專利名稱：改進的電話聽筒的制作方法
技術領域：
本發明涉及電話聽筒(telephone handset)，其利用信號處理技術對聽力受到損傷的人員進行幫助。
背景技術：
許多電話聽筒配備有稱作HAC線圈或者助聽器兼容(Hearing AidCompatible)線圈的裝置。HAC線圈起到天線的作用，將聽筒接收的音頻信號廣播到附近的包含類似線圈(稱作T線圈，作為接收天線)的助聽器。這種結構使得助聽器能夠接收通過聽筒內的揚聲器接收的相同音頻信號。
本發明的一個或多個發明人試圖改進HAC線圈和T線圈之間的信號傳遞。這一努力使聽筒中產生了意想不到的改進，使得聽力受損者能夠更容易地理解通過該改進的聽筒傳遞的語音，而不必使用T線圈或相關的助聽器。
發明內容
在本發明的一種形式中，具有高度磁致伸縮(magnetostrictive)磁芯的電感器連接到電話聽筒中的揚聲器。
圖1表示現有技術中使用的電話聽筒；圖2表示本發明的一種形式；圖3表示可在圖2的裝置中使用的一種類型的磁致伸縮線圈39；圖4是圖2中的電感器39與圖2的揚聲器33串聯的電示意圖；圖5是由圖4中的信號發生器115產生的梯形輸入105，以及由圖4中的頻譜分析儀112測量的結果輸出100的時域曲線圖；圖6和6A示出了圖5中的輸出100的頻譜；圖7表示本發明的一種形式；圖8表示本發明可設計實現的陷波濾波器的頻率響應；圖9是表示輻射噪聲N的示意圖；圖10表示電話聽筒；圖11示意性地表示例如助聽器的一般聽力器械500；圖12表示本發明的一種形式。
具體實施例方式
圖1表示電話聽筒3，電話聽筒3在耳機9中包含揚聲器6。許多這樣的聽筒配備有可與揚聲器6連接的HAC線圈18。這種配備有線圈的聽筒通常稱作HAC(或助聽器兼容)類型。HAC線圈18產生磁場21，并在助聽器27位于接近聽筒3的附近時，與附近助聽器27內的類似線圈(通常稱作T線圈，或者電話線圈)24耦合。
上述耦合將揚聲器6接收的電信號傳遞給助聽器27，從而使得助聽器能夠接收與揚聲器6接收電信號相同的電信號。助聽器27然后將該信號發送到聽力受損者所使用的耳機30或者其它裝置。
助聽器27可對音頻信號應用信號處理技術，以使聽力受損者能夠更容易地聽清該信號。或許最普通的信號處理技術只是對信號進行簡單的放大，但是也可使用其它更復雜的技術。這些技術包括但不限于1)濾波，其中，減小一個或多個頻帶中的振幅，從而阻止它們原始的振幅到達接收者；2)選擇性放大，可看作一種類型的濾波，其中，將選定的頻帶比其它頻帶更多的放大；3)相移；4)時延；以及5)頻移，其中，對一個或多個頻帶偏移頻率。
此外，上述信號處理技術包括將輸入信號分為兩個或更多的頻帶，然后在單獨的頻帶中使用上述五種技術的一種或多種技術。另外，可對不同的頻帶應用不同的技術。
本發明的發明人的一個或多個從事的項目是對HAC線圈18和助聽器27內的T線圈24之間的耦合進行改進，以放大助聽器27接收的信號。這種放大的一個目的在于提高信號噪聲比。
人員曾經試圖增加圖1中的磁場21的大小。可以看到，在一個聽筒中設置的特殊線圈18為空心磁芯(air-core)類型。為了增加磁場21，人員進行了用含鐵磁芯替換空心磁芯的研究測試。
一個原因在于，例如線圈18的導線所輸送的電流會產生磁場矢量(稱作H矢量)。圖1中的箭頭21表示這種矢量。H矢量更準確地被稱作磁場強度。
另一矢量與H矢量相關，即，被稱作磁通密度的B矢量。B矢量與H矢量相關聯的公式為B＝μH，其中，μ是H矢量所在的材料的磁導率。
在空心磁芯線圈中，H矢量存在于空氣中。磁導率μ相對較低。但是，鐵的磁導率μ相對較高，可為空氣的磁導率的10,000倍、100,000倍甚至百萬倍。
已經發現，包含空心磁芯線圈18在通過用鐵芯代替空心磁芯，能將B場的大小增加10,000到一百萬倍。其原因同樣在于B向量等于H向量乘以μ。如果在將磁芯從空氣改為鐵時，μ乘以例如100,000，那么，B向量同樣乘上100,000。
為此，具有含鐵磁芯的電感器被制造出來并在電話聽筒中得到使用。但是，在測試過程中，聽力受損者發現了一種與對線圈18和正在使用的助聽器之間的耦合的改進無關的現象。
他們發現，從改良的聽筒發出的音頻信號在由未戴助聽器的耳朵接收時比以前更容易聽清。
另外的研究得到了這樣的結論(或者信念)鐵芯線圈的顯著特征不在于具有用來增加磁導率的鐵芯。而是發現，鐵芯是磁致伸縮的，而改進的聽清程度歸功于這種磁致伸縮特性。
磁致伸縮材料是能夠在施加磁場方向上顯著改變大小的材料。
根據這一發現，本發明的發明人的一個或多個對不同類型的磁致伸縮材料進行了研究。他們最終發現，在由聽力受損者來感覺時，市場上所售的名為METGLAS的磁致伸縮材料具有優良的結果。METGLAS是位于美國29526南卡來羅納州的康惠的聯合路440號的美特格拉斯有限公司(Metglas，Inc.，440 Allied Drive，Conway，SouthCarolina，USA 29526)的一個商標。
