DE10334396B3

DE10334396B3 - Hörhilfegerät sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind

Info

Publication number: DE10334396B3
Application number: DE10334396A
Authority: DE
Inventors: Tom Weidner
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: EP1503612A3; DK1503612T3; US20050058312A1; AU2004203392A1; EP1503612B1; EP1503612A2; ATE440456T1; DE502004009913D1; AU2004203392B2

Abstract

Bei einem Hörhilfegerät mit einem Richtmikrofonsystem mit wenigstens drei Mikrofonen (5, 6, 7; 20, 21, 22; 40, 41, 42) soll das Signalübertragungsverhalten verbessert werden. Die Erfindung schlägt hierzu vor, jeweils mehrere Mikrofone zu Mikrofoneinheiten zu verschalten, wobei die Ordnung der Richtcharakteristik dieser Mikrofoneinheiten jeweils übereinstimmt. Schließlich werden die Mikrofonsignale dieser Mikrofoneinheiten addiert, so dass auch die Ordnung der Richtcharakteristik des resultierenden Mikrofonsystems der Ordnung der Richtcharakteristik der einzelnen Mikrofoneinheiten entspricht. Dadurch wird bei dem Mikrofonsystem gemäß der Erfindung das Signalübertragungsverhalten gegenüber einer einzelnen Mikrofoneinheit verbessert, ohne dass hierdurch ein erhöhtes Mikrofonrauschen oder eine Verschlechterung der Klangqualität entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörhilfegerät sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit wenigstens drei Mikrofonen, die zur Bildung eines Richtmikrofonsystems elektrisch miteinander verschaltet sind.

In modernen Hörhilfegeräten finden Einrichtungen zur Klassifikation von Hörsituationen Verwendung. Je nach Hörsituation werden die Übertragungsparameter des Hörhilfegerätes automatisch variiert. Dabei kann die Klassifikation u.a. Einfluss haben auf die Wirkungsweise von Störgeräuschunterdrückungsalgorithmen als auch auf das Mikrofonsystem. So wird beispielsweise je nach erkannter Hörsituation gewählt (diskret umgeschaltet bzw. kontinuierlich übergeblendet) zwischen einer omnidirektionalen Richtcharakteristik (Richtcharakteristik nullter Ordnung) und einer deutlichen Richtwirkung des Mikrofonsystems (Richtcharakteristik erster oder höherer Ordnung). Zur Erzeugung der Richtcharakteristik werden Gradientenmikrofone verwendet oder mehrere omnidirektionale Mikrofone elektrisch miteinander verschaltet. Derartige Mikrofonsysteme zeigen ein frequenzabhängiges Übertragungsverhalten, bei dem ein deutlicher Abfall zu tiefen Frequenzen zu verzeichnen ist. Das Rauschverhalten der Mikrofone ist dagegen frequenzunabhängig und gegenüber einem omnidirektionalen Mikrofon geringfügig verstärkt. Zum Erreichen eines natürlichen Klangeindrucks muss der Hochpassfrequenzgang des Mikrofonsystems durch Verstärkung der tiefen Frequenzen ausgeglichen werden. Dabei wird das im tiefen Frequenzbereich vorhandene Rauschen ebenfalls verstärkt und unter Umständen deutlich und störend hörbar, während leise Geräusche vom Rauschen verdeckt werden.

Aus der WO 00/76268 A2 ist ein Hörhilfegerät bekannt mit einer Signalverarbeitungseinheit und mindestens zwei Mikrofonen, die zur Bildung von Richtmikrofonsystemen unterschiedlicher Ordnung miteinander verschaltbar sind, wobei die Richtmikrofonsysteme ihrerseits in von der Frequenz der von den Mikrofonen abgegebenen Mikrofonsignale abhängiger Gewichtung miteinander verschaltbar sind. In Abhängigkeit des Ergebnisses einer Signalanalyse kann die Grenzfrequenz zwischen benachbarten Frequenzbändern, bei denen eine unterschiedliche Gewichtung der Mikrofonsignale vorgesehen ist, eingestellt werden.

Aus der EP 0 942 627 A2 ist ein Hörgerät mit Richtmikrofon-System mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, einem Hörer und mehreren Mikrofonen bekannt, deren Ausgangssignale zur Erzeugung einer individuellen Richtmikrofoncharakteristik über Verzögerungseinrichtungen und die Signalverarbeitungseinrichtung in unterschiedlicher Gewichtung miteinander verschaltbar sind. Bei dem Richtmikrofon-System kann die bevorzugte Empfangsrichtung (Hauptrichtung) in Anpassung an eine vorliegende Hörsituation individuell eingestellt werden.

