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Elektro-akustisches Hörgerät mit adaptiver
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Filterschaltung Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektro-akustisches
Hörgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die bekannte elektro-akustischen Hörgeräte enthalten einen Tonfrequenz-Ubertragungskanal,
dessen Eingang mit einer Tonfrequenzsignalquelle, wie einem Mikrophon oder dergleichen
gekoppelt ist und dessen Ausgang an einen elektro-akustischen Wandler, wie einen
Xopfhörer und dergleichen angeschlossen ist. Der Tonfrequenz-Ubertragungskanal kann
eine frequenzselektive Filterschaltung, wie eine sogenannte "Tonblende" enthalten,
mit der der Frequenzgang des Tonfrequenz-Ubertragungskanals geändert werden kann.
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Die bekannten elektro-a-ustischen Hörgeräte lassen jedoch noch in
mancher Hinsicht zu wünschen übrig. Es ist bekannt, daß Hörbehinderte bei Gebrauch
von Hörgeräten keine Schwierigkeiten haben, sich in ruhiger Umgebung mit Einzelpersonen
zu unterhalten, daß ihnen jedoch eine Verständigung meist unmöglich wird, sobald
sich dem Gespräch ein akustischer Untergrund, wie Gespräche Dritter, Musik, Nebengeräusche,
überlagert, selbst wenn der Untergundgeräuschpegel nur einen Wert erreicht, der
für einen normal Hörenden überhaupt nicht störend wirkt.
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Dies liegt mindestens zum Teil daran, daß bei den hohen Verstärkungen
und dementsprechend hohen Signalintensitäten, die die Schwachhörigkeit erfordert,
durch Nichtlinearitäten im Kommunikationssystem durch Überlagerung von Nutz- und
Störschall zusätzliche Frequenzen entstehen, die das Tonbild erheblich verzerren.
Hinzukommt, daß mit einem Hörgerät eine Elimination von Störschall aufgrund der
Fähigkeiten des Richtungshörens nicht in dem Umfang möglich ist, wie bei beidohrig
normal Hörenden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
ein elektro-akustisches Hörgerät anzugeben, bei dem der Einfluß des Störschalls
erheblich reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem elektro-akustischen Hörgerät der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Hörgerätes gemäß
der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei dem elektro-akustischen Hörgerät gemäß der Erfindung enthält der
Tonfrequenz-Ubertragungskanal eine Filterschaltung, die das Verhältnis von Nutzschall
zu Störschall deutlich verbessert.
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Das Filter bevorzugt in seiner einfachsten Form die Formanten der
menschlichen Sprache,und zwar insbesondere die Formanten eines gewünschten Gesprächspartners.
Die Formanten sind feste,
für die einzelnen Vokale charakteristische
Frequenzbereiche, in denen die Schallenergie konzentriert ist und die dafür verantwortlich
sind, daß ein Frequenzgemisch als der betreffende Vokal erkannt wird.
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Die Lage der Formantbereiche ist weitgehend unabhängig von der individuellen
Sprechweise und -höhe, sie kann jedoch von Person zu Person etwas verschieden sein.
Die Bevorzugung der Formantbereiche läßt die Vokale besonders deutlich aus der gehörten
Sprache heraustreten. Versuche haben gezeigt, daß bei einiger Übung die Sprache
allein durch die Vokale weitgehend verständlich wird. Da die Filterung zusätzlich
die nichtlinearen Verzerrungen durch Uberlagerung mit akustischen Störquellen herabsetzt,
resultiert eine deutliche Verbesserung der Sprachverständlichkeit.
