CN101094541B - 具有分别放大不同频段的两个接收器的助听器 - Google Patents

Abstract

具有两个在物理上分离的接收器的助听器，一个接收器输出低频(LF)声音，另一个输出高频(HF)声音。LF接收器的输出端连接到管道，HF接收器插入在该管道内。LF声音在HF接收器周围流动(HF接收器包括支座，以将HF接收器与管道内壁隔开)，或通过HF接收器中的通道流动。在HF接收器的输出端处，LF和HF声音组合以形成声学信号传送到耳道。LF接收器在声顺、失真、共振频率和输出这些方面被优化。其定向选择为降低助听器总体尺寸。该HF接收器更小，并放置在远离麦克风的位置，降低反馈影响，并可以具有圆柱形或矩形形状。

Description

具有分别放大不同频段的两个接收器的助听器

技术领域

本发明涉及助听器，尤其是具有两个接收器的助听器，这两个接收器分别放大不同的频段。

背景技术

现在的助听器只包括一个接收器，该接收器与连接到它的助听音响装置(管道、耳垢防护装置等)一起具有2kHz到3.5kHz之间的共振频率。对于这样的限制有两个主要原因。首先，非封闭的耳在这个频段内有显著的增益，这通过用紧密配合的耳模来阻塞敞开的耳道来移除。第二，为了在高低频率上都获得可接受的输出和效率，在所需频段(如300Hz到6kHz)的中间某处选择该共振频率。如果该共振频率增加到3.5kHz之上，尽管它能相当多地提高4kHz之上的响应，但是其效率对于低频来说还是太低。

有种趋势是增加助听器的带宽，但这种趋势很难应用到耳背式(BTE)助听器，因为插入在接收器声音端口与耳模声音出口之间的长的声音管道抑制了高频。一般而言，带宽增强受助听器中DSP的可用处理功率的限制，该助听器中，音频采样率典型地被限制到约16kHz采样率，合成音频带宽稍低于8kHz。在正在流行的开放式“耳上型”(OTE)助听器中，关于带宽和效率的总体性能通过将接收器放在用户的耳道深处而得到提高。

因此，需要改善助听器，除在频段100Hz到8kHz中输出普通声压外，能在高于8kHz的频段中放大和输出大量声压。本发明意在满足一个或多个这样的需要并解决这些问题。

发明内容

一种用于助听器的接收器系统包括外壳、处于该外壳中的第一接收器、处于该外壳中的管道以及第二接收器。第一接收器放大至少音频范围内的低频声音，并具有用于输出低频声音的第一输出端口。该管道连接到该第一输出端口。第二接收器至少部分位于管道中，并处于第一输出端口的下游。第二接收器放大至少音频范围内的高频声音。

可替换地，本发明是一种用于助听器的接收器系统，包括外壳、第一接收器、声音路径和第二接收器。第一接收器位于外壳内，并具有用于输出低频声音的第一输出端口。该声音路径位于外壳内，并具有连接到第一输出端口的第一端部以及具有第二端部。第二接收器位于外壳内，并具有用于输出高频声音的第二输出端口。该声音路径的第二端部布置成靠近该输出端口。

或者，本发明可认为是一种助听器，包括外壳，该外壳包括用于产生低频声学输出的第一接收器以及在声学上连接到第一接收器的输出端的管道。第二接收器处于外壳的外部，并在声学上耦合到第一接收器。第二接收器生成高频声学输出。