Aus der US 5,524,056 ist ein Hörgerät mit einem omnidirektionalen Mikrofon und einem direktionalen Mikrofon erster oder höherer Ordnung bekannt. Das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons wird im Bereich niedriger Signalfrequenzen in seiner Amplitude verstärkt und dem Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons angeglichen. Sowohl das Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons als auch das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons sind einer Umschalteinheit zugeführt. In einer ersten Schaltstellung der Umschalteinheit ist das omnidirektionale Mikrofon und in einer zweiten Schaltstellung der Umschalteinheit das direktionale Mikrofon mit einem Hörgeräte-Verstärker verbunden. Die Umschalteinheit kann in Abhängigkeit des Signalpegels eines Mikrofonsignals automatisch umschalten.

Nachteilig bei den bekannten Hörhilfegeräten mit einem Richtmikrofonsystem ist, dass in bestimmten Hörsituationen entweder die Richtwirkung des Mikrofonsystems nicht optimal verwendet wird oder dass ein hoher Grad an Richtwirkung zu einer deutlich hörbaren Verschlechterung der Klangqualität führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Klangqualität eines Hörhilfegerätes mit Richtmikrofonsystem zu verbessern, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Hörhilfegerätes anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Hörhilfegerät mit wenigstens drei Mikrofonen, die zur Bildung eines Richtmikrofonsystems elektrisch miteinander verschaltet sind, dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Mikrofone zu einer ersten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik einer bestimmten Ordnung verschaltet sind und dass wenigstens zwei Mikrofone zu einer zweiten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet sind, wobei auch die beiden Mikrofoneinheiten zur Bildung einer dritten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet sind.

Ferner wird die Aufgabe bei einem Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit wenigstens drei Mikrofonen, die zur Bildung eines Richtmikrofonsystems elektrisch miteinander verschaltet werden, dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Mikrofone zu einer ersten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik einer bestimmten Ordnung verschaltet werden und dass wenigstens zwei Mikrofone zu einer zweiten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet werden, wobei auch die beiden Mikrofoneinheiten zur Bildung einer dritten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung elektrisch miteinander verschaltet werden.

Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät umfasst ein Mikrofonsystem mit mindestens drei Mikrofonen, um Richtcharakteristiken nullter bis zweiter Ordnung realisieren zu können. Es können jedoch auch mehr als drei Mikrofone vorhanden sein, so dass auch Richtcharakteristiken höherer Ordnung möglich sind. Wei terhin umfasst das Hörhilfegerät eine Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des von dem Mikrofonsystem erzeugten Mikrofonsignals. Die Signalausgabe erfolgt üblicherweise durch ein akustisches Ausgangssignal mittels eines Hörers. Es sind aber auch andere, z.B. Vibrationen erzeugende Ausgangswandler bekannt.

Als Richtcharakteristik nullter Ordnung im Sinne der Erfindung ist eine omnidirektionale Richtcharakteristik zu verstehen, die beispielsweise von einem einzelnen, nicht mit weiteren Mikrofonen verschalteten omnidirektionalen Mikrofon hervorgeht. Eine Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik erster Ordnung (Richtmikrofon erster Ordnung) kann beispielsweise durch ein einzelnes Gradientenmikrofon oder die elektrische Verschaltung zweier omnidirektionaler Mikrofone realisiert werden. Mit Richtmikrofonen erster Ordnung ist ein theoretisch erreichbarer Maximalwert des Direktiviti-Index (DI) von 6 dB (Hyperniere) zu erreichen. In der Praxis erhält man am KEMAR (einer Standardforschungspuppe) bei optimaler Lage der Mikrofone und bestem Abgleich der von den Mikrofonen erzeugten Signale DI-Werte von 4–4,5 dB. Richtmikrofone zweiter und höherer Ordnung weisen DI-Werte von 6 dB und mehr auf, die beispielsweise für eine bessere Sprachverständlichkeit vorteilhaft sind. Enthält ein Hörhilfegerät ein Mikrofonsystem mit beispielsweise drei omnidirektionalen Mikrofonen, so können auf dieser Basis durch geeignete Verschaltung der Mikrofone gleichzeitig Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken nullter bis zweiter Ordnung realisiert werden.

