專利名稱：具有線性化輸出級(jí)的聽力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聽力裝置，特別是具有輸出級(jí)的聽力裝置，所述輸出
段適于線性化聽力裝置的揚(yáng)聲器。在本說明書中，聽力裝置可以是助
聽器如耳內(nèi)式(ITE)助聽器、深耳道式(CIC)助聽器、耳后式(BTE)助 聽器、或耳道式接收器(RITE)助聽器，以及頭戴式受話器、頭戴式 耳機(jī)或耳機(jī)。
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背景技術(shù)：
揚(yáng)聲器為將電信號(hào)再現(xiàn)為聲信號(hào)的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。然而，揚(yáng)聲器通 常為非線性裝置，因此它們?cè)陔娦盘?hào)再現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生畸變。
美國(guó)申請(qǐng)6 173 063公開了一種具有反饋結(jié)構(gòu)和電壓調(diào)節(jié)器的聽
15力裝置。提供電壓調(diào)節(jié)器是為了將電池電源提供的電壓調(diào)節(jié)為聽力裝 置的D類輸出。為了補(bǔ)償從揚(yáng)聲器到聽力裝置的傳聲器的不合需要的 聲耦合，公開了消除不合需要的聲耦合效應(yīng)的反饋環(huán)。反饋環(huán)從聽力 裝置處理器的輸出延伸到聽力裝置處理器的輸入。
美國(guó)申請(qǐng)2006/0188089公開了在連接到電話網(wǎng)絡(luò)的揚(yáng)聲器電話
20 設(shè)備中消除回聲的方法和系統(tǒng)。除了具有揚(yáng)聲器和傳聲器的電話聽筒 夕卜，揚(yáng)聲器電話設(shè)備還具有帶傳聲器和揚(yáng)聲器的站。電路被構(gòu)造成借 助于電話聽筒傳聲器測(cè)量來自所述站的揚(yáng)聲器的聲輸出。所述測(cè)量用 在反饋系統(tǒng)中以減少由揚(yáng)聲器電話設(shè)備的傳聲器和揚(yáng)聲器引起并在 揚(yáng)聲器的聲輸出中再現(xiàn)的回聲效應(yīng)。
25 WO 96/26624公開了一種用于電話的音頻系統(tǒng)，其具有用于糾正
揚(yáng)聲器中的畸變的自適應(yīng)預(yù)補(bǔ)償濾波器。預(yù)補(bǔ)償濾波器模仿非線性揚(yáng) 聲器、接收代表所需聲信號(hào)的輸入信號(hào)、及經(jīng)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)單元向揚(yáng)聲 器提供輸出信號(hào)。預(yù)補(bǔ)償濾波器經(jīng)接收輸入信號(hào)及來自傳聲器的信號(hào) 的濾波器調(diào)節(jié)器進(jìn)行自適應(yīng)控制，其適于獲取揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲信號(hào)。預(yù)補(bǔ)償濾波器被自適應(yīng)控制以補(bǔ)償揚(yáng)聲器產(chǎn)生的畸變。
然而，所公開的預(yù)補(bǔ)償濾波器對(duì)聽力裝置解決方案并不可行，因 為預(yù)補(bǔ)償在特定揚(yáng)聲器的實(shí)際非線性中暗示某些理解。在聽力裝置情 況下，非線性可因聽力裝置用戶的耳道中在原處的揚(yáng)聲器不同而具有 5相當(dāng)變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供克服揚(yáng)聲器的非線性引起的問題的 聽力裝置。
10 本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)涉及這樣的事實(shí)通過自適應(yīng)減少揚(yáng)聲器在用
戶耳道中原地引起的畸變，聽力裝置提高了聲音質(zhì)量。
上述目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)連同多個(gè)其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征，其可從下面的 詳細(xì)描述明顯看出，均可通過根據(jù)本發(fā)明第一方面的聽力裝置獲得， 所述聽力裝置包括適于將環(huán)境聲音轉(zhuǎn)換為環(huán)境聲音信號(hào)的第一傳聲
15器、適于基于所述環(huán)境聲音信號(hào)產(chǎn)生已處理聲音信號(hào)的信號(hào)處理器、 適于基于所述已處理聲音信號(hào)及根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可控 輸出級(jí)、適于基于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在耳道中產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器單元、位 于用戶耳道中并適于將耳道中的所述聲音轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)的 第二傳聲器、及適于將所述已處理聲音信號(hào)和所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)進(jìn)
