Die vorliegende Erfindung geht von den Anforderungen aus, welche bei Hinter-dem-Ohr-Hörgeräten und dabei insbesondere Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegeräten erkannt wurden. Obwohl die Erfindung von solchen Geräten ausgeht, kann sie nichtsdestotrotz auf alle Hörsysteme angewandt werden, bei denen eine Mikrofonanordnung nicht innerhalb des Gehörgangs angebracht ist, dabei insbesondere hinter der Ohrmuschel des Ohrs einer Person, deren Ausgang wirkungsmäßig auf einen elektrischen mechanischen Ausgangsumformer wirkt, der an dem gleichen und/oder dem anderen Ohr der Person angebracht ist. Das Hörgerät kann ein Gerät zur Erhöhung der Hörleistung oder ein Gehörschutzgerät sein.

Die heutigen Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte und dabei insbesondere Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegeräte können steuerbar freigegeben werden, um im sogenannten ungerichteten Modus zu arbeiten. Die Mikrofonanordnung, welche für diesen Modus aus einem ungerichteten Mikrofon bestehen kann, sorgt an sich für eine ungerichtete Übertragungscharakteristik, was bedeutet, dass akustische Signale, welche die Mikrofonanordnung beaufschlagen, unabhängig von der Richtung, in welcher solche akustischen Signale die Anordnung beaufschlagen, mit einer vorbestimmten konstanten Verstärkung in ein elektrisches Ausgangssignal umgeformt werden.

Nichtsdestotrotz wird nach dem Anbringen am Oberteil der Ohrmuschel oder dahinter die akustische/elektrische Übertragungscharakteristik nicht mehr unabhängig von der Richtung, in welcher akustische Signale an dem Mikrofon erscheinen, und zwar aufgrund der sogenannten kopfbezogenen Übertragungsfunktion HRTF (head-related transfer function), welche sich zu einem gewissen Grad aus der "Abschattung" der akustischen Signale ergibt, je nachdem, wo sich die akustische Signalquelle bezüglich der Mikrofonanordnung befindet.

Wenn die akustische Empfangskennlinie des Ohrs einer Person an sich untersucht wird, z.B. mittels eines Ganz-im-Ohr-Hörgeräts, CIC, werden als Standard die folgenden Übertragungscharakteristiken erkannt:

Wenn nach 1 die 0°-Richtung als die Richtung ist, in welche der Kopf H der Person gewandt ist, und die 90°-Richtung senkrecht dazu in einer Richtung definiert ist, die aus dem rechten Ohr E_R der Person zeigt, dann erkennt man an diesem rechten Ohr eine Übertragungscharakteristik von akustischen Signalen bei einer Frequenz f von 0,5 kHz, wie sie in 2 gezeigt ist. Wie zu sehen ist, sind die akustischen Signale von akustischen Quellen aus der Sicht unter einem Winkel von 180° bis 0° erheblich gedämpft, was vorwiegend durch den Abschattungseffekt des Kopfs der Person bewirkt wird, d.h. durch die HRTF. In Richtungen symmetrisch zu der 90°-Richtfaktorachse, d.h. bei etwa 45° und bei etwa 135° ist die Verstärkung im wesentlichen gleich.

In 3 sowie in 4 sind die jeweiligen Übertragungscharakteristiken für akustische Signale bei 1 kHz und bei 2 kHz gezeigt.

In 5 ist die Übertragungscharakteristik bei 4 kHz gezeigt. Vergleicht man die Übertragungscharakteristiken bei 2 kHz und diejenige bei 4 kHz nach 4 bzw. 5, dann erkennt man einen erhöhten Richtfaktor der Übertragungscharakteristiken bei 4kHz. Ausgehend von Frequenzen von ca. 2 kHz der akustischen Signale wird nämlich der Richtfaktor der Ohrmuschel wirksam. Da Frequenzen über 7 kHz nicht von Interesse sind, wann immer das Sprachverständnis angesprochen wird, und zwar im Hinblick auf dieses Sprachverständnis, ist es nichtsdestotrotz wichtig zu bemerken, dass die Ohrmuschel für einen Richtcharakteristikeinstellungseffekt in einem Fequenzband von 2 kHz bis 7 kHz sorgt, also mit einer signifikanten Frequenz bei 5 kHz. Der Richtcharakteristikeinstellungseffekt ergibt eine höhere Verstärkung in der 45°-Richtung als in der 135°-Richtung. Auch für Anwendungen des Geräts, wo das Sprachverständnis wenigstens nicht vorwiegend angesprochen wird, ist nichtsdestotrotz die Frequenz 5 kHz signifikant für einen ausgeprägten Ohrmuschelrichtfaktoreffekt.

