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Hörhilfe
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Die Erfindung betrifft eine Hörhilfe nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Einfache Ausführungen von Hörhilfen, die mit einer innerhalb des
gesamten Spektrums der Sprachfrequenzen gleichbleibenden Verstärkung arbeiten, sind
bei stärkeren Horbehinderungen nicht immer zufriedenstellend. Dies hat seine Ursache
darin, daß die als unangenehm empfundene Lautstärkeschwelle bei einem Benutzer einer
Hörhilfe nahezu auf dem gleichen Lautstärkepegel liegt wie bei einer Person, die
trotz einer gewissen Hörschwäche keine Hörhilfe benötigt. Der Benutzer einer Hörhilfe
wird daher die Verstärkung einer verstärkenden Hörhilfe auf denjenigen Pegel zurückstellen,
bei welchem keine Frequenzkomponenten mehr wesentlich in den als unangenehm empfundenen
Bereich gelangen. Wenn der Frequenzgang nicht optimiert ist, können daher im mittleren
und oberen Frequenzbereich liegende Sprachkomponenten nicht mit den für sie optimalen
Verstärkungsfaktoren verarbeitet werden und werden
daher durch intensivere
Schallkomponenten niedrigerer Frequenz überdeckt.
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Gemäß einer einfachen allgemeinen Lösung können Verstärker für den
Einsatz in Hörhilfen eine mit der Frequenz kontinuierlich ansteigende Verstärkungskennlinie
haben. Empfohlen wird ein Wert von etwa 12 dB pro Oktav oberhalb von 750 Hz und
wird in manchen Fällen bevorzugt. Bei hohen Verstärkungseinstellungen gelangen jedoch
bei einem solchen Verstärkerverhalten gewisse Sprachlaute auch bei normaler Unterhaltungslautstärke
in den als unangenehm empfundenen Bereich und veranlassen den Benutzer, die an sich
in der Praxis richtige Gesamtverstärkungseinstellung zurückzustellen und dadurch
die Wirksamkeit der Hörhilfe zu verringern.
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Sprachsignale können in stimmhafte und stimmlose Komponenten unterteilt
werden. Der größte Anteil der gesprochenen Sprache besteht aus stimmhaften Lauten,
und das über eine längere Zeit gemittelte Verhältnis von stimmhaften Sprachanteilen
zu stimmlosen Sprachanteilen beträgt etwa 80 % zu 20 %. Infolgedessen stellen stimmlose
Laute keinen hohen Anteil der Langzeitenergie in den einzelnen Frequenzbändern dar,
ausgenommen bei sehr hohen Frequenzen. Jedoch haben stimmlose Signale kurzzeitige
Spitzenpegel im mittleren bis oberen Frequenzbereich, die gleich oder größer als
diejenigen der stimmhaften Laute in diesen Frequenzbereichen sind.
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Wenn ein Verstärker mit einer frequenzabhängig ansteigenden Verstärkungskennlinie
vorgesehen wird, werden die höherfrequenten stimmlosen Komponenten natürlich besonders
stark verstärkt und gerade diese Komponenten werden vom Benutzer als am unannehmlichsten
empfunden, weshalb der Benutzer veranlaßt wird, den Lautstärkeregler entsprechend
zurückzudrehen. Dadurch wird aber
auch die nutzbare Verstärkung
für die im mittleren und oberen Frequenzbereich liegenden Komponenten der stimmhaften
Sprachlaute entsprechend herabgesetzt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hörhilfe der
eingangs genannten Gattung mit einer Verstärkungscharakteristik zu schaffen, bei
welcher die Verstärkung der verschiedenen Komponenten der Sprachsignale jeweils
für sich optimiert ist und unterhalb eines als unangenehm empfundenen Lautstärkepegels
gehalten wird, während gleichzeitig der mit der Verwendung nichtlinearer Schaltungen
verbundene Nachteil auf e.in Minimum reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.
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Zweckmäßigerweise sind zwei Verstärkerkanäle vorgesehen. Die Steuerschaltung
unterscheidet vorzugsweise zwischen stimmhaften Lauten und stimmlosen Lauten entsprechenden
Komponenten der elektrischen Signale, da es gerade die stimmlosen Sprachkomponenten
sind, die kurzzeitige hohe Intensitätsspitzen im oberen Grenzbereich des Sprachfrequenzspektrums
aufweisen.
