DE4327901C1 - Vorrichtung zur Hörunterstützung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hörunter­ stützung, die zwei Mikrofone aufweist, die mit einer Steuereinheit gekoppelt sind und die Steuereinheit mit Eingangssignalen speisen und bei der die Steuereinheit mindestens ein Ausgangssignal zu mindestens einem Über­ tragungselement übermittelt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 35 12 999 bekannt. Durch eine unterschiedliche Orientierung der Mikrofone und eine anschließende Subtraktion der Aus­ gangssignale der Mikrofone voneinander soll es ermög­ licht werden, ein in allen Hörrichtungen wirksames Um­ gebungsgeräusch zu eliminieren. Das Übertragungselement ist hier als Lautsprecher ausgebildet.

Aus der DE-OS 35 08 830 ist es bekannt, örtlich ge­ trennt von einem Lautsprecher, der in einem Ohrgehäuse angeordnet ist, das seinerseits von einem menschlichen Ohr aufnehmbar beziehungsweise hinter einem mensch­ lichen Ohr anordbar ist, im Bereich einer separaten Steuereinheit, ein Mikrofon, einen Verstärker und eine Stromquelle anzuordnen. Durch diese Vorrichtung ist es möglich, das im Bereich des menschlichen Ohres anzuord­ nende Bauteil relativ leicht zu konstruieren. Eine drahtlose Übertragung von Signalen zu einem Höhrgerät wird in der DE-OS 30 32 311 beschrieben. Hierbei ist an drahtlos zu übertragende Signale gedacht, die bei­ spielsweise von einer Telekommunikationsanlage oder einem Rundfunkgerät bereitgestellt werden. Eine weitere Konstruktion, bei der eine räumliche Trennung von Laut­ sprecher und Steuereinheit vorgesehen ist, wird in der DE-OS 28 44 979 beschrieben. Auch hier ist das Mikrofon im Bereich der Steuereinheit angeordnet.

Aus der DE 31 00 135 C2 ist bereits eine Vorrichtung zur Hörunterstützung bekannt, die zwei Mikrofone auf­ weist, die mit einer Steuereinheit gekoppelt sind. Die Mikrofone speisen die Steuereinheit mit Eingangssig­ nalen. Die Steuereinheit übermittelt mindestens ein Ausgangssignal zu mindestens einem Übertragungselement. Die Steuereinheit ist räumlich getrennt von den Mikro­ fonen angeordnet und jedes der Mikrofone ist von einem Gehäuse aufgenommen. Eines der Übertragungselemente ist im Bereich eines Ohrgehäuses angeordnet. Im Bereich der Steuereinheit ist ein Vergleicher zur Auswertung der Signale der Mikrofone vorgesehen, der die Ausgangs­ leistung der Steuereinheit zur Anpassung an eine Schallwiedergabe modifiziert.

In der DE 30 27 384 wird ein Verfahren zur Umformung von Schallsignalen beschrieben, bei dem unnatürliche Richtungsempfindungen durch das Umformen bezüglich der Richtungseindrücke in den natürlichen Hörempfindungen besser angenäherte Hörempfindungen umgewandelt werden können.

Die DE 41 01 933 A1 beschreibt ein Steuergerät für Richtmikrofonsignale zur Erzeugung von virtuellen Richtcharakteristiken mit einstellbarer Hauptempfangs­ richtung. Das Ausgangssignal wird durch multiplikative Bewertung der Eingangssignale mit Steuerparametern gebildet.

Aus der DE 35 30 205 A1 ist bereits eine Mikrofonanlage mit variabler Richtcharakteristik bekannt, die eine Reihe von Mikrofonen aufweist, die in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Richtcharakteristik wird durch eine spezielle reihenartige Anordnung der Mikrofone sowie durch Einsatz eines Gewichtungsnetz­ werkes mit Gewichtungsfaktoren realisiert.

In der DE 29 28 845 A1 wird ein audiovokales Integra­ tionsgerät beschrieben, das ein Mikrofon aufweist, das über eine spezielle Einrichtung mit einem Vibrator ge­ koppelt ist, der Schwingungen auf die Haut eines Be­ nutzers aufbringen kann. Über eine entsprechende Steuerung erfolgt eine Koordinierung der akustischen sowie der sensitiven Signalübertragung.

