利用由功率和信号组成的结构的光机电听觉设备的制作方法

专利名称：利用由功率和信号组成的结构的光机电听觉设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及听觉系统、设备和方法。本发明的实施方式可提供至少克服了现有系 统的至少某些缺陷的改进的音频信号传输。本文描述的系统、设备和方法可应用于听觉设 备，例如开放式耳道助听器。音频信号传输设备可包括分别发射第一波长的光和第二波长 的光的第一光源和第二光源。第一检测器可接收所述第一波长的光，第二检测器可接收所 述第二波长的光。转换器可电耦接到所述第一检测器和所述第二检测器，并且响应于所述 第一波长的光和所述第二波长的光而振动耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。将转换器耦 接到所述第一检测器和所述第二检测器可提供用户可感知的高保真声音，例如在没有有源 电子部件的情况下驱动所述转换器，使得所述转换器组件的尺寸可以最小化并且适合放置 在耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个上。在一些实施方式中，所述第一检测器和所述第二检 测器可以以相反极性耦接到转换器，使得所述转换器响应于所述第一波长而以第一运动移 动并且响应于所述第二波长而以第二运动移动，其中所述第二运动与所述第一运动相反。 所述第一检测器可被放置在所述第二检测器上，并且将所述第二波长传输到所述第二检测 器，从而可减少耳道中检测器的横截面尺寸并且增加能量传输效率。在很多实施方式中，所 述第一运动包括第一旋转或第一平移中的至少一个，并且所述第二运动包括第二旋转或第 二平移中的至少一个。在具体实施方式
中，所述第一检测器可耦接到线圈以响应于所述第 一波长而沿第一方向平移磁铁，所述第二检测器可耦接到线圈以响应于所述第二波长而沿 第二方向产生磁铁的第二平移，其中第二方向的第二平移与第一方向的第一平移相反。电 路可以将所述音频信号分离为第一信号分量和第二信号分量，并且所述第一光源可以响应 于所述第一信号分量而发射第一波长，所述第二光源可以响应于所述第二信号分量而发射 第二波长。例如，电路可以使用第一脉冲宽度调制将所述第一信号分量传输到第一光源，并 且使用第二脉冲宽度调制将所述第二信号分量传输到所述第二光源，这样可以减少用户感
1知的噪声。在一些实施方式中，第一信号和第二信号使得当第二光源打开时，光源是关闭 的，反之亦然，从而可提高能量效率。如上所述，使用分别耦接到第一和第二检测器的第一 和第二光源的音频信号传输可减少功率消耗，为用户提供高保真音频信号，并且利用光耦 接提高用户的舒适性。可以相对于所述第二光源来调整所述第一光源的振幅和时序，以减 少与转换器组件的检测器对每个第一波长和第二波长的响应时间的差异和感光度的差异 相关的噪声，使得用户可感知具有低噪声、高增益(例如高达6dB或更高)以及低功耗的清 晰声音。第一光电检测器可以放置沿第二光电检测器上，其中第一光电检测器将第二至少 一个波长传输到第二光电检测器，使得第一和第二波长可有效地分别耦接到第一和第二光 电检测器。在第一方案中，提供了一种将音频信号传输给用户的设备，其中所述设备包括第 一光源、第二光源、第一检测器、第二检测器和转换器。第一光源发射第一至少一个波长的 光。第二光源发射第二至少一个波长的光。第一检测器接收所述第一至少一个波长的光。 第二检测器接收所述第二至少一个波长的光。转换器电耦接到所述第一检测器和所述第二 检测器，并且响应于所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波长而振动所述用户的耳 膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。在多个实施方式中，所述第一光源和所述第一检测器第一运动来移动所述转换 器，并且所述第二光源和所述第二检测器第二运动来移动所述转换器。所述第一运动与所 述第二运动相反。所述第一运动可包括第一旋转或第一平移中的至少一个，并且所述第二 运动可包括第二旋转或第二平移中的至少一个。所述第一光源可发射具有第一能量值的所 述第一至少一个波长的光，所述第一能量值足够以所述第一运动来移动所述转换器，并且 所述第二光源可发射具有第二能量值的所述第二至少一个波长的光，所述第二能量值足够 以所述第二运动来移动所述转换器。在多个实施方式中，所述转换器由所述用户的所述耳膜来支撑。所述转换器可响 应于所述第一至少一个波长而沿第一方向移动所述耳膜并且响应于所述第二至少一个波 长而沿第二方向移动所述耳膜。所述第一方向与所述第二方向相反。在多个实施方式中，所述第一检测器和所述第二检测器连接到所述转换器以便在 没有有源电路的情况下驱动所述转换器。所述第一检测器和所述第二检测器并联连接到所述转换器。所述第一检测器可以 以第一极性耦接到所述转换器，并且所述第二检测器以第二极性耦接到所述转换器，其中 所述第二极性与所述第一极性相反。在一些实施方式中，所述第一检测器包括具有第一阳 极和第一阴极的第一光电二极管，并且所述第二检测器包括具有第二阳极和第二阴极的第 二光电二极管。所述第一阳极和所述第二阴极连接到所述转换器的第一端，并且所述第一 阴极和所述第二阳极连接到所述转换器的第二端。所述转换器可包括压电转换器、弯张转换器、平衡电驱转换器或磁铁和线圈中的 至少一个。例如，所述转换器可包括平衡电驱转换器，并且所述平衡电驱转换器可包括外壳。在多个实施方式中，所述第一光源包括发射所述第一至少一个波长的光的第一 LED或第一激光二极管中的至少一个，并且所述第二光源包括发射所述第二至少一个波长 的光的第二 LED或第二激光二极管中的至少一个。
在多个实施方式中，所述第一检测器包括接收所述第一至少一个波长的光的第一 光电二极管或第一光伏电池中的至少一个，并且所述第二检测器包括接收所述第二至少一 个波长的光的第二光电二极管或第二光伏电池中的至少一个。在多个实施方式中，所述第一检测器包括晶体硅、非晶硅、微结晶硅、黑硅、碲化 镉、铜铟或镓硒中的至少一个，并且所述第二检测器包括至少一个晶体硅、非晶硅、微结晶 硅、黑硅、碲化镉、铜铟或镓硒。当所述第一至少一个波长的光和所述第二至少一个波长的光在所述用户的耳道 中向所述第一检测器和所述第二检测器传播时，来自所述第一光源的所述第一至少一个波 长的光可被配置与来自所述第二光源的所述第二至少一个波长的光在空间上重叠。所述第 一至少一个波长的光和所述第二至少一个波长的光可以是不同的，并且可包括红外光、可 见光或紫外光中的至少一个。在多个实施方式中，所述设备进一步包括沿着从所述第一光源延伸到所述第一检 测器的第一光路设置的第一光滤波器。所述第一光滤波器可将所述第一至少一个波长的光 与所述第二至少一个波长的光分开。所述设备有时可进一步包括沿着从所述第二光源延伸 到所述第二检测器的第二光路设置的第二光滤波器，并且所述第二光滤波器可传输所述第 二至少一个波长。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的听觉系 统，其中所述系统包括传声器、电路、第一光源、第二光源、第一检测器、第二检测器和转换 器。传声器接收所述音频信号。电路将所述音频信号分成第一信号分量和第二信号分量。 第一光源耦接到所述电路，用于以第一至少一个波长的光发射所述第一信号分量。第二光 源耦接到所述电路，用于以第二至少一个波长的光来发射所述第二信号分量。第一检测器 耦接到所述第一光源，以通过所述第一至少一个波长的光接收所述第一信号分量。第二检 测器耦接到所述第二光源，以通过所述第二至少一个波长的光接收所述第二信号分量。转 换器耦接到所述第一检测器和所述第二检测器，并且响应于所述第一信号分量和所述第二 信号分量而振动耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。在多个实施方式中，所述第一光源和所述第一检测器第一运动来移动所述转换 器，并且所述第二光源和所述第二检测器第二运动来移动所述转换器，所述第一运动与所 述第二运动相反。所述电路可当所述第二光源没有发射所述第二至少一个波长时，所述第一光源发 射所述第一至少一个波长。所述电路可当所述第一光源没有发射所述第一至少一个波长 时，所述第二光源发射所述第二至少一个波长。在多个实施方式中，所述电路使用第一脉冲宽度调制将所述第一信号分量传输到 所述第一光源，并且使用第二脉冲宽度调制将所述第二信号分量传输到所述第二光源。所 述第一脉冲宽度调制可包括第一序列的第一脉冲。所述第二脉冲宽度调制可包括第二序列 的第二脉冲。在多个实施方式中，所述第一脉冲可以与所述第二脉冲在时间上分离，使得所 述第一脉冲与所述第二脉冲不重叠。可选地或可结合地，第一序列的第一脉冲和第二序列 的第二脉冲包括至少一部分重叠的脉冲。所述第一脉冲宽度调制包括双差分Δ Σ脉冲宽 度调制或Δ Σ脉冲宽度调制中的至少一个。所述第二脉冲宽度调制包括双差分Δ Σ脉冲 宽度调制或Δ Σ脉冲宽度调制中的至少一个。
