NL8501042A - Differentieel werkend gehoorapparaat met programmeerbare frequentieresponsie. - Google Patents

Description

m *- *

Differentieel werkend gehoorapparaat met programmeerbare frequentie-. responsie

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een gehoorapparaat en in het bijzonder op een gehoorapparaat dat gebruik maakt van verschillende audio-ingangssignalen, gecombineerd met een programmeerbare gefilterde frequentie-responsie.

5 Hoewel de techniek van gehoorapparaten in het algemeen goed bekend is en goed wordt begrepen/ blijven de gebruikers van gehoorapparaten li.jden onder het niet-discriminerende karakter van gehoorapparaten hetgeen de identieke versterking van zowel de audio-informatie als de achtergrondruis tot gevolg heeft. Bovendien 10 is het in de medische technieken die in verband staan met de menselijke gehoorsfunctie/ algemeen bekend dat het verlies van het gehoor in het algemeen niet gelijkelijk verdeeld over het audiofrequentie-spectrum optreedt, maar in plaats daarvan is gelocaliseerd bij bepaalde frequenties en op bepaalde niveau's.

15 Hoewel aan gehoorapparaten verschillende vormen zijn gegeven in een poging om zowel de achtergrondsruis op te heffen als om nauwkeuriger de frequentie-responsie van het gehoorapparaat aan zijn gebruiker aan te passen, hebben deze pogingen geresulteerd in gehoorapparaten die een voortdurende 20 bijstelling door hun eigenaars verlangen zowel als uitgebreide en ingewikkelde procedures bij het in gebruik nemen.

Het is dus gewenst een gehoorapparaat te verschaffen met differentieel werkende audio-ingangen en gekoppeld met een programmeerbare frequentie-responsie om de hardhorende de mogelijk-25 heid te verschaffen te luisteren naar afzonderlijke gesprekken te midden van een hoog niveau van achtergrondruis in de omgeving, alsmede de frequentie-r espons ie van het gehoorapparaat op maat van de individuele gebruiker te brengen op een snelle en goedkope wijze.

30 In het algemeen gesproken wordt volgens de onderhavige 3301042 * a uitvinding een verbeterd gehoorapparaat met. differentieel werkende audiosignaalingangen en een. programmeerbare frequentie-responsie verschaft. Het gehoorapparaat bevat twee kleine microfonen die worden gebruikt, voor het opnemen van het geluid.: 5 de eerste microfoon is geplaatst- aan de voorkant van- de eenheid en de tweede microfoon is geplaatst aan de achterkant van de eenheid. De uitgangen van deze twee microfonen zijn aangesloten aan een differentiële versterker.· De differentiële versterker versterkt alleen het verschilsignaal- dat. door aftrekking van het signaal 10 uit de eerste microfoon van het signaal uit de· tweede microfoon is verkregen, en kan worden ingesteld door middel van een balansregeling om een deactivering van de aftrek-eigenschap mogelijk te maken. Om de gebruiker in staat te stellen toegang te hebben tot een grote verscheidenheid van signaalbronnen zijn een telefoon- ,ingang 15 opneemingang en een hulpsignaal/ aanwezig* De uitgang van de differentiële versterker is aangesloten aan een door stemgeluid geactiveerde schakelaar (VOX) die gevoelig is voor veranderingen van het signaalniveau en. die wordt gebruikt voor het regelen van de energie-toevoer naar de volgende versterker-gedeelten van de 20 eenheid, om daardoor bij te dragen tot het bewaren van de energie in de batterij van het. gehoorapparaat.

De uitgang van de VOX is aangesloten aan een rij geschakelde condensatorfilterketens. Deze ketens verschaffen de benodigde bestuurde frequentie-responsie, gebaseerd op voorge-25 programmeerde digitale informatie die is vastgelegd in het gehoorapparaat in een elektrisch programmeerbaar dood geheugen (EPROM).

