CN105101023A - 听力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种听力装置，包括：第一输入声音变换器，配置成布置在耳道或耳朵中、从环境接收声学声音信号、及根据所接收的声学声音信号产生第一电声学信号；第二输入声音变换器，配置成布置在耳廓后面或耳朵之上/后面或之处、从环境接收声学声音信号、及根据所接收的声学声音信号产生第二电声学信号；处理单元，配置成处理第一和第二电声学信号；及输出声音变换器，配置成布置在耳道中；其中处理单元配置成确定第一电声学信号的电平、第二电声学信号的电平、及第一和第二电声学信号之间的电平差，及使用电平差处理第一和/或第二电声学信号以产生电输出声学信号；及其中输出声音变换器配置成基于电输出声学信号产生声学输出声音信号。

Description

听力装置
技术领域
本发明涉及听力装置，其包括配置成布置在用户耳道中或耳朵中的第一输入声音变换器和输出声音变换器(接收器)及配置成布置在用户耳廓后面或耳朵上/后面或耳朵处的第二输入声音变换器。
背景技术
听力或听觉感知是通过用声音振动输入检测声学振动而感知声音的过程。机械振动即声波在声音振动输入如耳朵周围的媒介如空气的压力下为随时间而变的变化。人耳具有称为外耳或耳廓的外部，其用于将声波引导到耳道并对其进行放大，耳道终止于耳膜即所谓的鼓膜处。
耳廓通过用作漏斗而用于收集声音，其在1.5kHz到7kHz的频率范围中可使声压级放大约10到15dB。另外，耳廓的空腔和仰角通过用作随方向而变的滤波系统而用于垂直声源定位，其进行随频率而变的振幅调制。进入的声波的部分频率被耳廓放大而其它频率被衰减，这使能在垂直面上的入射角之间进行区分。
耳道具有一侧向环境开放的S形管状形状，具有约2.3cm的典型长度和约0.7cm的典型直径。传过耳道的声波在约3kHz到4kHz的频率范围中放大，对应于一端封闭的管的基频。耳道具有覆盖耳道的约三分之一的软骨组织外柔软部分，其连接到耳廓。内骨质部分覆盖耳道的其余三分之二，其终止于耳膜处。耳膜接收由耳廓和耳道放大后的声波。
助听器装置的扬声器(也称为接收器)可布置在听力受损用户的耳道中靠近耳膜处，以放大来自声学环境的声音从而使用户能感知声音。助听器装置可佩戴在一只耳朵上即单耳佩戴或者佩戴在两只耳朵上即双耳佩戴。双耳助听器装置包括两个助听器，用户的左耳和右耳各一个。双耳助听器可彼此无线交换信息并使能空间听力。
助听器通常包括传声器、输出声音变换器如扬声器或接收器、电路、和电源如电池。传声器从环境接收声学声音信号并产生表示该声学声音信号的电声学信号。电声学信号由电路进行处理，如频率选择性放大、降噪、根据听音环境进行调节、和/或移频等，处理后的声学输出声音信号由输出声音变换器产生以刺激用户的听觉。为改善用户的听觉体验，谱滤波器组可包括在电路中，其例如分析不同的频带或个别地处理不同频带中的电声学信号并使能提高信噪比。
通常，助听器装置的接收进入的声学声音信号的传声器为全向传声器，意味着它们不区分进入的声音的方向。为提高用户的听力，波束形成器可包括在电路中。波束形成器通过抑制来自不同于波束形成器参数即视向量定义的方向的其它方向的声音而改善空间听力。这样，信噪比可增加，因为主要是来自如用户前面的声源的声音被接收。通常，波束形成器将空间分为两个子空间，从其中之一接收声音而抑制来自另一子空间的声音，这导致空间听力。
表征助听器装置的一种方式是通过它们与用户耳朵相配的方式。传统的助听器例如包括ITE(耳内式)、RITE(耳内接收器式)、ITC(耳道式)、CIC(深耳道式)、及BTE(耳后式)助听器。ITE助听器的部件主要位于耳中，而ITC和CIC助听器部件位于耳道中。BTE助听器通常包括耳后单元，其通常安装在用户耳朵后面或上面并连接到充气管，该管具有可安装在用户耳道中的远端。扬声器产生的声音可通过充气管传到用户耳道的耳膜。RITE助听器通常包括布置在用户耳朵后面或上面的BTE单元及具有接收器的ITE单元，接收器通常布置成定位在用户耳道中。BTE单元和ITE单元通常经引线连接。电声学信号可经引线传到布置在耳道中的接收器。
佩戴具有至少一配置成插入到用户耳道内以将声音引导到耳膜的插入部分的助听器的用户体验多种不同的声学效应，如梳齿滤波器效应、声音振荡或堵耳效应。在用户耳道中同时出现自然声音和装置产生的声音产生梳齿滤波器效应，因为自然声音和装置产生的声音具有时延地到达耳膜。声音振荡通常对包括传声器的助听器装置出现，声音振荡通过离开耳道去往助听器装置的传声器的声音反射产生。抑制前述声学效应的常见方法是封闭耳道，其有效防止自然声音到达耳膜及装置产生的声音离开耳道。然而，封闭耳道导致堵耳效应，当耳道封闭时其对应于用户自我话音的放大，因为骨导声音振动不能通过耳道逸离并自助听器装置的插入部分回响。
在耳道中使用传声器使能使用来自耳廓的放大。然而，这也自布置在耳道中的扬声器产生声学和机械反馈，因为耳道中产生的声音通过耳道壁回响并被耳道中的传声器接收。耳朵后面或上面的传声器接收较少的来自耳道中的接收器的声音。然而，耳朵后面或上面的传声器将使来自后面的声音相较来自前面的声音放大得更多，因而空间线索保留将更糟。
因此，需要提供改进的听力装置。
发明内容
根据实施例，公开了包括第一输入声音变换器、第二输入声音变换器、处理单元和输出声音变换器的听力装置。第一输入声音变换器配置成布置在用户耳道或耳朵中及从环境接收声学声音信号以根据所接收的声学声音信号产生第一电声学信号。第二输入声音变换器配置成布置在耳廓后面或用户耳朵之上/后面或之处及从环境接收声学声音信号以根据所接收的声学声音信号产生第二电声学信号。处理单元配置成处理第一和第二电声学信号。处理单元还配置成确定第一电声学信号的第一电平、第二电声学信号的第二电平、及第一电平和第二电平之间的电平差并使用该电平差处理第一电声学信号和/或第二电声学信号以产生电输出声音信号。布置在用户耳道中的输出声音变换器配置成根据电输出声音信号产生声学输出声音信号。输出声音变换器还可配置成根据电声学信号产生声学输出声音信号。
第一输入声音变换器如传声器及输出声音变换器如扬声器或接收器可包括在插入部分如耳内单元中，其配置成布置在用户耳朵中或耳道中。听力装置的其余部件，包括第二输入变换器，可包括在配置成布置在耳廓后面或用户耳朵之上/后面或之处的耳后单元中。电平差的值可受限于电平差阈值以避免反馈问题或避免在非典型情形如刮擦或靠近听力装置的传声器之一时产生基于电平差的电输出声学信号。
在本发明的一实施例中，相对于输出声音变换器处于不同位置的两个输入声音变换器产生的电声学信号的电平差的使用使能提高输出声音变换器产生的声学输出声音信号中提供给用户的声音质量。在本发明的另一实施例中，听力装置使能改善声学输出声音信号中的指向性响应。这意味着使用电平差处理电声学信号改善了用户的空间听力。在本发明的又一实施例中，语音的辅音部分可被增强，因而改善语音的接收。此外，增加至少包围听力装置的一部分的壳体的设计自由度，因为仅有一个传声器必须放在听力装置的耳后部分中。在另一实施例中，两个输入声音变换器之间的距离被增加，因而使能对较低频率实现改善的方向性。距离的增加与典型的听力仪器有关，其中传声器距离通常约为10mm。
在又一实施例中，听力装置可包括微机电系统(MEMS)元件如MEMS传声器和平衡扬声器，因而使能制造具有非常小的、带有良好机械解耦的插入部分的听力装置。在实施例中，包括平衡扬声器的壳体可至少部分由可膨胀气球包围，其可以是永久或可分离部分并可更换。气球包括声音出口孔，输出声音信号穿过其向听力装置用户发出。使用可膨胀气球改善了耳道中耳件的适配。前述气球结构在US2014/0056454A1中提供，其通过引用组合于此。在其它情形下，代替可膨胀气球，也可使用传统上已知的圆顶或耳模。
在本发明的实施例中，处理单元配置成对第一电声学信号和/或第二电声学信号补偿第一电声学信号和第二电声学信号之间确定的电平差。补偿例如可通过使相应电声学信号乘以增益因子而进行。处理单元可配置成通过使用第一电声学信号或第二电声学信号或第一和第二电声学信号的组合产生电输出声音信号而处理第一电声学信号和第二电声学信号以产生电输出声学信号。
