[0001] Die Erfindung betrifft ein Hörhilfegerät mit einem Eingangswandler zur Aufnahme eines
Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal, einer Signalverarbeitungseinheit
zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals,
einem Ausgangswandler zum Erzeugen eines von einem Benutzer als akustisches Signal
wahrnehmbaren Ausgangssignals und einem Taktelement zum Erzeugen eines Systemtakts,
wobei die tatsächliche Systemtaktfrequenz von einer vorgegebenen Systemtaktfrequenz
bauteilbedingt innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz
abweicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Hörhilfegerätesystem mit einem derartigen
Hörhilfegerät und einem externen Sender. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Betrieb eines derartigen Hörhilfegerätes.
[0002] In hinter oder in dem Ohr tragbaren digitalen Hörhilfegeräten kann aufgrund der angestrebten
Miniaturisierung der Systemtakt nicht mit einem Quarz, sondern lediglich mit einem
Oszillator erzeugt werden, da eine Quarzsteuerung zu viel Platz beanspruchen würde.
Durch höhere, zum Teil temperaturabhängige Bauteiltoleranzen beträgt die Schwankungsbreite,
innerhalb der die Taktfrequenz der Hörhilfegeräte von einem vorgegebenen Sollwert
abweichen kann, daher +/- 5%, das heißt, bei nominell 20 KHz Taktfrequenz kann der
tatsächliche Wert zwischen 19 KHz und 21 KHz liegen. Dies stellt vor allem für Filter
ein Problem dar, die rein akustisch/physikalische Phänomene, z.B. Hörerresonanzen,
Effekte durch den Schallschlauch und ähnliches modifizieren sollen. Die Parameter
dieser Filter, z.B. der Frequenzgang, sind bei einer digitalen Realisierung direkt
abhängig von der Abtastrate des Eingangssignals und damit von der Taktfrequenz. Soll
z.B. eine schmale Hörerresonanz bei physikalisch durch den Hörer gegebenen 8 KHz mit
einem digitalen Filter gedämpft werden, so würde eine ungenaue Abtastrate nur Angaben
für einen Ziel-Frequenzbereich von 8 KHz +/- 5%, also 7,6 KHz bis 8,4 KHz erlauben.
Dies ist jedoch zu ungenau. Aus dem genannten Grund werden derartige Filter bisher
nicht eingesetzt.
[0003] Aus der DE 100 48 341 C1 ist ein Hörgerät bekannt, bei dem eine automatische Auswahl
des aktiven Hörprogramms in Abhängigkeit von der Tageszeit erfolgt. Das Hörgerät ist
hierfür mit einer internen Uhr ausgestattet. Zur genauen und komfortablen Einstellung
der aktuellen Uhrzeit ist das Hörgerät vorzugsweise zum Empfang eines externen Zeitsignals
(z.B. DCF 77) eines Zeitsignalsenders ausgebildet. Eine manuelle Einstellung der Uhrzeit,
z. B. zur Umstellung zwischen Sommerzeit und Winterzeit, entfällt damit.
[0004] Aus der EP 1 104 645 B1 ist ein Hörgerät mit einem Mikrofon, einer Signalverarbeitungseinheit,
einem Hörer und einem Detektorelement zur Ermittlung von elektromagnetischen Störsignalen
bekannt, wobei ein in Abhängigkeit von den erkannten Störsignalen konfigurierbares
Filterelement zur Unterdrückung der Störsignale vorhanden ist. Das bekannte Hörgerät
ist in digitaler Schaltungstechnik ausgeführt und weist hierfür einen Taktgenerator
auf. Bei einem erkannten, getakteten Störsignal wird die bisherige Taktfrequenz durch
die Taktfrequenz des Störsignals oder eines Vielfachen dieser Taktfrequenz ersetzt.
Die Taktfrequenz ist somit von der Taktfrequenz des Störsignals bestimmt.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem digitalen Hörhilfegerät die
Schwankungsbreite einer vorgegebenen Taktfrequenz zu verringern.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Hörhilfegerät einem Eingangswandler zur Aufnahme eines
Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal, einer Signalverarbeitungseinheit
zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals
und einem Ausgangswandler zum Erzeugen eines von einem Benutzer als akustisches Signal
wahrnehmbaren Ausgangssignals und mit einem Taktelement zum Erzeugen eines Systemtakts,
wobei die tatsächliche Systemtaktfrequenz von einer vorgegebenen Systemtaktfrequenz
bauteilbedingt innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz
abweicht, gelöst durch ein extern erzeugtes, im Hörhilfegerät empfangbares, periodisches
elektromagnetisches Signal zur Stabilisierung der tatsächlichen Systemtaktfrequenz,
das derart verwendbar ist, dass sich die Abweichung der tatsächlichen Systemtaktfrequenz
von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz verringert.
[0007] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes
mit einem Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches
Eingangssignal, einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen
Verstärkung des elektrischen Eingangssignals und einem Ausgangswandler zum Erzeugen
eines von einem Benutzer als akustisches Signal wahrnehmbaren Ausgangssignals und
mit einem Taktelement zum Erzeugen eines Systemtakts, wobei die tatsächliche Systemtaktfrequenz
von einer vorgegebenen Systemtaktfrequenz bauteilbedingt innerhalb einer bestimmten
Schwankungsbreite von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz abweicht, mit folgenden
Schritten:
- Empfang eines periodischen elektromagnetischen Signals eines externen Senders, dessen
Periode bekannt ist,
- Zählen der tatsächlichen Taktimpulse des Systemtaktes des Hörhilfegerätes während
wenigstens einer Periode des von dem externen Sender abgegebenen Signals,
- Vergleich des Zählergebnisses mit einem Sollwert
- Nachjustieren des Systemtakts zur Angleichung der tatsächlichen Anzahl der Taktimpulse
während einer Periode des von dem externen Sender abgegebenen Signals mit dem Sollwert.
[0008] Bei einem Hörhilfegerät wird mittels eines Eingangswandlers ein Eingangssignal aufgenommen
und in ein elektrisches Eingangssignal überführt. Üblicherweise dient als Eingangswandler
wenigstens ein Mikrofon, welches ein akustisches Eingangssignal aufnimmt. Moderne
Hörhilfegeräte umfassen häufig ein Mikrofonsystem mit mehreren Mikrofonen, um einen
von der Einfallsrichtung akustischer Signale abhängigen Empfang, eine Richtcharakteristik,
zu erreichen. Die Eingangswandler können jedoch auch eine Telefonspule oder eine Antenne
umfassen zur Aufnahme elektromagnetischer Eingangssignale. Die durch den Eingangswandler
in elektrische Eingangssignale gewandelten Eingangssignale werden zur Weiterverarbeitung
und Verstärkung einer Signalverarbeitungseinheit zugeführt. Die Weiterverarbeitung
und Verstärkung erfolgt zum Ausgleich des individuellen Hörverlustes eines Hörhilfegeräteträgers
in der Regel in Abhängigkeit der Signalfrequenz. Die Signalverarbeitungseinheit gibt
ein elektrisches Ausgangssignal ab, welches über einen Ausgangswandler dem Gehör des
Hörhilfegeräteträgers zugeführt wird, so dass dieser das Ausgangssignal als akustisches
Signal wahrnimmt. Als Ausgangswandler werden üblicherweise Hörer verwendet, die ein
akustisches Ausgangssignal erzeugen. Es sind jedoch auch Ausgangswandler zur Erzeugung
mechanischer Schwingungen bekannt, die direkt bestimmte Teile des Gehörs, wie beispielsweise
die Gehörknöchelchen, zu Schwingungen anregen. Weiterhin sind Ausgangswandler bekannt,
die direkt Nervenzellen des Gehörs stimulieren.
[0009] Das Hörhilfegerät gemäß der Erfindung ist in digitaler Schaltungstechnik ausgeführt
und umfasst daher ein Taktelement zum Erzeugen des Systemtakts. Da aufgrund der angestrebten
Miniaturisierung von Hörhilfegeräten ein Quarz nicht verwendet werden kann, wird bei
dem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung ein gewöhnlicher Oszillator verwendet. Dieser
hat jedoch den Nachteil, dass eine vorgegebene Systemtaktfrequenz tatsächlich nur
mit einer Abweichung von ca. +/- 5% von dem vorgegebenen Wert erreicht werden kann.
