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Die Erfindung betrifft ein Mikrofon für eine Hörvorrichtung. Das Mikrofon weist eine erste Membran auf, die in einer Kammer angeordnet ist, welche zu einer Umgebung des Mikrofons hin offen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ermitteln eines Anteils eines Luftschalls und/oder eines Körperschalls in einem Mikrofonsignal einer Hörvorrichtung. Unter dem Begriff „Hörvorrichtung” wird hier insbesondere ein Hörgerät verstanden. Darüber hinaus fallen unter den Begriff aber auch andere akustische Geräte wie Headsets, Kopfhörer und dergleichen.
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Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO), Hörgerät mit externem Hörer (RIC: receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (Ido), z. B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
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Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Energieversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
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Bei dem von den Mikrofonen 2 erfassten Schall handelt es sich oft um einen Luftschall aus der Umgebung des Hörgeräts. Um aus dem Luftschall ein elektronisches Mikrofonsignal erzeugen zu können, weist ein Mikrofon üblicherweise eine bewegliche Membran auf. Die Membran befindet sich im Mikrofon in einer Kammer, die zur Umgebung des Mikrofons hin offen ist, so dass der Luftschall in die Kammer dringen und auf eine Seite der Membran treffen kann. Die Membran wird dann durch den Luftschall bewegt. Anhand dieser Bewegung der Membran lässt sich dann das Mikrofonsignal erzeugen.
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Problematisch bei Hörgeräten ist, dass von den Mikrofonen 2 auch ein Mikrofonsignal erzeugt wird, wenn das Hörgerät beispielsweise angetippt wird. Durch das Antippen wird in einer Wandung des Hörgerätegehäuses 1 ein Körperschall erzeugt, der dann Gehäuse der Mikrofone 2 zum Schwingen bringt. Dadurch kann auch ein Körperschall die Membranen der Mikrofone 2 in Schwingung versetzt. Diese Schwingung der Membranen kann sogar sehr viel stärker sein als eine Schwingung, die durch einen normal lauten Luftschall erzeugt wird. Entsprechend wird das Antippen des Hörgerätegehäuses 1 von dem Hörgeräteträger als verhältnismäßig lautes Klopfen wahrgenommen. Weitere Ursachen für Körperschall in einem Hörgerät sind beispielsweise Vibrationen, welche ein Wind erzeugen kann, der an dem Hörgerätegehäuse 1 vorbei streicht. Auch ein Zurechtrücken des Hörgeräts am Ohr des Geräteträgers kann zu einem Reibgeräusch in den Mikrofonen 2 führen. Des Weiteren kann auch eine Vibration des Hörers 4 zu einem Körperschall in Wandungen und anderen Strukturen des Hörgeräts führen. Dieser Körperschall kann sich dann zu den Gehäusen der Mikrofone 2 hin ausbreiten, wodurch eine akustische Rückkopplung des Signals des Hörers 4 zu den Mikrofonen 2 hin verursacht werden kann.
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Um eine Entstehung eines Mikrofonsignals aufgrund von Körperschall zu vermeiden, ist bekannt, die Mikrofone 2 in einem Hörgerät mit dämpfenden Materialien zu umgeben. Solche Materialien sind allerdings verhältnismäßig kostspielig.
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Um eine akustische Rückkopplung zu vermeiden, kann in der Signalverarbeitungseinheit 3 durch eine entsprechende Regelung ein Kompensationssignal berechnet werden, welches ein rückgekoppeltes Signal in dem Mikrofonsignal kompensiert. Eine solche Regelung muss allerdings kontinuierlich an die akustischen Verhältnisse angepasst werden, die sich beispielsweise schon durch eine Bewegung des Kiefers des Hörgeräteträgers verändern können. Daher kann es vorkommen, dass die Regelung eine Rückkopplung nur mit einer zeitlichen Verzögerung kompensieren kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, um in einem Mikrofonsignal einen Anteil eines Luftschalls bzw. eines Körperschalls ermitteln zu können.
