DK1983800T3 - Høreindretning med støjsvag øretelefonstyring og tilsvarende fremgangsmåde - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en høreindretning med en overføringsenhed til trådløs dataoverføring i et hovedfrekvensbånd, en højttaler og en styreindretning til styringen af højttaleren med et styresignal. Derudover angår den foreliggende opfindelse en tilsvarende fremgangsmåde til driften af en høreindretning. Under begrebet ’’høreindretning” menes der her især et høreapparat, et head sæt, en hovedtelefon og et på hovedet bærbart apparat. Høreapparater er bærbare høreindretninger, som tjener til forsyningen af tungt hørende. For at imødekomme de mange individuelle behov stilles der forskellige konstruktioner af høreapparater, såsom bag-øret-høreapparater (HdO) og i-øret-høreapparater (IdO), f.eks. også Concha-høreapparater eller kanal-høreapparater (CIC), til disposition. De eksempelvis anførte høreapparater bæres på det ydre øre eller i øregangen. Derudover står der på markedet imidlertid også knogleled-ningshørehjælp, implanterbare eller vibrotaktile hørehjælp til rådighed. Derved sker stimuleringen af den beskadigede hørelse enten mekanisk eller elektrisk. Høreapparater har principielt som væsentlige komponenter en indgangsomformer, en forstærker og en udgangsomformer. Indgangsomformeren er i reglen en lydmodtager, f.eks. en mikrofon, og/eller en elektromagnetisk modtager, f.eks. en induktionsspole. Udgangsomformeren er for det meste realiseret som elektroakustisk omformer, f.eks. miniaturehøjttaler eller som elektromekanisk omformer, f.eks. knogleledningstelefon. Forstærkeren er traditionelt integreret i signalforarbejdningsenheden. Denne principielle opbygning er i figur 1 vist som et eksempel på et bag-ø ret-høreapparat. I høreapparathuset 1 til bæring bag øret er der indbygget en eller flere mikrofoner 2 til optagelse af lyden fra omgivelserne. En signalforarbejdningsenhed 3, som ligeledes er integreret i høreapparathuset 1, forarbejder mikrofonsignalerne og forstærker dem. Signalforarbejdningsenhedens 3 udgangssignal overføres til en højttaler eller telefon 4, som udsender et akustisk signal. Lyden overføres eventuelt via en lydslange, som er fikseret i øregangen med en autoplastik, til apparatbæreren trommehinde. Høreapparatets energiforsyning og især signalforarbejdningsenhedens 3 energiforsyning foregår ved hjælp af et ligeledes i høreapparathuset 1 integreret batteri 5.

Til styringen af et høreapparats højttaler eller øretelefon anvendes der ofte f.eks. pulstæthedsmodulation (PDM) eller pulsbreddemodulation (PWM). Den digitale styring har den fordel, at ved digitale høreapparater kan digital-analog-omskifter-trinnet bortfalde. Digitale styrekredsløb har endvidere en tydelig højere virkningsgrad end analoge styrekredsløb. Derimod er analoge styrekredsløb mere støjsvage, dvs. de pålægger et til det akustiske signal begrænset frekvensspektrum med svag oversvingningsandel. De ved digital styring ret kraftigt udprægede harmoniske oversvingninger styrer dog den trådløse overføring af data imellem høreapparater og overføringen imellem et høreapparat og et eksternt tilbehør (fjernstyring, trådløs programmeringsapparat, trådløst relæapparat, osv.).

En mulig løsning på dette problem kunne ligge i følgende kompromis: øretelefonen styres analogt ved høreapparater med trådløs overføring, og ved høreapparater uden trådløs-funktion foregår der en strømbesparende digital styring. Derved kan høreapparater med trådløs overføring imidlertid ikke profitere af strømbesparende digital styring.

Fra US 2006/0104463 A1 kendes et støjsignalfilter til høreapparater. I et digitaliseret mikrofonsignal detekteres f.eks. et GSM-signal. I GSM-impulsernes rytme reduceres høreapparatforstærkerens forstærkning ved forekomsten af GSM-im-pulser. De korte afbrydelser af det resulterende signal registreres ikke af det menneskelige øre.

