DE60318107T2

DE60318107T2 - Silizium-basierter wandler zur verwendung in hörinstrumenten

Info

Publication number: DE60318107T2
Application number: DE60318107T
Authority: DE
Inventors: Matthias DK-2800 Kgs. MÜLLENBORN; Aart Zeger Van Halteren
Original assignee: Sonion Mems AS
Current assignee: Epcos Pte Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: DK1574112T3; ATE381239T1; EP1574112B1; US20070071260A1; WO2004057909A2; US7792315B2; AU2003290452A1; WO2004057909A3; DE60318107D1; US20040120540A1; US7142682B2; AU2003290452A8; EP1574112A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Silizium-basierte Wandler, insbesondere Silizium-basierte Wandler zur Verwendung in Hörinstrumenten und Hörvorrichtungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Hörinstrument besteht gewöhnlich aus einer Schale, die derart geformt ist, dass sie unauffällig in einen Gehörgang oder hinter ein Ohr passt. Die Schale beherbergt allgemein ein Mikrofon, einen Empfänger (Lautsprecher), einen Verstärker oder einen digitalen Signalprozessor (DSP) und eine Batterie. Typischerweise ist das Mikrofon ein Elektret-Kondensator-Mikrofon, wobei der DSP oder Verstärker gewöhnlich ein separates Bauelement ist, welches mit den anderen Bauelementen des Hörinstruments fest verdrahtet werden muss. Zur Herstellung eines Hörinstruments müssen mehrere miteinander konkurrierende Aspekte gegeneinander abgewogen werden, zu denen das Volumen und die Form der Schale, die Kosten und die gewünschten Funktionen, die im Hörinstrument integriert werden sollen, gehören.
Die Herstellung präzisionsbearbeiteter Elektret-Kondensator-Mikrofone (ECMs) ist ein relativ zeit- und arbeitsintensives Verfahren, wobei Abweichungen bei der Einheitlichkeit und der Zuverlässigkeit Probleme in Bezug auf die Konstruktion und die Leistung von Mikrofonen oder Wandleranordnungen darstellen. Beispielsweise sind für Anwendungen mit Richtmikrofonen, die ein zusammenpassendes Paar einsetzen, enge Toleranzen erforderlich, um die unerwünschten Einflüsse einer Fehlanpassung der Empfindlichkeit zu vermeiden. Das Miteinander-Verbinden von Bauelementen in einem Hörgerät mittels Drähten wirft weitere Problem auf. Das Verbinden von Drähten ist ein arbeitsintensives Verfahren, wobei die Drähte empfänglich für elektromagnetische Beeinflussung sind, welche die Leistung nachteilig beeinflussen kann.
Mit dem Aufkommen Silizium-basierter Wandler, die mittels Micro-Electro-Mechanical-System(MEMS)-Technologie hergestellt werden, wurden viele der durch Elektret-Kondensator-Mikrofone hervorgerufenen Probleme bewältigt. Ein Stapel dieser Wandler kann auf einem einzigen Wafer hergestellt werden, wodurch die Einheitlichkeit erhöht und die Herstellungskosten gesenkt werden. Die Wandler können auch durch standardisierte Reflow-Löttechniken auf einem Substrat oberflächenmontiert werden, wodurch der Einsatz von herkömmlich bei Elektret-Kondensator-Mikrofonen verwendeten Drähten vermieden wird.
Zur Bereitstellung von Richtungsabhängigkeit oder anpassungs-fähiger Strahllenkung können mehrere Mikrofone arrayartig angeordnet werden. Bei einem herkömmlichen Mikrofon-Array, wie einem zusammenpassenden Paar, muss jedes Elektret-Kondensator-Mikrofon im Array präzisionsbearbeitet sein, so dass es eine nahezu identische Empfindlichkeit und/oder ein nahezu identisches Ansprechverhalten für eine optimale Leistung aufweist. Überdies ist für jedes zusätzliche Elektret-Kondensator-Mikrofon mehr Platz erforderlich, was noch weitere Konstruktionsprobleme aufwirft.
Silizium-basierte Wandler bieten zahlreiche Vorteile und Eigenschaften, zu denen beispielsweise ein geringer Platzbedarf, Einheitlichkeit und Zuverlässigkeit gehören. Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Ausnutzung dieser Vorteile bei Hörinstrumenten und anderen Anwendungen ab.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Hörinstrument ein Gehäuse, eine von Hand bewegbare Struktur, die benachbart zu einem freiliegenden Teil des Gehäuses angeordnet ist, und eine Silizium-basierte Wandleranordnung, die mechanisch an der von Hand bewegbaren Struktur angekoppelt ist, auf. Die Silizium-basierte Wandleranordnung weist eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) auf, die eine beliebige Kombination eines A/D-Wandlers, eines D/A-Wandlers, eines DSPs, eines Verstärkers, eines Vorverstärkers, eines Spannungskonstanthalters, einer Ladungspumpe (auch Vorrichtung zur schrittweisen Spannungswandlung oder Aufwärtswandlung der Spannung genannt), einer Impedanzkorrekturschaltung, eines Oszillators, eines Filters oder einer drahtlosen Schnittstelle aufweist. Die Wandleranordnung weist weiterhin zumindest ein Silizium-basiertes Mikrofon auf. Die von Hand bewegbare Struktur ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Zugangsklappe, eine drehbare Skalenscheibe, ein Schalter, ein Touchpad, eine flexible Leiterplatte oder eine Leiterplatte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Silizium-basierte Wandleranordnung eine drahtlose Schnittstelle auf. Die Wandleranordnung kann auch in ein Einweg-Hörinstrument eingebaut sein.
Ein Array Silizium-basierter Mikrofone ist in ein Hörinstrument eingebaut, so dass das Gesamt-Signal-Rausch-Verhältnis erhöht wird, Richtungsabhängigkeit erzielt wird oder eine anpassungsfähige Strahllenkung bereitgestellt wird.
Die oben angeführte Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung ist nicht dafür vorgesehen, jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Erfindung darzustellen. Dies ist der Zweck der nachfolgenden Figuren und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die vorangehenden und weitere Vorteile der Erfindung werden durch die Lektüre der folgenden, ausführlichen Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Abbildungen ersichtlich.
1A zeigt in perspektivischer Darstellung im Schnitt eine Silizium-basierte Wandleranordnung, die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
1B zeigt in perspektivischer Darstellung im Schnitt eine weitere Silizium-basierte Wandleranordnung, die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
1C zeigt eine Draufsicht auf ein Array Silizium-basierter Wandleranordnungen, die auf einem Substrat angeordnet sind.
2A zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Hörinstrument, das als bewegliche Struktur eine Zugangsklappe aufweist.
2B zeigt in Querschnittdarstellung das in 2A dargestellte Hörinstrument, wobei die Zugangsklappe in einer geschlossenen Position angeordnet ist.
2C zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Hörinstrument, das als bewegbare Struktur eine Zugangsklappe, die sich von der in 2A dargestellten Zugangsklappe unterscheidet, aufweist.
2D zeigt in Querschnittdarstellung das in 2C dargestellte Hörinstrument, wobei die Zugangsklappe in einer geschlossenen Position angeordnet ist.
2E zeigt in perspektivischer Darstellung im Teilschnitt ein Hörinstrument, das eine Zugangsklappe mit einer auf einer flexiblen Leiterplatte in die Zugangsklappe eingebauten Silizium-basierten Wandleranordnung und einer horizontal angebrachten Batterie aufweist.