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Die Filterschaltung des vorliegenden elektro-akustischen Hörgerätes
berücksichtigt neben den Formantbereichen im generellen auch die speziellen akustischen
Charakteristika des Gesprächspartners. Es ist bekannt, daß die Sprache aufgrund
der anatomischen Gestaltung des Kehlkopf- und Rachenraumes des Sprechers eine für
diesen charakteristische Frequenzverteilung hat. Bei genügend genauer Frequenzanalyse
kann diese ja, ähnlich wie ein Fingerabdruck, zu einer akustischen Identifizierung
des Sprechers herangezogen werden. Bei dem erfindungsgemäßen elektro-akustischen
Hörgerät wird die Wirkung akustischer Störquellen dadurch besonders wirkungsvoll
beseitigt, daß die für den Gesprächspartner charakteristischen Frequenzbereiche
festgestellt und diese bereiche vorzugsweise oder ausschließlich für die Übertragung
des Nutzsignals ausgenutzt werden.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem die Frequenzanalyse und Filterung vorteilhafterweise in einem
höheren Frequenzbereich als dem
Sprachfrequenzbereich erfolgt, um
raumsparende Mikroschaltungen verwenden zu können.
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Die in der Zeichnung dargestellte Hörgeräte-Schaltung enthält ein
Mikrophon 10, an dessen Ausgang ein Vorverstärker 12 angeschlossen ist. Der Ausgang
des Vorverstärkers 12 ist mit einem Modulationssignal-Eingang eines Modulators 14
verbunden, dessen Trägersignaleingang eine hochfrequente Schwingung von einem Oszillator
16 zugeführt wird. Die durch das Sprachsignal modulierte Hochfrequenzschwingung
wird vom Ausgang des Modulators 14 einer weiteren Verstärkerstufe 18 zugeführt.
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An den Ausgang der Verstärkerstufe 18 sind eine Reihe von Filterschaltungen
20a, 20b, 20c, ..., 20n angeschlossen, durch die das normalerweise von etwa 300
Hz bis 4000 Hz reichende Übertragungsfrequenzband des Tonfrequenz-Übertragungskanales
des Hörgerätes in eine ausreichend große Anzahl von Teilbereichen unterteilt wird.
Je nach Aufwand kann jede Oktave zum Beispiel in vier bis acht Teilfrequenzbereiche
aufgeteilt werden.
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Der Ausgang jeder Filterschaltung 20 ist über einen Kontakt eines
Vielfach-Schalters 22 mit dem Eingang einer zugehörigen Auswerteschaltung 24a,24b,
24c,..., 24n verbunden.
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Die Filterschaltungen 20 haben jeweils einen Steuersignaleingang,
dem ein Signalpegel zur Einstellung des Übertragungsmaßes, also des Dämpfungsfaktors
im Durchlaßbereich der betreffenden Filterschaltung zuführbar ist.
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DieAuswerteschaltungen enthalten jeweils eine Gleichrichterschaltung
sowie eine Speicher- oder Halteschaltung. Die Gleichrichterschaltung erzeugt einen
Signalpegel, der der mittleren Signalenergie in dem von der zugehörigen Filterschaltung
20 übertragenen Frequenzband entspricht und der von der Halteschaltung gehalten
oder gespeichert wird.
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Der gehaltene oder gespeicherte Signalpegel ist das Steuersignal für
die zugehörige Filterschaltung und steuert den Durchlaßgrad
der
betreffenden Filterschaltung proportional zum Betrag des betreffenden gespeicherten
Signalpegels.
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Der Ausgang der Filterschaltungen 20a ... 20n ist außerdem über Trennverstärker
25 mit einem ersten festen Kontaktstück 26a eines Dreifach-Umschalters 26 verbunden,
der ein weiteres, unbeschaltetes Kontaktstück 26b und ein drittes festes Kontaktstück
26c hat, das mit dem Ausgang der Verstärkerschaltung 18 verbunden ist.
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Das bewegliche Kontaktstück des Umschalters 26 ist mit dem Eingang
eines Demodulators 28 verbunden, dessen Ausgang über einen Endverstärker 30, der
eine Tonblende enthalten kann, mit einem elektro-akustischen Wandler 32, z.B. einem
Ohrhörer gekoppelt ist.