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Die Aufgabe wird durch ein Mikrofon gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Mikrofons und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Das erfindungsgemäße Mikrofon ist für eine Hörvorrichtung geeignet. Es umfasst eine erste Membran, die in einer Kammer angeordnet ist, welche zu einer Umgebung des Mikrofons hin offen ist. Mit dieser Membran kann also ein Luftschall aus der Umgebung in der üblichen Weise erfasst werden und in ein Mikrofonsignal gewandelt werden. Diese Membran kann allerdings auch durch einen Körperschall zum Schwingen gebracht werden. Das erfindungsgemäße Mikrofon weist deshalb zusätzlich einen Beschleunigungssensor auf, mit dem eine Schwingung in dem Mikrofon erfasst werden kann, die durch einen Körperschall hervorgerufen wird. Der Beschleunigungssensor ist selbstverständlich ein von der ersten Membran verschiedenes Element. Mit dem Beschleunigungssensor ist also ein Signal erzeugbar, dass nicht von dem Luftschall aus der Umgebung, sondern nur von der Schwingung in dem Mikrofon abhängig ist, welche durch den Körperschall hervorgerufen wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Mikrofon können somit zwei Signale erzeugt werden, nämlich eines, in dem Signalkomponenten eines Luftschalls und eines Köperschalls überlagert sind, und eines, das ausschließlich dem Signal des Körperschalls entspricht.
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Zu der Erfindung gehört entsprechend auch ein Verfahren zum Ermitteln eines Anteils eines Luftschalls und/oder eines Körperschalls in einem Mikrofonsignal. Das Verfahren kann beispielsweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Mikrofons durchgeführt werden.
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Gemäß dem Verfahren wird dabei in einem ersten Schritt ein erstes Signal mittels der ersten Membran des Mikrofons erfasst. Wie bereits beschrieben wird die erste Membran sowohl durch den Körperschall als auch durch Luftschall bewegt. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein zweites Signal mittels des Beschleunigungssensors erfasst. Der Beschleunigungssensor wird dabei eben nur durch den Körperschall bewegt. In einem dritten Schritt des Verfahrens werden das erste Signal und das zweite Signal miteinander verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird dann in einem vierten Schritt der Anteil des ersten Signals ermittelt, welcher durch den Luftschall erzeugt worden ist. Alternativ oder zusätzlich dazu wird der Anteil des ersten Signals ermittelt, welcher durch den Körperschall erzeugt worden ist.
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Durch das erfindungsgemäße Mikrofon und durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es ermöglicht, das Signal des Luftschalls aus der Umgebung und das Signal des Körperschalls voneinander zu trennen. Durch Dämpfen des Signalanteils des Körperschalls in dem Mikrofonsignal kann einem Hörgeräteträger somit ein in seiner Qualität verbessertes Signal bereitgestellt werden.
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Im Bezug auf das Signal des Körperschalls ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn in einem zusätzlichen Schritt ein Klopfsignal erkannt wird, welches durch Berühren der Hörvorrichtung erzeugt wird. Dann ist es in einem weiteren Schritt möglich, eine Funktion der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von dem erkannten Klopfsignal einzustellen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Hörgeräteträger die Hörvorrichtung allein durch Antippen bedienen kann.