De informatie kan worden vastgelegd in de EPROM via een invoer-steker of de EPROM kan een insteekeenheid zijn. De geschakelde condensatorketens maken het. afbreken van het aangeboden audio-30 signaal door middel van digitale verwerking in een reeks frequentie-banden van gekozen breedte en middenfrequentie mogelijk zoals bepaald door de in de EPROM vastgelegde digitale informatie. De selectieve versterking van de banden zoals die nodig is om tegemoet 1501042 ' ' .-3- te komen aan het gehoorgebrek van de drager, wordt eveneens ingesteld door de in de EPROM vastgelegde informatie. De uitgangssignalen van de versterkte banden worden bijeengevoegd tot een gecorrigeerd audiosignaal.

5 De bijeengevoegde versterkte uitgangssignalen van de geschakelde condensatorfilterketens worden vervolgens ingevoerd in een versterkerketen met een ingebouwd begrenzingsorgaan om zo de gebruiker gelegenheid te geven de drempel van het signaal in te stellen dat door het gehoorapparaat zal worden doorgelaten.

10 De uitgang van de zichzelf begrenzende versterker wordt vervolgens via een signaal/*eindversterker met een orgaan voor het instellen van het totale volume heen gekoppeld en de uitgang van de eind-vrsterker is verder aangesloten voor het aandrijven van een oortelefoon.

15 Het is dus een doel van de uitvinding een verbeterd gehoorapparaat te verschaffen.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd gehoorapparaat met differentieel werkende audioingangen om het op selectieve wijze onderdrukken van achter- 20 grond ruis mogelijk te maken.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd gehoorapparaat, met een digitaal programmeerbare frequentie-responsie die kan worden ingesteld via het gebruik van een steker in EPROMS.

25 Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd gehoorapparaat dat gemakkelijk aan de gebruiker wordt aangepast.

Nog andere doelen en voordelen van de uitvinding zullen ten dele duidelijk zijn,voor een ander deel in de beschrij- 30 ving blijken.

De uitvinding wordt hierna toegelicht in een beschrijving van een aantal de voorkeur hebbende uitvoeringsvoorbeelden, welke beschrijving verwijst naar een tekening.

8501042 « * ___________________-.4.- ......................................................................

Fig. 1 is een schakelschema in de vorm van een blokdiagram van een gehoorapparaat volgens de uitvinding.

Fig.. 2 is een schematische doorsnede langs de hartlijn in. lengterichting, door een gehoorapparaat, dat is ver-5 vaardigd volgens de uitvinding.

Fig. 3 is gedeeltelijk een blokschema en gedeeltelijk een schakelschema van een uitvoeringsvoorbeeld van een geschakeld condensatorfilter dat kan worden toegepast in het gehoorapparaat dat is geconstrueerd volgens de uitvinding.

10 Fig. 1 toont een schakelschema in blokvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarin een frontmicrofoon 10 via een ingangsbuffer 20. is aangesloten aan de positieve ingang 26a van een differentiële ingang s ver sterker 26·.. Een rugmicrofoon 12 in via een buffer 22 aangesloten aan de negatieve ingang 26b van 15 de differentiële ingangsversterker 26.. De frontmicrofoon 10 en de rugmicrofoon 12 zijn zo aangesloten aan de differentiële versterker 26 dat hun signalen worden afgetrokken, zodat ieder geluid dat zich voordoet aan zowel de frontmicrofoon 10 als de rugmicrofoon 12 met gelijke sterkte, ideaal gesproken zal worden 20 onderdrukt. Deze inrichting verschaft het gehoorapparaat een achtergrondruis onderdrukkende functie aangezien de meeste achtergrondruis zijn oorsprong zal hebben in een punt op voldoende afstand van de luisteraar dat het op praktisch dezelfde tijd zal aankomen bij de frontmicrofoon 10 en de rugmicrofoon 12.