用METGLAS形成的線圈被制造出來，并接著在電話聽筒中進行了測試。該測試揭示出三個重要特征。一個特征在于，在一個測試中，具有深度程度聽力障礙的人將改良的聽筒產生的語音信號與類似的但未改良的聽筒(包含普通的T線圈)產生的語音信號進行比較。結果發現，改良的聽筒能使得語音具有改進的聽清程度。
這類所使用的測試在聽力學中描述為語音辨別測試。用于表示聽覺損失的術語“深度(profound)”將在下面進行定義。
第二個特征是在對具有正常聽力的人進行的測試中發現的。他們發現，改良的聽筒要么(1)不會使聽筒產生的語音失真，要么(2)這些失真不會影響這些語音在被這些人員接收時的聽清程度。
第三個特征是在對具有深度聽覺損失的聽力受損者的大腦機能進行的測試中發現的。普通的聽筒對于沒有助聽器的這些人員不能產生任何可測量的大腦反應。這樣可推斷，他們耳朵中的聽覺機構在向大腦傳遞聽覺信號方面有所不足。
與此相反，當使用包含METGLAS磁芯的線圈的經過改良的聽筒時，可檢測到大腦反應，從而推斷出該經過改良的聽筒至少部分克服了聽覺機構中的某些不足。大腦反應是使用診斷技術中公知的聽覺腦干反應(ABR)協議來進行測量的。
圖2表示了本發明的一種形式。電話聽筒30包括可在市場上買到的揚聲器33和具有高磁致伸縮磁芯的電感器39。圖3表示一種合適的電感器39。
環形磁芯42由可在市場上買到的公知的商標名為METGLAS的材料制成。如同在普通電感器中使用的那樣，普通的磁導線在磁芯42上纏繞多圈。纏繞的次數或圈數優選地為150到250的范圍。在以聲頻率測量時，電感為在0.5到8.0毫亨之間。電阻為1到5歐姆之間。
人員進行了對圖2中的裝置的運行的模擬。圖4表示一種形式的電感器-揚聲器系統。給定每個部件的電感值和電阻值。圖5表示本發明的對于由圖4中的信號發生器115產生的1,000赫茲頻率的梯形輸入105的響應或輸出100的計算時域曲線圖。所述響應是在圖4中的位置115處測量的。
圖6是梯形輸入以及輸出(它們的標注如圖所示)的頻域表示或傅里葉頻譜，并僅示出在11KHz或更低處的頻率圖6A表示在豎軸上放大刻度的曲線，從而示出了在圖6中那些太小而不能顯示的頻率成分。另外，7.0KHz及更高處的頻率在該曲線圖的右側以更大的放大刻度描繪。
圖6和圖6A清楚地示出了與輸入相比，輸出中的奇次諧波減少了。從圖6和圖6A中可以看出，高頻受到了衰減，所以從這些圖中可以看出，圖4中的線圈具有低通濾波器的作用。另外，該低通濾波器由單個元件(即，纏繞于磁滯伸縮磁芯上的電感器)構成。
除了以上描述的特征之外，本發明還為位于計算機監視器或手機附近的助聽器使用者帶來一些益處。
公知地，計算機監視器和手機都在助聽器中產生電磁干擾(EMI)和其它雜散輻射(stray radiation)。其它的雜散輻射源，例如熒光燈、車輛中的發動機以及車輛中的計算機芯片，也會在助聽器中產生電磁干擾。
這種干擾產生用戶可聽到的噪聲，從而對用戶要接聽的到來聲音產生干擾。已經發現本發明能降低或消除這種EMI以及其它類型的EMI。
圖9表示了鄰近于人耳E的、圖2的聽筒。標準的助聽器HA設置在人耳E中。在圖中還示出了EMI源S以及輻射電噪聲N。本發明的發明人已經發現，圖9中的結構降低了助聽器HA中的EMI，至少使用者感覺是這樣的。
對噪聲降低的一個可能的解釋如下。簡單地說，這一解釋主要集中在噪聲N進入助聽器HA的兩條路徑上。一條路徑是通過大腦(head)或頭骨(skull)。將在下面立即闡述能阻斷這一路徑的某些可能機構。第二條路徑是通過耳道，這一路徑可通過本發明來阻斷，如下所述。
在圖9中，虛線T表示耳朵A周圍的人體組織，這些組織通常是人的頭。這些組織大部分由水組成。水包含大量電解質，因此是導電的。由于水具有導電性，所以它在理論上將反射電磁輻射，這是因為導體通常被看作這種輻射的反射體。因為噪聲N具有電磁輻射的形式，所以包含電解質的水在理論上會對噪聲N進行反射。反射的噪聲N不會到達助聽器HA。
但是，包含電解質的水可能并非是理想的反射體。某些噪聲N可能會進入水中。水中的電解質可消散這些進入的噪聲，下面將描述可能的兩種消散方式。
公知地，諸如噪聲N的電磁輻射包括兩個場矢量電場和與電場成90度排列的磁場。這些場矢量不斷振蕩。
也就是說，每個場矢量的幅度大小增加到正峰值，然后降低為零。然后場矢量倒轉方向，并增加到負峰值。在到達負峰值后，場矢量減小為零，然后增加到正峰值，并重復上述過程。水是偶極子每個水分子包括正電荷端和負電荷端。作為偶極子，水分子傾向于與電場矢量對準(align)。因為該矢量在方向上不斷變化，所以水分子也試圖在方向上不斷變化，以便與電場矢量保持對準。