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Das erfindungsgemäße Mikrofon wird in vorteilhafter Weise weitergebildet, wenn der Beschleunigungssensor eine zweite Membran umfasst, welche in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist. Durch die geschlossene Kammer kann verhindert werden, dass die zweite Membran durch den Luftschall aus der Umgebung zum Schwingen gebracht wird. Durch Verwenden einer zweiten Membran als Beschleunigungssensor ergibt sich der Vorteil, dass ein Schwingungsverhalten der zweiten Membran an dasjenige der ersten Membran angepasst werden kann. Dann ist das mittels der zweiten Membran ermittelte Signal sehr ähnlich dem ersten Signal der ersten Membran, wenn beide Membranen durch einen Körperschall in Schwingung versetzt werden. So lässt sich in vorteilhafter Weise das in dem ersten Signal enthaltene Körperschallsignal beispielsweise einfach durch Subtrahieren des zweiten Signals von dem ersten Signal kompensieren. Dabei spielt es dann keine Rolle, wenn in dem ersten Signal dem Signalanteil des Körperschalls ein Signalanteil eines Luftschalls linear überlagert ist.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikrofons mit den zwei Membranen sind Wände der geschlossenen Kammer aus einem starren Material gebildet. Dann lässt sich ein Körperschall für ein breites Frequenzspektrum ermitteln.
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In einer alternativen Weiterbildung ist eine Wand der geschlossenen Kammer durch die erste Membran gebildet. Mit anderen Worten ist die zweite Membran in derselben, offenen Kammer wie die erste Membran angeordnet. Um dabei einen geschlossenen Bereich für die zweite Membran zu bilden, also eben eine geschlossene Kammer, ist die zweite Membran von der Öffnung der offenen Kammer aus gesehen hinter der ersten Membran angeordnet. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung der beiden Membranen.
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Durch einen Luftschall aus der Umgebung kann bei dieser Anordnung die erste Membran natürlich in der beschriebenen Weise bewegt werden. Durch die Bewegung der ersten Membran ist dann in der geschlossenen Kammer eine stehende Welle erzeugbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons weist die stehende Welle dabei in einem vorbestimmten Bereich eine Node auf. Eine Node einer stehenden Welle ist ein solcher Bereich, in welchem eine Schnelle der stehenden Schallwelle stets Null oder annähernd Null ist. Bei der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikrofons ist die zweite Membran in dem vorbestimmten Bereich, d. h. in der Node, angeordnet. Mit anderen Worten wird die zweite Membran durch den Luftschall also nicht in Schwingung versetzt. Ein Körperschall vesetzt dagegen stets beide Membranen in Schwingung. Somit lässt sich in vorteilhafter Weise unmittelbar zwischen einem Luftschall aus der Umgebung einerseits und einem Körperschall andererseits unterscheiden.
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Die offene und die geschlossene Kammer sind bevorzugt gleich groß. Dadurch lässt sich das Schwingungsverhalten der beiden Membranen in vorteilhafter Weise angleichen. Entsprechend einfach ist es dann, in dem mittels der ersten Membran erfassten Signal den Anteil des Körperschalls zu entfernen.
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Durch die erste Membran ist in der offenen Kammer ein Volumen abgegrenzt. Das in dem Volumen eingeschlossene Medium bildet zusammen mit der ersten Membran ein schwingungsfähiges System, welches die Übertragungscharakteristik des Mikrofons bestimmt. Eine solche Übertragungscharakteristik beschreibt die Veränderung des Signals des Luftschalls bei der Umwandlung in das elektrische Mikrofonsignal. Die geschlossene Kammer wird durch die zweite Membran in zwei Volumina geteilt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikrofons ist zumindest eines der beschriebenen Volumen mit Helium gefüllt. Dadurch lassen sich die akustischen Eigenschaften des Mikrofons in vorteilhafter Weise festlegen. Insbesondere kann auch für einen besonders tieffrequenten Luftschall eine stehende Welle erzeugt werden, bei der sich eine Node in einem gewünschten Bereich befindet.
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Unabhängig von einer Bauweise des Beschleunigungssensors sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikrofons die offene Kammer und der Beschleunigungssensor in einem gemeinsamen Gehäuse des Mikrofons angeordnet. Die erste Membran und der Beschleunigungssensor sind dann mechanisch besonders gut gekoppelt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein über das Gehäuse in das Mikrofon eindringender Körperschall die erste Membran und den Beschleunigungssensor in die gleiche Schwingung versetzt.
