Die Erfindung betrifft ein digitales programmierbares Hörhilfegerät mit wenigstens einem Eingangswandler, einer Signalverarbeitungseinheit, einem ersten Speicher und einem Ausgangswandler.
Es sind Hörhilfegeräte bekannt, die zur Verarbeitung von Audiosignalen einen Mikroprozessor aufweisen. Dieser führt eine in einem Programmspeicher festgelegte Befehlsfolge - ein Programm - aus. Eine änderung dieses Programms oder von Parametern, die auf das Programm einwirken, ist leicht möglich, sodass eine Anpassung an geänderte Randbedingungen einfach und schnell durchführbar ist.
Um bei einem Mikroprozessor den Datendurchsatz zu steigern, muss die Taktfrequenz angehoben werden. Als nachteilig erweist sich dabei jedoch die daraus resultierende höhere Verlustleistung. Da heute übliche Mikroprozessoren intern eine eher serielle Struktur aufweisen, ergeben sich ausserdem Nachteile bei der parallelen Verarbeitung von Audiosignalen, insbesondere bei Hörhilfegeräten mit mehreren Mikrofonen.
Weiterhin sind Hörhilfegeräte bekannt, deren Signalverarbeitungseinheit ein aus Gattern und Flip- Flops aufgebautes Schaltwerk umfasst. Die einzelnen Komponenten eines derartigen Schaltwerks sind vorzugsweise fest verdrahtet in einem Chip integriert. Ein Vorteil einer derartigen Hardware-Lösung ist der damit erreichbare, hohe Datendurchsatz. Jedoch ist eine Anpassung dieser Hardware und damit der Signalverarbeitungseinheit an geänderte Randbedingungen nur eingeschränkt möglich.
Darüber hinaus ist aus der Literatur eine Vielzahl programmierbarer logischer Bauelemente (PLDs) bekannt, die vorkon figurierte Logikelemente und Register aufweisen, deren Verknüpfungen untereinander programmierbar sind. Diese Bauelemente werden vor allem dazu verwendet, um eine Vielzahl einzelner Logik-Bauelemente bzw. Register-Bauelemente durch ein hoch integriertes Bauelement zu ersetzen.
Aus der EP 0 342 782 B1 ist ein elektronisches Filter für ein Hörgerät bekannt, welches Register- und Logikelemente aufweist. Die Verschaltung der Register- und Logikelemente untereinander ist dabei nicht programmierbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Signalverarbeitungseinheit eines Hörhilfegerätes zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem digitalen programmierbaren Hörhilfegerät mit wenigstens einem Eingangswandler, einer Signalverarbeitungseinheit, einem ersten Speicher und einem Ausgangswandler dadurch gelöst, dass wenigstens ein Bauelement der Signalverarbeitungseinheit programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente aufweist, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers verschaltbar sind.
Mit einem Bauelement, das programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente aufweist, lässt sich ein Schaltnetz zur Signalverarbeitung realisieren. Enthält ein derartiges Bauelement zusätzlich auch programmierbare vorkonfigurierte Register, die ebenfalls abhängig vom Inhalt des ersten Speichers verschaltbar sind, so kann damit auch ein Schaltwerk aufgebaut werden.
Der Vorteil beim Einsatz programmierbarer vorkonfigurierter Logikelemente und/oder Register in Hörhilfegeräten liegt in der Kombination der Vorteile einer reinen Hardware- und einer reinen Mikroprozessor-Lösung zur Realisierung einer Signalverarbeitungseinheit. Einerseits ist damit ein hoher Datendurchsatz bei niedriger elektrischer Leistungsauf-nahme erzielbar. Andererseits ist die parallele Verarbeitung von Ein gangssignalen mehrerer Eingangswandler durch einen entsprechend ausgeführten parallelen internen Aufbau der Hardware gut realisierbar. Dadurch, dass diese Bauelemente beliebig oft und in eingebautem Zustand umprogrammierbar sind, ist darüber hinaus auch eine Anpassung an geänderte Randbedingungen leicht möglich.
Vorzugsweise ist der Speicher, der die aktuelle Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register bestimmt, mit im programmierbaren logischen Bauelement integriert. Um die interne Verschaltung des betreffenden programmierbaren logischen Bauelements nicht nur bei der Grundeinstellung nach der Fertigung bzw. bei der Anpassung des Hörhilfegeräts festlegen zu können, weist das Hörhilfegerät zweckmässigerweise einen zweiten Speicher auf. Dieser zweite Speicher ist ein nichtflüchtiger Speicher und kann dazu verwendet werden, das programmierbare logische Bauelement nach dem Einschalten der Spannungsversorgung zu initialisieren. Dazu wird mittels einer Ablaufsteuerung der Inhalt des zweiten Speichers ganz oder teilweise auf den ersten Speicher übertragen.
