CN104954959A - 用于助听器设备的直接数字音频适配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向助听器设备发送第二数字音频信号的装置，并且具有电源以及用于发送交变磁场的感应环。所述装置还具有控制器，其与感应环电流性地、电容性地或电感性地连接。在此，控制器被设计为，将输入的第一音频信号变换为第二数字音频信号，并且使用第二数字音频信号借助感应环产生用于发送第二数字音频信号的控制信号。

Description

用于助听器设备的直接数字音频适配器

技术领域

本发明涉及一种用于向助听器设备发送数字音频信号的装置。

背景技术

助听器设备是用于照顾听障者的可佩戴助听装置。为了迎合大量个人化的需要，提供不同结构的助听器设备，诸如耳后助听设备(HdO)、具有外部听筒的助听设备(RIC：receiver in the canal(接收器在通道中))和入耳式助听设备(IdO)，还例如外耳式助听设备或者通道式助听设备(ITE、CIC)。示例性地列举的助听设备佩戴在外耳上或者耳道中。但是，此外，在市场上还提供骨导式助听器、可植入式或振动触感式助听器。在此，对受损的听力的刺激以机械或者电气的方式进行。

助听设备通常具有输入转换器、放大器和输出转换器作为主要部件。输入转换器通常是声电转换器、例如麦克风和/或电磁接收器、例如感应线圈。输出转换器通常作为电声转换器、例如微型扬声器或者作为电子机械式转换器、例如骨导式听筒来实现。放大器通常集成在信号处理装置中。能量供应通常通过电池或者可充电的蓄电池来进行。

长期以来，已知外部感应线圈，其发送交变电磁场，用音频信号对该电交变磁场进行模拟调制。以这种方式，可以在演讲厅、音乐厅或者教堂中向听障者提供没有干扰环境噪声或回声的音频信号。

为了直接供应高品质的音频信号，已知具有也称为音频靴(Audioschuh)的直接电音频接口的助听器设备。

此外，从文献EP 2222095 A1中已知一种感应环，其挂在颈部并且具有变换器，该变换器将输入的音频信号变换为用于感应线圈的模拟信号，以便将助听设备中的感应线圈作为信号输入端进行控制。该变换器可以作为模拟无线电信号或者还通过蓝牙来接收音频信号。

然而，线缆连接经常被感觉为干扰性的，并且模拟的无线连接受到外部的由诸如电力电子设备或者无线电技术的其它电交变磁场源的干扰影响。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供用于助听器设备的一种装置以及一种系统，其能够向助听器设备舒适并且无干扰地提供音频信号。

上述技术问题通过根据本发明的装置和根据本发明的系统来解决。

根据本发明的用于向助听器设备发送第二数字音频信号的装置具有电源和用于发送交变磁场的感应环。所述装置还具有控制器，其与感应环电流性地、电容性地或电感性地连接。在此，控制器被设计为将输入的第一音频信号变换为第二数字音频信号，并且在使用第二数字音频信号的情况下产生控制信号，用于借助感应环发送第二数字音频信号。电源被设计为从第一音频信号中提取产生控制信号所需的能量。这例如可以通过对第一音频信号的交流分量进行耦合输出和整流或者对第一音频信号的直流分量进行耦合输出来进行。

根据本发明的装置以有利的方式借助感应环发送经过数字编码的第二音频信号。数字音频信号相对于模拟干扰信号更加抗干扰，并且在选择合适的编码或者压缩的情况下提供更好的音调质量。根据本发明的电源以有利的方式使得能够弃用为了进行充电或替换需要中断操作的诸如电池或蓄电池的储能器。

根据本发明的用于向助听器设备发送第二数字音频信号的系统具有根据本发明的用于向助听器设备发送第二数字音频信号的装置，并且还具有音频信号源，其被设计为从要传输的音频信号和第三信号中产生第一音频信号。第三信号适合于确保借助电源对用于进行发送的装置的能量供应。在此，第三信号不会导致助听器设备的佩戴者能听到的噪声。在此可以想到，第一音频信号具有不单独被解释为音频信号的信号分量，例如直流电流分量或者高频分量。