Wie oben erwähnt, sind die durch 2 bis 5 beispielhaft dargestellten Übertragungscharakteristiken Übertragungscharakteristiken bei akustischen Signalfrequenzen des Ohrs einer Person an sich.

Wird bei einer solchen Person eine Mikrofonanordnung nicht in dem Gehörgang angebracht, z.B. hinter der Ohrmuschel, wie dies üblicherweise bei Anbringen eines Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegerät gemacht wird, dann wird die Richtfaktorkennlinie der Ohrmuschel fraglich, während die HRTF-basierte Kennlinie wie in 2 bis 4 noch wirksam ist.

Ein immanent ungerichteter Strahlungsbündler mit einem Mikrofon, das nicht im Gehörgang angeordnet ist, sondern insbesondere hinter der Ohrmuschel wird also eine Übertragungscharakteristik mit im wesentlichen gleicher Verstärkung symmetrisch zu der 90°-Richtung herstellen. Die durch die Ohrmuschel bewirkte Kennlinie mit einer Dämpfung von Signalen, die nach 4 etwa +6 dB ist, und die aus 45° beaufschlagen, ist, relativ zu solchen Signalen aus 135°, verloren. Daraus ergibt sich, dass wann immer das freigegebene oder im ungerichteten Modus steuerbar geschaltete Hörgerät nicht für eine Übertragungscharakteristik sorgt, welche der natürlichen Strahlenbündelung des Ohrs bei Frequenzen über 2 kHz entspricht, und bezüglich des Sprachverständnisses in dem relevanten Frequenzband bis zu etwa 7 kHz, es statt dessen eine Übertragungscharakteristik erstellen wird, als ob keine Ohrmuschel vorhanden wäre, wie dies in 5 in gestrichelten Linien gezeigt ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Hörgerät mit einer Mikrofonanordnung vorzusehen, die nicht in den Gehörgang des Ohrs zu stecken, also insbesondere hinter die Ohrmuschel einer Person anzubringen, die wenigstens in einem Betriebsmodus für eine Übertragungscharakteristik sorgt, welche wenigstens derjenigen des natürlichen Ohrs ähnlich ist.

Diese Aufgabe ist durch ein Hörgerät mit einer Hinter-dem-Ohr-Mikrofonanordnung gelöst, die nicht in den Gehörgang des Ohrs einer Person zu stecken ist, wobei die Mikrofon-Anordnung wenigstens ein Mikrofon mit einem Ausgang hat, wobei das Gerät ferner einen elektrischen/mechanischen Ausgangsumformer sowie ein weiteres Mikrofon und eine Richtcharakteristikeinstellungseinheit hat. Letztere hat wenigstens zwei Eingänge und einen Ausgang. Ein Eingang der Richtcharakteristikeinstellungseinheit ist wirkungsmäßig mit dem Ausgang des einen Mikrofons verbunden ist, und der zweite Eingang ist wirkungsmäßig mit dem Ausgang des weiteren Mikrofons verbunden. Der Ausgang der Richtcharakteristikeinstellungseinheit ist wirkungsmäßig mit einem Eingang des Ausgangsumformers verbunden und stellt zusammen mit dem einen und dem weiteren Mikrofon eine Übertragungscharakteristik von akustischen Signalen her, welche das eine und das weitere Mikrofon zu einem elektrischen Signal an dem Ausgang der Richtcharakteristikeinstellungseinheit mit einer Verstärkung beaufschlagen, die von der Richtung, mit welcher die akustischen Signale das Mikrofon beaufschlagen, sowie von der Frequenz solcher akustischen Signale abhängt. Ist die 0°-Richtung in Richtung der Stirn der Person und die 90°-Richtung im wesentlichen in Richtung von dem betrachteten Ohrs nach außen, dann hat die von der Richtcharakteristikeinstellungseinheit und den wenigstens zwei Mikrofonen hergestellte Übertragungskennnlinie folgende Merkmale:

• – eine im wesentlichen konstante Verstärkung unabhängig von der Beaufschlagungsrichtung bei einer Frequenz des akustischen Signals von 1 kHz, und
• – für eine Richtung von 45° eine stärkere Verstärkung als für eine Richtung von 135° der die Mikrofone beaufschlagenden akustischen Signale bei einer Frequenz von 5 kHz.

