眼镜助听器的制作方法

专利名称：眼镜助听器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的助听器/眼镜组合件。本发明还涉及用于助听器/眼镜组合件的眼镜腿、处理单元及再现单元。
在国际专利申请WO 99/21400中公开了这样一种助听器/眼镜组合件，并且这种组合件例如可以被用作听力困难的人的助听器。
WO 99/21400公开了两个耳机和一副眼镜的组合件，眼镜设置在左右眼镜腿中并具有分开一定距离的若干个传声器。在使用时，这些传声器记录来自周围环境的声音信号。所述组合件还进一步被配置用以分别为在左右眼镜腿中的每个传声器所拾取的声音信号确定方向相关的声音信号。这些方向相关的声音信号被发送至两个耳机，以便为在其左右耳佩戴了相应的耳机的用户产生集中在观看方向上的声音的声音样本，同时根据立体声音再现原理描绘该声音信号的方向相关性。
然而，存在的一个问题是，为了容纳用于信号处理和再现所需功能的电路，以及用于这些电路的电源，现有技术的这种组合件占据了相当大的体积。因此这种组合件对于用户，例如听力有困难的人来说佩戴起来不太舒适。
本发明的一个目的是提供一种消除上述缺陷的组合件。所述目的通过在权利要求1的前序部分中提到的助听器/眼镜组合件类型来实现，其特征在于权利要求1的特征部分所述的特征。
通过从相互连接的部件中构造所述组合件，可以实现模块功能的分配，也就是说，在整个组合件中所述功能定义在模块中，这增加了用户的舒适性。
通过本发明还可以实现的是，所述模块可以定位在不同的部件中，而不会导致对助听器/眼镜组合件的用户的限制。
在本发明中通过采用用于各种应用情况的方案还可以实现的是，每个方案的模块功能分布在各个部件中，分布的方式使得对于无线信号传送的电源消耗，通过在用于信号传送的部件之间选择最短，并且最少开销的链路来使电源需求大体上被最小化。以这种方式，用于各部件的电源可以根据容量保持相对限制，其结果是，所述各部件的尺寸也可以比现有技术中公知的要小一些。
根据本发明的助听器/眼镜组合件的进一步的实施例在从属权利要求中进行说明。
下面将参照一些附图对本发明进行详细说明，附图中示出了若干个示意性的实施例。所述附图仅仅是为了说明性的目的，而不能作为对本发明原理的限制，本发明的原理由所附的权利要求定义。
附图中

图1示出了在根据本发明的助听器中单耳信号处理链的功能结构图；图2示出了助听器/眼镜组合件的示意图；图3示出了第一和第二传声器阵列的框图；图4示出了第一实施例中的处理单元的框图；图5示出了第一和第二再现单元的框图；图6示出了所述助听器/眼镜组合件的立体图；图7示出了根据本发明具有传声器阵列的眼镜腿的侧视图；图8示出了在根据本发明的第二实施例中的处理单元的框图；图9示出了在根据本发明的第二实施例中的第一和第二再现单元的示意图；图10示出了根据本发明的助听器/眼镜组合件的又一个实施例的示意图；图11示出了用在根据本发明的助听器/眼镜组合件中的射束形成装置的一般原理图；图12示出了通过端射射束形成而形成的输出信号Sa的方向特性的极坐标图；图13示出了根据图10的射束形成装置，利用该装置可以获得第二信号Sb；图14示出了通过聚焦形成的第二输出信号Sb的方向特性的极坐标图；图15示出了输出信号Sa和Sb的进一步的处理的示意图；图16示出了用在通信单元例如电话话筒中的输出信号Sa和Sb的进一步的处理的示意图；图17示出了用于射束形成和语音抑制的组合的信号Sc的极坐标方向图；图18示出了射束形成装置随声音源的方向和位置而变的灵敏度；图19示出了射束形成装置的灵敏度，其设置用于在用户的嘴部方向聚焦；以及图20示出了射束形成装置的灵敏度，其被设置用以从前向接收信号，以此来抑制来自嘴部方向的信号。
附图1示出了在根据本发明的助听器中单耳信号处理链的功能结构图。
在附图1的结构中，在单耳信号处理链中示出了用于处理传送至用户一只耳朵中的单耳信号的助听器的信号处理功能。该助听器包括以下模块声音记录模块B1、射束形成模块B2、再现适配模块B3、再现模块B4和再现控制模块B5。附图1中的箭头表示在各个部件之间信号的传送。
在方框B1中记录声音信号之后，信号被转换成数字信号，以便数字形式的信号在助听器内的各个功能模块之间被处理和发送。
声音记录模块B1用于记录出现的声音信号，并且在功能上链接到一个记录部件，该记录部件包括配置有多个传声器(附图7)的传声器阵列2；3(附图2)。在此上下文中出现的声音信号必须理解为在使用期间从周围环境到达传声器阵列2；3的声音。射束形成装置B2用于从由记录部件借助传声器阵列2；3记录的声音信号形成声波束，以便来自特定方向的声音根据需要与来自其他方向的声音相比可以被放大。这样，可以产生方向相关的声音信号，从而用户可以区分来自特定方向的声音与来自其他方向的声音。再现适配模块B3用于通过信号处理来适配声波束的再现特性，诸如压缩特性和频率特性。再现模块B4用于在用户的耳朵中再现所适配的声波束。最后，再现控制模块B5用于控制再现，例如音量。根据上面已概括描述的本发明的模块结构，可以通过在根据本发明的助听器的各部件中分配功能模块B1-B5来构造助听器眼镜的各部件，以生成该结构，其中对于助听器眼镜各部件中的模块B1-B5的定位可以作出尽可能有利的选择。在此上下文中这种选择涉及降低电源消耗或使功能适配于给定的使用条件的方案，以下将给予更详细的说明。
附图2示出了根据本发明的助听器/眼镜组合件的一个实施例的示意图。根据图2的助听器/眼镜组合件1用于向用户进行双耳声音传输。这导致这样一种示意结构，其中单独包含用于每个单耳信号的两个信号处理链。该助听器/眼镜组合件1包括第一传声器阵列2、第二传声器阵列3、处理单元4、第一再现单元5以及第二再现单元6。
第一传声器阵列2被容纳在一副眼镜的第一眼镜腿中，例如右眼镜腿2’(附图6)。第二传声器阵列3被容纳在第二眼镜腿中，在此情况下为左眼镜腿3’(附图6)。所述眼镜进一步通过第一与第二传声器阵列之间的连接件1’示意说明。
第一传声器阵列2具有一个无线链路，利用无线链路V1链接到处理单元4。第二传声器阵列3利用第二无线链路V2链接到处理单元4。
第一再现单元5利用第三无线链路V3链接到处理单元4。第二再现单元6通过第四无线链路V4链接到处理单元4。
第一传声器阵列2和第二传声器阵列3在使用时分别用于捕获第一和第二声音信号，并且通过它们各自的无线链路V1、V2将这些信号发送给处理单元4。
处理单元4被配置用以在使用时通过相应的无线链路V1和V2从第一传声器阵列2和第二传声器阵列3接收第一和第二声音信号，以处理这些信号并通过它们各自的无线链路V3和V4将处理的信号发送给第一再现单元5和第二再现单元6。
以下将更详细地说明在处理单元4中接收的信号的处理。
第一再现单元5和第二再现单元6被配置用以在使用时分别通过第三无线链路V3和第四无线链路V4从处理单元4接收信号，并将这些信号作为可听的音频信号分别输送至用户的右耳和左耳。
根据本发明的助听器/眼镜组合件1最好利用模拟技术从声音源拾取声音信号，利用数字技术来处理这些信号并利用模拟技术来再现这些信号。
在根据图2的视图中，助听器/眼镜组合件1包括第一和第二信号处理链，模块B1、B2、B3、B4和B5，用于分布在助听器眼镜1的部件2、3、4、5和6中的每个独立线。该实施例示出了其中模块B1-B5可以分布于助听器眼镜的各部件中的第一种方式的例子。这将在以下进行详细说明。
在第一实施例中，例如，声音记录模块B1被容纳在接近传声器阵列2和3的眼镜架中，射束形成装置B2与再现适配模块B3和再现控制模块B5一起被容纳在处理单元4中，再现模块B4被容纳在再现单元5和6中。
另一个实施例例如是这样的助听器眼镜，其中声音记录模块B1与射束形成装置B2一起被容纳在传声器阵列2和3中，再现适配模块B3和再现控制模块B5一起被容纳在处理单元4中，再现模块B4被容纳在再现单元5和6中。
又一个实施例是这样的助听器眼镜，其中声音记录模块B1与射束形成模块B2一起被容纳在传声器阵列2和3中，再现适配模块B3与再现模块B4一起被容纳在再现单元5和6中，再现控制模块B5被容纳在处理单元4中或眼镜架上。
在附图10中，示出了一个一般的实施例，其中根据助听器/眼镜组合件的进一步要求的使用条件可以选择各模块的分配。这种情况将参照附图10进行更详细的说明。
附图3示出了在根据本发明第一实施例的助听器/眼镜组合件中的第一和第二传声器阵列2、3的结构框图。
第一传声器阵列2包括多个(例如四个)传声器M1，M2，M3，M4，模/数转换器ADC1，ADC2，ADC3，ADC4，第一多路复用器MPX1和第一发送器TMTR1。传声器M1连接到模/数转换器ADC1的输入端。模/数转换器ADC1通过其输出端连接到第一多路复用器MPX1的第一输入端。传声器M2连接到模/数转换器ADC2的输入端。模/数转换器ADC2通过输出端连接到第一多路复用器MPX1的第二输入端。传声器M3连接到模/数转换器ADC3的输入端。模/数转换器ADC3通过其输出端连接到第一多路复用器MPX1的第三输入端。第四传声器M4连接到模/数转换器ADC4的输入端。模/数转换器ADC4通过其输出端连接到第一多路复用器MPX1的第四输入端。MPX1通过其输出端连接到第一发送器TMTR1。此外第一传声器阵列2还包括示意性示出的电源E1，用于向第一传声器阵列2的电路供电。