Derudover beskriver US 2004/0109577 A1 en høreapparatindretning med en taktgenerator. Taktsignalet betragtes inden for en tidsramme på et par minutter som et stabilt signal med konstant svingningstid og impulsbredde. For at reducere forstyrrelser ved en trådløs overføring ændres taktgeneratorens frekvens.

Formålet med den foreliggende opfindelse består således i især også til digitalt arbejdende høreindretninger at åbne mulighed for en strømbesparende digital styring af høreindretningens højttaler. Derudover skal der stilles en tilsvarende fremgangsmåde til driften af en høreindretning til rådighed.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved hjælp af en høreindretning ifølge krav 1.

Derudover stilles der ifølge opfindelsen en fremgangsmåde ifølge krav 6 til rådighed.

Ved adskillelsen af signaler til dataoverføringen og til styringen af højttaleren i frekvensområdet optræder der næppe mere gensidige forstyrrelser, således at et høreapparat, som er indrettet til trådløs dataoverføring, kan styre den interne øretelefon eller højttaler digitalt.

Styreindretningens styresignal er pulstæthedmoduleret. Derved laderen som lavpas virkende induktiv højttaler sig styre uden højt signalbearbejdningsbesvær af et digitalt signalforarbejdningskredsløb.

Dataoverføringen ved hjælp af overføringsindretningen kan foregå bredbåndet i flere frekvensområder, og styresignalets frekvensspektrum kan inden for området af hvert frekvensbånd omfatte et væsentligt indsnit. Derved er princippet ifølge opfindelsen også anvendeligt til en bredbåndet overføring af høje datahastigheder.

Derudover kan overføringsindretningen omfatte et båndpasfilter, som i alt væsentligt kun lader frekvensandele passere, som ligger i hovedfrekvensbåndet eller i hovedfrekvensbåndet og i området, der er multiplum heraf. Herved kan den trådløse overførings støjimmunitet øges yderligere. Høreindretningen ifølge opfindelsen kan i en speciel udførelsesform være tildannet som i-øret-høreapparat, også selv om strømforbruget og den til rådighed stående plads er yderst begrænset. Som følge af den begrænsede plads befinder øretelefonen, som i reglen er en magnetoakustisk omformer, sig nemlig meget tæt på modtagerspolen. Derudover er ved i-ø ret-høreapparater positionen og opretningen individuel ved hvert apparat. I hvert tilfælde inducerer øretelefonen mere eller mindre høje støjsignaler i modtagespolen. Derved bliver signal-støjforholdet i reglen tydeligt forringet. Det dårlige signal-støj-forhold kan forbedres ved hjælp af en øget sendeydelse, hvilket imidlertid kun kan opnås ved hjælp af et enormt energibehov. For så meget mere velkommen er derfor løsningen ifølge opfindelsen, der går ud på at adskille styresignalet til øretelefonen spektralt fra overføringssignalet til den trådløse dataoverføring. I overensstemmelse med en yderligere udførelsesform stilles der et høresystem med to høreapparater til rådighed. Disse har hver for sig den ovenfor beskrevne høreindretnings opbygning, hvorved de to høreapparaters overføringsindretninger åbner mulighed for en biretningsmæssig-trådløs dataoverføring og en dataoverføring i en retning foregår i et andet frekvensbånd end en dataoverføring i den anden retning. Derved kan der stilles en ægte bidirektionel forbindelse med tidsmæssige ens direktionelle overføringer til rådighed.

Den foreliggende opfindelse beskrives nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor: figur 1 viser den principielle opbygning af et høreapparat ifølge den kendte teknik, figur 2 et høreapparatsystem ifølge opfindelsen, figur 3 et PDM-spændingstidssignal ved øretelefonen, figur 4 et forstørret udsnit af PDM-tidssignalet fra figur 3, figur 5 signalets PDM-frekvensspektrum fra figur 3, og figur 6 PDM-frekvensspektret fra figur 5 sammen med et ideelt tilpasset frekvensfilters gennemgangskurve.