Also verhält sich die Richtcharakteristikeinstellungseinheit bei Frequenzen unter 2 Hz einerseits wie bei der signifikanten Frequenz von 1 Hz wie ein ungerichtetes Mikrofon. Am Kopf angebracht, ist die HRTF so wirksam wie bei dem nicht ausgestatteten Ohr. Bei höheren Frequenzen über 2 kHz, wie durch die charakteristische Frequenz von 5 kHz hergestellt, stellen die Richtcharakteristikeinstellungseinheit und die Mikrofone eine höhere Verstärkung in Vorwärtsrichtung als in der 45°-Richtung im Vergleich zu der Dämpfung in Rückwärtsrichtung von 135° her. Damit wird der Hörmuschelrichtfaktoreffekt simuliert.

Das Verhältnis der Verstärkung in der 135°-Richtung zu der Verstärkung in 45°-Richtung ist derart ausgewählt, dass es ca. –6 dB beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Hörgeräts nach der vorliegenden Erfindung ist bei einer Frequenz von 5kHz von beaufschlagenden akustischen Signalen die Verstärkung in 45°-Richtung wenigstens ca. 6 dB höher als die Verstärkung in der 135°-Richtung.

Wie bereits oben angesprochen, sind Hörgeräte des erwähnten Typs und dabei inbesondere Hinter-dem-Ohr-Geräte üblicherweise mit verschiedenen Betriebsmodi oder Programmen ausgestattet, welche von Hand oder automatisch freigegeben werden können, sei es durch Fernsteuerung oder durch automatische Bewertung der akustischen Umgebung. Dabei ist es üblich, im Zusammenhang mit solchen schaltbaren Betriebsmodi verschiedene selektiv freigegebene Strahlbündelungsfähigkeiten vorzusehen. Im Hinblick auf solche Multimodenhörgeräte und nach der vorliegenden Erfindung ist ein Betriebsmodus durch den beschriebenen Modus gekennzeichnet, d.h. den Modus, der eine Simulation des natürlichen Ohrs aufgrund der spezifischen frequenzabhängigen Strahlenbündelung ermöglicht.

Trotz der Tatsache, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung das weitere Mikrofon, das dazu nötig ist, die Richtcharakteristikeinstellungsfähigkeit herzustellen, und fern von der Mikrofonanordnung vorgesehen sein kann, welche hinter der Ohrmuschel anzubringen ist, am bevorzugtesten als Teil der angesprochenen Mikrofonanordnung vorgesehen ist. Ferner ist das Gerät nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt ein Hinter-dem-Ohr-Hörgerät, und dabei insbesondere ein Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegerät. Wir verstehen unter einem Hinter-dem-Ohr-Hörgerät ein Gerät mit einem Ausgangsumformer, das an dem gleichen Ohr wie die Mikrofonanordnung angebracht ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das angesprochene weitere Mikrofon Teil eines zweiten Hörgeräts, welches an das zweite Ohr der Person zu setzen ist, so dass die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung z.B. Teil eines binauralen Hörsystems ist.

Das Hörgerät kann ferner ein Gerät zur Erhöhung der Hörfähigkeit oder ein Gerät zum Gehörschutz sein, d.h. zum Dämpfen des Effekts von akustischen Signalen.

Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beispielhaft mit Hilfe weiterer Figuren dargestellt. Darin zeigen:

6 ein schematisches vereinfachtes Signalfluß-/Funktionsblockdiagramm eines Hörgeräts nach der vorliegenden Erfindung;

7 mittels einer schematischen Darstellung eines Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegeräts eine bevorzugte Anordnung der wenigstens zwei Mikrofone, welche vorzusehen sind, um ein Gerät nach der vorliegenden Erfindung herzustellen, und

8 mittels einer schematischen Darstellung analog zu 7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Hörgeräts nach der vorliegenden Erfindung.