第二传声器阵列3以类似的方式构造在该例子中，第二传声器阵列3包括四个传声器M5，M6，M7，M8。传声器M5，M6，M7，M8中的每一个分别连接到第五模/数转换器ADC5、第六模/数转换器ADC6、第七模/数转换器ADC7和第八模/数转换器ADC8的输入端。
第五模/数转换器ADC5、第六模/数转换器ADC6、第七模/数转换器ADC7和第八模/数转换器ADC8通过它们各自的输出端分别连接到第二多路复用器MPX2的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端。
第二多路复用器MPX2在其输出端连接到第二发送器TMTR2。第二传声器阵列2配置有图示所示的电源E2，用于向第二传声器阵列3的电路供电。
第一发送器TMTR1和第二发送器TMTR2被配置用以通过相应的无线链路V1和V2(例如以一无线频率)发送声音信号，该声音信号已分别通过传声器M1-M4和M5-M8拾取，然后经数字化和多路复用，分别作为第一和第二数字化声音信号。
所有可以想到的传输技术都可以用于传输第一和第二数字声音信号。但是，最好考虑信号传送所要求的动态以及受其他发送器干扰的可能性。干扰的主要来源可能是GSM电话和其他助听器/眼镜组合件。为了尽可能限制GSM辐射感应的干扰，模/数转换器ADC1-ADC8最好位于尽可能的接近传声器的位置。模/数转换器例如可以被构造成所谓的求和-增量(sigma-delta)ADC。对于需要的动态，ADC中的求和-增量信号例如作为样本被处理，其在二进制表示中包含十四或十六位，使用16kHZ(或更高，例如32kHZ)的采样频率。
然后采样的信号在多路复用器MPX1，MPX2中被多路复用，并作为第一和第二数字多路复用声音信号被输送给相应的发送器TMTR1，TMTR2。
发送器TMTR1，TMTR2的传输技术必须关于上述干扰是稳健的，并且包括由处理单元4通过无线链路V1，V2识别的发送器协议。
利用其各自的电源E1，E2向第一传声器阵列2和第二传声器阵列3提供的电能必须可以使传声器阵列的使用周期足够长(例如一天18个小时，或例如一个星期126个小时且每天使用18个小时，但是其他使用周期也是可以适用的)。因此，在使用本发明时，最好由若干个微电子构建块组成，它们具有非常低的电源消耗，以便使助听器/眼镜组合件可以使用较长的时间。
附图4示出了所述助听器/眼镜组合件的处理单元4的第一实施例的结构框图。
处理单元4是一个数字式装置，包括第一接收器RCVR1，第一多路分解器DMPX1，第一有限脉冲响应滤波器FIR1，第二有限脉冲响应滤波器FIR2，第三有限脉冲响应滤波器FIR3和第四有限脉冲响应滤波器FIR4，第一加法器SUM1，第一补偿器/压缩器EQCMPR1和第三发送器TMTR3，分别用于接收、处理和传输由第一传声器阵列2通过无线链路V1发送的第一数字化多路复用声音信号。
处理单元4还包括第二接收器RCVR2，第二多路分解器DMPX2，第五有限脉冲响应滤波器FIR5，第六FIR6，第七FIR7和第八FIR8，第二加法器SUM2，第二补偿器/压缩器EQCMPR2和第四发送器TMTR4，分别用于接收、处理和传输由第二传声器阵列3通过其无线链路V2发送给处理单元4的第二数字化多路复用声音信号。
第一接收器RCVR1，被配置用以通过无线链路V1从第一传声器阵列2接收信号，其在输出端连接至第一多路分解器DMPX1的输入端。为了将来自第一接收器RCVR1的信号分解成若干个独立的传声器信号，第一多路分解器DMPX1被配置用以多路分解已在其输入端从第一接收RCVR1接收的信号并通过其输出端将该信号发送至有限脉冲响应滤波器FIR1-FIR4。为此，多路分解器DMPX1在其第一输出端连接至第一有限脉冲响应滤波器FIR1的输入端，在其第二输出端连接至第二有限脉冲响应滤波器FIR2的输入端，在其第三输出端连接至第三有限脉冲响应滤波器FIR3，并且在其第四输出端连接至第四有限脉冲响应滤波器FIR4。
需要指出的是，用于第一和第二传声器阵列2，3的有限脉冲响应滤波器的数量最好与在每个传声器阵列中的传声器的数量相对应。
第一有限脉冲响应滤波器FIR1在其输出端连接至第一加法器SUM1的第一输入端。第二有限脉冲响应滤波器FIR2在其输出端连接至第一加法器SUM1的第二输入端。第三有限脉冲响应滤波器FIR3在其输出端连接至第一加法器SUM1的第三输入端。最后，第四有限脉冲响应滤波器FIR4在其输出端连接至第一加法器SUM1的第四输入端。
有限脉冲响应滤波器FIR1-FIR4和第一加法器SUM1的组合具有第一射束形成装置BF1的功能，用于从由第一传声器阵列拾取的第一声音信号形成超分辨率射束。
第一加法器SUM1在其输出端连接至第一补偿器/压缩器EQCMPR1的输入端。第一补偿器/压缩器EQCMPR1的输出端连接至第三发送器TMTR3的输入端。
第二接收器RCRV2被配置用以通过无线链路V2从第二传声器阵列3接收信号，第二接收器RCRV2在输出端连接至第二多路分解器DMPX 2。第二多路分解器DMPX2在其输出侧通过第一输出端连接至第五有限脉冲响应滤波器FIR5，通过其第二输出端连接至FIR6，通过其第三输出端连接至FIR7，并通过其第四输出端连接至FIR8。有限脉冲响应滤波器FIR5-FIR8在它们的输出端连接至第二加法器SUM2的相应的输入端。
有限脉冲响应滤波器FIR5-FIR8和第二加法器SUM2的组合具有第二射束形成装置BF2的功能，用于从由第二传声器阵列拾取的第二声音信号形成超分辨率射束。
第二加法器SUM2在其输出端连接至第二补偿器/压缩器EQCMPR2的输入端。第二补偿器/压缩器EQCMPR2的输出端连接至第四发送器TMTR4的输入端。
此外，处理单元4包含一个控制单元CRTL1，该控制单元被配置用以控制第三发送器TMTR3和第四发送器TMTR4。
控制单元CTRL1通过第一输入端连接至第一补偿器/压缩器EQCMPR1的另一个输出端，并通过第二输入端连接至第二补偿器/压缩器EQCMPR2的另一个输出端。控制单元CTRL1通过第一输出端连接至第三发送器TMTR3的另一个输入端。控制单元CTRL1通过第二输出端连接至第四发送器TMTR4的另一个输入端。控制单元CTRL1通过第三输出端连接至第一射束形成装置BF1并通过第四输出端连接至第二射束形成装置BF2。
对于电源，处理单元4配置有电源E3，用于向处理单元4的电路供电。
第三发送器TMTR3和第四发送器TMTR4被配置用以将在其输入侧输送的信号通过相应的无线链路V3、V4、最好以无线电频率分别发送给第一再现单元5和第二再现单元6。
因此，来自第一传声器阵列2和第二传声器阵列3的信号通过应用所谓的超分辨率射束形成，每个都被独立地处理。对于通过无线链路V1接收的信号，以下将描述处理单元4中接收信号的处理。通过第二无线链路V2接收的信号以类似的方式进行处理。
在从第一传声器阵列2接收到数字化多路复用声音信号之后，第一接收器RCVR1将该数字化多路复用声音信号输送到第一多路分解器DMPX1中。
通过应用所谓的超分辨率射束形成，从而使来自第一传声器阵列2和第二传声器阵列3的信号每个都被独立地处理。所述信号的处理下面将参照来自第一传声器阵列2的信号进行论述。
在已通过第一无线链路V1在接收器RCVR1中接收来自第一传声器阵列2的信号之后，该信号在第一多路分解器DMPX1中被多路分解成与第一传声器阵列2中的传声器数量相对应的多个独立信号。通过其相应的输出端，第一多路分解器DMPX1将这些独立的信号输送至第一到第四有限脉冲响应滤波器FIR1到FIR4的相应输入端。
在应用有限脉冲响应滤波器之后，这些独立的信号被输送至第一加法器SUM1，这些信号被相加，并产生所需的方向相关的输出信号。这种射束形成技术被公开在上述专利申请WO99/21400中。第一加法器SUM1通过其输出端将所述信号输送至第一补偿器/压缩器EQCMPR1的输入端。
第一补偿器/压缩器EQCMPR1用于补偿在用户方频率相关的听力损失(补偿功能)，并且用于调整信号放大到出现的声级(压缩功能)。为此，第一补偿器/压缩器EQCMPR1的压缩器部分最好包括一组优化的响应时间和衰减时间常数。同时压缩器也可以使用多通道频率相关的压缩。控制单元CTRL1用于向第一和第二补偿器/压缩器EQCMPR1、EQCMPR2提供控制信号，该控制信号指示其中必须执行补偿功能和压缩功能的方式。控制单元CTRL1还确保了EQCMPR1和EQCMPR2中的压缩功能同步进行，并且在EQCMPR1和EQCMPR2中的压缩功能之间不会出现任何人为的差异。应当指出的是，EQCMPR1和EQCMPR2中的补偿功能可以不同，例如由于用户的左耳和右耳的听力特性中的差异，对此需要进行补偿。
