Eigenrauschen der Mikrofone verstärkt würde, kann in einer vorteilhaften Verfahrensvariante das erfindungsgemässe Verfahren zum automatischen Mikrofonabgleich erst bei überschreitung eines einstellbaren Minimalpegels einsetzen.

Falls dieser Pegel unterschritten wird, wird vorteilhafterweise ein bereits ermittelter oder abgespeicherter optimaler Verstärkungswert für die Ausgangssignale der einzelnen Mikrofone eingestellt. Erst ab überschreitung des Grenzpegelwertes wird wieder die optimale Einzelverstärkung der Ausgangssignale der Mikrofone individuell ermittelt.

Zur Vermeidung von Verzerrungen kann es ferner vorteilhaft sein, ausserhalb eines ermittelbaren Frequenzbereichs keinen automatischen Mikrofonabgleich durchzuführen. So kann z.B. durch einen Bandpass das erfindungsgemässe Verfahren nur in einem bestimmten Frequenzbereich durchgeführt werden.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines Hörgeräts mit zwei Mikrofonen 1a und 1b, deren Ausgangssignale über die einstellbaren Verstärker-elemente 2a und 2b einem ersten Differenzelement 3 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des ersten Differenzelements 3 besitzt eine Richtcharakteristik und wird in der Signalverarbeitungseinheit 4 weiterverarbeitet um dem Hörer 5 zugeführt zu werden.

Erfindungsgemäss werden nun die Ausgangssignale der beiden Verstärkerelemente 2a und 2b über zwei Gleichrichterelemente, die jeweils aus den Anpassungselementen 6a, 6b, Absolutwertbildnern 7a, 7b und Filtern 8a, 8b bestehen, einem zweiten Differenzelement 9 zugeführt. Nach den beiden Gleichrichterelementen, die auch in digitaler Bauweise ausgebildet sein können, werden die Ausgangssignale in dem zweiten Differenzelement 9 zur Ermittlung einer Abweichung voneinander subtrahiert. über weitere dem zweiten Differenzelement 9 vorgeschaltete Signalverarbeitungselemente können verschiedene Mittelwerte der Ausgangssignale (z.B. RMS-Werte oder Peak-Werte) erzeugt werden.

Das Ausgangssignal des zweiten Differenzelements wird den Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 zugeführt, um über eine entsprechende Regelung eines oder beider Verstärkerelemente 2a und 2b die daraufhin in einem zweiten Differenzvorgang im zweiten Differenzelement 9 festgestellte Abweichung der Mittelwerte zu verringern und schliesslich zu beseitigen. In den Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 kann auch eine weitere Signalanalyse des Ausgangssignals des zweiten Differenzelements 9 z.B. durch Bezug auf weitere Parameter erfolgen, um z.B. den geeigneten Regelungstyp (z.B. I-Regler) auszuwählen.

Die Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 können auch mit der Signalverarbeitungseinheit 4 verbunden sein (nicht abgebildet), um über einen Datenaustausch eine Optimierung der Gesamtsignalverarbeitung im Hörgerät zu erreichen.

über ein nicht abgebildetes Filterelement wird ein einstellbarer Frequenzbereich der Ausgangssignale der Verstärkerelemente 2a und 2b dem zweiten Differenzelement 9 zugeführt, wodurch z.B. besonders hohe oder besonders niedrige Frequenzen ausgeblendet werden können. Damit wird eine unerwünschte Verzerrung vermieden, die beim automatischen Mikrofonausgleich in diesem Grenzfrequenzbereichen auftreten kann.

Im Pegelerfassungselement 12 kann über ein Schwellwertelement festgelegt werden, dass der automatische Mikrofonabgleich durch die Regelung in den Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 erst ab einem bestimmten Minimalpegel erfolgt, um eine Verstärkung des Eigenrauschens der Mikrofone 1a und 1b bei niedrigen Pegeln zu vermeiden.

Es kann auch nur eine einzige Analyse-/Regeleinheit 10 vorgesehen sein, die mit beiden Verstärker-elementen 2a und 2b verbunden ist (nicht abgebildet).

Das nicht abgebildete Filterelement und das Pegel-erfassungselement 12 können gemeinsam mit dem zweiten Differenzelement 9 mit der Analyse-/Regeleinheit verbunden sein, um eine entsprechende Gesamtabstimmung des automatischen Mikrofonabgleichs zu erreichen (nicht abgebildet).

Claims

1. Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinheit, einem Hörer und mindestens zwei Mikrofonen, deren Ausgangssignale zur Erzielung einer Richtmikrofoncharakteristik voneinander subtrahiert werden, gekennzeichnet durch - ein Differenzelement (9) zur Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone (1) und - eine dem Differenzelement (9) nachgeschaltete Analyse-/Regeleinheit (10) zur Regelung der Verstärkung des Ausgangssignals mindestens eines Mikrofons (1).

2. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein verstellbares Verstärkerelement (2) zur Einstellung der Verstärkung des Ausgangssignals mindestens eines Mikrofons (1) vorgesehen ist.

3. Hörgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Differenzelement (9) ein Gleichrichtelement zur Gleichrichtung der Ausgangssignale der Mikrofone vorgeschaltet ist.

4.

Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse-/Regeleinheit (10) einen I-Regler aufweist.

5. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse-/Regeleinheit (10) einen PI-Regler aufweist.

6. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegelerfassungselement (12) zur Erfassung des Pegels der Ausgangssignale der Mikrofone (1) vorgesehen ist.

7. Hörgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pegelerfassungselement (12) ein Schwellwertelement ist.

8. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterelement zur Frequenzbegrenzung der Ausgangssignale der Mikrofone (1) vorgesehen ist.

9.

Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Signalverarbeitungseinheit, einem Hörer und mindestens zwei Mikrofonen, deren Ausgangssignale zur Erzielung einer Richtmikrofoncharakteristik voneinander subtrahiert werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bildung von Mittelwerten ausgehend von den Ausgangssignalen der Mikrofone, b) Ermittlung der Abweichung der Mittelwerte voneinander, c) Regelung der Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals eines Mikrofons und Fortsetzung mit Verfahrensschritt a), bis beim Verfahrensschritt b) eine übereinstimmung der Mittelwerte festgestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die quadratischen Mittelwerte oder die Mittelwerte der Scheitelpunkte der Ausgangssignale der Mikrofone gebildet werden.

11.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hörgerät mit zwei Mikrofonen die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons geregelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hörgerät mit zwei Mikrofonen das unempfindlichere Mikrofon anhand des Vorzeichens der Abweichung der Mittelwerte voneinander ermittelt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei überschreitung eines einstellbaren Pegels der Ausgangssignale der Mikrofone einsetzt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung des einstellbaren Pegels ermitttelte und gespeicherte optimale Verstärkungswerte der Ausgangssignale der Mikrofone eingestellt werden.

15.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem einstellbaren Frequenzbereich der Ausgangssignale der Mikrofone erfolgt.