Vorzugsweise beträgt die Speicherkapazität des zweiten Speichers ein Vielfaches der Speicherkapazität des ersten Speichers. Damit sind mehrere Sätze von Speicherinhalten des ersten Speichers im zweiten Speicher hinterlegbar. Bei Bedarf kann somit während des Betriebs des Hörhilfegeräts der aktuelle Speicherinhalt des ersten Speichers durch einen veränderten Speichersatz aus dem zweiten Speicher überschrieben werden. Es ist jedoch auch nur ein teilweiser Austausch des Inhalts des ersten Speichers durch einen Teil des Inhalts des zweiten Speichers möglich. Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der erste Speicher als SRAM und der zweite Speicher als EEPROM ausgeführt.
In vorteilhafter Ausführung erfolgt die Veränderung der Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register des programmierbaren logischen Bauelements beim Umschalten in ein anderes Hörprogramm. Damit ist nach der Erfindung ein Hörhilfegerät realisierbar, das dem Benutzer die Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Hörprogrammen erlaubt, und bei dem die Verschaltung von Logikelementen und/oder Registern in Abhängigkeit von dem gewählten Hörprogramm erfolgt. Darüber hinaus kann sich bei einem Hörhilfegerät nach der Erfindung die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register auch in Anpassung an eine geänderte Hörsituation automatisch einstellen.
Hierzu weist das Hörhilfegerät zum Erkennen der Hörsituation und zur Berechnung von Parametern zum Anpassen an die Hörsituation eine Signalanalyseeinheit auf.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register zur Anpassung an den Hörgeräteträger erfolgt. Auf diese Weise kann z.B. bereits vor der individuellen Anpassung eine Voreinstellung des Hörhilfegerätes auf unterschiedliche, häufig auftretende Hörschäden erfolgen, denen durch unterschiedliche Speichersätze zur Programmierung des programmierbaren logischen Bauelements Rechnung getragen wird.
Die Anwendung eines programmierbaren logischen Bauelements bei einem Hörhilfegerät muss nicht notwendigerweise den Einsatz eines Mikroprozessors ausschliessen. Vielmehr sind auch beide Schaltungen zusammen in der Signalverarbeitungseinheit eines Hörhilfegeräts anwendbar. Dort, wo es auf hohen Datendurchsatz ankommt, ist das programmierbare logische Bauelement von Vorteil, wo hingegen hohe Flexibilität und Komplexität im Vordergrund stehen, ist der Mikroprozessor zu bevorzugen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor zur Signalanalyse, etwa zum Erkennen der Hörsituation, oder zur Ablaufsteuerung der Datenübertragung zwischen den beiden Speichern und dem programmierbaren logischen Bauelement dienen, und mithilfe der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente werden die von Mikrofonen aufgenommenen Audiosignale verarbeitet.
Besondere Vorteile beim Einsatz programmierbarer vorkonfigurierter Logikelemente und/oder Register in einem Hörhilfegerät ergeben sich beim Verschalten derselben in einer Parallelstruktur. So ist auf Grund weiterer Fortschritte auf dem Gebiet der Audiologie zukünftig vermehrt mit dem Einsatz von Mehrmikrofonsystemen bzw. Mikrofon-Arrays zu rechnen, was zwangsläufig eine Parallelverarbeitung nach sich zieht. Durch den Einsatz programmierbarer vorkonfigurierter Logikelemente und/oder Register, deren Verschaltung durch den Inhalt eines Speichers bestimmt wird, ist sowohl die leichte Anpassung an geänderte Randbedingungen wie auch die Erstellung einer Parallelstruktur möglich.
Die programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register können im Rahmen der Erfindung in einem Bauelement zusammengefasst auf einer Platine des Hörhilfegeräts angeordnet sein. Darüber hinaus kann in dieses Bauelement auch der erste Speicher integriert sein. Es können infolge der geforderten Miniaturisierung des Hörhilfegeräts aber auch weitere Komponenten der Signalverarbeitungseinheit in dieses Halbleiterbauelement aufgenommen sein.