第一补偿器/压缩器EQCMPR1通过其输出端将补偿和压缩的信号输送至第三发送器TMTR3，然后第三发送器TMTR3通过第三无线链路V3发送该数字信号。
在处理单元4中示出的第一控制单元CTRL1(附图3)还被用于通过第三和第四发送器TMTR3，TMTR4发送再现控制信号给相应的第一和第二再现单元5，6。
借助第三和/或第四接收器的第二输入端的再现控制信号，根据原始由处理单元中的第一控制单元CTRL1产生的再现控制信号，在相应的第一和第二再现单元5，6中的进一步处理受到影响。这种再现控制信号例如可以是再现单元的音量。
第三发送器TMTR3被配置用以通过第三无线链路V3最好是以无线电频率发送方向相关的输出信号给第一再现单元5。
以类似的方式，通过第二无线链路V2从第二传声器阵列3输送给处理单元4的第二接收器RCVR2的信号被处理，以得到第二方向相关的输出信号，该信号由第四发送器TMTR4通过第四无线链路发送至第二再现单元6。
应当指出的是，在附图3中，发生由传声器M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8拾取的声音信号的多路复用，在附图4中发生多路分解，因为从声音记录模块B1(传声器阵列)到射束形成模块B2的声音信号的无线传输分别在第一和第二单耳信号处理链中。在一个实施例中，其中声音记录模块B1和射束形成模块B2相邻定位，多路复用和多路分解可以省去，因为可以通过TMTR1和TMTR2传输多路复用信号，并可以通过RCVR1和RCVR2接收多路复用信号。
顺便提一句，在从声音记录模块B1向射束形成模块B2无线传输声音信号的情况下，利用多路复用技术并不是绝对必需的。作为替代方式，各种声音信号也可以以不同的频率在声音记录模块B1与射束形成模块B2之间发送。在使用的传输协议时，可以使用串行或并行传输技术或使用这两种技术。
附图5示出了第一和第二再现单元的框图。第一再现单元5包括第三接收器RCVR3，第一数/模转换器DAC1，第一可控输出放大器P1和第一耳机L1。
第二再现单元6包括第四接收器RCVR4，第二数/模转换器DAC2，第二可控输出放大器P2和第二耳机L2。
第一再现单元5还包括电源E4，用于向再现单元5的电路提供电源。第二再现单元6包括电源E5，用于向第二再现单元6的电路提供电源。
第三接收器RCVR3被配置用以通过第三无线链路V3接收信号，并且在其输出侧、在第一输出端连接至第一数/模转换器DAC1的输入端。第一数/模转换器DAC1在其输出侧连接至可控输出放大器P1的第一输入端。可控输出放大器P1在其输出侧连接至第一耳机L1。第三接收器RCVR3在其第二输出端通过一控制线连接至可控输出放大器P1的第二输入端。第一耳机L1为用户产生一个放大的第一方向相关的输出信号。
在第二再现单元6中，以类似地方式进行构造各部件之间的电路，第二耳机L2为用户产生放大的第二方向相关的输出信号。
通过在左和右眼镜腿中使用相同的系统，并且通过使用相同的再现单元，为助听器/眼镜组合件的用户产生双耳声模式，该双耳声模式包括放大的第一和第二方向相关的信号，该声模式在用户感知时，指示合成的声音信号看来所发出的方向。这是有可能的，因为由于用户头部的助声板效果以及在发送时在两个方向相关的信号中出现的差异，左射束形成更适配左边，右射束形成更适配右边，该差异由两个传声器阵列上的入射声场引起。为了说明从左侧进入的声场由左传声器阵列拾取，比由右传声器阵列拾取的稍早一点。在级别和发送时间上出现的差异对应于自然的双耳听力。
应当指出的是，在附图5中，通过TMTR3或TMTR4传输声音信号以及通过RCVR3和RCVR4接收信号最好通过无线装置分别进行。在其中处理单元4(或其一部分，例如再现适配模块B3)和再现单元5，6相邻定位的实施例中，无线信号传送可以被省去。
附图6示出了根据本发明助听器/眼镜组合件的第一实施例的立体图。
在附图6中，该助听器/眼镜组合件被表示为一个实施方案的例子。该助听器眼镜1’包括一个普通框架，被包含在每个眼镜腿2’、3’中的传声器阵列2；3(不可见)。处理单元4也被示出，其对于助听器眼镜的用户来说很容易佩戴。最后，还示出了两个再现单元5、6，它们最好包括可以完全被安装在听管中的再现单元。
应当指出的是，在本发明中所述应用并不局限于这种再现单元；也可以使用其它类型的再现单元，诸如那些本领域技术人员公知类型的再现单元。
同时在所述组合件中除了传声器阵列2、3中的传声器之外，还可以包含另外的声音记录模块或输入单元，对于由所述其它声音记录模块或输入单元记录的声音信号或输入的数据也可以提交给单元4。
助听器眼镜1’可以配置有光学无色透镜，以便该助听器眼镜也可以被没有弱视的人使用。
附图7示出了在根据本发明的助听器/眼镜组合件中配置有传声器阵列的眼镜腿的侧视图。
这里示出了如图6中所示的助听器/眼镜组合件1的眼镜腿。传声器M1，M2，M3和M4在眼镜腿中以规则或不规则的间距定位，这在图中被明显表示出来。所示的方形除了传声器，还可以包含每个传声器所需的模/数转换器ADC1到ADC4。在传声器M1-M4中产生的信号通过在眼镜腿中贯穿至眼镜腿自由端的连接件(未示出)而被发送至第一发送器TMTR1。最后，用于传声器阵列的电源E1，其通过连接件(同样未示出)被连接至这些传声器和ADC，同样在所述眼镜腿的自由端表示出来。
此外应当指出的是，ADC可以与相关的传声器独立定位，例如可以定位在第一发送器TMTR1的附近。还应当指出的是，对于部件M1，M2，M3，M4，TMTR1，E1的位置的选择，可以不同于附图7中所示。
因此助听器/眼镜组合件的模块结构，其通过无线链路相互链接，避免了许多助听器遭受的问题，即缺乏在用户耳朵周围集成所有必要的功能在助听器中所需的空间的问题。在本发明的情况下，所述组合件的模块结构确保了各功能件相互独立地定位。
因此这种模块化及相关的改进，即用于处理单元4的电源的适配，可以使处理单元4以一种特别有效的方式(对于助听器)来处理信号。
附图8示出了在根据本发明的第二实施例的助听器/眼镜组合件中的处理单元的框图。
在附图8中，与前述附图1-7中具有相同参考标记的部件是指那些附图中的相同部件。
第一接收器RCVR1在其输出端连接至第一多路分解器DMPX1的输入端。第一多路分解器DMPX1在其第一输出端连接至第一有限脉冲响应滤波器FIR1的输入端，在其第二输出端连接至第二有限脉冲响应滤波器FIR2的输入端，在其第三输出端连接至第三有限脉冲响应滤波器FIR3，在其第四输出端连接至第四有限脉冲响应滤波器FIR4。
应当指出的是，用于第一和第二传声器阵列2、3的有限脉冲响应滤波器的数量最好与每个传声器阵列中的传声器的数量相对应。
第一有限脉冲响应滤波器FIR1在其输出端连接至加法器SUM1的第一输入端。第二有限脉冲响应滤波器FIR2在其输出端连接至加法器SUM1的第二输入端。第三有限脉冲响应滤波器FIR3在其输出端连接至加法器SUM1的第三输入端。最后，第四有限脉冲响应滤波器FIR4在其输出端连接至加法器SUM1的第四输入端。
加码器SUM1在其输出端连接至第三发送器TMTR3的输入端。
第二接收器RCVR2在其输出端连接至第二多路分解器DMPX2。
第二多路分解器DMPX2在其输出侧通过第一输出端连接至第五有限脉冲响应滤波器FIR5，通过其第二输出端连接至FIR6，通过其第三输出端连接至FIR7，并通过其第四输出端连接至FIR8。有限脉冲响应滤波器FIR5-FIR8在它们的输出端连接至第二加法器SUM2的相应输入端。第二加法器SUM2在其输出端连接至第四发送器TMTR4的输入端。
处理单元4包括一个控制单元CTRL2，该控制单元被配置用以控制第三发送器TMTR3和第四发送器TMTR4。该控制单元以下将进行更详细的说明。
附图9示出了在第二实施例中的第一和第二再现单元5、6的框图。在附图9中与前述附图1-8中相同的参考标记是指那些附图中相同的部件。
第一再现单元5除了接收器RCVR3之外还包括可控输出放大器P1、耳机L1、第一补偿器EQ1、第一压缩器CMPR1和第一数/模转换器DAC1。
第二再现单元6除了接收器RCVR4之外还包括可控第二输出放大器P2和第二耳机L2、第二补偿器EQ2、第二压缩器CMPR2和第二数/模转换器DAC2。
第三接收器RCVR3在其输出侧在第一输出端连接至补偿器EQ1的第一输入端。补偿器EQ1在其输出侧连接至第一压缩器CMPR1的第一输入端。第一压缩器CMPR1在其输出端连接至数/模转换器DAC1的输入端。数/模转换器DAC1在其输出侧连接至可控输出放大器P1的第一输入端。可控输出放大器P1在其输出侧连接至第一耳机L1。第三接收器RCVR3在第二输出端通过一控制线连接至补偿器EQ1的第二输入端、压缩器CMPR1的第二输入端和可控输出放大器P1的第二输入端。
各部件之间的电路以在第二再现单元中类似的方式构造。