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Das erfindungsgemäße Mikrofon ist bevorzugt zumindest teilweise als ein mikro-elektromechanisches System (MEMS), d. h. als Bestandteil eines Mikrochips, ausgebildet. Dies verbessert die Möglichkeit, das Mikrofon zu miniaturisieren.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts;
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2 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Siliziummikrofons gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons; und
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3 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Siliziummikrofons gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons.
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Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Die im folgenden im Zusammenhang mit den Beispielen erläuterten Merkmale sind dabei auch in Alleinstellung und in einer anderen als durch die Beispiele veranschaulichten Kombinationen als zu der Erfindung gehörig anzusehen.
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In 2 ist ein Siliziummikrofon 10 gezeigt, das an einer Gehäuseschale 12 eines Hörgeräts befestigt sein kann. Mittels des Siliziummikrofons 10 wird auf Grundlage eines Signals eines Luftschalls 14, der auf das Siliziummikrofon 10 trifft, ein elektrisches Mikrofonsignal erzeugt. In 2 ist eine Ausbreitungsrichtung von Schallwellen des Luftschalls 14 durch Pfeile angedeutet. Das elektrische Mikrofonsignal wird von einer in 2 nicht dargestellten Signalverarbeitungseinheit verarbeitet, um ein für einen Hörgeräteträger aufbereitetes Signal zu erzeugen.
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Zum Wandeln des Signals des Luftschalls in ein erstes elektrisches Signal befindet sich in einem Mikrofongehäuse 16 des Siliziummikrofons 10 eine Kammer 18. Die Kammer 18 ist offen, d. h. in einer Wandung der Kammer 18 befindet sich eine Öffnung 20 zur Umgebung des Siliziummikrofons 10 hin. In der Kammer 18 befindet sich eine Membran 22. Durch die Öffnung 20 gelangt ein Teil des Luftschalls 14 in die Kammer 18 und bringt die Membran 22 zum Schwingen. Das Schwingen der Membran 22 ist in 2 durch gestrichelte Linien symbolisch angedeutet.
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Mittels der Membran 22 wird in dem Siliziummikrofon 10 das erste elektrische Signal erzeugt. Dazu kann die Membran 22 beispielsweise Bestandteil einer Kondensatormikrofon-Schaltungsanordnung sein.
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Das erste elektrische Signal kann allerdings neben einer Signalkomponente, die durch den Luftschall 14 erzeugt worden ist, auch eine Signalkomponente aufweisen, die durch einen Körperschall 24 erzeugt worden ist.
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Der Körperschall 24 kann beispielsweise dadurch verursacht sein, dass der Hörgeräteträger auf die Gehäuseschale 12 klopft oder das Hörgerät an dem Ohr reibt, während er das Hörgerät zurechtrückt. Der Körperschall 24 kann auch durch einen Hörer des Hörgeräts hervorgerufen worden sein, welcher einen Schall in einen Gehörgang des Hörgeräteträgers abstrahlt. Die Membran 22 wird auch durch den Körperschall 24 bewegt, wenn sich dieser in der Gehäuseschale 12 ausbreitet und das Mikrofongehäuse 16 in Schwingung versetzt. Über eine Aufhängung 26 der Membran 22 in der offenen Kammer 18 wird diese Schwingung auf die Membran 22 übertragen.
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Um den von dem Körperschall 24 erzeugten Anteil in dem ersten elektrischen Signal bestimmen zu können, wird ein zweites elektrisches Signal mittels einer Membran 28 erzeugt, die sich in einer Kammer 30 des Siliziummikrofons 10 befindet. Die Kammer 30 ist geschlossen. Mit anderen Worten ist die Membran 28 vollständig von einer Wandung 32 des Siliziummikrofons umgeben. Die Wandung 32 ist aus einem starren Material. Daher kann die Membran 28 nicht durch den Luftschall 14 in Schwingung versetzt werden. Sie wird somit ausschließlich durch den Körperschall 24 zum Schwingen angeregt. Damit ist die zweite Membran 28 ein Beschleunigungssensor des Siliziummikrofons 10.