所述音频信号源以有利的方式使得能够向用于进行发送的装置供应能量。因此，能够弃用需要附加空间并且自身带来重量的所述装置中的电池。此外，不需要进行替换或充电的常规开销。

在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制器具有监视装置，其被设计为监视第一音频信号在预定频率范围内的电平，并且如果低于所述电平的预定阈值，则抑制控制信号的产生。

因此，以有利的方式，能够在不再存在具有足够的电平的有意义的信号时，抑制交变电磁场的产生。因此避免例如传输干扰噪声或者背景噪声。同时可以想到，在没有交变场时，助听器设备暂时使接收电路无效，由此节省能量。

在根据本发明的装置的一个可以想到的实施方式中，其具有用于对编码到第一音频信号中的控制指令进行解码的部件。

这以有利的方式使得例如也可以是具有相应的应用的智能电话的音频源能够经由所述装置向助听器设备传送控制信号，因此对其进行控制。

在所述装置的一个可以想到的实施方式中，第三信号是直流电压信号。

直流电压信号能够在所述装置中容易地从音频信号中分离，不产生能听到的人工声音，同时对所述装置提供独立于音频信号的音强的永久的能量供应。

在根据本发明的系统的一个可以想到的实施方式中，第三信号是佩戴者察觉不到的频率范围内的音频信号。

佩戴者听不到的音频信号可以以容易的方式叠加在第一音频信号上并且例如通过高通或低通滤波器从其分离。只要其对于佩戴者来说察觉不到，其也可以永久存在，而不干扰佩戴者。因此能够确保对根据本发明的装置的永久的能量供应。

在根据本发明的系统的一个可以想到的实施方式中，音频信号源被设计为将针对用于进行发送的装置的控制命令编码到第三信号中。

这以有利的方式使得例如也可以是具有相应的应用的智能电话的音频源能够经由所述装置向助听器设备传输控制信号，并且使得能够对其进行控制。

附图说明

结合下面结合附图详细阐述的对实施例的描述，上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现本发明的方法和方式将变得更清楚并且更容易理解。

其中：

图1示出了具有根据本发明的装置的实施方式和音频源的根据本发明的系统的实施方式的示意图；

图2示出了具有根据本发明的装置的另一个实施方式和音频源的根据本发明的系统的另一个实施方式的示意图；

图3示出了图1中的根据本发明的装置的电源的第一实施方式的示意图；

图4示出了图1中的根据本发明的装置的电源的第二实施方式的示意图；

图5示出了电源的实施方式的示意图；

图6示出了与用于发送数字音频信号的根据本发明的装置一起使用的助听器设备的示意图；以及

图7示出了要传输的音频信号、第三信号和第一音频信号的示例性波形。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的系统50的实施方式。系统50具有用于发送第二数字音频信号的根据本发明的装置10和音频源20。

装置10具有感应环14，其在一个可能的实施方式中被设计为，平放在助听器设备100的佩戴者的颈部周围，使得在交变电流流过其时，其在佩戴者的耳部的区域内产生交变电磁场。

交变电流由控制器11产生。为此，控制器11具有电源30，其向变换器40供应电能。在图3、图4和图5中示出了电源30的可能的实施方式。

第一音频信号经由信号线16传导。可以对第一音频信号进行模拟或者还有数字编码。不仅向电源30、而且向变换器40传导第一音频信号。

变换器40将第一音频信号变换为适合于经由感应环传输的第二数字音频信号。在此，特别地优选需要小的电能消耗用于传输的编码和调制方法。其为进行双耳处理的专门的编码和调制方法，像也用于在助听器设备之间进行传输那样。

作为调制方法，例如可以使用频移键控(FSK，Frequency Shift Keying)、相移键控(PSK，Phase Shift Keying)、双相移键控(BPSK，Bi-Phase ShiftKeying)、四相移键控(QPSK，Quadruple-Phase Shift Keying)或者还有差分相移键控(DPSK，Differential Phase Shift Keying)。可以想到的用于数字音频编码的编码方法例如是以小的等待时间而出众的G.711、G.722或者G722.2。但是具有较长的等待时间的方法、诸如MP3也是可以的。

