DK164349B

DK164349B - Hoereapparat med tilbagekoblingskompensation

Info

Publication number: DK164349B
Application number: DK412889A
Authority: DK
Inventors: Soeren Weinrich
Original assignee: Oticon As
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1992-06-09
Also published as: DK412889D0; DE4026420C2; US5201006A; DK164349C; CH683477A5; DK412889A; DE4026420A1

Description

DK 164349 B

i

Opfindelsen angår et høreapparat med tilbagekoblingskompensation til at forhindre "hylen" eller lignende oscillationsfænomener, hvilket høreapparat er af den i 5 krav l's indledning angivne art.

Et høreapparat af denne art er beskrevet i DK-patentskrift nr. 159.357 og i det tilsvarende US-patent skri ft nr. 5.033.090.

Det høreapparat, der som et udførelseseksempel er 10 beskrevet i de ovenfor omtalte patentansøgninger, er et høreapparat af den såkaldte "i øret"-type, der omfatter en ventilationskanal, der forbinder den del af brugerens ydre øregang, der ligger inden for høreapparatets kapsel, med den omgivende luft. I et sådant høreapparat vil den 15 dominerende eller fremherskende lydtransmissionsvej fra omsætteren til den primære mikrofon, som modtager den til forstærkning bestemte lyd fra omgivelserne, normalt omfatte ventilationskanalen, idet alle yderligere signalveje, såsom mere eller mindre midlertidige spalter mellem 20 høreapparates kapsel og øregangens væg, har en betydeligt større dæmpning end den nævnte signalvej, der omfatter ventilationskanalen, og dermed også en tilsvarende mindre evne til at frembringe uønsket tilbagekobling.

I høreapparater uden en sådan ventilationskanal kan domi-25 nansen af en enkelt lydtransmissionsvej være mindre udpræget; der kan faktisk findes et antal mulige signalveje, hvori dominansen, dvs. den mindste dæmpning, forflyttes fra den ene til den anden afhængigt af de faktiske fysiske forhold i den ydre øregang, påvirket af brugerens 30 kæbebevægelser, såsom under gaben, tygning eller tale, og andre betingelser, såsom den rumlige orientering af brugerens hoved.

Ud fra ovenstående vil det kunne indses, at med høreapparater, som således har flere mulige dominerende lydtrans-

DK 164349 B

2 missionsveje mellem omsætteren og den primære mikrofon, vil brugen af en enkelt sekundær signalvej til udførelse af tilbagekoblings-kompensation være utilstrækkelig til at 5 forhindre tilbagekobling i at optræde, når en eller anden af de nævnte flere mulige signalveje aktiveres, f.eks. ved at brugeren gaber.

Det er på denne baggrund opfindelsens formål at anvise udformningen af et høreapparat af den indledningsvis 10 nævnte art, hvori risikoen for at uønsket tilbagekobling forårsager "hylen" eller lignende er undgået eller i det mindste betydeligt formindsket, og dette formål opnås i et høreapparat, som tillige udviser de træk, der er angivet i krav l's kendetegnende del. Dette gør det muligt at til-15 vejebringe tilbagekoblings-kompensation for et antal mere eller mindre midlertidige lydtransmissionsveje, der er i stand til at frembringe uønsket tilbagekobling, dvs. tilbagekobling, der bevirker "hylen" eller lignende.

Hensigtsmæssige udførelsesformer for høreapparatet ifølge 20 opfindelsen, hvis virkninger er forklaret i den følgende specielle del af nærværende beskrivelse, er angivet i krav 2-11.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de tildels stærkt skematiserede og forenk-25 lede tegninger, hvori fig. 1 viser et eksempel på et høreapparat, hvori der anvendes principper for tilbagekoblings-kompensation som beskrevet i ovennævnte patentansøgninger, fig. 2 er et blokdiagram for det elektriske kredsløb i 30 høreapparatet ifølge fig. 1, fig. 3 viser et udførelseseksempel på et høreapparat, hvori opfindelsens pricipper er anvendt,

DK 164349 B

3 fig. 4 viser et andet udførelseseksempel på et høreapparat, hvori opfindelsens principper er anvendt, og fig. 5 viser et eksempel på, hvorledes tilbagekoblings-5 kompensationen kan opnås ad akustisk vej.

