DE1938435A1 - Hoergeraet - Google Patents

Description

Hörgerät

Bei der Erfindung handelt es sich um die Verbesserung der Wirkungsweise elektroakustischer Hörgeräte für Schwerhörige.

Elektroakustische Hörgeräte sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Die älteste Ausführungsform ist ein Kästchen, das an der Vorderseite des Körpers getragen: wird und außer dem Schallempfänger die Elemente der Schaltung und die Speisungsquelle enthält. Im Zuge der Tendenz, das Hörgerät immer unauffälliger zu gestalten, sind die Ausführungsformen der Hörbrille, des Hinter-dem-Ohr-Gerätes und des Im-Ohr-Gerätes entstanden, die jeweils am Kopfe getragen werden. Als Schallempfänger werden allgemein Schallwandler nach dem elektromagnetischen Prinzip, vorzugsweise mit Kugelcharakteristik, verwendet.

Das Maß der Hörschädigung bestimmt den von einem Hörgerät geforderten Verstärkungsgrad. Andererseits ist der Verstärkungsgrad durch das Einsetzen akustischer Rückkopplung infolge eines Energierückflusses vom Schallgeber zum Schallempfänger begrenzt. Beispielsweise begünstigt bei den am Kopfe getragenen Hörgeräten der kleine Abstand zwischen Schallgeber und Schallempfänger den Energierückfluß, so daß der hier-

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durch eingeengte Verstärkungsgrad in Fällen stärkerer Hörschädigung unzureichend ist..

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Hörgeräten der verschiedenen Ausführungsformen diesen schwerwiegenden Mangel zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung ein Hörgerät derart ausgebildet, daßder Schallgeber sowie die Elemente der Schaltung und die Elemente zur Speisung des Hörgerätes mit einem nach dem fe elektrostatischen Prinzip arbeitenden Schallempfänger kombiniert sind. Der elektrostatische Schallempfänger kann, dabei aus einem oder mehreren Kondensätormikrophonen bestehen:.

Die bei» Schwiagungseinsatz eines Hörgerätes auftretenden Pfeiftöne entstehen am Resonanzstellen innerhalb des Übertragungsbereiches· Hierbei liegt folgender Zusammenhang vor:

Da bei elektromagnetischen Schalleapfängern die Energieumwandlung über das magnetische Feld erfolgt, amß deren Schwiagungssyste» im ™ Falle des Druckempfängers reibungsgeheamt, im Falle des Druckgradientenempfängers massegehemmt sein. Deshalb muß die Hauptresonanz des elektromagnetischen Schallempfängers in jedem Falle an das untere Ende des übertraguagsbereiches gelegt werden. Der Forderung, das Schwiegungssystem des Schall empf änger.s so auszubilden, daß die Hauptresottanz am unteren Ende des Frequenzbereiches außerhalb des Übertragungsbereiches liegt, kann jedoch bei elektromagnetischen Schallempfättgern für Hörgeräte nicht entsprochen werden. Der Platz für das hierzu erforderliche große Luftvolumen ist innerhalb der Abmessungen eines Hörgerätes nicht vorhanden. Aus diesem Grunde ist der übertragungsbe-

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reich vbn Hörgeräten mit elektromagnetischen Schallempf ängern nach tiefen Frequenzen hin eingeengt. Ausser der Hauptresonanz sind aber nun noch weitere Resonanzen innerhalb des Übertragungsbereiches vorhanden. Um den geforderten Übertragungsbereich bei einem elektromagnetischen Schallempfänger zu erzielen, ist es notwendig, Resonatoren im mittleren und oberen übertragungsbereich vorzusehen* Es liegt nun ant Aufbau des elektromagnetischen, Schallempfängers, daß diese Resonatoren, deren Resonanzkurven in ihrer Aneinanderreihung letztlich die Frequenzkurve des Schallempfangers darstellen, nicht ausreichend bedämpft werden können. Je kleiner nun das Dekrement dieser im übertraguttgsbereich liegenden Resonanzkurven ist, umso geringer ist der erforderliche Energierückfluß, um akustische Rückkopplung und damit den Pfeifeinsatz zu bewirken.

Bei elektrostatischen Schallempfängern, wo die Energieumwandlung über das elektrostatische Feld erfolgt, muß das Schwingungssystem für den Druckempfänger elastisch gehemmt, für den Druckgradi en ten emp fänger reibungsgehemmt aö.n. Somit muß das Schwingungssystem im Falle des Druck empf angers hoch, im Falle des Druckgradientenempfängers tief abgestimmt werden. In beiden Fällen kann, im Gegensatz zu elektromagnetischen Schallempfängern, das Schwingungssystem des elektrostatischen Schallempfängers für ein Hörgerät so ausgebildet werden, daß diese Resonanzen stets außerhalb des Ubertragungsbereiches liegen, da hierzu Luftvolumina, die den Abmessungen des Hörgerätes widersprechen, nicht erforderlich sind. Ein weiterer wesentlicher Unterschied gegenüber elektromagnetischen Schallempfangern besteht nun darin, daß zusätzliche Resonatoren im Ubertragungsbereich nicht erforderlich sind. Schließlich kann das Schwingungssystem von elektrostatischen Schallempfangern in—