作为优选方式，这里使用像也在助听器设备100中使用的那样的模块或芯片组，从而在双耳助听器设备100中不需要对硬件进行改变，以接收并评价第二数字音频信号。

变换器40具有信号输出端，其与电感耦合部13信号连接，在感应环14中产生交变电流，并且使得装置10向助听器设备100传输第二数字音频信号。

在可能的实施方式中，装置10还可选地具有麦克风12，从而与助听器设备100和作为音频源20的智能电话连接的装置10可以用作免提通话装置。为此，设置另一个麦克风线17，其将麦克风12的音频信号从装置10传输到智能电话。

在可以想到的根据本发明的装置的实施方式中，控制器具有监视装置，其被设计为，监视第一音频信号在预定频率范围内的电平，并且如果低于电平的预定阈值，则抑制控制信号的产生。作为预定频率范围，在此优选设置佩戴者可以感知的频率范围，例如50Hz和4kHz之间或者100Hz和2kHz之间或者100Hz和1kHz之间。作为音频源的信号的预定阈值，可以设置1V、500mV、100mV或50mV的电平或者其以音频信号的数字表示的等同值。优选阈值电平高于信号－噪声差，例如比信号的噪声电平高5、10或20dB。

图2示出了根据本发明的系统50的另一个实施方式。这里，对相同的内容提供相同的附图标记。

图2的实施方式与图1的实施方式的不同之处在于，感应环的耦合不是通过线圈或变压器感性地进行，而是通过电容实现耦合部13。

原则上在本发明的实施方式中还可以想到，在音频源20和控制器11之间不存在线缆形式的信号连接。替代地，可以存在借助无线电波的无线电连接。例如，可以想到使用蓝牙标准，其中，根据本发明，还可以使用经由无线电波的用于音频信号的其它数字或者还有模拟传输方法。例如，还可以想到借助特别是红外线范围内的光进行传输。

在这种情况下，可以想到关于图5详细阐述的电源的实施例。

在此，麦克风12与控制器11信号连接是可以的。在这种情况下，控制器11设置有放大器和A/D转换器，从而可以将麦克风12的信号数字化并且经由无线电连接传输到音频源20。这在音频源20是智能电话时是特别有利的，从而可以经由蓝牙连接例如作为头戴式耳机的装置10。

图3示出了具有电源30的根据本发明的装置10的示例性实施方式。电源30与信号线16电连接，经由信号线16向所述装置传导第一音频信号。

经由整流器元件31对附在信号线16上的第一音频信号进行整流并且传导到储能器元件32。为此，整流器元件31一侧与信号线16的第一芯线连接，并且另一侧与储能器元件32的第一极连接。作为整流器元件31可以使用二极管或者还可以使用诸如桥式整流器或有源整流器的复杂电路。优选特别是具有低正向电压的整流器元件，例如肖特基二极管。为此，音频信号的电平必须大于整流器元件的正向电压。为了使第一音频信号不太大地衰减，例如还可以在信号线16和整流器元件31之间设置电阻。

但是还可以想到，第一音频信号具有直流电压分量或者佩戴者听不到的音调范围内、例如10Hz以下的次声范围内或者例如15kHz以上的超声范围内的交流电压。在此有利的是，这些信号永久、也就是说即使应当不传输能听到的音调时存在并且向所述装置供应能量。数字的第一音频信号也具有交流电压分量，其可以在利用所示出的电路进行整流之后用于永久的能量供应。

储能器元件32一侧与整流器元件31电连接，并且另一侧与参考极电连接。在示出的示例中，这是信号线16的第二芯线。但是，在使用桥式整流器作为整流器元件31时，这也可以是整流器元件31的独立的接头。储能器元件32取决于信号线16上的第一音频信号和所使用的用于能量供应的频率范围的类型。如果音频信号叠加了直流电压，则储能器元件32可以是具有小电容的电容器或者可以完全去掉，因为在电压供应中不会发生中断。

如果第一音频信号具有永久的交流电压分量，则其是听不到的音调或者是数字编码的交流电压分量，因此储能器元件在电容方面设计为能够跨接该交流电压分量的至少一个周期。储能器元件的电容的典型值于是至少处于微法的范围内。