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Vorzugsweise hat der den stimmhaften Komponenten zugeordnete Verstärkerkanal
eine Verstärkungskennlinie, die im mittleren Bereich der Sprachfrequenzert mit der
Frequenz ansteigt, und der den stimmlosen Komponenten zugeordnete Verstärkerkanal
hat eine Verstärkungskennlinie, die im mittleren und oberen Frequenzbereich verhältnismäßig
konstant verläuft. Jede Sprachkomponente wird daher getrennt in einer Weise
verstärkt,
welche das Langzeitspektrum dieser Komponente ausgleicht oder abflacht.
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Den Verstärkerkanälen sind Torschaltungen zugeordnet, die von der
genannten Steuerschaltung gesteuert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug
auf die anliegende Zeichnung mehr im einzelnen beschrieben, in welcher zeigt: Fig.
1 ein Blockschaltbild einer Hörhilfe nach der Erfindung, und Fig. 2 ein die Verstärkung
in Abhängigkeit von der Frequenz der Schaltung nach Fig. 1 angebendes Diagramm.
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Die in Fig. 1 dargestellte Hörhilfe weist ein Mikrofon 3 auf, dem
ein Vorverstärker 10 nachgeschaltet isto Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 10
gelangt über eine automatische Verstärkungsregelschaltung 11 an eine Verzögerungsschaltung
12 und eine Steuerschaltung 7, welch letztere zwischen stimmhaften und stimmlosen
Sprachkomponenten unterscheidet. Der Verzögerungsschaltung 12 sind zwei parallele
Verstärkerkanäle 1 und 2 mit jeweils einer Torschaltung 5 bzw. 6 nachgeschaltet.
Der Verstärkerkanal 1 enthält eine Verstärkerschaltung 1A und der Verstärkerkanal
2 eine Verstärkerschaltung 2A. Die Torschaltungen 5 und 6 werden von der Steuerschaltung
7 derart gesteuert, daß jeweils entweder die eine oder die andere Torschaltung durchlässig
ist. Die Ausgangssignale der Torschaltungen
5 und 6 werden in einer
Summierschaltung 8 summiert und gelangen über eine Begrenzerschaltung 4 zu einem
geeigneten Ohrhörer 9. Die automatische Verstärkungsregelschaltung 11 und die Begrenzerschaltung
4 sind nicht unbedingt erforderlich.
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Die Gesamtverstärkungscharakteristik des einen Verstärkerkanals 1
in Verbindung mit der Charakteristik des Vorverstärkers 10 ergibt eine Verstärkungskennlinie,
die über dem mittleren Bereich der Sprachfrequenzen mit der Frequenz ansteigt. Die
Gesamtverstärkungscharakteristik des anderen Verstärkerkanals 2 in Verbindung mit
der Charakteristik des Vorverstärkers 10 ergibt eine über allen Frequenzen verhältnismäßig
konstante Verstärkungskennlinie. In der Praxis kann es zweckmäßig sein, den Vorverstärker
mit einer Verstärkungskennlinie auszubilden, die mit der Frequenz ansteigt, wobei
diese Verstärkungscharakteristik im Verstärker 1A verstärkt und im Verstärker 2A
abgeschwächt wird. Diese Anordnung verbessert das innere Signal/Rausch-Verhältnis
der Hörhilfe.
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Typische Verstärkungskennlinien der beiden Verstärkerkanäle 1 und
2 sind in Fig. 2 dargestellt. Diese Darstellung zeigt den allgemeinen Verlauf der
relativen Verstärkung G über der Frequenz f der beiden Verstärkerkanäle 1 und 2,
die erforderlich ist, um die Vorteile.
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der Kanaltrennung auszuschöpfen. Die Verstärkungskennlinie des einen
Verstärkerkanals.1 ist durch die Volllinie 21 dargestellt, während die Verstärkungskennlinie
des anderen Verstärkerkanals 2 durch die gestrichtelte Linie 22 wiedergegeben ist.