Ein einzelnes omnidirektionales Mikrofon stellt für sich eine Mikrofoneinheit nullter Ordnung dar. Wird bei zwei omnidirektionalen Mikrofonen das Mikrofonsignal eines Mikrofons verzögert, und von dem Mikrofonsignal des anderen Mikrofons subtrahiert, so entsteht eine Mikrofoneinheit erster Ordnung. Wird wiederum bei zwei Mikrofoneinheiten erster Ordnung das Mikrofonsignal einer Mikrofoneinheit verzögert, und von dem Mikrofonsignal der zweiten Mikrofoneinheit erster Ordnung subtrahiert, so ergibt sich eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung. Auf diese Weise lassen sich – abhängig von der Anzahl omnidirektionaler Mikrofone – Mikrofoneinheiten beliebiger Ordnung realisieren.

Umfasst ein Mikrofonsystem Mikrofoneinheiten unterschiedlicher Ordnung, so kann zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken umgeschaltet werden, z.B. durch An- oder Ausschalten eines oder mehrerer Mikrofone. Weiterhin können durch eine geeignete elektrische Verschaltung der Mikrofoneinheiten auch beliebige Mischformen zwischen den Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung erzeugt werden. Hierzu werden die Mikrofonsignale der Mikrofoneinheiten unterschiedlich gewichtet und addiert, bevor sie in der Signalverarbeitungseinheit des Hörhilfegerätes weiter verarbeitet und verstärkt werden. So kann auch ein kontinuierlicher, gleitender Übergang zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken realisiert werden, wodurch sich störende Artefakte beim Umschalten vermeiden lassen.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, bei einem Richtmikrofonsystem mit mehreren Mikrofonen nicht die mit der gegebenen Anzahl an Mikrofonen größtmögliche Ordnung der Richtwirkung einzustellen, sondern mehrere Mikrofoneinheiten mit niedrigerer als der größtmöglichen Ordnung zu bilden und die von diesen Mikrofoneinheiten ausgehenden Mikrofonsignale zur Weiterverarbeitung vorzusehen. Dabei können die unterschiedlichen Mikrofoneinheiten für bestimmte Frequenzbereiche optimiert werden, so dass nach der Zusammenführung der von den Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik gleicher Ordnung ausgehenden Mikrofonsignale ein Richtmikrofon derselben Ordnung entsteht, das im Vergleich zu den einzelnen Mikrofoneinheiten über einen breiten bzw. den gesamten zu übertragenden Frequenzbereich ein verbessertes Signalübertragungsverhalten zeigt.

Ein unterschiedlicher Frequenzgang der Mikrofoneinheiten kann z.B. durch eine geeignete Auswahl der omnidirektionalen Mikrofone erfolgen, die zur Bildung der Mikrofoneinheit elektrisch miteinander verschaltet sind. So können z.B. bei einer ersten Mikrofoneinheit zwei omnidirektionale Mikrofone ausgewählt werden, die sich in einem verhältnismäßig kurzen Abstand zueinander befinden, wobei an und für sich für die Richtwirkung nicht der Abstand der Mikrofone als solcher entscheidend ist, sondern der Abstand der Schalleintrittsöffnungen dieser Mikrofone. Da bei Hörhilfegeräten mit einem Richtmikrofonsystem in der Regel jedoch baugleiche Mikrofone verwendet werden und auch die Lagerung der Mikrofone sowie die Verbindung dieser Mikrofone mit jeweils einer Schalleintrittsöffnung in dem Gehäuse des Hörhilfegerätes zumindest im Wesentlichen für alle Mikrofone gleich ausgeführt ist, entspricht der Abstand der Mikrofone dem Abstand der Schalleintrittsöffnungen dieser Mikrofone. Trifft dies bei einem Hörhilfegerät nicht zu, so ist im Rahmen der Erfindung unter dem "Abstand zweier Mikrofone" korrekter Weise der Abstand der Schalleintrittsöffnungen im Gehäuse des Hörhilfegerätes zu verstehen, wobei diese jeweils über einen Schallkanal mit einem Mikrofon verbunden sind.