Nach 6 weist eine Mikrofonanordnung 1 des Geräts nach der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Mikrofon 3 auf, z.B. und in der einfachsten Realisierungsform mit einer ungerichteten Übertragungscharakteristik, wie dies schematisch bei T₁ gezeigt ist. Die Mikrofonanordnung 1 ist z.B. hinter, z.B. angrenzend an das Oberteil der Ohrmuschel 5 des Ohrs einer Person zu setzen. Fern von dem Mikrofon 3 ist ein weiteres Mikrofon 7 angeordnet, welches wieder in der einfachsten Form eine ungerichtete Übertragungscharakteristik T₇ hat. Die elektrischen Ausgänge A₃ bzw. A₇ der Mikrofone 3 und 7 sind wirkungsmäßig mit einer Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 verbunden. Bei der einfachsten Ausführungsform ist die Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 eine "Verzögerungs-und-Summations"-Richtcharakteristikeinstellungseinheit.

Nichtsdestotrotz kann eine solche Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 für eine ausgeklügelte, besser zugeschnittene Richtcharakteristikeinstellungswirkung der Einheit realisiert sein, wie dies im einzelnen in der WO 99/04598, in der WO 01/60112 oder in der WO 99/09786 beschrieben ist, alle von dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung. Dabei ist sich der Fachmann einer Vielzahl von verschiedenen Formen der Realisierung einer solchen Richtcharakteristikeinstellungseinheit bewußt. Nach der vorliegenden Erfindung sorgen die Mikrofone 3, 7 und die Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 für eine ungerichtete Kennlinie bis zu etwa 2 kHz und wenden sich für höhere Frequenzen einer gerichteten Richtcharakteristikeinstellungskennlinie zu, wie z.B. einer Kardioiden-Übertragungscharakteristik erster Ordnung.

Wie in 6 beispielhaft bei der einfachsten Ausführungsform dargestellt, wird dies erreicht, indem man das elektrische Signal von dem Ausgang A₇ des weiteren ungerichteten Mikrofons 7 zuerst über eine Hochpaßfiltereinheit 10 mit einer Grenzfrequenz von etwa 2 kHz führt, ehe ein solches Signal der Summationseinheit 11 der Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 zugeführt wird. Das elektrische Signal an dem Ausgang A₃ des Mikrofons 3 wird über die Verzögerungseinheit 13 der Summationseinheit 11 zugeführt, was dem Fachmann in der Technik der Verzögerungs- und Summations-Strahlenbündelung ebenfalls bekannt ist.

Bis zu der Grenzfrequenz von etwa 2 kHz ist das Mikrofon 7 also nicht wirksam bezüglich der Strahlenbündelung, und damit wird das Ausgangssignal A₁₁ der Summationseinheit 11 für die ungerichtete Kennlinie des Mikrofons 3 nach T₁ sorgen. Erst ab der Grenzfrequenz der Filtereinheit 10 beginnt das weitere Mikrofon 7, bezüglich der Strahlenbündelung wirksam zu werden, und erstellt am Ausgang A₁₁ eine Kardioiden-Übertragungscharakteristik erster Ordnung nach T₁₁ (< 2 kHz) für Frequenzen von akustischen Signalen, welche die Mikrofone 3 und 7 über der Grenzfrequenz der Filtereinheit 10 beaufschlagen.

Der Ausgang A₁₁ der Summationseinheit 11 oder allgemeiner der Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 ist wirkungsmäßig mit einem elektrischen/mechanischen Ausgangsumformer 15 wie mit einer Lautsprechereinheit des Geräts verbunden.

Ist das Gerät an dem Ohr der Person angebracht ist, wird die Übertragungscharakteristik T₁₁ der HRTF der Person unterworfen, so dass die hergestellte Übertragungscharakteristik wesentlich von dem Kopf der Person zwischen 180° und 0° abgeschattet ist, woraus sich eine Übertragungscharakteristik T₁₁₀ ergibt, wie dies auch in 6 schematisch gezeigt ist.