Die in Fig. 2 dargestellten relativen Verstärkungskurven weisen die im allgemeinen
wünschenswerte Kreuzung der beiden Verstärkungskennlinien im Bereich der mittleren
Frequenzen auf, jedoch können der genaue Abgleich und die Kennlinien der ver-
schiedenen
Verstärkerkanäle aufgrund von Erfahrungswerten oder im Hinblick auf die Erfordernisse
bestimmter Patienten gegenüber der dargestellten Form modifiziert werden.
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Die Steuerschaltung 7 unterscheidet zwischen stimmhaften und stimmlosen
Sprachkomponenten und schaltet in AbhAngigkeit davon jeweils die Torschaltung 5
oder 6 leitend. Entsprechend den Erfordernissen bestimmter Patienten und entsprechend
dem Grad der Komplexität der Steuerschaltung 7 und der Einstellung ihrer Parameter
kann diese Schaltung in ihrer Funktion einer echten stimmhaft/stimmlos-Unterscheidung
sehr nahekommen, oder einfacher die Torschaltung 6 nur beim Auftreten von Lauten
mit dem stärksten Hochfrequenzgehalt aktivieren, die im allgemeinen t's, sch, tsch,
tz" gesprochen werden. Um das Schaltverhalten der Steuerschaltung 7 stabil zu machen
und Schwingungen durch Eigenrauschen zu verhindern, kann die Schaltung mit verschiedenen
Hilfsfunktionen ausgestattet sein, nämlich einer Mittelwertperiode, Hysterese und
einer Vorspannung, die selbstanpassend durch die jeweils letzten Schaltzustände
gesteuert wird. Infolgedessen ist das Ausgangssignal der Steuerschaltung 7 zum Öffnen
und Schließen der Torschaltungen 5 und 6 unvermeidbar'einer Verzögerung unterzogen.
Um sicherzustellen, daß intensive Signale nicht durch den falschen Verstärkerkanal
gelangen, verursacht die Verzögerungsschaltung 12 eine konstante Verzögerung im
Signalweg im Bereich von etwa 10 ms parallel zu der im Steuerpfad aufgrund der HilSsfunktionen
der Steuerschaltung 7 auftretenden Verzögerung.
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Der eine Verstärkerkanal 1 verarbeitet die stimmhaften Komponenten
und der andere Verstärkerkanal 2 die stimmlosen Komponenten. Die genaue Verstärkuns/
Frequenz-Charakteristik
der beiden Verstärker kann so abgeändert werden, um den Erfordernissen unterschiedlicher
Benutzer Rechnung zu tragen. Der mit der in Fig. 1 dargestellten Hörhilfe angestrebte
Effekt liegt darin, daß stimmlose Sprachkomponenten, die intensive Kurzzeitsignale
im mittleren und oberen Frequenzbereich enthalten, keine bevorzugte Verstärkung
dieser Frequenzen erfahren, und demgemäß die stimmlosen Komponenten in dem im Ohrhörer
9 erscheinenden kombinierten Signal keine Unannehmlichkeiten erzeugen oder die verwendbare
Gesamtverstärkung beschneiden.
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Ein Vorteil der oben beschriebenen Hörhilfe liegt darin, daß nur
eine begrenzte Anzahl nichtlinearer Schaltungen verwendet werden muß und daß das
Ausmaß, in welchem Sprachsignale in nichtlineare Verarbeitungsbereiche gelangen,
beschränkt ist.
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Bei der Benutzung der Hörhilfe ist es wünschenswert, die Verwendung
höherer mittlerer Verstärkungswerte zu begünstigen, als sie üblicherweise bei einem
einfachen Verstärker toleriert werden. Zu diesem Zweck kann der Begrenzer 4 als
Schutz gegen zu intensive Geräusche Anwendung finden. Dies dient dazu, eine Variation
der Einstellungen der Parameter der beiden Verstärkerkanäle durch den Audiologen
oder den Patienten zu fördern, um die jeweils beste Einstellung zu finden, da der
Begrenzer Schutz vor Fehleinstellungen oder Fehlfunktionen des Verstärkers bietet.
Die aut(-matische Verstärkungssteuerschaltung 11 dient dazu, den elektrischen dynamischen
Bereich zu begrenzen, inne: -halb welchem die wesentlichen elektrischen Funktionen
der Hörhilfe auszuführen sind. Sie ist außerdem zu Regulierungszwecken beider Anpassung
der Hörhilfe an stärker hörbehinderte Patienten nützlich.