Bei einer zweiten Mikrofoneinheit werden zwei omnidirektionale Mikrofone miteinander verschaltet, zwischen denen im Vergleich zu der ersten Mikrofoneinheit ein größerer Abstand zwischen den beiden omnidirektionalen Mikrofonen liegt. Da das Signalübertragungsverhalten eines aus zwei omnidirektionalen Mikrofonen aufgebauten Richtmikrofons vom Abstand der Mikrofone abhängt, unterscheiden sich die beiden so gebildeten Mikrofoneinheiten in ihrem Signalübertragungsverhalten, obwohl beide Mikrofoneinheiten die gleiche Ordnung der Richtcharakteristik (im Beispiel erste Ordnung) aufweisen. Insbesondere ist die Mikrofoneinheit mit dem kurzen Abstand zwischen den beiden omnidirektionalen Mikrofonen besser zur Übertragung hoher Frequenzen und die Mikrofoneinheit mit dem größeren Abstand zwischen den beiden verwendeten omnidirekti onalen Mikrofonen besser zur Übertragung niedriger Frequenzen geeignet. Werden die von beiden Mikrofoneinheiten ausgehenden Mikrofonsignale anschließend zusammengeführt, so resultiert ein Mikrofonsystem, das über einen breiten Frequenzbereich ein gutes Signalübertragungsverhalten zeigt. Weiterhin ist bei dem so gebildeten Mikrofonsystem das Signal-Rausch-Verhältnis gegenüber einem Richtmikrofon verbessert, bei dem die mit der vorhandenen Anzahl an Mikrofonen größtmögliche Ordnung der Richtwirkung eingestellt ist.

Neben der Zusammenschaltung von Mikrofonen mit unterschiedlichem Abstand existiert eine weitere Möglichkeit zur Bildung von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik gleicher Ordnung und unterschiedlichem Signalübertragungsverhalten. Durch eine Einstellung der Signalverzögerung bei wenigstens einem Mikrofonsignal der Mikrofone, die zu einer Mikrofoneinheit miteinander verschaltet sind, lässt sich ein "künstlicher Abstand" zwischen diesen Mikrofonen einstellen. Eine Zunahme der Signalverzögerung führt nämlich auch hierbei dazu, dass sich – ähnlich wie bei einer Vergrößerung des physikalischen Abstandes der Mikrofone – eine Verbesserung des Signalübertragungsverhaltens im Tieftonbereich und eine Verschlechterung bei höheren Frequenzen einstellt. Durch die Einstellung unterschiedlicher Verzögerungszeiten bei mehreren Mikrofoneinheiten kann dadurch auch dann eine Verbesserung des insgesamt resultierenden Signalübertragungsverhaltens erreicht werden, wenn die einzelnen Mikrofone der unterschiedlichen Mikrofoneinheiten jeweils in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.

Durch die Erfindung ergeben sich für den Hörhilfegeräteträger deutliche Vorteile. So wird durch das Mikrofonsystem weniger Rauschen erzeugt als bei einem Mikrofonsystem mit der größtmöglichen Ordnung der Richtcharakteristik, die mit der vorhandenen Anzahl an Mikrofonen möglich ist. Weiterhin zeigt das Mikrofonsystem über einen breiten Frequenzbereich ein hohes Maß an Empfindlichkeit. Der bei Richtmikrofonen typi scherweise vorhandene Hochpasseffekt, der zu einer Verfälschung des gewohnten Klangbildes führt, kann dadurch abgemildert werden. Weiterhin wird auch die Richtwirkung verbessert. So ist z.B. der AI-DI eines gemäß der Erfindung aufgebauten Richtmikrofonsystems höher als bei einem herkömmlichen Richtmikrofonsystem gleicher Ordnung.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine den unterschiedlichen Mikrofoneinheiten nachgeschaltete Gewichtungseinheit vor, durch die die von den unterschiedlichen Mikrofoneinheiten ausgehenden Mikrofonsignale vor der Addition unterschiedlich gewichtet werden können.

