DE4425759A1

DE4425759A1 - Wearable hearing aid with deficiency-matched channel transfer function

Info

Publication number: DE4425759A1
Application number: DE19944425759
Authority: DE
Inventors: Johann Dr Vielberth
Original assignee: Vielberth Inst Entw & Forsch
Current assignee: Vielberth Inst Entw & Forsch
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-15

Abstract

Spatially sepd. microphones (1,2) for left- and right-hand stereo channels are mounted pref. on a headphone set and linked by flexible multicore cable to an amplifier (6) based on a microprocessor (7). Special transfer curves are stored in nonvolatile electrically erasable programmable read-only memory (8), with control programs in ROM (9). Microphone signals are digitised and digital signals for the earphones (3,4) are reconverted to analogue form in a codec (13). Standardised filter curved can be activated by manual input (12) and superimposed on individual curves stored for both channels or ears from the results of prior hearing tests.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen tragbare Hörhilfe gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The invention relates to a portable hearing aid according to Preamble of claim 1.

Tragbare, elektrische Hörhilfen sind in verschiedensten Ausführungen bekannt. In ihrer einfachsten Form bestehen sie aus einem Mikrophon, aus einem Hörverstärker und aus einem von dem Verstärker angesteuerten Hörer, beispielsweise Ohr-Einsteckhörer. Nachteilig bei diesen Hörgeräten ist, daß der Frequenzgang bzw. die Übertragungsfunktion des Hörver stärkers nur in einem sehr geringen Umfang an die spezielle Hörschädigung eines Benutzers angepaßt werden kann, die (Hörschädigung) z. B. in bestimmten Frequenzbereichen eine Anhebung und/oder in anderen Frequenzbereichen eine Absenkung des Verstärkungsgrades erforderlich macht, um so eine vorhandene Hörschädigung möglichst optimal zu kompensieren.Portable, electrical hearing aids come in a wide variety Executions known. In their simplest form, they exist from a microphone, from a hearing amplifier and from one headphones controlled by the amplifier, for example Ear plug-in earphones. A disadvantage of these hearing aids is that the frequency response or the transfer function of the listening device only a very small extent to the special A user's hearing impairment can be adjusted that (Hearing impairment) z. B. in certain frequency ranges Raising and / or lowering in other frequency ranges of the degree of reinforcement required in order to achieve such a to optimally compensate for existing hearing damage.

Bekannt ist weiterhin bei Hörgeräten auch, durch eine digitale Bearbeitung eines von einem Mikrophon gelieferten und digitalisierten Ton- oder Audio-Signals eine Über tragungsfunktion mit einem an die Hörschädigung des Benutzers optimal angepaßten Frequenzgang zu erreichen. Hierfür wird das vom Mikrophon gelieferte Eingangssignal in einem Analog- Digital-Wandler zunächst in ein digitales Signal umgewandelt, welches dann in einem Rechenwerk einem Programm unterworfen bzw. mit einem vorgegebenen Programm bearbeitet wird, das auf die Hörschädigung des jeweiligen Benutzers abgestimmt ist. Das bearbeitete Tonsignal wird dann in einem Digital-Analog- Wandler in ein analoges Audio-Signal umgesetzt und über einen Verstärker dem Hörer zugeführt.Is also known in hearing aids, by a digital processing of one supplied by a microphone and digitized sound or audio signal an over wearing function with one to the hearing impairment of the user to achieve optimally adjusted frequency response. For this will the input signal supplied by the microphone in an analog Digital converter first converted into a digital signal, which is then subjected to a program in an arithmetic unit or is processed with a predetermined program that on the hearing impairment of the respective user is coordinated. The processed audio signal is then processed in a digital-analog Converted into an analog audio signal and via a Amplifier fed to the listener.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine tragbare Hörhilfe aufzu zeigen, die bei geringem Aufwand eine verbesserte Qualität besitzt.The object of the invention is to open a portable hearing aid show that with little effort an improved quality owns.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Hörhilfe entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet. To solve this problem, a hearing aid is according to the characterizing part of claim 1 is formed.

