JP2003506937A - マイクロフォンの適応整合を持つ補聴器 - Google Patents

マイクロフォンの適応整合を持つ補聴器

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Abstract

(57)【要約】 少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少なくとも二つの離間するマイクロフォン（Ｍic１，Ｍic２）と，少なくとも一つの信号処理装置と，少なくとも一つの出力トランスデューサと，指向性制御システムと，少なくとも二つのマイクロフォンの特性を適応整合させる手段とを備えた，制御可能な指向特性を持つ補聴器。この新規な補聴器は，前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに挿入された適応位相整合回路（１）を備え，この適応位相整合回路（１）の出力は，音響遅延補償手段（２）に接続され，この後段には，前記適応位相整合回路内において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入される制御可能なフィルタ手段（４）にその出力が印加されるパラメータ制御回路（３）が続く。好ましくは，フィルタ手段（５，６）が前記音響遅延補償手段（２）の前に設けられ，これらのフィルタ手段を用いてＤＣ成分が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少なく
とも二つの離間するマイクロフォンと，少なくとも一つの信号処理装置と，少な
くとも一つの出力トランスデューサと，指向性制御システムと，少なくとも二つ
のマイクロフォンの特性を適応整合させる手段とを備えた，制御可能な指向特性
を持つ補聴器に関する。
【発明の背景】
【０００２】 少なくとも二つの離間するマイクロフォンを用いたこの種の補聴器システムに
おいては，一般には二つのマイクロフォンである複数個のマイクロフォンを用い
て指向性とビーム形成とを制御する技術において，その実現が，ビーム成形技術
が音源から受信される音の方向に関して，離間するマイクロフォン間における時
間／位相差を利用しているため，マイクロフォンをその時間および位相関係と感
度とに関して可能な限り厳密に整合させることに依存していることは周知である
。
【０００３】 マイクロフォンへの信号の到着時間の差は，指向特性における零点が生成され
る角度を決定する。
【０００４】 この到着時間の差が少しでも乱れると，空間における零点の位置が乱れ，こう
した場合は指向作用は決して最適にはならない。
【０００５】 同じタイプの補聴器用マイクロフォン間における感度の差は６dBもの大きさに
なることがあり，その結果として，指向作用は実用において無いに等しいものに
なってしまう。
【０００６】 位相差は低周波では10°もの大きさになることがあり，これは，マイクロフォ
ンにおける遮断周波数がより低いことに関連する製造許容誤差に起因する。
【０００７】 二つのマイクロフォンを有することが好ましい補聴器において，これらのマイ
クロフォンは，通常は１cmの距離だけ離間して配置される。この距離は，マイク
ロフォン間における約30マイクロ秒の音（音波）遅延に相当する。到着時間の乱
れは，これらが実際には二つのマイクロフォン間における実際の音波遅延より大
きくなりうるため，当然ながら非常に重大になりうる。
【０００８】 この問題を克服する方法は，これまでは供給元により感度と位相とが整合され
たマイクロフォンを用いることであった。
【０００９】 しかしながら，この方法には，いくつかの欠点がある： １．供給元ではマイクロフォンの感度を約 0.5dBまでにしか整合させることがで
きない。しかし， 0.5dBでも200〜300Hzでは指向作用はひどく低下する。 ２．マイクロフォンを測定するのに用いられる機器に必要とされる精度により，
マイクロフォンの位相を約２°までしか整合させることができない。２°は， 2
00Hzでは約28マイクロ秒に相当し，この程度でも多くの場合に指向特性が変化し
て，実際に減衰させることを意図していた方向がほとんど減衰されないままとな
り，そのために所望の方向から来る信号と同じ強さで伝播するようになってしま
う。 ３．ビーム成形を十分に機能させるために補聴器の二つの電気入力も整合させる
必要がある。このことは，たとえばキャパシタの許容誤差が十分に狭くないため
，特別に選択されたコンポーネントを使用しなければならないことを意味する。 ４．一つのマイクロフォンまたはその他のコンポーネントが故障した場合に，全
てのマイクロフォン（または他のコンポーネント）を整合品一式として交換する
ことが必要であり，必要なサービス作業がはるかに高価となる。
【００１０】
【発明の概要】
したがって，この発明の目的は，マイクロフォンおよび電子機器の入力間にお
いて低周波位相／時間応答とさらに感度との両方に関して継続的適応整合を行な
う特定の回路を内蔵する補聴器を創出して，整合するマイクロフォンおよび電子
機器を正確に選択する必要がなくなるようにすることにある。むしろ，それらが
製造許容誤差の範囲内にある限り，それぞれのタイプの無作為に選択されたマイ
クロフォンおよびコンポーネントを使用すれば十分である。
【００１１】 これにより，マイクロフォンおよびコンポーネントを一度に一個ずつ取り換え