水分子的這種持續運動產生熱能，而振蕩的電場矢量可使得這種運動增加。由振蕩的電場引起的水的擾動(agitation)使得溫度略微上升。溫度的升高會從噪聲N中的電場矢量中吸收能量。理論上，這一能量吸收會減小電場矢量的大小，從而降低到達助聽器HA的噪聲N。
對振蕩的磁場矢量可進行類似的分析，振蕩的磁場矢量可在包含電解質的水中產生渦電流(eddy current)，同樣可吸收能量。
因此，以上描述的能量吸收方式可用來阻斷通過頭骨組織到達助聽器HA的部分或全部的噪聲N。
到達助聽器的第二條路徑是通過耳道(未示出)。但是，當聽筒靠近耳朵E時，導線W、揚聲器33中的導線線圈(未示出)、線圈200以及磁致伸縮電感器39可作為接收天線，并獲得噪聲N。
如上所述，由于磁致伸縮材料的抵抗性，所以連接到這些導線的磁致伸縮電感器39可消散噪聲N中的能量。
應該強調的是，以上的描述是對于所觀察到的現象的可能解釋。所觀察到的現象是，當聽筒30靠近佩戴助聽器的人的耳朵時，抑制了助聽器HA在位于計算機監視器或手機附近時可能接收的干擾。以上的討論成為似乎合理的論據。
現在將解決圖9中的兩個問題。如果線圈39是開路的，在磁致伸縮線圈39中消散噪聲能量似乎是不可能的。原因之一是，在這種情況下沒有電流通過該線圈。因此，線圈39可能需要為閉路的(由電阻R表示)，以便進行如上所述的噪聲抑制。
第二個問題是線圈200不是必需的。在某些應用中可去掉線圈200。
本發明的發明人發現了上述的噪聲抑制特征的另一應用。他們發現當將圖9的聽筒30制造成包括磁致伸縮線圈39的聽筒時，它對于具有正常聽力的人來說可能有利。
具體地，如圖10所示，結合有如上所述的磁致伸縮線圈39的電話聽筒300與手機305一起以所謂的免提方式使用。據具有正常聽力的人報告，經過改良的聽筒300提高了音質。
因此，聽筒300提供了以上所述的三種操作模式，即(1)支持助聽器的T線圈，(2)由佩戴助聽器的人以麥克風模式使用，以及(3)由目前未使用助聽器的聽力受損者單獨使用聽筒300。此外，聽筒300為具有正常聽力的人提供了改進的音質。
附加考慮1.已經發現，在將單獨的電無源裝置(即，包含磁致伸縮磁芯的電感器39)增加到電話聽筒中時，使聽力受損者更容易聽清語音。應該相信，磁致伸縮電感器39執行一個或多個通常由助聽器執行的信號處理功能。這些功能包括1)濾波；2)選擇性放大；3)相移；4)延時；以及5)頻移。
2.在本發明的一種形式中，除了HAC線圈之外，在聽筒中使用包含磁致伸縮磁芯的電感器以與T線圈耦合。在圖7示出了一個實施方案中，電話聽筒150包括現有技術的揚聲器155、現有技術的HAC線圈160以及如本文描述的磁致伸縮電感器165。這種聽筒使得期望借助助聽器的人能夠利用線圈160，并使其他人能夠單獨使用該聽筒。
3.以下是一種設計實施本發明的聽筒的方法首先，獲取聽筒的期望運行特征。例如可通過對聽力受損者進行測試確定期望的運行特征，從而確定出此人的需要。作為具體的示例，可確定特定的人在特定的頻率范圍中的聽力下降。此人所需的輸出特征可能是要求在該頻率范圍中增加振幅，以對上述聽力下降進行補償。
期望的輸出特征可由有時被稱作頻率響應的聽筒傳遞函數來規定。頻率響應這一術語通常指的是一種對輸入頻譜進行響應，而產生的輸出頻譜，例如圖8中的輸出頻譜。
在圖8中的示例中，可以看出輸入頻譜在從F1到F20的所有頻率上是均勻分布的。但是，輸出頻譜卻在F7到F10的范圍中下降了頻率。在這一特殊示例中，由于在F7到F10之間的頻率特性曲線下凹，所以陷波濾波器(notch filter)是期望運行特征。當然，這個特征是示例性的，特定的期望輸出頻譜取決于所討論的應用。
一旦確定了期望輸出特征，則對圖3中所示的不同類型的線圈進行測試，每個線圈例如在以下方面具有差別，例如(1)纏繞圈數，(2)磁芯直徑，以及(3)磁芯材料。例如，在電話聽筒中通過用每個線圈取代現有的HAC線圈來完成測試。在這一測試中，每個線圈分配有品質因數或指標(metric)，以表示線圈-聽筒組合實現期望運行特征的程度。然后，選用具有最佳指標的線圈。
4.本發明的發明人強調，通常來說，當為聽筒指定特定的運行特征時，并未因此而確定所需的特定磁致伸縮電感器。原因之一是，磁致伸縮電感器與聽筒的揚聲器以及其它部件似乎相互電影響。
因此，揚聲器和其它部件的電性質影響運行特性。因為在不同聽筒中的不同揚聲器具有不同的電性質，所以所用的線圈必須與所討論的特定聽筒相匹配。
5.本發明的發明人指出，傳送給聽筒使用者的聲音信號不是必須由聽筒的揚聲器專門產生的，而是還可由磁致伸縮電感器產生。也就是說，磁致伸縮電感器線圈可作為輔助揚聲器。
此外，因為磁致伸縮電感器通常與聽筒的外殼(housing)固定，所以該線圈的振動可能傳遞到外殼。實際上，外殼可作為揚聲器紙盆(speaker cone)，并將該振動耦合到空氣或與外殼接觸的人耳。
