用于软组织和听觉音频产生的柔性变换器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本申请一般地涉及音频产生装置。具体地，本申请涉及具有柔性电到机械(E-M)变换器的音频产生装置。
【背景技术】
[0002]本【背景技术】描述为了一般地呈现本公开的场境的目的而提供。除非本文另有指示，在本章节中描述的材料不被明确地或隐含地承认是本公开或所附权利要求的现有技术。
[0003]扬声器典型地包括电磁体和纸或塑料圆锥体，由此诸如来自光盘、磁介质、和无线电以及在线馈送的现场或录音的音频被从各种格式转换为声波以使人听到。为了更好地使人能够在无论他们去哪儿的时候都能够享受音频，已经生产了小的扬声器，例如头带式耳机和入耳式耳塞。然而，这些小的扬声器堵住或阻塞人耳，这可能是不舒服的并且在某些情况下是危险的，因为它们模糊化人可能需要听到的环境声音。
[0004]为了解决这个问题，某些目前的技术已经提供把音频记录和馈送转换为振动的压电变换器。这些压电变换器，代替激发纸或塑料圆锥体，直接地接触人的外耳的耳廓。虽然这些技术通常避免堵住或阻塞人耳，但是它们受各种显著的缺点所扰。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，提供音频产生装置。音频产生装置包括柔性电到机械(E-M)变换器、电源、一个或多个计算机处理器、以及一个或多个其上存储有指令的计算机可读介质。响应于所述一个或多个计算机处理器的执行，所述指令致使所述电源将电压信号施加至所述柔性E-M变换器，以有效地机械地收缩、展开、或弯曲所述柔性E-M变换器以改变人类耳朵的耳廓的形状，所述改变创建在所述人类耳朵的外耳道内的声波。
[0006]在另一个实施例中，提供方法。所述方法包括基于音频数据和柔性电到机械(E-M)变换器的特性确定要施加至所述柔性E-M变换器的电压信号，以及将所述电压信号施加至所述柔性E-M变换器来机械地收缩、展开、或振动所述柔性E-M变换器以改变所述柔性E-M变换器与其贴合的人类耳朵的耳廓的形状，所述形状的所述改变创建在所述人类耳朵中的声波，所述声波以模拟形式重现所述音频数据。
【附图说明】
[0007]参照以下附图描述实现用于软组织和听觉音频产生的柔性变换器的技术和设备。在整个附图中相同的附图标记用于指代相同的特征和组件。
[0008]图1图示了在其中用于软组织和听觉音频产生的柔性变换器可以被实现的示例环境。
[0009]图2图示了根据一个或多个实施例的贴合于人类耳朵的耳廓的前表面的柔性变换器的实施方式。
[0010]图3图示了根据一个或多个实施例的用于软组织音频产生的方法。
[0011]图4图示了能够进行软组织音频产生的多区域柔性变换器的示例实施方式。
[0012]图5图示了根据一个或多个实施例的可以实施用于软组织和听觉音频产生的柔性变换器的电子装置的各种组件。
【具体实施方式】
[0013]允许人在移动的同时收听音频的常规音频装置包括头带式耳机、耳塞、和接触人的外耳的耳廓的压电变换器。耳机和耳塞阻塞或堵住人的耳道，防止人听到环境声音。接触耳廓的压电变换器受各种显著的缺点所扰，所述缺点包括不舒服、提供非精确的声音、以及提供不足够的音量。压电变换器通常包括刚性表面的接触部，所述接触部为了足够的精确性和音量而以紧紧的压力配合至耳廓。这可能是一个严重的实际问题，因为许多人不想要刚性的接触部紧紧地按压至他们的耳朵。使用压电变换器的其他问题包括与人类组织的阻抗匹配很低并且因此具有因低能量效率导致的相对高的能量要求、产生低音声音而不使人耳发痒的困难性、以及与耳廓通常接触面积较小所造成的振动模式的困难性。