Da diese Abweichung für die Anwendung bestimmter Filter nicht akzeptabel ist, wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, ein genaueres, z.B. mit einem Quarz stabilisiertes,
externes Taktsignal zur Stabilisierung des internen Systemtakts zu verwenden. Dieses
Taktsignal wird in einem externen Gerät, beispielsweise einer Fernbedienung für das
Hörhilfegerät, erzeugt und als elektromagnetisches Signal drahtlos auf das Hörhilfegerät
übertragen. Ist die Taktfrequenz dieses externen Taktes bekannt, so kann damit die
Taktfrequenz des Hörhilfegerätes verglichen und nachjustiert werden. Die Abweichung
von dem vorgegebenen Wert wird dadurch deutlich kleiner als +/- 5%, beispielsweise
nur noch +/- 0,5%. Durch den stabilisierten Takt mit der dadurch erreichten, geringen
Abweichung der Taktfrequenz von dem Sollwert lassen sich dann im Hörhilfegerät realisierte
digitale Filter sehr viel genauer einstellen.
[0010] Zur Erzeugung des Taktes wird bei Hörhilfegeräten häufig ein so genannter Ringoszillator
verwendet, der sich insbesondere durch einen geringen Stromverbrauch auszeichnet.
Dieser ist im Wesentlichen aus mehreren hintereinander geschalteten Invertern aufgebaut,
wobei der Ausgang des letzten Inverters der Kette auf den Eingang des ersten Inverters
rückgekoppelt ist. Die Feinjustierung des Taktes erfolgt dabei über eine einstellbare
Stromquelle, welche die Inverter mit Strom versorgt. Der Strom dieser Stromquelle
wird üblicherweise nach der Herstellung eines Hörhilfegerätes einmal eingestellt.
Durch die Umgebungstemperatur, Alterungseinflüsse, Bauteiltoleranzen usw. kommt es
jedoch während des Betriebes des Hörhilfegerätes zu den genannten Abweichungen von
bis zu +/- 5% vom eingestellten Sollwert. Im Zusammenhang mit der Erfindung wird bei
dieser Methode der Takterzeugung die Stromquelle während des Betriebs des Hörhilfegeräts
nachjustiert.
[0011] Die Erfindung ist nicht auf den beispielhaft genannten Ringoszillator zur Takterzeugung
beschränkt. Vielmehr ist dem Fachmann eine Vielzahl weiterer Methoden zur Takterzeugung
bei Hörhilfegeräten bekannt. Auch bei den bekannten weiteren Methoden kann in der
Regel durch steuerbare Strom- oder Spannungsquellen, Widerstände, Kapazitäten oder
Induktivitäten die Taktfrequenz nachjustiert werden.
[0012] Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Quarz-Armbanduhr als externen Sender
vor, die zusätzlich mit einer Sendeeinheit versehen ist. Diese bedarf gegenüber einer
herkömmlichen Quarz-Armbanduhr nur geringfügiger Modifikationen und kann unauffällig
in der für diese Anwendung notwendigen Entfernung zu dem Hörhilfegerät getragen werden.
[0013] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein in vielen Ländern ausgesendetes
Zeitsignal für Funkuhren, in Deutschland das DCF77-Zeitsignal, als externes Taktsignal
verwendet, um damit den hörhilfegeräteinternen Systemtakt zu stabilisieren. Ein derartiges
Zeitsignal wird in vielen Ländern flächendeckend und mit sehr großer Genauigkeit der
Taktperioden ausgestrahlt. Auch entsprechende Empfänger sind preiswert verfügbar.
[0014] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, zum Nachjustieren des Systemtaktes eine
Mittelung über mehrere Zählungen der tatsächlichen Taktimpulse des Hörhilfegeräte-Taktes
während wenigstens einer Periode des externen Taktsignals und die entsprechenden Vergleiche
mit dem Sollwert durchzuführen. Damit lässt sich eine noch genauere Einstellung des
Systemtaktes erreichen. Störungen beim Empfang des externen Signals werden dadurch
ausgeglichen.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt die Figur ein Hörhilfegerät 1 mit einem Mikrofon 2 zur Aufnahme eines
akustischen Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Signal, einer Signalverarbeitungseinheit
3 zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Signals und
einem Hörer 4 zur Wandlung des verarbeiteten und verstärkten Signals in ein akustisches
Ausgangssignal, das dem Gehör eines Hörhilfegeräteträgers zugeführt wird. Die Signalverarbeitungseinheit
3 im Ausführungsbeispiel ist in digitaler Schaltungstechnik ausgeführt und umfasst
daher einen A/D-Wandler 5 zur Wandlung des elektrischen Eingangssignals in ein digitales
Eingangssignal sowie einen D/A-Wandler 7 zur Wandlung des verarbeiteten, digitalen
Signals in ein analoges Ausgangssignal. Dazwischen erfolgt die Signalverarbeitung
in einer in digitaler Schaltungstechnik realisierten Signalverarbeitungseinheit 6.
[0016] Die digitalen Bauelemente des Hörhilfegerätes 1 werden durch einen Taktgenerator
8 getaktet. Durch Frequenzvervielfältiger können einzelne Bauteile auch mit Vielfachen
dieser Taktfrequenz getaktet sein. Da der Taktgenerator lediglich einen einfach aufgebauten
Oszillator und keinen Quarz enthält, kann die vorgegebene Taktfrequenz mit einer maximalen
Abweichung von +/- 5% von dem vorgegebenen Sollwert eingehalten werden. Diese Schwankungsbreite
ist für bestimmte, in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 6 enthaltene digitale
Filter jedoch zu hoch.
[0017] Die von dem Taktgenerator 8 erzeugte Taktfrequenz wird gemäß der Erfindung derart
stabilisiert werden, dass zumindest zeitweise die Abweichung von bis zu +/- 5% vom
Sollwert wesentlich eingeschränkt wird. Hierfür dient im Ausführungsbeispiel eine
Fernbedienung 9 zur Fernbedienung des Hörhilfegerätes 1. Diese umfasst die mit "1"
bis "4" beschrifteten Programmwahltasten 10 zur Anpassung der Signalverarbeitung im
Hörhilfegerät 1 an unterschiedliche Hörumgebungen sowie eine Lautstärke-Schaltwippe
11 zur Lautstärkeeinstellung. Neben diesen üblichen Komponenten einer Fernbedienung
umfasst die Fernbedienung 9 im Ausführungsbeispiel einen Taktgenerator 12, der einen
Quarz 13 umfasst. Die Taktfrequenz kann damit sehr genau eingehalten werden. Die Periode
der Taktimpulse, die von der Fernbedienung 1 erzeugt und abgestrahlt werden, ist vorzugsweise
sehr lang, beispielsweise 10 sec. Dadurch wird zum Senden des Taktsignals kaum Energie
benötigt. Das Hörhilfegerät 1 umfasst seinerseits eine Empfangseinheit 14 zum Empfang
des von der Fernbedienung 9 abgegebenen Taktsignals. Das externe Taktsignal wird schließlich
einem Zähler 15 zugeführt, der die Anzahl der Takte des Taktgenerators 8 während einer
Periode des externen Taktsignals zählt. Z.B. erreicht der Zähler 15 während einer
Periode des externen Taktsignals von 10 sec einen Zählerstand von 210.000. Bei einem
Sollwert der Systemtaktfrequenz von 20 KHz müsste der Zählerstand nach 10 sec jedoch
200.000 betragen. Die Taktfrequenz des Taktgenerators 8 wird daher entsprechend nachjustiert.
Hierfür ist im Hörhilfegerät 1 eine Vergleichs-Steuereinheit 16 vorhanden, in die
neben dem Zählerstand auch ein Sollwert S eingeht. Aus dem Vergleich des Zählerstandes
mit dem Sollwert erzeugt die Vergleichs- und Steuereinheit 16 ein Steuersignal zur
Verlangsamung der Taktfrequenz des Taktgenerators 8.
