DE2236968A1 - Richtmikrofonanordnung fuer hoergeraet - Google Patents

Description

• Richtmikrofonanordnung für Hörgerät Die Hauptanmeldung P 22 22 543.0 betrifft ein elektroakustsches Schwerhörigengerät, dessen Hauptmerkmal eine Mikrofonanordnung mit ausgeprägter Richtc9akteristik ist.
• Als Richtmikrofonanordnung werden dort vorzugsweise zwei in einem Abstand nebeneinander angeordnete, additiv geschaltete Mikrofone benutzt. Diese Anordnung ergibt in der Vorausrichtung ein Maximum für alle Frequenzen und nach den Seiten je eine Minimum entsprechend dem Abstand der der Mikrofone. Dieser Abstand soll beispielsweise so gewählt werden, daß Schwingungen der Frequenz 3 kHz und benachbarte Frequenzen, die von den Seiten kommen, ausgelöscht werden. Dies genügt in den meisten Fällen. Die hohen Frequenzen machen die charakterttische Tönung der Sprache aus, so daß der anvisierte Sprecher gut herausgehört werden kann, weil von den Nachbarn die hohen Frequenzen elXiminiert sind.
• Die vorliegende Anmeldung befasst-sich mit Verbesserungen bzw Vervollkommnungen der Richtmikrofonanordnung.
• Zu diesem Zweck sollen mehr als zwei Mikrofone vorzugsweise vier Mikrofone angewendet werden.
• Aufgabe des Vorschlages ist es, die von den Seiten auf die Mikrofone auftreffenden Schwingungen im Ausgang in noch stärkerem Maße zu vermindern d.h. möglichst aussulöschen.
• Dies gilt für die Schwingungen möglichst aller Frequenzen, die stören könnten. Dabei soll die Schallwiedergabe für Schwingungen aus der gewünschten Richtung möglichst voll erhalten bleiben. Mit anderen Worten, das Verhältnis von Nutz- zu Störschall soll optimal gestaltet werden.
• Vorzugsweise sollen vier Mikrofone kleiner Ausführung angewendet werden. Die vier Mikrofoee sollen dabei etwa folgende Grundanordnung aufweisen. Fig. 1 Die Mikrofone 1 und 2 befinden sich in der Mitte der Anordnung in einem rel, geringen Abstand nebeneinander.
• Die Mikrofone 3 und 4 befinden sich an den Außenseiten.
• Alle vier Mikrofone sind beispielsweise additiv geschaltet, so daß sich die Schwingungen aus der Vorausrichtung summieren.
• Seitlich eintreffende Schwingungen von bestimmten Frequenzen löschen sich auf Grund der Laufzeitunterschiede ( >/2 ) zwischen den einzelnen Mikrofonen aus.
• Die Additive Schaltung aller vier Mikrofone ist empfehlenswert, wenn die Mikrofone gemäß Fig. 2 alle an der Frontseite eines Brillengestells angeordnet sind. Mit G sind die Gläser, mit N ist der Nasenbügel und mit B sind die Seitenbügel der Brille bezeichnet.
• Es ist auch möglich die Mikrofone 3 und 4 etwas zurUckgesetzt und mit etwas größerem gegenseitigen Abstand in Bezug auf die Mikrofone 1 und 2 anzuordnen. Dies ist besonders für eine subtraktive Schaltung der Mikrofone 3 und 4 gegen die Mikrofone 1 und 2 empfehlenswert. Fig. 3 Man kann die gegenseitigen Abstände und die Jeweilige Schaltung so wählen, daß in Vograusrichtung ein Maximum und zu beiden Seiten davon je eine Minimumstelle für alle Frequenzen auftreten. Fig. 4.
• Dieses Hauptziel des Vorschlages kann man nach dem subtraktiven Prinzip auf verschiedene Weise erreichen.