2F zeigt in perspektivischer Darstellung im Teilschnitt ein Hörinstrument, das eine Zugangsklappe mit einer auf einer flexiblen Leiterplatte in die Zugangsklappe eingebauten Silizium-basierten Wandleranordnung und einer vertikal angebrachten Batterie aufweist.
2G zeigt in perspektivischer Darstellung im Teilschnitt zwei Silizium-basierte Wandleranordnungen, die in eine Batteriezugangsklappe eines Hörinstruments eingespritzt sind.
2H zeigt in perspektivischer Darstellung im Teilschnitt eine Silizium-basierte Wandleranordnung, die in eine Batteriezugangsklappe eines Hörinstruments eingespritzt ist.
3 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Hörinstrument, das als bewegbare Struktur eine drehbare Skalenscheibe aufweist.
3A zeigt in Querschnittdarstellung die drehbare Skalenscheibe des in 3 dargestellten Hörinstruments.
3B zeigt in perspektivischer Darstellung eine Abdeckplatte eines Hörinstruments, wobei ein Schutzstreifen dargestellt ist, der eine geschlossene Batteriezugangsklappe bedeckt.
3C zeigt in perspektivische Darstellung die in 3B dargestellte Abdeckplatte, wobei eine Position des Schutzstreifens bei geöffneter Batteriezugangsklappe gezeigt ist.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung im Schnitt eine Hörhilfe, welche als bewegbare Struktur einen Kippschalter aufweist.
5 zeigt ein Blockdiagramm eines Drahtlossystems gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Flussdiagramm von Verfahren zum Zusammenbau eines Hörinstruments gemäß besonderen Aspekten der vorliegenden Erfindung.
Obwohl verschiedene Modifikationen der Erfindung vorgenommen werden können und alternative Formen der Erfindung möglich sind, wurden in den Abbildungen besondere Ausführungsformen exemplarisch dargestellt, die hier ausführlich beschrieben werden sollen. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht dafür vorgesehen, auf die offenbarten besonderen Formen beschränkt zu sein. Vielmehr deckt die Erfindung alle Modifikationen innerhalb des durch die angehängten Ansprüche definierten Schutzbereiches der Erfindung ab.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1A zeigt in perspektivischer Darstellung im Schnitt eine Silizium-basierte Wandleranordnung 20, die allgemein einen Wandlerchip 24, der sich in derselben Ebene wie ein integrierter Schaltkreis (IC) 26 befindet, und einen Zwischenchip 28, der benachbart zum Wandlerchip 24 und zum integrierten Schaltkreis 26 angeordnet ist, aufweist. Der Wandlerchip 24 weist eine Membran 32 und eine Rückplatte 34, die auf jeder Seite der Membran 32 angeordnet sein kann, auf. Ein Dichtring 36 umgibt die Membran 32 und die Rückplatte 34, so dass eine hintere Kammer 38 ausgebildet wird. Auf dem Zwischenchip 28 befindliche Umverteilungsschaltungen verbinden die Membran 32 und die Rückplatte 34 elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis 26. Kontaktplättchen 42 oder Lötbumps sind, wie gezeigt, zur Verbindung mit externen Bauelementen, wie einer (nicht gezeigten) Batterie, einem (nicht gezeigten) Verstärker, einem (nicht gezeigten) DSP, einer (nicht gezeigten) drahtlosen Schnittstelle oder einem (nicht gezeigten) Empfänger, auf einer freiliegenden Oberfläche des Zwischenchips 28 angeordnet. Die Kontaktplättchen 42 sind über durch die Durchführungsöffnung 40 verlaufende Durchführungen mit dem Wandlerchip und/oder der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung verbunden. Durchführungsverbindungen können auch durch mehrere Durchführungsöffnungen oder durch geschlossene elektrische Durchführungen hergestellt sein. Der Wandlerchip 24, der integrierte Schaltkreis 26 und der Zwischenchip 28 sind Silizium-basiert, d. h., weisen in ihrer Zusammensetzung Silizium auf.
Die Wandleranordnung 20 ist gemäß Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)-Technologie hergestellt und weist wahlweise komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Strukturen (CMOS-Strukturen) auf. Bekanntermaßen kann eine Vielzahl von Wandleranordnungen auf einem einzigen Wafer in Stapelverarbeitung hergestellt sein. Ihre Struktur und Herstellung sind dem Fachmann bekannt.
1B stellt in perspektivischer Darstellung im Schnitt eine Silizium-basierte Wandleranordnung 52 in einer gestapelten Anordnung dar. Die Wandleranordnung 52 weist allgemein einen Zwischenchip 57 und einen Wandlerchip 54 und einen integrierten Schaltkreis 56 auf, wobei der integrierte Schaltkreis 56 mittels Flip-Montage, bevorzugt unter Verwendung einer flussmittelfreien Löttechnik, am Zwischenchip 57 angebracht ist. Eine Öffnung im Wandlerchip 54 ist von einer bewegbaren Membran 60 und einer Rückplatte 62 bedeckt, welche zusammen einen Kondensator ausbilden, dessen Kapazität sich ändert, wenn die Membran in Reaktion auf einfallenden Schall bewegt wird. Die Änderungen der Kapazität werden dem integrierten Schaltkreis 56 über Durchführungsleiter 63 bereitgestellt. Die Durchführungsleiter 63 sind über Lötbumps 64 mit der Membran 60 und der Rückplatte 62 gekoppelt und sind über Leiterbahnen 66, die ebenso Lötbumps sein könnten, mit dem integrierten Schaltkreis 56 gekoppelt. Ein Dichtring 68 umgibt die Membran 60 und die Rückplatte 62. Zusätzliche Details der in 1B gezeigten Wandleranordnung 52 sind im am 11. Juli 2000 erteilten US-Patent Nr. 6,088,463 , das den Titel „Solid State Silicon-Based Condenser Microphone" trägt, beschrieben und dargestellt. Es sei darauf verwiesen, dass die in 1A und 1B gezeigten Wandleranordnungen exemplarisch sind und dass eine beliebige andere geeignete Silizium-basierte Wandleranordnung verwendet werden kann.
Silizium-basierte Wandler können in großer Anzahl auf einem einzigen Wafer in Stapelverarbeitung hergestellt werden, wobei dementsprechend jeder Wandler in hohem Maße mit den anderen Wandlern auf dem selben Wafer und sogar auf verschiedenen Wafern zusammenpasst. Infolgedessen bleiben die Silizium-basierten Wandler während langer Zeitintervalle stabil und sind relativ immun gegen unerwünschte Auswirkungen von Temperatur und Feuchtigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Silizium-basierte Wandler für die Verwendung in einem Array, wie in einem zusammenpassenden Paar, interessant, wobei ihre relativ kleine Größe die durch die räumlichen Einschränkungen bedingten Probleme, die die größeren Alt-Elektret-Kondensator-Mikrofone aufwarten, vermeidet.