以下将对第一再现单元5描述根据附图9在再现单元5和6中所接收的信号的处理。声音信号以在第二再现单元6中类似的方式进行处理。
在通过处理单元4从第一传声器阵列M2接收到第一方向相关的输出信号之后，第三接收器RCVR3将所述信号发送至第一补偿器EQ1。第一补偿器EQ1用于补偿在用户部件上的频率相关的听力损失，并因此而调整所接收信号的频率特性。补偿器EQ1通过其输出端将被补偿的信号输送至压缩器CMPR1的第一输入端。压缩器CMPR1用于调整信号的放大到出现的声级。为此，压缩器最好包括一组优化的响应时间和衰减时间常数。
在此上下文中压缩器可以采用多通道频率相关的压缩。
压缩器CMPR1在其输出端将经补偿和压缩的信号输送至数/模转换器DAC1，然后数/模转换器将所述数字信号转换成模拟信号。该数/模转换器DAC1将模拟、补偿、压缩的信号输送至可控输出放大器P1。可控输出放大器P1然后将所述信号输送至第一耳机L1。
如在处理单元4中所示的第一控制单元CTRL2(附图8)用于通过第三和第四发送器TMTR3、TMTR4发送再现控制信号给相应的第一和第二再现单元5，6。第三和第四接收器RCVR3、RCVR4被配置用以通过第二输出端输送通过无线链路V3、V4接收的控制信号给相应再现单元的补偿器EQ1、EQ2，压缩器CMPR1、CMPR2和可控输出放大器P1、P2。借助通过第三或第四接收器的第二输出端提供的控制信号，根据由处理单元中的第一控制单元CTRL2原始产生的控制信号，补偿器、压缩器和可控输出放大器中的处理受到影响。这种再现控制信号例如可以是再现单元的压缩功能，信号的声学控制或其他声音功能。以这种方式所获得的是尽可能良好地在两个再现单元5、6中同步执行压缩功能。
除了上述包括信号的射束形成和频率特性适配(补偿和压缩)的信号处理外，处理单元4还可以提供用于执行提供对声音信号更为详细的处理的功能的工具。处理单元4可以被配置用以提供例如附加噪声抑制、语音识别功能和语音存储功能的功能。这些功能在传声器阵列或可选的其他声音记录装置或输入单元的帮助下可以应用到提供给处理单元4的信号中。
处理单元4利用这些补偿器和压缩器的优选设置，以便设置用户所需的特定再现特性，以便以这些设置发送声音信号给再现单元。因为在所述处理单元中的数字处理，这种信号再现的适配是很容易实现的。利用通过其第三和第四输出端分别到第一射束形成装置BF1和第二射束形成装置BF2的控制信号，控制单元CTRL1、CTRL2提供了分别使滤波器FIR1-FIR4和加法器SUM1，以及FIR5-FIR8和加法器SUM2的射束形成特性适配信号再现的优选设置之变化的能力。
至于所涉及的有限脉冲响应滤波器FIR1-FIR8，应当指出的是，也可以使用其它类型的利用射束形成装置BF1、BF2中的脉冲响应的滤波器，例如无限脉冲响应滤波器。使用还可以由其它类型的滤波器构成，例如自适应滤波器。通过为每个独立的类型设置适合的特性，这些其它类型的滤波器继而也可以用于射束形成。
在一个实施例中，处理单元4具有用于存储和在使用时对信号再现采用各种优选设置的工具，其例如包括语音模式、当旅行时的交通模式，以及例如用在音乐厅中的音乐模式，或者更一般地用于利用对信号处理的其他需求的各种声音和使用条件。
在一个实施例中，处理单元4以数字信号处理器(DSP)的形式来实现。
在另一个实施例中，处理单元4具有辅助功能；例如处理单元与GSM电话、音频播放器(诸如收音机或MP3播放器)、或其他形式的个人音频装置集成在一起。同时也可以与个人信息管理系统例如掌上导向器集成。为此，“文本至语音”合成功能例如可以作为附加功能设置在处理单元4中。除了与移动电话、音频设备以及掌上导向器集成之外，也可以使用接口连接，例如蓝牙或模拟、数字音频链路和/或数据链路。
处理单元4还可以配置有用于来自这种GSM电话或音频播放器的信号的链路。这种辅助链路既可以是有线连接又可以是无线链接。所述辅助链路可以是单向或双向的，并适合可能包含音频和数据的数字或模拟信号。
此外，例如如上所述的语音模式、交通模式和音乐模式的使用，或对于各种声音条件更一般的概念，可以被用作功能方案，以便在所述组合件的物理部分(部件)中分配存在于根据本发明的助听器/眼镜组合件的模块中的功能，分配的方式使得相对于信号处理、信号记录以及电源消耗实现优化使用。所述组合件的每个部件(即如上所述的眼镜架、可选的控制/处理单元、再现单元和可能的辅助部件)由于其数字化结构都具有执行信号处理的任意部分(模块)的能力。
因此，可以存储在一个方案中的给定的情况的优化使用，并允许由用户对此进行设置(通过选择装置例如处理或控制单元4；但是也可以是其他数字化(逻辑)部件之一)。
以控制模块B5的形式，基于涉及助听器/眼镜组合件的使用条件/应用的输入选择信号，选择装置可以确定哪个部件中的功能模块可以尽可能有利地执行其功能。所述确定发生所基于的标准将在以下详细说明。当然，也可以是控制模块B5确定对于给定的使用条件，特定的功能模块不必做出任何贡献，因为例如与所述功能模块相关联的特定信号处理不是必要的。一个这种例子可以是使用助听器/眼镜组合件作为音频播放器，其中可以无需使用射束形成模块B2，因为以音乐文件为形式的音频信号例如已经提供了诸如立体声的空间效应。在此例子中，信号处理将可以限制在解码音乐文件以及再现特性的适配和控制上。
通过B1、B2、B3、B4和B5之间的相应连接所概略地示出了“采用”其他功能模块执行任务的控制模块的工具。
应该理解到，如果功能模块对于图1中信号处理链中的信号处理的性能来说是多余的，则从前一个模块到相关的多余模块的连接可以被跳过，在此情况下，该连接直接到达下一个所需的模块。可选择的是，可以预先作出安排，在信号处理链中保留到相关的多余模块的连接，而从前一个模块提供的信号包含指示相关的多余模块不应用任何处理、而是直接发送信号给下一个所需的模块的代码。
通过使用选择方法和控制模块，可以存储在一个方案(scenario)中的给定的情况的优化使用，并允许由用户对此进行设置(通过选择装置例如控制单元4；但是这也可以是其它数字化(逻辑)部件中的一种)。
可以想到的是，选择装置例如通过记录所述组合件中的命令和控制信号，基于所述命令和控制信号可以确定使用条件，基于此，可以激活与其对应的方案。例如，音频播放器的连接导致“音频播放器”方案的激活。另一个例子是连接GSM的情况。如果用户通过GSM开始呼叫或者如果检测到有呼入电话，则激活“GSM头戴式耳机”方案。
至于电源消耗，所希望的是在各部件之间进行无线信号传送的情况下，尽可能的选择合适的用于信号处理的位置，以使电源消耗保持在所期望的组合件功能范围内为可接受的。用户将会发现比较频繁地更换电池是件麻烦的事情，这减少了所述组合件的用户友好性(并且最终可能会抑制该设备的使用)。此外，通过电源消耗的最优化可以为用户实现获得成本上的潜在节约。
至于所述组合件的结构，可以拟出多种标准来实现用于有利的电源消耗之方案的使用-空间需求再现单元5、6中适于安装电池的空间将小于在眼镜架1’，2’，3’中的可用空间。在眼镜架中可用的空间又比控制单元4中可用的空间小。
-电源消耗电源消耗对于以下功能依次增长通过扬声器再现、通过传声器记录、信号处理、各部件之间信号的无线传输。
-在无线传输内，电源消耗随着信号在其之间发送的各部件之间的距离的增加而增加。
从各部件可用空间的分配中可以得知，再现单元中用于电池的空间小于眼镜架中用于电池的空间。大部分用于电池的空间在控制单元中可以得到。
从这种空间的可用性还可以得出，与其他系统的可能的连接最好也可以在控制单元中实现。
从一般关于电源消耗、特别是关于无线传输的标准中可以得出，眼镜架(传声器阵列)和再现单元中的各部件之间的无线链路根据它们之间的距离(当实际佩戴眼镜时)将消耗比控制单元与再现单元之间、或控制单元与眼镜架之间的链路更少的电能。后面的这两个链路实际上需要相同的距离并且基于相互的距离，将会具有实质上相同的电源消耗。
此外，可以想到用于所述组合件的多种使用情况，其中电源消耗的标准可以起作用1.所述组合件用作具有方向相关的声音记录功能的助听器，2.所述组合件用作音频信号(来自例如配置有各种信号源的高保真设备(或多媒体PC)，诸如TV、收音机、CD播放器、MP3播放器)的再现单元，3.所述组合件用作通信系统的头戴式耳机，例如固定网络或移动网络中的电话。
此外，也存在用户没有佩戴眼镜架的情况，例如通过将作为记录单元的框架放在桌子上，以及相距较短的距离，仍旧可以使用所述组合件。
这些对于电源消耗和应用的考虑导致以灵活的方式使用以上阐述的数字化部件，以便允许所述组合件在这种应用中以可能的优化方式起作用。为此，所述模块的功能分布在各部件中，在使用的情况下相当有利。
-在所述部件中模块的以下分配可以用于应用作为记录方向相关的声音的助听器●在眼镜架中的声音记录，在眼镜架中的信号处理(射束形成和再现适配)，以及●从眼镜架到再现单元的无线传送。