[0014]本公开描述实现用于软组织音频产生的柔性变换器的技术和设备。所述技术将柔性变换器贴合于人的耳廓并且然后创建在人的外耳道内的音频而没有当前压电变换器的许多问题。此外，在某些情况下，所述技术通过柔性变换器提供声音而无需按压在耳廓上，代替地，所述技术折曲耳廓以增加或减少耳廓的凹度。
[0015]以下的讨论首先描述操作环境，随后是可以在该环境中采用的技术，并且以示例设备结束。
[0016]操作环境
[0017]图1图示了在其中可以实现用于软组织和听觉音频产生的柔性变换器的示例环境100。该示例环境100包括音频产生装置102和人类耳朵104。
[0018]人类耳朵104包括外耳106、中耳108、和内耳110。外耳106包括耳廓112和外耳道114(为了图示被放大)。耳廓112是耳朵的可见部分并且主要由被韧带和肌肉连接至周围部分并且覆盖有皮肤的弹性软骨组成。耳廓112具有各种区域，包括小叶(耳垂)、耳屏、对耳屏、耳轮、对耳轮、耳舟、外耳和三角窝(为了视觉简洁而省略特定命名)。
[0019]音频产生装置102包括柔性电到机械(E-M)变换器116、电源118、一个或多个处理器120(例如微处理器核心、嵌入式控制器、或微控制器)、一个或多个计算机可读介质122、(一个或多个)传感器124、和控制电路126。在本特定示例中，柔性E-M变换器116被示出为未附接至人类耳朵104以便更清楚地将其示出，之后的图将示出在其中其被附接的实施方式。柔性E-M变换器116的示例形式包括并且被示出为非折曲形式116-1和折曲形式116-2。折曲形式116-2示出了柔性E-M变换器116当被附接并且贴合于人类耳朵104的耳廓112的前表面时的可能的形状。
[0020]柔性E-M变换器116能够对于所施加的电压作出反应，这对于把电能转换至机械能有效。柔性E-M变换器116可以响应于所施加的电能机械地收缩、展开、弯曲、扭曲、扭转、剪切、折曲、和/或振动。在某些情况下，柔性E-M变换器116包括离子聚合物凝胶的多个层，其可以是透明的或不透明的。这些多个层可以被设计为是薄的、可伸展的、以及柔性的，由此使得能够容易地并且舒适地应用或贴合于人的耳廓。
[0021]离子聚合物凝胶的多个层中的每个层可以具有不同的E-M特性或性质，当电能被施加时所述不同的E-M特性或性质使得多个层(例如多个不同的层)能够产生多种机械力。替选地或另外地，柔性E-M变换器116可以由任何合适数目的离子聚合物凝胶层制造，所述离子聚合物凝胶层可以直接地与毗邻的其他层进行分层或被合适的柔性基质或膜分隔。例如，离子聚合物凝胶的层可以被柔性材料(例如基于聚合物或聚酰亚胺的材料)的绝缘的、半导电的、或导电的层分隔。
[0022]在一些实施例中，柔性E-M变换器116的两个或更多个离子聚合物凝胶层具有通过其电能被施加在不同位置处的电接触部。例如，离子聚合物凝胶的一些层可以具有位于各种纵向位置处的电接触部，并且离子聚合物凝胶的其他的层可以具有位于各种横向位置处的电接触部。在一些情况下，离子聚合物凝胶的一个层可以具有纵向和横向位置处的多个电接触部，这些位置与另一个层上的电接触部的位置相同或不同。具有电能可以被在其处施加的多种电接触部可以有效地使得能够精确或高效率地控制由柔性E-M变换器116产生的机械动作以及动作产生的声音。
[0023]此外，当使用聚合物凝胶(离子的或其他的)或相似组成的粘合剂(例如被施加至柔性E-M变换器116的外部表面)时，柔性E-M变换器116和人类软组织之间的阻抗匹配可以是非常良好的。与具有与软组织低阻抗匹配的许多其他的装置(诸如压电变换器)相比，阻抗匹配减少了通过机械地致动软组织来创建声音所需要的能量的量(即增加效率)。
[0024]电源118可以提供交流、直流或两个种