如果来自电源的能量仅从模拟的第一音频信号获得，则需要储能器元件还必须桥接第一音频信号中的短的间歇。为此，需要储能器元件32的电容处于几百微法或者毫法的范围内。于是，例如可以使用所谓的超级电容器或者能够快速充电的蓄电池，作为储能器元件32。

根据第一音频信号、储能器元件32的设计和由电源30供应能量的变换器40的要求，还需要使由储能器元件32提供的电压变平滑或者还加倍。为了进行平滑，可以设置调节器。在此，当调节器同时被设计为电压转换器33，使得在第一音频信号中的交流电压的幅度小的情况下，也能够对变换器40提供足够的供电电压时是有利的。电压转换器33布置在储能器元件32和变换器40之间，并且使电压保持变换器40需要的值。例如，可以将电压转换器33设计为电感式配电转换器或者电容式充电泵。在第一音频信号的电压或幅度足够高的情况下，电压转换器33也可以是简单的纵向调节器。

信号线16利用在图3中通过电容器实现的直流电压去耦元件15与变换器40的音频信号输入端关于直流电压去耦，从而仅模拟或数字的第一音频信号的交流电压分量到达变换器40。仅信号线16的另一个芯线作为与变换器40的电耦合的地参考电势。

在此还可以想到，在信号线16上对称地传输第一音频信号。在这种情况下，可以在信号线16的两个芯线上分别设置电容器作为直流电流去耦部件。还可以想到传输变压器，或者特别在数字的第一音频信号的情况下，还可以想到通过光耦合器的直流电流去耦。

在本发明的一个可能的实施方式中，还可以想到，控制器40在没有耦合部13的情况下与感应环14直接电耦合。由此，可以省去用于耦合部13中的电感变压器或者电容的额外空间。

图4示出了具有另一个电源30的装置11的另一个实施例。相同的元素用相同的附图标记表示。

图4的实施方式具有两个整流器元件31，其以不仅交流电压信号的正半波，而且交流电压信号的负半波都贡献于储能器元件32的充电的方式接线。此外，整流器元件31并非电流性地与信号线16的传导交流电压信号的芯线电连接，而是经由耦合电容器34构成电容耦合。还可以想到与信号线16的第二芯线电容耦合或者经由第二传输变压器耦合。此外，信号线16经由传输变压器15与变换器40电感连接。

在图4的实施方式中，可以不经由信号线16上的直流电压分量、而仅经由交流电压分量获得装置10的电源，该交流电压分量是模拟音频信号的能听到或者听不到的谱中的分量或者是数字音频信号的编码的交流电压分量。

图5示出了具有像例如在图2的装置10中可以想到的那样的电源30的另一个实施方式的装置11的另一个实施例。相同的元素用相同的附图标记表示。

图2的装置10没有信号线16用于传导第一音频信号，而第一音频信号20利用无线电传输方法在音频源20和装置10之间进行传输。

相应地，电源30也无法经由信号线16传导能量。然而可以想到，设置可充电的蓄电池作为储能器元件，其通过整流器元件31由充电线圈35充电，因此使得装置10能够在较长的时间内工作，其中，该充电线圈被外部充电装置电感性地馈送能量。然而，也可以使用可替换的一次性电池作为储能器32。

图6示出了与用于进行发送的根据本发明的装置10一起使用的助听器设备100的主要结构。在用于佩戴在耳后的助听器设备外壳1中，内置了用于接收来自周围的声音或者声学信号并转换为电信号的麦克风2。同样集成在助听器设备外壳1中的信号处理装置3对第一音频信号进行处理。信号处理装置3的输出信号被传输到扬声器或听筒4，其输出声学信号。必要时，声音经由用耳成形术(Otoplastik)固定在耳道中的声音软管传输到设备佩戴者的鼓膜。但是，还可以想到另一电机械转换器，例如骨导听筒。助听设备的能量供应、特别是信号处理装置3的能量供应通过同样集成在助听设备外壳1中的电池5进行，电池5布置在可旋出的电池盒20中。