Gemäß diesem Stand der Technik sind somit entweder Vor­ richtungen zur Hörunterstützung bekannt, bei denen sämtliche Bauelemente im Bereich des menschlichen Ohres angeordnet werden, oder bei denen bei einer räumlichen Trennung von Bauelementen im Bereich des Ohres ledig­ lich ein Lautsprecher vorgesehen ist und die weiteren Bauelemente, insbesondere der Verstärker und die Mikro­ fone, im Bereich einer räumlich getrennt vom Lautsprecher angeordneten Steuereinheit vorgesehen sind. Mit diesen Vorrichtungen ist es nicht in zu­ friedenstellender Weise möglich, einem Benutzer ein dem natürlichen Hörempfinden nachgebildetes räumliches Hören zu ermöglichen und gleichzeitig eine Unter­ drückung von Störgeräuschen vorzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß sowohl eine gute akustische Qualität gewährleistet ist als auch ein als angenehm empfundener Benutzungskomfort realisiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinheit räumlich getrennt von den Mikrofonen angeordnet ist, jedes der Mikrofone von einem im Be­ reich eines menschlichen Ohres anordbaren Ohrgehäuse aufgenommen ist, jedes der Ohrgehäuse mit einem Sender verbunden ist, der mit einem Empfänger im Bereich der Steuereinheit kommuniziert, daß im Bereich mindestens eines der Ohrgehäuse eines der Übertragungselemente angeordnet ist, das mit einem Empfänger versehen ist, der mit einem Sender im Bereich der Steuereinheit kommuniziert und daß im Bereich der Steuereinheit ein Vergleicher zur Auswertung der Signale der Mikrofone angeordnet ist, der die Ausgangsleistung der Steuerein­ heit zur Anpassung an eine räumliche Schallwiedergabe modifiziert.

Mit Hilfe der Anordnung der Mikrofone innerhalb der Öhrgehäuse wird eine Ausrichtung des Schallempfanges in unterschiedliche Richtungen entsprechend üblichen Höhrgewohnheiten durchgeführt. Insbesondere wird es hierdurch ermöglicht, Störgeräusche durch gezieltes Richtungshören zu kompensieren. Es ist möglich, eine zentrale Auswertung der Signale der einzelnen Mikrofone durchzuführen. Mit Hilfe des Vergleichers kann bei­ spielsweise ein Nutzschall- Störschall- Selektionsver­ fahren durchgeführt werden, das es bei Vorliegen einer Hörschädigung dem Betroffenen ermöglicht, durch eine Bewegung des Kopfes oder eine entsprechende Einstellung im Bereich der Steuereinheit eine als dominierend ange­ sehene Schallquelle überwiegend wahrzunehmen. Es ist dabei gleichgültig, ob es sich bei den akustischen Signalen um Sprache, Musik oder typische Störgeräusche handelt. Insbesondere ist es möglich, bei einem mono­ aural versorgten Hörgeschädigten ein Hörempfinden nach­ zubilden, das weitgehend einem normalen räumlichen Hören entspricht. Dies resultiert daraus, daß der Hör­ geschädigte durch eine Bewegung seines Kopfes und durch die entsprechende Signalauswertung eine Schallquelle orten kann.

Durch die Anordnung der Mikrofone in Ohrgehäusen, die in das Ohr eingesetzt werden können und durch die Ver­ lagerung aller weiteren Elemente in den Bereich der räumlich getrennt angeordneten Steuereinheit wird eine optisch kaum wahrnehmbare Hörhilfe realisiert, die bei hoher Klangqualität keine optischen Einschränkungen des Erscheinungsbildes des mit der Vorrichtung ausgestatte­ ten Menschen verursacht.

Ein besonders hoher Benutzungskomfort wird dadurch be­ reitgestellt, daß zur Datenübertragung von den Sendern zu den Empfängern eine Funkstrecke vorgesehen ist.

Zur Gewährleistung einer hohen Übertragungssicherheit ist es auch möglich, daß die Sender mit den Empfängern über eine Leitung verbunden sind.

Zur Unterstützung des Richtungshörens wird vorge­ schlagen, daß der Vergleicher mit einem Hüllkurven­ korrelator versehen ist.

Eine weitere Verbesserung des Richtungshörens kann auch dadurch erfolgen, daß der Vergleicher mit einem Zeit­ korrelator versehen ist.

