CN110430517B - 辅助听力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助听力装置。辅助听力装置至少包括颈带以及第一麦克风。颈带配戴在使用者的颈部。颈带定义有互相平行的虚拟基准面与第一虚拟平面，其中当使用者配戴颈带时，虚拟基准面与使用者的冠状面重叠，且使用者之一喉部上的最远离虚拟基准面的一皮肤部份位于第一虚拟平面。第一虚拟平面与虚拟基准面相距第一距离。第一麦克风设置在颈带上，并与虚拟基准面相距第二距离，其中第二距离小于第一距离。

Description

辅助听力装置

本申请要求2019年04月15日申请的、申请名称为“辅助听力装置”、申请号为“108113096”的中国台湾专利申请的优先权。

技术领域

本发明是有关于一种辅助听力技术，且特别是有关于一种辅助听力装置。

背景技术

听力的退化或受损常导致听障者无法正确地辨识声音，致使听障者无法实时对声音作出响应。一般来说，听障者需要使用助听器来改善其听力。为了让使用者能正确地辨识声音的来源方向，助听器需要配戴在使用者的耳朵上，使得助听器所接收到的声音讯号与人耳直接地接收到的声音讯号相似。

据此，如何设计出一种助听器可以让使用者正确地辨识出声音的来源方向，是本领域人员致力的目标之一。

发明内容

本发明提供一种辅助听力装置。辅助听力装置至少包括颈带以及第一麦克风。颈带配戴在使用者的颈部。颈带定义有互相平行的虚拟基准面与第一虚拟平面，其中当使用者配戴颈带时，虚拟基准面与使用者的冠状面重叠，且使用者之一喉部上的最远离虚拟基准面的一皮肤部份位于第一虚拟平面。第一虚拟平面与虚拟基准面相距第一距离。第一麦克风设置在颈带上，并与虚拟基准面相距第二距离，其中第二距离小于第一距离。

基于上述，本发明的辅助听力装置将麦克风设置于颈带上的特定位置，使得麦克风所接收的声音讯号与人耳直接接收到的声音讯号相似。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A根据本发明的实施例绘示辅助听力装置的示意图；

图1B根据本发明的实施例绘示辅助听力装置的方块图；

图2A根据本发明的实施例绘示辅助听力装置与用户的相对位置的示意图；

图2B根据本发明的实施例绘示颈带的上视图；

图3根据本发明的实施例绘示关联于头部相关转移函数的频率响应图；

图4A根据本发明的实施例绘示第一麦克风的指向性型式的示意图；

图4B根据本发明的实施例绘示麦克风阵列的声音接收波束的示意图。

【指定代表图】图1A。

【代表图之符号简单说明】

10：辅助听力装置

100：颈带

110：右侧部

120：左侧部

130：后侧部

200：麦克风阵列

210：第一槽孔

211：第一麦克风

220：第二槽孔

221：第二麦克风

230：第三槽孔

231：第三麦克风

240：第四槽孔

241：第四麦克风

300：扬声器

R：内部空间

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。

助听器必须藉由麦克风接收声音讯号，且透过头部相关转移函数(head relatedtransfer function，HRTF)对所接收的声音讯号进行转换，使助听器所产生的输出声音讯号与由人耳直接地从声源收听到的声音讯号相似。本发明提出一种辅助听力装置，其麦克风被设计为配戴在使用者的颈部附近，且该麦克风的频率响应可十分地相似于与头部相关转移函数对应的标准化频率响应。需注意的是，频率响应之间的相似度可由任意的习知的统计方法计算而取得，本发明不限于此。

图1A根据本发明的实施例绘示辅助听力装置10的示意图。所述辅助听力装置10至少包括一颈带100以及设置于颈带100上的第一麦克风211。

第一麦克风211的指向性型式(polar plane)例如是全指向式(omnidirectional)，但本发明不限于此。举例来说，第一麦克风211的指向性型式也可以是心型指向式(cardioid)、超心型指向式(hypercardioid)、枪型指向式(shotgun)以及双指向式(bi-directional)中的其中之一。