Bei dem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung handelt es sich beispielsweise um ein hinter dem Ohr tragbares Hörgerät, ein in dem Ohr tragbares Hörgerät, ein implantierbares Hörgerät, ein Taschenhörgerät oder eine Hörbrille. Weiterhin kann das Hörhilfegerät gemäß der Erfindung auch Teil eines mehrere Geräte zur Versorgung eines Schwerhörigen umfassenden Hörgerätesystems sein, z.B. Teil eines Hörgerätesystems mit zwei am Kopf getragenen Hörgeräten zur binauralen Versorgung, Teil eines Hörgerätesystems mit einem am Kopf tragbaren Hörgerät und einer am Körper tragbaren externen Prozessoreinheit, Teil eines ganz oder teilweise implantierbaren Hörgerätesystems mit mehreren Komponenten oder Teil eines Hörgerätesystems mit externen Zusatzkomponenten wie Fernsteuereinheit oder externer Mikrofoneinheit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein hinter dem Ohr tragbares Hörhilfegerät mit drei Mikrofonen,
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Richtmikrofonsystems eines Hörhilfegerätes mit drei omnidirektionalen Mikrofonen,
3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform des Richtmikrofonsystems eines Hörhilfegerätes mit drei omnidirektionalen Mikrofonen und
4 das Signalübertragungsverhalten eines aus drei Mikrofonen gemäß der Erfindung aufgebauten Richtmikrofonsystems.
1 zeigt ein hinter dem Ohr tragbares Hörhilfegerät 1, in dessen Gehäuse drei Schalleintrittsöffnungen 2, 3 und 4 vorhanden sind. Der in die Schalleintrittsöffnung 2 einfallende Schall ist einem omnidirektionalen Mikrofon 5, der in die Schalleintrittsöffnung 3 einfallende Schall einem omnidirektionalen Mikrofon 6 und der in die Schalleintrittsöffnung 4 einfallende Schall einem omnidirektionalen Mikrofon 7 zugeführt. Die Mikrofone 5–7 wandeln jeweils ein akustisches Eingangssignal in ein elektrisches Mikrofonsignal, wobei durch unterschiedliche elektrische Verschaltungen der drei Mikrofone 5, 6 und 7 unterschiedliche Richtcharakteristiken des Mikrofonsystems einstellbar sind. Das aus dem Mikrofonsystem hervorgehende Mikrofonsignal ist zur Weiterverarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung einer Signalverarbeitungseinheit 8 zugeführt. Schließlich wird das elektrische Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 8 durch einen Hörer 9 in ein akustisches Signal gewandelt und über einen Schallkanal 10 und einen daran anschließenden Schallschlauch (nicht dargestellt) dem Gehör eines Hörgeräteträgers zugeführt. Zur Spannungsversorgung der elektrischen Komponenten des Hörhilfegerätes 1 ist eine Batterie 11 vorgesehen. Weiterhin umfasst das Hörhilfegerät 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel zwei Bedienelemente 12 und 13, wobei der Tastschalter 12 zur Programmwahl und der Lautstärkesteller 13 zur Einstellung der Lautstärke dient.
Bei einem Hörhilfegerät 1 mit einem Mikrofonsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel können Richtwirkungen nullter bis zweiter Ordnung erzeugt werden. Bislang wurde für einen omnidirektio nalen Empfang (Richtwirkung nullter Ordnung) lediglich das Mikrofonsignal eines Mikrofons, z.B. des Mikrofons 5, weiterverarbeitet. Um eine Richtwirkung erster Ordnung zu erzeugen, wurden zwei Mikrofone elektrisch miteinander verschaltet, z.B. die Mikrofone 5 und 7, und das Ausgangssignal dieser Mikrofoneinheit weiterverarbeitet. Das Ausgangssignal des dritten Mikrofons (im Beispiel das Ausgangssignal des Mikrofons 6) wurde nicht verwendet. Vorzugsweise ist daher das Mikrofon 6 bei dieser Betriebsart des Hörhilfegerätes 1 abgeschaltet. Nur zur Erzeugung einer Richtwirkung zweiter Ordnung wurden die Ausgangssignale aller drei Mikrofone verwendet. Beispielsweise können hierzu die Mikrofone 5 und 6 zu einer ersten Mikrofoneinheit mit Richtwirkung erster Ordnung verschaltet werden, indem das von dem Mikrofon 6 ausgehende Mikrofonsignal verzögert und von dem Mikrofonsignal subtrahiert wird, das von dem Mikrofon 5 ausgeht. Ebenso kann das von dem Mikrofon 7 ausgehende Mikrofonsignal verzögert und von dem Mikrofonsignal, das von dem Mikrofon 6 ausgeht, subtrahiert werden. Dadurch entsteht eine zweite Mikrofoneinheit erster Ordnung. Eine Richtwirkung zweiter Ordnung erhält man beispielsweise dadurch, dass das von der zweiten Mikrofoneinheit ausgehende Mikrofonsignal verzögert und von dem Mikrofonsignal der ersten Mikrofoneinheit subtrahiert wird.