此外，助听装置具有感应线圈6，其被设计为接收交变电磁场并且转换为电信号，其被传导到信号处理装置3。在信号处理装置3中设置有通信单元7，其对从感应线圈6接收到的信号进行解调和解码，并且向信号处理器3提供以经由听筒进行输出。作为音频信号的调制方法并且为了对音频信号进行编码，特别地使用针对双耳助听器系统的两个助听器设备100之间的通信开发的方法。其一方面为小的能量消耗而设计，另一方面在这种助听器设备100中不再需要设置独立的用于接收这种交变电磁场的元件，或者不再需要实现需要附加存储器空间和处理器资源的用于装置10的其它算法。

图7在最上面的曲线图中示出了要传输的音频信号60。该要传输的音频信号60逐渐衰减，使得对于时间t的一部分不存在交流电压U。为了确保变换器40的能量供应，在根据本发明的系统50的可以想到的实施方式中，设置为音频信号源20除了要传输的音频信号60外还产生第三信号61。

在所示出的实施方式中，第三信号61是具有恒定幅度的高频音频信号。在此，高频音频信号被理解为具有不再落入助听器设备的佩戴者的听力范围内的频率的音频信号。在此，其通常是大于8kHz、10kHz或者15kHz的频率，其特别地还落入这样的频率范围，针对该频率范围，音频信号源20被设计为产生并输出其。在此，优选变换器40被设计为该高频音频信号不经由感应环14向助听器设备100传输。因此，例如可以设置为在变换器40的输入端，第一音频信号62通过低通滤波器将高频音频信号去除。

但是还可以想到，第三信号是直流电压信号。于是音频信号源20必须被设计为输出这种直流电压信号。

在一个实施方式中，还可以使用第三信号，以向助听器设备100传输控制信号。

例如，可以使用代码对在图7中示出的第三信号61进行幅度或频率调制，以传输控制指令。在这种情况下，控制器40必须被设计为对该代码进行解调，并且利用合适的编码方式、优选以数字方式将其作为第二信号的一部分经由感应环14输出。相应地，助听器设备100必须被设计为识别并执行控制指令。

可以想到，例如作为音频源20的智能电话上的远程控制应用产生该控制指令，并且将其编码到第三信号中。

如果音频源20是数字音频源，则还可以想到，将控制指令引入音频源的位流中，并且例如通过专用数据包标志与音频数据进行区分。

同样，可以通过接通和断开对作为第三信号的直流电压信号进行编码，其中，需要相应的滤波器，以避免在助听器设备中能听到嗒嗒声。

虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例限制，本领域技术人员可以得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于向助听器设备(100)发送第二数字音频信号的装置，其中，所述装置(10)具有：

电源(30)，

感应环(14)，用于发送交变磁场，

控制器(11)，其与所述感应环(14)电流性地、电容性地或电感性地连接，其中，所述控制器(11)被设计为，将输入的第一音频信号变换为第二数字音频信号，并且在使用所述第二数字音频信号的情况下产生控制信号，用于借助所述感应环发送所述第二数字音频信号，

其中，所述电源(30)被设计为，从所述第一音频信号中提取产生所述控制信号所需的能量。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器(11)具有监视装置，其被设计为，监视所述第一音频信号在预定频率范围内的电平，并且如果低于所述电平的预定阈值，则抑制所述控制信号的产生。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置(10)具有被设计为对编码到所述第一音频信号中的控制指令进行解码的部件。

4.一种用于向助听器设备(100)发送第二数字音频信号的系统，其具有根据权利要求2或3所述的装置(10)，并且还具有音频信号源(20)，该音频信号源被设计为，从要传输的音频信号和第三信号中产生所述第一音频信号，其中，所述第三信号适合于确保借助所述电源(30)对用于进行发送的装置(10)的能量供应，并且其中，所述第三信号不会导致所述助听器设备(100)的佩戴者能听到的噪声。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第三信号是直流电压信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第三信号是佩戴者察觉不到的频率范围内的音频信号。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统和根据权利要求4所述的装置(10)，其中，所述音频信号源(20)被设计为，将针对用于进行发送的装置(10)的控制命令编码到所述第三信号中。