用于軟組織和聽覺音頻產生的柔性變換器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本申請一般地涉及音頻產生裝置。具體地，本申請涉及具有柔性電到機械(E-M)變換器的音頻產生裝置。
【背景技術】
[0002]本【背景技術】描述為了一般地呈現本公開的場境的目的而提供。除非本文另有指示，在本章節中描述的材料不被明確地或隱含地承認是本公開或所附權利要求的現有技術。
[0003]揚聲器典型地包括電磁體和紙或塑料圓錐體，由此諸如來自光盤、磁介質、和無線電以及在線饋送的現場或錄音的音頻被從各種格式轉換為聲波以使人聽到。為了更好地使人能夠在無論他們去哪兒的時候都能夠享受音頻，已經生產了小的揚聲器，例如頭帶式耳機和入耳式耳塞。然而，這些小的揚聲器堵住或阻塞人耳，這可能是不舒服的并且在某些情況下是危險的，因為它們模糊化人可能需要聽到的環境聲音。
[0004]為了解決這個問題，某些目前的技術已經提供把音頻記錄和饋送轉換為振動的壓電變換器。這些壓電變換器，代替激發紙或塑料圓錐體，直接地接觸人的外耳的耳廓。雖然這些技術通常避免堵住或阻塞人耳，但是它們受各種顯著的缺點所擾。
【發明內容】
[0005]在一個實施例中，提供音頻產生裝置。音頻產生裝置包括柔性電到機械(E-M)變換器、電源、一個或多個計算機處理器、以及一個或多個其上存儲有指令的計算機可讀介質。響應于所述一個或多個計算機處理器的執行，所述指令致使所述電源將電壓信號施加至所述柔性E-M變換器，以有效地機械地收縮、展開、或彎曲所述柔性E-M變換器以改變人類耳朵的耳廓的形狀，所述改變創建在所述人類耳朵的外耳道內的聲波。
[0006]在另一個實施例中，提供方法。所述方法包括基于音頻數據和柔性電到機械(E-M)變換器的特性確定要施加至所述柔性E-M變換器的電壓信號，以及將所述電壓信號施加至所述柔性E-M變換器來機械地收縮、展開、或振動所述柔性E-M變換器以改變所述柔性E-M變換器與其貼合的人類耳朵的耳廓的形狀，所述形狀的所述改變創建在所述人類耳朵中的聲波，所述聲波以模擬形式重現所述音頻數據。
【附圖說明】
[0007]參照以下附圖描述實現用于軟組織和聽覺音頻產生的柔性變換器的技術和設備。在整個附圖中相同的附圖標記用于指代相同的特征和組件。
[0008]圖1圖示了在其中用于軟組織和聽覺音頻產生的柔性變換器可以被實現的示例環境。
[0009]圖2圖示了根據一個或多個實施例的貼合于人類耳朵的耳廓的前表面的柔性變換器的實施方式。
[0010]圖3圖示了根據一個或多個實施例的用于軟組織音頻產生的方法。
[0011]圖4圖示了能夠進行軟組織音頻產生的多區域柔性變換器的示例實施方式。
[0012]圖5圖示了根據一個或多個實施例的可以實施用于軟組織和聽覺音頻產生的柔性變換器的電子裝置的各種組件。
【具體實施方式】
[0013]允許人在移動的同時收聽音頻的常規音頻裝置包括頭帶式耳機、耳塞、和接觸人的外耳的耳廓的壓電變換器。耳機和耳塞阻塞或堵住人的耳道，防止人聽到環境聲音。接觸耳廓的壓電變換器受各種顯著的缺點所擾，所述缺點包括不舒服、提供非精確的聲音、以及提供不足夠的音量。壓電變換器通常包括剛性表面的接觸部，所述接觸部為了足夠的精確性和音量而以緊緊的壓力配合至耳廓。這可能是一個嚴重的實際問題，因為許多人不想要剛性的接觸部緊緊地按壓至他們的耳朵。使用壓電變換器的其他問題包括與人類組織的阻抗匹配很低并且因此具有因低能量效率導致的相對高的能量要求、產生低音聲音而不使人耳發癢的困難性、以及與耳廓通常接觸面積較小所造成的振動模式的困難性。
[0014]本公開描述實現用于軟組織音頻產生的柔性變換器的技術和設備。所述技術將柔性變換器貼合于人的耳廓并且然后創建在人的外耳道內的音頻而沒有當前壓電變換器的許多問題。此外，在某些情況下，所述技術通過柔性變換器提供聲音而無需按壓在耳廓上，代替地，所述技術折曲耳廓以增加或減少耳廓的凹度。
[0015]以下的討論首先描述操作環境，隨后是可以在該環境中采用的技術，并且以示例設備結束。
[0016]操作環境
[0017]圖1圖示了在其中可以實現用于軟組織和聽覺音頻產生的柔性變換器的示例環境100。該示例環境100包括音頻產生裝置102和人類耳朵104。
[0018]人類耳朵104包括外耳106、中耳108、和內耳110。外耳106包括耳廓112和外耳道114(為了圖示被放大)。耳廓112是耳朵的可見部分并且主要由被韌帶和肌肉連接至周圍部分并且覆蓋有皮膚的彈性軟骨組成。耳廓112具有各種區域，包括小葉(耳垂)、耳屏、對耳屏、耳輪、對耳輪、耳舟、外耳和三角窩(為了視覺簡潔而省略特定命名)。
[0019]音頻產生裝置102包括柔性電到機械(E-M)變換器116、電源118、一個或多個處理器120(例如微處理器核心、嵌入式控制器、或微控制器)、一個或多個計算機可讀介質122、(一個或多個)傳感器124、和控制電路126。在本特定示例中，柔性E-M變換器116被示出為未附接至人類耳朵104以便更清楚地將其示出，之后的圖將示出在其中其被附接的實施方式。柔性E-M變換器116的示例形式包括并且被示出為非折曲形式116-1和折曲形式116-2。折曲形式116-2示出了柔性E-M變換器116當被附接并且貼合于人類耳朵104的耳廓112的前表面時的可能的形狀。
[0020]柔性E-M變換器116能夠對于所施加的電壓作出反應，這對于把電能轉換至機械能有效。柔性E-M變換器116可以響應于所施加的電能機械地收縮、展開、彎曲、扭曲、扭轉、剪切、折曲、和/或振動。在某些情況下，柔性E-M變換器116包括離子聚合物凝膠的多個層，其可以是透明的或不透明的。這些多個層可以被設計為是薄的、可伸展的、以及柔性的，由此使得能夠容易地并且舒適地應用或貼合于人的耳廓。
[0021]離子聚合物凝膠的多個層中的每個層可以具有不同的E-M特性或性質，當電能被施加時所述不同的E-M特性或性質使得多個層(例如多個不同的層)能夠產生多種機械力。替選地或另外地，柔性E-M變換器116可以由任何合適數目的離子聚合物凝膠層制造，所述離子聚合物凝膠層可以直接地與毗鄰的其他層進行分層或被合適的柔性基質或膜分隔。例如，離子聚合物凝膠的層可以被柔性材料(例如基于聚合物或聚酰亞胺的材料)的絕緣的、半導電的、或導電的層分隔。
[0022]在一些實施例中，柔性E-M變換器116的兩個或更多個離子聚合物凝膠層具有通過其電能被施加在不同位置處的電接觸部。例如，離子聚合物凝膠的一些層可以具有位于各種縱向位置處的電接觸部，并且離子聚合物凝膠的其他的層可以具有位于各種橫向位置處的電接觸部。在一些情況下，離子聚合物凝膠的一個層可以具有縱向和橫向位置處的多個電接觸部，這些位置與另一個層上的電接觸部的位置相同或不同。具有電能可以被在其處施加的多種電接觸部可以有效地使得能夠精確或高效率地控制由柔性E-M變換器116產生的機械動作以及動作產生的聲音。
[0023]此外，當使用聚合物凝膠(離子的或其他的)或相似組成的粘合劑(例如被施加至柔性E-M變換器116的外部表面)時，柔性E-M變換器116和人類軟組織之間的阻抗匹配可以是非常良好的。與具有與軟組織低阻抗匹配的許多其他的裝置(諸如壓電變換器)相比，阻抗匹配減少了通過機械地致動軟組織來創建聲音所需要的能量的量(即增加效率)。
[0024]電源118可以提供交流、直流或兩個種