控制单元忽视了有效的信号处理，并且可选地将被动参与发送命令给眼镜架和/或再现单元，以控制例如音色和/或音量的设置。同时还可以在再现单元中安装传声器，如果用户通过控制模块选择非方向相关的声音记录，则传声器接管声音记录。
-在所述部件中模块的下述分配可以用于音频信号的再现单元●音频源到控制单元的连接，用于输入音频信号到控制单元，●控制单元中的声音记录，●控制单元中音频信号的处理，●从控制单元到再现单元的无线传送。
-对于用作通信系统(例如电话)的头戴式耳机来说，分配仍然取决于头戴式耳机的功能，特别是用于来自电话的输入信号的再现，或用于将用户的语音转换成电话连接的输出信号。这两个功能将在后面详细说明。对于输入的电话信号的再现，所述部件中的分布如下●在控制单元中电话的连接，●在控制单元中的声音记录，●在控制单元中的信号处理，●无线信号传送至眼镜架，以及
●从眼镜架至再现单元/多个再现单元的无线传送。
为了使用户的语音转换为电话的输出信号，以下分配较为适当●在控制单元中连接电话，●在眼镜架中语音的声音记录，●从眼镜架到控制单元的无线信号传送，●在控制单元中的信号处理(即从由传声器阵列记录的声音中选择用户的语音信号；同时参见以下更为详细的说明)，●从控制单元到电话的信号传送。
-对于眼镜用作独立的记录单元来说，其使用可以使得直接从传声器阵列发送所记录的信号至(数字式)再现单元并处理再现单元中的信号，以及通过每个再现单元将它们输送至用户的一个耳朵中。根据各部件之间的距离，也可以通过无线链路有利地将来自传声器阵列的信号发送至控制单元，在此单元中处理所述信号，然后将这些信号发送至再现单元。还可以将来自控制单元的未处理的信号发送至再现单元并在以后处理这些信号。如果放下眼镜，也可以在再现单元中安装接管声音记录的传声器。
方案的设置可以通过源自用户的输入选择信号进行。
对于助听器/眼镜组合件中的选择装置来说，还可以根据与例如从各种部件中的一个或多个部件接收的信号的强度有关或与测量或预计的一个或多个部件的电源消耗有关的输入选择信号来确定方案的选择。
附图10示出了根据本发明的又一个助听器/眼镜组合件的实施例的示意图。
在附图10中，与前面的附图具有相同参考标记的部件是指这些附图中相同的部件。
在该实施例中，以这样一种方式采用无线链接技术，即在每个数字式部件之间无线链路都是可行的，第一传声器阵列2通过无线链路V1无线链接至处理单元4。第二传声器阵列3通过第二无线链路V2链接至处理单元4。
第一再现单元5通过第三无线链路V3链接至处理单元4。第二再现单元6通过第四无线链路V4链接至处理单元4。
此外，第一传声器阵列2通过第五无线链路V5链接至第二传声器阵列3，并且通过第六无线链路V6链接至第一再现单元5。
此外，第二传声器阵列3还进一步通过无线链路V7链接至第二再现单元6，第一再现单元5进一步通过无线链路V8链接至第二再现单元6。第二传声器阵列3进一步通过无线链路V9链接至再现单元5。第一传声器阵列2进一步通过无线链路V10链接至再现单元6。在该实施例中，处理单元4与GSM电话结合，该助听器/眼镜组合件可以被用作免提装置。
在此实施例中，可以在一个眼镜腿或两个眼镜腿中使用若干个传声器作为电话语音的输入。可以借助上述射束形成技术，除了形成包括来自远离一定距离的声音源的声音信号的第一射束之外，产生另一个实质上包括用户自己发音的声音的射束。该另一个射束然后被用作免提(移动)电话的传声器信号。
也可以以这样一种方式执行对来自一个或多个传声器阵列的信号的处理，即用户的语音信号以优化方式被放大，并且来自其他方向和距离的信号被抑制。由于用户语音的声音源非常接近于该一个或多个阵列，因此可以优化使用聚焦技术，考虑语音信号到传声器的球形传播。从而，以高频率(其中波长很短)，同样也可以在来自各种距离以及不只是来自各种方向的信号之间加以区分。
应当指出的是，以附加的方式，当从前面的射束(聚焦)选择语音信号时也可以通过利用以下射束的优化复加权因子进行复求和(根据幅值、相位和频率相关性)抑制来自其他方向的其他信号1.聚焦的语音射束，
2.朝前并且因此包含大量来自非希望方向的信号的端射射束，其可能会破坏语音信号，3.朝后并且因此包含大量来自非希望方向的信号的端射射束，其可能会破坏语音信号。
以这种方式(聚焦，可选地通过上述利用优化的复加权因子的复求和来补充)记录的语音信号可以有利地被用作例如电话或其他形式的通信的语音输入。然后所述助听器眼镜被用作免提装置。来自通信线之另一端的音频信号可以被发送至所述助听器眼镜的再现单元。如果需要，在操作的同时可以保持成束，环境声音也可以被输送到耳朵中，而不是通信装置(电话)。
然而，还可以理解的是，代替具有所述用于语音选择和语音抑制功能的助听器眼镜，所述功能是在助听器或音频话筒中，而没有眼镜专门被包含在组合件中。
在语音选择和语音抑制的情况下，还有可能的是，与用户从助听器/眼镜组合件接收的声音相比，用户自己发音的声音的另一个射束被有利地抑制，作为必须通过再现单元再现的信号(即用于从免提装置收听的输出信号或来自周围的声音)。
当使用助听器目的是要获得声音放大时，其可以是或不是与来自用户周围的声音方向相关。用户方经常抱怨的是，来自其自己语音的信号也被放大并且被以太大的声音再现。为了尽可能的消除这种缺陷，在助听器眼镜的传声器阵列中的信号处理以这样一种方式进行调整，即与由助听器发送的来自周围环境的放大声音相比，来自用户语音的信号的放大被最小化，下降到听力困难的用户在正常水平听到其自己声音的水平。为此，添加特殊形式的所谓“空调整”到信号处理中，以考虑在产生语音信号的相距短距离。正如上面已经说明的用于放大用户语音的相同技术可以用于此目的，之后采用由阵列中的传声器拾取的信号的复数(根据幅值和相位)线性组合(求和)，这确保了在所需方向中持续的射束形成，同时优化抑制了来自用户语音的信号。
应当指出的是，由阵列中的传声器拾取的信号的复数非线性组合也可以用于提供射束形成。
由于数字处理特性，所述处理单元特别适合这些功能。
上述讨论的两种应用(语音放大和语音抑制)当然也可以组合使用。
在各种实施例中，诸如助听器眼镜或头戴式耳机，上述传声器阵列也可以用于通信的目的，例如在计算机应用情况下用于电话或语音的输入和输出，对于听力有困难的用户来说也没有任何问题。
附图11示出了用在根据本发明的助听器/眼镜组合件中的射束形成装置的一般原理。
采用四个传声器MIC1，MIC2，MIC3，MIC4作为例子，但是其他数量也是可行的。这里所涉及的可以是传声器阵列的一部分，例如助听器眼镜的一侧中的传声器，所述传声器安装在一个眼镜腿中。
传声器MIC1通过其输出端连接至滤波器A1的输入端。以类似的方式，传声器MIC2，MIC3和MIC4分别连接到滤波器A2，A3和A4。
滤波器A1，A2，A3，A4每个都通过其各自的输出端连接至加法单元ADD1，该加法单元用于使来自每个传声器的信号相加以提供一个输出信号Sa，然后该信号可以从加法单元的输出端被输出(由箭头Sa示意表示)。
滤波器A1，A2，A3，A4确定对于由传声器MIC1，MIC2，MIC3和MIC4拾取的信号获得的方向特性或聚焦。
在附图11中，示出了具有特定频率相关的幅值因子和相位因子的滤波器。这种滤波器例如可以被数字化构造成FIR(有限脉冲响应)滤波器。这同样适用于其他滤波器A2，A3，A4。
附图12示出了通过端射射束形成所形成的输出信号Sa的方向特性的极坐标图。
滤波器A1，A2，A3，A4例如可以被设置成端射射束形成，其结果是第一方向相关的输出信号Sa在传声器的范围内以信号的最大值来产生，正如在附图12的极坐标图中绘出的。
附图13示出了根据附图11的射束形成装置，以该装置可以获得第二信号Sb。
除了输出传声器M1与滤波器A1的输入端的连接(这已在以上论述过)，传声器MIC1的输出端还连接到另一个滤波器C1的输入端。
以类似的方式，传声器MIC2，MIC3和MIC4分别连接到另外的滤波器C2，C3和C4。
滤波器C1，C2，C3，C4每个都通过其各自的输出端连接至加法单元ADD2，该加法单元用于使来自每个传声器的信号相加，以提供第二输出信号Sb，然后该信号从加法单元的输出端被输出(由箭头Sb示意表示)。
滤波器C1，C2，C3，C4确定对于由传声器MIC1，MIC2，MIC3和MIC4拾取的另外的信号获得的方向特性或聚焦。这些另外的信号可以包括例如助听器/眼镜组合件佩带者自己的语音。
附图13示出从相同的传声器阵列如何借助滤波器组A1-A4可以获得第一输出信号Sa以及如何从另外的滤波器组C1-C4可以获得第二输出信号Sb。
通过选择用于滤波器组A1-A4和用于另外的滤波器组C1-C4的不同设置，可以在第一信号Sa中记录离例如所述组合件佩戴者自己的语音相对较远定位的声音源(或多个声音源)，并在第二信号Sb中记录离例如所述组合件佩戴者自己的语音相对较近定位的声音源。
附图14示出了用于通过聚焦形成的第二输出信号Sb的方向特性的极坐标图。