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Mittels der zweiten Membran 28 wird ein zweites elektrisches Signal in ähnlicher Weise erzeugt wie mit der ersten Membran 22. Durch eine in 2 nicht dargestellte Schaltungsanordnung des Siliziummikrofons 10 kann das zweite Signal von dem ersten Signal der Membran 22 subtrahiert werden. Dadurch wird ein Mikrofonsignal erzeugt, bei dem der Anteil des Signals des Körperschalls 24 nahezu ausgelöscht ist. Das derart von dem Anteil des Körperschalls 24 befreite Mikrofonsignal wird an die Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet.
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Die Membran 22 und die Membran 28 können dieselbe Form aufweisen. Sie können auch aus dem gleichen Material gefertigt sein. Die Abmessungen der beiden Kammern 18 und 20 können ebenfalls gleich sein. Dann sind auch die in den Membranen 24 und 26 durch den Körperschall 28 erzeugten Schwingungen sehr ähnlich.
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Das starre oder steife Material der Wandungen 32 kann beispielsweise ein Stahl, eine Keramik, ein Kunststoff oder Silizium sein.
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Indem die beiden Membranen 22 und 28 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 als ein einziges Modul bereitgestellt sind, ergibt sich eine besonders gute mechanische Kopplung zwischen den Wänden der Kammern 18 und 30. Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass der Körperschall 24 die beiden Membranen 22 und 28 in ähnlicher Weise zu einer Schwingung anregt.
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Das Schwingungsverhalten der beiden Membrane 22, 28 wird auch durch Volumen V1 bzw. V2 und V2' bestimmt, die in der Kammer 18 bzw. 30 durch die Membran 22 bzw. 28 abgegrenzt sind. Die Volumina V1 und V2 können gleich groß sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, beispielsweise ein kleineres Volumen V2 bereitzustellen. In diesem Fall kann der Zusammenhang zwischen einer Schwingung der Membran 22 einerseits und der Membran 28 andererseits beispielsweise durch Messungen oder durch Berechnen bestimmt werden. Die Berechnung kann in Abhängigkeit von den Abmessungen der Kammern 18 und 30 sowie den Materialeigenschaften und der Form der Membranen 22 und 28 durchgeführt werden. Falls die beiden Membranen 22 und 28 ein unterschiedlichen Schwingungsverhalten aufweisen, lassen sich die beiden zu den Membranen 22 und 28 ermittelten elektrischen Signalen natürlich nicht einfach voneinander subtrahieren. Dennoch weist die Verwendung einer zweiten Membran 28 als Beschleunigungssensor den besonderen Vorteil auf, dass beispielsweise das Resonanzverhalten der zweiten Membran 28 demjenigen der ersten Membran 22 angeglichen werden kann.
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Das Mikrofongehäuse 16 kann auch als Bedienelement für das Hörgerät verwendet werden. Durch Klopfen an das Mikrofongehäuse 16 oder die Gehäuseschale 12 wird durch beide Membranen 22, 28 ein Signal mit einer sehr viel größeren Amplitude erzeugt als durch den Luftschall 14. Dieses Klopfen kann als Klopfsignal in den Signalen der beiden Mikrofone 22 und 28 erkannt werden. Die Detektion eines Klopfens kann z. B. dazu genutzt werden, zwischen Programmen des Hörgeräts umzuschalten.
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Die Membrane 22 und 28 können als mikro-elektromechanische Systeme ausgebildet sein, d. h. Teile des Siliziummikrofons 10 können als Mikrochip gefertigt sein. Sie sind dann verhältnismäßig klein, so dass das Siliziummikrofon 10 auch in sehr kleinen Hörgeräten eingebaut werden kann. Das Material, das zum Herstellen eines MEMS verwendet wird, altert auch verhältnismäßig langsam. Es ist auch chemisch stabil und robust gegen Feuchtigkeit und extreme Temperaturen.