6.附加的考慮3假設了預定的輸出特征是在聽筒的設計期間產生的。在另一方法中，不使用預定的輸出特征。而是對每個不同的人采用試驗的方法。在聽筒中插入不同的線圈，并由聽力受損者通過聆聽該聽筒來對其進行檢查。此人選擇產生最佳輸出的聽筒。
7.在一個實施方案中，電感器的磁芯由具有大于10ppm的磁致伸縮因子的金屬玻璃(Metglas)合金制造。
8.應該認識到，許多含鐵化合物和合金可能是磁致伸縮的。還應該認識到，由電阻器、電容器和電感器構成的濾波器在電話系統中使用。還應該認識到，某些具有鐵氧體磁芯的電感器理論上可能分類為磁致伸縮。
因此，可以說現有技術的電話系統在通向這些系統的電話聽筒中的揚聲器的信號路徑中包含磁致伸縮電感器。
但是，這種磁致伸縮本質上是微小的(de minimus)，并且并不能認為是為聽力受損者改進了聽清程度，如本文所述。
另外，磁致伸縮是損失的來源。例如公知地的是，變壓器(包括電感器)中的磁致伸縮產生熱量，這就是一種類型的損失。在上面段落中描述的濾波器的設計者探索具有最小損失的電感器和電容器。
另外，用于本發明的電感器中的磁致伸縮很可能使電感器具有電阻性質。也就是說，磁致伸縮電感器最有可能表現為類似于與理想電阻串聯的理想電感器。在某種程度上，電阻代表了由磁致伸縮引起的損失。出于分析和設計的目的，磁致伸縮電感器表示為配對有電阻器的電感器。
所討論的電話濾波器的設計者并未對這種電路元件進行優化。原因之一是，總電感器不再表現為純電感器，因此更難以模型化。例如，在濾波器設計中，純電感器在數學上表示為jwL，其中，j是虛數算子；w是施加的信號的角頻率，單位是弧度每秒；而L是電感，單位是亨利。
增加電阻器使得磁致伸縮電感器表示為R+jwL，其中，R是電阻，單位是歐姆。現在，它是復變量代數意義上的二元復量，增加了代數計算的復雜度。
另外，如上所述，盡管代數計算已經變得較復雜，但是增加R項并不能得到濾波方面的有益效果。
因此，本發明的發明人認為，盡管在現有技術中的電話的信號路徑中已經具有濾波電感器，但是以下的結論似乎很清楚。第一，與本發明不同，這些電感器并未對聽力受損者提供幫助。第二，在很多情況下，這些電阻作為音頻濾波器的部件使用。增加磁致伸縮會增加損失，同樣會增加阻抗項。后者使得計算更復雜，并因此使得濾波器的設計更復雜。第三，由磁致伸縮引起的復雜度的增加并不能通過磁致伸縮得到任何有益效果得到補償。
9.應該對兩種類型的頻移進行區分。在一種類型中，輸入頻率成分f1在輸出中偏移為新的頻率，例如f11。但是在輸出中并不會找到輸入頻率成分f1；它由f11所取代。
在另一種類型中，除了頻率f11，在輸出中能夠找到頻率成分f1或其一部分。
本發明研究了兩種類型的頻移。此外，應該注意到，如果將頻移信號的輸出頻譜與輸入頻譜相比較，則可在輸出頻譜中發現輸入頻譜中未出現的信號成分(即，偏移的成分)。可以說，增加了新的頻率成分并出現在輸出中。
10.磁致伸縮電感器是無源裝置。無源的一種定義是，輸出功率不超過輸入功率。與之相反，在有源裝置(例如晶體管放大器)中，輸出功率可超過輸入功率。
11.磁致伸縮材料可用于在聲納工作中使用的磁致伸縮變換器。
12.以上的描述是在電話聽筒方面進行的。本發明也可應用于將聲音傳送到收聽者的任何設備，包括聽筒；耳機；連接到通信裝置(例如電話和用戶音頻設備)的耳機；便攜式手持電話和手機；免提電話和其它聽筒；以及類似于聽筒的、所有工作部件基本都容納在單個外殼內的電話。
同樣地，到達聽筒的音頻信號源并不一定認為是重要的。這個信號能以無線方式傳送。它能以數字格式發起，例如在從音樂CD或從來自互聯網的電話信號(例如VOIP，互聯網語音傳輸協議(Voice OverInternet Protocol))發起時。
本發明以其一種形式在單個個體使用的私人揚聲器中使用，但并沒有在能夠產生幾個個體都能聽到的聲音的揚聲器中使用。
13.應該認識到，圖3中的線圈39可由具有不同形狀和尺寸的不同材料制成，并具有不同的纏繞圈數。例如可發現線圈的電感是提高本文描述的聽清程度的主要因素。
公知地，增加纏繞圈數將使電感增加，而減小纏繞圈數將使得電感減小。同樣公知的是，增加磁芯材料的磁導率將使得電感增加，而減小磁芯材料的磁導率將使得電感減小。
因此，只需考慮(1)纏繞圈數以及(2)磁芯材料的磁導率，就能以多種方式獲得特定的電感。
14.在一個實施方案中，圖3中的磁致伸縮線圈39的磁芯由高飽和度材料制成。高飽和度的定義是具有大于5,000高斯的飽和度。許多金屬玻璃合金具有20,000高斯或更高的飽和度。
15.在上面的討論中使用了術語“深度聽力損失(profound hearingloss)”。它是用于描述人的聽力的五個專門術語中的其中一個專門術語。這五個術語及其相關的聽力損失如下所述正常-0到25dB；輕微-26到45dB；中度-46到70dB；嚴重-71到90dB；以及深度-91dB以及更高。