Eine ergonomisch besonders zweckmäßige Anordnung der Steuereinheit erfolgt dadurch, daß die Steuereinheit im Bereich eines an einem Handgelenk tragbaren Armbandes angeordnet ist.

Zur Ermöglichung von manuellen Parametervorgaben wird vorgeschlagen, daß die Steuereinheit für manuelle Ein­ gaben eine Bedienungseinheit aufweist.

Eine weitere Variation zum Richtungshören wird dadurch bereitgestellt, daß im Bereich der Steuereinheit ein Richtmikrofon angeordnet ist.

Zur Energieversorgung der Ohrverstärker sowie weiterer Bauteile ist vorgesehen, daß im Bereich mindestens eines der Ohrgehäuse eine Ohrbatterie angeordnet ist.

Zur Vermeidung unzweckmäßiger Laut stärken wird vorge­ schlagen, daß im Bereich der Steuereinheit für mindestens einen Übertragungskanal ein Pegelbegrenzer vorgesehen ist.

Eine ausreichende Intensität der von der Steuereinheit ausgesendeten Signale kann dadurch erfolgen, daß im Bereich der Steuereinheit ein Hauptverstärker vorge­ sehen ist.

Eine ausreichende Schallenergie im Bereich der Ohrge­ häuse wird dadurch bereitgestellt, daß im Bereich min­ destens eines der Übertragungselemente ein Ohrver­ stärker angeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer Anordnung mit zwei Mikrofonen sowie örtlich getrennt angeordneter Steuereinheit, bei der die Signalübertragung leitungsgebunden erfolgt,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Steuereinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines räumlichen Hörvorganges,

Fig. 4 eine im Bereich eines Armbandes angeordnete Steuereinheit,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung einer Hüllkurvenkorrelation und

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung einer Zeitkorrelation.

Die Vorrichtung zur Hörunterstützung besteht gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 aus einer Steuereinheit (1), zwei Mikrofonen (2, 3) sowie Ohrgehäusen (4, 5), in die die Mikrofone (2, 3) eingebaut sind und die eine Form­ gebung aufweisen, die es ermöglicht, die Ohrgehäuse (4, 5) im Bereich einer Ohrmuschel bzw. eines Gehör­ ganges eines menschlichen Ohres anzuordnen. Jedem der Mikrofone (2, 3) ist im Bereich der Ohrgehäuse (4, 5) ein Sender (6) zugeordnet, der mit jeweils einem Empfänger (7) im Bereich der Steuereinheit (1) kommuniziert. Ge­ mäß der Ausführungsform in Fig. 1 ist zusätzlich im Bereich von jedem der Ohrgehäuse (4, 5) ein Übertra­ gungselement (8) angeordnet, das mit jeweils einem ebenfalls im Bereich des Ohrgehäuses (4, 5) angeordneten Empfänger (9) verbunden ist. Die Empfänger (9) erhalten ihre Signale von Sendern (10), die im Bereich der Steuereinheit (1) angeordnet sind. Zur unmittelbaren Versorgung der Übertragungselemente (8) sind im Bereich des Ohrgehäuses (4, 5) Ohrverstärker (11) angeordnet.

Die Steuereinheit (1) ist mit einem Vergleicher (12) versehen, der eine Auswertung der Signale der Mikrofone (2, 3) relativ zueinander ermöglicht, um ein räumliches Hören nachzubilden und Störgeräusche zu unterdrücken. Bei einer Ausbildung der Übertragungselemente (8) als Lautsprecher ist vorgesehen, zur Begrenzung der im Be­ reich der Lautsprecher abgestrahlten Schallenergie im Bereich der Steuereinheit (1) Pegelbegrenzer (13) anzuordnen. Zur Energieversorgung weist die Steuerein­ heit (1) eine Hauptbatterie (14) auf. Die Ohrgehäuse (4, 5) können zur Energieversorgung der Bauelemente mit Ohrbatterien (15) versehen sein. Die Übertragungsele­ mente (8) können auch als Elektroden ausgebildet sein, die elektrisch auf die Hörnerven einwirken.