第一电声学信号和第二电声学信号的组合例如可以是第一电声学信号和第二电声学信号的加权和。权重因子可取决于输入声音变换器中的一个或多个到输出声音变换器之间的反馈或听力装置例如通过验配或在验配期间确定的反馈估计量。应注意，权重不必须为标量。其也可为滤波器如FIR滤波器，或者权重也可由频域中的复数组成。
在一实施例中，第一电声学信号和第二电声学信号可组合，其中一电声学信号相较于另一电声学信号延迟，例如第二电声学信号相较于第一电声学信号延迟。延迟例如可以在1-10ms的范围中。权重应用于第一和第二电信号。权重的比可取决于估计的反馈通路。通过相较于第一传声器信号延迟第二传声器信号，通过应用BTE传声器信号的大部分权重可获得较高的增益，同时通过使混合声音的第一波前源自ITE传声器而保持正确的空间感知。用于双耳系统中的左耳和右耳设置的两个听力仪器上的第一和第二传声器之间的时延可以不同。藉此，感知到的因梳齿滤波器效应引起的着色得以减少，因为两个仪器上的陷波将在不同频率出现。
在实施例中，电平差的使用使能补偿两个输入声音变换器的位置差从而使能使用在空间线索保留方面不太佳但在最小化反馈方面更佳的输入声音变换器位置。
在一实施例中，处理单元配置成使用第一电声学信号和第二电声学信号之间的电平差确定声学声音信号的声源相对于输入声音变换器的方向以产生输入声音变换器方向图。处理单元还可配置成放大和/或衰减第一电声学信号或第二电声学信号或第一电声学信号和第二电声学信号的组合以根据输入声音变换器方向图产生电输出声学信号。声源的方向例如可通过比较第一输入声音变换器和第二输入声音变换器处的电平进行确定。在一实施例中，如果第一输入声音变换器处的电平高于第二输入声音变换器处的电平，则处理单元确定声音将从正向接收，因为对于第二输入声音变换器，耳廓遮蔽从正向接近的声音，而对于第一输入声音变换器，耳廓放大从正向接近的声音。另外或者作为备选，如果第一输入声音变换器处的电平低于第二输入声音变换器处的电平，则处理单元确定声音将从后面方向接收，因为在该情形下，对于第一输入声音变换器，耳廓遮蔽从后面接近的声音。可比较从两输入声音变换器(传声器)接收的电声学信号确定的电平及确定声源方向。
听力装置还可包括配置成将每一电声学信号滤波到多个频道的滤波器组，每一频道包括电子频带声学信号。处理单元还可配置成对每一电子频带声学信号确定声音电平。在一实施例中，处理单元配置成确定至少一部分频道中的第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号之间的电平差。处理单元还可配置成将电平差转换为增益。处理单元也可配置成将增益应用于至少一部分电子频带声学信号。
第一输入声音变换器和第二输入声音变换器可具有不同的频率响应。因此，声音电平之间源自不同频率响应的抵消例如可通过在将电平差转换为增益之前对其进行高通滤波而消除。
在一实施例中，处理单元配置成确定第一电子频带声学信号的电平或第二电子频带声学信号的电平哪一个更高。基于哪一电平更高的结果，处理单元可配置成将电平差转换为随方向而变的增益。如果第一电子频带声学信号的电平高于第二电子频带声学信号的电平，随方向而变的增益适于放大电声学信号，及如果第一电子频带声学信号的电平低于第二电子频带声学信号的电平，适于衰减电声学信号。增益与电平差可具有函数相关性，例如线性相关或任何其他函数相关，即对于较高/较低电平差，增益较高/较低。
处理单元也可配置成根据第一电声学信号和第二电声学信号的声音的总电平确定增益和/或随方向而变的增益。
在一实施例中，处理单元配置成确定不满足反馈稳定性判据的反馈频道。处理单元也可配置成确定满足反馈稳定性判据的无反馈频道。作为备选或另外，处理单元可配置成确定对应于包括反馈和无反馈频道信息的预定数据的反馈频道和无反馈频道。反馈稳定性判据例如可以是李雅普诺夫(Lyapunov)判据、圆判据或任何其他判据，如将频域反馈通路估计量的量值与给定界限比较，其使能确定频道是否易于反馈。反馈频道也可通过将频道中确定的声音电平与标示反馈的预定电平阈值进行比较而确定。作为备选或另外，反馈频道也可通过将频道中确定的声音电平差与标示反馈的预定电平差阈值进行比较而确定。反馈频道可在验配程序中确定，例如通过发送声音产生单元产生的测试声音信号并在频道中分析测试声音信号实现。测试声音也可包括在听力装置启动期间播放的声音和/或通过用户请求如使用与助听器通信的智能电话应用程序播放的声音。测试声音可由正弦音组成，其为正弦扫描；或者也可以是限于某些频带的高斯噪声。如果测试声音还将用于估计传声器之间的时延，也可包括其中反馈不太可能的较低频率。反馈频道的确定也可在听力装置运行期间进行，例如通过发送听不见的测试声音信号，即人听不见的具有例如20kHz或更高频率的声音信号，以确定两个传声器和听力装置的扬声器之间的反馈通路。对于听不见的测试声音信号的反馈通路估计量之后可用于确定其他频道的估计反馈。
在一实施例中，处理单元配置成使用来自反馈频道的第二电子频带声学信号和来自无反馈频道的第一电子频带声学信号以产生电输出声音信号。也就是说，处理单元配置成将随方向而变的增益应用于来自反馈频道的第二电子频带声学信号及来自无反馈频道的第一电子频带声学信号以产生电输出声音信号。在另一实施例中，处理单元还可配置成根据第一和第二电子频带声学信号之间的电平差补偿来自每一相应反馈频道的每一相应第一或第二电子频带声学信号或者相应第一和第二电子频带声学信号的组合。
听力装置可包括一个或多个低通滤波器，其适于对每一电声学信号和/或电子频带声学信号的量值进行滤波以确定声音电平。电声学信号例如可通过在处理单元上执行的FFT、DFT或其它频率变换方案进行傅里叶变换以将电声学信号变换到频域中及得到某一频道的电子频带声学信号的量值。
在一实施例中，听力装置包括计算单元。该计算单元也可包括在处理单元中。计算单元可配置成计算每一电声学信号和/或电子频带声学信号的量值或量值的平方以确定每一电声学信号和/或电子频带声学信号的声音电平。
在一实施例中，处理单元配置成估计第一输入声音变换器和输出声音变换器之间的反馈通路。处理单元还可配置成估计第二输入声音变换器和输出声音变换器之间的反馈通路。反馈通路可在线估计，如基于声学声音信号或听不见的测试声音信号。反馈通路也可在听力装置验配期间离线估计。作为备选或另外，反馈通路也可在每次安装和/或打开听力装置之后进行估计。反馈通路例如可通过使用听力装置的声音产生单元产生的或者听力装置的存储器中保存的听得见或听不见的测试声音信号进行估计。反馈通路也可在线估计，传声器权重可根据变化的反馈估计量自适应调整。测试声音信号优选对有反馈倾向的频率包括非零声音电平。反馈频道和无反馈频道之后可基于反馈通路的确定而进行确定。如果在频道之一中检测到反馈，处理单元可配置成对所述反馈频道仅使用第二电声学信号预定时间间隔。在预定时间间隔结束之后，处理单元可配置成对所述反馈频道再次使用第一电声学信号以测试在所述反馈频道中反馈是否仍然存在。如果反馈可能在所述反馈频道中出现，即预定数量的反馈啸声存在预定量的时间，处理单元可配置成在所述反馈频道中永久使用第二电声学信号以产生所述频道的电输出声学信号。还可能使用特定频道的第一和第二电声学信号的加权和产生所述特定频道的电输出声学信号。加权和可以是wITE(f)XITE(f)+wBTE(f)XBTE(f),的形式，其中wITE(f)和wBTE(f)为在分别应用于两个信号XITE(f)和XBTE(f)的频带f时的(复数)权重。根据权重，可在良好定位(wITE为主)和较少反馈(wBTE为主)之间折中，ITE指耳内及BTE指耳后。