縮寫dB表示分貝(decibel)，分貝范圍指以分貝形式測量的、人能夠聽見的無噪聲的聲音。例如具有正常聽力的人可聽到在0到25dB范圍內的安靜聲音。當然，這是群體平均并非每個正常人都能聽見該范圍低端值的聲音。
因此，經受深度損失的人不能聽見小于91dB的聲音。作為參照系，普通會話被測量為大約50dB。
16.已經發現本發明能夠提供對具有中度、嚴重和深度聽力損失(聽力學中定義的術語，在前面的部分中進行描述)的人進行幫助。
本發明應該與其它在電話中使用的為聽力受損者提供幫助的裝置相區別。這些裝置是常見的可調節音量的控制裝置。但是，這些控制裝置只能對具有輕微到中度聽力損失(見上面第15點定義的術語)的人提供幫助。
17.本發明的發明人指出，本發明提供了三種操作模式。假設聽力受損者使用具有允許選擇進行以下操作的開關的標準助聽器(1)T線圈操作，(2)麥克風(即普通)操作，其中，助聽器中的麥克風拾取進入的聲音并對其放大，以及(3)可能的其它設置。
還假設電話聽筒或其它裝置配備有(1)圖3中的磁致伸縮線圈39，(2)標準的T線圈，以及(3)耳機的標準揚聲器。
在第一種操作模式中，操作者將助聽器中的開關設置為麥克風設置，并像聽力沒有受損的人那樣使用該聽筒。助聽器為操作者從聽筒中的揚聲器接收聲音并將其放大。在第一種模式中，本發明消除了許多常常被佩戴助聽器的人聽見的討厭的聲反饋。這種聲反饋聽起來常常像嘯聲一樣。
可以認為，人員能夠以通過使用T線圈與電話聽筒一起來避免聲反饋，如上所述，并從而消除聽筒中的揚聲器和助聽器中的麥克風之間的聲耦合。這種耦合是聲反饋的主要原因。
但是，在所有助聽器中并非都使用T線圈。大約百分之二的助聽器是非常小的耳道式(in-canal)類型。在現今的技術中，還沒有開發出非常小尺寸、能裝配到耳道式助聽器中的T線圈，或者這種T線圈至少還不能以合理價格的廣泛普及。因此，使用耳道式助聽器的人員仍然要經受聲反饋。如上所述，本發明在第一模式中降低或消除聲反饋。
在第二操作模式中，操作者將上述開關設置為T線圈設置，并將聽筒鄰近助聽器設置。操作者通過助聽器來接聽電話。在第二模式中，聲反饋也同樣受到抑制。
在第三操作模式中，操作者未使用助聽器，而是單獨使用聽筒。如上所述，圖2中所示的聽筒本身已經成功地由聽力損失超過中度的人單獨使用。
18.電感器中的磁致伸縮磁芯使施加到電感器的AC信號產生損失，并從而被稱為“有損失的(lossy)”。
19.如上所述，本發明在電話聽筒或聽筒中降低了來自諸如計算機監視器和手機的源的電磁干擾。同樣也降低了來自其它類型雜散輻射的干擾，例如來自熒光燈的輻射和來自電動機中電弧的輻射。
因為所有類型的電磁輻射都具有共同的性質，即多個頻率的電磁輻射，因此可以相信，不論EMI的來源，本發明都能成功地抑制所有類型的EMI。
這包括頻率成分隨機分布的EMI。這也包括頻率成分均勻分布的EMI。后面的類型有時被稱為“白”噪聲，“白”噪聲通過模擬包括所有色光(實際上是頻率)的白光而得到。
20.一種已經過測試的環形磁致伸縮磁芯指定為霍尼韋爾/同盟(Honeywell/Allied)的部件號為0803 MDGC磁芯，其指的是由玻璃金屬材料制成的、沒有繞組的裸露的環形磁芯。經過測試的另一種磁芯是由阿莫泰克(Amotech)公司銷售的部件號為C0715(M)的磁芯。
21.一類測試表明本發明造成了一類頻移。例如，進入的2千赫茲頻率全部或部分地偏移為4千赫茲。
這種偏移部分地解釋了本發明在為聾人提供改良接聽的電話方面的成功。一個解釋如下。
眾所周知，正常的人類聽覺占用從大約50Hz到大約15KHz或20KHz的頻譜。但是，在現今的技術中，普通電話具有大約2,500或3,000Hz的帶寬。因此，電話僅能使得人類聽覺范圍中較低的2,500或3,000Hz通過。高于這一范圍的頻率被阻斷。
因此，例如，如果一個假想的人不能聽見低于5,000Hz的頻率，那么理論上，此人就不能使用電話。
本發明在執行剛才所述的頻移時，可看作是恢復電話系統抑制的帶寬。也就是說，如果沒有本發明，電話的使用者將聽見具有最高為2,500或3,000Hz的帶寬。但是使用本發明，增加了4KHz的成分。
因此，本發明可看作擴展了電話帶寬，或者增加了電話帶寬之外的頻率。本發明可看作(1)合成一個或多個落在電話帶寬之外的包含信息的頻率成分，以及(2)向上述的合成成分增加到傳送到電話使用者的聲信號中。這可看作是降低反向掩蔽(backward masking)效應。
本發明可應用于外置或內置的助聽器或者輔助裝置，并通常可應用于聽力器械。
圖11示意性地示出了一般的聽力器械500，例如助聽器。聽力器械500包括揚聲器505。模塊508表示麥克風以及放大和處理電路。具有本文描述類型的具有磁致伸縮磁芯的電感器510與揚聲器505連接。