在多个实施方式中，所述电路补偿所述第一光源、所述第二光源、所述第一检测 器、所述第二检测器或所述转换器中的至少一个的非线性。所述非线性可包括所述第一光 源的光发射强度阈值或所述第一检测器的积分时间和/或电容中的至少一个。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的方法。第 一光源发射第一至少一个波长的光。第二光源发射第二至少一个波长的光。第一检测器检 测所述第一至少一个波长的光。第二检测器检测所述第二至少一个波长的光。使用电耦接 到所述第一检测器和所述第二检测器的转换器，响应于所述第一至少一个波长和所述第二 至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。 在多个实施方式中，所述转换器响应于所述第一至少一个波长而以第一运动来移 动，并且响应于所述第二至少一个波长而以第二运动来移动，所述第一运动与所述第二运 动相反。所述第一运动包括第一旋转或第一平移中的至少一个。所述第二运动包括第二旋 转或第二平移中的至少一个。所述第一至少一个波长的光包括足够以所述第一运动来移动 所述转换器的第一能量值，并且所述第二至少一个波长的光包括足够使所述转换器以所述 第二运动来移动的第二能量值。在多个实施方式中，所述转换器由所述用户的所述耳膜来支撑，并且所述转换器 响应于所述第一至少一个波长而沿第一方向移动所述耳膜并且响应于所述第二至少一个 波长而沿第二方向移动所述耳膜。在多个实施方式中，所述音频信号被分成第一信号分量和第二信号分量。利用所 述第一信号分量驱动所述第一光源，并且利用所述第二信号分量驱动所述第二光源。使用 第一脉冲宽度调制将所述第一信号传输到所述第一光源，使用第二脉冲宽度调制将所述第 二信号被传输到所述第二光源。有时，所述第一脉冲宽度调制包括由第一脉冲组成的序列， 所述第二脉冲宽度调制包括由第二脉冲组成的序列。所述第一脉冲与所述第二脉冲在时间 上分离，使得所述第一脉冲与所述第二脉冲不重叠。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的方法。从 至少一个光源发射至少一个波长的光，其中所述至少一个波长的光是脉冲宽度调制的。使 用至少一个检测器检测所述至少一个波长的光。使用至少一个电耦接到所述至少一个检 测器的转换器，响应于所述至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一 个。在多个实施方式中，所述转换器在没有有源电路的情况下耦接到所述至少一个检 测器以便响应于所述至少一个波长而驱动所述至少一个转换器。所述耳膜、所述听小骨、或 者所述耳蜗中的至少一个利用来自所述至少一个波长的每个脉冲的能量而振动。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的设备。第 一光源发射至少一个波长的光。脉冲宽度调制电路耦接到所述至少一个光源，以便响应于 所述音频信号而对所述至少一个光源进行脉冲宽度调制。至少一个检测器接收所述至少一 个波长的光。至少一个转换器电耦接到所述至少一个检测器。所述至少一个转换器响应于 所述至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的设备。第 一光源发射第一至少一个波长的光。脉冲宽度调制电路耦接到所述至少一个光源，以便响 应于所述音频信号而对所述至少一个光源进行脉冲宽度调制。转换器组件光耦接到所述至少一个光源。所述转换器组件响应于所述至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳 蜗中的至少一个。在多个实施方式中，所述转换器组件由所述耳膜、所述听小骨、所述耳蜗中的至少 一个来支撑。例如，所述转换器组件由所述耳膜来支撑。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的设备。第 一光源发射第一至少一个波长的光。第二光源发射第二至少一个波长的光。转换器组件包 括至少一个光敏材料，所述转换器组件振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。 电路被耦接到所述第一光源以发射第一光脉冲，并且被耦接到第二光源以发射第二光脉 冲。所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的能量或时序中的至少一个， 以减少传输给所述用户的所述音频信号的噪声。在多个实施方式中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的能 量或时序中的至少一个，以便在减少所述噪声时增加传输给所述用户的所述音频信号的输
出ο在多个实施方式中，所述转换器组件响应于所述第一光脉冲而沿第一方向移动， 并且响应于所述第二光脉冲而在与所述第一方向相反的第二方向移动。在多个实施方式中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的时 序。所述转换器组件可响应于每个所述第一光脉冲而在所述第一方向以第一延迟移动，并 且响应于每个所述第二光脉冲而在所述第二方向以第二延迟移动，其中所述第一延迟不同 于所述第二延迟。所述电路可调整所述时序来抑制与不同于所述第二延迟的所述第一延迟 相对应的噪声。例如，所述第一检测器包括硅检测器，所述第二检测器包括InGaAs检测器， 使得所述第一延迟和所述第二延迟之间的差异在约IOOns到约IOus的范围内。所述电路可 包括缓冲器，所述缓冲器存储所述第一信号，以便延迟所述第一信号。可选地或可结合地， 所述电路可包括滤波电路，所述滤波电路包括电感器、电容或电阻中的至少一个，以便延迟 所述第一信号。在多个实施方式中，所述电路相对于所述第二光脉冲的第二能量来调整所述第一 光脉冲的第一能量，以抑制所述噪声。例如，所述电路可相对于所述第二光脉冲的第二强度 来调整所述第一光脉冲的第一强度，以抑制所述噪声。所述电路可相对于所述第二光脉冲 的第二宽度来调整所述第一光脉冲的第一宽度，以抑制所述噪声。所述至少一个转换器组 件可响应于所述第一光脉冲而以第一增益在所述第一方向移动，并且响应于所述第二光脉 冲而以第二增益在所述第二方向移动，其中所述第一增益不同于所述第二增益。所述电路 可相对于所述第二光脉冲的第二能量来调整所述第一光脉冲的第一能量，以抑制与不同于 所述第二增益的所述第一增益相对应的噪声。在多个实施方式中，所述电路包括具有实体媒介的处理器，所述处理器耦接到所 述第一光源以传输第一光脉冲，并且耦接到所述第二光源以传输第二光脉冲。所述转换器 组件响应于所述第一光脉冲而以第一增益在所述第一方向移动，并且响应于所述第二光脉 冲而以第二增益在所述第二方向移动，其中所述第一增益不同于所述第二增益。所述处理 器调整所述第一脉冲的能量，以抑制与不同于所述第二增益的所述第一增益相对应的噪 声。所述处理器的所述实体媒介包括具有至少一个缓冲区的存储器，所述至少一个缓冲区 存储对应于所述第一光脉冲的第一数据和对应于所述第二光脉冲的第二数据。所述处理器相对于所述第二光脉冲来延迟所述第一光脉冲，以抑制所述噪声。在多个实施方式中，所述至少一个光敏材料包括对所述第一至少一个波长敏感的 第一光电检测器和对所述第二至少一个波长敏感的第二光电检测器。所述第一光电检测器 耦接到所述第一光源以便以第一效率来移动所述转换器组件，并且所述第二光电检测器耦 接到所述第二光源以便以第二效率来移动所述转换器组件，其中所述第二效率不同于所述 第一效率。所述第一光电检测器可被放置在所述第二光电检测器上，其中所述第一光电检 测器可将所述第二至少一个波长传输到所述第二光电检测器。在多个实施方式中，至少一个光敏材料可包括光致材料，所述光致材料响应于所 述第一至少一个波长而在所述第一方向移动，并且响应于所述第二至少一个波长而在所述 第二方向移动。所述光敏材料可包括具有能带隙的半导体材料。所述第一至少一个波长可 对应于高于所述能带隙的能量，以便在所述第一方向移动所述光敏材料，所述第二至少一 个波长可对应于低于所述能带隙的能量，以便在与所述第一方向相反的所述第二方向移动 所述光敏材料。在多个实施方式中，所述转换器组件被配置为在所述用户的外耳的耳道、所述用 户的中耳、或者至少部分地在所述用户的内耳中的至少一处放置。例如，所述转换器组件被 配置为放置在所述用户的外耳的耳道中。可选地，所述转换器组件可被配置为放置在所述 用户的中耳中。所述转换器组件可被配置为至少部分地放置在所述用户的内耳内。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种将音频信号传输给用户的方法。从 第一光源发射包括第一至少一个波长的光的第一脉冲。从第二光源发射包括第二至少一个 波长的光的第二脉冲。使用转换器组件接收所述第一脉冲和所述第二脉冲，以振动所述用 户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。相对于所述第二脉冲来调整所述第一脉冲的能量或 时序中的至少一个以减少传输给所述用户的所述音频信号的噪声。在多个实施方式中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的所 述能量或所述时序中的至少一个，以便在减少所述噪声时增加传输给所述用户的所述音频 信号的输出。在多个实施方式中，所述转换器组件响应于所述第一脉冲而沿第一方向移动，并 且响应于所述第二脉冲而沿第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向相反。在多个实施方式中，相对于所述第二脉冲来调整所述第一脉冲的所述时序。所述 转换器组件可响应于每个所述第一脉冲而以第一延迟在所述第一方向上移动，并且响应于 每个所述第二脉冲而以第二延迟在所述第二方向上移动，其中所述第二延迟不同于所述第 一延迟。可以调整所述时序以抑制与不同于所述第二延迟的所述第一延迟相对应的噪声。 例如，所述第一检测器可包括硅检测器，所述第二检测器可包括InGaAs检测器，所述第一 延迟和所述第二延迟之间的差异在约IOOns到约IOus的范围内。在多个实施方式中，相对于所述第二光脉冲的第二能量来调整所述第一光脉冲的 第一能量，以抑制所述噪声。相对于所述第二脉冲的第二强度来调整所述第一脉冲的第一 强度，以抑制所述噪声。例如，相对于所述第二脉冲的第二宽度来调整所述第一脉冲的第一 宽度，以抑制所述噪声。所述至少一个转换器组件响应于所述第一脉冲而以第一增益在所 述第一方向移动，并且响应于所述第二脉冲而以第二增益在所述第二方向移动。相对于所 述第二脉冲的第二能量来调整所述第一脉冲的第一能量，以抑制与不同于所述第二增益的所述第一增益相对应的噪声。在多个实施方式中，包括第一脉冲的第一信号被传输到所述第一光源，并且包括 第二脉冲的第二信号被传输到所述第二光源。所述转换器组件响应于所述第一脉冲而以第 一增益在所述第一方向移动，并且响应于所述第二光脉冲而以第二增益在所述第二方向移 动，其中所述第一增益不同于所述第二增益。调整所述第一脉冲的强度或所述第一脉冲的 持续时间中的至少一个以补偿不同于所述第二增益的所述第一增益，以便减少所述噪声。在多个实施方式中，对应于所述第一脉冲的第一数据存储在至少一个缓冲区中以 延迟所述第一脉冲。可利用电阻、电容或电感器中的至少一个来延迟所述第一脉冲。在多个实施方式中，所述至少一个光敏材料包括对所述第一至少一个波长敏感的 第一光电检测器和对所述第二至少一个波长敏感的第二光电检测器。所述第一光电检测器 可耦接到所述第一光源以便以第一效率来移动所述转换器组件，并且所述第二光电检测器 可耦接到所述第二光源以便以第二效率来移动所述转换器组件，所述第二效率不同于所述 第一效率。在多个实施方式中，所述至少一个光敏材料包括光致材料，所述光致材料响应于 所述第一至少一个波长而在所述第一方向移动，并且响应于所述第二至少一个波长而在所 述第二方向移动。