1C stellt vier Silizium-basierte Wandleranordnungen 80a, 80b, 80c, 80d dar, die auf einer Leiterplatte 82 arrayartig angeordnet (d. h., in einer vorbestimmten Weise angeordnet) sind. Alternativ können sie auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet sein. Jede der Wandleranordnungen kann die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20 oder die in 1B gezeigte Wandleranordnung 52 oder eine andere geeignete Silizium-basierte Wandleranordnung sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jede der Wandleranordnungen 80a–d vom selben Wafer hergestellt, so dass Abweichungen bei der Einheitlichkeit zwischen Wandleranordnungen auf ein Mindestmaß reduziert sind; die Wandler-anordnungen 80a–d können jedoch auch von verschiedenen Wafern hergestellt sein. Es sei darauf verwiesen, dass die auf der Leiterplatte 82 dargestellten Leiterbahnen nur erläuternden Zwecken dienen und nicht die tatsächliche Anordnung der Leiterbahnen zeigen sollen.
Gemäß alternativen Ausführungsformen können weniger oder mehr als vier Silizium-basierte Wandleranordnungen verwendet werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Das Array der Wandleranordnungen 80 kann zur Bereitstellung von Strahlformung oder anpassungsfähiger Strahllenkung gemäß im Stand der Technik bekannten Techniken ausgebildet sein.
Das Array der Silizium-basierten Wandleranordnungen 80 kann zum Erzielen von Richtungsabhängigkeit, insbesondere bei hohen Frequenzen (wie Frequenzen über 4 kHz), ausgebildet sein. Richtungsabhängigkeit lässt sich durch Strahlformung mittels eines zusammenpassenden Mikrofonpaares oder eines Mikrofonarrays erzielen. Die in Zusammenhang mit 1A und 1B beschriebenen Silizium-basierten Mikrofone eignen sich gut für Anwendungen mit einem zusammenpassenden Paar oder mit einem Array, da sie einheitlich und zuverlässig in Stapelverarbeitung auf einem einzigen Wafer hergestellt werden können, wodurch Abweichungen bei der Empfindlichkeit und bei Phasengängen zwischen einem Mikrofon und einem anderen reduziert werden. Alternativ können zusammenpassende Mikrofonpaare oder Mikrofonarrays mittels MEMS-basierter Herstellungstechniken als eine einzige Anordnung auf einem Silizium-Wafer hergestellt werden, wobei die zusammenpassenden Mikrofonpaare oder Mikrofonarrays einen gemeinsam verwendeten integrierten Schaltkreis aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform werden zwei Silizium-basierte Wandler-anordnungen, von denen jede einen Ausgang aufweist, auf einem Substrat bereitgestellt, wobei ein Ausgang zeitverzögert und invertiert ist, so dass ein verzögertes Signal erzeugt wird. Das verzögerte Signal wird mit dem anderen Ausgang summiert, so dass ein Summensignal erzeugt wird, welches der Verarbeitungsbeschaltung zur Verarbeitung des Summensignals bereitgestellt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden mehr als zwei Silizium-basierte Wandleranordnungen zum Erzielen der Richtungsabhängigkeit verwendet.
Bekanntermaßen lässt sich das Signal-Rausch-Verhältnis durch die Kombination der Ausgänge mehrerer Mikrofone erhöhen. Aufgrund der Größe herkömmlicher Elektret-Kondensator-Mikrofone bestehende räumliche Einschränkungen und Abweichungen bei der Herstellung warfen jedoch Konstruktionsprobleme auf. Die relativ kleine Größe Silizium-basierter Wandler sowie die Möglichkeiten der Stapelverarbeitung verringern diese Konstruktionsprobleme, so dass durch die Kombination der Ausgänge mehrerer Wandleranordnungen leichter höhere Signal-Rausch-Verhältnisse erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der jeweils in Zusammenhang mit 1A und 1B beschriebene integrierte Schaltkreis 26 oder integrierte Schaltkreis 56 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung weist vorzugsweise CMOS-Strukturen auf. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung weist eine beliebige Kombination einer oder mehrerer der folgenden, im Stand der Technik bekannten Schaltungsbauelemente auf: einen Analog-digital-Wandler, einen Digital-analog-Wandler, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Mikroprozessor, einen Vorverstärker, einen Klasse-D-Verstärker, einen Spannungskonstanthalter, eine Ladungspumpe, eine Impedanzkorrekturschaltung, einen Oszillator, einen Filter, wie einen Filter zur Tiefenabsenkung, einen Oszillator und eine drahtlose Schnittstelle. Die drahtlose Schnittstelle weist einen Empfänger zum Empfang drahtloser Signale und einen Sender zur Übertragung drahtloser Signale sowie wahlweise ein Modem auf. Der Klasse-D-Verstärker kann ein pulsweitenmodulierter (PWM)-Verstärker oder ein pulsdichtemodulierter (PDM)-Verstärker sein. Die in 1A und 1B gezeigten Wandleranordnungen können einen oder mehrere Sensoren und/oder Aktoren aufweisen. Ein derartiger Sensor kann zur Erfassung einer beliebigen Kombination von Temperatur, Feuchtigkeit, Beschleunigung, Rotation, Neigung, Druck, Berührung mit dem Finger oder Bewegung ausgebildet sein. Der Ausgang des Sensors wird einer zur Kompensation von Veränderungen in der Umgebung ausgebildeten Kompensationsbeschaltung bereitgestellt. Ein Aktor kann einen Empfänger (Lautsprecher) oder einen Schalter aufweisen.
Durch die Anordnung eines (nicht gezeigten) Kondensators über den geeigneten Kontaktplättchen 42, die mit den Ausgängen des Wandlerchips 24 oder 54 korrespondieren, erhält man einen Filter zur Höhenabsenkung. Alternativ kann der Kondensator in den Zwischenchip 28 oder 57 oder in den integrierten Schaltkreis 26 oder 56 integriert sein.
Es sei darauf verwiesen, dass die Verwendung des Begriffs „arrayartig angeordnet" zur Beschreibung der Anordnung der Silizium- basierten Wandleranordnungen nicht besagen soll, dass die Anordnungen in Zeilen und Spalten angeordnet sein müssen. Beispielsweise kann eine ungerade Anzahl von Anordnungen in einer vorbestimmten Weise auf der Leiterplatte 82 angeordnet sein.
Das Array der Silizium-basierten Wandleranordnungen 80 kann über einen mit Niederspannung betriebenen, verlustleistungsarmen 3- oder 4-Draht-Systembus, wie den in der gemeinsamen US-Patentanmeldung Nr. 60/416,952, die den Titel „Digital System Bus For Use in Low Power Instruments Such As Hearing Aids And Listening Devices" trägt, beschriebenen Systembus, parallel geschaltet sein. Zur korrekten Anwendung des Systembusses ist eine geeignete Schnittstelle in die Silizium-basierte Wandleranordnung integriert.
Gemäß 2A ist in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Hörinstrument 200 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Hörinstrument 200 weist allgemein ein Gehäuse 202, eine Abdeckplatte 204, eine von Hand bewegbare Zugangsklappe 206 und ein Rückholband 208 auf. Die Abdeckplatte 204 weist eine Öffnung 210 auf, die derart geformt ist, dass sie die Zugangsklappe 206 aufnimmt. Wie in 2B gezeigt, wird die Zugangsklappe 206 klappbar mit dem Gehäuse 202 verbunden, wenn ein Stift 214 in einen Klammerbereich 212 der Zugangsklappe 206 eingreift. Das Rückholband 208 kann vom Träger des Hörinstruments 200 ergriffen werden, so dass die Entfernung des Hörinstruments aus dem Gehörgang erleichtert wird. Gemäß einer Ausführungsform stellt die Zugangsklappe 206 den Zugang zu einer (nicht gezeigten) Batterie bereit.