25 Een differentiële balansregeling 28 is aanwezig in aansluiting aan de differentiële versterker 26 teneinde de verhouding van de aftrekketen tussen de frontmicrofoon 10 en de rugmicrofoon 12 bij te stellen. Dit maakt compensatie voor het maximaal maken van de aftrekking mogelijk ofschoon een totale 30. eliminering van alle ruis moeilijk is, zo niet onmogelijk. Bovendien maakt het het tot stand brengen van een onevenwichtigheid of.· zelfs het elimineren van het ingangssignaal van één microfoon mogelijk zodat achtergrondruis naar keuze van de gebruiker wordt ont- 8501042 - 5 - * · vangen. In het geval de gebruiker gesprekken van nabij wil oppikken, zoals gesprekken aan een tafel in een rumoerig restaurant, zal de aftrekking maximaal worden gekozen door bijstelling van de balansregeling 28* In het geval de gebruiker op straat loopt zal 5 de aftrekking minimaal worden gekozen aangezien het wenselijk zal zijn geluiden op afstand op te pikken, zoals claxons of ander verkeerslawaai. In een restaurant kan een dergelijke achtergrondruis een gesprek op korte afstand overheersen en uitschakelen bij het ontbreken van de aftrek-functie volgens de uitvinding.

10 De differentiële versterkers 26 is tevens voorzien van een telefoonopneemingang 14 die via een ingangsbuffer 18 is gebufferd, en een huipsignaalopneemingang 16 die via een ingangsbuffer 24 is gebufferd. De uitgang van de differentiële versterker 26 is dan aangesloten aan een door stemgeluid bediende 15 schakelaar (VOX) 30. De VOX 30 is ingesteld op het detecteren van minimale ingangssignaaldrempelniveaus en wordt gebruikt voor het regelen van de energietoevoer aan de elektronische onderdelen van het gehoorapparaat, om daardoor de energie in de batterijen te sparen wanneer de eenheid niet in gebruik is en wanneer er 20 geen geluiden moeten worden versterkt.

Het uitgangssignaal van de VOX 30 is een analoog signaal, dat vervolgens wordt aangesloten aan een geschakelde condensator-filterketen 32. De geschakelde condensatorfilterketen 32 maakt een digitaal bestuurde verwerking van analoge audiosignalen 25 mogelijk. De keten 32 kan een enkele geïntegreerde gemengde MOS- inrichting zijn, zoals het universele duaal geschakelde condensator-filter in een bouwsteen van National Semiconductor type MF 10 dat bestaat uit operationele versterkers, condensatoren en MQS-schakelaars. De inrichting gebruikt in een verhouding tot elkaar 30 staande condensatoren die zijn gevormd in een gemeenschappelijk geïntegreerde schakelingssubstraat waarbij de MOS-schakelaar en het ingangssignaal aanbiedt aan een eerste condensator en vervolgens de eerste condensator verbindt met een tweede condensator 8501042 I w * * terwijl het ingangssignaal naar de eerste wordt verbroken. Het resultaat is het beheerst opladen van de tweede condensator door een gekozen frequent!eband. die in het ingangssignaal aanwezig is. Een groep banddoorlaatfilters zal aanwezig zijn die het 5 gewenste audiosignaaltraject dekt waarbij de band van elk- filter digitaal instelbaar is-. Het uitgangssignaal van elk van de banddoorlaatfilters wordt aangeboden aan een digitaal instelbare versterker die dient voor het afzonderlijk versterken van elke gekozen band. in overeenstemming met de behoeften van de 10 gebruiker. De uitgangssignalen van de respectievelijke versterkte frequentiebanden worden gecombineerd aan de uitgang naar de keten 32 om een gecorrigeerd audiosignaal te leveren.

De geschakelde condensatorfilterketen 32 wijkt onder de besturing van een microprooessor-besturingsketen 34 door de 15 gewenste frequentieresponsie-transferfunctie (keuze van de banden en van de versterkingsgraad van elke band) numeriek op te leggen aan het uit de VOX 30 ontvangen ingangssignaal. De micro-processor-besturingsketen 34 ontvangt zijn instructies uit een elektrisch geprogrammeerd dood geheugen (EPROM) 36. Bij normaal 20 gebruik, zal een persoon met een gehoor-probleem zijn gehoor hebben laten testen met een computer-bediende audiometer. De audiometer zal het gehoorverlies meten binnen de parameters van midden frequentie of -frequenties van het gehoorverlies, de bandbreedte van de frequentie van- het gehoorverlies rondom elke middenfrequentie 25 en het percentage van het gehoorverlies bij elke middenfrequentie.