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- in"der geringen Masse der Membrane und des kleinen Abstandes die-, ser von der festem Elektrode so bedämpft werden, daß eine praktisch geradlinige vorzugsweise abscissenparallele Frequenzkurve im gesamten Übertragungsbereich bewirkt wird. Da also aufgrund des dargestellten Sachverhaltes keine Resonanzstellen innerhalb des übertragungsbereiches auftreten, ist die Schwingungsneigung von Hörgeräten mit elektrostatischen Schallempfängern wesentlich reduziert. Durch das Fehlen von Resonanzstellen innerhalb des Übertragungsbereiches treten keine Einschwingvorgänge auf, so daß gegenüber den elektromagnetischen Schallempfängern auch eine wesentlich höhere übertragungsgüte erzielt wird. * -

Bei am Kopfe getragenen Hörgeräten mit elektromagnetischen Schallempfängern beträgt die untere Grenzfrequenz des übertragungsbereiches etwa 500 Hz. Diese starke Minderung der übertragungsgüte muß in Kauf genommen werden, da nach dem oben Gesagten eine weitere Ausdehnung des übertragungsbereiches nach tiefen Frequenzen hin nicht möglich ist. Es ist nun. ein weiterer bedeutender Vorteil bei der Verwendung elektrostatischer Schallempfänger darin gegeben, daß einer Ausdehnung des übertragungsbereiches nach tiefen Frequenzen hin praktisch keine Grenze gesetzt ist. -

Um nun bei einem Hörgerät die Rückflußdämpfung zwischen Schallgeber und Schallempfänger noch wesentlich zu erhöhen, so daß beispielsweise auch die am Kopfe getragenen Hörgeräte mit einem Verstärkungsgrad arbeiten können, der jedem Maß von Hörschädigung gerecht wird, wird gemäß der weiteren Erfindung ein Hörgerät mit elektrostatischem Schall-

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empfänger derart ausgebildet, daß der elektrostatische Schallempfänger mindestens eine bevorzugte Schallaufnahme-Richtung aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Richtcharakteristik des elektrostatischen Schallempfängers der Richtcharakteristik eines reinen Druckgradientenempfangers oder auch der Richtcharakteristik der Superposition eines reinen Druckgradientenempfängers mit einem Druckempfänger entspricht, wobei deren Anteile gleich oder verschieden groß sein können.

Den Einbau eines Druckgradientenempfängers in ein Hörgerät wird man nun. stets so vornehmen, daß die bevorzugte Schallaufnahmerichtung nach vorne zeigt. Bei am Kopfe getragenen Hörgeräten ist dann die bevorzugte Schallaufnahmerichtung eine Parallele zur Mittel^senk— rechten auf die Verbindungslinie der beiden Ohren. Man kann, nun stets die Anordnung des Schallgebers relativ zum Schallempfänger so treffen, daß die vom Schallgeber zum Schallempfänger rückfließende Energie diesen in Schalleinfallsrichtungen reduzierter Empfindlichkeit beaufschlagt.

Nun ist einzusehen, daß diese Rückflußdämpfung frequenzunabhängig sein muß. Es ist bekannt, daß bei gerichteten elektromagnetischen Schallempfängern die Unabhängigkeit der Richtcharakteristik nur in einem verhältnismäßig kleinen Frequenzbereich innerhalb des Ubertragungsbereiches erreicht werden kann. Dahingegen können elektrostatische Schallempfänger stets so ausgebildet werden, daß ihre Richtcharakteristik frequenzunabhängig im gesamten Ubertragungsbereich ist. Es ist nun ein weiterer Vorteil der gerichteten elektrostatischen/Schallempfänger,

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daß Dämpfungen bis zu 30 dB frequenzunabhängig erzielt werden, im Gegensatz zu elektromagnetischen Schallempfängern. Damit aber ist der Schwittguttgseinsatz selbst bei am Kopfe getragenen Hörgeräten mit hohem Verstärkungsgrad unterbuitden.

Bei der Verwendung gerichteter elektrostatischer Schallempfänger ist nun ein: weiterer bedeutender Vorteil gegeben. Stimmt die aufgrund der Richtcharakteristik bevorzugte Schällaufnahemrichtung mit der Richtung der Verbindungslinie zwischen Schallgeber und der Schallquelle eines gewünschten Schallereignisses überein, so wird das Schallereignis dieser Schallquelle gegenüber anderen gleichzeitig vorhandenen Schallereingissen infolge der maximalen Empfindlichkeit des Schallempfängers in dieser Richtung in den Vordergrund des Höreindruckes gestellt. Damit ist die Selektion des gewünschten Schallereignisses gegenüber den anderen, gleichzeitig vorhandenen, und zwar vom Hörgeschädigten meist als störend empfundenen Schallereignissen bewirkt. Die Selektion des gewünschten Schallereignisses ist jedoch nur bei Verwendung von gerichteten, elektrostatischen Schallempfangern einwandfrei gewährleistet, da nur diese der hierbei unabdingbaren Forderung einer im gesamten Übertragungsbereich frequenzunabhängigen Richtcharakteristik entsprechen.