Fig. 1 og 2 belyser grundprincippet for kompensation af tilbagekobling som anvendt i det høreapparat, der er beskrevet i ovennævnte patentansøgninger.

Fig, 1 viser et høreapparat af den art, der er indrettet 10 til at bæres i brugerens ydre øregang, her antydet ved det omgivende væv. Opfindelsens principper kan imidlertid med samme virkning anvendes på høreapparater af anden art, hvori der er en risiko for, at akustisk tilbagekobling forårsager "hylen" fra den omsætter, der tilfører lyd-15 svingninger til brugerens høresanseorganer, til den mikrofon, der modtager den lyd fra omgivelserne, der skal forstærkes. Det vil derfor være indlysende, at rammerne for opfindelsen, således som de er defineret i kravene, ikke er begrænset til den art høreapparat, som her er 20 beskrevet for at forklare og eksemplificere opfindelsen, hvilket høreapparat sædvanligvis betegnes som et "i øret "-høreapparat. For blot at nævne et eksempel kan opfindelsen også anvendes på høreapparater af den art, der er bestemt til at anbringes bag øret. 1 2 3 4 5 6 Høreapparatet 1 omfatter et hus eller en kapsel, som i 2 hovedsagen består af et yderpanel 2 og en formet del 9.

3

Dette hus eller denne kapsel indeholder 4 en primær mikrofon 3, der er indrettet til at modtage 5 lyd fra omgivelserne, symboliseret med de sorte pile, 6 gennem en primær lydkanal 3a, idet denne primære mikrofons udgangssignal leveres som primært indgangssignal til - en elektronisk signalbehandlingsenhed 5, hvis udgangs-

DK 164349 B

4 signal tilføres en elektro-akustisk omsætter eller lydgiver 6, der er forbundet med den del 7 af brugerens ydre øregang, der 5 ligger proximalt for høreapparatet, gennem en udgangs- lydkanal 8, og en sekundær eller tilbagekoblingsundertrykkende mikrofon 4, der er indrettet til at modtage lyd gennem en sekundær lydkanal 4a, hvilken lyd i hovedsagen kommer 10 fra den nævnte proximale del 7 og overføres gennem det omgivende væv som vist med de hvide pile eller gennem ikke-viste kanaler mellem den formede del 9 og øregangens væg, idet den sekundære mikrofons udgangssignal tilføres en sekundær indgang på den elektroniske sig-15 nalbehandlingsenhed 5.

Som det kan ses af fig. 2, føres udgangssignalet fra den primære mikrofon 3 til den negative indgang på en differensforstærker 12, hvis udgang er forbundet med lydgiveren 6. Udgangssignalet fra den sekundære mikrofon 4 20 tilføres et dæmpningsled 10 og en forsinkelsesenhed 11, inden det i en svækket og forsinket tilstand ankommer ved den positive indgang på differensforstærkeren 12. Både dæmpningsleddet 10 og forsinkelsesenheden 11 er indstillelige, og ved at indstille disse enheder på passende måde 25 kan den del af udgangssignalet fra den primære mikrofon 3, der skyldes, at denne mikrofon modtager lyd, der er overført langs med de viste og omtalte veje fra udgangs-lyd-kanalen, modvirkes af et signal af samme størrelse. Denne indstilling indebærer i hovedsagen, at dæmpningen i dæmp-30 ningsleddet 10 og forsinkelsen i forsinkelsesenheden 11 indstilles til at svare til den dæmpning og den forsinkelse, som lyden fra udgangs-lydkanalen 8 underkastes under passage gennem afstanden c fra den sekundære lydkanal 4a til den primære lydkanal 3a, idet der om fornødent tages 35 hensyn til disse kanalers længde.