Gemäß der Erfindung werden nun – zumindest in einer von mehreren möglichen Betriebsarten das Hörhilfegerätes 1 – die drei omnidirektionalen Mikrofone 5, 6 und 7 zur Bildung zweier Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik erster Ordnung elektrisch miteinander verschaltet. Dabei wird vorzugsweise die erste Mikrofoneinheit aus den beiden Mikrofonen 5 und 6 und die zweite Mikrofoneinheit aus den beiden Mikrofonen 5 und 7 gebildet. Wie der Zeichnung leicht entnommen werden kann, ist damit der Abstand der beiden Mikrofone 5 und 6 (bzw. der Abstand der Schalleintrittsöffnungen 2 und 3 der beiden Mikrofone 5 und 6) der ersten Mikrofoneinheit klein im Verhältnis zum Abstand der beiden Mikrofone 5 und 7 (bzw. zum Abstand der Schalleintrittsöffnungen 2 und 4 der Mikrofone 5 und 7) der zweiten Mikrofoneinheit. Daraus resultiert ein besseres Signalübertragungsverhalten der ersten Mikrofoneinheit im Bereich höherer, mit dem Hörhilfegerät übertragbarer Frequenzen und ein besseres Signalübertragungsverhalten der zweiten Mikrofoneinheit im Tieftonbereich. Werden nun gemäß der Erfindung die beiden Mikrofonsignale der Mikrofoneinheiten erster Ordnung nicht zur Bildung eines Richtmikrofons mit Richtwirkung zweiter Ordnung elektrisch miteinander verschaltet, sondern lediglich addiert, so weist das so aus den Mikrofonen 5, 6 und 7 gebildete Richtmikrofonsystem zwar ebenfalls nur eine Richtcharakteristik erster Ordnung auf, jedoch – über den gesamten übertragbaren Frequenzbereich betrachtet – mit einem verbessertes Signalübertragungsverhalten im Vergleich zu den einzelnen, aus jeweils zwei omnidirektionalen Mikrofonen gebildeten Mikrofoneinheiten. Vorteilhaft muss dieser Zugewinn nicht durch ein erhöhtes Mikrofonrauschen erkauft werden, wie dies bei einer elektrischen Verschaltung der drei omnidirektionalen Mikrofone 5, 6 und 7 zu einem Richtmikrofonsystem mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung der Fall wäre. Auch die damit verbundene, stark ausgeprägte Hochpasscharakteristik eines derartigen Richtmikrofonsystems zweiter Ordnung mit dem damit verbundenen ungewohnten Klangbild wird durch die Erfindung vermieden.
2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild des Richtmikrofonsystems eines Hörhilfegerätes mit drei omnidirektionalen Mikrofonen 20, 21 und 22, das z.B. wie in 1 veranschaulicht in einem Hörhilfegerät 1 angeordnet sein kann. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist den drei omnidirektionalen Mikrofonen 20, 21 und 22 jeweils eine Signalvorverarbeitungseinheit 23, 24 bzw. 25 nachgeschaltet. In den Signalvorverarbeitungseinheiten 23–25 erfolgt z.B. jeweils eine A/D-Wandlung, ein Mikrofonabgleich zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen bei den Mikrofonen, eine Signalverzögerung usw. Im Ausführungsbeispiel wird das von dem omnidirektionalen Mikrofon 21 ausgehende elektrische Mikrofonsignal in der Signalvorverarbeitungseinheit 24 verzögert, invertiert und in dem Addierer 26 zu dem von dem omnidirektionalen Mikrofon 20 ausgehenden elektrischen Mikrofonsignal addiert. Somit bilden die beiden omnidirektionalen Mikrofone 20 und 21 eine erste Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung. Ebenso wird auch das von dem omnidirektionalen Mikrofon 22 ausgehende elektrische Mikrofonsignal in der Signalvorverarbeitungseinheit 25 verzögert und invertiert und in einem Addierer 27 zu dem von dem omnidirektionalen Mikrofon 20 ausgehenden elektrischen Mikrofonsignal addiert. Auch die beiden Mikrofone 20 und 22 bilden dadurch eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung. Die Invertierung eines Mikrofonsignals und anschließende Addition mit dem jeweils anderen Mikrofonsignal entspricht faktisch einer Subtraktion der beiden Mikrofonsignale. Im Unterschied zu bekannten Richtmikrofonanordnungen mit drei omnidirektionalen Mikrofonen erfolgt nun keine Verzögerung und Invertierung eines Mikrofonsignals der beiden Mikrofoneinheiten, wodurch mittels Addition zu dem Mikrofonsignal der jeweils anderen Mikrofoneinheit ein Richtmikrofonsystem mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung entstehen würde. Stattdessen werden die beiden von den Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik erster Ordnung ausgehenden Mikrofonsignale jeweils zunächst einer Filtereinheit 28 bzw. 29 zugeführt und anschließend in einem Addierer 30 addiert. Dabei ist die Filtereinrichtung 28 als Hochpass und die Filtereinrichtung 29 als Tiefpass ausgeführt. Da keines der beiden Mikrofonsignale am Eingang des Addierers 30 verzögert und invertiert wird, stammt auch das am Ausgang des Addierers 30 anliegende Mikrofonsignal von einem Mikrofonsystem mit Richtcharakteristik erster Ordnung. Dieses durchläuft schließlich die bei Hörhilfegeräten übliche weitere Signalverarbeitung (aus dem Schaltbild nicht ersichtlich). Bei einer geometrischen Anordnung der Mikrofone 20, 21 und 22 bzw. der Schalleintrittsöffnungen dieser Mikrofone gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ergeben sich auch bei dem Richtmikrofonsystem gemäß 2 die bei den Erläuterungen zu 1 beschriebenen Vorteile.
Eine alternative Ausführungsform zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt 3. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei omnidirektionale Mikrofone 40, 41 und 42 zur Bildung eines Richtmikrofonsystems mit Richtcharakteristik erster Ordnung miteinander verschaltet. Auch den Mikrofonen 40, 41 und 42 ist jeweils eine Signalvorverarbeitungseinheit 43, 44 bzw. 45 nachgeschaltet. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 bilden dabei jedoch jeweils zwei nebeneinander angeordnete Mikrofone eine Mikrofoneinheit erster Ordnung. So wird das von dem omnidirektionalen Mikrofon 41 ausgehende elektrische Mikrofonsignal in der Signalvorverarbeitungseinheit 44 verzögert und invertiert und in einem Addierer 46 zu dem von dem omnidirektionalen Mikrofon 40 ausgehenden Mikrofonsignal addiert. Die beiden omnidirektionalen Mikrofone 40 und 41 bilden somit eine erste Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung. Entsprechend wird auch das von dem omnidirektionalen Mikrofon 42 ausgehende Mikrofonsignal in der Signalvorverarbeitungseinheit 45 verzögert und invertiert und in einem Addierer 47 zu dem von dem omnidirektionalen Mikrofon 41 ausgehenden Mikrofonsignal addiert. Damit bilden auch die beiden Mikrofone 41 und 42 eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung. Den nicht notwendigerweise erforderlichen Filtereinrichtungen 28 und 29 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 entsprechende Filtereinrichtungen sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 nicht vorgesehen. Zur unterschiedlichen Gewichtung der Mikrofonsignale ist jedoch eine Gewichtungseinheit 51 vorhanden.
Werden in den beiden Signalvorverarbeitungseinheiten 44 und 45 unterschiedliche Signalverzögerungen eingestellt, so wird dadurch ein ähnlicher Effekt erzielt, wie er auch durch den unterschiedlichen geometrischen Abstand jeweils zweier Mikrofone, die ein Mikrofonpaar bilden, gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 erzeugt wird. Damit resultiert bei den Mikrofoneinheiten auch bei gleichem geometrischem Abstand der Mikrofone 40, 41 und 42 ein unterschiedliches Signalübertra gungsverhalten in Abhängigkeit der Frequenz. Insgesamt ergibt sich somit auch bei diesem Ausführungsbeispiel – über das gesamte von dem Hörhilfegerät übertragene Frequenzspektrum betrachtet – ein gegenüber einer reinen Zwei-Mikrofon-Anordnung verbessertes Signalübertragungsverhalten mit den bereits genannten Vorteilen.
In 4 ist der wesentliche Vorteil der Erfindung grafisch veranschaulicht. Dargestellt ist in einem Diagramm das Signalübertragungsverhalten zweier Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik erster Ordnung in Abhängigkeit der Signalfrequenz. Es sind zwei Übertragungskurven A und B ersichtlich, wobei die Kurve A das Signalübertragungsverhalten einer Mikrofoneinheit mit einem verhältnismäßig großen Abstand zwischen den einzelnen Mikrofonen bzw. einer verhältnismäßig großen Verzögerungszeit wiedergibt. Im Unterschied hierzu zeigt die Kurve B das Signalübertragungsverhalten bei geringem Mikrofonabstand bzw. kleiner Verzögerungszeit. Beide Kurven weisen die typische Hochpasscharakteristik eines Richtmikrofonsystems auf. Werden gemäß der Erfindung die Mikrofonsignale beider Mikrofoneinheiten addiert, so resultiert insgesamt ein Signalübertragungsverhalten gemäß der Kurve C, die bei niedrigen Frequenzen im Wesentlichen mit der Kurve A und bei höheren Frequenzen im Wesentlichen mit der Kurve B zusammenfällt. Insgesamt resultiert somit über einen verhältnismäßig breiten Frequenzbereich ein gutes Signalübertragungsverhalten.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele mit einem Richtmikrofonsystem mit jeweils drei Mikrofonen beschränkt, sondern sie lässt sich in analoger Weise auch auf Richtmikrofonsysteme mit mehr als drei Mikrofonen übertragen.

