|
(11) | EP 1 931 172 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
| (54) | Hörgerät mit Störschallunterdrückung und entsprechendes Verfahren |
| (57) Störgeräusche bei der Nutzung von Hörgeräten sollen besser unterdrückt werden. Dazu
ist vorgesehen, ein elektrisches oder elektromagnetisches Nutzsignal über eine entsprechende
Schnittstelle und einen Störschall durch ein Mikrofon (MI) des Hörgeräts aufzunehmen.
Das verarbeitete Nutzsignal wird aus einem Hörer (H) des Hörgeräts ausgegeben. Beim
Tragen des Hörgeräts ist im oder am Ohr ein Vent gebildet, durch den eine Schallübertragungsfunktion
(H vent) von dem Mikrofon (MI) zu dem Trommelfell (TF) des Hörgeräteträgers gegeben
ist. Das Störschallsignal des Mikrofons wird in Abhängigkeit von der Schallübertragungsfunktion
(H_vent) des Vents derart gefiltert, dass ein durch das Vent zum Trommelfell (TF)
gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines Störschallsignals
des Mikrofons (MI) von dem Hörer (H) erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell
reduziert wird. Damit kann der durch ein Vent zum Trommelfell gelangende Schall durch
gegenphasige Auslöschung in seiner Störwirkung reduziert werden.
|
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einer Nutzsignalschnittstelle zum Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals, einem Mikrofon zur Aufnahme eines Störsignals und einem Hörer zur Ausgabe eines verarbeiteten Nutzsignals, wobei beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch das eine Schallübertragungsfunktion von dem Mikrofon zu dem Trommelfell des Hörgeräteträgers gegeben ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Reduzieren eines Störschalls beim Tragen eines Hörgeräts.
[0002] Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO), In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO) und Concha-Hörgeräte bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
[0003] Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in FIG 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
[0004] Vielfach problematisch bei Hörgeräten ist tieffrequenter Schall, der direkt an das versorgte Ohr gelangt. Beispielsweise tritt in vielen Schallsituationen (Auto, Straße, Flugzeug, Baustelle ...) störender tieffrequenter Schall auf, der durch das Vent des Hörgeräts zum Trommelfell gelangt. Die Bezeichnung "Vent" (Ventilationskanal) soll hierbei zum einen die Belüftungsbohrung in einem In-dem-Ohr-Hörgerät oder im Ohrpassstück für ein Hinter-dem-Ohr-Hörgerät bezeichnen. Zum anderen soll sie für eine gedachte kreisförmige Öffnung, die äquivalent zu einer oder mehreren tatsächlichen Öffnungen ist, wie sie bei Geräten mit offener Versorgung entstehen, verwendet werden.
[0005] Störgeräuschunterdrückungsverfahren sind für Hörgeräte hinlänglich bekannt. Dabei wird in der Regel die Störung im Mikrofonsignal unterdrückt und vermindert wiedergegeben. Tieffrequenter Direktschall, der am Hörgerät vorbei zum Trommelfell gelangt, kann auf diese Weise nicht unterdrückt werden. Vielmehr wird dieser durch die verstärkte Wiedergabe vom Hörgerät noch weiter intensiviert.
[0006] Aus der Patentschrift DE 103 32 119 B3 ist eine aktive Störgeräuschunterdrückung bei einem im Ohr tragbaren Hörhilfegerät oder einem Hörhilfegerät mit im Ohr tragbarer Otoplastik bekannt. Das Eindringen von Direktschall durch einen Ventilationskanal des Hörhilfegeräts bzw. der Otoplasik wird mittels eines zweiten Mikrofons in dem Ventilationskanal verhindert. Das zweite Mikrofon nimmt ein akustisches Signal aus dem Ventilationskanal auf und eine Filtereinrichtung verschiebt es bezüglich der Phase derart, dass nach Abgabe des phasenverschobenen Signals in den Ventilationskanal der Direktschall weitgehend ausgelöscht wird.
[0007] Weiterhin beschreibt die Patentschrift US 5 182 774 A einen Kopfhörer mit Störgeräuschunterdrückung. Ein Richtmikrofon nimmt den Schalldruck innerhalb des Kopfhörergehäuses auf. Ein Generator erzeugt aus dem Mikrofonsignal ein Antistörsignal, das über den Lautsprecher des Kopfhörers ausgegeben wird. Derartige ANC-Kopfhörer (Active Noise Cancellation) beruhen jedoch nur auf ANC-Algorithmen, die die mechanischen Ausführungen und Trageweisen von Kopfhörern berücksichtigen. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres übertragbar auf Hörgeräte, die mechanisch anders aufgebaut und ebenso anders getragen werden.