20行比較以基于比較結(jié)果產(chǎn)生所述控制信號(hào)的線性化級(jí)。
在本說明書中，術(shù)語(yǔ)"線性化"解釋為試圖建立非線性組件的線 性效應(yīng)。
此外，在本說明書中，術(shù)語(yǔ)"已處理"解釋為遵守一組規(guī)則，在 該特定使用情形下，其包括對(duì)特定用戶建立聽力裝置的傳遞函數(shù)，這 25 可補(bǔ)償該用戶的聽力損傷。
此外，在本說明書中，術(shù)語(yǔ)"環(huán)境聲音"解釋為用戶外界的聲音， 即出現(xiàn)在聽力裝置的用戶的環(huán)境中的聲音。另一方面，在本說明書中， 術(shù)語(yǔ)"監(jiān)測(cè)器聲音"解釋為由聽力裝置的揚(yáng)聲器在鼓膜件和揚(yáng)聲器單元之間的剩余空間中呈現(xiàn)給用戶的聲音。因而，當(dāng)用戶暴露給環(huán)境聲 音時(shí)，第二傳聲器測(cè)量呈現(xiàn)給用戶的實(shí)際聲音。
最后，在本說明書中，術(shù)語(yǔ)"可控"解釋為可用于基于所接收的 指令執(zhí)行某些行動(dòng)。 5 根據(jù)本發(fā)明第一方面的聽力裝置可有效地調(diào)節(jié)輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)從而線性化揚(yáng)聲器單元以及聽力裝置的輸出級(jí)。輸出級(jí)和揚(yáng)聲器單 元的線性化導(dǎo)致畸變減少，這使得聽力裝置用戶感受的聲音質(zhì)量提 高。
畸變通?？赏ㄟ^適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器設(shè)計(jì)進(jìn)行減少，即提供具有更好線
10性度的揚(yáng)聲器。然而，所述線性度的提高影響揚(yáng)聲器的電-聲轉(zhuǎn)換效
率。因而，傳統(tǒng)上，聽力裝置的揚(yáng)聲器的機(jī)電結(jié)構(gòu)根據(jù)折衷進(jìn)行設(shè)計(jì)， 所述折衷即為了線性度犧牲效率，反之亦然。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的聽力裝置可實(shí)施為模擬或數(shù)字系統(tǒng)。顯 然，在當(dāng)前，數(shù)字聽力裝置由于數(shù)字信號(hào)處理裝置的簡(jiǎn)單可編程特征 15而更有利。然而，根據(jù)本發(fā)明第一方面的聽力裝置可實(shí)施為模擬系統(tǒng)， 其中揚(yáng)聲器單元的非線性被降低。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的可控輸出級(jí)可包括適于接收所述已處理 聲音信號(hào)并基于其產(chǎn)生脈沖串信號(hào)的脈沖調(diào)制單元。輸出級(jí)還可包括 適于將所述脈沖串信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元。此外，脈沖 20 調(diào)制單元可包括脈沖代碼調(diào)制元件，如脈寬調(diào)制、脈沖密度調(diào)制、脈 沖相位調(diào)制和/或脈沖振幅調(diào)制元件。因而，有利的是，輸出級(jí)可用 作不連續(xù)電平的功率輸出級(jí)，如D類，這提供高轉(zhuǎn)換效率及功率利用。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的揚(yáng)聲器單元可包括壓電揚(yáng)聲器和/或磁揚(yáng) 聲器。揚(yáng)聲器單元可使用技術(shù)人員已知的任何技術(shù)，只要揚(yáng)聲器單元 25具有適于插入用戶耳道的大小。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的線性化級(jí)可包括適于將所述已處理聲音 信號(hào)延遲一定時(shí)間的時(shí)延級(jí)。有利的是，時(shí)間延遲可具有與所述輸出 級(jí)、揚(yáng)聲器單元和第二傳聲器的時(shí)間延遲可比的大小。線性化級(jí)還可 包括適于基于所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)和所述經(jīng)延遲的己處理聲音信號(hào)之間的比較產(chǎn)生所述控制信號(hào)的比較器。因而，比較器執(zhí)行所希望信 號(hào)與提供給聽力裝置用戶的實(shí)際信號(hào)之間的比較。由于已處理聲音信 號(hào)通過輸出級(jí)、揚(yáng)聲器單元延遲并耦合回到第二傳聲器及通過第二傳 聲器延遲，為了執(zhí)行必要的信號(hào)比較，因此需要延遲。 5 根據(jù)本發(fā)明第一方面的時(shí)延級(jí)可包括適于移位己處理聲音信號(hào) 的數(shù)字幀的移位寄存器以獲得特定數(shù)字延遲。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的線性化級(jí)還可包括適于將所述監(jiān)測(cè)器聲