Bei der erfindungsgemäßen Hörhilfe erfolgt die Übertragung des Tonsignals stereophon, d. h. es sind zwei Tonkanäle vorgesehen, die jeweils ein Mikrophon und einen Hörer für jedes Ohr des Benutzers aufweisen, wobei die Übertragungs funktionen bzw. Filterkurven für jeden Kanal individuell, der Hörschädigung des linken und rechten Ohres optimal angepaßt gespeichert sind und bei der Bearbeitung der digitalisierten Tonsignale berücksichtigt werden.The transmission takes place in the hearing aid according to the invention the sound signal stereophonic, d. H. there are two sound channels provided, each a microphone and a handset for have each user's ear, the transmission functions or filter curves for each channel individually Hearing damage to the left and right ear optimally adjusted are stored and when processing the digitized Tone signals are taken into account.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bearbeitung des Tonsignals des rechten und linken Kanals zeitlich versetzt, d. h. im Zeit-Multiplex-Verfahren, wobei die Schaltfrequenz deutlich über dem hörbaren Frequenzbereich, d. h. deutlich über 20 kHz liegt.In a preferred embodiment, the processing takes place of the sound signal of the right and left channel in time offset, d. H. in time-division multiplexing, the Switching frequency well above the audible frequency range, d. H. is well above 20 kHz.

Bei der Erfindung sind die Hörer beispielsweise Bestandteile eines Kopfhörers, an dem dann auch die Mikrophone vorgesehen sind, so daß diese den erforderlichen räumlichen Abstand voneinander aufweisen und an einer Stelle getragen werden, die einen optimalen Empfang gewährleistet.In the invention, the listeners are components, for example a headphone, on which the microphones are then provided are, so that the required spatial distance from each other and worn in one place which ensures optimal reception.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind weiterhin zusätzlich zu den individuell gespeicherten Filter- bzw. Übertragungskurven noch standardisierte Übertragungs- oder Filterkurven gespeichert, die die generellen akustischen Bedingungen in unterschiedlichen örtlichen Bereichen, beispielsweise in kleinen Räumen, großen Sälen, im Freien usw. berücksichtigen und die den individuellen Kurven überlagert werden, um so eine auch an die örtlichen Gegeben heiten möglichst angepaßte Gesamtübertragungsfunktion zu erreichen.In a preferred embodiment of the invention continue in addition to the individually saved filter or Transmission curves still standardized transmission or Filter curves are saved that match the general acoustic Conditions in different local areas, for example in small rooms, large halls, outdoors etc. take into account and the individual curves can be superimposed so as to be given to the local ones overall transfer function adapted as possible to reach.

Die Spannungs- und Stromversorgung erfolgt bei der Erfindung aus einer oder mehreren Batterien, die bevorzugt wieder ladbare Batterien sind, wobei dann die analogen Schaltkreise, nämlich die Ausgangsverstärker zum Ansteuern der Hörer, die Eingags- bzw. Mikrophonverstärker usw. direkt an die Spannungs- bzw. Stromversorgung angeschlossen sind, während die digitalen Schaltkreise von der Spannungsversorgung über einen DC/DC-Wandler betrieben werden, wodurch insbesondere auch bei einer geschwächten Batterie mit erhöhtem Innen widerstand eine Kopplung zwischen den digitalen Schaltkreisen und den analogen Schaltkreisen im Bereich der Spannungsver sorgung zuverlässig erreicht ist.The voltage and power supply takes place in the invention from one or more batteries, which are preferred again are rechargeable batteries, with the analog circuits, namely the output amplifiers for driving the listeners, the Input or microphone amplifier etc. directly to the Voltage or power supply are connected while the digital circuits from the power supply via a DC / DC converter operated, which in particular even with a weakened battery with a raised interior resisted coupling between the digital circuits and the analog circuits in the area of voltage ver supply is reliably achieved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.Further developments of the invention are the subject of the Unteran claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the figures explained. Show it:

Fig. 1 ein sehr vereinfachtes Block- oder Funktionsdiagramm einer Hörhilfe, Fig. 1 is a highly simplified block or functional diagram of a hearing aid

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Hörhilfe gemäß der Er findung. Fig. 2 is a block diagram of a hearing aid according to the invention.