[0008] Darüber hinaus bestehen insbesondere dann Probleme mit Direktschallen, wenn das Hörgerät mit einem kabellosen Empfangssystem ausgestattet ist, bei dem das Nutzsignal per Funk ins Hörgerät eingekoppelt wird.
[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Hörgerät vorzuschlagen, das ein elektrisches oder elektromagnetisches Nutzsignal empfängt und bei dem störender Direktschall besser unterbunden ist. Ferner soll ein entsprechendes Störschallunterdrückungsverfahren vorgestellt werden.
[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Hörgerät mit einer Nutzsignalschnittstelle zum Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals, einem Mikrofon zur Aufnahme eines Störschalls und einem Hörer zur Ausgabe eines verarbeiteten Nutzsignals, wobei beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch das eine Schallübertragungsfunktion von dem Mikrofon zu dem Trommelfell des Hörgeräteträgers gegeben ist, sowie einem Filter, das zwischen das Mikrofon und den Hörer geschaltet ist und dessen Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der Schallübertragungsfunktion des Vents derart gebildet ist, dass ein durch das Vent zum Trommelfell gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines Störschallsignals des Mikrofons von dem Hörer erzeugt wird, in einer Wirkung auf das Trommelfell reduziert wird.
[0011] Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Reduzieren eines Störschalls beim Tragen eines Hörgeräts durch Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals durch das Hörgerät, Aufnehmen eines Störschalls durch ein Mikrofon des Hörgeräts und Ausgeben eines verarbeiteten Nutzsignals aus einem Hörer des Hörgeräts, wobei beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch den eine Schallübertragungsfunktion von dem Mikrofon zu dem Trommelfell des Hörgeräteträgers gegeben ist, sowie durch Filtern des Störschallsignals des Mikrofons in Abhängigkeit von der Schallübertragungsfunktion des Vents derart, dass ein durch das Vent zum Trommelfell gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines Störschallsignals des Mikrofons von dem Hörer erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell reduziert wird.
[0012] In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäße Hörgerät und das erfindungsgemäße Verfahren eine deutliche Reduktion von tieffrequentem Direktschall beim Tragen von Hörgeräten erreicht werden. Das Ausmaß der Reduktion hängt von den Parametern des jeweiligen Hörgeräts, z. B. Ventdurchmesser, Hörgerätetyp etc., ab. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass keine zusätzliche Hardware-Komponenten am Hörgerät benötigt werden, da das an einem Hörgerät ohnehin vorhandene Außenmikrofon zur Aufnahme des Störschalls verwendet wird. Außerdem ist der Signalverarbeitungsaufwand zur Laufzeit des Hörgeräts sehr gering, da die Ermittlung des Filters (Digitalfilters) vorab aufgrund der Parameter der Hörgerätekonfiguration erfolgt.
[0013] Das erfindungsgemäß verbesserte Hörgerät kann zur offenen Versorgung ausgelegt sein. Dies ist speziell bei einer Hochtonversorgung der Fall. Hier kann der Direktschall fast ungehindert zum Trommelfell gelangen, er wird aber erfindungsgemäß soweit notwendig durch den Ausgleichsschall wirksam unterdrückt.
[0014] In anderen Fällen kann ein Hörgerät eine Otoplastik aufweisen, die ein Vent zur Belüftung besitzt. Auch der durch das Vent hindurchdringende Direktschall lässt sich entsprechend der Erfindung wirksam reduzieren.
[0015] Die Übertragungsfunktion des oben genannten Filters kann als variablen Parameter einen Ventdurchmesser aufweisen. Bei einer offenen Versorgung kann dieser Ventdurchmesser ein äquivalenter Durchmesser sein. Durch diesen Parameter lässt sich verhältnismäßig einfach für den individuellen Fall eine wirkungsvolle Störgeräuschunterdrückung einstellen.
[0016] Vorzugsweise ist zwischen das Filter und den Hörer eine Pegelbegrenzungsschaltung geschaltet. Dadurch kann verhindert werden, dass bei hohen Signalpegeln eine Übersteuerung stattfindet.
[0017] Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
FIG 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform;
FIG 3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform und
FIG 4 ein Diagramm zur Vorab-Ermittlung eines Digitalfilters.
[0018] Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.
[0019] Der zu einem Trommelfell eines Hörgeräteträgers gelangende Direktschall wird mittels gegenphasiger Auslöschung reduziert. Als Nutzsignal empfängt das Hörgerät ein elektrisches oder elektromagnetisches Signal kabellos oder kabelgebunden. Ein Hörgerätesignalprozessor SP verarbeitet das Nutzsignal und liefert ein Ausgangssignal an einen Hörer H. Der Hörer H ist im vorliegenden Beispiel im Ohr bzw. im Gehörgang angeordnet, während sich der restliche Teil des Hörgeräts außerhalb des Ohrs befindet. Das verarbeitete Nutzsignal wird im Hörer H in einen Nutzschall gewandelt und innerhalb des Gehörgangs akustisch zum Trommelfell TF des Hörgeräteträgers übertragen.
[0020] Das Störsignal bzw. Umgebungssignal wird mit dem Hörgerätemikrofon MI aufgenommen, und das resultierende Störschallsignal wird in einem Verstärker und A/D-Wandler AD verstärkt und digitalisiert. Das digitale Störsignal wird in einem Filter F zur aktiven Störunterdrückung einer Filterung mit der Übertragungsfunktion H_anc unterworfen. Nach der Filterung wird das Signal in einem Subtrahierer SU von dem verarbeiteten Nutzsignal des Signalprozessors SP subtrahiert, d. h. gegenphasig addiert, und in dieser Form ebenfalls über den Hörer H wiedergegeben.
[0021] Die Hörgeräteschale bzw. die Otoplastik des Hörgeräts besitzt ein Vent für die Ventilation, oder aber es liegt direkt offene Versorgung vor. Daher kann der Störschall auch direkt durch das Vent bzw. die Öffnung ins Ohr zum Trommelfell TF gelangen. Für den Direktschall durch das Vent ergibt sich eine Übertragungsfunktion H_vent, die dazu führt, dass in erster Linie tieffrequenter Schall über diesen direkten Weg zum Trommelfell TF gelangt.
[0022] Die Übertragungsfunktion H_anc wird im Filter F so eingestellt, dass sich das wiedergegebene Signal mit dem auf akustischem Weg durch das (äquivalente) Vent zum Trommelfell TF gelangte Signal gegenphasig auslöscht. Hierzu wird das Digitalfilter F so bestimmt, dass für die Übertragungsfunktionen gilt:
[0023] Dabei ist in der Übertragungsfunktion H_anc eine akustoelektrische Wandlung im Mikrofon MI, die Verarbeitung im Verstärker und Wandler AD sowie ein Modell des Vents berücksichtigt. Die Übertragungsfunktion H_imohr repräsentiert die e-lektroakustische Übertragung des elektrischen Signals vom Lautsprecher zum akustischen Signal am Trommelfell TF.
[0024] Bei besonders offener Hörgeräteanpassung besteht bei hohen Signalpegeln die Gefahr der Übersteuerung. Der Pegel, ab dem Übersteuerung auftritt, wird neben dem äquivalenten Ventdurchmesser vom Hörgerätelautsprechertyp bestimmt. Um eine Übersteuerung zu verhindern, wird entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Hörgerät gemäß FIG 3 bereitgestellt. Dieses entspricht im Wesentlichen dem von FIG 2. Zum Schutz gegen Übersteuerung ist jedoch in den Störsignalpfad ein Pegelbegrenzer PB eingefügt. Damit wird nach der ANC-Filterung durch das Filter F der Signalpegel begrenzt, bevor das Signal dem Subtrahierer SU zugeführt wird.
[0025] Das digitale ANC-Filter F muss unter Beachtung von Hörgeräterandbedingungen entworfen werden, da diese die (elektro-) akustischen Übertragungsfunktionen H_vent und H_imohr bestimmen. Günstigerweise wird dieser hörgerätespezifische Entwurf des ANC-Filters F vorab, z. B. bei der Hörgeräteanpassung, parametrisch entworfen. Als Eingangsgrößen werden entsprechend FIG 4 nur bekannte Paramter wie (äquivalenter) Ventdurchmesser und Ventlänge sowie Hörgerätelautsprechertyp verwendet. Durch einen gestrichelten Pfeil ist in FIG 4 angedeutet, dass als Eingangsgrößen auch andere spezifische Parameter verwendet werden können. Aus diesen Eingangsgrößen lässt sich die analoge Übertragungsfunktion H_vent ermitteln. Daraus wiederum kann durch Standardverfahren der Signalverarbeitung das digitale Filter F gefunden werden. Dieser zeichnet sich durch die entsprechenden Filterkoeffizienten aus.
[0026] Die hörgerätesystem-spezifischen Parameter werden ebenfalls dafür verwendet, eine Schwelle zu bestimmen, ab der Übersteuerung des Lautsprechers H zu erwarten ist. Dementsprechend wird gemäß FIG 4 bei dem Filterdesign FD aus den Eingangsgrößen auch eine Übersteuerungsschwelle gewonnen. Diese Übersteuerungsschwelle wird dann in dem Pegelbegrenzer PB (vgl. FIG 3) zur Limitierung des Filterausgangssignals verwendet.
[0027] Besondere Vorteile der geschilderten Ausführungsbeispiele ergeben sich, wenn das Nutzsignal per Funk ins Hörgerät eingekoppelt wird. Bei dieser Anwendung ist der Umgebungsschall überwiegend störend. So ist beispielsweise jedes akustische Signal störend, wenn ein Telefonsignal induktiv auf das Hörgerät übertragen wird. Ebenso sind akustisch empfangene Geräusche störend, wenn ein Musikstück per Funkschnittstelle zum Hörgerät übertragen wird. Durch die gegenphasige Auslöschung unter Berücksichtigung der Vent-Übertragungsfunktion können derartige Störungen jedoch beseitigt werden. In diesem Sinn lässt sich das erfindungsgemäße Hörgerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch vorteilhaft für aktive Ohrstopfen und beispielsweise bei der Wiedergabe für drahtgebunden übertragene Musik (z. B. über einen Audio-Schuh) verwenden.
- einer Nutzsignalschnittstelle zum Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals,
- einem Mikrofon (MI) zur Aufnahme eines Störschalls und
- einem Hörer (H) zur Ausgabe eines verarbeiteten Nutzsignals, wobei
- beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch den eine Schallübertragungsfunktion (H vent) von dem Mikrofon (MI) zu dem Trommelfell (TF) des Hörgeräteträgers gegeben ist,
gekennzeichnet durch- ein Filter (F), das zwischen das Mikrofon (MI) und den Hörer (H) geschaltet ist und dessen Übertragungsfunktion (H_anc) in Abhängigkeit der Schallübertragungsfunktion (H_vent) des Vents derart gebildet ist, dass ein durch das Vent zum Trommelfell (TF) gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines Störschallsignals des Mikrofons (MI) von dem Hörer (H) erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell (TF) reduziert wird.
- Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals durch das Hörgerät,
- Aufnehmen eines Störschalls durch ein Mikrofon (MI) des Hörgeräts und
- Ausgeben eines verarbeiteten Nutzsignals aus einem Hörer (H) des Hörgeräts, wobei
- beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch den eine Schallübertragungsfunktion (H_vent) von dem Mikrofon (MI) zu dem Trommelfell (TF) des Hörgeräteträgers gegeben ist,
gekennzeichnet durch- Filtern des Störschallsignals des Mikrofons (MI) in Abhängigkeit von der Schallübertragungsfunktion (H_vent) des Vents derart, dass ein durch das Vent zum Trommelfell (TF) gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines Störschallsignals des Mikrofons (MI) von dem Hörer (H) erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell (TF) reduziert wird.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
- einer Nutzsignalschnittstelle zum Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals,
- einem Mikrofon (MI) zur Aufnahme eines Störschalls außerhalb des Ohrs und
- einem Hörer (H) zur Ausgabe eines verarbeiteten Nutzsignals, wobei
- beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch den eine Schallübertragungsfunktion (H_vent) von dem Mikrofon (MI) zu dem Trommelfell (TF) des Hörgeräteträgers gegeben ist,
gekennzeichnet durch- ein Filter (F), das zwischen das Mikrofon (MI) und den Hörer (H) geschaltet ist und dessen Übertragungsfunktion (H_anc) in Abhängigkeit der Schallübertragungsfunktion (H_vent) des Vents derart gebildet ist, dass ein durch das Vent zum Trommelfell (TF) gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines einzigen Schallsignals, nämlich eines von dem Störschall resultierenden Störschallsignals des Mikrofons (MI) von dem Hörer (H) erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell (TF) reduziert wird.
- Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Nutzsignals durch das Hörgerät,
- Aufnehmen eines Störschalls außerhalb des Ohrs durch ein Mikrofon (MI) des Hörgeräts und
- Ausgeben eines verarbeiteten Nutzsignals aus einem Hörer (H) des Hörgeräts, wobei
- beim Tragen des Hörgeräts im oder am Ohr ein Vent gebildet ist, durch den eine Schallübertragungsfunktion (H_vent) von dem Mikrofon (MI) zu dem Trommelfell (TF) des Hörgeräteträgers gegeben ist,
gekennzeichnet durch- Filtern des Störschallsignals des Mikrofons (MI) in Abhängigkeit von der Schallübertragungsfunktion (H_vent) des Vents derart, dass ein durch das Vent zum Trommelfell (TF) gelangender Störschall durch einen Ausgleichsschall, der auf der Basis eines einzigen Schallsignals, nämlich eines von dem Störschall resultierenden Störschallsignals des Mikrofons (MI) von dem Hörer (H) erzeugt wird, in seiner Wirkung auf das Trommelfell (TF) reduziert wird.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente