DE19822021A1 - Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes mit automatischem Mikrofonabgleich - Google Patents

Abstract

Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinheit (4), einem Hörer (5) und mindestens zwei Mikrofonen (1a, 1b), deren Ausgangssignale zur Erzielung einer Richtmikrofoncharakteristik voneinander subtrahiert werden, wobei ein Differenzelement (9) zur Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone und eine dem Differenzelement (9) nachgeschaltete Analyse-/Regeleinheit (10) zur Regelung der Verstärkung des Ausgangssignals mindestens eines Mikrofons vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Hörgeräts mit einem automatischen Mikrofonabgleich, wobei nach einer Bildung von Mittelwerten, ausgehend von den Ausgangssignalen der Mikrofone, die Abweichung der Mittelwerte voneinander ermittelt wird und abschließend die Regelung der Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals eines Mikrofons bis zur Feststellung der Übereinstimmung der Mittelwerte durchgeführt wird.

Description

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

Als Stand der Technik sind Hörgeräte bekannt, bei denen zur Erzeugung einer Richtmikrofoncharakteristik eine Subtraktion der Signale von zwei omnidirektionalen Mikrofonen erfolgt. Durch die aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten der Mi­ krofonsignale auftretenden Phasendifferenz entsteht die ge­ wünschte Richtmikrofoncharakteristik des Hörgeräts.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hörgerät sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts anzubieten, bei de­ nen eine unerwünschte Änderung der Richtmikrofoncharakteris­ tik des Hörgeräts vermieden wird.

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

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

Beim erfindungsgemäßen Hörgerät erfolgt durch ein Differenz­ element eine Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone. Durch eine dem Differenzelement nachgeschalte­ te Analyse-/Regeleinheit wird ausgehend von der ermittelten Abweichung der Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone die Verstärkung des Ausgangssignals eines Mikrofons geregelt, bis nach dem Differenzelement keine Abweichung der voneinan­ der subtrahierten Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikro­ fone mehr feststellbar ist.

Hierdurch wird es ermöglicht, preisgünstigere und nicht auf­ einander abgestimmte Mikrofone zu Mikrofonpaaren oder Mikro­ fongruppen in einem Hörgerät zusammenzustellen und die von Anfang an bestehenden oder während der Lebenszeit auftreten­ den Unterschiede der Kennwerte der Mikrofone z. B. im Fre­ quenzgang oder in der Empfindlichkeit zu erkennen und zu be­ seitigen.

Durch die Erweiterung der Kombinationsmöglichkeiten verschie­ dener Mikrofone werden die Herstellkosten gesenkt. Ferner können auch während der Lebensdauer der Mikrofone auftretende Veränderungen der Kennwerte erkannt und korrigiert werden wo­ durch eine über die gesamte Lebensdauer des Hörgeräts gleich­ bleibende hohe Mikrofonqualität und unverfälschte Richtmikro­ foncharakteristik erzielt wird.

Mindestens einem der Mikrofone ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein verstellbares Verstärkerelement zur Rege­ lung der Verstärkung des entsprechenden Ausgangssignals zuge­ ordnet.

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

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

Über ein vorteilhafterweise als Schwellwertelement ausgebil­ detes Pegelerfassungselement kann der Pegel der Ausgangs­ signale der Mikrofone und/oder des Ausgangssignals des Diffe­ renzelements erfaßt werden um z. B. den automatischen Mikro­ fonabgleich erst ab Überschreitung eines Minimalpegels ein­ setzen zu lassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform durchlaufen die Ausgangssignale der Mikrofone ein Filterelement (z. B. einen Tiefpaß oder einen Bandpaß), durch welches der Rege­ lungsvorgang des erfindungsgemäßen Hörgeräts in einem ermit­ telten Frequenzbereich aktiviert wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Ver­ fahrensschritt zunächst ausgehend von den Ausgangssignalen der Mikrofone Mittelwerte gebildet. Daraufhin wird die Abwei­ chung der Mittelwerte voneinander ermittelt und wird gegebe­ nenfalls die Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals ei­ nes Mikrofons geregelt, um die Abweichung der Mittelwerte zu verringern und schließlich zu beseitigen.

Als Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone können z. B. die RMS-Werte ("roots mean square") oder Peak-Werte ver­ wendet werden. Ein Abgleich der RMS-Werte ist aufwendiger und genauer, während ein Abgleich der Peak-Werte innerhalb kürze­ ster Zeit erfolgen kann.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird bei der Fest­ stellung einer Abweichung der Mittelwerte voneinander insbe­ sondere die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons ange­ hoben. Dabei kann bei einem Hörgerät mit zwei Mikrofonen das unempfindlichere Mikrofon anhand des Vorzeichens der Abwei­ chung der Mittelwerte festgestellt werden.

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

Um zu vermeiden, daß das bei niedrigen Pegeln wahrnehmbare Eigenrauschen der Mikrofone verstärkt würde, kann in einer vorteilhaften Verfahrensvariante das erfindungsgemäße Verfah­ ren zum automatischen Mikrofonabgleich erst bei Überschrei­ tung eines einstellbaren Minimalpegels einsetzen.