De computer-bediende audiometer zal deze informatie omzetten in digitale waarden die· een voorstelling zijn van demiddenfrequentie, de bandbreedte en de versterking voor elke band. Deze digitale waarden zullen vervolgend digitaal worden geprogrammeerd door 30 middel van de computer-bediende audiometer in een vorm die geschikt is voor opslag in een EPROM en voor het instellen van de geschakelde condensatorfilterketen 32.. Er zijn twee oplossingen beschikbaar voor het programmeren van het EPROM 36 op de correctie-behoeften 8501042 •i- * ♦ .-7- van de gebruiker. Bij de eerste zal een ingangsklink 56 aanwezig zijn die aan de EPROM 36 is aangesloten via de microprocessor 34 voor het aanleggen van het programmerende signaal aan de EPROM 36 vanuit een uitgang van de computer-bediende audiometer.

5 Bij de tweede oplossing is de EPROM 36 geschikt gemaakt om van de schakeling van het gehoorapparaat te worden losgemaakt en in een computer-bediende audiometer te wroden gestoken voor het programmeren. De geprogrammeerde EPROM zal vervolgens van de computer-bediende audiometer worden losgemaakt en in het 10 programmeerbare gehoorapparaat worden gestoken.

Door middel van de hiervoor genoemde voorziening zal een tekortkoming in het gehoor van de gebruiker nauwkeurig kunnen worden gecorrigeerd. De precieze frequentiebanden die correctie behoeven, zullen door de audiometer worden geïdentifi-15 ceerd, en de mate van correctie in elke dergelijke bandbreedte zal eveneens worden vastgestéld. De correctie in termen van bandbreedte en middenfrequentie van elke band en de versterking daarvan wordt in de EPROM 36 vastgelegd om een gehoorapparaat te verkrijgen dat is geprogrammeerd op de behoeften van de 20 gebruiker.

In fig. 3 wordt gedeeltelijk in blokvorm, gedeeltelijk in de vorm van een schakelschema een geschakelde condensatorfilter-keten 32 getoond die het geschakelde condensatorfilter van National Semiconductor type MF 10 bevat. Het ingangssignaal uit 25 de VOX 30 wordt via een variabele weerstand R^ toegevoerd aan een chip in de ingang 62 om een eerste ingangssignaal aan een operationele versterker 64 te verschaffen.. De andere ingang tot de operationele versterker 64 is via de chip-peningang 66 die is geaard. Een tweede variabele weerstand R^ is tussen de chip-pen-30 ingang 62 en de chip-peningang 68 over de operationele versterker 64 aangesloten. Het uitgangssignaal van de operationele versterker 64 wordt toegeoverd aan de ingang van een integrator 70 van de uitgang is aangesloten aan de chip-uitgangspen 72. Een derde 8501042 « » « variabele weerstand R^ is aangesloten tussen de chip-pennen 62 en 72. Een variabele kloksehakeling 74 is aan' de integrator 70 aangesloten. Het. uitgangssignaal naar het geschakelde condensator-filter van National. Semiconducter aan de chip-pen 72 wordt 5 toegevoerd aan een bestuurde operationele versterker 67 waarvan het uitgangssignaal wordt aangeboden aan een begrenzingsketen 42.

Om de middenfrequentie en de bandbreedte van de geschakelde condensatorfilterketen 32 te regelen worden de 10 frenquente van de klok 74 en de waarden van de weerstanden , R en R digitaal ingesteld door middel van de besturingsketen

& J

34 over de lijnen 78, 80, 82 en 84, bijvoorbeeld door middel van MOS-poorten. Op dezelfde wijze wordt, de mate van versterking van de doorgelaten band bestuurd door de besturingsketen 34 via 15 de lijn 86 die is aangesloten aan. de operationele versterker 76.

In het geval van de. inrichting van National Semiconducter is de middenfrequentie van de uitgang f , gelijk aan de klokfrequentie., gedeeld door 50 of 100, afhankelijk van de 20 instelling van ingangssignalen naar de schakelingchipDe band-doorlaatversterking bij f is gelijk aan -R^/R^.. De kwaliteits-factor van het uitgangssignaal, Q, is gelijk aan f^/BW, hetgeen gelijk is R^/^· De bandbreedte BW komt overeen met de bandbreedte bij -3dB van het banddoorlaatuitgangssignaal.