在附图14中，示出了信号Sb聚焦在用户的语音上，并且因此而具有与信号Sa相比不同的方向特性。此外聚焦技术还尤其将转变时间校正应用到来自传声器阵列的传声器的信号中，以便在这些在时间方面相互偏移的信号相加之后，由处于在焦点中的所需源信号产生优化放大的输出信号，同时来自其他方向和其他距离的不需要的源信号被有效抑制。这是可行的，因为语音信号作为所需的源信号，离传声器阵列的距离较近，以致所需源信号的球形波场的传播对各个传声器提供在转送时间上的差别，这些差别不同于对来自处在其他方向和相距不同距离的不需要源的信号在转送时间上的差别。
应当指出的是，在方向特性上存在两个主要的波瓣，因为所有传声器MIC1，MIC2，MIC3和MIC4都在一条线上。因此，在来自各个方向(这些方向与传声器阵列的线构成相同角度)上的信号之间不能作出任何区分。图14中的方向图是二维截面图，示出了左和右两个方向。
事实上，在阵列周围存在一个方向环，另一个信号Sb可以自该环发出；声音信号也可以从传声器MIC1，MIC2，MIC3和MIC4所处平面之上下不需要的声音源中拾取(位于较近的)。
以其他阵列结构可以获得改进的方式，例如在用户左手侧上阵列与右手侧上阵列的组合。
如果上述组合通过在用户前方的前阵列扩展，则可以获得进一步的改进。
附图15示出了输出信号Sa和Sb的进一步处理的示意图。
附图15示出了其中图13的输出信号Sa和Sb分别乘以关于Sa的复频率相关的加权因子W1和关于Sb的W2的方式。这些复乘信号然后被相加以提供第三输出信号Sc，以便源自语音方向的信号得到抑制。第三输出信号Sc继而被输送到耳机中。
通过上述对Sa和Sb的各个处理操作以及为此使用的相应的方向特性，语音抑制不仅在给定的方向上有效(即语音信号的方向)，而且被限制到离用户较短距离的空间区域。通过这种方式所实现的是，在处理中实际上被抑制的只有来自用户的语音信号，同时来自与所述语音相同方向的其他声音信号，除了源自相对较远距离的信号之外，都不被抑制。
附图16示出了用在通信单元(例如用于电话的头戴式耳机)中的输出信号Sa和Sb的进一步处理。
附图16示意性地示出了其中附图13中的输出信号Sa和Sb分别乘以关于Sa的复频率相关的加权因子W1和关于Sb的W2的方式。该复乘信号然后被相加，以提供第三输出信号Sc，其方式使得源自语音方向的信号得到抑制。来自通信单元的通信链路的输入信号Cin与第三输出信号Sc相加，使得语音简化的信号Sd实质上包括来自用户周围环境的声音信号，来自通信链路的声音信号，而不是来自用户自己的语音信号，信号Sd被形成作为第四输出信号。第四输出信号Sd然后被输送至一个或多个再现单元。信号Sb也被作为输出信号Cout输送至通信链路。
在附图16的实施例中，实现对语音信号的选择。通过上述对Sa和Sb的独立的处理操作以及为此使用的相应的方向特性，可以在给定的方向(即语音信号的方向)上选择性记录语音信号，并将该记录限制在离用户相对短距离的空间区域。
通过这种方式所实现的是，在处理期间实际上仅在第二输出信号Sb中记录来自用户的语音信号，而来自与所述语音相同方向的其它声音信号，除了源自相对较远距离的信号，都被抑制。以这种方式，第二输出信号Sb适合用作通信链路的输出语音信号Cout。
附图17示出了用于射束形成和语音抑制的组合的信号Sc的极坐标方向图。
在附图17中，射束形成与语音抑制一起被可视表示作为信号Sc的方向图。
附图18、19和20示出了用于射束形成的各种设置的传声器阵列的相对灵敏度。该灵敏度以灰度级表示。灰度越暗，灵敏度越好。
附图18示出了作为声音源的方向和位置的函数的射束形成装置的灵敏度。该射束形成装置被设置用以从正向接收信号。
附图19示出了射束形成装置的灵敏度。该射束形成装置被设置用于在用户嘴部的方向上聚焦。
附图20示出了射束形成装置的灵敏度，其被设置用以从发送方向接收信号并且其中来自嘴部方向的信号被抑制。
最后，以下指出的是关于无线通信链路协议。为了传输信号，只需要使音频信号和再现控制信号可以通过无线通信链路进行发送。
为此目的，也可以使用数字化通信协议，例如蓝牙。然而，这种协议主要用于数据传送，通常都太复杂，太昂贵，并且需要较高的电源消耗。
根据本发明用于音频的无线通信协议是用于传输音频信号和再现控制信号。
除了上述信号处理以外，其包括射束形成和频率特性适配(信号的补偿和压缩)，模块B3还可以配置有提供甚至更为详细的声音信号处理的功能。模块B3可以配置有一功能件，它提供附加的噪声抑制功能、语音识别功能和语音存储功能。这些功能可以应用到借助传声器阵列或可选的其他声音记录装置已拾取的声音信号中。
此外，对于在所述助听器/眼镜组合件的各部件之间的信号传送仅需要大约为1米的较小的传输范围用于各个发送器。该助听器/眼镜组合件的电源消耗通过这种方式同样可以保持有利的限制。
至于所涉及的无线链路，还应当指出的是，代替无线电频率的链路，助听器/眼镜组合件的各部件之间的链路也可以是用于光学信号的链路。
如果根据本发明的助听器/眼镜组合件被用在其中无线通信不可行或不容易实行的环境中，无线链路被构造成有线连接。
还应当指出的是，根据本发明助听器/眼镜组合件的其它变量的数目也可以是在如图1或图10中见到的发明原理范围内。
例如，助听器/眼镜组合件在一个眼镜腿中可以仅具有一个传声器阵列的一个单耳信号处理链和一个再现单元，因为该应用仅要求拾取的声音信号被输送到一个耳朵中，例如当用户仅有一只耳朵听力有困难时。
也可以是这种情况，该助听器/眼镜组合件具有两个传声器阵列，每个阵列设在一个眼镜腿中，和单个再现单元，来自两个传声器阵列的信号被合并以得到用于该单个再现单元的单个信号。在这种情况下，通过两个眼镜腿拾取的声音因此被输送到一个耳朵中。利用这些变量，链路的数目，即发送器的数目和接收器的数目，将比在如附图中所示的实施例的情况中的数目更少。
最后，应当指出的是，声音信号的射束形成可能发生在眼镜腿或再现单元中。在这种情况下，用于单个处理链的处理单元分别被容纳在眼镜腿或再现单元中。该独立的处理单元然后可以被省去，至于所涉及的射束形成，然而在眼镜腿与再现单元之间可以具有直接无线链路。模块B5的功能通过两个眼镜腿上的控制按钮设置在两个眼镜腿上。
根据本发明，可以设置个人网络(人体区域网BAN)，其中包含处理单元4和一个或多个再现单元5、6以及其他部件(或输入单元)，例如移动电话、电子管理器、MP3播放器或FM收音机，用于医学或遥测应用的独立的传声器和若干个传感器。通过添加这些部件而获得用于处理单元和再现单元的附加功能。借助于用于音频信号的通信协议，处理单元4然后可以从这些辅助部件中接收音频信号，并且如果需要，在处理之后，将这些信号发送给再现单元。在该网络内，处理单元4可以发送数据信号给个人网络中的部件，并从该个人网络中的部件接收数据。
该助听器眼镜配置有传声器阵列，同样可以被看作是输入单元或辅助部件。
人体区域网络设备(BAN)涉及个人佩戴的网络，可选地在个人的邻近，其部件最好通过无线链路相互连接，但是也可以选择通过电子或光学链路连接。在其中各连接主要是无线链路的优选实施例中，各部件具有最多大约为1米的传输范围和大约为250Kb/s到1Mb/s的带宽。由于有限的传输范围，各部件的功率需求较低，将是大约每个部件2毫瓦。
应当指出的是，在这种情况下，中央处理单元4可以与人体区域网的一个或多个上述部件集成。
权利要求
1.一种助听器/眼镜组合件(1)，包括眼镜架(1’，2，’3’)和第一再现单元(5；6)，其中所述眼镜架具有带有传声器阵列(2；3)的第一眼镜腿(2’，3’)，该传声器阵列(2；3)被配置用以拾取声音信号并发送在其基础上产生的处理信号给第一再现单元(5；6)，并且该第一再现单元(5；6)被配置用以将所述处理信号转换成处理的声音信号，其特征在于，所述助听器/眼镜组合件(1)包括至少四个基本模块(B1，B2，B3，B4)，包含-声音记录模块(B1)，包括传声器阵列(2；3)，-射束形成模块(B2)，用于形成方向相关的处理信号，-再现适配模块(B3)，用于适配由第一再现单元(5；6)产生的处理声音信号的再现特性，-再现模块(B4)，包括第一再现单元(5；6)，-再现控制模块(B5)，用于控制由第一再现单元(5；6)产生的处理声音信号的再现特性，并且射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)基于数字技术。
2.根据权利要求1所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)被容纳在一个独立的处理单元(4)中。
3.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于声音记录模块(B1)、处理单元(4)和再现模块(B4)被配置用于相互进行无线通信。
4.根据权利要求3所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述无线通信仅在小于1米的距离内可行。
5.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述传声器阵列(2；3)包括在第一眼镜腿纵向上相互间隔一定距离的多个传声器(M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8)，所述声音记录模块(B1)除了传声器阵列(2；3)外还包括用于传声器阵列(2；3)的每个传声器的模/数转换器(ADC1，ADC2，ADC3，ADC4；ADC5，ADC6，ADC7，ADC8)，连接至所述模/数转换器的输出端的多路复用器(MPX1，MPX2)，连接至所述多路复用器的发送器(TMTR1；TMTR2)，以及电源(E1；E2)。
6.根据权利要求5所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于每个模/数转换器(ADC1，ADC2，ADC3，ADC4；ADC5，ADC6，ADC7，ADC8)都是求和-增量型的。
7.根据权利要求5或6所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于每个模/数转换器(ADC1，ADC2，ADC3，ADC4；ADC5，ADC6，ADC7，ADC8)都包括低通滤波器特性。
8.根据权利要求5所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于其包括多路分解器(DMPX1；DMPX2)，并且所述射束形成模块(B2)包括用于连接到所述多路分解器(DMPX1；DMPX2)的每个传声器的有限脉冲响应滤波器(FIR1，FIR2，FIR3，FIR4；FIR5，FIR6，FIR7，FIR8)，以及连接到这些滤波器输出端的加法器(SUM1；SUM2)。
9.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述再现适配模块(B3)包括一个补偿器/压缩器(EQCMPR1；EQCMPR2)，它被配置用以处理从所述射束形成模块(B2)接收的信号的频率和幅值。
10.根据权利要求9所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于补偿器/压缩器(EQCMPR1；EQCMPR2)配置有具有优化的响应时间和衰减时间常数的压缩功能。
11.根据权利要求9或10所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于补偿器/压缩器(EQCMPR1；EQCMPR2)配置有多通道频率相关的压缩功能。
12.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述再现控制模块(B5)包括用于产生再现控制信号的一个独立的控制单元(CTRL1；CTRL2)。
13.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)被配置用以存储至少一个优选设置。
14.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)与移动电话集成或连接，该助听器/眼镜组合件被配置作为免提装置。
15.根据权利要求1-13中任何一项所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)与个人音频设备或个人信息管理系统集成。
16.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述再现模块(B4)包括数/模转换器(DAC1；DAC2)，连接至该数/模转换器的输出放大器(P1；P2)，以及连接至该输出放大器的耳机(L1；L2)。
17.根据权利要求16所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述再现模块还包括补偿器(EQ1；EQ2)和压缩器(CMPR1；CMPR2)。
18.根据权利要求17所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述压缩器(CMPR1；CMPR2)配置有具有优化的响应时间和衰减时间常数的压缩功能。
19.根据权利要求17或18所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于所述压缩器(CMPR1；CMPR2)配置有多通道频率相关的压缩功能。
20.根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件，配置有具有与第一眼镜腿相同结构的第二眼镜腿，以及与第一再现单元相同结构的第二再现单元。
21.根据权利要求20所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于第一压缩器(CMPR1)和第二压缩器(CMPR2)或第一补偿器/压缩器(EQCMPR1)和第二补偿器/压缩器(EQCMPR2)被配置用以同步执行它们各自的压缩功能。
22.根据权利要求21所述的助听器/眼镜组合件，其特征在于控制单元(CTRL1；CTRL2)被配置用以控制第一压缩器(CMPR1)和第二压缩器(CMPR2)或第一补偿器/压缩器(EQCMPR1)和第二补偿器/压缩器(EQCMPR2)，以同步执行它们各自的压缩功能。
23.用于根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件的眼镜腿，配置有声音记录模块(B1)，其中所述传声器阵列(2；3)包括在第一眼镜腿纵向上相互间隔一定距离的多个传声器(M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8)，其中所述声音记录模块(B1)除了传声器阵列(2；3)外还包括用于传声器阵列(2；3)的每个传声器的模/数转换器(ADC1，ADC2，ADC3，ADC4；ADC5，ADC6，ADC7，ADC8)，连接至所述模/数转换器的输出端的多路复用器(MPX1；MPX2)，连接至所述多路复用器的发送器(TMTR1；TMTR2)以及电源(E1；E2)。
24.用于根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件的处理模块，其包括射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)，以及多路分解器(DMPX1；DMPX2)，其中所述射束形成模块(B2)包括用于连接到所述多路分解器(DMPX1；DMPX2)的每个传声器的有限脉冲响应滤波器(FIR1，FIR2，FIR3，FIR4；FIR5，FIR6，FIR7，FIR8)，以及连接到这些滤波器输出端的加法器(SUM1；SUM2)，其中所述再现适配模块(B3)包括补偿器/压缩器(EQCMPR1；EQCMPR2)，被配置用以处理从所述射束形成模块(B2)接收的信号的频率和幅值。
25.用于根据前面任何一项权利要求所述的助听器/眼镜组合件的再现单元，配置有再现模块(B4)，其包括数/模转换器(DAC1；DAC2)，连接至该数/模转换器的输出放大器(P1；P2)，以及连接至该输出放大器的耳机(L1；L2)。
26.一种网络，至少包括处理单元(4)、至少一个再现单元(5，6)和至少一个输入单元，其中所述至少一个输入单元以至少第一输入连接连接至所述处理单元(4)，并且该处理单元(4)以至少第一输出连接连接至该至少一个再现单元(5；6)，其中在使用时，所述至少一个输入单元被配置用以将输入数据输送至处理单元(4)，处理单元(4)被配置用以处理所述输入数据以提供处理的数据，所述至少一个再现单元(5；6)被配置用以再现所述处理的数据为音频信号，其中所述网络为人体区域网，当由人来使用时，主要在人身上或接近人。
27.一种助听器/眼镜组合件(1)，配置有若干个部件(2，3，5，6)和若干个功能模块(B1，B2，B3，B4和B5)，所述部件包括传声器阵列(2；3)和至少一个再现单元(5；6)，所述部件相互连接，每个部件都配置有用于执行相应的信号处理操作的性能，并且所述功能模块包含声音记录模块(B1)、射束形成模块(B2)、用于适配要再现的声音的再现特性的再现适配模块(B3)、用于基于所述再现特性再现要再现的声音的再现模块(B4)和控制再现的模块(B5)，该助听器/眼镜组合件在每一种使用状况下能够分配至少一个功能模块到一个或多个部件中，并且每个部件使用其性能来执行分配给该部件的至少一个功能模块的信号处理。
28.根据权利要求27所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中每个部件通过无线链路(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)连接至其他部件中的每一个部件。
29.根据权利要求27或28所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器眼镜可以被配置作为方向听觉的助听器、作为音频播放器或作为GSM头戴式耳机。
30.根据权利要求27或28或29所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器/眼镜组合件可以被配置为一个助听器，使用以下分配在所述部件中的功能模块●传声器阵列(2；3)中的声音记录(B1)，●眼镜架中的射束形成(B2)，和●用于再现适配模块(B3)和再现模块(B4)的从所述眼镜架到再现单元(5；6)的无线传输。
31.根据权利要求27或28或29或30所述的助听器/眼镜组合件(1)，该助听器/眼镜组合件可以被配置作为用于再现来自音频源的信号的音频播放器，其中控制单元(4)被配置用以接收音频输入信号，并且其中使用以下分配在所述部件中的功能模块●控制单元(4)中用于音频输入信号的声音记录(B1)，●控制单元(4)中的再现适配(B3)，和●从控制单元(4)到再现单元(5，6)的用于再现(B4)的无线传输。
32.根据权利要求27或28或29或30或31所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器/眼镜组合件可以被配置用作通信链路中的头戴式耳机，包括输入通信信号(Cin)和输出通信信号(Cout)，其中控制单元(4)被配置连接至通信链路，用于接收输入通信信号(Cin)并用于发送输出通信信号(Cout)，其中使用以下分配在所述部件中的功能模块●控制单元(4)中来自输入通信信号(Cin)的声音记录(B1)，●控制单元(4)中的再现适配(B3)，和●从控制单元(4)到再现单元(5，6)的用于再现(B4)的无线传输。
33.根据权利要求32所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器/眼镜组合件可以被配置用作通信链路中的头戴式耳机，其中输出通信信号(Cout)在使用时通过以下方式形成语音记录通过传声器阵列(2；3)对声音进行声音记录(B1)，助听器/眼镜组合件的用户进行语音的记录，通过阵列(2，3)、控制单元(4)或再现单元(5；6)中的射束形成和信号处理(B2，B3)，从记录的声音信号中进行语音信号的选择，以及提供语音信号作为通信链路的输出通信信号(Cout)。
34.根据权利要求33所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中通过射束形成和信号处理(B2和B3)进行的语音信号的选择包括聚焦技术，其中所述聚焦技术由所记录的声音信号确定使用时包含用户语音的声音作为语音信号。
35.根据权利要求33或34所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中射束形成和信号处理(B2和B3)提供所记录的声音信号作为用于再现(B4)的简化的声音信号，语音信号实质上已从该简化的声音信号中被去除，并且向该简化的声音信号中添加了输入通信信号(Cin)。
36.根据权利要求27-35中任何一项所述的助听器/眼镜组合件(1)，该助听器/眼镜组合件配置有用于设置至少一个使用条件的控制模块，其中该控制模块被配置用以接收用于设置的使用条件的输入选择信号，并且该控制模块基于所输入的选择信号可以分配至少一个功能模块给一个或多个部件，并且其中每个部件使用其性能来执行被分配给该部件的至少一个功能模块的信号处理。
37.根据权利要求27-36中任何一项所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中所述部件之每个都包括至少一个用于执行一个或多个功能模块的数字电路。
38.一种助听器，包括第一再现单元(5；6)和传声器阵列(2；3)，其中该传声器阵列(2；3)被配置用以记录(B1)声音信号为记录的声音信号，还包括信号处理装置(B2，B3)，用于对所记录的声音信号的信号处理，以提供处理的信号并且用于传输所处理的信号给第一再现单元(5；6)，其中第一再现单元(5；6)被配置用以将所处理的信号转换成经处理的声音信号，其特征在于该助听器被配置用以在使用时通过传声器阵列(2；3)的声音记录(B1)来记录包含该助听器用户的语音的声音作为记录的声音信号，以通过射束形成和信号处理(B2和B3)从所记录的声音信号中选择语音信号。
39.根据权利要求38所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中射束形成和信号处理(B2和B3)至少包括聚焦技术，该聚焦技术从所记录的声音信号中确定实际上包含用户语音的声音为语音信号。
40.根据权利要求39所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中射束形成和信号处理(B2和B3)提供所记录的声音信号作为简化的声音信号用于再现(B4)，从简化的声音信号中实际上已去除了语音信号。
41.根据权利要求40所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器在使用时用作通信链路中的头戴式耳机，该通信链路包括输入通信信号(Cin)和输出通信信号(Cout)，其中输出通信信号(Cout)在使用时由语音信号形成。
42.根据权利要求41所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中射束形成和信号处理(B2和B3)提供所记录的声音信号作为简化的声音信号(Sd)用于再现(B4)，语音信号实际上已被从简化的声音信号中删除，并且已向该简化的声音信号中添加了输入通信信号(Cin)。
43.根据权利要求36-42中的任何一项所述的助听器/眼镜组合件(1)，配置有第一射束形成装置(A1，A2，A3，A4，ADD1)，用于借助传声器阵列(2，3；MIC1，MIC2，MIC3，MIC4)从位于相对较远的声音源记录来自位于相对较远的声音源的第一声音信号(Sa)，此外配置有第二射束形成装置(C1，C2，C3，C4，ADD2)，用于记录来自用户语音的第二声音信号(Sb)，其特征在于该助听器配置有第一乘法器(W1)，用于第一输入信号的复频率相关乘法，配置有第二乘法器(W2)，用于第二输入信号的复频率相关乘法，并且配置有第一加法器(ADD3)，用于使两个信号相加以得到一个相加输出信号，其中第一乘法器(W1)的一个输出端连接至第一加法器的第一输入端，第二乘法器(W2)的一个输出端连接至第一加法器(ADD3)的第二输入端，其中第一声音信号(Sa)作为输入信号被输送用于第一乘法器(W1)，第二声音信号(Sb)作为输入信号被输送用于第二乘法器(W2)，并且其中选择第一乘法器(W1)和第二乘法器(W2)的设置，以便获得作为相加输出信号的结果信号(Sc)，在信号(Sc)中，来自用户语音的第二声音信号实际上被抑制。
44.根据权利要求43所述的助听器/眼镜组合件(1)，其中该助听器配置有第二加法器(ADD4)，用于使两个信号相加以得到第二相加输出信号，加法器(ADD3)的一个输出端连接至第二加法器(ADD4)的第一输入端，通信链路的一个输入端(Cin)连接至第二加法器(ADD4)的第二输入端，其中结果信号(Sc)作为输入信号被输送到第二加法器的第一输入端，并且输入通信信号(Cin)被输送至第二加法器(ADD4)的第二输入端，其中获得语音简化信号(Sd)作为第二相加输出信号，在该语音简化信号中实际上缺少来自用户的语音信号。
全文摘要
一种助听器/眼镜组合件(1)，具有眼镜架(1’，2’，3’)和第一再现单元(5，6)，其中眼镜架具有在第一眼镜腿(2’；3’)中的传声器阵列(2；3)，该传声器阵列(2；3)能够拾取声音信号并且能够发送基于所述声音信号产生的处理信号给第一再现单元(5；6)，其中所述助听器/眼镜组合件(1)包括至少四个基本模块(B1，B2，B3，B4)，包含声音记录模块(B1)，其包含传声器阵列(2；3)；射束形成模块(B2)，用于形成方向相关的处理信号；再现适配模块(B3)，用于控制所述由第一再现单元(5；6)产生的处理的声音信号的再现特性；再现模块(B4)，包括第一再现单元(5；6)；以及再现控制模块(B5)，用于控制由第一再现单元(5；6)产生的处理的声音信号的再现特性，其中射束形成模块(B2)和再现适配模块(B3)基于数字技术。
文档编号G02C11/06GK1701634SQ03825228
公开日2005年11月23日 申请日期2003年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者马库斯·卡雷尔·希普珂马, 马里纳斯·马里亚斯·博纳, 托马斯·阿尔弗雷德·胡特耶斯 申请人:科学技术基金会