在多个实施方式中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波长至少部分地 沿着所述用户的耳道传输到所述转换器组件，并且所述转换器组件被放置在所述用户的外 耳的所述耳道中。在多个实施方式中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波长被传输通过 所述用户的所述耳膜，并且所述转换器组件被放置在所述用户的中耳中。例如，所述转换器 组件可被放置在所述中耳中以振动所述听小骨。在多个实施方式中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波长被传输通过 所述用户的所述耳膜，并且所述转换器组件至少部分地放置在所述用户的内耳内。例如，所 述转换器组件至少部分地放置在所述用户的所述内耳内以振动所述听小骨。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种刺激目标组织的设备，所述设备包 括第一光源，发射包括第一至少一个波长的光的脉冲宽度调制光信号。第二光源发射包括 第一至少一个波长的光的第二脉冲宽度调制光信号。至少一个检测器耦接到所述目标组 织，响应于所述第一脉冲宽度调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号而刺激所述目标 组织。在多个实施方式中，第一植入式检测器和第二植入式检测器使用振动或电流中的 至少一个来刺激所述组织，并且所述检测器耦接到至少一个转换器或者至少两个电极。所 述第一植入式检测器和所述第二植入式检测器使用所述电流来刺激所述组织，并且所述第 一植入式检测器和所述第二植入式检测器耦接到所述至少两个电极。在多个实施方式中，所述目标组织包括所述用户的耳蜗，并且所述第一脉冲宽度 调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号包括音频信号。在另一方案中，本发明的实施方式提供了一种刺激目标组织的方法。从第一至少 一个光源发射包括第一至少一个波长的光的第一脉冲宽度调制光信号。从第二至少一个光 源发射包括第二至少一个波长的光的第二脉冲宽度调制光信号。响应于所述第一脉冲宽度调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号而刺激所述目标组织。在多个实施方式中，使用振动或电流中的至少一个来刺激所述目标组织。例如，使 用所述电流来刺激所述目标组织。第一植入式检测器可耦接到至少两个电极，并且响应于 包括所述第一至少一个波长的光的所述第一调制信号而刺激所述组织。第二植入式检测器 耦可接到至少两个电极，并且响应于包括所述第二至少一个波长的光的所述第二调制信号 而刺激所述组织。所述第一植入式检测器和所述第二植入式检测器耦接到具有相反极性的 所述至少两个电极。在多个实施方式中，所述目标组织包括所述用户的耳蜗，并且所述第一脉冲宽度 调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号包括音频信号。在另一方案中，本发明的实施方式提供了将包括声音的音频信号传输给用户的设 备。所述设备包括传输光能的装置，以及响应于传输的光能而听到所述声音的装置。


图1示出了根据本发明实施方式的使用光电耦接以产生机械信号的听觉系统；图2是如图1中所示的听觉系统的部件的示意图；图2A示出了模块化的输入转换器组件的部件，该输入转换器组件的尺寸适合放 置在适合用户耳道中；图3A和图;3B示出了适用于图1和图2中所示系统的机电转换器组件；图3C示出了根据本发明的实施方式的第一旋转运动和第二旋转运动，第一旋转 运动包括与弯张转换器一起的第一旋转，第二旋转运动包括与第一旋转相反的第二旋转；图3D示出了根据本发明的实施方式，线圈和磁铁在第一方向的第一平移运动，以 及在与第一方向相反的第二方向的第二平移运动；图3E示出了适用于图1和图2中所示系统的部件的植入式输出组件，并且可以包 括如图3A至图3D中所示组件的部件。图4示出了如图1和图2中所示的听觉系统的电路；图5和图5A示出了适用于图4中所示电路的一对互补数字信号；图6示出了根据本发明的实施方式的光电检测器的层叠布置；图7示出了调整如图5和5A中所示信号的强度和时序的电路；图7A示出了利用图7中电路的信号的已调整的幅度；图7B示出了利用图7中电路的信号的已调整的脉冲宽度；图7C示出了利用图7中电路的信号的已调整的时序；以及图8示出了根据本发明的实施方式，将音频信号传输到用户耳朵的方法。
具体实施例方式本发明的实施方式可以用于由振动或电流中至少一种刺激组织的多种应用，例如 利用无线通信治疗神经障碍(例如帕金森综合症的患者)，以及人工耳蜗。将光信号传送至 与组织连接的光电探测器以刺激组织。可由振动或电流中的至少一种刺激组织。例如，可 以振动组织从而使用户感觉到声音。可选地或可结合地，可用电流刺激例如神经组织的组 织，从而使用户感觉到声音。本文描述的光信号传输结构在听力以及听力损失领域之外可具有多种用途，并可用于治疗神经障碍，例如帕金森综合症。本发明的实施方式可以提供具有改进的音频信号传输的光耦接的听觉设备。本文 所描述的系统、设备和方法可以在听觉设备中得到应用，例如开放式耳道助听器、中耳植入 助听器和耳蜗植入助听器。虽然具体提到的是助听器系统，但是本发明的实施方式可以用 于为用户放大声音(例如利用无线通信，以及用于如中耳植入和耳蜗植入等外科手术植入 式的听觉设备)的任何应用中。如本文中所使用的，光脉冲的宽度包括光脉冲的持续时间。根据多个实施方式，光的光子特性被用于向用户有选择地传输光信号，例如，许多 实施方式包括光子助听器。本文所述的半导体材料和光致材料能够响应具有能带隙特性的 波长的光，使得光的光子特性能够有益地用于改善用户对声音的感知。例如，具有高于第一 吸收材料的第一能带隙的第一光子能量的第一光的光子能够导致传感器组件的第一运动， 具有高于第二吸收材料的第二能带隙的第二光子能量的第二光的光子能够导致传感器组 件的与第一运动相反的第二运动。传感器组件可以包括将光能变换成用户能够感知的能量(如声音)的多种类型传 感器中的一个或多个。例如，传感器可以包括将光能变换成机械能的光致传感器。可选地 或相结合，传感器组件可以包括将光能变换成电能的光电检测器，以及将电能变换成用户 可感知形式的能量的另一种传感器。将电能变换成用户可感知形式的能量的传感器可以包 括多种传感器的一个或多个，例如传感器可包括压电转换器、弯张转换器、平衡电驱转换器 或磁铁和线圈中的至少一个。可选地或相结合，至少一个光电检测器能够耦接到至少两个 电极以刺激用户的组织(例如耳蜗组织)，使得用户感知声音。图1示出了使用光-电-机械转换的助听系统。听觉系统10包括输入转换器组 件20和输出转换器组件30。如图1所示，输入转换器组件20至少部分地位于耳翼P的后 面，虽然输入转换器组件可以位于多个位置，如在耳翼P中或完全在耳道EC内。输入转换器 组件20接收声音输入，例如语音。对于听障人士使用的助听器，输入是环境声音。输入转 换器组件包括输入转换器，例如传声器22。传声器22能够位于多个位置，例如如果合适的 话可以在耳朵后面。图中示出的传声器22位于耳道内接近开口处，以便从环境声音检测空 间定位线索。输入转换器组件可以包括适合的放大器或者其他电子接口。在一些实施方式 中，输入可以是来自声音生成装置或接收装置(例如电话、手机、蓝牙连接器、无线电设备、 数字音频装置等)的电子声音信号。输入转换器组件20包括光源，如LED或激光二极管。光源基于声音输入产生调制 的光输出。通过穿过耳道EC的光传输元件12，光输出被传送到靠近或邻近输出转换器组件 30的目标位置。光传输元件12可以是光纤或光线束。输入转换器组件的光源可以是位于 耳朵后面的耳后装置(还被称为BTE装置)，并且光耦接到光传输元件，当患者佩戴该设备 时光传输元件从BTE装置延伸到耳道内。在一些实施方式中，光源(例如至少一个LED或 者至少一个激光二极管)能够放置在耳道中以便照射输出转换器组件30，并且将信号和功 率能够以光的形式发送到输出转换器组件。如图1所示，光输出包括第一光输出信号X1和第二光输出信号λ2。可以选择光 输出的性质以耦接到输出转换器组件30以便提供功率和信号，从而使得输出转换器组件 30能够产生机械振动。当适当地耦接到主体的听觉转换通路时，机械振动在主体内引起神经冲动，主体将该神经冲动解释为原始声音输入。输出转换器组件30可以耦接到主体的听觉转换通路以便引起被主体解释为声音 的神经冲动。如图1所示，输出转换器组件30耦接到鼓膜(也被称为耳膜)TM。第一光输 出信号λ i包括光能以便在输出转换器组件30处施加第一作用力以沿第一方向32移动耳 膜，第二光输出信号λ 2包括光能以便在输出转换器组件30处施加第二作用力以沿第二方 向34上移动耳膜，第二方向34与第一方向32相反。可选地，输出转换器组件15可以耦接 到听骨链OS中的骨头或直接耦接到耳蜗C0，其中它被放置以振动耳蜗CO内的液体。在美 国专利第5，259，032号、第5，456，654号、第6，084，975号和第6，629，922号中描述了附接 的具体位置，其全部内容以引用方式并入本文，并且根据本发明的一些实施方式可以进行 适合的组合。输出转换器组件30可以以多种方式响应于第一光输出信号λ 1而在输出转换器 组件30处沿第一方向32上施加第一作用力，并且响应于第二光输出信号λ 2而沿第二方 向34上施加第二作用力。例如，输出转换器组件可以包括光电材料，该光电材料将光能转 换成电能并且耦接到转换器以使用电能来驱动转换器。输出转换器组件30可以包括磁致 材料。输出转换器组件30可以包括第一光致材料，该第一光致材料被配置以响应于第一 波长而在第一方向移动，并且响应于第二波长而在第二方向移动。在题为“Systems and methods for photomechanical hearing transduction (照t匿工"2听觉胃换系 充禾口方^去)” 的第2006/0189841号美国公开中描述了该光致材料。输出转换器组件可以包括悬梁，该悬 梁被配置以响应于第一至少一个波长的光而在第一方向弯曲，并且响应第二至少一个波长 的光而在与第一方向相反的第二方向弯曲。例如，第一至少一个波长的光可以包括高于半 导体材料的能隙带的能量以便在第一方向弯曲悬臂，第二至少一个波长的光可以包括低于 半导体材料的能隙带的能量以便在第二方向上弯曲悬臂。在第6，312，959号美国专利中描 述了适合的材料和悬臂的实施例。