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Anstelle der zweien Membran kann auch ein anderer Beschleunigungssensor, beispielsweise ein elektronisches Bauteil mit einem Piezoelement oder einer Zunge aus Silizium, vorgesehen sein.
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In 3 ist ein Siliziummikrofon 34 mit einer ersten Membran 36 und einer zweiten Membran 38 gezeigt. Die beiden Membranen 34 und 36 sind in einem Gehäuse 40 in einem gemeinsamen Raum angeordnet. Die Membran 36 schlieft einen Teil des Raums zu einer Öffnung 42 des Gehäuses 40 hin ab. Durch die Membran 36 wird damit in dem Gehäuse 40 eine geschlossene Kammer gebildet, in welcher sich die zweite Membran 38 befindet. Durch die Membran 38 sind wiederum zwei Volumina V3 und V4 in dem Gehäuse 40 gegeneinander abgetrennt. Das Siliziummikrofon 34 kann wie das Siliziummikrofon 10 in einer Gehäuseschale 12 eines Hörgeräts eingebaut sein.
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In dem in 3 gezeigten Beispiel trifft ein Luftschall 44 auf das Siliziummikrofon 34. Durch die Öffnung 42 gelangt ein Teil des Luftschalls 44 in das Gehäuse 40 und regt die Membran 36 zu einer Schwingung an. Die Bewegung der Membran 36 ist in 3 durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Schwingung der Membran 36 erzeugt eine Schwingung in dem Volumen V3. Diese Schwingung in dem Volumen V3 ist ein Luftschall.
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Wenn der Luftschall eine bestimmte Frequenz aufweist, wird durch eine Reflektion des Schalls an den Wänden des Gehäuses 40 in den Volumina V3 und V4 eine stehende Welle ausgebildet. Entsprechend kann es in den Volumina V3 und V4 trotz einer Schwingungsanregung durch die erste Membran 36 dazu kommen, dass eine Node ausgebildet wird, in welcher Luftmoleküle nicht durch den Luftschall ausgelenkt werden. Eine Lage einer solchen Node innerhalb des Gehäuses 40 ist dabei von der Form des Gehäuses 40 und der Membranen 36 und 38 sowie durch die Materialeigenschaften dieser Elemente bestimmt. Des Weiteren ist die Lage einer Node von der Frequenz des Luftschalls 44 abhängig.
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Bei dem Hörgerät, in dessen Gehäuseschale 12 das Siliziummikrofon 34 eingebaut ist, kommt es bei einer Benutzung desselben durch einen Hörgeräteträger häufig vor, dass ein ganz bestimmter Körperschall erzeugt wird. Dieser Körperschall weist eine typische Frequenz auf. Durch den Körperschall wird das Gehäuse 40 des Siliziummikrofons 34 zu einer Schwingung anregt, die dann über Aufhängungen der beiden Membranen 36 und 38 auf diese übertragen wird. Dies kann zu einer Störung in dem Mikrofonsignal des Siliziummikrofons 34 führen. Bei dem Siliziummikrofon 34 ist allerdings ein Teil dieses Störsignals stark gedämpft, sodass der Hörgeräteträger die Störung kaum wahrnimmt.
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Dazu sind die Form des Gehäuses 40 und diejenige der Membrane 36 und 38 sowie die Materialeigenschaften der Elemente in der folgenden Weise ausgewählt worden: Für den Fall, dass auch der Luftschall 44 die für den Körperschall typische Frequenz aufweist, wird durch diesen spektralen Anteil des Luftschalls 44 eine stehende Welle in dem Gehäuse 40 erzeugt wird, welche eine Node 46 in einem Bereich aufweist, in welchem die zweite Membran 38 angeordnet ist. Somit wird also durch den spektralen Anteil des Luftschalls 44, der die typische Frequenz aufweist, gerade keine Schwingung in der zweiten Membran 38 erzeugt. Wenn dagegen das Gehäuse 40 durch den Körperschall mit der typischen Frequenz angeregt wird, schwingen beide Membranen 36 und 38.