Falls dieser Pegel unterschritten wird, wird vorteilhafter Weise ein bereits ermittelter oder abgespeicherter optimaler Verstärkungswert für die Ausgangssignale der einzelnen Mikro­ fone eingestellt. Erst ab Überschreitung des Grenzpegelwertes wird wieder die optimale Einzelverstärkung der Ausgangssigna­ le der Mikrofone individuell ermittelt.

Zur Vermeidung von Verzerrungen kann es ferner vorteilhaft sein, außerhalb eines ermittelbaren Frequenzbereichs keinen automatischen Mikrofonabgleich durchzuführen. So kann z. B. durch einen Bandpaß das erfindungsgemäße Verfahren nur in ei­ nem bestimmten Frequenzbereich durchgeführt werden.

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

Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines Hörge­ räts mit zwei Mikrofonen 1a und 1b, deren Ausgangssignale über die einstellbaren Verstärkerelemente 2a und 2b einem er­ sten Differenzelement 3 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des ersten Differenzelements 3 besitzt eine Richtcharakteri­ stik und wird in der Signalverarbeitungseinheit 4 weiterver­ arbeitet um dem Hörer 5 zugeführt zu werden.

Erfindungsgemäß werden nun die Ausgangssignale der beiden Verstärkerelemente 2a und 2b über zwei Gleichrichterelemente, die jeweils aus den Anpassungselementen 6a, 6b, Absolutwert­ bildnern 7a, 7b und Filtern 8a, 8b bestehen, einem zweiten Differenzelement 9 zugeführt. Nach den beiden Gleichrichtere­ lementen, die auch in digitaler Bauweise ausgebildet sein können, werden die Ausgangssignale in dem zweiten Differenze­ lement 9 zur Ermittlung einer Abweichung voneinander subtra­ hiert. Über weitere dem zweiten Differenzelement 9 vorge­ schaltete Signalverarbeitungselemente können verschiedene Mittelwerte der Ausgangssignale (z. B. RMS-Werte oder Peak- Werte) erzeugt werden.

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

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

Über ein nicht abgebildetes Filterelement wird ein einstell­ barer Frequenzbereich der Ausgangssignale der Verstärkerele­ mente 2a und 2b dem zweiten Differenzelement 9 zugeführt, wo­ durch z. B. besonders hohe oder besonders niedrige Frequenzen ausgeblendet werden können. Damit wird eine unerwünschte Ver­ zerrung vermieden, die beim automatischen Mikrofonausgleich in diesem Grenzfrequenzbereichen auftreten kann.

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

Es kann auch nur eine einzige Analyse-/Regeleinheit 10 vorge­ sehen sein, die mit beiden Verstärkerelementen 2a und 2b ver­ bunden ist (nicht abgebildet).

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

Claims (16)

1. Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinheit, einem Hörer und mindestens zwei Mikrofonen, deren Ausgangssignale zur Er­ zielung einer Richtmikrofoncharakteristik voneinander subtra­ hiert werden,

gekennzeichnet durch,

• - ein Differenzelement (9) zur Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone (1) und
• - eine dem Differenzelement (9) nachgeschaltete Analyse-/Regeleinheit (10) zur Regelung der Verstärkung des Aus­ gangssignals mindestens eines Mikrofons (1).

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

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

4. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Analy­ se-/Regeleinheit (10) einen I-Regler aufweist.

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

6. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pegeler­ fassungselement (12) zur Erfassung des Pegels der Ausgangs­ signale der Mikrofone (1) vorgesehen ist.

7. Hörgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pegeler­ fassungselement (12) ein Schwellwertelement ist.

8. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtere­ lement zur Frequenzbegrenzung der Ausgangssignale der Mikro­ fone (1) vorgesehen ist.

9. Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit einer Signalver­ arbeitungseinheit, einem Hörer und mindestens zwei Mikrofo­ nen, deren Ausgangssignale zur Erzielung einer Richtmikrofon­ charakteristik voneinander subtrahiert werden, insbesondere zum Betrieb eines Hörgeräts nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Bildung von Mittelwerten ausgehend von den Ausgangssigna­ len der Mikrofone,
• b) Ermittlung der Abweichung der Mittelwerte voneinander,
• c) Regelung der Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals eines Mikrofons und Fortsetzung mit Verfahrensschritt a) bis beim Verfahrensschritt b) eine Übereinstimmung der Mittelwer­ te festgestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel­ werte der RMS-Werte oder der Peak-Werte der Ausgangssignale der Mikrofone gebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfah­ rensschritt c) von Anspruch 9 bei einem Hörgerät mit zwei Mi­ krofonen die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons ge­ regelt wird.

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

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah­ ren zum Mikrofonabgleich nach einem der vorhergehenden An­ sprüche bei Überschreitung eines einstellbaren Pegels der Ausgangssignale der Mikrofone einsetzt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unter­ schreitung des einstellbaren Pegels ermittelte und gespei­ cherte optimale Verstärkungswerte der Ausgangssignale der Mi­ krofone eingestellt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah­ ren zum Mikrofonabgleich nach einem der vorhergehenden An­ sprüche in einem einstellbaren Frequenzbereich der Ausgangs­ signale der Mikrofone erfolgt.