2B zeigt in Querschnittdarstellung das Hörinstrument 200, wobei die Anordnung einer Silizium-basierten Wandleranordnung 220, welche in der Zugangsklappe 206 eingebaut ist, gezeigt ist. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Silizium-basierte Wandleranordnung 220 die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20, die in 1B gezeigte Wandleranordnung 52 oder das in 1C gezeigte Array der Wandleranordnungen 80 sein. Die (Öffnung 216 in der Zugangsklappe 206 ermöglicht den Schallzugang zur Wandleranordnung 220. Gemäß einer Ausführungsform, in der ein Array von Wandleranordnungen in der Zugangsklappe 206 eingebaut ist, sind Öffnungen in der Zugangsklappe 206 ausgebildet, die den Schallzugang zu jeder der Wandleranordnungen ermöglichen. Die Wandleranordnung 220 kann wahlweise mit einer Leiterplatte oder flexiblen Leiterplatte gekoppelt sein. Verbindungen von der Wandleranordnung 220 zu einer Energieversorgungsvorrichtung, wie einer Batterie, werden durch dem Fachmann bekannte herkömmliche Techniken hergestellt. Derartige Verbindungen können beispielsweise mittels Kontaktplättchen, Drähten, Leiterbahnen, Lötbumps oder einer Kombination derselben realisiert werden.
2C zeigt ein Hörinstrument 250, das ein Gehäuse 252 und eine von Hand bewegbare Zugangsklappe 254 aufweist, wobei die Zugangsklappe 254 benachbart zu einer Öffnung 256 in einer Abdeckplatte 258 angeordnet ist und durch Stifte 260, 262 klappbar mit der Abdeckplatte 258 verbunden ist. Die Abdeckplatte 258 ist am Gehäuse 252 befestigt oder kann einstückig als Teil des Gehäuses 252 ausgebildet sein. Wie in 2D gezeigt, ist eine Silizium-basierte Wandleranordnung 264 in der Zugangsklappe 254 angeordnet und lässt sich zusammen mit der Zugangsklappe 254 von Hand bewegen. Die Silizium-basierte Wandleranordnung 264 kann die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20, die in 1B gezeigte Wandleranordnung 52 oder das in 1C gezeigte Array der Wandleranordnungen 80 sein. Die Wandleranordnung 264 kann wahlweise mit einer Leiterplatte oder einer flexiblen Leiterplatte gekoppelt sein. Verbindungen von der Wandleranordnung 264 zu einer Energieversorgungsvorrichtung, wie einer Batterie 257, werden durch dem Fachmann bekannte herkömmliche Techniken hergestellt.
2E zeigt in perspektivischer Darstellung im Teilschnitt ein Hörinstrument 230 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Hörinstrument 230a weist allgemein ein Gehäuse 232a, eine Abdeckplatte 234a, eine Batteriezugangsklappe 236a, eine Silizium-basierte Wandleranordnung 238a und einen Empfänger (Lautsprecher) 240a auf. Zur leichteren Erläuterung ist die Batteriezugangsklappe 236a transparent und einen Spalt offen dargestellt, wobei sie sich von Hand zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegen lässt. Die Silizium-basierte Wandleranordnung 238a ist auf einer flexiblen Leiterplatte 242a angebracht, welche die Wandleranordnung 238a mit einem Bedienelement 244a, einer Batterie 246a und dem Empfänger 240a elektrisch koppelt. Auch die Batterie 246a ist zur leichteren Erläuterung transparent dargestellt. Es sei darauf verwiesen, dass sich die Wandleranordnung 238a zusammen mit der Zugangsklappe 236a bewegen lässt. Die Zugangsklappe 236a ist zum leichteren Einsetzen und Entfernen der Batterie 246a klappbar mit der Abdeckplatte 234a verbunden. Das Bedienelement 244a ist ein Druckknopf, kann jedoch in anderen Ausführungsformen ein Lautstärkeregler, ein Kippschalter, ein Touchpad oder Ähnliches zur Einstellung von Hörinstrumentparametern wie Lautstärke, Empfindlichkeit, Richtungs-abhängigkeit, Frequenzgang und Verstärkung sein.
Das Hörinstrument 230a weist weiterhin einen Steckverbinder 241a auf, der mit der flexiblen Leiterplatte 242a gekoppelt ist. Der Steckverbinder 241a ist zur Aufnahme eines extern bereitgestellten Programmierstreifens 243a ausgebildet, welcher aus einer flexiblen Leiterplatte oder einem Substrat, welche/s eine Vielzahl von Anschlüssen 245a aufweist, besteht. Die Anzahl der Anschlüsse 245a kann von der Darstellung abweichen. Der Programmierstreifen 243a wird zur Programmierung einer beliebigen Kombination von Eigenschaften des Hörinstruments 230a verwendet. Diese Eigenschaften umfassen die Empfindlichkeit, den Frequenzgang, die Verstärkung und die Richtungsabhängigkeit. Zur Programmierung des Hörinstruments 230a wird der Programmierstreifen 243a in den Steckverbinder 241a eingesetzt. Programmieranweisungen werden zwischen einer (nicht gezeigten) Programmiereinheit und dem Hörinstrument 230a entlang der flexiblen Leiterplatte 242a gemäß im Stand der Technik bekannten Techniken kommuniziert. Die Energieversorgung während des Programmierens kann durch die Batterie 246a oder die Programmiereinheit erfolgen.
2F stellt ein eine anders geartete Batteriezugangsklappe 236b aufweisendes Hörinstrument 230b gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Hörinstrument 230b weist allgemein ein Gehäuse 232b, eine Abdeckplatte 234b, eine Batteriezugangsklappe 236b, eine Silizium-basierte Wandleranordnung 238b und einen Empfänger (Lautsprecher) 240b auf. Wie gezeigt, hält die Batteriezugangsklappe 236b eine Batterie 246b fest und weist ein Bedienelement 244b zur Einstellung von Parametern des Hörinstruments 230b auf. Die Batteriezugangsklappe 236b lässt sich von Hand zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegen. Eine flexible Leiterplatte 242b koppelt eine Silizium-basierte Wandleranordnung 238b elektrisch mit dem Bedienelement 244b, der Batterie 246b und dem Empfänger 240b.
Das Hörinstrument 230b weist weiterhin einen Steckverbinder 241b auf, der einen eine Vielzahl von Anschlüssen 245b aufweisenden Programmierstreifen 243b aufnimmt. Das Hörinstrument 230b weist weiterhin ein Rückholband 247b auf, welches das Einsetzen und Entfernen des Hörinstruments 230b bezüglich des Gehörgangs des Bedieners erleichtert. Gemäß einer Ausführungsform fungiert das Rückholband 247b außerdem als Antenne, die drahtlose Daten zwischen dem Hörinstrument 230b und einem weiteren System, wie einem weiteren Hörinstrument oder einem Netzwerk, kommuniziert. Unter Bezugnahme auf 5 wird die drahtlose Kommunikation ausführlicher beschrieben.