在一实施例中，两个输入声音变换器和输出声音变换器布置在同一或实质上布置在同一水平面中。处理单元可配置成确定第一输入声音变换器和输出声音变换器之间的反馈通路及第二输入声音变换器和输出声音变换器之间的反馈通路之间的互相关。应注意，较低频率下的互相关对于估计传声器信号之间的时延将有用，因为该时延不太受与耳廓和头部阴影有关的声学性质的影响。处理单元还可配置成使用互相关确定第一输入声音变换器和第二输入声音变换器之间的距离或者传声器信号之间的时延或相位差。处理单元也可配置成基于第一输入声音变换器和第二输入声音变换器之间的距离或者传声器信号之间的时延或相位差选择针对较低频率中的方向性优化的方向滤波器。另外或作为备选，第一输入声音变换器和第二输入声音变换器可以使两个输入声音变换器之间的距离最大化的方式布置在水平面中。优选地，第一输入声音变换器尽可能靠近耳膜同时尽可能远离输出声音变换器以减少反馈。例如，第一输入声音变换器可布置在耳道入口处，第二输入声音变换器可布置在耳廓后面但与第一输入声音变换器处于同一水平面。另外或作为备选，包括第一输入声音变换器和第二输入声音变换器的传声器阵列不仅处于同一水平面中而且该传声器阵列平行于头部的前后轴。当ITE传声器定位在耳道入口处时也是如此。第一输入声音变换器相对于第二输入声音变换器的定位导致沿水平面的距离增加，例如距离增加到约30mm。由于较低频率声音信号的波长更长，较低频率要求传声器之间的距离更长。因此，两个输入声音变换器之间的距离相对于典型助听器传声器距离增加使能对较低频率实现改善的方向性。也可能包括传感器等，其配置成确定输入声音变换器的相对定位及具有准确的距离信息，这对方向性处理很重要。微分波束形成器在低频率下不太有效率，因为传声器信号彼此相减。随着频率变得更低，两个DC信号之间发生相减。这意味着所得的波束形成器将为具有正比于sin(2*pi*f*d/c)的频率响应的高通滤波波束形成器，其中f为频率，d为传声器距离，及c为声速。在某一点，传声器噪声变得为主，波束形成器变得不太有效率。例如，使传声器距离d翻倍，低频率跌落将向下移频一个倍频程。
在实施例中，至少一输入声音变换器如第一输入声音变换器可以是微机电系统(MEMS)传声器。在一实施例中，所有输入声音变换器均为MEMS传声器。在一实施例中，听力装置主要包括MEMS元件以生产小且轻的听力装置。
听力装置还可包括配置成增强低频率的方向图的波束形成器。优选地，该波束形成器在输入声音变换器布置在水平面中及输入声音变换器之间的距离已知时使用，使得输入声音变换器形成输入声音变换器阵列如传声器阵列。波束形成器例如可以是延迟和求减波束形成器。该波束形成器优选用于具有低频率的电声学信号并可与具有高频率的电声学信号组合，其已由处理单元处理因而使能用波束形成器处理的低频部分和处理单元处理的高频部分合成电输出声学信号。
在实施例中，本发明涉及用于处理来自包括反馈的环境的声学声音信号的方法。该方法包括步骤：在用户耳朵中或耳道中接收声学声音信号并产生第一电声学信号，及在用户耳廓后面或耳朵之上/后面或之处接收声学声音信号并产生第二电声学信号。该方法还包括步骤：估计第一和第二电声学信号的声音电平。此外，该方法包括步骤：确定第一电声学信号和第二电声学信号之间的电平差。该方法的另一步骤为将电平差的值转换为增益值。最后，该方法包括步骤：将增益应用于第一电声学信号或第二电声学信号或第一和第二电声学信号的组合以产生输出声音信号。
在又一实施例中，本发明还涉及具有下述步骤的、用于处理来自环境的声学声音信号的方法。该方法包括步骤：在用户耳朵中或耳道中接收声学声音信号并产生第一电声学信号，及在用户耳廓后面或耳朵之上/后面或之处接收声学声音信号并产生第二电声学信号。该方法还包括步骤：将电声学信号滤波到频道内从而产生第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号。此外，该方法包括步骤：估计每一频道中第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号中的每一个的声音电平。该方法还包括步骤：确定相应频道中第一和第二电子频带声学信号之间的电平差。该方法还包括步骤：将每一频道的电平差值转换为增益值。此外，该方法包括步骤：将增益应用于电子频带声学信号。该方法还包括步骤：从电子频带声学信号合成输出声音信号。
在实施例中，代替估计每一频道中的第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号之间的声音电平以用于电平差确定，可预见估计第一电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平。在另一实施例中，第二电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平也可使用。
在该方法的一实施例中，增益应用于反馈频道中的第二电子频带声学信号，其不满足反馈稳定性判据，以在反馈频道中产生补偿后的第二电子频带声学信号。增益也可应用于无反馈频道中的第一电子频带声学信号，其满足反馈稳定性判据，以在无反馈频道中产生补偿后的第一电子频带声学信号。另外，输出声音信号可从补偿后的第二电子频带声学信号和补偿后的第一电子频带声学信号合成。
在该方法的一实施例中，将每一频道的电平差值转换为增益值的步骤导致表示随方向而变的增益值的电平差值。如果第一电子频带声学信号的电平高于第二电子频带声学信号的电平，随方向而变的增益值适于放大电声学信号；如果第一电子频带声学信号的电平低于第二电子频带声学信号的电平，则其适于衰减电声学信号。随方向而变的增益可应用于电子频带声学信号。另外，输出声音信号可从电子频带声学信号合成。
该方法中使用的增益值可限于预定阈增益值。
本发明还涉及本发明实施例的听力装置的用途，以执行用于处理来自环境的声学声音信号的方法之一的至少部分步骤。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例进行的详细描述将更全面地理解本发明，其中：
图1为根据本发明实施例的助听器的示意性图示。
图2A为根据本发明实施例的包括布置在用户耳朵处的插入部分和耳后单元的助听器结构的示意性图示，图2B与图2A有关并示意性地示出了根据本发明实施例的包括布置在用户耳朵处的插入部分和耳后单元的助听器的结构。
图3示意性地示出了根据本发明实施例的图2A的助听器，其中传声器和扬声器之间具有反馈通路。
图4示意性地示出了根据本发明实施例的助听器，其中在外部声源和传声器之间具有反馈通路和传输通路。
图5示出了根据本发明实施例的运行耳廓增强算法的助听器。
图6示出了布置在用户耳朵中的传声器及布置在用户耳后的传声器对约3.5kHz的频带的示例性方向图。
图7示出了根据本发明实施例的运行方向性增强算法的助听器。
图8示出了根据本发明实施例的布置在用户耳朵中的传声器、布置在用户耳后的传声器、及使用两传声器产生的增强信号对约3.5kHz的频带的示例性方向图。
图9示出了根据本发明实施例的布置在用户耳朵中的传声器及布置在用户耳后的传声器对约1000Hz的频带的示例性方向图。
图10A示出了根据本发明实施例的具有水平布置的由布置在耳朵中的第一传声器和布置在耳后的第二传声器组成的传声器阵列的助听器，图10B示出了根据本发明实施例的具有平行于头部的前后轴的传声器阵列的助听器。
图11A示出了具有BTE单元中的两个传声器的现有技术助听器，图11B示出了根据本发明实施例的具有布置在耳道中的第一传声器和布置在BTE单元中的第二传声器的助听器。
图12示出了根据本发明实施例的布置在用户耳朵中的传声器、布置在用户耳后的传声器、及使用两传声器产生的增强信号对约3.5kHz的频带的示例性方向图。
图13示出了根据本发明实施例的未使用及使用耳廓增强模式的示例性“s”声音。
图14示出了根据现有技术助听器及根据本发明实施例的具有布置在耳道中的第一传声器和布置在耳后的第二传声器的助听器的频率比较声音电平的曲线图。
图15示出了根据本发明实施例的双传声器助听器的运行。
图16A为助听器的插入部分的示意性图示，及图16B为根据本发明实施例的助听器的插入部分的分解图。
图17A示出了根据本发明实施例的具有耳后单元及耳道中的扬声器的助听器，图17B示出了根据本发明另一实施例的具有耳后单元及耳道中的扬声器的助听器，图17C示出了根据本发明又一实施例的具有耳后单元及耳道中的扬声器的助听器，图17D示出了根据本发明另一实施例的具有耳后单元及耳道中的扬声器的助听器。
图18示出了从多个不同角度到来的声音在具有BTE单元的耳朵处的三个示例性传声器位置对0.5到10kHz频率范围的电平的比较。
图19示出了根据本发明实施例的组合第一电声学信号和第二电声学信号。
具体实施方式
在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护个人的听觉能力的装置如助听器或有源耳朵保护装置，其通过从个人环境接收声学声音信号、产生对应的电声学信号、修改该电声学信号、及将修改后的电声学信号作为输出声音信号提供给个人的至少一只耳朵而实现。前述输出声音信号可提供到个人的外耳内，输出声音信号通过中耳传到听力装置用户的内耳。
除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如在此所用的，术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。
图1示出了根据本发明实施例的助听器10。该助听器包括第一传声器12、第二传声器14、电路16、扬声器18、用户接口20和电池22。第一传声器12和扬声器18布置在用户28的耳朵26的耳道24中(参见图2A-2B)。第二传声器14布置在用户28的耳朵26的耳廓30后面(参见图2A-2B)。在该实施例中，传声器12和14中的至少一个可包括微机电系统(MEMS)传声器，优选第一传声器12为MEMS传声器，扬声器为使能建立具有良好机械解耦的小助听器10的平衡扬声器，尤其对于助听器10的耳内部件即第一传声器12和扬声器18而言。第一传声器12布置在耳道24中及第二传声器14布置在耳廓30后面导致传声器12和14彼此接收具有不同电平的声音，因为所接收的声音受耳廓影响，及所接收的声音之间具有相位差，因为在声源和传声器12及14中的每一个之间几乎总是有不同的距离。
电路16包括控制单元32、处理单元34、声音产生单元36、存储器38、接收器单元40和发射器单元42。在本实施例中，处理单元34、声音产生单元36和存储器38为控制单元32的一部分。助听器10配置成佩戴在用户28的一只耳朵26处。一助听器10例如可布置在用户28的左耳40处，及一助听器可布置在右耳42处(参见图2A)。
助听器10的包括第一传声器12和扬声器18的插入部分44布置在用户28的耳道24中(参见图2A)。插入部分44经引线48连接到耳后(BTE)单元46(参见图11B)。BTE单元46包括第二传声器14、电路16、用户接口20和电池22。
助听器10可以多种不同的运行模式运行，这些模式由控制单元32执行并使用助听器10的多个不同部件。因此，控制单元32配置成运行算法以将输出应用于控制单元32处理的电信号及执行计算如进行滤波、进行放大、进行信号处理或进行控制单元32或其部件执行的其它功能。控制单元32执行的计算在处理单元34上执行。执行运行模式包括助听器10的多个不同部件的交互作用，这些部件受控制单元32上运行的算法控制。算法也可在处理单元34上运行。
在助听器模式下，助听器10用作用于听力改善的助听器，其通过对第一传声器12或第二传声器14接收的声音进行声音放大和滤波实现。在耳廓增强模式下，助听器10用于通过使用第一传声器12和第二传声器14接收的声音而改善听力(参见图5)。具体地，耳廓增强模式放大用户28自己耳朵26的效果以改善有噪声情形下的辅音可听度。在方向性增强模式下，助听器10用于通过使用第一传声器12和第二传声器14接收的声音而确定方向图(参见图7)。
助听器10的运行模式可由用户经用户接口20人工选择或者由控制单元32自动选择，例如通过接收来自外部装置的传输、接收环境声音、或使能确定用户28需要特定运行模式的其它指示。运行模式也可并行进行，如第一传声器12和第二传声器14接收的声音也可同时用于耳廓增强模式和方向性增强模式。助听器10也可配置成持续进行某些运行模式，如耳廓增强模式和方向性增强模式。
在助听器模式下运行的助听器10在第一传声器12和/或第二传声器14处接收声学声音信号50。第一传声器12产生第一电声学信号52和/或第二传声器14产生第二电声学信号58，这些信号提供给控制单元32。控制单元32的处理单元34处理第一电声学信号52和/或第二电声学信号58，例如对助听器中的电声学信号进行谱滤波、随频率而变的放大、滤波或其它典型处理，以产生电输出声学信号54。处理单元34对第一电声学信号52和/或第二电声学信号58的处理可取决于多个不同参数，如声音环境、声源位置、到来的声音的信噪比、运行模式、电池水平、和/或其它用户特有参数和/或环境特有参数。电输出声学信号54提供给扬声器18，其产生对应于电输出声学信号54的、刺激用户听力的声学输出声音信号56。
现在参考图7，其示出了根据本发明实施例的在方向性增强模式下运行的助听器10的一部分。助听器在第一传声器12和第二传声器14处接收声学声音信号50。第一传声器12产生第一电声学信号52和第二传声器14产生第二电声学信号58，这些信号提供给控制单元32(参见图1)。控制单元32的处理单元34处理第一电声学信号52和第二电声学信号58。
处理单元34包括带通滤波器构成的滤波器组60,60’，其分别将电声学信号52和58中的每一个滤波到多个子频带，即将第一传声器12和第二传声器14提供的两个电声学信号52和58中的每一个转换到频域。频带求和单元85,85’对预定的多个频道的电声学信号52和58求和，如0.5kHz范围的频带，如从0.5到1kHz的频带，以使能得到平均声音电平。
相应电子频带声学信号62、64的量值或量值的平方之后在相应绝对值确定单元66,66’中确定。量值由滤波器68,68’低通滤波以确定该频带中第一电子频带声学信号62的耳内(ITE)声音电平和第二电子频带声学信号64的耳后(BTE)声音电平。滤波器68,68’基于短期确定电平，如基于短时间间隔的电平，例如持续5ms到40ms或者持续10ms。
之后，电平由单元70,70’转换到一域如对数域或任何其它域。之后，求和单元72确定电平差。电平差用于由电平比较单元86确定第一电子频带声学信号62的耳内(ITE)电平和第二电声学信号64的耳后(BTE)电平中的哪一个为主即更大。电平差由单元76从对数域或任何其它域重新转换到正规域。作为备选，电平差通过两个电平估计量相除得到。
之后，分布单元88将电平差转换为随方向而变的增益，其在ITE电平大于BTE电平时放大第一电子频带声学信号62及在BTE电平大于ITE电平时衰减第一电声学信号62。在该实施例中，放大量或衰减量取决于确定的电平差。小电平差导致小增益，而较大的电平差转换为更大增益。在该实施例中，通过乘法单元90使得第一电声学信号52乘以增益，藉此进一步放大自然方向性。随方向而变的增益也可应用于第二电声学信号58。电子频带声学信号最后在合成单元84中合成以产生电输出声学信号54。电输出声学信号54可使用扬声器18呈现给用户28。
如果扬声器18和第一传声器12之间反馈太多从而阻止使用第一电声学信号52，增益优选应用于第二电声学信号58。为确定是否有太多反馈，处理单元34可确定跨频道的平均电平差并将电平差具有太大变化或者对第一电声学信号52具有太大电平的频道选择为具有太多反馈的反馈频道。
随方向而变的增益的确定也可仅对所选频道或所选频带执行。
单元60,60’,66,66’,68,68’,70,70’,72,76,84,86,88和90可以是物理单元，也可以是在助听器10的处理单元34上执行的算法。
高通滤波器705可用于补偿在传声器信号之一上存在的任何恒定偏压。具有明显大于LP滤波器的时间常数的HP滤波器(如在1000ms级)将仅使快速电平变化转换为变动增益。如果第一传声器信号如总是明显大于第二传声器信号，没有HP滤波器的情形下，将仅获得恒定放大。
图18示出了从多个不同角度到来的声音在具有BTE单元的耳朵处的三个示例性传声器位置对0.5到10kHz频率范围的电平的比较。在一实施例中，处理单元配置成对2000和5000Hz之间范围的频率确定随方向而变的增益。处理单元配置成将针对高于2000Hz的频带确定的随方向而变的增益应用于低于2000Hz的频带。作为备选或另外，处理单元还配置成将针对低于5000Hz的频带确定的电平差应用于高于5000Hz的频带。
现在参考图5，其示出了根据本发明实施例的在耳廓增强模式下运行的助听器的一部分。在耳廓增强模式下运行的助听器10在第一传声器12和第二传声器14处接收声学声音信号50。第一传声器12产生第一电声学信号52和第二传声器14产生第二电声学信号58，这些信号提供给控制单元32(参见图1)。控制单元32的处理单元34处理第一电声学信号52和第二电声学信号58。
处理单元34包括滤波器组60,60’，其将电声学信号52和58中的每一个滤波到多个子频带。滤波器组60将第一电声学信号52处理为第一电子频带声学信号62，及滤波器组60’将第二电声学信号58处理为第二电子频带声学信号64。类似于图7中所示的频带求和单元也可被包括，该单元对预定的多个频道的电声学信号52和58求和，如0.5kHz范围的频带，如从0.5到1kHz的频带，以使能得到平均声音电平。
绝对值确定单元66,66’用于分别确定第一电子频带声学信号52和第二电子频带声学信号58的量值。在该实施例中，处理单元34包括一阶IIR滤波器68,68’，其使用每一频道中的电子频带声学信号62、64的量值的低通滤波以确定每一频道中每一电子频带声学信号62和64的电平。在该实施例中，一阶IIR滤波器具有在5-40ms范围中的时间常数，优选10ms。该滤波器也可以是可能具有不同上升和释放时间的IIR滤波器，如上升时间在1和1000ms之间，释放时间在1和40ms之间。电平也可基于量值平方确定(未示出)。电平取决于到达第一传声器12和第二传声器14的声学声音信号50，及IIR滤波器68,68’提供快速估计。
在实施例中，代替估计每一频道中第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号之间的电平，可预见估计第一电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平，如由另外的组合单元505和加权信号505’所指示的。在另一实施例中，也可使用第二电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平。在没有组合单元505的情形下，每一频道中的电子频带声学信号62、64可进行比较，代替比较的信号之一为第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和。
在每一频道中，相应第一电子频带声学信号62和相应第二电子频带声学信号64的电平由单元70,70’转换到一域如对数域或任何其它域。求和单元72确定每一频道中第一电声学信号52的声音电平和第二电声学信号58的声音电平之间的电平差。
为避免耳内信号的电平估计量受来自近场声音的、可导致(|Ain-ear|/|ABTE|)>(|Hin-ear|/|HBTE|)的反馈事件的影响，在该实施例中，电平差受电平饱和单元74限制以确保(|Ain-ear|/|ABTE|)<(|Hin-ear|/|HBTE|)。因此，如果确定的电平差值超过预定的电平差阈值，则电平饱和单元74用预定的电平差阈值代替电平差值。预定的电平差阈值可因频道不同而不同。当电平差受限制时，两个电子频带声学信号62和64之间的电平差仅被部分补偿。当例如有布置在耳朵26中的第一传声器12附近的刮擦时或者第二传声器14被阻塞时，外部声音可导致(|Ain- ear|/|ABTE|)>(|Hin-ear|/|HBTE|)。
之后，电平差由单元76从域如对数域或任何其它域重新转换到正规域。增益单元80将电平差转换为增益。对于频道选择单元78’选择的反馈频道，该增益经增益单元80应用于第二电子频带声学信号64。应用增益补偿了第二电声学信号58的空间线索的缺乏。频道选择单元78’配置成基于反馈稳定性判据或基于如从验配程序保存在存储器38中的反馈信息选择反馈频道。如果扬声器18和每一传声器12和14之间的反馈通路已被估计，反馈频道的选择也可取决于规定增益和估计的反馈通路，规定增益对应于在对应频道中不存在反馈时将应用的增益。
频道选择单元78基于反馈稳定性判据或基于保存在存储器38中的反馈信息或基于频道选择单元78’的结果选择无反馈频道。第一电子频带声学信号62通过求和单元82加到被增益补偿的第二电子频带声学信号64，之后其由合成单元84合成为电输出声学信号54，然后由扬声器18转换为声学输出声音信号56(参见图1)。
每当第一传声器12处的反馈通路92使能将规定增益应用于特定频道中的第一电子频带声学信号62时，使用第一电子频带声学信号62。然而，每当第一传声器12处的反馈通路92不允许使用第一电子频带声学信号62时，在所述特定频道中使用电平差已补偿的第二电子频带声学信号64。当在特定频道中估计到低输入电平时，第二电子频带声学信号64也可仅用于该特定频道。
单元60,66,66’,68,68’,70,70’,72,74,76,80,82和84可以是物理单元，也可以是助听器10的处理单元34上执行的算法。
由耳廓增强模式和方向性增强模式确定的增益函数也可取决于电声学信号52和58的总电平，例如增强仅在大声的声音环境中需要。
存储器38用于保存数据，如预定的输出测试声音、预定的电声学信号、预定的时延、算法、运行模式指令或其它数据，例如用于处理电声学信号的数据。
接收器单元40和发射器单元42使助听器10能连接到一个或多个外部装置如第二助听器、移动电话、警报器、个人计算机或其它装置(未示出)。接收器单元40和发射器单元42接收和/或传输数据，即与外部装置交换数据。助听器10例如可交换预定的输出测试声音、预定的电声学信号、预定时延、算法、运行模式指令、软件更新、或例如用于操作助听器10的其它数据。接收器单元40和发射器单元42也可组合为收发器单元，如蓝牙收发器、无线收发器等。接收器单元40和发射器单元42也可与导线连接器、线缆连接器或类似线路连接器连接以将外部装置连接到助听器10。
参考图2A-2B，其示出了助听器10的第一传声器12、第二传声器14和扬声器18的两种可能配置。第一传声器12和扬声器18布置在插入部分44中，其布置在用户28的耳道24(参见图2A)或耳朵26(参见图2B)中。第二传声器14布置在BTE单元46中(参见图11B)，其布置在耳廓30后面。第二传声器14相较第一传声器12更远离耳道24进行定位。当呈现用户28佩戴的两个传声器12和14处接收的声音时，相较于耳廓30后面的第二传声器14拾取的声音，耳道24或耳朵26中的第一传声器12记录的声音将感知为更自然，因为耳廓增强声音的听觉感知。
图3示出了从扬声器18到第一传声器12的反馈92及从扬声器18到第二传声器14的反馈94。相较于第二传声器14处的反馈94，反馈92预期在第一传声器12处更占优。因此，从扬声器18到布置在耳内(ITE)的第一传声器12的反馈通路92大于扬声器18和布置在耳后(BTE)的第二传声器14之间的反馈通路94。因而，通常更多增益可应用于助听器10，其中传声器放置成远离扬声器18呈现的信号。另一方面，当声音由第一传声器12拾取时，其感知为更自然，第一传声器尽可能靠近耳道24中的耳膜。因此，在实施例中，每当第一传声器12处的反馈通路92允许规定增益时，优选使用第一传声器12。然而，每当第一传声器12处的反馈通路92不允许使用第一传声器12时，使用第二传声器14但补偿电平差。
在实施例中，代替估计每一频道中第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号之间的电平，可预见估计第一电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平。在另一实施例中，也可使用第二电子频带声学信号及第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的加权和之间的电平。
在实施例中，也可提供用于双耳验配的选择判据，其中两只耳朵选择同样的传声器。例如，由于反馈问题在左听力仪器上的特定频带中选择BTE(或传声器的加权和)传声器，在右听力仪器上可选择同样的配置，即使在右听力仪器的该特定频带中没有任何反馈问题。由于左和右听力仪器具有类似的配置，定位线索得以更好地保留。
图4示意性地示出了具有产生无反馈的声学声音信号50的外部声源96的助听器10。表示从扬声器18到两个传声器12和14中的每一个的声学声音信号变化的两个反馈通路传递函数记为对应于反馈通路94的HBTE和对应于反馈通路92的Hin-ear。两个传声器12和14之间的相对反馈通路传递函数由HBTE和Hin-ear之间的比给出。类似地，从外部声源96到传声器12和14中的每一个的传递函数记为ABTE98和Ain-ear100。当外部声源96远离用户28的耳朵26时，预期传递函数ABTE98和Ain-ear100之间的比小于反馈通路传递函数HBTE94和Hin-ear92之间的比，因为反馈通路传递函数存在于近场中，其中传声器12和14到扬声器18之间的距离相对差大于传声器12和14到声源96之间的距离相对差，即(|Ain-ear|/|ABTE|)<(|Hin-ear|/|HBTE|)。反馈通路92、94之间的比预期比外部声源96之间的传递函数98、100之间的比更稳定，因为外部声源96可来自任何方向，而传声器12、14与扬声器18的配置由于传声器12、14定位在耳朵26处仅展现小的变化。每当(|Ain-ear|/|ABTE|)<(|Hin-ear|/|HBTE|)及外部声源96是传声器12和14接收的声学声音信号50的主要贡献时，优选听第二传声器14拾取的声学声音信号50并对第二传声器14产生的第二电声学信号58补偿第二电声学信号58和第一电声学信号52之间估计的电平差。例如，如果(|Ain-ear|/|ABTE|)＝10(|Hin-ear|/|HBTE|)和|Ain-ear|＝2|ABTE|，相较于第一电声学信号52，多5倍的放大可应用于第二电声学信号58，即使在第二电声学信号58已被补偿第一电声学信号52和第二电声学信号58之间的电平差之后。因而，呈现给用户的输出声音56可包括通过包含电平差而进行处理和空间线索补偿的第二电声学信号58，其通过测量第一传声器12和第二传声器14处接收的声音信号之间的快速变化的电平差而获得。
图6示出了耳内(ITE)第一传声器12及耳后(BTE)第二传声器14对约3.5kHz的频带的指向性响应，在本说明书中也称为方向图。第二传声器14的放置趋于相较于来自前面的声音信号更多放大来自后面的声音信号，而第一传声器12的放置趋于相较于来自后向的声学声音信号更多放大来自正向的声学声音信号。
图8示出了根据本发明实施例的源自随方向而变的增益的方向图。随方向而变的增益应用于第一传声器12的第一电声学信号52，其产生对应于执行方向性增强模式的助听器10处理的第一电声学信号52的电输出声学信号54。布置在耳内(ITE)的第一传声器12和布置在耳后(BTE)的第二传声器14之间的电平差可变成增益函数，其增强从第一电声学信号52的电平大于第二电声学信号58的电平的方向到来的声学声音信号50及衰减从第二传声器14的电平大于第一传声器12的电平的方向到来的声学声音信号50。
在一些频带中，布置在耳朵26中的第一传声器12和布置在耳朵26后面的第二传声器14之间的电平差大于在其它频带中的电平差，通过图8和图9的比较可以看出。
图9示出了布置在耳内(ITE)的第一传声器12及布置在耳后(BTE)的第二传声器对约1kHz的频带的示例性指向性响应即方向图。在该频带中，在ITE和BTE传声器放置之间仅有小差异，第一电声学信号52和第二电声学信号58产生的方向图均展现几乎一样的图案。随着1kHz的波长大于耳廓尺寸，仍遵循此结论。因此，耳廓变得无价值，这导致第一传声器12和第二传声器14产生的电声学信号52和58之间几乎没有随方向而变的电平差。基于该频带的电平差因此不需要转换为增益。在电平差变得不可靠的频带中，针对相邻更可靠的频带确定的电平差用于确定增益。作为备选，同样根本没有增益可应用于特定频道。例如，在2kHz和3kHz之间的频带中的ITE-BTE电平差可应用于在1.5到2kHz频率范围中的频带。此外，在约5kHz的频带中的电平差可应用于高于5kHz的频带。
此外，第一传声器12和第二传声器14的频率响应可彼此不同。传声器12和14产生的电声学信号52和58的电平之间的抵消可通过在将电平差转换为增益之前对其进行高通滤波而消除(未示出)。
现在参考图19，其示出了根据本发明实施例的组合第一电声学信号和第二电声学信号。一电声学信号相较于另一电声学信号延迟，例如第二电声学信号64相较于第一电声学信号62延迟。延迟例如可以在1-10ms的范围中。权重WITE,WBTE可个别地应用于第一和第二电信号。权重的比可取决于估计的反馈通路。通过相较于第一传声器信号延迟第二传声器信号，通过应用BTE传声器信号的大部分权重可获得较高的增益，同时通过使混合声音的第一波前源自ITE传声器而保持正确的空间感知。用于双耳系统中的左耳和右耳设置的两个听力仪器上的第一和第二传声器之间的时延可以不同。藉此，感知到的因梳齿滤波器效应引起的着色得以减少，因为两个仪器上的陷波将在不同频率出现。
图10A-10B示出了包括布置在耳内的第一传声器12和布置在耳廓后面的第二传声器14的传声器阵列。两个传声器12和14靠近以处于同一水平面102中。当两个传声器12和14及扬声器18处于同一水平面102中时，及传声器阵列接近平行于头部，两个反馈通路估计量92、94可用于估计两个传声器12和14之间从正向看的距离，因为相较于到另一传声器的距离，接收器非常接近传声器之一，这意味着传声器之间的时延对应于接收器到每一传声器之间的时延差，或者通过使用处理单元34计算反馈通路估计量92、94的互相关。传声器距离用于为较低频率中的方向性选择优化的方向滤波器。作为处理单元34上的低频方向性增强算法运行的低频(LF)方向性增强模式，助听器10可执行距离测量和应用优化的方向滤波器。低频(LF)方向性增强模式对应于波束形成。通过测量反馈通路，在该实施例中，可能补偿实际传声器距离未知的事实。反馈通路的测量可每当听力仪器安装到耳朵上时进行，从而使能考虑听力仪器安装变化。作为备选或另外，时延也可通过测量距离并人工输入测得的距离而进行确定和/或时延可从用安装的听力仪器捕获的耳朵图片确定。在标准助听器中，实际传声器距离通常已知。
方向性增强方法主要增强较高频率下的方向图，即在下面称为高频(HF)方向性增强模式，这意味着尤其语音的辅音部分将被增强。伴随传声器12和14放在耳廓30的每一侧，可建立接近水平面102中的水平阵列的传声器阵列(参见图11)。在该情形下，相较于在BTE单元46a中具有两个传声器的双传声器听力仪器中通常的传声器距离，该传声器距离更大(参见图11A)。然而，因空间阶梯和传声器电平差引起的更大的传声器距离阻止微分波束形成器在较高频率下最佳地工作。然而，如果传声器距离已知或在较低频率下估计的良好方向性可通过延迟和求减波束形成器实现。具体地，使用更大的两个传声器12和14之间的距离，如30mm的传声器距离代替所说的9mm，使能改善较低频率下的方向性效应。波束形成器可自适应并对每一频带执行各别波束形成。在较高频率下波束形成器可与基于传声器电平差的耳廓增强算法结合。藉此，由于波束形成，在较低频率下获得信噪比(SNR)改善。在较高频率下，通过听布置在耳内的第一传声器12而获得自然方向性。此外，方向性增强可通过基于两个传声器12和14之间的电平差增强第一电声学信号52而获得，即执行方向性增强模式。在一些频区中，来自方向性的增强即波束形成和基于传声器电平差的增强即耳廓增强模式和方向性增强模式均可获得。
另外或作为备选，包括第一输入声音变换器和第二输入声音变换器的传声器阵列不仅处于同一水平面中，而且该传声器阵列平行于头部的前后轴(参见图10B)。当ITE传声器定位在耳道的入口处时也是如此。
图11A示出了耳内接收器(RITE)型现有技术助听器10a，其中两个传声器12和14布置在BTE单元46a中。BTE单元46a经引线48连接到插入部分44。插入部分44插入在用户28的耳道24中。扬声器18，也称为接收器，位于插入部分44中。根据本发明的实施例，图11B示出了RITE型的助听器10，其中第一传声器12位于用户28的耳道24中，第二传声器14位于BTE单元46的背后。第一传声器12和扬声器18布置在插入部分44中。插入部分44经引线48连接到BTE单元46。如根据多个不同实施例所述，两个传声器12和14的布置使能改善听力。
图12示出了根据本发明实施例的布置在用户耳朵中的传声器、布置在用户耳后的传声器、及使用两传声器产生的增强信号对约3.5kHz的频带的示例性方向图。使用本发明实施例的听力装置10，第一传声器(12，参见图1)处的第一电声学信号52的方向图的电平和第二传声器(14，参见图1)处的第二电声学信号58的方向图的电平之间的差变为由电输出声学信号54的方向图表示的增益函数。因而，包括耳道24中的第一传声器12和耳廓30后面的第二传声器14的助听器10增强从第一电声学信号52的电平大于第二电声学信号58的电平的方向到来的信号及衰减从第一电声学信号52的电平低于第二电声学信号58的电平的方向到来的信号，因而使能进行方向性增强。
图13示出了未对助听器10执行耳廓增强模式时使用第二电声学信号58产生的示例声音“S”及对助听器10执行耳廓增强模式后使用电输出声学信号54产生的示例声音“S”的跨140ms的表示。使用电输出声学信号54产生的示例声音“S”相较于未执行耳廓增强模式的声音“S”具有好得多的信噪比。
根据本发明的实施例，第一输入声音变换器12相对于第二输入声音变换器14的定位增加两个输入变换器(传声器)之间的距离，例如将该距离增加到约30mm。由于较低频率声音信号的波长更长，较低频率要求传声器之间的距离更长。因此，两个传声器之间的距离增加使能对较低频率实现改善的方向性。第一传声器12和第二传声器14增加更长的分隔距离将在从两个传声器获得的电信号之间提供更清楚的差别。方向性(例如低频方向性)基于该差别，其越大，方向性越好，噪声越少。图14示出了从自由场测量获得的、根据图11A的现有技术助听器10a产生的电声学信号的频率及图11B的助听器10产生的电声学信号的频率的声音电平比较。在传统方向性增强模式下，现有技术助听器10a对布置在助听器10a前面的正向传声器(12，参见图11A)产生第一电声学信号F及对布置在助听器10a背面的背向传声器(14，参见图11A)产生第二电声学信号B。在LF方向性增强模式下运行的助听器10产生电输出声学信号54的电平。根据本发明的实施例，助听器10需要相对较低的低频音补偿，因而使能相较于现有技术助听器明显减少噪声。
图15示出了根据本发明实施例的双传声器助听器的运行。当用户周围的环境中的声学声音信号轻柔时，第一输入声音变换器12和第二输入声音变换器14均贡献于响度，如合成增益1515所示。在轻柔情形下，该合成增益为与第一输入变换器有关的第一增益1510和与第二输入变换器有关的第二增益1505的组合。这使能在只有第一变换器独自使用时降低第一输入变换器12的增益及在实现所希望增益的同时减少噪声。在语音级，第二输入变换器可关小使得从前面接近的声音可集中。在一些情形下如语音，第二传声器14可完全关闭，仅使用第一传声器12以使能更集中于从前面接近的声音。
图16A-16B示出了根据本发明实施例的RITE型助听器10的插入部分44。插入部分44经引线48连接到BTE单元46(参见图17B)。插入部分44包括包含前壳体部分108和后壳体部分106的壳体。前壳体部分108包括耳内扬声器输出110，其成形为改善扬声器18产生的声学输出声音信号56(参见图1)。后壳体部分106包括顶盖114和底部116，顶盖114和底部116彼此可拆卸地连接。组装好的顶盖114和底部116形成后壳体部分106，其可拆卸地连接到前壳体部分108。处于组装模式的后壳体部分106容纳MEMS传声器12和扬声器18的至少一部分(参见图16B)。为保护MEMS传声器12免遭耳垢堵塞，壳体106还在壳体106的空腔前面包括可更换的耳垢防护罩112，其包括传声器12。耳垢过滤器112保护放在插入部分44内的传声器和其它部件并放在壳体的、在插入部分位于耳道中时远离耳膜的那一端处。壳体106的可拆卸的顶盖114使插入部分44能拆开及能更换插入部分44的各个部件。
连同MEMS传声器一起使用平衡扬声器18使能制造具有非常小的插入部分44的助听器10，其具有良好的机械振动解耦。包括平衡扬声器的壳体可由可膨胀气球(未示出)包封，其可以是永久或可分离部分并可更换。气球包括声音出口孔，输出声音信号通过其向听力装置的用户发射。使用可膨胀气球改善了耳道中耳件的适配。前述气球结构在US2014/0056454A1中提供，其通过引用组合于此。
图17A-17D示出了具有BTE单元46,46a,46c和46d的助听器的四个不同实施例。图17A的助听器对应于第一传声器12和第二传声器14布置在BTE单元46a中的现有技术助听器。图17B-17D的助听器中的每一个具有布置在耳道24中的第一传声器12及分别布置在BTE单元46、46c和46d中的第二传声器14。图17B-17D的助听器的主要差别在于BTE单元46、46c和46d的机体的形状。与包括电池22的BTE单元46、46a和46c相比，图17D中的BTE单元46d包括可再充电电池。
应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。因此，应当强调及应意识到，在本说明书的多个不同部分中两次以上提及“实施例”或“一实施例”或“备选实施例”或“可”包括的特征不必然均指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。
在前面的描述中，为阐释目的，提出了许多具体细节以使能完全理解本发明。然而，对本领域技术人员显而易见地是，本发明可在没有这些具体细节中的部分细节的情形下实施。
因而，本发明的范围应依据权利要求进行判断。

Claims (17)

1.一种配置成佩戴在用户耳朵之中、之上、后面和/或之处的听力装置，包括：
-第一输入声音变换器(12)，配置成布置在用户(28)的耳道(24)或耳朵(26)中、从环境接收声学声音信号(50)、及根据所接收的声学声音信号(50)产生第一电声学信号(52)；
-第二输入声音变换器(14)，配置成布置在用户(28)的耳廓(30)后面或耳朵(26)之上/后面或之处、从环境接收声学声音信号(50)、及根据所接收的声学声音信号(50)产生第二电声学信号(58)；
-处理单元(34)，配置成处理第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)；及
-输出声音变换器(18)，配置成布置在用户(28)的耳道(24)中；
其中所述处理单元(34)配置成确定第一电声学信号(52)的电平、第二电声学信号(58)的电平、及第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)之间的电平差，及使用所述电平差处理第一电声学信号(52)和/或第二电声学信号(58)以产生电输出声学信号(54)；及
其中所述输出声音变换器(18)配置成基于所述电输出声学信号(54)产生声学输出声音信号(56)。
2.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成处理第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)以产生电输出声学信号(54)，其通过使用i)第一电声学信号(52)或第二电声学信号(58)或者ii)第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)的组合产生电输出声学信号(54)；及其中所述处理单元(34)还配置成对第一电声学信号(52)和/或第二电声学信号(58)补偿第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)之间确定的电平差。
3.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成使用第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)之间的电平差确定声学声音信号(50)的声源相对于听力装置(10)的方向以产生输入声音变换器方向图，及放大和/或衰减第一电声学信号(52)或第二电声学信号(58)或第一电声学信号(52)和第二电声学信号(58)的组合以根据输入声音变换器方向图产生电输出声学信号(54)。
4.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述听力装置(10)包括配置成将每一电声学信号(52,58)滤波到多个频道的滤波器组(60,60’)，每一频道包括电子频带声学信号(62,64)，及其中所述处理单元(34)配置成对每一电子频带声学信号(62,64)确定声音电平。
5.根据权利要求4所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成确定至少一部分频道中的第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)之间的电平差、将电平差转换为增益、及将增益应用于至少一部分电子频带声学信号(62,64)。
6.根据权利要求5所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成确定第一电子频带声学信号(62)的电平和第二电子频带声学信号(64)的电平哪一个更高，及其中所述处理单元(34)配置成将电平差转换为随方向而变的增益，如果第一电子频带声学信号(62)的电平高于第二电子频带声学信号(64)的电平或第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的组合，随方向而变的增益适于放大电声学信号(52,58,62,64)，及如果第一电子频带声学信号(62)的电平低于第二电子频带声学信号(64)的电平或第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号的组合，其适于衰减电声学信号(52,58,62,64)。
7.根据权利要求4所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成确定不满足反馈稳定性判据的反馈频道及确定满足反馈稳定性判据的无反馈频道或确定对应于包括反馈和无反馈频道信息的预定数据的、不易反馈的反馈频道和无反馈频道。
8.根据权利要求4所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成将随方向而变的增益应用于第二电子频带声学信号(64)或者来自反馈频道的第一电子频带声学信号和第二电子频带声学信号及来自无反馈频道的第一电子频带声学信号(62)的加权和以产生电输出声音信号。
9.根据权利要求6或8所述的听力装置，其中所述处理单元配置成对2000和5000Hz之间的频带确定随方向而变的增益及将从对高于2000Hz的频带确定的电平差得到的增益应用于低于2000Hz的所选频带及将对低于5000Hz的频带确定的电平差应用于高于5000Hz的所选频带。
10.根据权利要求7所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成使用来自反馈频道的第二电子频带声学信号(64)和来自无反馈频道的第一电子频带声学信号(62)以产生电输出声学信号(54)，及其中所述处理单元(34)还配置成根据第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)之间的电平差补偿来自每一相应反馈频道的每一相应第一电子频带声学信号(62)或第二电子频带声学信号(64)或者相应第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)的组合。
11.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成使电平差的值限于电平差阈值。
12.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成估计第一输入声音变换器(12)和输出声音变换器(18)之间的反馈通路(92)及第二输入声音变换器(14)和输出声音变换器(18)之间的反馈通路(94)。
13.根据权利要求1所述的听力装置，其中两个输入声音变换器(12,14)和输出声音变换器(18)布置在同一水平面(102)中，及其中所述处理单元(34)配置成确定第一输入声音变换器(12)和输出声音变换器(18)之间的反馈通路(92)及第二输入声音变换器(14)和输出声音变换器(18)之间的反馈通路(94)之间的互相关，及其中所述处理单元(34)配置成使用所述互相关确定第一输入声音变换器(12)和第二输入声音变换器(14)之间的距离或时延或相位差。
14.根据权利要求13所述的听力装置，其中所述处理单元(34)配置成基于第一输入声音变换器(12)和第二输入声音变换器(14)之间的距离选择针对较低频率中的方向性优化的方向滤波器。
15.用于处理来自包括反馈的环境的声学声音信号的方法，所述方法包括步骤：
-在用户(28)的耳朵(26)中或耳道(24)中接收声学声音信号(50)并产生第一电声学信号(52)，及在用户(28)的耳廓(30)后面或耳朵(26)之上/后面或之处接收声学声音信号(50)并产生第二电声学信号(58)；
-将电声学信号(52,58)滤波到多个频道中以产生第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)；
-估计每一频道中第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)每一个的声音电平；
-确定相应频道中第一电子频带声学信号(62)和第二电子频带声学信号(64)之间的电平差；
-对每一频道，将电平差的值转换为增益值；
-将增益应用于电子频带声学信号(62,64)；及
-从电子频带声学信号(62,64)合成电输出声学信号(54)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述增益应用于反馈频道中的第二电子频带声学信号(64)，其不满足反馈稳定性判据，以在反馈频道中产生补偿后的第二电子频带声学信号，及所述增益应用于无反馈频道中的第一电子频带声学信号(62)，其满足反馈稳定性判据，以在无反馈频道中产生补偿后的第一电子频带声学信号，及其中电输出声学信号(54)从补偿后的第二电子频带声学信号和补偿后的第一电子频带声学信号合成。
17.根据权利要求15所述的方法，其中将每一频道的电平差值转换为增益值的步骤将电平差值转换为随方向而变的增益值，如果第一电子频带声学信号(62)的电平高于第二电子频带声学信号(64)的电平，随方向而变的增益值适于放大电声学信号(52,58,62,64)；如果第一电子频带声学信号(62)的电平低于第二电子频带声学信号(64)的电平，则其适于衰减电声学信号，及其中随方向而变的增益应用于电子频带声学信号(62,64)及电输出声学信号(54)从电子频带声学信号(62,64)合成。
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