如上所述，耳道式的助聽器通常未配備有T線圈，這是因為耳道式的助聽器尺寸較小。但是，已經發現，可從阿莫泰克公司得到的磁致伸縮環形磁芯(在上面的第20點描述)可足夠小，從而能夠裝配到耳道式的助聽器中。
因此，圖11的助聽器500也可表示具有適當小尺寸的電感器510的耳道式助聽器。
23.圖12表示了本發明的一種形式。在圖12中示出了在電話聽筒中使用類型的揚聲器550，并通常被稱為膜片(capsule)或揚聲器膜片。揚聲器550包括安裝元件555(示意性地表示)，例如適當的凸臺、凹口、螺栓孔、固定點、搭扣配合，或者上述元件的任意組合。安裝元件555通常設計為與要將揚聲器550安裝到其中的特定電話聽筒(未示出)相對應。
本發明將磁致伸縮電感器560附著到揚聲器550。這一附著由虛線570表示。
集成的揚聲器-550/電感器-560作為單個產品或膜片銷售，用于由希望改良現有聽筒并使用該改良聽筒的人(例如聽力受損者)插入電話聽筒中。同樣地，集成的揚聲器-550/電感器-560也可由聽筒的制造者在其裝配過程中使用。
托架(未示出)可作為電話聽筒和揚聲器/電感器組合之間的中間物。也就是說，托架被設計為安裝到聽筒中，并被設計為接納和支撐揚聲器和電感器。
24.上面的討論集中于與揚聲器串聯的磁致伸縮電感器。但是，為了使磁致伸縮電感器影響到達揚聲器的信號，串聯并非必需的。例如，并聯也是合適的。
此外，以上所述的致伸縮的電感器可看作是電濾波器的單獨的分立元件。可以網絡結構使用更復雜的濾波器，在這種濾波器中使用一個或多個磁致伸縮電感器，并可增加其它的元件。其它的元件可包括電阻器、電容器、電感器、以及諸如運算放大器的有源元件。
25.本發明可應用于以下(以及其它)類型的助聽器耳背式(BTE，behind-the-ear)、耳內式(ITE，in-the-ear)、耳道式(ITC)、深耳道式(CIC)以及配戴固定在乳突骨質上的(bone-anchored)裝置。
本發明也可應用于以下(以及其它)類型中耳植入的接收器(middle ear implanted receiver)、腦干聽覺系統植入(brainstemauditory implant)、耳蝸植入(cochlear implant)以及諸如硬連線、FM、紅外線和閉路系統的輔助裝置。
在不背離本發明的實質精神和范圍的前提下可對本發明進行各種替換和修改。希望能由專利證書保護的權利由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種用于為聽力受到預定類型損傷的人員進行音頻信息處理的方法，所述方法包括使用與音頻揚聲器連接的無源電氣裝置，使原來對于所述人員聽不清的音頻信息變得對于所述人員能夠聽清。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述音頻揚聲器包含于電話聽筒。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述電話聽筒進一步包括T線圈，用于將信號傳送到助聽器。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述無源裝置包括纏繞在磁致伸縮磁芯上的電感器。
5.如權利要求1所述的方法，其中，在沒有所述無源裝置時，所述音頻揚聲器產生對于所述人員來說聽不清的語音。
6.如權利要求1所述的方法，其中，i)所述音頻揚聲器在沒有所述無源裝置的情況下運行時，不引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的大腦反應；ii)所述音頻揚聲器在具有所述無源裝置的情況下運行時，引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的可測量的大腦反應。
7.一種用于為聽力受到預定類型損傷的人員進行音頻信息處理的方法，所述方法包括使用纏繞在磁致伸縮磁芯上并且與電話中的音頻揚聲器連接的電感器，以使得對于所述聽力受到預定類型損傷的人員來說聽不清的音頻信息變得能夠聽清，其中，i)所述音頻揚聲器在沒有所述電感器的情況下運行時，不引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的大腦反應；ii)所述音頻揚聲器在具有所述電感器的情況下運行時，引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的可測量的大腦反應。
8.一種方法，包括a)提供再現人類語音的裝置；b)提供具有磁致伸縮磁芯并與所述裝置連接的電感器，并且所述電感器i)使所述人類語音的樣本能夠被聽力受到預定類型損傷的人員聽得更加清楚；以及ii)不影響所述樣本對于具有正常聽力的人員的可聽清程度。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述磁致伸縮磁芯包括在聲納轉換器中使用的材料類型。
10.如權利要求8所述的方法，其中，所述裝置包括電話或電話聽筒。
11.如權利要求8所述的方法，其中，i)所述裝置在沒有所述電感器的情況下運行時，產生的語音不使聽力受到所述損傷的人員產生明顯的大腦反應；以及ii)所述裝置在具有所述電感器的情況下運行時，產生的語音使聽力受到所述損傷的人員產生可測量的大腦反應。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述大腦反應表示聽力受到所述損傷的人員檢測到所述語音。
13.如權利要求11所述的方法，其中，所述大腦反應表示聽力受到所述損傷的人員理解了所述語音。
14.如權利要求11所述的方法，其中，所述大腦反應與理解了所述語音的人員進行的大腦反應一致。
15.一種用于為聽力受到預定類型損傷的人員進行音頻信息處理的設備，所述設備包括a)音頻揚聲器；以及b)無源電氣裝置，其連接到所述音頻揚聲器，使得原來對于所述聽力受到預定類型損傷的人員來說聽不清的音頻信息變得能夠聽清。
16.如權利要求15所述的設備，進一步包括電話聽筒，所述電話聽筒包括所述音頻揚聲器。
17.如權利要求16所述的設備，其中，所述電話聽筒包括T線圈，用于將信號傳送到助聽器。
18.如權利要求15所述的設備，其中，所述無源裝置包括纏繞在磁致伸縮磁芯上的電感器。
19.如權利要求15所述的設備，其中，在沒有所述無源裝置時，所述音頻揚聲器產生對于所述聽力受到預定類型損傷的人員來說聽不清的語音。
20.如權利要求15所述的設備，其中，所述音頻揚聲器i)在沒有所述無源裝置的情況下運行時，不引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的大腦反應；ii)在具有所述無源裝置的情況下運行時，引起聽力受到所述損傷的人員對所述音頻信息的可測量的大腦反應。
21.一種設備，包括a)再現人類語音的裝置；b)具有磁致伸縮磁芯并與所述裝置連接的電感器，所述電感器i)使得所述人類語音的樣本對于聽力受到預定類型損傷人員來說聽得更清楚；以及ii)不影響所述樣本對于具有正常聽力的人員的聽清程度。
22.如權利要求21所述的設備，其中，所述磁致伸縮磁芯包括在聲納轉換器中使用的材料類型。
23.如權利要求21所述的設備，其中，所述裝置包括電話或電話聽筒。
24.如權利要求21所述的設備，其中，i)所述裝置在沒有所述電感器的情況下運行時，產生的語音不能使聽力受到所述損傷人員產生明顯的大腦反應；以及ii)所述裝置在具有所述電感器的情況下運行時，產生的語音使聽力受到所述損傷人員產生可測量的大腦反應。
25.一種設備，包括a)電話，包括揚聲器；以及b)無源裝置，其i)接收電話輸入信號，ii)偏移所述信號的至少一個頻率成分，以產生偏移后的成分，以及iii)將所述偏移成分傳送到所述揚聲器。
26.如權利要求25所述的裝置，其中，在所述輸入信號中不存在所述偏移成分。
27.如權利要求25所述的設備，其中，所述無源裝置包括纏繞在金屬玻璃磁芯上的線圈。
28.一種設備，包括a)電話，接收以頻譜表征其特征的輸入音頻信號；以及b)無源裝置，其向所述頻譜增加頻率成分，從而增加所述輸入音頻信號對于聽力受到預定類型損傷的人員的可聽清程度。
29.一種方法，包括a)提供電話；以及b)使用無源電氣裝置，改變所述電話響應于所述輸入信號產生的聲信號頻譜。
30.一種設備，包括a)磁致伸縮材料形成的本體；b)圍繞于所述本體的多圈導線；并且c)不具有因所述導線中的電流產生的磁場而移動的振動膜、板或揚聲器紙盆。
31.一種制造包含揚聲器的電話聽筒的方法，所述方法包括a)獲取所述聽筒的期望運行特征；b)測試一組具有磁致伸縮磁芯的電感器，所述測試使用的處理包括i)分別將每個電感器連接到所述揚聲器；ii)檢測每個揚聲器-電感器組合的運行特征；iii)產生表示所述每個揚聲器-電感器組合的運行特征與所述期望運行特征的接近程度的指標；以及iv)根據所述指標從所述一組電感器中選擇電感器。
32.一種制造電話聽筒的方法，所述方法包括a)識別所述聽筒中的空心磁芯的T線圈，所述空心磁芯的T線圈用于將信號傳送到助聽器；以及b)用具有磁致伸縮磁芯的線圈更換所述空心磁芯的T線圈。
33.一種設備，包括a)電話聽筒，其包括第一揚聲器；以及b)第二揚聲器，與所述第一揚聲器連接，并包括具有磁致伸縮磁芯的電感器，所述磁致伸縮磁芯的磁致伸縮因子大于4.0。
34.一種設備，包括a)電話聽筒，包括揚聲器；以及b)低通濾波器，與所述揚聲器連接，并基本由纏繞在磁致伸縮磁芯上的電感器形成。
35.一種設備，包括a)電話聽筒；以及b)用于使聽力受到深度損傷或聾的人員以及具有正常聽力的人員能夠在雙向通信中使用所述電話的裝置。