音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)。通過引入A/D轉(zhuǎn)換器， 線性化操作可變成數(shù)字方式，這對(duì)在數(shù)字域內(nèi)進(jìn)行該線性化補(bǔ)償提供 io 了理想情形。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的比較器可包括適于確定所述經(jīng)延遲的己 處理聲音信號(hào)和所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)之間的偏差并基于所述偏差產(chǎn) 生適于補(bǔ)償所述偏差的所述控制信號(hào)的控制處理器?？刂铺幚砥骺蓪?shí) 施為聽力裝置的常規(guī)芯片設(shè)計(jì)的一部分，及可能連同信號(hào)處理器的設(shè)
15 計(jì)一起。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的聽力裝置還可包括適于插入用戶耳道中 的耳機(jī)，揚(yáng)聲器單元和第二傳聲器可位于耳機(jī)中。因此，聽力裝置可
實(shí)施為ITE、 CIC或BTE型的助聽器。
顯然，根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一傳聲器可包括傳聲器陣列和/ 20或一個(gè)或多個(gè)定向傳聲器。這樣的聽力裝置可組合很多功能以降噪和 增加可懂度。
當(dāng)脈沖調(diào)制器包括可響應(yīng)于從第二傳聲器接收的信號(hào)進(jìn)行控制 的脈沖產(chǎn)生調(diào)制器時(shí)，可實(shí)施脈沖調(diào)制器以借助于簡(jiǎn)單的組件提供高 精度。
2

本發(fā)明的上述和/或另外的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明性及非限制性詳細(xì)描述中進(jìn)一步闡述，其中 圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聽力裝置；及圖2更詳細(xì)地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的聽力裝置。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，通過參考

怎樣實(shí)施本發(fā)明。 5 圖1示出了聽力裝置，其整體由附圖標(biāo)記100指示。所述聽力裝
置包括用于將環(huán)境聲音轉(zhuǎn)換為電聲音信號(hào)及連接到信號(hào)處理器104 的第一傳聲器102。信號(hào)處理器104執(zhí)行聲音信號(hào)的信號(hào)處理，其總 體上根據(jù)所記錄的補(bǔ)償聽力裝置的傳遞函數(shù)進(jìn)行處理。如結(jié)合圖2所 述，信號(hào)處理器104還可包括執(zhí)行不同任務(wù)的元件。 io 應(yīng)注意，信號(hào)處理器104可包括用于管理多個(gè)行動(dòng)的多個(gè)元件，
這些元件已為技術(shù)人員知道并可在專利申請(qǐng)如歐洲專利申請(qǐng)EP 1 708 543中找到。
信號(hào)處理器104產(chǎn)生已處理聲音信號(hào)，其傳給輸出級(jí)106和線性 化級(jí)108。輸出級(jí)106將已處理聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為揚(yáng)聲器單元110的驅(qū) 15動(dòng)信號(hào)，所述揚(yáng)聲器單元放在用戶耳道中。由于已處理聲音信號(hào)通常 處于數(shù)字域中，輸出級(jí)106包括用于將數(shù)字已處理信號(hào)轉(zhuǎn)換為揚(yáng)聲器 單元110的模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置。輸出級(jí)106可根據(jù)己處理信號(hào)的類 型及其它電設(shè)計(jì)考慮如效率和功耗按多種實(shí)施方式進(jìn)行構(gòu)造。
揚(yáng)聲器單元110將來自輸出級(jí)106的驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為聽力裝置 20 1 00的用戶耳道中的已處理信號(hào)。揚(yáng)聲器單元110可組合在連同BTE 助聽器如RITE—起使用的耳機(jī)中，如耳塞或開頂型耳機(jī)形式，或者 揚(yáng)聲器單元110可以是ITE或CIC型助聽器的完整零件。
揚(yáng)聲器單元110向在揚(yáng)聲器單元110、耳道壁和鼓膜之間形成的 剩余空間112提供已處理聲音。如上所述，剩余空間112可與周圍環(huán) 25 境開放聯(lián)系以使環(huán)境聲音能抵達(dá)鼓膜并避免通常在封閉系統(tǒng)如無孔 耳塞或ITE或CIC聽力裝置中經(jīng)受的阻塞效應(yīng)。