Es kann nun für den Träger eines Hörgerätes nützlich oder notwendig sein, zwischen zwei oder mehreren Richtcharakteristiken die für die gegebenen akustischen Verhältnisse jeweils optimale Richtcharakteristik wahlweise einstellen zu können. So kann beispielsweise in einem anderen Falle aber eine Richtcharakteristik mit starker Bündelung für den Hörvorgang im Gesamten optimal sein. Es ist aber auch denkbar, daß

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in gewissen Fällen eine ungerichtete Charakteristik erwünscht ist. Diese Aufgabenstellung kann bei der Verwendung von elektrostatischen Schallempfängern ohne weiteres dadurch gelöst werden, daß man diese in bekannter Weise in zwei oder mehreren Richtcharakteristiken umschaltbar ausbildet. Diese Umschaltung kann entweder in definierten Charakteristiken oder in gleitendem Übergang erfolgen derart, daß alle möglichen Richtcharakteristiken zwischen der Richtcharakteristik eines reinen Druckgradientenempfängers und einem Druckempfänger eingestellt werden können, die Richtcharakteristik des reinen Druckgradientenempfängers und des Druck emp fänger ε eingeschlossen·

Hörgeräte werden heute allgemein in Halbleiter-Technik: aufgebaut, insbesondere wegen der in diesem Falle günstigen Speisungsart. Strom und Spannung für Transistoren können niedrig gehalten werden, was der Speisungsquelle von Hörgeräten zugute kommt.

Da jedoch elektrostatische Schallempfänger einen sehr hochohmigen Schaltungseingang erfordern, wurden bisher elektrostatische Schallempfänger in Hörgeräten nicht verwendet. Zur Durchführung des Erfinduttgsgedankens wird nun ein elektrostatischer Schallempfänger in Verbindung mit einem Feldeffekttransistor in der Eingangsschaltung verwendet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, den Feldeffekttransistor im Hinblick auf die erforderlichen geringen Diaensionen in einer integrierten Schaltung vorzusehen.

In einer solchen Niederfrequenzschaltung benötigen die elektrostatischen Schallempfänger eine Polarisationsspannung, die in der Regel eine

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Größenordnung höher liegt als die für diese Schaltung erforderliche Speisespannung» Zur Erzeugung dieser Palarisationsspannung kann man sich nun eines GleichspannUÄgswandlers bedienen. Seine zusätzliche Stromaufnahme belastet aber die Speisungsquelle, deren Kapazität angesichts der kleinen für ein Hörgerät geforderten Dimensionen nicht beliebig,vergrößert werden kann. Andererseits kann man selbstverständlich die Polarisationssapnnung auch einer separaten Speisungsquelle entnehmen, die sich praktisch nur durch Lagerung verbraucht« Indessen erfordert eine solche separate Speisungsquelle zusätzlichen Raum, was der Tendenz nach weitestgehender Verkleinerung des Hörgerätes zuwiderläuft. Um diese Wachteile auszuschalten, wird gemäß der weiteren Erfindung bei einem Hörgerät ein Kondensatormikrophon mit einem Elektret aufgebaut. Da hierbei besondere Maßnahmen zur Aufrechterhai tung der Polarisationsspannung nicht erforderlich sind, entfällt die Notwendigkeit, einen erhöhten Stromverbrauch oder -zusätzliche Elemente in Kauf zu nehmen.

Selbstverständlich kann auch eine Hochfrequenzschaltung für einen elektrostatischen Schallempfänger in einem Hörgerät Verwendung finden*

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Claims (5)

1. Zur Patentanmeldung "Hörgerät." -^- Dx-, Ing. Karl Schoeps

   Patentansprüche

   Hörgerät, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgeber sowie die Elemente der Schaltung und die Elemente zur Speisung des Hörgerätes mit einem nach dem elektrostatischen Priazip arbeitenden Schallempfänger kombiniert sind.
2. 2. Hörgerät, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Schallempfänger mindestens eine bevorzugte Schallaufnahme— richtung aufweist,
3. 3. Hörgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik des elektrostatischen Schallempfängers der Richtcharakteristik eines reinen Druckgradientenempfängers oder der Richtcharakteristik der Superposition eines reinen Druckgradientenempfängers mit einem Druckempfänger entspricht, deren Anteile gleich oder verschieden groß sind.
4. if. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Schallempfänger in einem Hörgerät in Verbindung mit einem iit der Eingangsschaltung vorgesehenen Feldeffekttransistor Verwendung findet»
5. 5. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrostatischen Schallempfänger die Polarisationsspannung durch einen Elektret oder durch Elektrete bewi%t ist·

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