输出转换器组件280可以代替至少两个电极，使得组件30包括输出电极组件。输 出电极组件可以配置为至少部分地放置在用户耳朵的耳蜗中。在一些实施方式中，转换器组件可以位于中耳，来自发射器的光能可以通过耳膜 的皮肤的分泌细胞传输到位于中耳的转换器组件的一个或多个光电检测器。而且，转换器 组件可以至少部分地位于用户的内耳中，并且来自发射器的光能通过耳膜传输到一个或多 个光电检测器。图2示意性地示出了听觉系统10的其他方面。输入传感器组件20可以包括输入 传感器210、音频处理器220、发射器驱动器240和发射器250。输出传感器组件30包括滤 波器^0a、260b，检测器270a、270b和输出转换器观0。输入转换器210获取周围声音，并 将其变换成模拟电信号。输入转换器210通常包括可放置在耳道内、耳后、耳廓内、或者通 常在耳朵附近的传声器。音频处理器220可以向模拟电信号提供频率相关增益。通过数字 输出230将模拟电信号变换为数字电信号。音频处理器220可以包括多种已知的音频处理 器，例如可以是加拿大的Gennum Corporation of Burlington获得的商业的音频处理器， 以及可以是从力口拿大的Sound Design Technologies,Ltd. of Burlington Ontario获得的 商业的GA3280混合音频处理器。单一模拟信号可以被处理成并变换为双分量电信号。数字 输出230包括调制器，例如脉冲宽度调制器，如双差分Δ-Σ变换器。输出还可以包括调频信号，例如响应于音频信号的固定脉宽调制而调制的频率。发射器驱动器240处理数字电 信号，使得数字电信号满足发射器250的光传输和功率要求。发射器250产生表示电信号 的光输出。对于双分量电信号，发射器250可以包括两个光源，一个光源用于一个分量，并 且产生两个光输出信号254、256。光输出信号2M可以表示正声音振幅，而光输出信号256 可以表示负声音振幅。每个光源发射单独的光输出，每个光输出具有不同波长。光源可以 是，例如LED或激光二极管，并且光输出可以是红外线、可见光或紫外线波长。例如，光源可 以包括发射至少一个波长的光的LED，所述光包括中心波长和多个在中心波长附近分布的、 具有约IOnm带宽的波长。光源可以包括发射至少一个波长的光的激光二极管，所述光包括 带宽不超过约2nm(例如不超过Inm)的中心波长。来自第一光源的第一至少一个波长可以 不同于来自第二光源的第二至少一个波长。例如，相差至少20nm，使得第一至少一个波长可 以与第二至少一个波长的光分开。第一至少一个波长可以包括第一带宽，例如60nm，第二至 少一个波长可以包括第二带宽，例如60nm，并且第一至少一个波长可以与第二至少一个波 长相差至少带宽和第二带宽，例如120nm。光输出信号沿通过耳道的单个或多个光路传播，例如通过单根光纤或光纤束。光 输出信号可以在空间上重叠。通过可以放置在耳道上的传感器组件来接收信号。第一检测 器270a和第二检测器270b接收第一光输出信号2M和第二光输出信号256。检测器270a、 270b包括至少一个为每个光输出信号设置的光电检测器。光电检测器可以是，例如光电检 测器、作为光致装置工作的光电二极管等等。第一光电检测器270a和第二光电检测器270b 可以包括至少一个光电材料，如晶体硅、非晶硅、微结晶硅、黑硅、碲化镉、铜铟镓硒等。在一 些实施方式中，光电检测器270a和光电检测器270b中的至少一个可以包括黑硅，例如第 7，354，792号和第7，390，689号美国专利中所描述的，并且可以从SiOnyx, Inc. of Beverl y, Massachusetts —。黑硅可包括由半导体方法制作的浅结光子，该半导体方法利用由高强度激光(例 如，在一千万亿分之一秒的短时间将目标半导体暴露于高强度脉冲的飞秒激光)照射的材 料中发生的原子能级转换。经受这些强度定域能事件的结晶材料可经受变形变化，从而使 原子结构成为瞬时无序的并且新成分被“锁定”为衬底再结晶。当应用于硅时，结果为高掺 杂的、可选地不透明的浅结界面，对光的敏感度比现有半导体材料高很多倍。可以沿着光路设置滤波器沈0a、260b。滤波器^0a、260b可以使光输出信号分开。 例如，第一滤波器^Oa可以设置为传输第一输出邪4的第一波长，第二滤波器^Ob可以传 输第二输出256的第二波长。滤波器可以是具有带通、低通或者高通特性的薄膜滤波器、干 扰滤波器、分色滤波器或凝胶型滤波器中的任意一个。例如，带通特性可以通过至少一个波 长的光源，例如配置为至少60nm带宽以通过200至300nm的带宽光源，如上所述。低通和 高通可以相结合以便使用低通滤波器只通过一个优选的波长，使用高通滤波器通过其他波 长。对于双分量信号，输出转换器280将两个电信号重新结合成表示声音的单一电信 号。通过输出转换器280将表示声音的电信号变换为机械能，该机械能传输到患者的听觉 转换通路，引起听觉感知。转换器可以是压电转换器、弯张转换器、磁铁和线圈或麦克风。虽然在图2中提到的听觉设备包括两个光源和两个检测器，但是本发明可选的实 施方式的听觉设备可以包括一个光源和一个检测器，例如，包括耦合到单一检测器的单脉冲宽度调制光源的装置。图2A示出了输入转换器组件20的部件，该输入转换器组件20放置在其尺寸适合 用户耳道的模块中。模块可以包括具有用户耳朵的形状的外壳对6，例如具有耳道的模具。 模块可以包括从输入转换器所在的近端向发射光的远端延伸的通道，从而减少闭塞。图3A示出了放置在鼓膜(也被称为耳膜)上的输出转换器301。图;3B示出了输 出转换器301的电路的简单表现形式，该输出转换器301可用于将光输出信号变换为机械 能。转换器301包括光电检测器313、316。光电检测器313、316分别捕获光输出信号303、 306，并且将光输出变换为电信号。示出的光电检测器313和316具有相反的极性关系。如 图4B所示，光电检测器313的阴极321和光电检测器316的阳极333都连接到负载310的 端子311。光电检测器313的阴极331和光电检测器316的阳极323都连接到负载310的 端子312。因此，光输出信号303沿一个方向驱动电流315或第一电压，而光输出信号306 沿相反方向驱动电流318或第二电压。电流315、318使负载310移动并且引起表示声音输 入的机械振动。通过光输出303，负载310可以沿一个方向移动。光输出306沿相反方向移 动负载310。负载310可以包括来自压电转换器、弯张转换器、或耦接到外部磁铁的线圈中 的至少一个的负载。图3C示出了第一旋转运动和第二旋转运动，第一旋转运动包括与弯张转换器350 一起运动的第一旋转362，第二旋转运动包括与第一旋转相反的第二旋转364。图3D示出了包括线圈372和磁铁374的转换器370在第一方向382上的第一平 移运动，以及在与第一方向相反的第二方向384上的第二平移运动。图3E示出了适用于图1和图2中所示系统的部件的植入式输出组件，并且可以包 括如图3A至图3D中所示组件的部件。植入式输出组件30可以包括至少两个电极390和 配置为延伸到目标组织(例如耳蜗)的延伸部392。至少两个电极可以耦接到电路，以便按 照与上述转换器310类似的方式包括负载310E。植入式输出组件可以放置在多个部位并且 刺激多个目标组织，如神经组织。电流响应于光信号而在至少两个电极之间流动。电流可 以包括响应第一至少一个波长λ工的而在第一方向上流动的第一电流II，以及响应第二至 少一个波长λ 2的而在第二方向上流动的第二电流12。植入式输出组件可以配置为从中耳 延伸到耳蜗。植入式输出组件可以以多种方式刺激目标组织，例如为治疗帕金森氏综合症 而刺激目标神经组织。图4示出了适用于听觉系统10的电路。输入电路400可以包括听觉系统10的输 入转换器组件20的一部分，输出电路450可以包括输出转换器组件30的一部分。输入转 换器电路400包括驱动器410、逻辑电路420和光发射器438和439。输出电路450包括光 电检测器452、455和传感器455。输入转换器电路400利用光发射器438和439和光电检 测器452、455光耦接到输出电路450。输入电路400的部件可以被配置以产生差分-Σ信 号，该信号可以传输到输出电路450以便在转换器455处提供正和负振幅的单一输出信号， 例如如下在图5中所述的信号460。在转换器455处，信号使传感器455振动以便向用户提 供高保真声音。驱动器410提供可以由调制器(例如驱动器410)从单一模拟声音输出变换而来 的第一数字电信号401和第二数字电信号402。第一信号401可以包括第一信号Α，第二信 号402可以包括第二信号B。调制器可以包括已知的双差分Δ-Σ调制器。
逻辑电路420可以包括第一逻辑部件422和第二逻辑部件423。第一逻辑部件422 包括第一反相器4221和第一与门424。第二逻辑部件423包括第二反相器4231和第二与 门424。第一逻辑部件422的输入包括信号A和信号B，第二逻辑部件423的输入包括信号 A和信号B。第一逻辑部件422的输出432包括信号A和信号B的条件(A与非B)(下文称 为“A&! B”)。第二逻辑部件423的输出434包括信号A和信号B的条件(B与非A)(下 文称为“B&! A”)。光发射器438、439通过光路440、441将光输出信号传输到输出转换器 组件450。光路440、441可以是物理分离的，例如，通过分离的光纤通道，通过使用偏光滤波 器，或者通过使用不同波长和滤波器。与门似4的输出432驱动光发射器438，而与门425的输出434驱动光发射器429。 发射器438通过光路440耦接到检测器452，发射器439通过光路441耦接到检测器453。 这些路径可以是物理分离的(例如，通过分离的光纤通道)，或者可以通过使用偏光滤波器 或者通过使用不同波长和滤波器来分离。输出转换器组件450包括光电检测器452、455，光电检测器452、455接收光输出信 号并且将它们变换回电信号。输出电路450包括转换器455，转换器455重新组合电信号并 且将电信号变换成机械输出。如图所示，光电检测器452、453是反向平行并联的。检测器 452和453可以包括反向并联的光伏电池，以便产生双向信号，因为低于光伏电池的正向二 极管阈值电压时可能不会发生传导。他们的组合输出连接到驱动器转换器455。通过光伏 电池的积分特性，将与预期模拟电压相对应的正极和负极电压提供给转换器。如上所述，可 以在检测器上使用滤波器以便进一步抑制来自相反发射器的光。如上所述，滤波器可以是 具有带通、低通或高通特性的薄膜滤波器或者任何其他类型的器件。