25 Door gebruik making van geschakelde condensatorfilters wordt een betrekkelijk goedkope filterinrichting die een minimaal aantal exterme componenten, vereist, verkregen die digitale programmering mogelijk maakt. Dergelijke filters zijn zeer nauwkeurig, aangezien de filter-afsnijfrequentie en de frequentie-30 stabiliteit rechtstreeks afhankelijk zijn van- de stabiliteit van de externe klok.

In fig. 1 wordt het uitgangssignaal van de geschakelde condensatorfilterketen 32. doorgeschakeld via een begrenzingsketen 8501042 « · l a .. -9- 42. De begrenzingsketen 42 wordt ingesteld met gebruik making van een begrenzingsbesturing 44 om de gebruiker gelegenheid te geven de drempel van het signaal, in te stellen dat door de gebruiker zal worden gehoord. Het uitgangssignaal van de begrenzingsketen 5 42 wordt dan weer doorgeschakeld via de hoofdvolumeregeling 46 en de eindversterking 48· naar de oortelefoon 50.

In fig. 2 wordt een schematisch aanzicht van een doorsnede in langsrichting van het gehoorapparaat volgens de uitvinding getoond waarin de differentiële balansregeling 28, de 10 begrenzingsregeling 44 en de hoofdvolumeregeling 46 zijn gemonteerd in het huis 54 van het gehoorapparaat zodat zij nog steeds toegankelijk zijn wanneer het huis 54 van het gehoorapparaat is gesloten. De hoofdschakelaar 40 is gekoppeld met de hoofdvolumeregeling 46. De batterij 38 is in het huis 54 gemonteerd zoals 15 ook de geschakelde condensatorfilterketen 32, de microprocessor-besturingsketen 34 en de EPROM 36. De EPROM 36 kan een insteek-eenheid zijn. Een versterkerschakelingpakket 52 dat een aantal operationele versterkers bevat die in de onderhavige uitvinding worden .toegepast voor het versterken en bufferen van het audio-20 signaal, is eveneens gemonteerd in het huis 54. De frontmicrofoon 10 en de rugmicrofoon 12 zijn geplaatst binnenin het huis 54 zodat de frontmicrofoon 10 toegankelijk is voorgeluid via de frontmicrofoon-geluidspoort 10a, en de rugmicrofoon 12 is toegankelijk voor geluid via de rugmicrofoongeluidspoort 12a. De 25 geluidspoorten 10 en 12a kunnen zijn georienteerd zodanig dat zij in verschillende richtingen kijken die bij voorkeur meer dan 90° uiteen liggen. De oortelefoon 50 is in het huis 54 gemonteerd zodat het in de gehoorgang zal passen wanneer het huis van het gehoorapparaat achter het oor is geplaatst. Hoewel het 30 uitvoeringsvoorbeeld is voorgesteld met een aantal externe bedieningsknoppen, kan desgewenst slechts een volumeregeling zijn aangebracht waarbij de overige regelingen zijn geprogrammeerd door middel van de besturingsschakeling 34 en de EPROM 36, of 8501042 ______________________-......10 - anders tevoren zijn ingesteld door een interne bijstelling met de hand»

Uit hét. voorgaande is het duidelijk dat een met verschillende audioingangssignalen werkend gehoorapparaat met 5 een programmeerbare frequentie-responsie kan worden geconstrueerd volgens de uitvinding, daarbij een persoon met gehoorverlies in de gelegenheid stellend, te worden voorzien van een goedkoop en persoonlijk afgesteld gehoorapparaat.

8501042

Claims (13)

1. Gehoorapparaat omvattende een eerste microfoon met een ingang die in een eerste richting is georiënteerd, een tweede microfoon met een ingang die in een tweede richting die verschilt van de eerste richting, is georienteerd, een aftrekkings- 5 ketenorgaan voor het ontvangen van de audio-uitgangssignalen van de eerste microfoon en een tweede microfoon en het aftrekken van één van de audiosignalen van de andere om een netto audio-signaal te leveren, en een elektro-akoestische omzetter die is geplaatst voor het aanbieden van een akoestisch signaal aan 10 de gebruiker van het gehoorapparaat in responsie op het netto audiosignaal.