Dersom den sekundære lydoverførselsvej, der symboliseres

DK 164349 B

5 af de hvide pile og strækker sig forbi den sekundære lydkanal 4a, altid er den eneste eller den fremherskende sekundære lydvej, hvorigennem lyd kan komme frem til den 5 primære mikrofon 1 fra udgangs-lydkanalen 8, så vil den i fig. 1 og 2 viste anordning fungere tilfredsstillende til at undertrykke akustisk tilbagekobling af en størrelse, der er i stand til at frembringe "hylen". Det kan imidlertid meget vel ske, at brugeren, navnlig ved at bevæge sin 10 kæbe i sådanne aktiviteter som tygning, gaben eller blot tale, kan ændre den ydre øregangs form i en sådan udstrækning, at yderligere sekundære lydveje opstår i forskellige beliggenheder omkring huset eller kapslen 2,9, endda i form af mere eller mindre åbne kanaler, og disse 15 yderligere sekundære lydveje kan meget vel udvise lavere dæmpningsværdier end den i fig. 1 viste lydvej.

Det vil være indlysende, at under sådanne omstændigheder kan uønsket tilbagekobling let opstå gennem de yderligere sekundære lydveje, og det vil derfor være nødvendigt at 20 træffe foranstaltninger til at undertrykke også de sekundære signaler, der overføres af disse lydveje. Et eksempel på en sådan anordning ifølge opfindelsen skal nu beskrives under henvisning til fig. 3.

For god ordens skyld skal det nævnes, at fig. 3 og 4 viser 25 nogle af komponenterne som beliggende uden for høreapparatets hus, mens de i praksis vil findes inden i huset, sammen med de fornødne batterier, omskiftere mv.

Man kan forestille sig høreapparatet 21 som havende omtrent den samme fysiske udformning som det i fig. 1 30 viste høreapparat 1. Høreapparatet 21 omfatter også en primær mikrofon 23, hvis udgang er forbundet med den negative indgang på en differensforstærker 32, men i stedet for en enkelt sekundær mikrofon som i det i fig. 1 viste udførelseseksempel, omfatter det tre sekundære 35 mikrofoner 24a,24 og 24c, hvis udgange er individuelt

DK 164349 B

6 forbundet med forsinkelsesenheder 31a,31b henholdsvis 31c og dæmpningsled 30a,30b henholdsvis 30c, idet dæmpningsleddenes udgange er individuelt forbundet med tre 5 særskilte indgange på en driftsstyreenhed 33, hvis udgang er forbundet med den positive indgang på differensforstærkeren 32. Sidstnævnte forsyner lydgiveren 26 med dennes udgangs-lydkanal 28 på samme måde som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 1 og 2.

10 Driftsstyreenheden 33 indeholder elektroniske kredsløb og/eller såkaldte logiske elementer, der er således indrettet, at udgangen på det ene af dæmpnings leddene 30a-30c, som på et hvilket som helst tidspunkt frembringer det kraftigste signal, forbindes med den positive indgang 15 på differensforstærkeren 32. Dette betyder selvsagt, at den ene af de tre mulige tilbagekoblingsveje, der betjenes af de tre sekundære mikrofoner 24a-24c, der udgør den fremherskende tilbagekoblingsvej, anvendes til at frembringe mod-signalet på den positive indgang på differens-20 forstærkeren 32. På den måde vil den af de tre mulige - eller i det mindste tænkte - tilbagekoblingsveje, der medfører den største risiko for frembringelse af uønsket tilbagekobling, der kan bringe høreapparatet til at "hyle", blive aktiveret af driftsstyreenheden 33. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Fagfolk på området elektronik og logisk kredsløbsteknik 2 vil vide, hvorlede en driftsstyreenhed, der har de samme 3 funktioner som den ovenfor beskrevne enhed 33, skal opbyg 4 ges, hvorfor yderligere detaljeret beskrivelse af denne 5 enhed skønnes overflødig. Det kan imidlertid nævnes, at en 6 sådan styreenhed i det mindste bør omfatte organer eller 7 funktioner, der er i stand til 8 at måle udgangssignalerne fra samtlige dæmpningsled 9 30a-30c hver for sig, 10 - at sammenligne resultaterne fra sådanne målinger, og 11 - at forbinde udgangen på det dæmpningsled, der fører det kraftigste signal, til den positive indgang på

DK 164349B

7 differensforstærkeren 32.