2G zeigt eine Darstellung von zwei Silizium-basierten Wandleranordnungen, die durch Spritzgusstechniken in eine Batterieklappe eines Hörinstruments 230c eingebaut sind. Das Hörinstrument 230c weist eine zweiteilige, von Hand bewegbare Zugangsklappe 236c, die aus einer Kappe 231c und einem Stützelement 233c besteht, auf. Eine flexible Leiterplatte 242c ist zwischen der Kappe 231c und dem Stützelement 233c eingeklemmt, wobei eine erste Silizium-basierte Wandleranordnung 238c und eine zweite Silizium-basierte Wandleranordnung 239c mit der flexiblen Leiterplatte 242c elektrisch gekoppelt sind. Die flexible Leiterplatte 242c hängt zur Verbindung mit einem Empfänger (Lautsprecher) in das Hörinstrument 230c hinein. Verbindungen zur Batterie 246c werden gemäß im Stand der Technik bekannten Techniken hergestellt.
2H ist identisch mit 2G, abgesehen davon, dass nur eine Silizium-basierte Wandleranordnung gezeigt ist. Ein Hörinstrument 230d weist eine zweiteilige, von Hand bewegbare Zugangsklappe 236d, die aus einer Kappe 231d und einem Stützelement 233d besteht, auf. Eine flexible Leiterplatte 242d ist zwischen der Kappe 231d und dem Stützelement 233d eingeklemmt, wobei eine Silizium-basierte Wandleranordnung 238d mit der flexiblen Leiterplatte 242d elektrisch gekoppelt ist. Die flexible Leiterplatte 242d hängt zur Verbindung mit einem Empfänger (Lautsprecher) in das Hörinstrument 230d hinein. Verbindungen zur Batterie 246d werden gemäß im Stand der Technik bekannten Techniken hergestellt.
Die Verbindung zwischen der Abdeckplatte und der Batteriezugangsklappe, die in den 2A–2H gezeigt sind, kann zur Bereitstellung einer Schwingungsisolation verändert werden, indem eine Aufhängung zwischen der Abdeckplatte und der Batteriezugangsklappe ausgebildet wird. Da die gemeinsame Masse der Batteriezugangsklappe und der Batterie relativ hoch ist, erzielt eine angemessen steife Aufhängung einen relativ niedrigen Frequenzgang (etwa einige 100 Hz), der die Leistung im Bereich von 2–3 kHz verbessert. Die Aufhängung ist vorzugsweise derart entlang des Scharniers, welches die Batteriezugangsklappe mit der Abdeckplatte verbindet, sowie entlang des Bereichs der Abdeckplatte, der die Batteriezugangsklappe in einer sicheren Position festhält, ausgebildet, dass die Batteriezugangsklappe auf der Abdeckplatte „aufsitzt" oder an der Abdeckplatte aufgehängt ist, so dass Schwingungen über die Aufhängung zur Zugangsklappe übertragen werden.
Ein weiteres Merkmal der in 2A–2H gezeigten Zugangsklappen besteht darin, dass diese leicht ersetzt und repariert werden können, ohne dass das Hörinstrument zum Werk zurückgeschickt werden muss. Ein Austausch und/oder eine Reparatur können/kann vom Benutzer vorgenommen werden. Vorzugsweise ist die Batteriezugangsklappe mittels einer lötfreien Verbindung an der Abdeckplatte oder am Gehäuse des Hörinstruments angekoppelt, was den einfachen Austausch und die einfache Reparatur eines beschädigten Bauelements ermöglicht. Wird beispielsweise der Silizium-basierte Wandler beschädigt, so kann der Benutzer eine Ersatzzugangsklappe, die einen neuen Silizium-basierten Wandler enthält, vom Werk bestellen. Das Werk würde in diesem Fall dem Benutzer eine Ersatzzugangsklappe mit integriertem Wandler mit einer einschlägigen Anleitung schicken. Auf diese Weise kann das Hörinstrument eines Benutzers auch aufgerüstet werden, wie beispielsweise zu einem Hörinstrument, welches richtungsabhängig arbeiten kann.
3 zeigt eine von Hand bewegbare Skalenscheibe 306, die an einem Gehäuse 304 eines Hörinstruments 300 befestigt ist. Wie in 3A gezeigt, weist die Skalenscheibe 306 eine Öffnung 302 und eine Silizium-basierte Wandleranordnung 308, welche benachbart zur Öffnung 302 in der Skalenscheibe 306 angeordnet ist, auf. Die Skalenscheibe 306 lässt sich zur Einstellung einer Eigenschaft des Hörinstruments 300, wie Lautstärke oder Empfindlichkeit, in eine Drehrichtung bewegen. Die Wandleranordnung 308 ist die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20, wobei gemäß alternativen Ausführungsformen die Wandleranordnung 308 jedoch auch die in 1B gezeigte Wandleranordnung 52 oder das in 1C gezeigte Array der Wandleranordnungen 80 sein kann. Gemäß der letztgenannten alternativen Ausführungsform, die ein Array von Wandleranordnungen aufweist, weist die Skalenscheibe 302 eine Vielzahl von Öffnungen auf, welche derart angeordnet und bemessen sind, dass der Schallzugang zu jeder der korrespondierenden Wandleranordnungen ermöglicht wird.
3B und 3C stellen unterschiedliche Ansichten einer Abdeckplatte 310 eines Hörinstruments dar, wobei die Abdeckplatte 310 einen (zur einfacheren Erläuterung transparent dargestellten) Schutzstreifen 318 aufweist, der quer über einer Batteriezugangsklappe 312 angeordnet ist. Eine Silizium-basierte Wandleranordnung 316 ist gemäß einer beliebigen oben beschriebenen Ausführungsform in die Batteriezugangsklappe 312 integriert. Der Schutzstreifen 318 ist durch ein einen Kleber, ein Klemmelement oder Ähnliches verwendendes Verbindungsstück 320 an der Abdeckplatte 310 befestigt. Befindet sich die Batteriezugangsklappe 312 in einer geschlossenen Position (wie in 3B gezeigt ist), so bedeckt und schützt der Schutzstreifen 318 die Silizium-basierte Wandleranordnung 316 und ermöglicht über ein Gitter 322, welches in dem Bereich, der sich mit dem Schallzugangsbereich des Silizium-basierten Wandlers deckt, ausgebildet ist, den Schallzugang. Der Schutzstreifen 318 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Abdeckplatte 310, wie aus Kunststoff (Kapton) oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material.
Die Löcher im Gitter 322 sind derart bemessen, dass sie das Mikrofon entscheidend derart dämpfen, dass es einen akustischen Roll-off über 10 kHz aufweist, so dass verhindert wird, dass störende Signale über 10 kHz (wie Signale von Ultraschallalarmsystemen, Garagentoröffnern und Ähnliches) die interne Elektronik des Hörinstruments nachteilig beeinflussen. Darüber hinaus können verschiedene Parameter des Hörinstruments sowohl durch eine Veränderung der Menge, der Abmessungen und der Positionen der Löcher im Gitter 322 als auch durch eine Veränderung der Dicke des Schutzstreifens 318 programmiert werden. Dementsprechend lässt sich der Schutzstreifen 318 durch Ablösen des Schutzstreifens 318 von seinem Verbindungsstück 320 leicht durch einen anderen ersetzen. Zusätzliche Parameter können über eine an der Abdeckplatte 310 angebrachte Bedienscheibe 314 eingestellt werden.