De i det følgende beskrevne udførelseseksempler udgør foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse. I figur 2 er der skematisk vist et høreapparatsystem med to høreapparater 10 og 11. De to høreapparater 10 og 11 er ens opbygget. For tydeligheds skyld er der imidlertid kun vist de til den foreliggende opfindelse væsentlige komponenter i høreapparatet 10. IdO-høreapparatets 10 centrale enhed er en signalbearbejdnings- eller styreenhed 12. Den drives af et batteri 13. Dens udgangssignal tjener til styringen af en øretelefon 14, som i reglen er tildannet som magnetoakustisk omformer. Derudover styrer styreenheden 12 også en overføringsenhed 15, som her tjener til den bidirektionale overføring til det andet høreapparat 11. Overføringsindretningen 15 er symboliseret ved hjælp af en spole, men den kan også indeholde andre overføringskomponenter.

Af figur 2 ses, at elektronikkomponenterne i IdO-høreapparatet 10 rumligt set er placeret meget tæt på hinanden. Især er også øretelefonen 14 og overføringsenheden 15 placeret meget tæt sammen, således at der uvilkårligt forekommer indbyrdes påvirkninger og forstyrrelser.

Figur 3 viser et typisk PDM-styresignal, hvormed styreenheden 12 tidsmæssigt styrer øretelefonen 14. Den information, der skal overføres til øretelefonen, gemmer sig i impulstætheden. I figur 4 er der gengivet en forstørret afbildning af dette signal. Impulsernes tæthed varierer på den ønskede måde. Øretelefonen 14 har en specifik induktiv karakteristik. Derfor fører det i figur 3 gengivne tidsmæssige PDM-spændingssignal i øretelefonen til det i figur 3 med punkterede linjer gengivne strømforløb. PDM-spændingssignalets frekvensspektrum fra figur 3 er vist i figur 5. Det består i det væsentlige af buer, som er opstillet periodisk efter hinanden, og hvis amplitude på grund af PDM-impulsernes firkantform aftager svarende til funktionen af sin x/x. I bestemte områder af spektret, nemlig imellem to buer, fremkommer der i spektret indsnit E, dvs. såkaldte ”friryddede områder”. I disse friryddede områder optræder der altså ingen henholdsvis knap nok nogen støjsignaler. Der forekommer kun nyttesignalet N henholdsvis nyttesignalandele Ν’. Fremkomsten af indskæringerne E, som også betegnes som ’’notches”, kan forklares på følgende måde: PDM-signalets impulsvarighed Tp vælges fast og optræder i et fast tidsraster på n x Tp. Den statistiske fordeling af positive og negative impulser er ens for naturlige audiosignaler. Derved optræder frekvensen 1/(2Tp) samt dennes heltallige multiplum med omtrent samme amplitude i faseplaceringer 0° og 180°. Dette fører til den tilsigtede udløsning af signaler i området omkring frekvenserne n x 1/(2Tp). Denne udløsning fører til de ovenfor nævnte indskæringer E henholdsvis ’’notches”. Derved fremkommer de bueformede støjsignalandele S.

Den foreliggende opfindelses grundide består kun i tilpasningen af den digitale øretelefonstyrings arbejdsfrekvens til det trådløse overføringssystem. Helt konkret forsøges der altså at fjerne generende øretelefon-støjandele fra det benyttede frekvensbånd til den trådløse dataoverføring. Dette opnås her ved hjælp af den tilsvarende gunstige udformning af støjspektret ("noise-shaping”), idet PDM-modulatorens arbejdsfrekvens netop vælges, således at indsnittene E ligger i området af overføringsfrekvensen til den trådløse overføring henholdsvis multiplum heraf. Derved påvirkes den trådløse overføring kun i mindre grad, og fordelene ved den digitale øretelefonstyring bevares.

Frirømningen af støjandele fra de til den trådløse dataoverføring benyttede frekvensområder kan suppleres ved hjælp af yderligere kendte ”noise-shaping”-me-toder. Således kan f.eks. støjandele fra det lavfrekvente område af audiosignaler på kendt måde forskydes i retning af højere frekvenser. Ved hjælp af denne og andre kendte metoder lader således indsnittenes bredde og form hver for sig henholdsvis "notches” optimere.