Det udførelseseksempel, der er vist i fig. 3, omfatter tre sekundære mikrofoner 24a-24c i form af "normale" 5 akustisk-elektriske omsættere, der kan omfatte et lille hus, der indeholder en membran, en føler, såsom en svingspoleanordning, et elektret-element eller en piezo-elektrisk krystal. Det vil være indlysende, at brugen af et stort antal sådanne sekundære mikrofoner i et 10 lille høreapparat, navnlig et til anbringelse i øret, kan skabe problemer på grund af pladsmangel eller vanskeligheder ved at gøre mikrofonerne tilstrækkeligt små. Fig. 4 viser et eksempel, hvormed dette problem søges løst.

15 Det i fig. 4 viste høreapparat 41 omfatter en primær mikrofon 43, hvis udgang er forbundet med den negative indgang på en differensforstærker 52, såvel som et stort antal sekundære mikrofoner 44a,44b,44c ..... 44x, som hver forsyner en forsinkelsesenhed henholdsvis 51a,51b,51c 20 .....51x og et dæmpningled henholdsvis 50a,50b,50c ....50x, hvilke dæmpningsleds udgange er individuelt forbundet med et tilsvarende stort antal særskilte indgange på en driftsstyreenhed 53, hvis udgang er forbundet med den positive indgang på differensforstærkeren 52.

25 Sidstnævnte forsyner lydgiveren 46 med dennes udgangs-lyd-kanal 48 på samme måde som i det i fig. 3 viste udførelseseksempel .

Driftsstyreenheden 53 fungerer på samme måde som driftsstyreenheden 33 i det i fig. 3 viste udførelseseksempel, 30 hvorfor yderligere beskrivelse eller forklaring skulle være unødvendig. Den vigtige forskel mellem udførelseseksemplet i fig. 4 og det i fig. 3 består i, at i sidstnævnte er de sekundære mikrofoner 24a-24c "diskrete komponenter", dvs. særskilte komponenter, som anbringes i 35 høreapparatet efter at være blevet fremstillet enkeltvis,

DK 164349 B

8 mens i udførelseseksemplet i fig. 4 er de sekundære mikrofoner 44a,44b .... 44x elementer, der er integreret med eller mere eller mindre indlejret i eller hæftet til 5 høreapparatets hus. Et element af en hvilken som helst art, der er i stand til at frembringe et udgangssignal (en spænding) som følge af påvirkning med lydbølger i det omgivende medium, kan anvendes. Sådanne elementer kunne udgøre piezo-elektriske elementer eller såkaldte 10 elektreter, dvs. de elektriske elementer med en permanent elektrisk forspænding, eller elementer af en hvilken som helst anden art, der er egnet til formålet. Det vil være indlysende, at anvendelsen af i alt væsentligt "to-dimen-sionelle" elementer af den art, der henvises til som de 15 sekundære mikrofoner 44a,44b ... 44x, vil medføre en betydelig pladsbesparelse, således at det gøres muligt at udstyre høreapparatet med sekundære mikrofoner i et tilstrækkeligt stort antal til at tage hensyn til praktisk taget alle mulige akustiske tilbagekoblingsveje, der kan 20 opstå under brugerens forskellige aktiviteter som beskrevet ovenfor.

Fig. 5 viser et høreapparat 61, hvori organerne til kompensering af tilbagekobling er af rent akustisk karakter. Dette høreapparat omfatter en differentialmikrofon 25 62, hvis forreste kammer er indrettet til at modtage lyd fra omgivelserne, symboliseret med de sorte pile, gennem en primær lydkanal 63, idet det bageste kammer er indrettet til at modtage lyd fra lydgiveren 66 og en udgangslydkanal 68 gennem en sekundær lydkanal 64. Udgangen fra 30 differentialmikrofonen (eller trykgradient-mikrofonen) 62 er forbundet med indgangen på en forstærker 65, der forsyner lydgiveren 66, som frembringer lydbølger i udgangs-lydkanalen 68.