如果输出电路450的转换器基本上不能够传导直流电流，那么分流电阻妨4可以 用于排除电荷并且防止电荷集结，否则电荷集结可能妨碍电路工作。输出电路450也可以被配置以提供两个以上的光电检测器。例如，两个以上的光 电检测器可以串联连接，例如为了增加电压。两个以上的光电检测器也可以并联连接，例如 为了增加电流。图5和图5A示出了双脉冲宽度调制方案，该方案可以用于利用图4的电路调制音 频信号。在图5中，包括第一信号分量510和第二信号分量520的双数字电信号是互补的， 并且是表示声音的信号的组合编码。第一信号分量510可以包括第一数字电信号401，如上 所示第一数字电信号401包括信号A。第二信号分量520可以包括第二数字电信号402，如 上所示第二数字电信号402包括信号B。虽然模拟声音信号可能从零值发生正改变或负改变，但是数字信号(如信号分量 510和520)可以在正值和零值之间改变，即数字信号或者是开或者是关。听觉系统将表示 声音的模拟电信号变换成两个数字电信号分量510和520。例如，第一信号分量510可以具 有表示声音信号的正振幅的负载周期，而第二信号分量520可以具有表示声音信号的反相 的负振幅的负载周期。每个信号分量510和520是脉冲宽度调制的，并且每个信号分量的 范围是从OV至νΛλ。如上所述，输出转换器组件将信号分量510和520重新组合成表示声 音的模拟电信号。如图5所示，通过从第一信号分量510减去第二信号分量520可以合并信号分量 510和520，以产生单输出信号560。单输出信号560可以相当于传感器的信号。利用光电检测器通过信号的模拟减法，可以从第一信号分量中减去第二信号分量520。例如，可以从 如上所述具有相反极性的第一检测器和第二检测器将单一电压施加到整个转换器。如图5 所示，信号分量510和520在时间上重叠。信号分量510和520可以驱动光发射器，从而第 一波长的光包括来自第二发射器源的至少一个波长的光。单一输出信号560可以具有三种 状态零状态530、正状态540和负状态550。当信号分量510和信号分量520 二者彼此相 等时，出现零状态530，例如，当信号分量510和520 二者都是OV或都是V最大时。单一输出 信号560的正脉冲和负脉冲可以通过从第一信号分量510减去第二信号分量520而产生。 例如，单一输出信号560的正脉冲和负脉冲可以分别与正振幅值580和负振幅值590相结 合，以便确定模拟信号的振幅和/或电压。例如，振幅值580和590分别等于负载周期乘以 正状态540的脉冲振幅和负状态550的脉冲振幅。因此信号560可以表示具有正值和负值 的声音。图5A示出了使用第一信号分量515和第二信号分量525的双脉冲宽度调制方案， 该方案使使用的功率最小化。可以使用逻辑电路根据包括信号A的信号510和包含信号B 的信号520产生信号分量515和525，以便降低LED的输出并延长电池寿命。例如，如上所 述，可以使用逻辑电路420来根据包括信号A的信号401和包含信号B的信号402产生信 号分量515和525。例如，第一信号组件515包括来自逻辑电路420的第一输出，第二信号 组件525包括来自逻辑电路420的第二输出。逻辑电路420可以产生包括信号A和信号B 的条件A与非B的输出432。第一信号组件515包括信号A和信号B的A与非B条件，例如 信号510和信号520的A与非B条件。第二信号组件525包括信号B和信号A的B与非A 条件，例如信号520和信号510的B与非A条件。信号分量515和525的脉冲在时间上不 重叠。通过模拟减法从信号分量515减去信号分量525，以便形成单一输出信号565。单 一输出信号565可以具有三种状态零状态535、正状态545和负状态555。例如，单一输出 信号565的正脉冲和负脉冲可以分别与正振幅值585和负振幅值595相结合，以便确定模 拟信号的振幅和/或电压。例如，振幅值585和595分别等于负载周期乘以正状态M5的 脉冲振幅和负状态阳5的脉冲振幅。因此信号565可以表示具有正值和负值的声音。当两 个信号分量515和信号分量525都是OV时出现零状态525。因此，静态或零状态不会消耗 光源的输出功率。现在参照图4、图5和图5A，驱动器410提供包括信号A的第一数字电信号401和 包括信号B的第二数字电信号402。信号A可以包括如图5中所示的差分Δ-Σ转换器中 的第一信号501和第二信号502。信号条件515对应于光发射器438的输出，并且由信号 A和信号B的条件(Α与非B)(也被称为Α& ！ B)来确定。信号条件525对应于光发射器 439的输出，并且由信号A和信号B的条件(B与非Α)(也被称为Β& ！ Α)来确定。第一光 源438可以由Α&! B信号来驱动，第二光源439可以由Β& ！ A信号来驱动，使得来自第一 光源438的第一光脉冲与来自第二光源439的第二光脉冲在时间上不重叠。例如输出432 可以对应于差分信号A-B的正状态Μ5，输出434可以对应于差分信号A-B的负状态555， 使得第一个脉冲与第二脉冲在时间上不重叠。因此，可以明显地降低光发射器438和光发 射器439的输出，并且通过转换器455的光耦合运动向用户提供高保真信号。图6示出了光电检测器600的层叠布置。这种布置的检测器可以放置在放置于耳膜上的输出转换器组件上，并且可以为每个检测的光输出信号提供更大的表面积。例如，检 测器的组合表面积可以比耳道的横截面积更大。第一光电检测器610放置在第二光电检测 器620上。第一光电检测器610接收第一光输出信号X1，第二光电检测器620接收第二 光输出信号λ2。第一光电检测器吸收包括第一至少一个波长的光的第一光输出信号。第 二光电检测器接收包括第二至少一个波长的光的第二光输出信号。第一光电检测器吸收第 一光输出并且将第二光输出信号传输到第二光电检测器，其中第二光电检测器吸收第二光 输出。利用第一光电检测器将第一光输出信号变换为第一电信号，而且利用第二光电检测 器将第二光输出信号变换为第二电信号。第一光电检测器和第二光电检测器可以配置为如 上所述的极性相反的关系。例如，如上所述，阴极321和阳极333都可以连接到负载310的 端子311，而且阴极331和阳极323都可以连接到负载310的端子312。因此，第一光输出 信号和第二光输出信号可以分别沿第一方向和第二方向驱动转换器，使得位于组件上的两 个检测器中的每个检测器的横截面尺寸都相当于于一个检测器的尺寸。第一检测器可以感 应包括约Ium的至少一个波长的光，第二检测器可以感应包括约1. 5um的至少一个波长的 光。第一检测器可以包括硅(以下简称“Si”)检测器，该检测器被配置以基本上吸收具有 从约700nm到IlOOnm的波长的光，并且被配置以基本上传输具有从约1400nm到1700nm的 波长的光，例如从约1500nm到1600nm。例如，第一检测器可以配置为基本上吸收904nm的 光。第二检测器可以包括砷化铟镓检测器(以下简称“InGaAs”)，该检测器被配置以吸收 通过第一检测器传输的并且具有从约1400nm到约1700nm的波长的光，例如从约1500nm到 1600nm，例如1550nm。在具体实施例中，第二检测器可以配置为吸收约1310nm的光。检测器 的横截面积可以是约4平方毫米，例如对于每个检测器是2毫米乘2毫米的正方形，这样8 平方毫米的总检测面积超过了耳道中检测器的4平方毫米的横截面积。检测器可以包括圆 形检测区域，例如直径为2毫米的圆形检测器区域。由于耳道的横截面可能是非圆形的，所 以检测器表面区域可以是非圆形的或圆形的，例如短轴和长轴分别为2毫米和3毫米的椭 圆形。很多厂商已经制造了上述检测器，例如日本的hamamatsu(可以从网站“hamamatsu. com”获得)和NEP公司。可以测量光电检测器的上升和下降时间，并用其确定电路的延迟。电路可以利用 延迟来抑制由比InGaAs检测器更慢的硅检测器所引起的噪声。例如，对于InGaAs检测器， 上升和下降时间可以接近100ns，对于硅检测器，上升和下降时间在约200ns至约Ius之间。 因此，电路可以配置为在约IOOnm (200nm-100nm)到约IOus (IOus-IOns)的范围内内置补偿 延时，以便抑制由比InGaAs检测器更慢的硅检测器所引起的噪声。补偿调整可以包括脉冲 延迟以及脉冲宽度调整，以便补偿上升沿和下降沿延迟。基于本文中的上述教导，本领域的 普通技术人员可以利用检测器进行适当测量以确定补偿电路的适当延迟，从而抑制由不同 于第二延迟的第一延迟所引起的噪声。第一检测器的电容可以不同于第二检测器的电容，从而使得第一检测器可以以第 一时间延迟来驱动转换器组件，以及第二检测器可以以第二时间延迟来驱动转换器组件， 其中第一延迟不同于第二延迟。第一检测器可以对第一至少一个波长具有第一感光灵敏 度，并且第二检测器可以对第二至少一个波长具有第二感光灵敏度，其中第一感光灵敏度 不同于第二感光灵敏度。与一些实施方式有关的工作提出，时间和灵敏度的这些差异可以 引起用户可感知的噪声，并且可有助于抑制这种噪声。
26