Bei dem Hörhilfegerät nach der Erfindung kann es sich um ein Taschengerät, ein Hinter-dem-Ohr-Gerät (HdO), ein In-dem-Ohr-Gerät (IdO) oder eine implantierbare Hörhilfe handeln. Als Eingangs- oder Ausgangswandler kommen elektroakustische Wandler, aber auch elektromechanische, elektromagnetische oder elektrische Wandler (beispielsweise zur direkten Stimulation von Gehörzellen) in Betracht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Patentansprüchen.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemässes Hörhilfegerät 1 mit zwei Eingangswandlern 2 und 2', einer Signalverarbeitungseinheit 3 und einem Ausgangswandler 4 dargestellt. Die Signalverarbeitungseinheit 3 umfasst zwei den Eingangswandlern 2 und 2' nachgeschaltete A/D-Wandler 5 und 5', einen digitalen Signalprozessor 6 und einen D/A-Wandler 7. Im digitalen Signalprozessor 6 ist ein Speicher 8 integriert. Weiterhin weist das Hörhilfegerät 1 eine Ablaufsteuerung 9, einen zweiten Speicher 10 sowie eine externe Schnittstelle 11 auf.
Gemäss der Erfindung umfasst der digitale Signalprozessor 6 programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente und Register, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers 8 miteinander verschaltet sind. In Anbetracht der beiden Eingangswandler 2 und 2' und der zwei von diesen erzeugten Mikrofonsignale erfolgt die Konfiguration der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und Register in einer parallelen Struktur. Zum Initialisieren des digitalen Signalprozessors nach dem Einschalten des Hörhilfegeräts sowie zur Anpassung an sich ändernde Randbedingungen weist das Hörhilfegerät einen zweiten, nichtflüchtigen Speicher 10 in Form eines EEPROMS auf. Die Speicherkapazität des zweiten Speichers 10 beträgt ein Vielfaches der Speicherkapazität des ersten Speichers 8.
Beim Umschalten in ein anderes Hörprogramm, beispielsweise durch Betätigen einer Programmwahltaste, wird unter Kontrolle der Ablaufsteuerung 9 ein Teil des Inhalts des zweiten Speichers 10 ausgelesen und auf den ersten Speicher 8 übertragen. Hierbei wird der bisherige Inhalt des ersten Speichers 8 überschrieben. Dadurch ändert sich die interne Schaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und Register des digitalen Signalprozessors 6.
Zur Programmierung und Anpassung des Hörhilfegeräts 1 weist dieses eine externe Schnittstelle 11 auf, über welche in Verbindung mit einem externen Programmier- oder Anpassgerät die Inhalte des ersten und des zweiten Speichers veränderbar sind.
The invention relates to a digital programmable hearing aid with at least one input transducer, a signal processing unit, a first memory and an output transducer.
Hearing aids are known which have a microprocessor for processing audio signals. This executes a program sequence specified in a program memory - a program - from. A change of this program or of parameters affecting the program is easily possible, so that an adaptation to changed boundary conditions is easy and fast to carry out.
In order to increase the data throughput in a microprocessor, the clock frequency must be increased. However, the resulting higher power loss proves to be disadvantageous. Since today's conventional microprocessors have a rather serial structure internally, there are also disadvantages in the parallel processing of audio signals, especially in hearing aids with multiple microphones.
Furthermore, hearing aid devices are known, the signal processing unit comprises a built-up of gates and flip-flops switching mechanism. The individual components of such a switching mechanism are preferably hardwired integrated in a chip. An advantage of such a hardware solution is the high data throughput that can be achieved with it. However, an adaptation of this hardware and thus the signal processing unit to changed boundary conditions is limited.
In addition, a variety of programmable logic devices (PLDs) are known from the literature, which have preconfigured logic elements and registers whose links are programmable with each other. These components are mainly used to replace a large number of individual logic components or register components by a highly integrated component.
EP 0 342 782 B1 discloses an electronic filter for a hearing device which has register and logic elements. The interconnection of the register and logic elements with each other is not programmable.
The object of the present invention is to improve the signal processing unit of a hearing aid.
This object is achieved in a digital programmable hearing aid device having at least one input transducer, a signal processing unit, a first memory and an output transducer in that at least one component of the signal processing unit has programmable preconfigured logic elements which can be connected depending on the content of the first memory.
With a component that has programmable preconfigured logic elements, a switching network for signal processing can be realized. If such a component additionally contains programmable preconfigured registers, which can also be interconnected depending on the content of the first memory, then a rear derailleur can also be constructed.
The advantage of using programmable preconfigured logic elements and / or registers in hearing aids lies in the combination of the advantages of a pure hardware and a pure microprocessor solution for the realization of a signal processing unit. On the one hand, this makes it possible to achieve a high data throughput with low electrical power consumption. On the other hand, the parallel processing of input signals of several input transducers by a correspondingly executed parallel internal structure of the hardware is well feasible. Due to the fact that these components can be reprogrammed as often as desired and in the installed state, adaptation to changed boundary conditions is also easily possible.