Den trådløse overføringsstøjimmunitet i retning af øretelefonstyringen kan forbedres yderligere, idet den trådløse overføringsdels signalbearbejdning udføres med et båndpasfilter, som kun lader frekvenser inden for den trådløst benyttede båndbredde passere uhindret. Et sådant båndpasfilters filterfunktion F er vist i figur 6 sammen med eksempel-signalets PDM-frekvensspektrum. Særligt effektivt er forbedringen af støjimmuniteten, hvis båndpas’s karakteristik (filterflankernes stigning, filterets kvalitet) og karakteristikken af "noise-shaping’en” tilpasses hinanden. I det i figur 5 viste eksempel forekommer der ’’notches” i faste frekvensafstande. I de enkleste tilfælde anvendes kun én heraf til den trådløse dataoverføring. Til anvendelser med stort båndbreddebehov kan den trådløse overføring imidlertid også opdeles i flere delfrekvensområder. Så skal delfrekvensområderne ligge i de andre ’’notches” i PDM-styresignalet til øretelefonen. Med hensyn til støjimmuniteten skulle også her båndpassets karakteristik og karakteristikken af ’’noise-shaping’en” tilpasses hinanden. Dette lader sig f.eks. opnå med specielle kamfiltre, hvis gennemgangsområde tilpasses ’’notches’ene”.

Efter filtreringen opnår man et fladt lavt grundstøjniveau, hvorfra også små nyttesignaler lader sig detektere. Som følge heraf stiger den trådløse overførings mulige rækkevidde. Alternativt kan der ved samme rækkevidde opnås en højere datarate.

Ovenfor blev der antydet, at til anvendelser, hvori der anvendes flere frekvensområder, er der mulighed for båndbreddeintensive overføringer af audiosignaler eller programmeringsdata. Eventuelt kan flere frekvensbånd imidlertid også benyttes til samtidige bidirektionelle overføringer, idet retningerne opdeles på forskellige frekvensområder.

Claims (8)

1. Høreindretning (10) med - en overføringsindretning (15) til trådløs dataoverføring i et hovedfrekvensbånd, - en højttaler (14), og - en styreindretning (12) til styringen af højttaleren (14) med et styresignal, kendetegnet ved, at - styreindretningen (12) omfatter en pulstæthedsmodulator, og - pulstæthedsmodulatorens arbejdsfrekvens vælges, således at det pulstæt-hedsmodulerede styresignals frekvensspektrum i hovedfrekvensbåndets område har et væsentligt indsnit.

2. Høreindretning ifølge krav 1, hvorved dataoverføringen ved hjælp af overføringsindretningen (15) foregår bredbåndet i flere frekvensbånd, og styresignalets frekvensspektrum i området af hvert frekvensbånd hver for sig har et væsentligt indsnit.

3. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved overføringsindretningen (15) har et båndpasfilter, som i det væsentlige kun lader frekvensandele, som ligger i hovedfrekvensbåndet eller i hovedfrekvensbåndet og i området, der er multiplum heraf, passere.

4. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, og som er tildannet som i-øret-høreapparat.

5. Høresystem med to høreapparater (10, 11), som hver for sig har opbygningen svarende til en høreindretning ifølge et af kravene 2 til 4, hvorved begge høreapparaters (10, 11) overføringsindretninger (15) åbner mulighed for en bidi-rektionel, trådløs dataoverføring, og en dataoverføring foregår i en retning i et andet frekvensbånd end dataoverføringen i den anden retning.

6. Fremgangsmåde til drivningen af en høreindretning (10,11) ved - trådløs dataoverføring i et hovedfrekvensbånd, og - styring af en højttaler (14) i høreindretningen med et styresignal, kendetegnet ved, at - styresignalet impulstæthedsmoduleres med en impulstæthedsmodulator, og - impulstæthedsmodulatorens arbejdsfrekvens vælges, således at - styresignalets frekvensspektrum i hovedfrekvensbåndets område har et væsentligt indsnit (E).

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, hvorved dataoverføringen foregår bredbåndet i flere frekvensbånd, og styresignalets frekvensspektrum i området af hvert frekvensbånd hver for sig har et væsentligt indsnit.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6 eller 7, hvorved signalet til dataoverføring filtreres med et båndpas, som i det væsentlige kun lader frekvensandele, som ligger i hovedfrekvensbåndet eller i hovedfrekvensbåndet og i området, der er multiplum heraf, passere.