• Wenn man vor allem Wert darauf legt, daß die von den Seiten unter ca. 450 eintrefeenden Schallwellen nicht gehört werden sollen, dann kann man insebs. für die seitlichen Mikrofone 3 und 4 schallrichtungsbestimmende Mittel ( Trichter, Muscheln usw ) anwenden, die so bemessen sind, daß aus der Richtung von 450 nur soviel Schall aufgenommen wird, wie von den Seiten in die Mikrofone 1 und 2 gelangt.
• Es bilden sich dann beiderseits des Eppfangsmaximums je eine Minimumstelle aus. Wenn keine zusätzlichen Mittel angewendet werden, läßt sich einb Empfang aus den Richtungen 900 kaum vermeiden. Diese Richtung ist aber oft uninteressant.
• Man kann die Mikrofone auch anders anordnen und zwar so, daß die gegengeschalteten Mikrofone 1 und 3 bzw 2 und 4 Jeweils räumlich eng benachbart sind aber-mit ihren Hauptempfangsrichtungen senkrecht aufeinander stehen0 Fig. 5 Laufeeiteffekte brauchen jetzt für 1/3 sowie 2/4 infolge des geringen Abstandes nicht in Betracht gezogen zu werden.
• Pür 1/2 und 3/4 bleiben sie bestehen, sie spielen eine unterstützende Rolle. Für 1/4 und 2/3 kommt evtl. eine Addition zustande, die aber wenig Bedeutung hat.
• angestrebt wird mit dieser Anordnung eine Betriebsweise nach dem Prinzip, das an Hand der Fig, 6 erläutert werden soll. In Fig. 6 sind die Mikrofone mit rel. großen Abstanden gezeichnet, um die zugehörigen Zahlen besser eintragen zu können.
• Vorausgesetzt soll werden, daß die Hauptempfangsrichtungen der Mikrofone 1 und 3 senkrecht aufeinander stehen, was konstruktiv bzw mit bes. Bündelungsmitteln erreicht werden kann. Für die Mikrofone 2 und 4 gelten entsprechnkde Gesichtspunkte.
• Die von voraus kommenden Amplituden sollen mit v und die seitlich eintreffenden mit s bezeichnet werden.
• Angenommen soll nun werden, daß von voraus für die Mikrofone 1 und 2 die Amplituden mit dem Wert 1,0 v und die dazu seitlich eintreffenden mit dem Wert 0,3 s in Rechnung gesetzt werdek können. Für die Mikrofone 3 und 4 gelten dann 1,0 s und 0,3 v.
• Weiterhin sollen die Ausgangspannungen von 1 und 2 unverändert bleiben, also mit dem Faktor 1/1 angesetzt werden.
• Die Ausgangsspannungen von a und 4 sollen so verändert werden, daß sie mit dem Faktor 1/3 zu berücksichtigen sind.
• Subtrahiert man dataufhin die Ausgangsspannungen voneinander so ergibt sich voraus 1,0 v - ( 0,3 v t 1/3 ) = 0,9 v für die Seite ergibt sich ( 1,0 s w 1/3 ) - 0,3 s t 0 s Han kann natürlich die Spannungen der Mikrofone 1 und 2 um den Faktor 3 verstärken und die von den Mikrofonen 3 u.4 unverstärkt lassen.
• Diese Subtraktionsmethode wird dann vor allem beschriten, wenn man die Mikrofone an einer Art Armband unterbringen will, da dort die enge räumliche Anordnung aus konstruktiven Gründen naheliegt. Die Mikrofone für v und s können dabei in zwei Schichten direkt übereinander angeordnet sein.
• Das ist zweckmässig, wenn mt die Hauptet angsrichtungen durch schallsammelnde Trichter herausbilden und trotzdem geringe gegenseitige Abstände von 1u.3 bzw 2u. 4 haben möchte.
• Das angegebene Zahlenbeispiel soll lediglich den Weg zeigen, der eingeschlagen werden kann. Je nach Bündelung und sonstigan Belangen wird man die Empfangsterte ( 1,0 bzw 0,3 ) und die Veränderungswerte ( 1/1 bzw 1/3 ) anders wählen und zwar so, daß die gewünschte Verminderung der seitlich eintreffenden Schall-amplituden eintritt.