Die in der Fig. 1 dargestellte Hörhilfe, die hörbehinderten Personen die Teilnahme an Gesprächen, Diskussionen, an Vortragsveranstaltungen, Musikveranstaltungen usw. ermög licht, besteht entsprechend dem sehr vereinfachten Funktions diagramm der Fig. 1 aus zwei Mikrophonen 1 und 2, aus zwei Lautsprechern oder Hörern 3 und 4, welch letztere Bestandteil eines Kopfhörers für stereophones Hören sind, und zwar der Lautsprecher 3 für einen linken und der Lautsprecher 4 für einen rechten Kanal, sowie aus dem Hörverstärker 6.The hearing aid shown in Fig. 1, the hearing-impaired people to participate in conversations, discussions, lectures, music events, etc. light, according to the very simplified functional diagram of Fig. 1 consists of two microphones 1 and 2 , two speakers or Headphones 3 and 4 , the latter being part of a headphone for stereophonic hearing, namely the loudspeaker 3 for a left and the loudspeaker 4 for a right channel, and from the hearing amplifier 6 .

Die Mikrophone 1 und 2 sind räumlich gegeneinander versetzt vorgesehen, und zwar das Mikrophon 1 für den linken Kanal und das Mikrophon 2 für den rechten Kanal. Bevorzugt sind die beiden Mikrophone 1 und 2 ebenfalls am Kopfhörer bzw. an einem Tragbügel dieses Kopfhörers angebracht. Über eine flexible mehradrige Leitung 5 sind die vorgenannten Elemente mit dem in der Fig. 1 allgemein mit 6 bezeichneten Hörver stärker verbunden. The microphones 1 and 2 are spatially offset from one another, specifically the microphone 1 for the left channel and the microphone 2 for the right channel. Preferably, the two microphones 1 and 2 are also attached to the headphones or to a bracket of these headphones. Via a flexible multi-wire line 5 , the aforementioned elements are more strongly connected to the auditor generally designated 6 in FIG. 1.

Die Ausbildung des Hörverstärkers 6 ist mehr im Detail in der Fig. 2 wiedergegeben. Zentrales Element des Hörverstärkers ist ein Mikroprozessor 7. Diesem sind zugeordnet:
Ein nicht flüchtiger Speicher 8 in Form eines EEPROM zum Speichern spezieller Übertragungskurven,
ein Speicher 9 in Form eines ROM zum Speichern von Programmen,
ein Taktgeber 10,
eine Schnittstelle 11 zum Ein- und Auslesen von Daten und/oder Programmen,
ein Eingabe-Element 12 zum manuellen Eingeben von Befehlen, beispielsweise zum Ein- und Ausschalten, Umschalten usw. des Gerätes oder verschiedener Funktionen und
ein CODEC-Baustein 13, der wenigstens zwei Analog- Digital-Wandler zur Umwandlung der analogen Audio-Signale der Mikrophone 1 und 2 in digitale Signale sowie wenigstens zwei Digital-Analog-Wandler zur Rück- Umwandlung von digitalen Audio-Signalen in analoge Audio-Signale für deren Wiedergabe über die Lautsprecher 3 und 4 aufweist.The design of the hearing amplifier 6 is shown in more detail in FIG. 2. A central element of the hearing amplifier is a microprocessor 7 . This is assigned:
A non-volatile memory 8 in the form of an EEPROM for storing special transmission curves,
a memory 9 in the form of a ROM for storing programs,
a clock 10 ,
an interface 11 for reading in and reading out data and / or programs,
an input element 12 for manual input of commands, for example for switching on and off, switching etc. of the device or various functions and
a CODEC module 13 which has at least two analog-digital converters for converting the analog audio signals of the microphones 1 and 2 into digital signals and at least two digital-analog converters for converting back digital audio signals into analog audio signals. Signals for their reproduction on the speakers 3 and 4 .