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Durch eine spektralen Analyse der Signale, die mittels der beiden Mikrofone erzeugt werden, wird in einer (nicht dargestellten) Signalverarbeitungseinheit festgestellt, ob die Schwingungen beider Membranen 36 und 38 die typische Frequenz aufweisen, oder ob nur die Membran 36 mit der typischen Frequenz schwingt. In Abhängigkeit davon kann also erkannt werden, ob die Schwingung mit der typischen Frequenz durch den Luftschall 44 oder den häufig wiederkehrenden Körperschall erzeugt wurde. Entsprechend kann dieser spektrale Anteil in dem Mikrofonsignal mittels eines einstellbaren Filters der Signalverarbeitungseinheit dann entweder unverändert belassen oder gedämpft werden.
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In den Volumina V3 und V4 kann sich Helium befinden. Dadurch werden Wellenlängen eines Luftschalls in den beiden Volumina reduziert. Dies ermöglicht es auch für tiefe Frequenzen, eine Node in dem Gehäuse 40 zu erzeugen, welche die zweite Membran 38 einschließt. Die Verwendung von Helium kann insbesondere bei sehr kleinen Siliziummikrofonen von Vorteil sein.
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Im Zusammenhang mit beiden Beispielen ist festzustellen, dass ein Mikrofon, dass zwei Membranen in einem gemeinsamen Gehäuse aufweist, nur geringfügig teurer in der Herstellung ist, als ein Mikrofon mit einer einzelnen Membran. Beim Herstellen eines Mikrofons fällt ein großer Teil der Kosten nämlich bei der Herstellung des Gehäuses an.
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Die Verwendung eines einzigen Gehäuses weist des Weiteren den Vorteil auf, dass Aufhängungen beider Membranen mechanisch gut gekoppelt sind. Dadurch werden die beiden Membranen durch ein Klopfen, Reiben, durch Windgeräusche oder auch durch eine akustische Rückkopplung jeweils zu derselben Schwingung angeregt, wenn diese Schwingung durch Körperschall in dem Mikrofon erzeugt wird. Mittels eines Siliziummikrofons, dass eine offene und eine geschlossene Kammer aufweist, kann zum Einen die Qualität des Ausgangssignals des Siliziummikrofons verbessert werden und zum Anderen können Kosten für Dämpfungsmaterialien eingespart werden.
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Die mittels der ersten Membran und der zweiten Membran erzeugten Signale können durch einen in dem Mikrofon integrierten Verstärker verarbeitet werden. Hier kann auch bereits eine Invertierung des mittels der in der geschlossenen Kammer angeordneten Membran erzeugten Signals erfolgen. Das Invertieren kann z. B. durch eine Phasenverschiebung um 180° bewirkt werden. Das invertierte Signal kann dann von dem Signal der ersten Membran subtrahiert werden. Durch Bereitstellen einer solchen Verarbeitung in dem Mikrofon selbst ergibt sich der Vorteil, dass das Mikrofon lediglich ein einziges, verbessertes Ausgangssignal ausgibt. Statt dessen kann natürlich auch vorgesehen sein, die Signale beider Membrane separat an Anschlüssen des Mikrofons bereitzustellen, um eine Verarbeitung beider Signale durch eine separate Signalverarbeitungseinheit zu ermöglichen.
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Insgesamt ist durch die Beispiele gezeigt, wie durch die Erfindung ermöglicht ist, in einem Mikrofonsignal einen Anteil eines Luftschalls und eines Körperschalls zu ermitteln und anschließend ein verbessertes Audiosignal für einen Hörgeräteträger bereitzustellen. In Abhängigkeit von einem Signal des Körperschalls lässt sich ein Hörgerät auch steuern.