2. Gehoorapparaat volgens conclusie 1, gekenmerkt door een hulpingangssignaalorgaan om het. aansluiten van het gehoorapparaat aan hulpaudiosignaalbron mogelijk te maken.

3. Gehoorapparaat volgens conclusie 1, gekenmerkt door een door stemgeluid bediende schakelaar (VOX) die is aangesloten tussen tenminste één van de microfonen en de elektrisch akoestische omzetter voor het selectief bedrijven van het gehoorapparaat in responsie op audioingangssignalen waardoor 20 het energieverbruik door het gehoorapparaat tot een minimum wordt teruggebracht.

4. Gehoorapparaat volgens conclusie 1, gekenmerkt door een orgaan voor het selectief en tenminste gedeeltelijk afsnijden van dat gedeelte van het netto audiosignaal dat door 25 de tweede microfoon wordt aangeboden, waardoor geluid uit veraf gelegen bronnen door de aftrekkingsketen wordt doorgelaten.

5. Gehoorapparaat volgens conclusie 1, gekenmerkt door een banddoorlaatfilterorgaan dat is aangesloten tussen de aftrekkingsketen en de elektro-akoestische omzetter voor het 30 opdelen van het netto audiosignaal in een aantal frequentiebanden, organen voor het versterken van elke dergelijke band met een bepaald bedrag dat representatief is voor de correctie die toepasselijk is voor de gebruiker van het gehoorapparaat, organen voor 8501042 \ Λ v ______________________________________________________________- 12: -................................................................. het op selectieve wijze instellen van de middenfrequentie en de bandbreedte van tenminste één van de frequentiebanden, en organen voor het. bijeenvoegen van. de uitgangssignalen van de versterkingsorganen tot een gecorrigeerd, audiosignaal. S

6 . Gehoorapparaat, volgens conclusie 5, gekenmerkt door de aanwezigheid van, een digitaal orgaan voor het op selectieve wijze instellen van de middenfrequentie en de bandbreedte dat een EPROM bevat voor het vastleggen van de instructies voor een dergelijke instelling.

7. Gehoorapparaat volgens conclusie 5, gekenmerkt door een digitaal orgaan voor het instellen van het versterkings-niveau van elk van de versterkingsorganen, dat een EPROM bevat voor het vastleggen van de instructies voor een dergelijke instelling. 15

8- Gehoorapparaat volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de banddoorlaatfilterorgaan geschakelde condensator-filterketens bevatten.

9» Gehoorapparaat, gekenmerkt door een microfoon-orgaan voor het ontvangen van. een audiosignaal, banddoorlaatfilter-20 organen voor het opdelen van het audiosignaal in een aantal frequentiebanden, organen voor het versterken van elke dergelijke band met een gekozen bedrag dat representatief is voor de correctie die toepasselijk is voor de gebruiker van het gehoorapparaat, organen voor het op selectieve wijze instellen van de 25 middenfrequentie van tenminste één van de frequentiebanden, een orgaan voor. het bijeenvoegen van de uitgangssignalen van de versterkingsorganen tot een gecorrigeerd audiosignaal, en een elektro-akoestische omzetter die is geplaatst voor het aanbieden van een akoestisch signaal aan de gebruiker van het gehoorapparaat 30 in responsie op het netto audiosignaal.

10·.. Gehoorapparaat volgens conclusie 9, gekenmerkt door organen voor het op selectieve wijzeinstellen van een middenfrequentie en de bandbreedte van een aantal frequentiebanden 8501042 A Μ . ....... .-13- en door digitale organen voor het instellen van het versterkings-niveau van elk van de versterkingsorganen die een EPROM bevatten voor het vastleggen van de instructies voor een dergelijke instelling.

11- Gehoorapparaat volgens conclusie 10, gekenmerkt door organen voor het aanbieden van een programmeerbaar signaal aan de EPROM voor de selectieve programmering daarvan.

12. Gehoorapparaat volgens conclusie 10, met het kenmerk r dat de EPROM een insteek-eenheid is voor het vervangen van een EPROM die voor een bepaalde gebruiker is geprogrammeerd.

13. Gehoorapparaat volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de banddoorlaatfilterorganen geschakelde condensator-filterketens zijn. 8501042