[0018] Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Zählerstand über mehrere
Perioden des externen Taktsignals gemittelt, bevor ein Steuersignal zur Korrektur
der Taktfrequenz des Taktgenerators 8 erzeugt wird. Dadurch wird eine noch genauere
Einstellung des Systemtaktes des Hörhilfegerätes 1 erreicht. Insbesondere werden Störungen
beim Empfangen des Externen Taktsignals ausgeglichen.
1. Hörhilfegerät (1) mit einem Eingangswandler (2) zur Aufnahme eines Eingangssignals
und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal, einer Signalverarbeitungseinheit
(3) zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals
und einem Ausgangswandler (4) zum Erzeugen eines von einem Benutzer als akustisches
Signal wahrnehmbaren Ausgangssignals und mit einem Taktelement (8) zum Erzeugen eines
Systemtakts, wobei die tatsächliche Systemtaktfrequenz von einer vorgegebenen Systemtaktfrequenz
bauteilbedingt innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz
abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein extern erzeugtes, im Hörhilfegerät (1) empfangbares periodisches elektromagnetisches
Signal zur Stabilisierung der tatsächlichen Systemtaktfrequenz verwendbar ist, derart,
dass sich die Abweichung der tatsächlichen Systemtaktfrequenz von der vorgegebenen
Systemtaktfrequenz verringert.
2. Hörhilfegerätesystem (1, 9) mit einem Hörhilfegerät (1) nach Anspruch 1 und einem
externen Sender (9) zum Erzeugen des periodischen elektromagnetischen Signals.
3. Hörhilfegerätesystem (1, 9) nach Anspruch 2, wobei der externe Sender (9) zum Erzeugen
des periodischen elektromagnetischen Signals als Fernbedienung (9) für das Hörhilfegerät
(1) mit Zusatzfunktionalität ausgebildet ist.
4. Hörhilfegerätesystem (1, 9) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der externe Sender einen
Quarz zum Erzeugen des periodischen elektromagnetischen Signals umfasst.
5. Hörhilfegerätesystem (1, 9) nach Anspruch 4, wobei der externe Sender als Quarz-Armbanduhr
mit Zusatzfunktionalität ausgebildet ist.
6. Hörhilfegerätesystem (1, 9) nach Anspruch 2, wobei der externe Sender als Zeitsignal-Sender
für Funkuhren ausgebildet ist.
7. Hörhilfegerätesystem nach Anspruch 6, wobei der externe Zeitsignal-Sender ein DCF77-Zeitsignal
abgibt.
8. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1) mit einem Eingangswandler (2) zur
Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal, einer
Signalverarbeitungseinheit (3) zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung
des elektrischen Eingangssignals und einem Ausgangswandler (4) zum Erzeugen eines
von einem Benutzer als akustisches Signal wahrnehmbaren Ausgangssignals und mit einem
Taktelement (8) zum Erzeugen eines Systemtakts, wobei die tatsächliche Systemtaktfrequenz
von einer vorgegebenen Systemtaktfrequenz bauteilbedingt innerhalb einer bestimmten
Schwankungsbreite von der vorgegebenen Systemtaktfrequenz abweicht, mit folgenden
Schritten:
- Empfang eines periodischen elektromagnetischen Signals eines externen Senders (9),
dessen Periode bekannt ist,
- Zählen der tatsächlichen Taktimpulse des Systemtaktes des Hörhilfegerätes (1) während
wenigstens einer Periode des von dem externen Sender (9) abgegebenen Signals,
- Vergleich des Zählergebnisses mit einem Sollwert (S)
- Nachjustieren des Systemtakts zur Angleichung der tatsächlichen Anzahl der Taktimpulse
während einer Periode des von dem externen Sender (9) abgegebenen Signals mit dem
Sollwert (S).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum Nachjustieren eine Mittelung über mehrere Zählungen
und Vergleiche erfolgt.