本发明的颈带100概呈一环状型态界定出左侧部120、右侧部110以及连接左侧部120以及右侧部110之后侧部130。颈带100可供使用者配戴在颈部。颈带100定义一虚拟基准面CP以及一第一虚拟平面P1，如图2A所示。图2A根据本发明的实施例绘示辅助听力装置10与用户U的相对位置的示意图。当用户配戴辅助听力装置10时，虚拟基准面CP与使用者U的冠状面(coronal plane)重叠。虚拟基准面CP呈相对向外延伸穿越颈带100的左侧部120以及右侧部110。

参照图1A以及图2A，所述辅助听力装置10包括第一槽孔210。第一槽孔210可设置于颈带100的右侧部110(或左侧部120，本发明不限于此)，并且第一麦克风211可设置于第一槽孔210之中。第一麦克风211(或第一槽孔210)与虚拟基准面CP相距一第二距离D2。第一麦克风211(或第一槽孔210)位于使用者U的冠状面(其与虚拟基准面CP重叠)的腹侧(ventral side)而非背侧(dorsal side)。

另一方面，使用者U喉部上的最远离虚拟基准面CP的皮肤部位位于第一虚拟平面P1，其中第一虚拟平面P1与虚拟基准面CP相距第一距离D1。第一虚拟平面P1位于使用者U之冠状面(其与虚拟基准面CP重叠)的腹侧而非背侧，并且第二距离D2小于第一距离D1。换言之，第一麦克风211被设置在介于虚拟基准面CP与第一虚拟平面P1之间。据此，当使用者U在配戴辅助听力装置10时，来自用户U左方的声音讯号并不会直接地被设置于颈带100的右侧部110的第一麦克风211所接收。该声音讯号会先受到用户U的喉部阻挡，经绕射后才传播到第一麦克风211的位置。

颈带100定义与虚拟基准面CP平行的一第二虚拟平面P2。当使用者U配戴颈带100时，使用者U的左耳和右耳位于第二虚拟平面P2上，并且第二虚拟平面P2位于使用者U的冠状面(其与虚拟基准面CP重叠)的腹侧而非背侧。更具体地说，当使用者U配戴颈带100时，使用者U的左耳和右耳的耳甲腔(cavum concha)位于第二虚拟平面P2上。第二虚拟平面P2与第一麦克风211相距第三距离D3。为了能使第一麦克风211的频率响应近似于对应于头部相关转移函数的标准化频率响应，第三距离D3的长度需配合第一麦克风211(或第一槽孔210)的收音口方向进行适当地调整。

图2B根据本发明的实施例绘示颈带100的上视图。颈带100定义一上缘曲面CS以及一外缘侧曲面OS。上缘曲面CS是颈带100所能构成的多个曲面当中与使用者U的头顶最接近的曲面。外缘侧曲面OS是颈带100所能构成的最大曲面。参照图2B，第一麦克风211的收音口可具有多种不同的配置。

在一实施例中，第一麦克风211的收音口面对上缘曲面CS。在此配置之下，第二虚拟平面P2与第一麦克风211之间的第三距离D3将被设计为介于0.5公分至1.5公分之间。

在一实施例中，第一麦克风211的收音口面对外缘侧曲面OS。在此配置下，第二虚拟平面P2与第一麦克风211之间的第三距离D3将被设计为介于2.5公分至3.5公分之间。

第一麦克风211的频率响应近似于对应于头部相关转移函数的标准化频率响应。参照图3，若使第一麦克风211的收音口面对外缘侧曲面OS，并且使第二虚拟平面P2与第一麦克风211之间的第三距离D3设计为3公分，则对应于第一麦克风211的灵敏度(单位：dBre1V/Pa)的频率响应曲线L1将近似于对应于头部相关转移函数的标准化频率响应曲线L0。不依照本发明的方法进行配置的麦克风，其对应的频率响应曲线则可能像频率响应曲线L2一样无法高度地仿真的标准化频率响应曲线L0。

在一实施例中，复数个麦克风可被设置于颈带100上。参照图1A及图1B，耦接至处理器131的第二麦克风221可被设置于位于颈带100的左侧部120的第二槽孔220之中，并且第一麦克风211与第二麦克风221可对称地设置在颈带100上。另一方面，颈带100可设置由多个麦克风所组成的麦克风阵列200。举例来说，颈带100可设置由第一麦克风211、第二麦克风221、第三麦克风231(可被设置于第三槽孔230之中)以及第四麦克风241(可被设置于第四槽孔240之中)所组成的麦克风阵列200。需注意的是，麦克风阵列200所包含的麦克风数量可依设计需求而调整，本发明不限于此。

在一实施例中，辅助听力装置10更包括处理器131以及储存媒体132。处理器131以及储存媒体132可被设置于颈带100的内部空间R中。在图1A中，内部空间R被设置在颈带100的后侧部130，但本发明不限于此。举例来说，内部空间R也可设置在颈带100的右侧部110或左侧部120。

处理器131例如是中央处理单元(central processing unit，CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、图型处理器(graphics processing unit，GPU)或其他类似元件或上述元件的组合。

储存媒体132例如是任何型态的固定式或可移动式的随机存取内存(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flash memory)、硬盘(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(solid state drive，SSD)或类似元件或上述元件的组合。

储存媒体132储存头部相关转移函数。处理器131耦接储存媒体132，并且可耦接至第一麦克风211或麦克风阵列200中的任意一个麦克风(即：麦克风211、221、231及241)。在第一麦克风211或麦克风阵列200接收到声音讯号后，处理器131使用储存在储存媒体132中的头部相关转移函数将该声音讯号转换为对应于用户U的耳部的声音讯号。图4A根据本发明的实施例绘示第一麦克风211的指向性型式的示意图。参照图1B及图4，在第一麦克风211透过全指向式的收音场域A自来源S接收到第一声音讯号S1后，处理器131可使用头部相关转移函数将第一声音讯号S1转换为对应于用户U的耳部位置的第二声音讯号。相较于未经过讯号处理的第一声音讯号S1，经过头部相关转移函数转换而取得的第二声音讯号较接近由人耳直接地自来源S收听声音讯号的真实情况。

前述的第二声音讯号可透过不同的输出元件输出至用户U的耳朵。参照图1A及图1B，在一实施例中，辅助听力装置10更包括扬声器300，其中扬声器300耦接至处理器131。在处理器131使用头部相关转移函数产生第二声音讯号后，处理器131可透过扬声器300输出第二声音讯号。在另一实施例中，辅助听力装置10更包括输出端500。输出端500例如是TRS端子，或是支持通用串行总线(universal serial bus，USB)或蓝芽等通讯技术的通讯接口。输出端500耦接处理器131并可与耳机(或扬声器)连接。在处理器131根据头部相关转移函数产生第二声音讯号后，处理器131可透过输出端500以及耳机输出第二声音讯号。

一般来说，听障者较习惯于安静的环境。若听障者与人员在吵嘈的环境对话时，其可能容易受到周遭环境的噪音影响而分心。有鉴于此，本发明的辅助听力装置10可透过多个麦克风产生具有指向性的声音接收波束，藉以滤除与用户无关的声音讯号。

图4B根据本发明的实施例绘示麦克风阵列200的声音接收波束的示意图。参照图1B及图4B，在一实施例中，辅助听力装置10的处理器131可用以判断第一声音讯号S1的来源S的方向。例如，处理器131可根据麦克风阵列200中的每一个麦克风所接收到的第一声音讯号S1的强度判断第一声音讯号S1的来源S的方向。在判断来源S所在的方向后，辅助听力装置10可根据来源S控制麦克风阵列200中的各个麦克风(即：麦克风211、221、231及241)开启或关闭，藉以形成指向来源S的声音接收波束B。

在另一实施例中，辅助听力装置10更包括耦接于处理器131的输入端400。输入端400例如是支持通用串行总线或蓝芽等通讯技术的通讯接口，并且可接收来自外部装置的控制命令，其中该外部装置例如是智能型手机等具有运算功能的行动装置，本发明不限于此。控制命令可用以指示辅助听力装置10形成朝向特定方向的声音接收波束B。举例来说，使用者U可使用智能型手机以及输入端400以将关联于来源S的方向的控制命令输入至处理器131。接着，处理器131可根据控制命令控制麦克风阵列200中的各个麦克风(即：麦克风211、221、231及241)开启或关闭，藉以形成指向来源S的声音接收波束B。

综上所述，本发明的辅助听力装置将麦克风设置于颈带上的特定位置，麦克风会被用户的颈部遮蔽，从而使得声音讯号必需经过绕射后，才能被麦克风所接收。声音讯号在绕射过程中产生的延迟会使得麦克风所接收的声音讯号具有方向感并且与人耳直接地接收到的声音讯号相似。此外，具有重量的处理器、储存媒体和麦克风等元件可设置在颈带的内部空间中。使用者的耳朵不需承受过多的重量。据此，相较于传统助听器而言，本发明的辅助听力装置不仅更加美观，更可以降低使用者的不适感。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

【符号说明】

10：辅助听力装置

100：颈带

110：右侧部

120：左侧部

130：后侧部

131：处理器

132：储存媒体

200：麦克风阵列

210：第一槽孔

211：第一麦克风

220：第二槽孔

221：第二麦克风

230：第三槽孔

231：第三麦克风

240：第四槽孔

241：第四麦克风

300：扬声器

400：输入端

500：输出端

A：收音场域

B：声音接收波束

CP：虚拟基准面

CS：上缘曲面D1：第一距离

D2：第二距离

D3：第三距离

L0：标准化频率响应曲线

L1：第一麦克风的频率响应曲线

L2：其他麦克风的频率响应曲线

OS：外缘侧曲面

P1：第一虚拟平面

P2：第二虚拟平面

R：内部空间

S：声音讯号的来源

S1：声音讯号

U：使用者

Claims (12)

1.一种辅助听力装置，其特征在于，至少包括：

一颈带，配戴在一使用者的一颈部，该颈带定义有互相平行的一虚拟基准面以及一第一虚拟平面，其中

当该使用者配戴该颈带时，该虚拟基准面与使用者的一冠状面重叠，且该使用者之一喉部上的最远离该虚拟基准面的一皮肤部份位于该第一虚拟平面，其中该第一虚拟平面与该虚拟基准面相距一第一距离；

一麦克风阵列，设置在该颈带上，其中该麦克风阵列包括一第一麦克风与至少一第二麦克风；该第一麦克风与该虚拟基准面相距一第二距离，第二距离小于该第一距离；

一储存媒体，设置于该颈带的一内部空间中，并且储存一头部相关转移函数；以及

一处理器，设置于该颈带的该内部空间中，并且耦接该储存媒体以及该第一麦克风或该麦克风阵列中的任一个麦克风，该处理器使用该头部相关转移函数以将该第一麦克风或该麦克风阵列所接收到的一第一声音讯号转换为对应于该使用者的一耳部位置的第二声音讯号；其中，该处理器用以判断一第一声音讯号的一来源，并且根据该来源控制该麦克风阵列中的一或多个麦克风开启或关闭，藉以形成指向该来源的一声音接收波束；

其中，该颈带定义一上缘曲面及一外缘侧曲面，并且该第一麦克风的一收音口面对该上缘曲面；

其中，该颈带定义与该虚拟基准面平行的一第二虚拟平面，当该使用者配戴该颈带时，该使用者的一左耳和一右耳位于该第二虚拟平面，并且该第二虚拟平面与该第一麦克风之间的一距离介于0.5公分至1.5公分之间。

2.根据权利要求1所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该颈带呈一环状型态界定出一左侧部、一右侧部以及连接该左侧部以及该右侧部之一后侧部；以及该虚拟基准面呈相对向外延伸穿越该颈带的该左侧部以及该右侧部。

3.根据权利要求2所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该左侧部以及该右侧部的至少其中之一设置一第一槽孔，且该第一麦克风设置于该第一槽孔之中。

4.根据权利要求1所述的辅助听力装置，其特征在于，该第一麦克风与该第二麦克风对称地设置在该颈带上。

5.根据权利要求1所述的辅助听力装置，其特征在于，更包括：

一输入端，接收一控制命令；以及

该处理器耦接该输入端以及该麦克风阵列，该处理器用以根据该控制命令控制该麦克风阵列中的一或多个麦克风开启或关闭，藉以形成对应于该控制命令的一声音接收波束。

6.根据权利要求1所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该第一麦克风为一全指向式麦克风。

7.一种辅助听力装置，其特征在于，至少包括：

一颈带，配戴在一使用者的一颈部，该颈带定义有互相平行的一虚拟基准面以及一第一虚拟平面，其中

当该使用者配戴该颈带时，该虚拟基准面与使用者的一冠状面重叠，且该使用者之一喉部上的最远离该虚拟基准面的一皮肤部份位于该第一虚拟平面，其中该第一虚拟平面与该虚拟基准面相距一第一距离；

一麦克风阵列，设置在该颈带上，其中该麦克风阵列包括一第一麦克风与至少一第二麦克风；该第一麦克风与该虚拟基准面相距一第二距离，该第二距离小于该第一距离；

一储存媒体，设置于该颈带的一内部空间中，并且储存一头部相关转移函数；以及

一处理器，设置于该颈带的该内部空间中，并且耦接该储存媒体以及该第一麦克风或该麦克风阵列中的任一个麦克风，该处理器使用该头部相关转移函数以将该第一麦克风或该麦克风阵列所接收到的一第一声音讯号转换为对应于该使用者的一耳部位置的第二声音讯号；其中，该处理器耦接该麦克风阵列，该处理器用以判断一第一声音讯号的一来源，并且根据该来源控制该麦克风阵列中的一或多个麦克风开启或关闭，藉以形成指向该来源的一声音接收波束；

其中，该颈带定义一上缘曲面及一外缘侧曲面，该第一麦克风的一收音口面对该外缘侧曲面；

其中，该颈带定义与该虚拟基准面平行的一第二虚拟平面，当该使用者配戴该颈带时，该使用者的一左耳和一右耳位于该第二虚拟平面，并且该第二虚拟平面与该第一麦克风之间的一距离介于2.5公分至3.5公分之间。

8.根据权利要求7所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该颈带呈一环状型态界定出一左侧部、一右侧部以及连接该左侧部以及该右侧部之一后侧部；以及该虚拟基准面呈相对向外延伸穿越该颈带的该左侧部以及该右侧部。

9.根据权利要求8所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该左侧部以及该右侧部的至少其中之一设置一第一槽孔，且该第一麦克风设置于该第一槽孔之中。

10.根据权利要求7所述的辅助听力装置，其特征在于，该第一麦克风与该第二麦克风对称地设置在该颈带上。

11.根据权利要求7所述的辅助听力装置，其特征在于，更包括一输入端，接收一控制命令；

该处理器耦接该输入端以及该麦克风阵列，该处理器用以根据该控制命令控制该麦克风阵列中的一或多个麦克风开启或关闭，藉以形成对应于该控制命令的一声音接收波束。

12.根据权利要求7所述的辅助听力装置，其特征在于，其中该第一麦克风为一全指向式麦克风。

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