图7示出了电路700，该电路700被配置以调整如图5和5A中的信号的强度和时 序，并且可以包括多个与上述输入转换器组件类似的部件。电路700可以包括输入转换器 组件的部件，并且可以包括输入转换器组件的电路。电路700包括输入转换器710。输入 转换器710耦接到音频处理器720。音频处理器720包括实体媒介722。实体媒介722包 括计算机程序的计算机可读指令，从而使处理器720执行包含在实体媒介中的指令。音频 处理器720可以被配置以处理讲话，并且确定带有调制信号(例如如上所述的Δ Σ调制) 的脉冲。数字输出730可以包括存储在实体媒介722的至少一个缓冲区中的第一数字输出 730Α和第二数字输出730Β。第一数字输出730Α可以通过第一线路724Α耦接到第一发射器 驱动器740Α，第二数字输出730Β可以通过第二线路724Β耦接到第二发射器驱动器740Β。 第一发射器驱动器740Α耦接到第一发射器250Α，第二发射器驱动器740Β耦接到第二发射 器 250Β。第二光电检测器接收第二光输出信号λ工并且在第二方向32上以第二数量驱动 输出转换器组件。由于来自发射器的光输出效率可以是不同的，并且检测器的灵敏度也可 以是不同的，所以第一数量可以不同于第二数量。可以以多种方式调整发射器的强度，以校正所发射信号的增益的差异，以及转换 器组件在第一方向上相对于第一方向的相应运动的差异。例如，每个发射器的强度可以手 动地调整，或可以由处理器实现调整，或者两者相结合。可以相对其他发射器来调整发射器 的强度，从而抑制，甚至最小化所感知的噪声。相对调整可以包括在其他发射器的强度保持 固定时调整一个发射器的强度。例如，第一控制线726A可以从处理器延伸到第一发射器驱 动器，使得处理器和/或用户可以调整由第一发射器驱动器发射的光的强度。第二控制线 726B可以从处理器延伸到第二发射器驱动器，使得处理器和/或用户可以调整由第一发射 器驱动器发射的光的强度。响应于控制线设置的强度，第一发射器750A发射第一光输出信 号入1并且第二发射器750B发射第二光输出信号λ2。第一光电检测器接收第一光输出信 号λ工并且在第一方向32上以第一数量驱动输出转换器组件。电路700可以包括附加部件以抑制噪声、提高转换器组件的输出，或者两者的结 合。例如，音频处理器外部的缓冲区790可以被配置以存储第一发射器的输出，从而延迟第 一发射器的输出。例如，对于对应于5us时序分辨率的200kHz数字输出PWM信号，被配置以 用于存储相当于100个输出的串行数字输出的先进先出(FIFO)缓冲区在信号传输到第一 发射器时产生500us的延迟。第一信号发射器的第一信号可以利用耦接到第一发射器的电 路来实现延迟。例如，电阻、电容或电感器中的至少一个可以被耦接到驱动发射器的电路。 例如，被动电阻和电容网络可以设置在第一发射器驱动器740A和第一发射器750A之间以 相对于第二信号延迟第一信号。电路700可以被配置以驱动至少两个电极，例如刺激用户的耳蜗，使得用户感知 声音。例如，如上所述，输出转换器280可能替换为至少两个电极。图7A示出了利用图7中电路的信号已调整的幅度。可以调整第一信号分量515 以抑制噪声。第一信号分量515可以包括如上所述的△ Σ脉宽调制调制分量的第一脉冲 760。第一信号分量的强度可以调整，例如减少第一信号分量的强度，以便包括强度调整信 号515Α，该强度调整信号515Α包括强度调整脉冲770。第一信号分量515具有第一光强度 762和第一宽度764，例如第一时间宽度。强度调整信号515Α具有第二光强度776，第二光强度776比第一光强度少数量774。每个脉冲对应的能量被减少。每个光脉冲的能量相当 于每单位时间能量或功率乘以脉冲的持续时间或宽度。调整信号515A的每个调整脉冲包 括强度776，使得脉冲的强度相对于第二信号分量525的脉冲进行类似地调整。图7B示出了利用图7中电路的信号已调整的脉冲宽度。可以相对于第二信号分 量525的宽度来调整第一信号分量515的脉冲宽度，以便相对于第二信号分量525的脉冲 能量来调整第一信号分量515的脉冲能量，从而抑制噪声。第一信号分量515包括具有第 一强度762和第一宽度764的脉冲，使得脉冲的能量与脉冲强度和脉冲持续时间的乘积有 关。第一信号分量的宽度可以调整，例如减少第一信号分量的宽度，以便包括宽度调整信号 515B,该宽度调整信号515B包括宽度调整脉冲780。宽度调整信号515B具有第二脉冲宽度 784，第二脉冲宽度784比第一脉冲宽度少一定的量。宽度调整信号515B的每个脉冲的宽 度进行类似地调整，使得每个脉冲对应的能量被减少。例如，为了减少每个宽度调整脉冲的 相对强度，每个脉冲的宽度可以减少呈比例的数量，例如每个脉冲宽度减少10%。每个宽度 调整脉冲可以进行类似地调整，使得每个脉冲的能量相对于第二信号分量525的脉冲进行 类似地调整。图7C示出了利用图7中电路的信号已调整的时序。第一信号分量的每个脉冲760 可以延迟量792，以便校正具有第一延迟的第一检测器和具有第二延迟的第二检测器，其中 第一延迟不同于第二延迟。例如，第一延迟可以比第二延迟快数量792，并且第一脉冲被延 迟数量792以抑制噪声。时间调整信号515C包括时间调整脉冲790，使得相对于第二信号 分量525来延迟第一信号。可以以多种方式调整脉冲以抑制噪声。例如，可以在时序和能量上共同调整脉冲 以抑制噪声。此外，可以共同调整脉冲的宽度和强度。图8示出了将音频信号传输到用户耳朵的方法800。步骤810确定(例如测量) 第一波长增益。第一波长增益可以对应于第一发射器的效率、第一发射器到第一检测器的 光耦接的效率以及第一检测器灵敏度中的一个或多个。步骤815确定(例如测量)第二波 长增益。第二波长增益可以对应于第二发射器的效率、第二发射器到第二检测器的光耦接 的效率以及第二检测器灵敏度中的一个或多个。步骤820调整脉冲的输出能量，例如如上 所述的强度或宽度中的一个或多个。步骤825确定第一波长延迟。第一波长延迟可以包括 第一发射器的延迟、第一检测器的延迟或检测器在第一方向的延迟中的一个或多个。步骤 830确定第二波长延迟。第二波长延迟可以包括第一发射器的延迟、第二检测器的延迟或检 测器的延迟中的一个或多个。本领域技术人员可以以多种方式测量增益和延迟。步骤835 调整输出时序。如上所述，可以使用音频处理器的参数来调整输出时序。也可以使用音频 处理器外部的缓冲区调整时序。调整的时序和能量可以用于如上所述的脉冲宽度调制。步骤840测量输入转换器 信号。步骤845使输入转换器信号数字化。步骤850确定第一发射器的第一脉冲宽度调制 信号。步骤855根据第一增益和第一延迟来调整第一脉冲宽度调制信号的脉冲的能量。步 骤860确定第二发射器的第二脉冲宽度调制信号。步骤865根据第二增益和第二延迟来调 整第二脉冲宽度调制信号的脉冲的能量。步骤870在第一缓冲区中存储第一发射器的调整 的脉冲宽度调制信号。步骤875在第二缓冲区中存储第二发射器的调整的脉冲宽度调制信 号。步骤880从缓冲区将调整的脉冲宽度调制信号输出到第一发射器和第二发射器。
可以利用多种将声音传输到用户的设备来实现方法800，例如如上所述的具有至 少两个电极的设备。例如，至少一个光电检测器可以耦接到位于耳蜗中的两个电极以便响 应于发射的光而刺激耳蜗，使得用户感知到声音。如上所述，利用音频处理器可以实施方法800的多个步骤。例如，音频处理器的实 体媒介可以包括嵌入其中以实施方法800的多个步骤的计算机程序指令。应该理解的是，根据本发明的一些实施方式，图8中描述的具体步骤提供了传输 音频信号的具体方法。根据可选的实施方式，还可按照步骤的其他顺序执行。例如，本发明 可选的实施方式可按照与上述概括不同的顺序执行步骤。而且，图8示出的单独的步骤可 包括多个适合单独步骤的不同顺序执行的子步骤。此外，根据具体应用可增加或去除附加 步骤。本领域技术人员理解可存在多种变形、改动和选择。虽然以上描述了本发明优选的实施方式，但是还可使用多种变形、改动和等价物。 因此，上述描述不应限定由权利要求书限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种将音频信号传输给用户的设备，所述设备包括第一光源，发射第一至少一个波长的光；第二光源，发射第二至少一个波长的光；第一检测器，接收所述第一至少一个波长的光；第二检测器，接收所述第二至少一个波长的光；以及转换器，电耦接到所述第一检测器和所述第二检测器，所述转换器响应于所述第一至 少一个波长和所述第二至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一光源和所述第一检测器以第一运动来移 动所述转换器，并且所述第二光源和所述第二检测器以第二运动来移动所述转换器，所述 第一运动与所述第二运动相反。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一运动包括第一旋转或第一平移中的至少 一个，并且所述第二运动包括第二旋转或第二平移中的至少一个。
4.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一光源发射具有第一能量值的所述第一至 少一个波长的光，所述第一能量值足够以所述第一运动来移动所述转换器，并且所述第二 光源发射具有第二能量值的所述第二至少一个波长的光，所述第二能量值足够以所述第二 运动来移动所述转换器。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述转换器由所述用户的所述耳膜来支撑，并且所 述转换器响应于所述第一至少一个波长而沿第一方向移动所述耳膜，并响应于所述第二至 少一个波长而沿第二方向移动所述耳膜。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述第一方向与所述第二方向相反。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一检测器和所述第二检测器连接到所述转 换器以便在没有有源电路的情况下驱动所述转换器。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一检测器和所述第二检测器并联连接到所 述转换器。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一检测器以第一极性耦接到所述转换器，并 且所述第二检测器以第二极性耦接到所述转换器，所述第二极性与所述第一极性相反。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述第一检测器包括具有第一阳极和第一阴极的 第一光电二极管，并且所述第二检测器包括具有第二阳极和第二阴极的第二光电二极管， 所述第一阳极和所述第二阴极连接到所述转换器的第一端，并且所述第一阴极和所述第二 阳极连接到所述转换器的第二端。
11.如权利要求1所述的设备，其中，所述转换器包括压电转换器、弯张转换器、平衡电 驱转换器或磁铁和线圈中的至少一个。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述转换器包括所述平衡电驱转换器，并且所述 平衡电驱转换器包括外壳。
13.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一光源包括发射所述第一至少一个波长的 光的第一 LED或第一激光二极管中的至少一个，并且所述第二光源包括发射所述第二至少 一个波长的光的第二 LED或第二激光二极管中的至少一个。
14.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一检测器包括接收所述第一至少一个波长 的光的第一光电二极管或第一光伏电池中的至少一个，并且所述第二检测器包括接收所述第二至少一个波长的光的第二光电二极管或第二光伏电池中的至少一个。
15.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一检测器包括晶体硅、非晶硅、微结晶硅、 黑硅、碲化镉、铜铟或镓硒中的至少一个，并且所述第二检测器包括至少一个晶体硅、非晶 硅、微结晶硅、黑硅、碲化镉、铜铟或镓硒。