Wie in 3C zu sehen ist, ist das Gitter 322 des Schutzstreifens 318 in Richtung des Pfeils A über die Batteriezugangsklappe 312 hinaus verlängert, wenn die Batteriezugangsklappe 312 zum Freilegen einer Batterie 324 geöffnet ist. Der verlängerte Teil des Schutzstreifens 318 kann dann von der Batteriezugangsklappe 312 abgezogen werden, um das Gitter 322 von Ablagerungen, die sich eventuell in den Löchern des Gitters 322 angesammelt haben, zu reinigen. Die Möglichkeit zur Reinigung des Gitters 322 ist insbesondere für Träger von Hörhilfen, die Haarspray benutzen oder in einer staubigen Umgebung arbeiten, nützlich. Alternativ kann der Schutzstreifen 318 einfach ausgetauscht statt gereinigt werden, indem der Schutzstreifen 318 vom Verbindungsstück 320 abgelöst wird, wie dies weiter oben beschrieben ist, und ein Ersatzstreifen neu befestigt wird. Nach der Reinigung des Gitters 322 des Schutzstreifens 318 wird die Batteriezugangsklappe 312 geschlossen und wird die Energie über die Anschlüsse 326a, b der internen Beschaltung des Hörinstruments zurückgegeben.
Gemäß 4 ist die bewegbare Struktur ein Schalter 402, der am Gehäuse 404 eines Hörinstruments 400 befestigt ist. Der Schalter 402 weist einen Basisbereich 405 und einen vorstehenden Bereich 406 auf. Im vorstehenden Bereich 406 des Schalters 402 ist eine Silizium-basierte Wandleranordnung 408 angeordnet. Am freiliegenden Ende des vorstehenden Bereichs 406 ist eine Öffnung 410 ausgebildet, die, wie gezeigt, den Schallzugang zur Wandleranordnung 408 ermöglicht. Die Wandleranordnung 408 ist die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20, wobei gemäß alternativen Ausführungsformen die Wandleranordnung 408 jedoch auch die in 1B gezeigte Wandleranordnung 52 oder das in 1C gezeigte Array der Wandleranordnungen 80 sein kann.
Obwohl die Wandleranordnung 408 im vorstehenden Bereich 406 des Schalters 402 dargestellt ist, könnte der vorstehende Bereich 406 ebenso durch die Wandleranordnung 408 und ein optionales Substrat ersetzt werden, so dass die Wandleranordnung 408 einen vorstehenden Bereich ausbildet. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann der Schalter 402 ein Kipphebel-, Dreh- oder Druckschalter sein. Im Falle eines Kipphebels oder Drehschalters kann die Wandleranordnung 408 in einer beliebigen Position im vorstehenden Bereich angeordnet sein oder kann selbst den vorstehenden Bereich ausbilden. Im Falle eines Druckschalters kann die Wandleranordnung im herabdrückbaren Bereich des Druckknopfes angeordnet sein oder selbst den herabdrückbaren Bereich ausbilden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die bewegbare Struktur ein Touchpad, das über einer Öffnung oder über einem Hohlraum in einem Gehäuse eines Hörinstruments angeordnet ist. Eine Silizium-basierte Wandleranordnung, wie die in 1A gezeigte Wandleranordnung 20, ist benachbart zum Touchpad angeordnet, wobei das Touchpad eine Öffnung, die den Schallzugang zur Wandleranordnung ermöglicht, aufweist. Bekanntermaßen weist ein Touchpad typischerweise zwei transparente Folien auf, die durch ein nichtleitendes Material getrennt sind, welches einen Abstand zwischen den zwei Folien aufrechterhält. Werden die zwei Folien zusammengedrückt, so ermitteln eine Treiberbeschaltung und die zugeordnete Software die Stelle der Berührung und führen eine programmierte Funktion aus. Auf diese Weise fungiert das Touchpad als Schalter und kann derart programmiert sein, dass es eine bestimmte Funktion ausführt, wenn das Touchpad berührt wird.
Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Funktion im Ein- und Ausschalten des Hörgeräts, im Schalten des Hörgeräts in einen Telefonspulenmodus, im Schalten in einen drathlosen Modus, wie dies in Zusammenhang mit 5 beschrieben ist, im Schalten in einen anderen akustischen Umgebungsmodus, im Verändern von Richtungsabhängigkeits-Profilen oder in der Einstellung der Lautstärke bestehen. Darüber hinaus können die Treiberbeschaltung und die Software durch eine kontinuierliche Überwachung der Berührungsstellen die Richtung ermitteln. Wenn der Bediener einen Finger in einer bestimmten Richtung entlang der Oberfläche des Touchpads gleiten lässt, wird somit die Richtung der Bewegung von der Software ausgewertet und wird eine Funktion, wie das Erhöhen oder Senken der Lautstärke oder das Erhöhen oder Senken der Empfindlichkeit, ausgeführt. Die Ausführungsform mit dem Touchpad kann zur Verwendung in einem Hinter-dem-Ohr-Hörinstrument ausgebildet sein, wobei sie jedoch auch zur Verwendung für ein Hörinstrument des Komplett-im-Gehörgang-, Im-Gehörgang- oder Im-Ohr-Typs geeignet ist.
Die in den 2A bis 4 gezeigten Hörinstrumente 200, 250, 300 und 400 sind Hörhilfen des Komplett-im-Gehörgang-Typs, wobei sie gemäß alternativen Ausführungsformen jedoch ebenso Im-Gehörgang-, Im-Ohr- oder Hinter-dem-Ohr-Hörinstrumente sein können. Obwohl bei den in den 2A bis 4 dargestellten Hörinstrumenten eine Abdeckplatte gezeigt ist, kann selbstverständlich gemäß anderen Ausführungsformen die Abdeckplatte weggelassen werden und die bewegbare Struktur in einer Öffnung oder in einem Hohlraum im Gehäuse des Hörinstruments angeordnet sein, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Schale und die in den 2A bis 4 gezeigten von Hand bewegbaren Strukturen mittels herkömmlicher SLA(Stereolithographie)-Techniken hergestellt. Die von Hand bewegbare Struktur (z. B. Batteriezugangsklappe) wird mittels Stereolithographietechniken gebildet, wobei eine Öffnung für ein Modul gelassen wird, welches die Arbeitselemente des Hörinstruments enthält. Diese Vorgehensweise vereinfacht das Herstellungs-verfahren und vermeidet die Verwendung mehrerer Techniken zur Ausbildung des Gehäuses des Hörinstruments.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird die Form der von Hand bewegbaren Struktur mittels Stereolithographietechniken an den Bedarf des Kunden angepasst, so dass die Anordnung des/der Silizium-basierten Wandler für jeden einzelnen Träger optimiert wird. Da der Silizium-basierte Wandler an der von Hand bewegbaren Struktur angekoppelt ist, können die Form der von Hand bewegbaren Struktur (wie mehr oder weniger konvex), die Position und die Anzahl der Silizium-basierten Wandler sowie Erhöhungen und andere Verformungen auf der von Hand bewegbaren Struktur derart eingestellt oder ausgebildet werden, dass sie Beugung und Ohr- und Kopfgeometrie jedes einzelnen Trägers kompensieren und Richtungsabhängigkeit für Hörinstrumente ermöglichen.
Die leitenden Drähte, die den Silizium-basierten Wandler mit anderen Arbeitsbauelementen des Hörinstruments verbinden, können gleichfalls mittels Stereolithographie integriert werden. Da die Drähte vor dem Zusammenbau an ihrem Platz sind, können die Silizium-basierten Wandler leicht eingesetzt und ausgetauscht werden. Es sei darauf verwiesen, dass die leitenden Drähte aus Leitgummi hergestellt sein können.