Der Hörverstärker 6 enthält weiterhin einen Schaltkreis 14, der für jedes Mikrophon 1 und 2 einen Eingangsverstärker, der eingangsseitig an ein Mikrophon 1 bzw. 2 und ausgangsseitig an den Analog-Digital-Wandler des CODEC-Schaltkreises 13 angeschlossen ist, sowie zwei Ausgangsverstärker 16 aufweist, von denen jeder mit seinen Eingang an den Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers des CODEC-Schaltkreises 13 und mit seinem Ausgang an einen Lautsprecher 3 bzw. 4 angeschlossen ist. The hearing amplifier 6 also contains a circuit 14 , which has an input amplifier for each microphone 1 and 2 , which is connected on the input side to a microphone 1 or 2 and on the output side to the analog-digital converter of the CODEC circuit 13 , and has two output amplifiers 16 , each of which is connected with its input to the output of a digital-to-analog converter of the CODEC circuit 13 and with its output to a loudspeaker 3 or 4 .

Der Hörverstärker 6 weist schließlich eine von mehreren Batterien, vorzugsweise von mehreren wiederaufladbaren Batterien gebildete Stromversorgung 17 auf, an die der Schaltkreis 14 bzw. die dortigen Verstärker 15 und 16 direkt angeschlossen sind. Die übrigen Elemente des Hörverstärkers 6, insbesondere alle digitalen Schaltkreise oder Elemente zur digitalen Datenverarbeitung, speziell auch der CODEC- Schaltkreis 13 sind über einen Gleichspannungs-Gleich spannungs-Wandler (DC-DC-Converter) 18 an die Spannungs versorgung 17 angeschlossen. Hierdurch wird eine Entkopplung zwischen den digitalen Schaltkreisen und den analogen Schaltkreisen auch im Bereich der Spannungsversorgung erreicht, um Störungen wirksam zu vermeiden.The hearing amplifier 6 finally has a power supply 17 formed by a plurality of batteries, preferably a plurality of rechargeable batteries, to which the circuit 14 or the amplifiers 15 and 16 there are connected directly. The remaining elements of the hearing amplifier 6 , in particular all digital circuits or elements for digital data processing, especially also the CODEC circuit 13, are connected to the voltage supply 17 via a DC-DC voltage converter (DC-DC converter) 18 . In this way, decoupling between the digital circuits and the analog circuits is also achieved in the area of the voltage supply, in order to effectively avoid interference.

Der Mikroprozessor 7 mit dem ihm zugeordneten Bausteinen dient im wesentlichen dazu, um für den Hörverstärker 6 einen vorgegebenen Frequenzgang bzw. eine vorgegebene Durchlaßkurve (Übertragungsfunktion) zu erreichen, und zwar unter Berück sichtigung spezieller Übertragungs- oder Filterkurven, die für den jeweiligen Benutzer gespeichert sind und dessen Hörbehinderung individuell berücksichtigen, sowie weiterer, standardisierter Filterkurven, die die spezielle Hörbehin derung des jeweiligen Benutzers nicht berücksichtigen, sondern allgemein Gültigkeit haben und spezielle Umgebungsbe dingungen, unter denen die Hörhilfe verwendet wird, für ein optimales Hören berücksichtigen, und zwar beispielsweise durch Ausfiltern tiefer Frequenzen und/oder hoher Frequenzen bzw. Rauschen usw.The microprocessor 7 with the components assigned to it essentially serves to achieve a predetermined frequency response or a predetermined pass curve (transfer function) for the hearing amplifier 6 , taking into account special transfer or filter curves that are stored for the respective user and take into account his or her hearing impairment individually, as well as other standardized filter curves that do not take into account the specific hearing impairment of the respective user, but are generally valid and take into account special environmental conditions under which the hearing aid is used for optimal hearing, for example by filtering low frequencies and / or high frequencies or noise etc.