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Das beschriebene Gerät arbeitet folgendermaßen: In einer Testphase,
die vom Träger des Hörgerätes durch Schließen der Rontakte des Schalters 22 eingestellt
wird, werden die in den einzelnen Filterkanälen auftretenden mittleren Intensitäten
festgestellt und in den Auswerteschaltungen 24a gespeichert. Die Verbindung zwischen
den Ausgängen der Auswerteschaltern 24 und den Steuereingängen der Filterschaltungen
20a kann während dieser Testphase gewünschtenfalls durch Ruhekontakte unterbrochen
werden, welche öffnen, wenn die Arbeitskontakte zwischen den Ausgängen der Filterschaltungen
20 und den Eingängen der der puswerteschaltungen 24 geschlossen werden. Gewünschtenfalls
kann der Schalter 26 während der Testphase auf den nichtbeschalteten Kontakt 26b
geschaltet werden, um Störungen oder Überlastungen des Ohrs des Trägers zu vermeiden.
Im allgemeinen wird man jedoch auf die Ruhekontakte sowie den Schalterkontakt 26b
verzichten können. Es kann sogar von Vorteil sein, wenn der Träger des Hörgerätes
die Einstellung der Dämpfungsfaktoren der Filterschaltungen 20 während der Testphase
verfolgt, was dadurch erleichtert werden kann, daß man der Gleichrichterschaltung
und/oder der Halteschaltung in den Auswerteschaltungen 24 eine entsprechend große
Ladezeitkonstante
gibt.
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Wenn das Frequenzspektrum des Gesprächspartners festgestellt und gespeichert
ist, wird die Testphase durch Öffnen der Arbeitstontakte des Schalters 22 (und gegebenenfalls
Schließen der Ruhekontakte) beendet. Die Filterkanäle sind nun so eingestellt, daß
die Frequenzbereiche, in denen sich die Klangsignalenergie des Gesprächspartners
hauptsächlich befindet, einen geringen Dämpfungsfaktor, alle anderen Filterschaltungen
jedoch einen verhältnismäßig hohen Dämpfungsfaktor haben.
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In den Auswerteschaltungen 24 kann auch jeweils eine Schwellwertschaltung
eingebaut sein, die eine Heraufsetzung des Dämpfungsfaktors der zugehörigen Filterschaltungen
erst dann bewirkt, wenn die Signalenergie in dem betreffenden Frequenzband unterhalb
eines vorgegebenen Wertes liegt. Diese Schwellwertschaltungen können auch dazu verwendet
werden, die zugehörige Filterschaltung praktisch völlig zu sperren, falls die Nutzsignalenergie
unterhalb des Schwellenwertes liegt.
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Durch die beschriebene adaptive Filterung werden die Nutzsignalfrequenzen
des Gesprächspartners im Tonfrequenz-Ubertragungskanal des Hörgerätes bevorzugt
verstärkt und alle anderen Frequenzen stark gedämpft oder ganz unterdrückt, so daß
die selektierte Person wesentlich besser verstanden werden kann.
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Bei Verwendung moderner Mikrocomputer-Technologien lassen sich auch
die Frequenzmuster verschiedener Personen speichern und nach Bedarf abrufen. Das
Hörgerät kann in diesem Falle über ein unauffälliges Kabel mit einer taschenrechnerartigen
Tastatur verbunden sein, die die Auswahl der gewünschten Frequenzmuster und damit
Gesprächspartner ermöglicht.
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Wenn das Hörgerät die Form einer Hörbrille hat, können z.B.
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am Brillenbügel auch mehrere Tastschalter vorgesehen sein, die verschiedene
gespeicherte Frequenzmuster nach Wahl einzuschalten gestatten.
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Durch Umschalten des Umschalters 26 auf das feste Kontaktstück 26c
kann das Hörgerät auch in konventioneller Weise mit breitbandigem Tonfreqnz-Übertragungskanal
betrieben werden.
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Für das vorliegende Hörgerät können gegebenenfalls Schaltungen in
abgewandelter Form verwendet werden, wie sie für sprachgesteuerte Türschlösser bekannt
sind, die ja auch auf die Charakteristika der Sprache einer bestimmten Person ansprechen,
aber für einen ganz anderen Zweck.