16.如权利要求1所述的设备，其中，当所述第一至少一个波长的光和所述第二至少一 个波长的光在所述用户的耳道中向所述第一检测器和所述第二检测器传播时，来自所述第 一光源的所述第一至少一个波长的光被配置与来自所述第二光源的所述第二至少一个波 长的光在空间上重叠。
17.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一至少一个波长的光不同于所述第二至少 一个波长的光。
18.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一至少一个波长的光包括红外光、可见光 或紫外光中的至少一个，并且所述第二至少一个波长的光包括红外光、可见光或紫外光中 的至少一个。
19.如权利要求1所述的设备，进一步包括沿着从所述第一光源延伸到所述第一检测 器的第一光路设置的第一光滤波器，所述第一光滤波器将所述第一至少一个波长的光与所 述第二至少一个波长的光分开。
20.如权利要求19所述的设备，进一步包括沿着从所述第二光源延伸到所述第二检测 器的第二光路设置的第二光滤波器，所述第二光滤波器传输所述第二至少一个波长。
21.一种将音频信号传输给用户的听觉系统，所述系统包括传声器，接收所述音频信号；电路，将所述音频信号分成第一信号分量和第二信号分量；第一光源，耦接到所述电路，以第一至少一个波长的光发射所述第一信号分量；第二光源，耦接到所述电路，以第二至少一个波长的光来发射所述第二信号分量；第一检测器，耦接到所述第一光源，以通过所述第一至少一个波长的光接收所述第一 信号分量；第二检测器，耦接到所述第二光源，以通过所述第二至少一个波长的光接收所述第二 信号分量；以及转换器，耦接到所述第一检测器和所述第二检测器的，所述转换器响应于所述第一信 号分量和所述第二信号分量来振动耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述第一光源和所述第一检测器以第一运动来 移动所述转换器，并且所述第二光源和所述第二检测器以第二运动来移动所述转换器，所 述第一运动与所述第二运动相反。
23.如权利要求21所述的系统，其中，所述电路在所述第二光源没有发射所述第二至 少一个波长时，所述第一光源发射所述第一至少一个波长。
24.如权利要求21所述的系统，其中，所述电路在所述第一光源没有发射所述第一至 少一个波长时，所述第二光源发射所述第二至少一个波长。
25.如权利要求21所述的系统，其中，所述电路使用第一脉冲宽度调制将所述第一信 号分量传输到所述第一光源，并且使用第二脉冲宽度调制将所述第二信号分量传输到所述 第二光源。
26.如权利要求25所述的系统，其中，所述第一脉冲宽度调制包括第一序列的第一脉 冲，所述第二脉冲宽度调制包括第二序列的第二脉冲，并且所述第一脉冲与所述第二脉冲 时间上分离，使得所述第一脉冲与所述第二脉冲不重叠。
27.如权利要求25所述的系统，其中，所述第一脉冲宽度调制包括第一序列的第一脉 冲，所述第二脉冲宽度调制包括第二序列的第二脉冲，并且所述第一脉冲的至少一部分与 所述第二脉冲的至少一部分在时间上重叠。
28.如权利要求25所述的系统，其中，所述第一脉冲宽度调制包括双差分ΔΣ脉冲宽 度调制或Δ Σ脉冲宽度调制中的至少一个，所述第二脉冲宽度调制包括双差分Δ Σ脉冲 宽度调制或Δ Σ脉冲宽度调制中的至少一个。
29.如权利要求21所述的系统，其中，所述电路补偿所述第一光源、所述第二光源、所 述第一检测器、所述第二检测器或所述转换器中的至少一个的非线性。
30.如权利要求四所述的系统，其中，所述非线性包括所述第一光源的光发射强度阈 值或所述第一检测器的积分时间和/或电容中的至少一个。
31.一种将音频信号传输给用户的方法，所述方法包括从第一光源发射第一至少一个波长的光；从第二光源发射第二至少一个波长的光；使用第一检测器检测所述第一至少一个波长的光；使用第二检测器检测所述第二至少一个波长的光；以及使用电耦接到所述第一检测器和所述第二检测器的转换器，响应于所述第一至少一个 波长和所述第二至少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述转换器响应于所述第一至少一个波长而以 第一运动来移动，并且响应于所述第二至少一个波长而以第二运动来移动，所述第一运动 与所述第二运动相反。
33.如权利要求32所述的方法，其中，所述第一运动包括第一旋转或第一平移中的至 少一个，并且所述第二运动包括第二旋转或第二平移中的至少一个。
34.如权利要求32所述的方法，其中，所述第一至少一个波长的光包括足够以所述第 一运动来移动所述转换器的第一能量值，并且所述第二至少一个波长的光包括足够使所述 转换器以所述第二运动来移动的第二能量值。
35.如权利要求34所述的方法，其中，所述转换器由所述用户的所述耳膜来支撑，并且 所述转换器响应于所述第一至少一个波长而沿第一方向移动所述耳膜，并且响应于所述第 二至少一个波长而沿第二方向移动所述耳膜。
36.如权利要求31所述的方法，其中，所述音频信号被分成第一信号分量和第二信号 分量，并且利用所述第一信号分量驱动所述第一光源，利用所述第二信号分量驱动所述第 二光源。
37.如权利要求36所述的方法，其中，使用第一脉冲宽度调制将所述第一信号传输到 所述第一光源，使用第二脉冲宽度调制将所述第二信号被传输到所述第二光源。
38.如权利要求37所述的方法，其中，所述第一脉冲宽度调制包括由第一脉冲组成的 序列，所述第二脉冲宽度调制包括由第二脉冲组成的序列，并且所述第一脉冲与所述第二 脉冲在时间上分离，使得所述第一脉冲与所述第二脉冲不重叠。
39.一种将音频信号传输给用户的方法，所述方法包括至少一个光源发射至少一个波长的光，其中所述至少一个波长是脉冲宽度调制的；使用至少一个检测器检测所述至少一个波长的光；以及使用至少一个电耦接到所述至少一个检测器的转换器，响应于所述至少一个波长而振 动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
40.如权利要求39所述的方法，其中，所述转换器在没有有源电路的情况下连接到所 述至少一个检测器以便响应于所述至少一个波长而驱动所述至少一个转换器。
41.如权利要求39所述的方法，其中，利用来自所述至少一个波长的每个脉冲的能量 而振动所述耳膜、所述听小骨、或者所述耳蜗中的至少一个。
42.一种将音频信号传输给用户的设备，所述设备包括第一光源，发射至少一个波长的光；脉冲宽度调制电路，耦接到所述至少一个光源，以便响应于所述音频信号而对所述至 少一个光源进行脉冲宽度调制；至少一个检测器，接收所述至少一个波长的光；至少一个转换器，电耦接到所述至少一个检测器，所述至少一个转换器响应于所述至 少一个波长而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
43.一种将音频信号传输给用户的设备，所述设备包括第一光源，发射第一至少一个波长的光；脉冲宽度调制电路，耦接到所述至少一个光源，以便响应于所述音频信号而对所述至 少一个光源进行脉冲宽度调制；转换器组件，光耦接到所述至少一个光源，所述转换器组件响应于所述至少一个波长 而振动所述用户的耳膜、听小骨、耳蜗中的至少一个。
44.如权利要求43所述的设备，其中，所述转换器组件由所述耳膜、所述听小骨、所述 耳蜗中的至少一个来支撑。
45.如权利要求44所述的设备，其中，所述转换器组件由所述耳膜来支撑。
46.一种将音频信号传输给用户的设备，所述设备包括第一光源，发射第一至少一个波长的光；第二光源，发射第二至少一个波长的光；转换器组件，包括至少一个光敏材料，所述转换器组件振动所述用户的耳膜、听小骨、 耳蜗中的至少一个；电路，被耦接到所述第一光源以发射第一光脉冲，并且被耦接到第二光源以发射第二 光脉冲，其中所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的能量或时序中的至 少一个，以减少传输给所述用户的所述音频信号的噪声。
47.如权利要求46所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第 一光脉冲的能量或时序中的至少一个，以便在减少所述噪声时增加传输给所述用户的所述 音频信号的输出。
48.如权利要求46所述的设备，其中，所述转换器组件响应于所述第一光脉冲而在第 一方向上移动，并且响应于所述第二光脉冲而在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
49.如权利要求48所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第一光脉冲的时序。
50.如权利要求49所述的设备，其中，所述转换器组件响应于每个所述第一光脉冲而 在所述第一方向上以第一延迟移动，并且响应于每个所述第二光脉冲而在所述第二方向上 以第二延迟移动，所述第一延迟与所述第二延迟不同。
51.如权利要求50所述的设备，其中，所述电路调整所述时序来抑制与不同于所述第 二延迟的所述第一延迟相对应的噪声。
52.如权利要求51所述的设备，其中，所述第一检测器包括硅检测器，所述第二检测器 包括InGaAs检测器，其中所述第一延迟和所述第二延迟之间的差异在约IOOns到约IOus 的范围内。
53.如权利要求49所述的设备，其中，所述电路包括缓冲区，所述缓冲区存储所述第一 信号，以便延迟所述第一信号。
54.如权利要求49所述的设备，其中，所述电路包括滤波电路，所述滤波电路包括电感 器、电容或电阻中的至少一个，以便延迟所述第一信号。
55.如权利要求48所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲的第二能量来 调整所述第一光脉冲的第一能量，以抑制所述噪声。
56.如权利要求55所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲的第二强度来 调整所述第一光脉冲的第一强度，以抑制所述噪声。
57.如权利要求55所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲的第二宽度来 调整所述第一光脉冲的第一宽度，以抑制所述噪声。
58.如权利要求55所述的设备，其中，所述至少一个转换器组件响应于所述第一光脉 冲而以第一增益在所述第一方向移动，并且响应于所述第二光脉冲而以第二增益在所述第 二方向移动，所述第一增益不同于所述第二增益。
59.如权利要求58所述的设备，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲的第二能量来 调整所述第一光脉冲的第一能量，以抑制与不同于所述第二增益的所述第一增益相对应的 噪声。
60.如权利要求46所述的设备，其中，所述电路包括包含实体媒介的处理器，所述处理 器耦接到所述第一光源以传输第一光脉冲，并且耦接到所述第二光源以传输第二光脉冲。
61.如权利要求60所述的设备，其中，所述转换器组件响应于所述第一光脉冲而以第 一增益在所述第一方向移动，并且响应于所述第二光脉冲而以第二增益在所述第二方向移 动，所述第一增益不同于所述第二增益，并且所述处理器调整所述第一脉冲的能量，以抑制 与不同于所述第二增益的所述第一增益相对应的噪声。
62.如权利要求60所述的设备，其中，所述处理器的所述实体媒介包括具有至少一个 缓冲区的存储器，所述至少一个缓冲区存储对应于所述第一光脉冲的第一数据和对应于所 述第二光脉冲的第二数据，并且所述处理器相对于所述第二光脉冲来延迟所述第一光脉 冲，以抑制所述噪声。
63.如权利要求48所述的设备，其中，所述至少一个光敏材料包括对所述第一至少一 个波长敏感的第一光电检测器和对所述第二至少一个波长敏感的第二光电检测器。
64.如权利要求63所述的设备，其中，所述第一光电检测器耦接到所述第一光源以便 以第一效率来移动所述转换器组件，并且所述第二光电检测器耦接到所述第二光源以便以第二效率来移动所述转换器组件，所述第二效率不同于所述第一效率。
65.如权利要求63所述的设备，其中，所述第一光电检测器被放置在所述第二光电检 测器上，并且所述第一光电检测器将所述第二至少一个波长传输到所述第二光电检测器。
66.如权利要求48所述的设备，其中，至少一个光敏材料包括光致材料，所述光致材料 响应于所述第一至少一个波长而在所述第一方向移动，并且响应于所述第二至少一个波长 而在所述第二方向移动。
67.如权利要求66所述的设备，其中，所述光敏材料包括具有能带隙的半导体材料，并 且所述第一至少一个波长对应于高于所述能带隙的能量，以便在所述第一方向上移动所述 光敏材料，所述第二至少一个波长对应于低于所述能带隙的能量，以便在与所述第一方向 相反的所述第二方向移动所述光敏材料。
68.如权利要求46所述的设备，其中，所述转换器组件放置在所述用户外耳的耳道中。
69.如权利要求46所述的设备，其中，所述转换器组件放置在所述用户的中耳中。
70.如权利要求46所述的设备，其中，所述转换器组件至少部分地放置在所述用户的 内耳中。
71.一种将音频信号传输给用户的方法，所述方法包括从第一光源发射包括第一至少一个波长的光的第一脉冲；从第二光源发射包括第二至少一个波长的光的第二脉冲；使用转换器组件接收所述第一脉冲和所述第二脉冲，以振动所述用户的耳膜、听小骨、 耳蜗中的至少一个，其中相对于所述第二脉冲来调整所述第一脉冲的能量或时序中的至少 一个以减少传输给所述用户的所述音频信号的噪声。
72.如权利要求71所述的方法，其中，所述电路相对于所述第二光脉冲来调整所述第 一光脉冲的所述能量或所述时序中的至少一个，以便在减少所述噪声时增加传输给所述用 户的所述音频信号的输出。
73.如权利要求71所述的方法，其中，所述转换器组件响应于所述第一脉冲而在第一 方向上移动，并且响应于所述第二脉冲而在第二方向上移动，所述第二方向与所述第一方 向相反。
74.如权利要求73所述的方法，其中，相对于所述第二脉冲来调整所述第一脉冲的所 述时序。
75.如权利要求74所述的方法，其中，所述转换器组件响应于每个所述第一脉冲而以 第一延迟在所述第一方向上移动，并且响应于每个所述第二脉冲而以第二延迟在所述第二 方向上移动，所述第二延迟不同于所述第一延迟。
76.如权利要求75所述的方法，其中，调整所述时序以抑制与不同于所述第二延迟的 所述第一延迟相对应的噪声。
77.如权利要求75所述的方法，其中，所述第一检测器包括硅检测器，所述第二检测器 包括InGaAs检测器，所述第一延迟和所述第二延迟之间的差异在约IOOns到约IOus的范 围内。
78.如权利要求73所述的方法，其中，相对于所述第二光脉冲的第二能量来调整所述 第一光脉冲的第一能量，以抑制所述噪声。
79.如权利要求78所述的方法，其中，相对于所述第二脉冲的第二强度来调整所述第一脉冲的第一强度，以抑制所述噪声。
80.如权利要求78所述的方法，其中，相对于所述第二脉冲的第二宽度来调整所述第 一脉冲的第一宽度，以抑制所述噪声。
81.如权利要求78所述的方法，其中，所述至少一个转换器组件响应于所述第一脉冲 而以第一增益在所述第一方向上移动，并且响应于所述第二脉冲而以第二增益在所述第二 方向上移动，并且相对于所述第二脉冲的第二能量来调整所述第一脉冲的第一能量，以抑 制与不同于所述第二增益的所述第一增益相对应的噪声。
82.如权利要求73所述的方法，其中，包括第一脉冲的第一信号被传输到所述第一光 源，并且包括第二脉冲的第二信号被传输到所述第二光源。
83.如权利要求82所述的方法，其中，所述转换器组件响应于所述第一脉冲而以第一 增益在所述第一方向上移动，并且响应于所述第二光脉冲而以第二增益在所述第二方向上 移动，所述第一增益不同于所述第二增益，并且调整所述第一脉冲的强度或所述第一脉冲 的持续时间中的至少一个以补偿不同于所述第二增益的所述第一增益，以便减少所述噪 声。
84.如权利要求73所述的方法，其中，对应于所述第一脉冲的第一数据存储在至少一 个缓冲区中以相对于所述第二脉冲来延迟所述第一脉冲。
85.如权利要求73所述的方法，其中，所述至少一个光敏材料包括对所述第一至少一 个波长敏感的第一光电检测器和对所述第二至少一个波长敏感的第二光电检测器。
86.如权利要求63所述的方法，其中，所述第一光电检测器耦接到所述第一光源以便 以第一效率来移动所述转换器组件，并且所述第二光电检测器耦接到所述第二光源以便以 第二效率来移动所述转换器组件，所述第二效率不同于所述第一效率。
87.如权利要求73所述的方法，其中，所述至少一个光敏材料包括光致材料，所述光致 材料响应于所述第一至少一个波长而在所述第一方向上移动，并且响应于所述第二至少一 个波长而在所述第二方向上移动。
88.如权利要求71所述的方法，其中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波 长至少部分地沿着所述用户的耳道传输到所述转换器组件，并且所述转换器组件被放置在 所述用户外耳的所述耳道中。
89.如权利要求71所述的方法，其中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波 长被传输通过所述用户的所述耳膜，并且所述转换器组件被放置在所述用户的中耳中。
90.如权利要求89所述的方法，其中，所述转换器组件被放置在所述中耳中以振动所 述听小骨。
91.如权利要求71所述的方法，其中，所述第一至少一个波长和所述第二至少一个波 长被传输通过所述用户的所述耳膜，并且所述转换器组件至少部分地放置在所述用户的内 耳内。
92.如权利要求91所述的方法，其中，所述转换器组件至少部分地放置在所述用户的 所述内耳内以振动所述听小骨。
93.一种刺激目标组织的设备，所述设备包括第一光源，发射包括第一至少一个波长的光的脉冲宽度调制光信号；第二光源，发射包括第一至少一个波长的光的第二脉冲宽度调制光信号；耦接到所述目标组织的至少一个检测器，响应于所述第一脉冲宽度调制光信号和所述 第二脉冲宽度调制光信号而刺激所述目标组织。
94.如权利要求93所述的设备，其中，第一植入式检测器和第二植入式检测器使用振 动或电流中的至少一个来刺激所述组织，并且所述检测器耦接到至少一个转换器或者至少 两个电极。
95.如权利要求94所述的设备，其中，所述第一植入式检测器和所述第二植入式检测 器使用所述电流来刺激所述组织，并且所述第一植入式检测器和所述第二植入式检测器耦 接到所述至少两个电极。
96.如权利要求94所述的设备，其中，所述目标组织包括所述用户的耳蜗，并且所述第 一脉冲宽度调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号包括音频信号。
97.一种刺激目标组织的方法，所述方法包括从第一至少一个光源发射包括第一至少一个波长的光的第一脉冲宽度调制光信号；从第二至少一个光源发射包括第二至少一个波长的光的第二脉冲宽度调制光信号；响应于所述第一脉冲宽度调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号而刺激所述目 标组织。
98.如权利要求97所述的方法，其中，使用振动或电流中的至少一个来刺激所述目标组织。
99.如权利要求98所述的方法，其中，使用所述电流来刺激所述目标组织，并且第一植 入式检测器耦接到至少两个电极并响应于包括所述第一至少一个波长的光的所述第一调 制信号而刺激所述组织，第二植入式检测器耦接到至少两个电极并响应于包括所述第二至 少一个波长的光的所述第二调制信号而刺激所述组织，并且所述第一植入式检测器和所述 第二植入式检测器耦接到具有相反极性的所述至少两个电极。
100.如权利要求98所述的方法，其中，所述目标组织包括所述用户的耳蜗，并且所述 第一脉冲宽度调制光信号和所述第二脉冲宽度调制光信号包括音频信号。
101.一种将包括声音的音频信号传输给用户的设备，所述设备包括传输所述音频信号的装置；以及检测所述音频信号以使所述用户听到所述声音的装置。
全文摘要
音频信号传输设备包括分别发射第一波长的光和第二波长的光的第一光源和第二光源。第一检测器和第二检测器分别接收第一波长的光和第二波长的光。电耦接到检测器的转换器响应于第一波长的光和第二波长的光而振动耳膜或耳蜗中的至少一个。第一检测器和第二检测器可以以相反极性耦接到转换器，使得转换器响应于第一波长而以第一运动移动并且响应于第二波长而以第二运动移动，其中第二运动与第一运动相反。
文档编号H04R25/00GK102138340SQ200980132105
公开日2011年7月27日 申请日期2009年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者乔纳森·P·费怡, 文森特·皮路维纳吉, 李·菲森斯特恩, 苏尼尔·皮瑞亚, 詹姆士·斯通 申请人:依耳乐恩斯公司