如箭頭114所示，部分已處理信號(hào)傳給將已處理聲音轉(zhuǎn)換為電監(jiān) 測(cè)器聲音信號(hào)的監(jiān)測(cè)器傳聲器116。監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)傳給線性化級(jí) 108，其使用來自已處理聲音信號(hào)和監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)的信息產(chǎn)生給輸出級(jí)106的控制信號(hào)。
監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)可被環(huán)境聲音及來自剩余空間的反射作用影響。
然而，該作用相比于揚(yáng)聲器單元110產(chǎn)生的已處理聲音相當(dāng)小，因此 不重要。不過，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，線性化級(jí)108包括用于在已 5 處理信號(hào)的特定水平啟動(dòng)線性化級(jí)108的水平檢測(cè)器。此外，在一實(shí) 施例中，信號(hào)處理器104可包括能夠識(shí)別聽力裝置用戶自己聲音的聲 音識(shí)別元件，在檢測(cè)到自己的聲音從而禁止線性化的情況時(shí)產(chǎn)生給線 性化級(jí)108的標(biāo)志信號(hào)。
圖2詳細(xì)示出了信號(hào)處理器104、輸出級(jí)106和線性化級(jí)108。 io 信號(hào)處理器104包括控制聽力裝置的傳遞函數(shù)的處理器元件202。即， 處理器元件202基于不同輸入確定哪一傳遞函數(shù)適于用戶。例如，用 戶可能處于嘈雜聲音環(huán)境中，其迫使第一傳聲器單元102應(yīng)具有更高 定向性，這可通過第一傳聲器單元102包括一組傳聲器組合信號(hào)實(shí) 現(xiàn)。
15 信號(hào)處理器104還包括用于將模擬聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式的
第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器204。增加的定向性可通過數(shù)字組合來自傳聲器組的 信號(hào)實(shí)現(xiàn)，因此在一實(shí)施例中，信號(hào)處理器104可包括用于每一傳聲 器信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
數(shù)字聲音信號(hào)可傳給自聲檢測(cè)器206，其確定數(shù)字聲音信號(hào)是否
20 包括聽力裝置100的用戶的自我聲音。自聲檢測(cè)器206產(chǎn)生給處理器 元件202的標(biāo)志信號(hào)，處理器元件202可將該標(biāo)志信號(hào)傳給線性化級(jí) 108，即線性化級(jí)108中的控制元件210。
處理器元件202還控制適于根據(jù)聲音環(huán)境及用戶聽力損傷放大 和/或?yàn)V波聲音信號(hào)的信號(hào)處理元件208。在信號(hào)處理器104的一實(shí)
25施例中，信號(hào)處理元件208實(shí)施為FIR濾波器。
已處理聲音信號(hào)傳給輸出級(jí)106中的脈沖調(diào)制元件212，其將數(shù) 字己處理聲音信號(hào)變換為不連續(xù)電平信號(hào)，如通過S -S脈寬調(diào)制器 實(shí)現(xiàn)。輸出級(jí)106還包括用于向揚(yáng)聲器單元110提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng) 器元件213。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器元件213對(duì)已處理聲音信號(hào)提供增益。已處理聲音信號(hào)還傳給線性化級(jí)108中的時(shí)延元件214，該時(shí)延 元件214對(duì)已處理聲音信號(hào)延遲一定時(shí)間，所述時(shí)間與通過輸出級(jí) 106、揚(yáng)聲器單元110、剩余空間112、監(jiān)測(cè)器傳聲器116和第二模數(shù) 轉(zhuǎn)換器216經(jīng)受的時(shí)間延遲完全匹配。因此，時(shí)延元件214確保比較 器元件218比較的信號(hào)，即已處理聲音信號(hào)和監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)，描述 同一時(shí)刻的環(huán)境聲音。時(shí)延元件214可實(shí)施為移位寄存器。移位寄存 器可具有可變長(zhǎng)度，以使能根據(jù)聽力裝置的用戶的實(shí)際剩余空間及根 據(jù)組件公差的變化調(diào)節(jié)時(shí)間延遲。
權(quán)利要求