Diese standardisierten Filterkurven, die dann den indivi duellen Filterkurven überlagert werden, können manuell über die Eingabe 12 abgerufen bzw. aktiviert werden, wobei die Eingabe zur Erleichterung der Bedienung hierfür mit leicht verständlichen Benutzerhinweisen, beispielsweise "Hören im Raum", "Hören außerhalb von Gebäuden", "Höhen", "Tiefen" usw. versehene Funktionstasten aufweist.These standardized filter curves, which are then superimposed on the individual filter curves, can be called up or activated manually via the input 12 , the input to facilitate operation for this purpose with easy-to-understand user instructions, for example "listening in the room", "listening outside of buildings "," Treble "," Bass ", etc. has function keys.

Die Filterkurven sind jeweils als Datensatz beispielsweise in dem Speicher 8 gespeichert. The filter curves are each stored as a data record, for example in the memory 8 .

Die individuellen Filterkurven sind jeweils für den linken und rechten Kanal bzw. für das linke und rechte Ohr gesondert erstellt und gespeichert, und zwar derart, daß der Hörbe hinderung entsprechend bestimmte Frequenzbereiche jeweils angehoben oder abgesenkt werden, um so Hörverluste zu kompensieren. Die individuellen Filterkurven werden durch Hörtests ermittelt und dann über die Schnittstelle 11 in den Speicher 8 eingelesen.The individual filter curves are created and stored separately for the left and right channels and for the left and right ear, respectively, in such a way that the hearing impairment is raised or lowered in accordance with certain frequency ranges in order to compensate for hearing losses. The individual filter curves are determined by listening tests and then read into the memory 8 via the interface 11 .

Über den Mikroprozessor 7 erfolgt weiterhin in Abhängigkeit vom Signal des Taktgebers 10 ein ständiges Umschalten des CODEC-Schaltkreises 13 derart, daß die Audiosignale für den linken Kanal und den rechten Kanal zeitlich versetzt bzw. im Zeit-Multiplex-Verfahren verarbeitet und verstärkt an den Lautsprechern 3 und 4 wiedergegeben werden, so daß trotz der stereophonen Aufnahme, Bearbeitung, Verstärkung und Wieder gabe der Tonsignale und insbesondere auch trotz der indivi duellen Verarbeitung der Signale des rechten und linken Kanals ein minimaler schaltungstechnischer Aufwand sowie ein geringer Stromverbrauch sichergestellt sind, so daß der Hörverstärker trotz hoher Qualität relativ klein und kompakt und damit vom Benutzer auch optimal tragbar gestaltet werden kann.Via the microprocessor 7 , depending on the signal from the clock 10, the CODEC circuit 13 is continuously switched in such a way that the audio signals for the left channel and the right channel are offset in time or processed in the time multiplex method and amplified on the loudspeakers 3 and 4 are reproduced, so that despite the stereophonic recording, editing, amplification and reproduction of the sound signals and in particular also despite the individual processing of the signals of the right and left channel, a minimal circuit complexity and a low power consumption are ensured, so that the Despite the high quality, the hearing amplifier is relatively small and compact and can therefore also be made optimally portable by the user.

Da die Mikrophone 1 und 2 an dem die Hörer 3 und 4 auf weisenden Kopfhörer oder an dem dortigen Tragbügel vorgesehen sind, kann der Hörverstärker 6 in einer Tasche eines Kleidungsstückes untergebracht werden, was ebenfalls zur bequemen Benutzung beiträgt. Über die digitale Verarbeitung der Audio-Signale ist es weiterhin auch möglich, akustische Rückkopplungen zwischen den Mikrophonen 1 und 2 und den Hörern 3 und 4 wirksam zu unterdrücken.Since the microphones 1 and 2 on which the earphones 3 and 4 are provided on pointing headphones or on the carrying bracket there, the hearing amplifier 6 can be accommodated in a pocket of a piece of clothing, which also contributes to convenient use. The digital processing of the audio signals also makes it possible to effectively suppress acoustic feedback between the microphones 1 and 2 and the listeners 3 and 4 .

Die Schaltfrequenz, mit der der CODEC-Schaltkreis 13 perio disch zwischen den Kanälen umgeschaltet wird, liegt deutlich über dem hörbaren Frequenzbereich und beträgt beispielsweise etwa 24 bis 25 kHz. The switching frequency with which the CODEC circuit 13 is periodically switched between the channels is well above the audible frequency range and is, for example, approximately 24 to 25 kHz.