Claims

Hörhilfegerät (1) mit wenigstens drei Mikrofonen (5, 6, 7; 20, 21, 22; 40, 41, 42), die zur Bildung eines Richtmikrofonsystems elektrisch miteinander verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Mikrofone (5, 6; 20, 21; 40, 41) zu einer ersten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik einer bestimmten Ordnung verschaltet sind und dass wenigstens zwei Mikrofone (5, 7; 20, 22; 41, 42) zu einer zweiten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet sind, wobei auch die beiden Mikrofoneinheiten zur Bildung einer dritten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet sind.
Hörhilfegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand zwischen den beiden Mikrofonen (5, 6; 20, 21; 40, 41) der ersten Mikrofoneinheit von dem Abstand der beiden Mikrofone (5, 7; 20, 22) der zweiten Mikrofoneinheit unterscheidet.
Hörhilfegerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein erstes, ein zweites und ein drittes omnidirektionales Mikrofon (5, 6, 7), denen jeweils eine Schalleintrittsöffnung (2, 3, 4) zugeordnet ist, wobei die Schalleintrittsöffnungen (2, 3, 4) zumindest näherungsweise entlang einer Geraden angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Mikrofon (5, 6) zu einer ersten Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung verschaltet ist, wobei das erste und das dritte Mikrofon (5, 7) zu einer zweiten Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik erster Ordnung verschaltet ist und wobei die Mikrofonsignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit ohne eine relative Verzögerung der Mikrofonsignale zueinander und ohne Invertierung eines der Mikrofonsignale einem Addierer (30, 50) zugeführt sind.
Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine der ersten Mikrofoneinheit nachgeschaltete erste Filtereinheit (28) und eine der zweiten Mikrofoneinheit nachgeschaltete zweite Filtereinheit (29), wobei von den Filtereinheiten (28, 29) unterschiedliche Filterfunktionen ausführbar sind.
Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1) mit wenigstens drei Mikrofonen (5, 6, 7; 20, 21, 22; 40, 41, 42), die zur Bildung eines Richtmikrofonsystems elektrisch miteinander verschaltet werden, dadurch gekenn0zeichnet, dass wenigstens zwei Mikrofone (5, 6; 20, 21; 40, 41) zu einer ersten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik einer bestimmten Ordnung verschaltet werden und dass wenigstens zwei Mikrofone (5, 7; 20, 22; 41, 42) zu einer zweiten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung verschaltet werden, wobei auch die beiden Mikrofoneinheiten zur Bildung einer dritten Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik derselben Ordnung elektrisch miteinander verschaltet werden.
Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein von einem Mikrofon (6; 21; 41) der ersten Mikrofoneinheit ausgehendes Mikrofonsignal verzögert und von dem Mikrofonsignal des anderen Mikrofons (5; 20; 40) der ersten Mikrofoneinheit subtrahiert wird und dass jeweils ein von einem Mikrofon (7; 22; 42) der zweiten Mikrofoneinheit ausgehendes Mikrofonsignal verzögert und von dem Mikrofonsignal des anderen Mikrofons (5; 20; 41) der zweiten Mikrofoneinheit subtrahiert wird, wobei sich die bei der ersten Mikrofoneinheit durchgeführte Verzögerung von der bei der zweiten Mikrofoneinheit durchgeführten Verzögerung unterscheidet.
Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der ersten Mikrofoneinheit und von der zweiten Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignale unterschiedlich gefiltert und addiert werden.
Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der ersten Mikrofoneinheit und von der zweiten Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignale unterschiedlich gewichtet und addiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den beiden Mikrofonen (5, 6; 20, 21) der ersten Mikrofoneinheit kleiner ist als der Abstand der beiden Mikrofone (5, 7; 20, 22) der zweiten Mikrofoneinheit und dass bei dem von der ersten Mikrofoneinheit ausgehende Mikrofonsignal eine Hochpassfilterung und bei dem von der zweiten Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignal eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die bei einem der beiden Mikrofone (6; 21; 41) der ersten Mikrofoneinheit durchgeführte Verzögerung kleiner ist als die bei einem der beiden Mikrofone (7; 22; 42) der zweiten Mikrofoneinheit durchgeführten Verzögerung und dass bei dem von der ersten Mikrofoneinheit ausgehende Mikrofonsignal eine Hochpassfilterung und bei dem von der zweiten Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignal eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird.