專利名稱：減小梳狀濾波器感知的助聽器及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減小梳狀濾波器感知的助聽器的工作方法。此外，本發(fā)明還涉及一種減小梳狀濾波器感知的助聽器。
背景技術(shù)：
助聽器用于給聽覺缺陷者提供周圍的聲音信號，為了補償或治療各自的聽覺缺陷，要處理和增強這些聲音信號。助聽器原則上包括一個或多個輸入轉(zhuǎn)換器、一個帶放大裝置或放大器的信號處理單元、以及一個輸出轉(zhuǎn)換器。輸入轉(zhuǎn)換器通常是聲接收器，例如傳聲器，和/或電磁接收器，例如感應(yīng)線圈。輸出轉(zhuǎn)換器一般設(shè)計為電聲轉(zhuǎn)換器，例如小型擴音器，或設(shè)計為電磁轉(zhuǎn)換器，例如骨導(dǎo)音耳機。它也稱耳機或聽筒。輸出轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸出信號，它們傳給患者的耳道并使患者產(chǎn)生聽覺。放大器一般集成在信號處理單元內(nèi)。助聽器的供電通過裝在助聽器外殼內(nèi)的電池實現(xiàn)。助聽器主要的電子部件一般安置在作為電路載體的 印刷電路板上或與之連接。已知一些基本外殼構(gòu)型不同的助聽器。IDO助聽器(In-dem-Ohr, In-the-Ear)將大部分外殼放在耳道內(nèi)，外殼內(nèi)含全部功能部件，包括傳聲器和聽筒。CIC助聽器(Completely-in-Canal)與IDO助聽器類似，然而它完全放在耳道內(nèi)。至于HdO助聽器(Hinter-dem-Ohr、Behind-the-Ear)則將一個包括一些部件，如電池和信號處理單元的外殼帶在耳后，以及一個也稱為軟管的柔性耳機軟管，將聽筒的聲輸出信號從外殼傳向耳道。RiC-BtE 助聽器(Receiver-in-Canal,Behind-the-Ear)與 HdO 助聽器一樣，但聽筒帶在耳道內(nèi)，以及取代將聲信號傳給耳件的耳機軟管，由也稱為耳機軟管或耳機連接件的柔性電纜將電信號傳給聽筒，聽筒安裝在電纜前面。助聽器通常有一個耳件，在HdO助聽器的情況下它設(shè)置在耳機軟管的末端，而在RiC-BtE助聽器的情況下它設(shè)置在聽筒附近和插入耳道內(nèi)。在其他的外殼構(gòu)型時，外殼或部分外殼承擔(dān)耳件的功能。人們粗略地在閉式耳件，即所謂的“close fitting”耳件與開式耳件，即所謂的“open fitting”耳件，之間加以區(qū)分，在這里，“開式”和“閉式”主要表明聲傳遞率，聲傳遞率本身則取決于耳件的材料特性和機械密封效果。開式耳件，它主要應(yīng)保持聲軟管或耳機軟管和耳機在耳道內(nèi)的定心，在攜帶舒適性方面通常會更加舒適，因為它們給耳道施加的壓力較小以及耳道有可能更好地通風(fēng)，亦即“Venting”。開式耳件有利于聲音的提供，通過耳道內(nèi)可能的壓力平衡，避免如聽起來覺得不自然的奇異的聲音或通過固體聲傳遞的嘎嘎響的噪聲那樣的塞堵效應(yīng)。開式耳件除由于聲反饋效應(yīng)它們不能使用大的放大系數(shù)，亦即不能使用于聽覺嚴(yán)重缺陷者的缺點外，在其使用時還會形成所謂的梳狀濾波器效應(yīng)(英語“comb filtereffects")。助聽器直接的聲信號與通過信號處理單元滯后的聲信號疊加，導(dǎo)致增強某些頻率和減弱其他頻率。在極端的情況下，在其周期持續(xù)時間或多倍周期持續(xù)時間與滯后時間相同的那些頻率時振幅加倍，或當(dāng)滯后時間正好處于周期持續(xù)時間的整數(shù)倍之間時使信號消失。在直接的信號與放大的信號強度不同時，所產(chǎn)生的信號在所謂的極值之間變化。在出現(xiàn)梳狀濾波器效應(yīng)時可感知的聽覺印象是一種音色，尤其在低頻時這種音色如同一種不自然的往往是金屬的聲響。減少感知梳狀濾波器效應(yīng)常用的方法是減小低頻的強度，亦即使用高通濾波器，或應(yīng)用閉式耳件。第一種方法的缺點是，由于過濾限制了有效信號的信息含量。與開式耳件相比，應(yīng)用閉式耳件時的缺點是惡化攜帶舒適性和可能有塞堵效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種減小梳狀濾波器感知的助聽器的工作方法。本發(fā)明另一個技術(shù)問題于，提供一種減小梳狀濾波器感知的助聽器。本發(fā)明的基本思想是一種用于助聽器的工作方法，按此方法探測助聽器攜帶者的頭部運動，以及在探測到頭部運動時，將借助傳聲器檢測到的聲信號放大并經(jīng)相位調(diào)制后通過聽筒輸出。
這種方法利用人腦天生的機能，形成不能感知的梳狀濾波器效應(yīng)。在自然環(huán)境中人遭遇同樣形成梳狀濾波器效應(yīng)的音響狀況。若例如在室內(nèi)通過擴音器播放音樂，聲音在墻上反射并在時間上滯后于直接聲音到達聽者的耳朵。在這種情況下出現(xiàn)的梳狀濾波器是可以測量的，但聽者并不感知。由此出發(fā)，人腦有能力將雙耳的聲印象隨時間和在該頻率范圍內(nèi)進行整合并因而消除。此外，人不斷實施小的頭部運動，有時最小的頭部運動，一方面導(dǎo)致連續(xù)改變梳狀濾波器特征曲線，亦即振幅特性，以及另一方面連續(xù)改變進入右耳和左耳的聲信號的相位。通過組合雙耳交變的聽覺印象和對頭部運動的認(rèn)識，人腦有能力消除梳狀濾波器效應(yīng)。然而若將遭受梳狀濾波器的聲信號直接傳給耳朵，例如在使用助聽器時便屬于這種情況，便能聽到梳狀濾波器效應(yīng)。按本發(fā)明的方法為解決此問題采取的措施是，例如通過評估加速度傳感器的輸出信號監(jiān)測助聽器攜帶者的頭部運動，加速度傳感器裝在助聽器上或助聽器內(nèi)并因而獲得與頭部相同的加速度。在得知頭部運動時，連續(xù)改變用傳聲器檢測到的并經(jīng)放大后輸出的聲信號的相位，亦即滯后，也就是說實施對助聽器信號的相位調(diào)制。在放大后輸出的助聽器信號中的這種小的變化，模擬人腦能做到的形成梳狀濾波器效應(yīng)的自然效果。換句話說，在得知頭部運動期間實施的助聽器信號的相位變化，導(dǎo)致改變梳狀濾波器特征曲線，由此減小梳狀濾波器效應(yīng)的感知。優(yōu)選地，按本發(fā)明的助聽器的工作方法包括以下步驟a)檢測聲信號和檢測助聽器的直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值；b)如果直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值大于閾值，對檢測的聲信號實施相位調(diào)制；c)放大檢測的聲信號并通過聽筒輸出；d)如果不滿足停止準(zhǔn)則，尤其不滿足助聽器上操作元件規(guī)定的開關(guān)狀態(tài)，則跳回步驟a)。在第一步，例如通過助聽器的傳聲器檢測聲信號和助聽器的加速度值。加速度值的檢測可例如通過加速度傳感器進行，借助它可測量直線加速度，或通過回轉(zhuǎn)傳感器(Gyrosensor)進行,借助它可測量旋轉(zhuǎn)運動和加速度,在這里加速度傳感器可例如安裝在助聽器內(nèi)。加速度說明頭部運動。如果直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值大于閾值，則對檢測的聲信號實施相位調(diào)制，這意味著，在以后的步驟中聲信號的輸出滯后。在直線加速度傳感器的情況下閾值可以按單位m/s2表示，而在旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的情況下閾值可以按單位。/s2表示。優(yōu)選地，閾值通過對測試者的系列測量獲得，以及閾值例如與加速度傳感器信號的平均值相當(dāng)，對于這些加速度傳感器信號，規(guī)定測試者保持其頭部不動。在下一步，放大所檢測的聲信號，并在考慮到相位有可能在前面的步驟中已調(diào)制的情況下，通過助聽器聽筒輸出。如果不滿足停止準(zhǔn)則，則跳回第一步。停止準(zhǔn)則可例如是在助聽器上通斷開關(guān)的“斷開”的開關(guān)狀態(tài)。優(yōu)選地，調(diào)制的相位是通過噪聲函數(shù)調(diào)制的。通過噪聲函數(shù)，亦即具有非特異性寬頻譜的函數(shù)，相位的改變是不相關(guān)的。也可以說是不穩(wěn)定的(Jitter)。有利地，調(diào)制的相位調(diào)制在0與IOms之間。 按一項有利的擴展設(shè)計，在相位調(diào)制的振幅與運動傳感器輸出信號之間存在正的相關(guān)性。在本文中正相關(guān)性的意思是，運動傳感器大的輸出信號造成相位調(diào)制大的振幅。優(yōu)選地，在助聽器攜帶者雙耳收聽時，彼此獨立地在各助聽器內(nèi)實施所述方法。對此，模擬在沒有助聽器時人的聽覺狀況，此時在頭部運動時直接的聲音和反射的聲音以幾乎不相關(guān)的方式到達聽者的耳朵。本發(fā)明另一個基本思想是一種助聽器，它包括助聽器外殼、至少一個傳聲器、聽筒、耳件、電源單元和信號處理單元，助聽器包括至少一個與信號處理單元連接的運動傳感器，在這里，通過運動傳感器可以探測助聽器攜帶者的頭部運動，以及，信號處理單元內(nèi)含有在探測助聽器攜帶者的頭部運動時對聲信號的相位進行調(diào)制的裝置，所述聲信號可由傳聲器檢測并且可由信號處理單元放大以及可由聽筒輸出。因此按本發(fā)明的助聽器除了包括一些部件，如助聽器外殼、傳聲器、聽筒、耳件、電源單元和信號處理單元外，作為其他部件還包括至少一個運動傳感器，它可以探測助聽器攜帶者的頭部運動，并可以進一步以測量信號的形式傳輸給信號處理單元。信號處理單元，例如電子計算器或微型控制器，接收運動傳感器的信號并能夠調(diào)制借助傳聲器檢測到的聲信號的相位。優(yōu)選地，信號處理單元包括實施上述方法的裝置。視為所述裝置的例如有電子數(shù)字計算器，它可以執(zhí)行包括數(shù)字式信號處理步驟的程序。在按本發(fā)明的助聽器一種有利的擴展設(shè)計中，運動傳感器包括至少一個加速度傳感器和/或至少一個回轉(zhuǎn)傳感器。加速度傳感器通過確定作用在測試質(zhì)量上的慣性力來測量加速度。實際上經(jīng)常使用微小型傳感器，它們的測量原理以壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)。其他加速度傳感器設(shè)計為所謂微電子機械系統(tǒng)，MEMS0它們可以按用于測量直線加速度或用于測量角加速度的型式買到。在按本發(fā)明的助聽器另一種有利的擴展設(shè)計中，運動傳感器包括至少兩個加速度傳感器和/或至少兩個回轉(zhuǎn)傳感器，它們設(shè)置在不平行的軸線上，尤其設(shè)置在互相垂直定向的軸線上。兩個或更多個也可以是加速度傳感器結(jié)構(gòu)構(gòu)件的部件的加速度傳感器，允許測量在二維或三維空間內(nèi)的加速度矢量。為此的前提條件是，加速度傳感器的測量方向不平行。為了測量空間加速度矢量，優(yōu)選，測量方向彼此垂直定向。這相應(yīng)地適用于測量在二維或三維空間內(nèi)的角加速度矢量。


下面詳細(xì)說明的實施例體現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選的實施形式。由下面的附圖連同說明提供其他有利的擴展設(shè)計。其中圖I表示按現(xiàn)有技術(shù)的助聽器實施例；圖2舉例表示梳狀濾波器振幅的頻率特性；圖3表示按本發(fā)明方法的流程圖實施例；圖4舉例表示按本發(fā)明的相位隨時間的變化曲線；以及 圖5表示按本發(fā)明的助聽器實施例。
具體實施例方式圖I示意表示按現(xiàn)有技術(shù)的耳后助聽器I'。它包括帶在助聽器攜帶者耳翼12'后面有助聽器耳鉤5'的外殼2'。在外殼2'內(nèi)除組合成信號處理單元9'的電子部件外，還裝有傳聲器3'、電池8'和聽筒4'。由聽筒4'產(chǎn)生的聲信號，通過助聽器耳鉤5'和聲軟管6'，傳給安裝在助聽器攜帶者耳道13'內(nèi)的耳件7'。在助聽器外殼2'上安裝控制元件10'，例如通斷開關(guān)或工作模式調(diào)節(jié)器，它與信號處理單元9'連接。圖2舉例表示梳狀濾波器的頻率特性20。它表示振幅22隨頻率21的變化曲線，振幅的單位例如按分貝，頻率的單位例如按赫茲。梳狀濾波器的特征是也稱凹槽的過濾器頻率24，它們多次出現(xiàn)和有相同的頻率間距23。在過濾器頻率24之間放大量上升，直至最大值25，從而得出梳狀振幅曲線20，梳狀過濾器由此得名。圖3表示按本發(fā)明方法100的流程圖實施例。在第一步101，例如通過助聽器的傳聲器檢測聲信號和檢測助聽器的加速度值。加速度說明頭部運動。在下一步進行詢問102，直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值是否已大于閾值。在頭部保持不動時閾值例如與加速度值相等。若滿足詢問102，則檢測到的聲信號在步驟103實施相位調(diào)制，也就是說，在隨后的一個步驟中聲信號的輸出滯后。若不滿足詢問102，亦即加速度值小于或等于閾值，則不改變檢測到的聲信號的相位。在下一步104放大檢測到的聲信號，并在考慮到相位有可能在前面的步驟中已調(diào)制的情況下，通過助聽器的聽筒輸出。在下一步進行詢問105，是否滿足停止準(zhǔn)貝U。停止準(zhǔn)則可例如是助聽器上的通斷開關(guān)的“斷開”的開關(guān)狀態(tài)。另一種停止準(zhǔn)則例如是變換助聽器的工作模式。若滿足停止準(zhǔn)則，則方法終止，否則跳回第一步101。圖4舉例表示按本發(fā)明的相位隨時間41的變化曲線40，時間的單位例如按毫秒，其中相位42例如按毫秒表示。由圖4可看出兩種時間區(qū)。在時間區(qū)45期間不探測助聽器攜帶者的頭部運動并因而不使用相位調(diào)制。在時間區(qū)45內(nèi)相位46為零，亦即在通過助聽器信號處理單元引起的信號輸出固有的滯后上不加上附加的滯后。在時間區(qū)43期間探測助聽器攜帶者的頭部運動。對相位44實施相位調(diào)制，例如應(yīng)用噪聲函數(shù)。最后，圖5示意表示按本發(fā)明的助聽器I的實施例。它包括帶在助聽器攜帶者耳翼12后面有助聽器耳鉤5的外殼2。在外殼2內(nèi)除組合成信號處理單元9的電子部件外，還裝有傳聲器3、電池8和聽筒4。由聽筒4產(chǎn)生的聲信號，通過助聽器耳鉤5和聲軟管6，傳給安裝在助聽器攜帶者耳道13內(nèi)的耳件7。在助聽器外殼2上安裝控制元件10，例如通斷開關(guān)或工作模式調(diào)節(jié)器，它與信號處理單元9連接。按本發(fā)明，助聽器I包括運動傳感器 11，它安裝在助聽器外殼2內(nèi)或其上，以及在助聽器I被佩戴的狀態(tài)遭受與助聽器攜帶者頭部相同的加速度。運動傳感器11例如包括三個加速度傳感器，它們彼此垂直定向并測量沿各坐標(biāo)軸16的方向的加速度。與之不同或除此之外，運動傳感器11可以包括三個回轉(zhuǎn)傳感器，它們測量沿一些方向15的角加速度。
權(quán)利要求
1.一種用于助聽器(I)的工作方法(100)，其特征為探測助聽器攜帶者的頭部運動，以及在探測到頭部運動時，將借助傳聲器(3)檢測到的聲信號放大并相位調(diào)制后通過聽筒(4)輸出。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于助聽器(I)的工作方法(100)，包括以下步驟 a)檢測聲信號和檢測助聽器的直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值(101)； b)如果直線和/或旋轉(zhuǎn)加速度值大于閾值(102)，則對檢測的聲信號實施相位調(diào)制(103)； c)放大檢測的聲信號并通過聽筒(4)輸出(104)； d)如果不滿足停止準(zhǔn)則，尤其不滿足助聽器(I)上操作元件(10)規(guī)定的開關(guān)狀態(tài)(105)，則跳回步驟a)。
3.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的用于助聽器(I)的工作方法(100)，其特征為，調(diào)制的相位是通過噪聲函數(shù)(44)調(diào)制的。
4.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的用于助聽器(I)的工作方法(100)，其特征為，調(diào)制的相位調(diào)制在O與15ms之間。
5.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的用于助聽器(I)的工作方法(100)，其特征為，在相位調(diào)制的振幅與運動傳感器的輸出信號之間存在正的相關(guān)性。
6.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的用于助聽器(I)的工作方法(100)，其特征為，在助聽器攜帶者雙耳收聽時，彼此獨立地在各助聽器(I)內(nèi)實施所述方法(100)。
7.一種助聽器(I)，包括助聽器外殼(2)、至少一個傳聲器(3)、聽筒(4)、耳件(7)、電源單元(8)和信號處理單元(9)，其特征為助聽器(I)包括至少一個與信號處理單元(9)連接的運動傳感器(11)，在這里，通過運動傳感器(11)可以探測助聽器攜帶者的頭部運動，以及，信號處理單元(9)含有在探測助聽器攜帶者的頭部運動時對聲信號的相位進行調(diào)制的裝置，所述聲信號可由傳聲器(3)檢測并且可由信號處理單元(9)放大以及可由聽筒⑷輸出。
8.按照權(quán)利要求7所述的助聽器(I)，其特征為，信號處理單元(9)包括實施按照權(quán)利要求I至5之一所述方法(100)的裝置。
9.按照權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的助聽器(I)，其特征為，運動傳感器(11)包括至少一個加速度傳感器和/或至少一個回轉(zhuǎn)傳感器。
10.按照權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的助聽器(1)，其特征為，運動傳感器(11)包括至少兩個加速度傳感器和/或至少兩個回轉(zhuǎn)傳感器，它們設(shè)置在不平行的軸線上，尤其設(shè)置在相互垂直定向的軸線(15、16)上。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種助聽器(1)的工作方法(100)，其中探測助聽器攜帶者的頭部運動，以及在探測到頭部運動時，將借助傳聲器(3)檢測到的聲信號放大并相位調(diào)制后通過聽筒(4)輸出。此外還介紹一種助聽器(1)，它包括運動傳感器(11)和信號處理單元(9)，信號處理單元(9)內(nèi)含有適用于實施按本發(fā)明方法(100)的裝置。
文檔編號H04R25/00GK102761815SQ20121012672
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者R.哈尼曼, S.佩普 申請人:西門子醫(yī)療器械公司