Der detaillierte Aufbau der Steuereinheit (1) ergibt sich aus Fig. 2. Die Gesamtfunktion wird von einem Controller (16) überwacht. Als weitere Baugruppen sind zusätzlich zu den bereits erwähnten Pegelbegrenzern (13), dem Vergleicher (12), der Hauptbatterie (14) sowie den Empfängern (7) und den Sendern (10), eine Bedienungseinheit (17), eine Anzeige (18) ein Richt­ mikrofon (19) sowie ein Frequenzfilter (20) vorgesehen. Eine Pegelanpassung erfolgt über einen Hauptverstärker (34). Bei einer Klangbildwahl kann über den Controller (16) auf vordefinierte Tabellen zugegriffen werden, durch die eine Einstellung der Frequenzfilter (20) und der Pegelbegrenzer (13) möglich ist.

Eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung eines räum­ lichen Hörens ist in Fig. 3 wiedergegeben. Ein Indi­ viduum (21) hat hier seine Ohren (22) in eine Haupt­ hörrichtung (23) ausgerichtet. Bei einer Seitenschalleinstrahlung (24) trifft ein Schallimpuls zeitlich versetzt auf die Ohren (22) auf. Schalldruck­ verläufe (25) haben somit im Bereich der Ohren (22) einen zeitlich zueinander versetzten Verlauf und unter­ schiedliche Pegel. Bei einer Frontalschalleinstrahlung (26) sind die Schalldruckverläufe (25) im Bereich der Ohren (22) hingegen im wesentlichen zeitlich deckungs­ gleich.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 4 ist insbesondere daran gedacht, die Steuereinheit (1) im Bereich eines Armbandes (27) anzuordnen, das seinerseits im Bereich eines menschlichen Handgelenkes (28) befestigt werden kann. Bei beengten räumlichen Verhältnissen ist es auch möglich, einen Teil der Bauelemente der Steuereinheit (1) im Bereich von Gliedern des Armbandes (27) zu montieren.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Vergleichers (12) sind in Fig. 5 eine Schaltungsvariante für eine Hüllkurvenkorrelation und in Fig. 6 eine Schaltungs­ variante für eine Zeitkorrelation dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Mikrofone (2, 3) jeweils mit einem Frequenzseparator (29) verbunden. Der Frequenzseparator (29) weist einzelnen Frequenzbe­ reichen zugeordnete separate Ausgänge (30) auf. Es ist beispielsweise möglich, einen Separatorausgang dem Frequenzbereich von 0-0,5 kHz, den nächsten Separa­ torausgang (30) dem Frequenzbereich von 0,5-1 kHz und die weiteren Frequenzbereiche zusätzlichen Separator­ ausgängen (30) zuzuordnen. Mit Hilfe von Hüllkurven­ korrelatoren (31) erfolgt eine Analyse zur Ermittlung von Schalldruckpegeldifferenzen zwischen den Mikrofonen (2, 3). Tritt eine derartige Schalldruckpegeldifferenz in einem der Frequenzbereiche auf, so wird nur der schwächere Signalanteil zum Gesamtsignal addiert.

Hierbei wird ausgenutzt, daß seitlich einfallende Schallwellen das der Schallquelle abgewandte Ohr bzw. das zugeordnete Mikrofon (2, 3) mit einer Pegeldifferenz sowie einer Zeitdifferenz erreichen. Prinzipiell ist es zweckmäßig, sowohl die Pegeldifferenz gemäß der Variante in Fig. 5 als auch die Zeitdifferenz gemäß der Variante in Fig. 6 auszunutzen.

Bei der Durchführung der Zeitkorrelation gemäß Fig. 6 wird ein Zeitkorrelator (32) verwendet und eine Kopp­ lung erfolgt entsprechend einem Bypass über Dämpfungs­ glieder (33).

Sowohl die Hüllkurvenkorrelation als auch die Zeit­ korrelation können schaltungstechnisch analog oder digital realisiert werden. Insbesondere ist daran ge­ dacht, durch eine Kombination der beiden Verfahren eine Verbesserung der Schallerkennung zu ermöglichen. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Erkennung von Laut­ heitsunterschieden zwischen dem linken und rechten Ohr ist es zweckmäßig, die Korrelationsverfahren nur dann zu aktivieren, wenn eine Frontalschalleinstrahlung (26) vorliegt.