Jede beliebige der in Zusammenhang mit dem Vorangehenden gezeigten und beschriebenen Wandleranordnungen kann als Schalter fungieren, indem sie transiente Vorgänge im Luftdruck, die durch Berührung des Schalleinlasses der Wandleranordnung hervorgerufen werden, ermittelt. Da die Drucktransienten höher als typische Schalldruckpegel sind, können sie durch die Ermittlung einer Überbelastung oder eines Zusammenbruchs der Membran ermittelt werden.
Es sei darauf verwiesen, dass die oben beschriebenen Hörinstrumente als Einwegartikel ausgebildet sein können. Einweg-Hörinstrumente sollten relativ kostengünstig sein, damit ihre Attraktivität gesteigert wird. Niedrigere Kosten lassen sich dadurch erreichen, dass die funktionalen Bauelemente in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung verringert werden, die Batterie ohne Bereitstellung einer Zugangsklappe im Gehäuse befestigt wird, billigere Materialien verwendet werden oder Silizium-basierte Mikrofone, welche die Qualitätskontrollnormen nicht vollständig erfüllen, aber noch funktional sind, verwendet werden.
Die Erkenntnisse der vorliegenden Erfindung beziehen sich neben Hörinstrumenten, wie Hörhilfen, auch auf weitere Vorrichtungen. Beispielsweise bezieht die vorliegende Erfindung jede Vorrichtung in ihre Überlegungen mit ein, die zur Umwandlung zwischen akustischen Signalen und entsprechenden elektrischen Signalen ausgebildet ist, wie beispielsweise ein Ohrhörer, ein Kopfhörer oder ein Headset. Jede beliebige der hier beschriebenen Ausführungsformen kann in eine derartige Vorrichtung integriert werden. Somit kann ein Silizium-basierter Wandler je nach der Anwendung ein Silizium-basiertes Mikrofon oder ein Silizium-basierter Empfänger (Lautsprecher) sein.
5 stellt ein Blockdiagramm eines Drahtlossystems 700 dar, das allgemein ein Hörinstrument 702a, ein optionales Hörinstrument 702b und ein Netzwerk 704 aufweist. Die Hörinstrumente 702a, b können beliebige der oben beschriebene Hörinstrumente sein und weisen jeweils eine Silizium-basierte Wandleranordnung 706a, b, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 708a, b und eine drahtlose Schnittstelle 710a, b auf. Die Silizium-basierten Wandleranordnungen 706a, b können beliebige der in Zusammenhang mit den 1A bis 1C beschriebenen Wandleranordnungen sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Silizium-basierten Wandleranordnungen 706a, b Silizium-basierte Empfänger. Die drahtlosen Schnittstellen 710a, b sind jeweils mit Antennen 712a, b gekoppelt. Das Netzwerk 704 ist mit einer Antenne 714 gekoppelt. Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die drahtlosen Schnittstellen 710a, b RF-Verbindungen im Nahbereich. Die drahtlosen Schnittstellen 710a, b weisen weiterhin herkömmliche Transceiver und Modems auf, die drahtlose Kommunikation ermöglichen.
Wie in 5 gezeigt, kann drahtlose Kommunikation zwischen den Hörinstrumenten 702a, 702b und dem Netzwerk 704 oder zwischen dem Hörinstrument 702a und dem Hörinstrument 702b hergestellt werden, so dass drahtlose Daten zwischen denselben kommuniziert werden. Die drahtlosen Daten können gemäß einer im Stand der Technik bekannten Modulationstechnik moduliert werden und auf Trägerfrequenzen in einem geeigneten Frequenzbereich, wie Bluetooth, 802.11, Mobilfunk, RF, usw., übertragen oder empfangen werden.
Gemäß einer Ausführungsform überträgt das Netzwerk 704 drahtlose Daten in Form von modulierten Audio-Signalen zum Hörinstrument 702a. Gemäß dieser Ausführungsform sendet das Netzwerk 704 spezifische Audio-Daten über das Funkspektrum an Hörinstrumente, die zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet sind. Auf diese Weise kann beispielsweise eine hörgeschädigte Person, die im hinteren Teil eines großen Konferenzraumes sitzt, bequem einen weit entfernten Sprecher hören, oder kann ein verdeckter Ermittler diskret Anweisungen von einer Fernbedienung empfangen, ohne seine Tarnung zu gefährden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überträgt das Netzwerk 704 drahtlose Daten in Form von Programmieranweisungen zum Hörinstrument 702a. Die Programmieranweisungen enthalten Daten, die Eigenschaften des Hörinstruments 702a einstellen. Die Eigenschaften umfassen die Empfindlichkeit, die Verstärkung, den Frequenzgang und die Richtungsabhängigkeit. Die Programmierung kann erfolgen, während das Hörinstrument 702a von seinem Bediener getragen wird, was dem Bediener das unmittelbare Hören der Auswirkungen gestattet. Die Programmieranweisungen können auch zur Programmierung einer anders gearteten Funktion verwendet werden, die einer bewegbaren Struktur auf dem Hörinstrument zugeordnet ist. Ist die bewegbare Struktur eine drehbare Skalenscheibe, wie dies in Zusammenhang mit 3 und 3A beschrieben ist, und zur Veränderung der Lautstärke eines Empfängers ausgebildet, so können die Programmieranweisungen beispielsweise die Funktion der drehbaren Skalenscheibe derart programmieren, dass die Empfindlichkeit oder eine andere Eigenschaft des Hörinstruments verändert wird. Falls die bewegbare Struktur ein Kippschalter ist, wie dies in Zusammenhang mit 4 beschrieben ist, so kann/können die dem Kippschalter zugeordnete/n Funktion/en mittels der Programmieranweisungen verändert werden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform tauscht das Hörinstrument 702a drahtlose Daten mit dem Hörinstrument 702b aus. Diese Ausführungsform ermöglicht beispielsweise die Kommunikation von Audio-Signalen zwischen zwei von einem Bediener getragenen Hörinstrumenten zur Verbesserung des Richtungshörens oder eines wirklich dreidimensionalen Hörens.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird das Hörinstrument 702a mittels Ultraschall programmiert. Der Silizium-basierte Wandler ist empfindlich bis zu 100 kHz, wodurch das Hörinstrument 702a ohne zusätzliche Kabel, Flex-Strips, RF-Vorrichtungen, etc. programmiert werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Silizium-basierte Wandleranordnung einen digitalen Filter auf, der drahtlose Daten einschließlich Audio-Daten und über Ultraschallfrequenzen transportiere Programmierinformationen herausfiltert. Durch Anbringen der Silizium-basierten Wandleranordnung in einer hier beschriebenen Art und Weise wird die Ultraschallübertragung verbessert.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zusammenbau eines Hörinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf verwiesen, dass diese Schritte, obwohl sie in 6 in einer besonderen Reihenfolge dargestellt sind, in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. In Schritt 800 wird ein Gehäuse bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform wird in Schritt 802 eine eine Öffnung aufweisende Abdeckplatte am Gehäuse befestigt. Eine bewegbare Struktur wird in Schritt 804 benachbart zur Öffnung befestigt, wobei in Schritt 806 eine Silizium-basierte Wandleranordnung an der bewegbaren Struktur angekoppelt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt 808 eine Silizium-basierte Wandleranordnung an einem Substrat angebracht, wobei in Schritt 810 das Substrat als bewegbare Struktur am Gehäuse befestigt wird.