36.一種降低置于人耳內的助聽器中的電磁干擾EMI影響的方法，包括a)將電話耳機置于所述人耳附近；以及b)使具有磁致伸縮磁芯的線圈保持與所述耳機內的揚聲器相連接。
37.如權利要求36所述的方法，其中，所述EMI由手機或計算機監視器產生。
38.如權利要求36所述的方法，其中，所述磁致伸縮磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
39.一種用于降低置于人耳內的助聽器中的電磁干擾EMI影響的設備，包括a)電話耳機，其包括揚聲器；以及b)磁致伸縮線圈，與所述揚聲器連接。
40.如權利要求39所述的設備，其中，所述EMI由手機或計算機監視器產生。
41.如權利要求39所述的裝置，其中，所述磁致伸縮磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
42.一種設備，包括a)手機；b)與所述手機一起使用的聽筒，所述聽筒包括i)揚聲器，以及ii)電感器，其包括磁致伸縮磁芯，并與所述揚聲器連接。
43.如權利要求42所述的設備，其中，所述磁致伸縮磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
44.如權利要求42所述的設備，其中，所述聽筒降低使用所述手機的人員佩戴的助聽器中的電磁干擾。
45.一種設備，包括a)電話聽筒；b)位于所述聽筒內并具有以下特征的裝置，i)抑制傳送到所述聽筒的使用者所佩戴的助聽器的電磁干擾；以及ii)使聽力受到中度、嚴重或深度損傷的人員能夠在沒有助聽器的情況下在雙向通信中使用所述聽筒。
46.如權利要求45所述的設備，進一步包括T線圈，用于與位于所述聽筒附近的助聽器進行通信。
47.一種用于降低揚聲器中的反饋的設備，所述揚聲器將聲音傳送到人耳中，所述裝置包括a)磁芯，包括磁致伸縮因子大于百萬分之十的磁致伸縮材料；b)導線，纏繞在所述磁芯上，以形成電感器；以及c)在所述導線和所述揚聲器之間的連接。
48.如權利要求47所述的設備，其中，所述磁芯是環形的。
49.如權利要求47所述的設備，其中，所述揚聲器包含在電話聽筒中。
50.如權利要求47所述的設備，其中，所述揚聲器包含在可由人佩戴的聽筒中。
51.一種降低揚聲器中的反饋的方法，所述揚聲器將聲音傳送到人的耳朵，所述方法包括a)保持電感器與所述揚聲器的連接，所述電感器包括導線，所述導線纏繞在磁致伸縮因子大于百萬分之十的磁芯上。
52.如權利要求51所述的方法，其中，所述磁芯是環形的。
53.一種方法，包括a)操作具有帶寬BW的電話；以及b)使用所述電話內的裝置，使所述電話產生的聲音頻率偏移到所述帶寬BW之外。
54.如權利要求53所述的方法，其中，所述裝置包括具有磁致伸縮磁芯的環形電感器，所述磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
55.一種方法，包括a)運行具有帶寬BW的電話；b)在所述電話內i)對位于所述帶寬BW之外的、包含有信息的一個或多個頻率成分進行合成；以及ii)將合成的成分增加到向所述電話的使用者傳送的聲信號中。
56.一種聽力器械，包括a)麥克風；b)放大電路，用于接收由麥克風拾取的聲音；c)揚聲器，用于接收來自所述放大電路的聲音；以及d)電感器，具有磁致伸縮磁芯，所述磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
57.如權利要求56所述的聽力器械，包括耳道式助聽器。
58.一種設備，包括a)揚聲器，包括用于將所述揚聲器安裝到電話聽筒中的安裝元件；以及b)電感器，具有磁致伸縮磁芯并與所述揚聲器連接，所述磁芯具有大于百萬分之十的磁致伸縮因子。
59.如權利要求57所述的設備，其中，所述磁芯是環形的。
60.一種設備，包括a)聽力器械，其具有外殼；b)磁致伸縮元件，其將振動引入到外殼。
61.一種方法，包括a)使用磁致伸縮元件將振動引入到聽力器械的外殼中。
62.如權利要求60所述的設備，其中，所述聽力器械包括電話聽筒。
63.如權利要求61所述的方法，其中，所述聽力器械包括電話聽筒。
全文摘要
一種供聽力受到損傷人員使用的改進的電話聽筒(30)。纏繞在高度磁致伸縮磁芯上的電感器(39)形式的無源裝置與聽筒中的揚聲器(33)連接。已經發現，在由聽力受到某種類型的損傷的人員收聽時，該裝置可改進聽筒傳遞的語音的清晰程度。
文檔編號H04M1/00GK1826837SQ200480016297
公開日2006年8月30日 申請日期2004年6月10日 優先權日2003年6月11日
發明者布雷特·威廉·約爾金, 瓊·比爾格·伯利, 瓊·菲利普斯·沃爾德倫 申請人:阿布爾行星公司