The memory, which determines the current interconnection of the programmable preconfigured logic elements and / or registers, is preferably integrated with the programmable logic component. In order to be able to define the internal interconnection of the relevant programmable logic component not only in the basic setting after production or during the adaptation of the hearing aid, the hearing aid device expediently has a second memory. This second memory is a nonvolatile memory and can be used to initialize the programmable logic device after power up. For this purpose, the content of the second memory is completely or partially transferred to the first memory by means of a sequence control.
Preferably, the storage capacity of the second memory is a multiple of the storage capacity of the first memory. Thus, several sets of memory contents of the first memory in the second memory can be stored. If required, the current memory content of the first memory can thus be overwritten by an altered memory set from the second memory during operation of the hearing aid. However, it is also possible only a partial exchange of the contents of the first memory by a part of the contents of the second memory. According to a preferred variant of the invention, the first memory is designed as SRAM and the second memory as EEPROM.
In an advantageous embodiment, the change in the interconnection of the programmable preconfigured logic elements and / or registers of the programmable logic component takes place when switching to another hearing program. Thus, according to the invention, a hearing aid device can be realized, which allows the user to choose between different hearing programs, and in which the interconnection of logic elements and / or registers takes place in dependence on the selected hearing program. Moreover, in a hearing aid according to the invention, the interconnection of the programmable preconfigured logic elements and / or registers can also be adjusted automatically in adaptation to a changed hearing situation.
For this purpose, the hearing aid has a signal analysis unit for detecting the hearing situation and for calculating parameters for adapting to the hearing situation.
Another embodiment of the invention provides that the interconnection of the programmable preconfigured logic elements and / or registers for adaptation to the hearing aid wearer takes place. In this way, e.g. pre-setting of the hearing aid to different, frequently occurring hearing damage already done before the individual adaptation, which is supported by different memory sets for programming the programmable logic device.
The use of a programmable logic device in a hearing aid does not necessarily preclude the use of a microprocessor. Rather, both circuits are applicable together in the signal processing unit of a hearing aid. Where the high data throughput is important, the programmable logic device is an advantage, but where high flexibility and complexity are in the foreground, the microprocessor is to be preferred. For example, the microprocessor can be used for signal analysis, for example to detect the auditory situation, or for the control of the data transmission between the two memories and the programmable logic device, and by means of the programmable preconfigured logic elements, the audio signals recorded by microphones are processed.
Special advantages when using programmable preconfigured logic elements and / or registers in a hearing aid device arise when interconnecting the same in a parallel structure. Due to further advances in the field of audiology, the use of multi-microphone systems or microphone arrays is expected to increase in the future, which inevitably leads to parallel processing. By using programmable preconfigured logic elements and / or registers whose interconnection is determined by the content of a memory, it is possible to easily adapt to changed boundary conditions as well as to create a parallel structure.
In the context of the invention, the programmable preconfigured logic elements and / or registers can be arranged in a single component on a circuit board of the hearing aid. In addition, the first memory can also be integrated in this component. However, as a result of the required miniaturization of the hearing aid device, other components of the signal processing unit can also be accommodated in this semiconductor component.
The hearing aid device according to the invention can be a pocket device, a behind-the-ear device (BTE), an in-the-ear device (IDO) or an implantable hearing aid. Suitable input or output transducers are electroacoustic transducers, but also electromechanical, electromagnetic or electrical transducers (for example for the direct stimulation of auditory cells).
Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing and in conjunction with the claims.
In the drawing, an inventive hearing aid 1 with two input transducers 2 and 2 ', a signal processing unit 3 and an output transducer 4 is shown. The signal processing unit 3 comprises two A / D converters 5 and 5 'connected downstream of the input transducers 2 and 2', a digital signal processor 6 and a D / A converter 7. A memory 8 is integrated in the digital signal processor 6. Furthermore, the hearing aid device 1 has a sequence control 9, a second memory 10 and an external interface 11.
According to the invention, the digital signal processor 6 comprises programmable preconfigured logic elements and registers, which are interconnected depending on the content of the first memory 8. In view of the two input transducers 2 and 2 'and the two microphone signals generated by them, the configuration of the programmable preconfigured logic elements and registers takes place in a parallel structure. To initialize the digital signal processor after switching on the hearing aid and to adapt to changing boundary conditions, the hearing aid has a second, non-volatile memory 10 in the form of an EEPROM. The storage capacity of the second memory 10 is a multiple of the storage capacity of the first memory 8.
When switching to another hearing program, for example by pressing a program selection key, part of the content of the second memory 10 is read out and transmitted to the first memory 8 under control of the sequence control 9. In this case, the previous content of the first memory 8 is overwritten. This changes the internal circuitry of the programmable preconfigured logic elements and registers of the digital signal processor 6.
For programming and adaptation of the hearing aid 1, this has an external interface 11, via which the contents of the first and the second memory can be changed in conjunction with an external programming or fitting device.