• Bei der Darstellung in Fig. 6 ist der Einfacheit halber ahgenommen, daß zwei Ohrtelefone T angewendet werden und dem einen Ohr die gegeneinander geschalteten Ausgänge der Mikrofone 1 und 3 und dem anderen die Ausgänge von 2 und 4 zugeführt werden.
• Wenn man die Ausgänge aller Mikrofone einem Ohr zuführt, muß man weitergehende Betrachtungen anstellen, die an ligand der Fig. 7 erläutert werden sollen. Es müssen dann alle von den Seiten kommenden Schallschwingungen bzw deren Wechselspannungen berücksichtigt werden. Hierbei soll der Verminderungsfaktor für die seitlichen Mikrofone 3 und 4 zu 1/2 angenommen werden.
• Aus der Vorausrichtung v werden von den Mikrofonen 1 und 2 1,0 v + 1,0 v = 2,0 v auggenommen.
• Von den seitlichen Mikrofonen 3 und 4 werden 2o 0,3 v = 0,6 v aufgenommen und auf 1/2 vermindert.
• Am Punkt Tor kann man dann feststellen 2,0 v - 0,3 v = 1,7 v ( Nutz ) Von links treffen auf die Mikrofone 1 und 2 inssamt 0,6 sl ein. Dise Spannung kann man im wesentlichen nur mit den vom Mikrofon 3 stammenden Spannung : 1,0 sl k 1/2 = 0,5sl vermindern. izür den von'links eintreffenden Störschall ergibt sich : 0,6 sl - 0,5 sl = 0,1 sl ( Stör ) Die entsprechende Rechnung für die rechte Seite ergibt sinngemäß : 0, 1 sr ( Stör ) Die von links und rechts eintreffenden Schallwellen sind nicht kohärent. Man darf ihre RestsDannunzen nicht einfach addieren.
• Die Störspannung am Punkt T errechnet sich gemäß Im vorliegenden Fall ergibt sich 0,14 ( Stör ) Das Verhältnis von Nutz zu Stör am Punkt T ist dann 1,7 : 0,14 oder 12,3 : 1,0 Zum Vergleich sollprrechnet werden, was sich am Sammelpunkt der Mikrofone 1 und 2 allein ergeben würde. Fig. 8 Von voraus werden aufgenommen 2,0 v dazu kommen 0,6 sl und 0.6 sr . Das Verhältnis von Nutz zu Stör wird dann 2,0 v das ergibt 2,0 : 0,85 oder 2,36 : 1,0.
• Wenn man die Mikrofone gemäß Fig. 5 an einer Brille anbringt kann man nebenbei einen stereophonischen Effekt erzielen.
• Der angestrebte Richteffekt und die Störschallverminderung werden aber auch erzielt wenn man die Ausgänge aller vier Mikrofone einem Ohr zuführt.
• Wenn man die Mikrofone gemäß Fig. 9 in einer Art Armbanduhr unterbringt, ist es schon aus konstruktiven Gründen empfeh&enswert des Resultat der vier Mikrofone einem einzigen Ohr zusuführen. In Fig. 9 sind der Übersicht halber die Mikrofone nebeneinander und nicht übereinander dargestellt.
• Wenn man einen Rundempfang haben will kann man mittels eines Umschalters die Ausgänge aller Mikrofone in den Anordnungen gemäß den Fig. 3, 5 und 9 additiv zusammenfassen.
• Die über die angegebenen Wege angestrebten Effekte lassen sich unter Umständen noch besser erreichen, wenn man allseitig bzw.
• einseitig schallsammelnde oder schallabschirmende Mittel auf Grund fachtechnischer Überlegungen anwendet, um die Voraussetzungen besser erfüllen oder das Ziel einfacher erreichen zu können.
• Die Anwendung der vorgeschlagenen RiEhtmikrofonanordnungen ist nicht auf Hörgeräte beschränkt und kann, sobald und soweit Bed>f besteht, auch anderweit z.B0 bei Horchgeräten angewendet werden, sofern ähnliche Ziele angestrebt werden.