Mit Hilfe der im Bereich des Handgelenkes (28) getrage­ nen Steuereinheit (1) ist es möglich, eine Veränderung der vorgenommenen Einstellungen vorzunehmen, ohne die Mikrofone (2, 3) in ihrer Position zu verändern. Dies bedeutet, daß nicht auf die innerhalb der Ohren (22) angeordneten Ohrgehäuse (4, 5) zugegriffen werden muß. Das Richtmikrofon (19) kann durch eine entsprechende Bewegung eines Unterarmes des Individuums (21) positio­ niert werden.

Zusätzlich können externe Audioeingänge und Audioaus­ gänge realisiert werden. Mit Hilfe dieser Zusatzeinrichtungen ist es möglich, Warnsignale oder Telefonsignale zu erzeugen, zu senden, zu empfangen und zu hören.

Durch die Bedienungseinheit (17) im Bereich der Steuer­ einheit (1) ist es möglich, eine vorgebbare Verstärkung von Signalen eines der Mikrofone (2, 3) vorzunehmen. Hierdurch kann der Benutzer vermeiden, seinen Kopfin Richtung der gewünschten Schallquelle zu drehen. Darüber hinaus ist es möglich mit Hilfe der Bedienungs­ einheit (17) eine Lautstärkeregelung vorzunehmen, eine Mikrofonauswahl durchzuführen oder eine Klanggruppen- Programmwahl vorzugeben.

Bei einer drahtgebundenen Kopplung zwischen den Ohrge­ häusen (4, 5) und der Steuereinheit (1) werden die Sender (6, 10) beispielsweise als Ausgangsverstärker und die Empfänger (7, 9) als Eingangsverstärker realisiert. Bei einer drahtlosen Verbindung sind standardisierte und damit preiswerte Funkelemente verwendbar. Bei einer Funkverbindung können zur Störungsunterdrückung bei­ spielsweise bestimmte Übertragungsfrequenzen reserviert werden, es so auch möglich, alternative Übertragungs­ kanäle vorzusehen oder alternative Modulationsfre­ quenzen vorzuhalten. Eine drahtlose Übertragung kann auch über IR- oder HF-Signale erfolgen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Hörunterstützung, die zwei Mikro­ fone aufweist, die mit einer Steuereinheit ge­ koppelt sind und die Steuereinheit mit Eingangs­ signalen speisen und bei der die Steuereinheit min­ destens ein Ausgangssignal zu mindestens einem Übertragungselement übermittelt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (1) räumlich ge­ trennt von den Mikrofonen (2, 3) angeordnet ist, jedes der Mikrofone (2, 3) von einem im Bereich eines menschlichen Ohres (22) anordbaren Ohrgehäuse (4, 5) aufgenommen ist, jedes der Ohrgehäuse (4, 5) mit einem Sender (6) versehen ist, der mit einem Empfänger (7) im Bereich der Steuereinheit (1) kom­ muniziert, daß im Bereich mindestens eines der Ohrgehäuse (4, 5) eines der Übertragungselemente (8) angeordnet ist, das mit einem Empfänger (9) ver­ sehen ist, der mit einem Sender (10) im Bereich der Steuereinheit (1) kommuniziert und daß im Bereich der Steuereinheit (1) ein Vergleicher (12) zur Aus­ wertung der Signale der Mikrofone (2, 3) angeordnet ist, der die Ausgangsleistung der Steuereinheit (1) zur Anpassung an eine räumliche Schallwiedergabe modifiziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Datenübertragung von den Sendern (6, 10) zu den Empfängern (7, 9) eine Funkstrecke vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sender (6, 10) mit den Empfängern (7, 9) über eine Leitung verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (12) mit einem Hüllkurvenkorrelator (31) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (12) mit einem Zeitkorrelator (32) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit im Be­ reich eines an einem Handgelenk (28) tragbaren Arm­ bandes (27) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (1) für manuelle Eingaben eine Bedienungseinheit (17) auf­ weist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Steuerein­ heit (1) ein Richtmikrofon (19) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens eines der Ohrgehäuse (4, 5) eine Ohrbatterie (15) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Steuerein­ heit (1) für mindestens einen Übertragungskanal ein Pegelbegrenzer (13) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Steuerein­ heit (1) ein Hauptverstärker (34) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens eines der Übertragungselemente (8) ein Ohrver­ stärker (11) angeordnet ist.