ることができるため，サービス費用も大幅に低減される。このため，環境応力に
よる老化および変化の影響もこの発明により補償されうる。特に，この新しい適
応整合では，いかなる追加の信号も使用することなく，いかなるときにもマイク
ロフォンに存在する音響信号が用いられる。
【００１２】 この発明の前記のおよび他の目的は，前記少なくとも二つのマイクロフォン・
チャネルに挿入される適応位相整合回路を使用し，この適応位相整合回路の出力
を，パラメータ制御回路が後段に続く音響遅延補償手段に接続し，前記パラメー
タ制御回路の出力を，前記適応位相回路内において前記少なくとも二つのマイク
ロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入される制御可能なフィルタ手段に印
加することによって，前記のタイプの補聴器により達成される。フィルタ手段を
前記音響遅延補償手段の前段に設けると特に有利である。
【００１３】 以下にこの発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】
この発明のさまざまな実施例に関して説明される回路の全ての動作は，ディジ
タル的に実施され，通常高度の集積回路が使用されるが，原則として，回路全体
はアナログ技術でも実施されうることを理解されたい。
【００１５】 しかしながら，ディジタル式のものを用いることが好ましい。
【００１６】 マイクロフォンから発せられる全ての信号はアナログ形式であるため，ここで
説明されるこの発明の少なくとも２個のマイクロフォンとディジタル回路との間
において，アナログ−ディジタル変換が，可能性あるものとしてシグマ−デルタ
変換技術を用いることにより，行なわれなければならないことを理解されたい。
【００１７】 図１および２に示されるこの発明の第１の実施例は，入力端子ａ，ｂと出力端
子ｃ，ｄとを有する適応位相整合回路１を備え，この回路１は音響遅延補償回路
２とパラメータ制御手段３と制御可能なフィルタ手段４とを内蔵する。
【００１８】 この適応位相補償回路は，前記の少なくとも二つのマイクロフォンの補償に用
いられる。試験環境において，位相補償は，初期の，または定期的調節手順にお
いて用いられる，空間内に固定された試験音源から発生する試験音に基づきうる
ものである。しかしながら，実用において，またこの試験音は好ましくは可聴周
波数範囲内にあるべきであるため，空間内に固定された試験音源は通常使用時の
連続的調節には不都合である。したがって，その代わりに，この発明の好適な実
施例においては，この補償は周囲空間内に存在する音に基づく。
【００１９】 マイクロフォンが全く同じ音（音声）信号を受信している場合には，唯一の差
は，固有の位相および遅延の差である（感度の差を別にする）。
【００２０】 このことは，最適な位相整合は，マイクロフォンが同じ信号を受信する場合，
すなわち音響信号が正確に同時にマイクロフォンに到達する場合にのみ達成され
うることを意味する。マイクロフォンは，当然ながら，互いに異なる位置に配置
され，そのために実際には，音響信号源の空間内における位置によってマイクロ
フォン間において時間遅延が生じる。
【００２１】 環境からの音は，必ずしも同時にマイクロフォンに到着するとは限らない。実
際には，着信時間は２個以上のマイクロフォンでは，通常，異なり，当然ながら
変化する。このように，音信号は，互いに或る遅延を有する。したがって，音響
遅延補償は，この遅延を補償して，周囲空間に存在する音に基づいて仮想試験音
を創出しなければならない。
【００２２】 このために，音響遅延補償回路は，出力側において適応位相整合回路１の端子
ｃ，ｄに接続される。入力端子ｅ，ｆと出力端子ｇ，ｈとを有するこの音響遅延
補償回路２は，両方のマイクロフォンの入力信号間において最小の差が達成され
るまで，二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つにおいて余分な遅延
を適用することによって，この遅延を補償しようとする。
【００２３】 位相整合を制御するために，パラメータ制御回路３が音響遅延補償回路２の出
力端子ｇ，ｈに接続される。
【００２４】 このようなパラメータ制御回路は，原則として，出力信号間で，この場合には
音響遅延補償回路２の出力信号間で何らかの比較を行ない，制御されるべき（制
御対象）回路，この場合には制御可能なフィルタ４に関して制御値をどのように
調節しなければならないかを判断（決定）する。一般に，これらの調節値を積分
して管理パラメータを得る。この管理パラメータは，制御可能な装置または回路
等を制御するのに用いられる。既に述べたように，この適応位相整合回路２は，
適応位相整合回路１内において，前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネ
ルの少なくとも一つに含まれる少なくとも一つの制御可能なフィルタ４を内蔵す
る。
【００２５】 しかしながら，適応位相整合回路の出力端子に接続され，かつ音響遅延補償回
路２の前に配置される追加のフィルタ手段５および６を用いることが好ましい。
音響遅延補償回路の前に高域通過フィルタを用いてＤＣ成分を除去することが有
利である。実際に，これにより最低周波数において振幅スペクトルが少し変化す
る。
【００２６】 他方，制御可能なフィルタ４は，全帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタ
のいずれであってもよい。このフィルタは，位相整合を行なうことができ，かつ
同時に，高域通過フィルタの場合には，あらゆるＤＣ成分の除去も行なうことが
できる。
【００２７】 図３から分るように，音響遅延補償回路２は，前記回路の出力端子ｇ，ｈに接
続されるとともに，入力端子ｅ，ｆと出力端子ｇ，ｈとの間において前記少なく
とも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入される制御可能な
遅延装置８を制御する別のパラメータ制御回路７を内蔵する。
【００２８】 しかし，適応感度整合回路９を，図１〜３に関連して説明した適応位相整合回
路１の前に用いることが間違いなく有利である。図５に示されるように，感度整
合を位相整合後の信号に依存させることにより，位相整合前のフィルタまたは位
相整合そのものにより生じる振幅誤差が補償されうる。この補償は，所望の周波
数または周波数範囲で行なわれうる。しかしながら，補償を，たとえば低周波数
のみで行ない，これによって誤差を，不十分な整合による問題がそれほど重大と
ならないより高い周波数に移行させてもよい。
【００２９】 図４および５に示されるように，適応感度整合回路を適応位相整合回路と組み
合わせる二つの方法がある。以下にさらに詳細に説明するように，入力端子ｉ，
ｊと出力端子ｋ，ｌと制御端子ｍ，ｎとを有する図６に示す適応感度整合回路９
は，基本的に，制御端子ｍ，ｎに接続され，これによって出力端子ｋ，ｌに接続
され，少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルにおける信号レベルを決定す
る二つのレベル・ディテクタ10および11を備え，このレベル・ディテクタの後段
に，二つの信号レベルについて何らかの比較を行ない，かつこの二つの信号レベ
ルをできるだけ等しくするために，制御可能なゲイン増幅器13のゲインをどのよ
うに調節すべきかを判断（決定）するパラメータ制御回路12が設けられる。
【００３０】 二つの適応整合回路を組み合わせるさらに他の方法は，特に図５に示されてお
り，適応位相整合回路１の出力が，適応感度整合回路の制御端子ｍ，ｎに印加さ
れ，適応整合された位相関係が適応感度整合回路にも追加的に導入される。
【００３１】 また，適応感度整合回路９の場合は，フィルタ手段14，15をレベル・ディテク
タ手段10，11の前に配置することが有利かもしれない。これにより，これらのフ
ィルタは考えられるあらゆるＤＣ成分を除去するのにも用いられる。したがって
，特定の周波数（一般に低周波数）に焦点を合わせてフィルタ14，15を選択する
ことが望ましいかもしれない。異なる周波数帯についての他のいかなる選択も同
様に可能である。
【００３２】 この発明にしたがった新規な回路により，いかなる追加の信号も用いる必要な
しに，いかなるときにもマイクロフォンに存在する音響信号を用いることによっ
て，適応位相および感度整合を達成することができる。
【００３３】 冒頭に記載したこの発明の目的は，開示された回路により全て達成されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示す。
【図２】 適応位相整合回路の回路を示す。
【図３】 適応位相整合回路内に組み込まれている音響遅延補償回路の回路図である。
【図４】 感度整合回路を追加的に用いたこの発明の他の実施例を示す。
【図５】 感度整合回路を追加的に用いたこの発明の他の実施例を示す。
【図６】 適応感度整合回路の回路図を示す。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少な
    くとも二つの離間するマイクロフォン（Ｍic１，Ｍic２）と，少なくとも一つの
    信号処理装置と，少なくとも一つの出力トランスデューサと，指向性制御システ
    ムと，少なくとも二つのマイクロフォンの特性を適応整合させる手段とを備えた
    ，制御可能な指向特性を持つ補聴器において，入力端子（ａ，ｂ）と出力端子（
    ｃ，ｄ）とを有する適応位相整合回路（１）が前記少なくとも二つのマイクロフ
    ォン・チャネルに挿入され，この適応位相整合回路（１）の出力端子（ｃ，ｄ）
    は音響遅延補償手段（２）に接続され，この音響遅延補償手段の後段には，前記
    適応位相整合回路内において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの
    少なくとも一つに挿入される制御可能なフィルタ手段（４）にその出力が印加さ
    れるパラメータ制御回路（３）が接続されていることを特徴とする補聴器。
  2. 【請求項２】 フィルタ手段（５，６）が前記音響遅延補償手段（２）の前段
    に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の補聴器。
  3. 【請求項３】 入力端子（ｅ，ｆ）と出力端子（ｇ，ｈ）とを有する前記音響
    遅延補償手段（２）は，前記音響遅延補償手段のそれぞれの入力および出力端子
    間において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに
    挿入された制御可能な遅延手段（８）を制御するパラメータ制御回路（７）を備