Claims (15)

Ansprüche

1. Richtmikrofonanordnung für Hörgerät unter Verwendung von mindestens zwei im Abstand nebeneinander angeordneten Mikrofonen nach Anmeldung P 22 22 543.0 dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei, insbes. vier Mikrofone verwendet sind, die untereinander Richtpaare bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Ausgänge der Mikrofone teils subtraktiv und/oder additiv zusammengeschaltet sind, derart, daß senkrecht zur Basis der Mikrofone ein Maximum aller Frequenzen auftritt und daß links und rechts davon Je eine mehr oder minder ausgeprägte Minimumstelle entsteht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dad. gek., daß vier Mikrofone verwendet sind und daß die Minima für alle Frequenzen durch Gegenschaltung Je zweier Mikrofone gegen die anderen entstehen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dad.gek., daß zwei Mikrofone ( 1,2 ) in Vorausrichtung und Je ein anderes (3,4 ) in seitlicher Richtung angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dad. gek., daß die Ausgangsspannungen der seitlich gerichteten Mikrofone (3,4 ) gegen die Spannungen der Mikrofone in Vorausrichtung ( 1,2) geschaltet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dad.gek., daß die Mikrofone in ihren Hauptrichtungen eine hohe Aufnahmefähigkeit und in der Richtung senkrecht dazu eine rel. geringe Aufnahmefähigkeit besitzen.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dad.gek., daß die seitlich gerichteten Mikrofone ( 3,4) so gelegt und/oder ausgebildet sind, daß sie aus der Richtung 450 - gegenüber der Hauphrichtung - nur soviel Schall aufnehmen, als aus dieser Richtung in die nach voraus gerichteten Nikrofone ( 1,2 ) gelangt.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dad. gek., daß je eins vorn den Mikrofonen in Vorausrichtung ( 1,2 ) und eins mit seitlicher Richtung (3,4 ) eng benachbart angeordnet und/oder so ausgebildet sind, daß die Hauptempfangsrichtungen beider senkrecht aufeinander stehen.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dad.gek., daß die Ausgangsspannungen der Mikrofone in Vorauaricßtung ( 1,2 ) unverändert oder verstärkt gegen die verninderten oder unverstärksten Ausgangsspannungen der Mikrofone in seitlicher Richtung ( 3,4 ) geschaltet und das Resultat dann gemeinsam verstärkt wird.

10. Anordnung navh Anspruch 1, dad. gek., daß vier Mikrofone in einer Art Armband,Armbanduhrform oder am Gestellt einer Brille angeordnet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dad. gek., daß die Mikrofone 1,3 bzw 2,4 eng beachbart an je einer Bügelseite einer Brille angeordnet sind.

12. Anordnung nagh Anspruch 8, dad. gek. daß die Mikrofone 1 und 2 in einer Schicht eines Armbandes ( Armbanduhr ) und die Mikrofone 5 und 4 darüber oder darunter in einer anderen Schicht des Trägers untergebracht sind.

13. Anordnung nach Anspruch 4, dad. gek. daß für die Mikrofone , insbes. in Vorausrichtung , allseitig schallsammelnde Mittel angewendet sind.

14. Anordnung nach Anspruch 4, dad.gek., daß insigs. an zwei Mikrofonen einseitig schallsammelnde und/oder schallabschirdWnde Mittel angewendet sind.

15. Anordnung nach Anspruch 2, dad. gek.', daß die Ausgangsspannungen aller Mikrofone nach einer evtl. Amplitudenveränderung, sowie der Zusammenschaltung und Verstärkung einem einzigen Ohrtelefon zugeführt werden.