Die wenigstens zwei Mikrofone 3 und 7, die dazu vorgesehen worden sind, die erwünschte Strahlenbündelung nach der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden ferner bevorzugt dazu verwendet, an dem Hörgerät zusätzliche erwünschte Strahlkennlinien durch Techniken zu realisieren, wie sie z.B. in den oben erwähnten Druckschriften gezeigt ist; so kann das Gerät in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden, z.B. akustische Konzentration auf erwünschte akustische Quellen, wodurch ungewolltes Rauschen gedämpft wird. In einem solchen Fall ist die spezifische frequenzabhängige Strahlenbündelung, wie in 6 beispielhaft dargestellt, nur als eine von mehreren verschiedenen Betriebsmodi des Hörgeräts realisiert. Wie dies in 6 gezeigt ist, muß ferner das weitere Mikrofon 7 gattungsgemäß von dem Mikrofon 3 entfernt sein. Dabei kann es Teil eines Hörgeräts sein, welches an dem zweiten Ohr angebracht ist, z.B. als Teil eines binauralen Hörsystems. Wie dies in 7 schematisch gezeigt ist, sind beide Mikrofone bevorzugt Teile der Mikrofonanordnung 1, welche angrenzend an das Oberteil der Ohrmuschel gesetzt ist und damit Teil eines integrierten einzigen Hinter-dem-Ohr-Geräts, dabei insbesondere eines Hörhilfegeräts, ist.

In 8 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Hörgeräts nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es wurde bereits angesprochen, dass bevorzugt mehrere (mehr als einer) verschiedene Betriebsmodi des Hörgeräts vorgesehen sind. In 8 ist eine erste Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 gezeigt, die derart arbeitet, wie dies bereits beschrieben wurde, d.h. das Richtverhalten der Ohrmuschel simuliert. Die Einheit 9x stellt ein zweites Richtcharakteristikeinstellungsprogramm oder eine Richtcharakteristikeinstellungseinheit dar, an welcher nach spezifischen Anforderungen in einer spezifischen akustischen Situation eine unterschiedliche Strahlenbündelungsaktion implementiert wird. Die Ausgänge A₉ und A_9x der Einheiten 9 und 9x sind mit einer Gewichtungseinheit 13 wirkverbunden, welche einen Ausgang A₁₃ hat, der mit dem elektrischen Eingang des elektrischen/mechanischen Ausgangsumformer 15 wirkverbunden ist. Wie dies schematisch innerhalb der Gewichtungseinheit 13 gezeigt ist, und bevorzugt an einem Steuereingang C₁₃ gesteuert, kann das Verhältnis eingestellt werden, mit welchem der Ausgang der Einheit 9 und der Ausgang der Einheit 9x wirksam wird. Wie dies auch schematisch in 8 gezeigt ist, kann also das Hörgerät abrupt von dem durch die Einheit 9 gesteuerten Betriebsmodus zu dem von der Einheit 9x gesteuerten Betriebsmodus umgeschaltet werden, indem abrupt der Ausgang A₉ freigegeben wird, um auf den Ausgang A₁₃ zu wirken, wodurch eine solche Wirkung an dem Ausgang A_9x deaktiviert wird. Dies ist durch die Verläufe (a) in 8a gezeigt. Statt dem abrupten Umschalten einer solchen Wirkung, und wie dies durch die Verläufe (b) gezeigt ist, kann die Wirkung der wenigstens zwei Modi stetig variiert werden, indem die Gewichtungskoeffizienten &agr;₉ und &agr;_9x in der Einheit eingestellt werden, wie durch den Steuereingang C₁₃.

In 8 ist das Gerät mit den zwei Betriebsmodi gezeigt und beispielhaft mit zwei "Einheiten" 9 und 9x dargestellt, wobei dem Fachmann klar ist, dass die zwei Einheiten 9 und 9x durch eine einzige Einheit mit einer programmierten Übertragungsfunktion realisiert sein können. Das Wirkungsverhältnis in Steuerung durch die Einheit 13 von 8 wird dann hergestellt, indem z.B. stetig oder abrupt Koeffizienten des Programms eingestellt werden.

Im Hinblick auf 6 ist ferner zu bemerken, dass das Gerät nach der vorliegenden Erfindung insbesondere mit einer Richtcharakteristikeinstellungseinheit 9 eher in analoger Technik gezeigt worden ist. Nichtsdestotrotz ist vollkommen klar, dass die Strahlenbündelung bevorzugt mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit durchgeführt wird, wobei das Ausgangssignal des Mikrofons analog-digital-umgeformt und bevorzugt zeitbereich-fequenzbereich-umgeformt wird, um eine Signalverarbeitung im Frequenzbereich zu ermöglichen. Bevor das Ausgangssignal dem elektrischen/mechanischen Ausgangsumformer zugeführt wird, wird das berechnete Ausgangssignal wieder von digital zu analog bzw. von Frequenzbereich zu Zeitbereich umgeformt.