    えていることを特徴とする請求項１または２に記載の補聴器。
  4. 【請求項４】 前記適応位相整合回路（１）の前段に適応感度整合回路（９）
    が追加され，この適応感度整合回路は，前記少なくとも二つのマイクロフォン（
    Ｍic１，Ｍic２）およびそれぞれのマイクロフォン・チャネルに結合され，入力
    端子（ｉ，ｊ）と出力端子（ｋ，ｌ）と制御端子（ｍ，ｎ）とを有し，前記適応
    感度整合回路は，各マイクロフォン・チャネル毎に構成されるとともに前記制御
    端子（ｍ，ｎ）に接続され，後段にパラメータ制御（12）が続くレベル・ディテ
    クタ手段（10，11）を備え，このパラメータ制御は前記二つのマイクロフォン・
    チャネルの少なくとも一つに配置されて前記少なくとも２個のマイクロフォンの
    感度におけるあらゆる差を除去する制御可能なゲイン増幅器（13）を制御するも
    のであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の補聴器。
  5. 【請求項５】 フィルタ手段（14，15）が前記レベル・ディテクタ手段（10，
    11）の前段に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の補聴器。
  6. 【請求項６】 前記適応位相整合回路（１）の出力は，前記適応感度回路（９
    ）の前記制御端子（ｍ，ｎ）に印加されることを特徴とする請求項１〜５のいず
    れか一項に記載の補聴器。
  7. 【請求項７】 少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少な
    くとも二つの離間するマイクロフォンと，少なくとも一つの信号処理装置と，少
    なくとも一つの出力トランスデューサと，指向性制御システムと，前記少なくと
    も二つのマイクロフォンの位相を適応整合させる手段とを備えた制御可能な指向
    特性を持つ補聴器の動作方法において，前記適応位相整合回路の出力信号をパラ
    メータ制御値を決定する音響遅延補償手段に印加して，前記同じ適応位相整合回
    路内において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つ
    に挿入される制御可能なフィルタ手段を制御することを特徴とする，制御可能な
    指向特性を持つ補聴器の動作方法。
  8. 【請求項８】 前記適応位相整合回路の前記出力信号をフィルタリングした後
    に，フィルタリングされた出力信号を前記音響遅延補償手段に印加することを特
    徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記音響遅延補償手段の出力を帰還させて，更新されたパラメ
    ータ値を決定し，このパラメータ値を用いて前記音響遅延補償手段内において前
    記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに，その入力お
    よび出力端子間において挿入される制御可能な遅延手段を制御することを特徴と
    する請求項７または８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも二つのマイクロフォンの出力信号を適応位相
    整合回路が後段に続く適応感度整合回路に印加し，前記適応感度整合回路の出力
    信号を前記同じ適応感度整合回路の制御入力に帰還させることにより，前記少な
    くとも二つのマイクロフォン・チャネルの前記少なくとも二つのマイクロフォン
    の特性を，マイクロフォンの感度および／または位相関係に関して整合させるこ
    とを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記適応感度整合回路の出力信号をフィルタリングした後に
    ，その信号を前記同じ適応感度整合回路の前記制御端子に印加することを特徴と
    する請求項７〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 各マイクロフォン・チャネル毎に前記適応感度整合回路の前
    記出力信号をフィルタリングし，対応する各出力信号をレベル・ディテクタに印
    加するとともに，その結果として得られる２つのレベルを比較し，前記比較の結
    果を用いて前記二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つにおけるゲイ
    ンを調節および更新して前記二つの信号レベルを同一にすることを特徴とする請
    求項10または11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記適応位相整合回路の出力信号を前記適応感度整合回路の
    前記制御端子に帰還させることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記適応位相整合回路の出力信号をフィルタリングした後に
    ，その信号を前記適応感度整合回路の制御端子に印加することを特徴とする請求
    項12に記載の方法。
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