Das Gehäuse, die Abdeckplatte, die bewegbare Struktur und die Silizium-basierte Wandleranordnung sind in Zusammenhang mit den 1A bis 5 ausführlicher beschrieben und können in verschiedenen Ausführungsformen gemäß dem in 6 dargestellten Verfahren verwendet werden.

Claims

Hörinstrument, aufweisend: ein Gehäuse, welches einen zur Umgebung hin freiliegenden Teil aufweist, wobei der freiliegende Teil eine durch den freiliegenden Teil hindurchgeführte Öffnung aufweist; eine von Hand bewegbare Struktur, welche in der besagten Öffnung angeordnet ist; und eine Silizium-basierte Wandleranordnung, welche mechanisch an die besagte von Hand bewegbare Struktur angekoppelt ist.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei die besagte von Hand bewegbare Struktur eine Zugangsklappe ist, und wobei die besagte Silizium-basierte Wandleranordnung an der besagten Zugangsklappe befestigt ist, und wobei die besagte Zugangsklappe mindestens eine Öffnung, welche den Schallzugang zur besagten Silizium-basierten Wandleranordnung ermöglicht, aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 2, wobei die besagte Zugangsklappe mittels Stereolithographie ausgebildet ist.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei das besagte Gehäuse eine Abdeckplatte aufweist, und wobei die besagte Abdeckplatte der besagte freiliegende Teil des besagten Gehäuses ist.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei die besagte von Hand bewegbare Struktur eine Zugangsklappe, eine drehbare Skalenscheibe, ein Kippschalter, ein Drehschalter, ein Taster, ein Druckschalter, ein Touchpad, eine flexible Leiterplatte oder eine Leiterplatte ist.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei die besagte Silizium-basierte Wandleranordnung ein Silizium-basiertes Mikrofon, welches gemäß einer MEMS-basierten Technik ausgebildet ist, aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 6, wobei das besagte Mikrofon aufweist: einen Silizium-basierten Wandlerchip, welcher eine Rückplatte und eine Membran aufweist, wobei die besagte Membran als Reaktion auf einfallenden Schall relativ zur besagten Rückplatte bewegbar ist; einen integrierten Schaltkreis zum Empfang eines elektrischen Signals vom besagten Silizium-basierten Wandlerchip, wobei das elektrische Signal dem besagten einfallenden Schall entspricht; und einen Zwischenchip, welcher den besagten Silizum-basierten Wandlerchip derart am integrierten Schaltkreis befestigt, dass der besagte Silizium-basierte Wandlerchip und der integrierte Schaltkreis voneinander beabstandet sind, wobei der besagte Zwischenchip einen elektrischen Leiter, welcher den besagten integrierten Schaltkreis und den besagten Silizium-basierten Wandlerchip miteinander verkoppelt, aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 7, wobei der besagte Zwischenchip und der besagte integrierte Schaltkreis sich generell in derselben Ebene befinden.
Hörinstrument nach Anspruch 7, wobei der integrierte Schaltkreis mittels Flip-Chip-Montage am besagten Zwischenchip angebracht ist.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei die besagte Silizium-basierte Wandleranordnung eine Vielzahl arrayartig angeordneter, Silizium-basierter Mikrofone aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 10, wobei die besagten Silizium-basierten Mikrofone mittels eines verlustleistungsarmen, mit Niederspannung betriebenen Bussystems miteinander gekoppelt sind.
Hörinstrument nach Anspruch 10, wobei die besagte Silizium-basierte Wandleranordnung einen Analog-digital-Wandler und/oder einen Digital-analog-Wandler und/oder einen digitalen Signalprozessor (DSP) und/oder einen Verstärker und/oder einen Vorverstärker und/oder einen Spannungskonstanthalter und/oder eine Ladungspumpe und/oder eine Impedanzkorrekturschaltung und/oder einen Oszillator und/oder einen Filter und/oder eine drahtlose Schnittstelle aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 12, wobei die besagte drahtlose Schnittstelle dazu ausgebildet ist, drahtlose Daten zwischen dem besagten Hörinstrument und einem Netzwerk oder einem anderen Hörinstrument zu übertragen.
Hörinstrument nach Anspruch 13, wobei die besagten drahtlosen Daten modulierte Tonsignale und/oder Programmieranweisungen für Programmiereigenschaften des besagten Hörinstruments aufweisen, und wobei die besagten Eigenschaften Empfindlichkeit und/oder Frequenzgang und/oder Verstärkung und/oder Richtungsabhängigkeit aufweisen.
Hörinstrument nach Anspruch 1, wobei das besagte Hörinstrument als Einwegartikel geeignet ist.
Hörinstrument, aufweisend: ein Gehäuse; eine Abdeckplatte, welche am besagten Gehäuse befestigt ist und eine Öffnung aufweist; eine benachbart zur besagten Öffnung angeordnete Zugangsklappe für Batterien; und einen Silizium-basierten Wandlerchip, welcher mechanisch an der besagten Zugangsklappe für Batterien befestigt ist.
Hörinstrument nach Anspruch 16, wobei der besagte Silizium-basierte Wandlerchip eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder einen Filter zur Tiefenabsenkung und/oder ein Silizium-basiertes Mikrofon und/oder eine Vielzahl Silizium-basierter Mikrofone aufweist.
Hörinstrument nach Anspruch 16, wobei die besagte Zugangsklappe für Batterien zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position hin und her bewegbar ist.
Hörinstrument nach Anspruch 16, weiterhin einen Schutzstreifen, welcher mit der Zugangsklappe für Batterien bewegbar ist und über zumindest einem Teil der besagten Zugangsklappe für Batterien angeordnet ist, aufweisend, wobei der besagte Schutzstreifen ein Gitter, welches den Schallzugang zum besagten Silizium-basierten Wandlerchip ermöglicht, aufweist.
Verfahren zur Montage eines Hörinstruments, aufweisend: Bereitstellen eines Gehäuses; Befestigen einer Abdeckplatte am besagten Gehäuse, wobei die besagte Abdeckplatte eine Öffnung aufweist; Anordnen einer Abdeckanordnung derart, dass sie zur besagten Öffnung benachbart ist; und Anbringen einer Silizium-basierten Wandleranordnung an der besagten Abdeckanordnung.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Silizium-basierte Wandleranordnung eine Vielzahl Silizium-basierter Mikrofone aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin das arrayartige Anordnen der besagten Silizium-basierten Mikrofone relativ zur besagten Abdeckanordnung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin das Verbinden der Ausgänge der besagten Vielzahl Silizium-basierter Mikrofone aufweisend, so dass eine Hochfrequenz-Richtungsabhängigkeit erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die besagte Silizium-basierte Wandleranordnung eine drahtlose Schnittstelle aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin das Übertragen drahtloser Daten zwischen dem besagten Hörinstrument und einem Netzwerk oder einem anderen Hörinstrument über die besagte drahtlose Schnittstelle aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die besagten drahtlosen Daten Anweisungen aufweisen, und wobei das Verfahren weiterhin das Programmieren des besagten Hörinstruments mit den besagten Anweisungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, weiterhin das Ausbilden des besagten Hörinstruments als Einwegartikel aufweisend.