Med henblik på at udligne den lyd, der er overført fra 35 udgangs-lydkanalen 68 - symboliseret med de hvide pile -til den primære lydkanal 63, skal den effektive længde af

DK 164349 B

9 den sekundære lydkanal 64 være lig med den effektive længde af lydtransmissionsve j en fra indgangen til den sekundære lydkanal 64 forbi høreapparatets hus og gennem 5 den primære lydkanal 3 ind i det forreste kammer i diffe-rentialmikrofonen 62. Til dette formål kan det være nødvendigt at indføre bøjninger eller slyngninger i den sekundære lydkanal 64 for at gøre denne tilstrækkeligt lang. Desuden bør også styrken af det sekundære signal, 10 som kommer ind i det bageste kammer i differentialmikrofo-nen 62, kunne indstilles, f.eks. ved hjælp af et akustisk dæmpningsled af en hvilken som helst egnet art. Et eksempel på, hvorledes dette kan opnås, er beskrevet i de ovenfor nævnte patentansøgninger.

15 For enkelheds skyld og for at lette forståelsen er udførelseseksemplet i fig. 5 vist som havende kun et enkelt sæt organer til kompensering af tilbagekobling, bestående af den sekundære lydkanal 64 og dens tilknyttede, ikke viste dæmpningsled. For at kunne praktisere 20 opfindelsens principper skal der være mindst to sådanne sæt tilbagekoblings-kompenserende organer, hvert med en sekundær lydkanal, hvis indgang er anbragt i en beliggenhed forskellig fra de øvriges, og hvis længde og dæmpning er indstillet for optimal kompensation i tilfælde 25 af, at den pågældende tilbagekoblingsvej gøres aktiv, såsom ved at brugeren tygger eller gaber.

Det ligger også inden for opfindelsens rammer at kombinere træk fra de forskellige viste udførelseseksempler, f.eks. ved at anvende et eller to sæt akustiske tilbage-30 koblings-kompenserende organer som beskrevet under henvisning til fig. 5, kombineret med et antal af de delvis elektriske sæt tilbagekoblings-kompenserende organer, der er vist i fig. 3 og 4.

Claims

1. Høreapparat af den art, der har a) en primær signalvej omfattende 5 al) en primær mikrofon (23,43,63), der er indrettet til at modtage omgivelseslyd og frembringe hertil svarende elektriske signaler, a2) en forstærker (32,52,62) til forstærkning af de elektriske signaler fra mikrofonen og afgivelse 10 af de forstærkede signaler til a3) en elektro-akustisk omsætter (26,46,66), der er indrettet til at omdanne de nævnte forstærkede signaler til akustiske signaler og rette disse mod brugerens trommehinde eller andet lydfølsomt 15 organ, og b) en sekundær signalvej, der fører fra et sted i en dominerende lydtransmissionsvej mellem omsætteren og forstærkeren, hvor transmissionstiden (At) langs med den nævnte sekundære signalvej er i alt væsentligt lig 20 med transmissionstiden langs den nævnte dominerende vej for lyd fra det nævnte sted til den primære mikrofon, og hvor udgangssignalerne fra den nævnte sekundære signalvej tilføres forstærkerens indgang i alt væsentligt i modsat fase og med samme amplitude 25 som de af forstærkeren modtagne signaler fra den primære mikrofon, der skyldes lyd, som er overført langs med den nævnte dominerende vej, kendetegnet ved, c) at høreapparatet omfatter mindst en yderligere 30 sekundær signalvej af den (i punkt b) ovenfor angivne art, idet udgangene fra begge eller samtlige sekundære signalveje er forbundet med eller kan forbindes med forstærkerens indgang.

2. Høreapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 35 det yderligere omfatter en driftsstyreenhed (33,53), der er indrettet til automatisk at gøre og holde aktiv kun DK 164349B 11 den af de nævnte sekundære signalveje, der frembringer det kraftigste udgangssignal, og/eller at føre denne signalvejs udgangssignal til forstærkeren (32,52). 5

3. Høreapparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at driftsstyreenheden (33,53) omfatter a) organer til at måle udgangssignalerne fra begge eller samtlige sekundære signalveje hver for sig, b) organer til at sammenligne resultaterne af de nævnte 10 udgangssignalmålinger, og c) organer til at gøre og holde aktiv den ene af de nævnte sekundære signalveje, der frembringer det kraftigste udgangssignal, og/eller at føre denne signalvejs udgangssignal til forstærkeren (32,52). 15

4. Høreapparat ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at hver sekundær signalvej omfatter a) en sekundær mikrofon (24a-c, 44a-x), der er anbragt på eller i nærheden af det nævnte sted, b) en elektrisk signalforsinkelsesenhed (31a-c, 51a-x), 20 hvis indgang er forbundet med den sekundære mikro fons (9) udgang, og c) et dæmpningsled (10), hvis indgang er forbundet med den nævnte elektriske signalforsinkelsesenheds (31a-c, 51a-x) udgang, og hvis udgang er forbundet med 25 forstærkeren (32,52) med en sådan polaritet, at den modvirker det signal fra den primære mikrofon (23,43), der skyldes lyd overført langs med den nævnte dominerende vej.

5. Høreapparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 30 forstærkeren (32,42) er en differensforstærker med to indgange, hvoraf den ene er forbundet med den primære mikrofons (23,43) udgang, og den anden er forbundet eller kan forbindes med de nævnte dæmpningsleds (30a-c, 50a-x) udgange. DK 164349 B 12

6. Høreapparat ifølge et eller flere af kravene 1-6 og af den art, der omfatter et hus for i det mindste en del af høreapparatet, hvilket hus er indrettet til at 5 anbringes i det menneskelige øres ydre øregang og har den nævnte elektro-akustiske omsætter (26,28) anbragt med en lydfrembringende kanal eller hulhed rettet indad i den nævnte ydre øregang, kendetegnet ved, at begge eller samtlige sekundære mikrofoner (24a-c, 44a-x) er anbragt ved og 10 indrettet til at modtage lyd fra forskellige steder på den ydre væg af det nævnte hus, som med stor sandsynlighed vil være akustisk forholdsvis godt forbundet med den inden for huset beliggende del af den ydre øregang, når denne antager forskellige former afhængigt af, hvorvidt brugeren 15 tygger, gaber, taler eller er tavs.

7. Høreapparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at i det mindste ai af de sekundære mikrofoner udgøres af en akustisk-elektrisk omsætter (44a-x), der er fasthæftet til eller indlejret i husets væg. 20

8. Høreapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver sekundær signalvej omfatter en kanal (64), der fører fra det nævnte sted til en akustisk indgang i mikrofonen (62), der er indrettet til at forårsage frembringelse af signaler med modsat fase i forhold til de signaler, der 25 frembringes som reaktion på den nævnte omgivelseslyd.

9. Høreapparat ifølge krav 8, kendetegnet ved a) at mikrofonen (62) er af den art, der har et forreste hulrum og et bageste hulrum, idet lyd, der modtages i de to hulrum, frembringer signaler af modsat fase i 30 mikrofonens udgang, og b) at et af de nævnte hulrum er akustisk forbundet (63) med den omgivende atmosfære, mens det andet hulrum er akustisk forbundet med udgangsenderne på de nævnte kanaler (64). 13

10. Høreapparat ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at udgangsenden på hver kanal (64) er forsynet med et akustisk impedanstilpasningselement, såsom en akustisk 5 modstand, der er anbragt i en åbning i den nævnte rørs væg.

11. Høreapparat ifølge et eller flere af kravene 8-10, kendetegnet ved, at hver kanal (64) er forsynet med en indstillelig akustisk ventil.