Durch die Verwendung eines einzigen CODEC-Schaltkreises 13 für beide Mikrophone 1 und 2 und beide Lautsprecher 3 und 4 ergibt sich ein vereinfachtes lay-out für die Printplatte des Hörverstärkers 6 auch eine zuverlässige und störungsfreie Arbeitsweise, da sämtliche Kanäle jeweils durch die vom Mikroprozessor 7 gelieferten Steuersignale zwangsweise in der erforderlichen Weise umgeschaltet werden.By using a single CODEC circuit 13 for both microphones 1 and 2 and both loudspeakers 3 and 4 , a simplified lay-out for the printed circuit board of the hearing amplifier 6 also results in a reliable and trouble-free mode of operation, since all channels are each connected by the microprocessor 7 supplied control signals are forcibly switched in the required manner.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above using an exemplary embodiment described. It is understood that changes as well as variance lungs are possible without thereby of the invention underlying inventive concept is left.

BezugszeichenlisteReference list

1, 2 Mikrophon
3, 4 Lautsprecher
5 Leitung
6 Hörverstärker
7 Mikroprozessor
8, 9 Speicher
10 Taktgeber
11 Schnittstelle
12 Eingabe
13 CODEC-Schaltkreis
14 Verstärkerschaltkreis
15 Eingangsverstärker
16 Ausgangsverstärker
17 Stromversorgung
18 DC/DC-Konverter 1 , 2 microphone
3 , 4 speakers
5 line
6 audio amplifiers
7 microprocessor
8 , 9 memory
10 clocks
11 interface
12 entry
13 CODEC circuit
14 amplifier circuit
15 input amplifiers
16 output amplifiers
17 Power supply
18 DC / DC converters

Claims

1. Portable hearing aid with an electrical hearing amplifier, with a connected to the amplifier Mikrophonan arrangement ( 1 , 2 ) and with a connected to the amplifier ver handset assembly ( 3 , 4 ), the hearing amplifier at least one analog-to-digital converter for converting the analog audio signal of the microphone arrangement into a digital signal, digital means for signal processing of the digital signal to achieve a predetermined characteristic curve that optimally compensates for the hearing damage of the respective user and transfer function for the hearing amplifier ( 6 ), and at least one digital-analog Converter for converting the processed digital signal into an analog audio signal fed to the receiver arrangement ( 3 , 4 ), characterized in that the hearing amplifier ( 6 ) has two channels, each with at least one microphone ( 1 , 2 ) and one receiver ( 3 , 4 ) for stereophonic transmission, and that the digital center l cause an individual signal processing for both channels, specifically transmission or transmission curves, which are individually stored in a memory ( 8 ) for the left and right ear of the user.

2. Hearing aid according to claim 1, characterized in that in the memory ( 8 ) in addition to the individual transmission curves further standardized transmission curves are stored, which can be superimposed on the individual transmission curves, for example to take into account special environmental conditions.

3. Hearing aid according to claim 2, characterized in that the further transmission curves a high-pass or low-pass or Have bandpass character.

4. Hearing aid according to one of claims 1-3, characterized records that the processing of the audio signals of the two channels through a common digital device time multiplexed.

5. Hearing aid according to one of claims 1-4, characterized in that the two listeners are part of a headphone, and that the two microphones ( 1 , 2 ) are provided on this or on the bracket.

6. Hearing aid according to one of claims 1-5, characterized in that the analog-digital converter and digital-analog converter are part of a common CODEC circuit ( 13 ) which is controlled by the microprocessor ( 7 ).

7. Hearing aid according to one of claims 1-6, characterized in that for the voltage or power supply is provided by at least one battery, preferably a rechargeable battery power supply ( 17 ) that the analog circuits, in particular input or output amplifiers ( 15 , 16 ) are supplied directly by the power supply ( 17 ) and digital circuits are connected to the power supply via a DC / DC converter ( 18 ).

8. Hearing aid according to one of claims 1-7, characterized by an interface ( 11 ) for reading the data defining the special transmission curves into the memory ( 8 ).