通过参考附图对各种实施例进行详细描述，本发明的其它方面将对本领域技术人员而言是显而易见的，附图概述如下。

附图说明

图1a是具有两个接收器的设备的侧视图，一个设置在连接到另一个的输出端口的管道中；

图1b是带有支座的高频接收器的示意图，该支座布置在管道中，该管道连接到低频接收器的输出端口；

图1c是图1a所示的位于管道中的高频接收器的端透视图；

图2是助听器壳体的示意图，具有通过管道耦合到耳钩的低频接收器以及也耦合到耳钩的高频接收器；

图3是图2所示的助听器的变形，其中高频接收器位于耳钩中；

图4a是具有连接到助听器耳钩的耳模的助听器壳体的示意图，高频接收器位于连接到耳模的管道中；

图4b是圆柱形高频接收器的透视图，根据本发明一个实施例，带有穿过其而形成的通道和伸出的输出端口；

图4c是圆柱形高频接收器的透视图，根据本发明另一个实施例，具有穿过其而形成的通道而没有伸出的输出端口；

图4d是位于管道内的高频接收器的侧视图，根据本发明的一个实施例，为低频声音留有空间以流过高频接收器；

图4e是图4d的变形，根据本发明另一个实施例，其中高频接收器包括穿过其而形成的通道，允许低频声音穿过；

图4f是有两个接收器的耳模的示意图，一个设置成使其刚好适合于位于佩带者耳屏的后面；

图5a根据本发明的一个实施例的具有高频接收器的“开放”型助听器的示意图，高频接收器位于通过管道接到助听器外壳上的耳塞中，其通过管道耦合到外壳中的低频接收器；

图5b是根据本发明一个实施例具有适合放置在双塑料耳塞内的尺寸的高频接收器的示意图；

图6是适用于本发明实施例的电子设备的功能框图；及

图7是根据本发明实施例的可替换方法的流程图。

具体实施方式

通常在最优化助听器方面有至少三个需要考虑的事项：(1)尺寸应尽可能小；(2)功率损耗应尽可能小；及(3)按照一般规则，其最大声压输出应尽可能高。另一个考虑事项也变得很重要：(4)带宽应尽可能宽。本发明通过提供两个接收器，每个接收器能分别优化不同频段，从而能对上述四个考虑事项实现最优化。

尽管乍一看增加第二接收器似乎增加了总体尺寸，而事实上，每个接收器能优化成更小的尺寸，并且能以不同的区域和方向分布在该助听器中，从而节省总体空间。通过提供独立接收器专门在低频处进行优化，降低了共振频率，从而当声顺(compliance)增加时，大大提高了低频效率。对于高频而言，效率不是那么重要，因为在通常情况中大部分能量涉及500Hz以下的频率。为了降低高频功耗，高频接收器的质量被降低，这在只需要重现高频的设备中更容易办到。降低高频接收器的质量也有利地提高了声反馈，这通常只对约1kHz以上的频率来说是重要的。

最大声压输出由于分别优化的接收器而可增加，这是因为各个共振可被转换到最大输出是最重要的频率。对于高频接收器，其所需共振可仍然是在该非闭合耳共振附近。但是对于低频接收器，其共振可被选为增加最大输出。现在的平衡电枢接收器不适合于这种优化。

本发明的双接收器也允许带宽以充分的输出量优化。具有比3.5kHz更高的共振频率的高频接收器获得高达15kHz的可用带宽。该范围的带宽尤其适用于中等失聪，也适用于通信装置，如移动电话、耳塞、耳机、头戴式耳机等等。

在一个实施例中，低频接收器具有约8kHz的带宽，并且可以根据需要增加高频驱动器，这是因为需要定位在特定的助听器中或者因为特定应用所需要的功能。该实施例支持对于低价变型方案不可用或没有某个功能的平台方案。

在此使用的“低频”包括低于大约1.2kHz的频率，“高频”包括大约1.2kHz以上的频率。甚高频(VHF)包括大约7kHz以上的频率。

现在看附图，首先看图1a-1c，示出了根据本发明的实施例的接收器系统100。接收器系统100包括低频接收器102和位于管道112中的高频接收器104，该管道112连接到低频接收器102的输出端口106。管道112和输出端口106之间的接合界面形成紧密的声密封，以防止泄漏。低频接收器102、高频接收器104和管道112都装在外壳116中，该外壳的尺寸适合于装配在普通人的耳道中。外壳116可容纳该接收器系统100的操作所需要的电子设备。

高频接收器104包括围绕高频接收器104的周边布置的支座110a、110b(图1b和1c)，以便当高频接收器104定位于管道112中时，从低频接收器102的输出端口106发出的低频声音能绕高频接收器104流动。高频声音从高频接收器104的输出端口108输出，由于图1b和1c中所示的支座110a、110b，该高频声音与绕高频接收器104流动的低频声音合并。

低频接收器102以惯常的方式通过电线或利用导电弹簧连接到内部电子设备(例如DSP)。在所示实施例中，电线114a、114b从高频接收器104开始沿着管道112延伸的，以便连接到包括DSP的处理电子设备(在下文中结合图6来描述)。可替换的，该电线114a、114b可连接到沿管道112设置的内部导电电极，该导电电极将该电音频信号从该处理电子设备输送到电线114a、114b。电线114a、114b优选是非常细的绞合线，其能够很容易地绕着管道112中低频接收器102的输出端口106进行装配。另一个实施例中，该支座110a、110b包括导电条，并且连接到相应的导电电极，该导电电极沿管道112的内部形成，并接近于支座110a、110b与管道112接触的地方。在另一个实施例中，管道112是一种柔性印刷物，该柔性印刷物具有沿其表面形成的导电轨迹，用于连接到高频接收器104的电极。管道12上的导电部分的使用在BTE和OTE型助听器中是优选的。当该系统中只使用一个DSP时，用于接收器的一个触点是可接受的，当对于高频接收器104没有使用电容滤波(过零)时，用于接收器的两个触点都可被使用。

在耳背式(BTE)或耳上式(OTE)助听设备的实施中，本发明提供很灵活的低频和高频接收器的位置。在现有的助听器设计中，接收器安置在电池附近，这有利于减小总体尺寸，但是需要很长的管道来将从接收器输出端口输出的声音引导到耳道。该长的管道导致高频的品质降低。本发明通过将高频接收器放置在耳钩的入口附近来避免这个和其他的缺陷，而低频接收器通过管道连接到耳钩，如图2所示。低频一般不受管道长度的影响。

如图2所示的助听器200包括外壳216，该外壳216装有连接到管道212的低频接收器202以及位于助听器200的耳钩220入口附近的高频接收器204。耳钩220内的Y形管道224连接到低频接收器202的输出端口206以及高频接收器204的输出端口208。在所示实施例中，管道212在与耳钩220连接到助听器200相同的平面处连接到耳钩220。管道224也可以是T形。

在图3所示的可替换实施例中，其中，高频接收器304位于助听器300的耳钩320内部。因为高频接收器304只提供高频(或如7kHz以上的甚高频)，所以可以做得足够小而能装配在耳钩320内部。高频接收器304可以是总体上为长方形或圆柱形的形状，其大小能装配在耳钩320中。

图4a示出了另一个实施例，其中，高频接收器404位于助听器400的耳模管道426中，该助听器是具有封闭配合耳模430的耳背(BTE)型(或者，高频接收器404可以位于开放式助听器的听筒顶端附近，该听筒放置在耳道内，如以下图5a所示)。该耳模管道426将助听器400的耳钩408连接到耳模430。连接到高频接收器的电线414a、414b从高频接收器延伸出去，并连接到安置在耳模管道426中的电极。助听器400包括外壳416，该外壳416容纳了低频接收器402，该低频接收器402具有连接到管道412的输出端口406，该管道412延伸穿过耳钩408并连接到耳模管道426。高频接收器404的输出端口420比低频接收器402更靠近耳道。

图4b和图4c所示的高频接收器404基本是圆柱形。在图4c中，高频接收器404b的输出端口420b并不像图4b中那样伸出。适用于本实施例的圆柱形接收器公开在共同拥有的、待审的美国专利申请No.09/992253中，该专利申请的题目为“Acoustical Reveiver Housing for Hearing Aids”，申请日为2001年11月16日，于2002年5月23日公开的，美国专利申请公开号为2002/0061113，在此将其整个内容引入作为参考。在公开号为2002/0061113的专利申请的图7a和7b所示的接收器能做得更小，因为它将只对于高频进行优化。图4b和4c所示的各接收器404或404b适用于图4a所示的助听器400。高频接收器404、404b分别包括通道424a、424b，该通道延伸穿过接收器的长度方向的中心。通道424a、424b允许来自上游低频接收器402的低频声音通过该接收器404、404b。低频声音与由输出端口420、420b输出的高频声音组合，以形成全波段声音传送到佩带者的耳道中。

图4d是长方形或圆柱形的高频接收器404安置在成形管道426a中，该成形管道426a具有凹陷区域，用于如图所示那样容纳该高频接收器404。低频声音在管道输入端440处进入该成形管道426a，并沿箭头LF方向在高频接收器404周围通过。高频声音与低频声音在高频接收器404的输出端口420处组合，并且它们作为全波段声音一起在管道输出端442处离开管道426a。电线414通过管道426a，并如上所述连接到沿管道426a布置的电极或连接在声学/电学连接器的接口处，该接口形成一种声学密封同时也向电线414提供通向助听器电子设备的电连通性。

图4e所示的高频接收器404具有基本圆柱形的形状，并适贴地装配在管道426b内。上游低频声音沿箭头LF方向通过该管道，也经由通道424b通过该高频接收器404，并在高频接收器的输出端口420b处与高频接收器404输出的高频声音组合以形成全波段声学信号，该全波段声学信号沿箭头LF+HF的方向发送到佩带者的耳道。电线414a、414b穿过管道426b，并将驱动信号输送到该高频接收器404。电线414a、414bb的上游连接在提供声学密封和电连通性的连接器接口处，或连接至如上所述那样沿管道426b形成的电极。作为选择，两个高频接收器404(每个在特定范围处工作)能被设置在管道426b中，并且在这两个接收器之间留下供LF信号通过的空间。

图4d和4e所示的实施例不要求高频接收器404包括支座来确定方向并将其定位于管道426a、426b中。在可替换实施例中，高频接收器404可包括如结合图1a-1c所示且所描述的支座。

该封闭配合设计允许高频接收器位于耳外。这样的定位有利于避免耳垢以及其它可使接收器性能降低的其它耳内障碍物的不利影响。

本发明在放置高频接收器方面提供了极大的灵活性。当低频接收器设置在助听器外壳中时，该低频接收器可以是大尺寸且大功率的，以便输出低频声音。其声顺可独立于高频接收器而被优化，可独立于低频接收器而对高频接收器的最小可能的尺寸和最低可能的质量进行优化。高频接收器能设置成使其刚好位于佩带者的耳屏之后，如在图4a所示的区域440中。高频接收器可以是黑色的，或者，与肤色匹配的塑料或涂覆层可以围绕该接收器，以便与佩带者的肤色混合，从而使得该接收器几乎不可见。

在图4f所示的另一个实施例中，低频接收器402位于耳模430中，高频接收器404位于耳屏附近(图4f中显示了端视图，使得接收器404朝向佩带者耳道)，所谓的耳屏是稍突出到耳道入口上的由皮肤覆盖的小片软骨。在这样一个实施例中，声音管道将从耳模430通向该高频接收器。已发现，可从KnowlesElectronics商业上获得的FK系列接收器的尺寸能非常适合地装配在耳屏后，当然更小的接收器也同样合适。

图5a示出了OTE/BTE助听器500的开放式设计，其中，高频接收器504放置在耳塞530内，该耳塞由耳塞管道526连接到助听器500的外壳516，该耳塞管道526将连接至高频接收器504的电线输送至外壳516中的电子装置(未示出)。适合于与本发明实施例结合使用的电子装置的框图在图6中示出，并在下文中结合图6来描述。

该外壳516容纳了低频接收器502，该低频接收器具有输出端口506，用于将低频声音输出与耳塞管道526连接的管道512。由低频接收器502输出的低频声音通过管道512、526传送，并与耳塞530中的高频接收器504所输出的高频声音组合。

正如对开放式配件所知的，高频声音易于泄漏，对于接听者来说形成了一定范围的高频损失。但是，本发明最小化了开放式配件的该负面影响，因为在开放式设计中，该高频接收器能放置在耳道深处，高频不会因为在长管道内行进而受损。由于高频接收器能定位于远离麦克风之处，本发明有效地消除了反馈的不利影响。

耳塞530可以是双件塑料式耳塞(double-plastic earbud)，允许耳塞530深插入耳道中，从而获得对外部声音的更好的高频降低。该高频接收器504可以是契形的，位于双件塑料式耳塞530的塑料件550a、550b之间，如图5b所示。

图6是适合与本发明实施例结合使用的电子设备600的功能框图。该电子设备包括：可选的模数转换器(ADC)608，数字信号处理器(DSP)610，数模转换器(DAC)612，低频放大器或驱动器614以及高频驱动器或放大器616。注意，前述的部件可以设置在分立的基片上或单个基片或基片的任意组合上。可选的ADC608连接到麦克风606，该麦克风可以输出模拟音频信号(在这样的实施例中会使用到ADC608)或者可以输出数字音频信号(在这样的实施例中不需要ADC608)。麦克风606可以是数字式MEMS麦克风(例如DigiSiMic^TM)或模拟式硅基麦克风(如SiMic^TM)，这两者都可从Sonion MEMSA/S得到。可选地，麦克风606可以是任何传统的硅基或非硅基麦克风。

低频驱动器614连接到低频接收器602，并且为输出低频音频信号而被专门优化，该低频音频信号由低频接收器602转换成相应的低频声音。同样地，高频驱动器616连接到高频接收器604，该高频接收器与低频接收器602在物理上分开，并且为输出高频音频信号而被专门优化，该高频音频信号由高频接收器604转换成相应的高频声音。电子设备600被容纳在助听器的外壳内，其可以是ITC型(在耳道中，其被广泛使用)，MIC型(大部分在耳道中)，CIC型(完全在耳道中)，ITE型(在耳内)，BTE型(在耳后面)，或OTE型(该耳上或开放式)。

在各种实施例中，DSP610可针对“普通”频带或宽带频率范围而被时钟控制。例如，DSP610可以用对于普通频带的6kHz速率的所形成的带宽进行时钟控制，或可被更高地始终控制，以获得12kHz或16kHz的带宽。

根据本发明的实施例，高频接收器通常为圆柱形或长方形，也可以是以下类型：平衡电枢、可动线圈、压电。可动线圈式接收器相比于低频来说对高频有更高的效率，因此可动线圈式接收器更有利于高频优化。对于低频输出，更有利于使用压电式接收器。如果效率不是主要的问题(例如在可充电助听器的设计中)，该低频接收器可以是可动圈线式的。低频接收器使用平衡电枢式接收器，低频效率增长而声顺和失真降低(更密集的电枢，更低的饱和度)。

尽管将在此描述的大部分实施例将宽带(例如达到10kHz)助听器作为目标，但是，在其他实施例中本发明也能应用到具有有限或“普通”带宽的助听器中。例如，在有限带宽的实施例中，超能助听器包括在其外壳中的低频接收器，其产生的频率达到约1kHz或15kHz。耳模或耳塞中的高频接收器产生的频率是从1或1.5kHz到约3.5kHz。在该实施例中，该助听器被优化为最佳反馈抑制进行优化，因为反馈生成的高频是在远离麦克风处产生。低频接收器能被优化为具有更低的机械共振频率，从而导致低频的更高功效及高输出。

图7是根据本发明实施例的方法700的流程图。管道被连接到低频(LF)接收器的输出端(702)。将高频(HF)接收器定位于该管道内并处于LF接收器输出端的下游，或者，可选地，将HF接收器定位于LF接收器输出端的下游，并靠近该管道(而不是在该管道内)(706)。可选地，将LF接收器放置在助听器外壳内。根据方该法700，LF接收器和HF接收器在物理上分离并互相远离。

尽管与传统助听器比较多使用了一个部件(一个第二接收器)，但是，本发明意想不到地容许优化空间，得到整体更小的助听器。这是因为，为了最佳使用该助听器外壳中的空间，该管道允许低频接收器的定向被优化，而不需要关心该定向对高频上的影响。如果需要的话，从低频接收器伸出的管道能制作得更长，因为只有高频才受到管道长度的不利影响。

这些实施例和它们的明显的变化中的每一个都落入所要求保护发明的精神和范围内，这在随后的权利要求中提出。

Claims (20)

1.一种用于助听器的接收器系统，包括：

外壳；

位于所述外壳中的第一接收器，所述第一接收器放大至少音频范围内的低频声音，并且具有用于输出低频声音的第一输出端口；

位于所述外壳内的声音管道，该声音管道连接到所述第一输出端口；及

第二接收器，所述第二接收器至少部分位于所述声音管道中，并定位在所述第一输出端口的下游，所述第二接收器具有用于输出至少音频范围内的高频声音的第二输出端口。

2.如权利要求1的接收器系统，其中，所述第二接收器包括支座，所述支座抵靠在所述声音管道的内壁上，以便所述低频声音围绕所述第二接收器朝着该接收器系统的声音出口传播。

3.如权利要求2的接收器系统，其中，所述第二接收器具有基本上为圆柱形的形状。

4.如权利要求1的接收器系统，其中，该低频声音包括高达至少1kHz的频率。

5.如权利要求4的接收器系统，其中，该高频声音包括高于3kHz的频率。

6.如权利要求4的接收器系统。其中，该高频声音包括高于9kHz的频率。

7.如权利要求1的接收器系统，其中，该助听器是一种耳内型的助听器。

8.如权利要求1的接收器系统，其中，所述第二接收器具有基本上为圆柱形的形状，所述第二接收器具有通道，该通道穿过所述第二接收器的中心而形成，以便使所述低频声音经由所述通道而传播通过所述第二接收器。

9.一种用于助听器的接收器系统，包括：

外壳；

第一接收器，位于所述外壳中，并且具有用于输出低频声音的第一输出端口；

位于所述外壳中的声音路径，所述声音路径具有连接到所述第一输出端口的第一端部以及具有第二端部；和

第二接收器，位于所述外壳中，并且具有用于输出高频声音的第二输出端口，所述声音路径的所述第二端部被放置成接近所述第二输出端口。

10.如权利要求9的接收器系统，其中，所述第二端部连接到耳钩。

11.如权利要求10的接收器系统，其中，所述第二接收器至少部分地定位在所述耳钩中。

12.如权利要求11的接收器系统，其中，所述助听器是耳背型或耳上型。

13.如权利要求9的接收器系统，其中，所述第二接收器具有基本上为圆柱形的形状。

14.如权利要求9的接收器系统，还包括连接到所述第一接收器和所述第二接收器的电子电路，所述电子电路包括用于驱动所述第一接收器的低频驱动器以及用于驱动所述第二接收器的高频驱动器。

15.如权利要求14的接收器系统，其中，所述电子电路还包括数字信号处理器。

16.一种助听器，包括：

外壳，包括用于产生低频声音的第一接收器和在声学上连接到所述第一接收器的输出端口的声音管道；和

第二接收器，位于所述外壳外部，并在声学上耦合到所述第一接收器，所述第二接收器具有用于输出高频声音的第二输出端口。

17.如权利要求16的助听器，还包括连接在所述助听器的耳钩和耳模之间的耳模管道，所述耳模管道在声学上连接到所述声音管道，所述第二接收器至少部分地布置在所述耳模管道内。

18.如权利要求17的助听器，其中，所述第二接收器位于所述耳模管道内，使得所述第一接收器产成的低频声音在所述第二接收器周围传播，并与所述第二接收器产生的所述高频声音组合。

19.如权利要求17的助听器，其中，所述第二接收器具有基本上为圆柱形的形状，并且具有穿过所述第二接收器的通道，所述第二接收器定位于所述耳模管道中以紧挨着所述耳模管道的内壁，所述第一接收器产生的所述低频声音经过所述通道而与所述第二接收器产生的所述高频声音组合。

20.如权利要求1的接收器系统，其中，所述第二输出端口不伸出所述第二接收器的外壳。

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