1. 聽力裝置，包括適于將環(huán)境聲音轉(zhuǎn)換為環(huán)境聲音信號(hào)的第一傳聲器、適于基于所述環(huán)境聲音信號(hào)產(chǎn)生已處理聲音信號(hào)的信號(hào)處理器、適于基于所述已處理聲音信號(hào)及根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可控輸出級(jí)、適于基于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在耳道中產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器單元、位于用戶耳道中并適于將耳道中的所述聲音轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)的第二傳聲器、及適于將所述已處理聲音信號(hào)和所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)進(jìn)行比較以基于比較結(jié)果產(chǎn)生所述控制信號(hào)的線性化級(jí)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的聽力裝置，其中所述可控輸出級(jí)包括適于接 10收所述已處理聲音信號(hào)并基于其產(chǎn)生脈沖串信號(hào)的脈沖調(diào)制單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的聽力裝置，其中所述輸出級(jí)還包括適于 將所述脈沖串信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的聽力裝置，其中所述脈沖調(diào)制單元包括脈沖代碼調(diào)制元件，如脈寬調(diào)制、脈沖密度調(diào)制、脈沖相位調(diào)制和/或脈15 沖振幅調(diào)制元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的聽力裝置，其中所述揚(yáng)聲器單元包括壓電揚(yáng) 聲器和/或磁揚(yáng)聲器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的聽力裝置，其中所述線性化級(jí)包括適于將所 述已處理聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲的時(shí)延級(jí)。20
7、根據(jù)權(quán)利要求6的聽力裝置，其中所述線性化級(jí)還包括適于基于所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)和所述經(jīng)延遲的已處理聲音信號(hào)之間的比較 產(chǎn)生所述控制信號(hào)的比較器。
8、根據(jù)權(quán)利要求6或7的聽力裝置，其中所述時(shí)延級(jí)包括適于移 位已處理聲音信號(hào)的數(shù)字幀以獲得特定數(shù)字延遲的移位寄存器。25
9、根據(jù)權(quán)利要求8的聽力裝置，其中所述線性化級(jí)還包括適于將所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
10、根據(jù)權(quán)利要求9的聽力裝置，其中所述比較器包括適于確定 所述經(jīng)延遲的已處理聲音信號(hào)和所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)之間的偏差并 基于所述偏差產(chǎn)生適于補(bǔ)償所述偏差的所述控制信號(hào)的控制處理器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求io的聽力裝置，其中所述控制處理器與所述信號(hào)處理器一體實(shí)施。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的聽力裝置，還包括適于插入用戶耳道中的 耳機(jī)，所述揚(yáng)聲器單元和所述第二傳聲器位于耳機(jī)中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的聽力裝置，其中所述第一傳聲器包括傳聲器陣列和/或一個(gè)或多個(gè)定向傳聲器。
全文摘要
本發(fā)明涉及聽力裝置(100)，其包括將環(huán)境聲音轉(zhuǎn)換為環(huán)境聲音信號(hào)的第一傳聲器(102)、基于所述環(huán)境聲音信號(hào)產(chǎn)生已處理聲音信號(hào)的信號(hào)處理器(104)、基于所述已處理聲音信號(hào)及根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可控輸出級(jí)(106)、基于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在耳道中產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器單元(110)、位于用戶耳道中并將耳道中的所述聲音轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)的第二傳聲器(116)、及將所述已處理聲音信號(hào)和所述監(jiān)測(cè)器聲音信號(hào)進(jìn)行比較以基于比較結(jié)果產(chǎn)生所述控制信號(hào)的線性化級(jí)(108)。
文檔編號(hào)H04R25/00GK101287301SQ20081008977
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者K·B·拉斯穆森, S·M·蒙克 申請(qǐng)人:奧迪康有限公司