JP2010154141A

JP2010154141A - 補聴器

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Publication number: JP2010154141A
Application number: JP2008328920A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Fujisaka; 洋一藤坂
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP5154396B2

Abstract

【課題】低周波数帯域の出力音圧を過度に上げることなく、低周波数帯域の音を知覚することができる補聴器を提供する。
【解決手段】音をマイクロホン２で捉え補聴処理部４で補聴処理してイヤホン８から出力する補聴器１において、マイクロホン２で捉えた入力音から所定の低周波数帯域の低域信号を取り出すフィルタ部３と、所定の周波数の搬送波信号を出力する発振部５と、搬送波信号と低域信号の各周波数から振幅変調信号を出力する変調部６と、補聴処理部４が出力する補聴処理信号に振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する合成部７を備え、イヤホン８により合成信号を出力音にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、感覚の錯覚(ミッシング・ファンダメンタル現象)を利用することにより、低周波数帯域（例えば、５００Ｈｚ以下）の音量感を補う補聴器に関する。

補聴器はマイクロホン・イヤホン・ＤＳＰ（Digital Signal Processor）・電池などの部品から構成されている。補聴器の消費電流は、主にＤＳＰとイヤホンの仕様で決まる。ＤＳＰは補聴器の機能により選択され、イヤホンは必要となる出力音圧により選択される。補聴器は消費電流が少なく、長時間使用可能（電池寿命が長い）であることが望ましい。補聴器で使用するイヤホンは、ほとんど電磁型であり、イヤホンの電気的インピーダンスは周波数が高くなるに従い大きくなる。つまり、低周波数帯域では、消費電流が大きくなる。

また、補聴器は装用者の難聴の程度により、軽度難聴用・中等度難聴用・高度難聴用・重度難聴用に分けられている。軽度難聴用に比べ高度難聴用・重度難聴用の補聴器では、必要となる出力音圧が高くなるので、イヤホンサイズが大きくなり、電気的インピーダンスの低いものが使用されることになる。
また、耳栓には、耳栓の傘部と外耳道の壁面との密閉によるこもり感や圧迫感を低減するために、傘部に大きく孔を設け、外耳道内をほぼ開放状態にした、いわゆるオープン耳栓が知られている。

電気的インピーダンスの低いイヤホンを用いると、消費電流が大きくなり、電池寿命が短くなる。そこで、高度難聴用や重度難聴用の補聴器では消費電流を下げるために、低周波数帯域（例えば、５００Ｈｚ以下）の出力音圧の調整範囲が制限されることがある。このため、ボリューム感のない音になり、補聴器装用者が満足しない場合がある。
また、オープン耳栓を使用すると、低周波数帯域では強制的に音量を上げても、音漏れとなりほとんど効果がない。なお、耳栓に限らずイヤモールド・耳あな型補聴器にもオープンタイプのものがある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低周波数帯域の出力音圧を過度に上げることなく、低周波数帯域の音を知覚することができる補聴器を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、音をマイクロホンで捉え補聴処理部で補聴処理してイヤホンから出力する補聴器において、前記マイクロホンで捉えた入力音から所定の低周波数帯域の低域信号を取り出すフィルタ部と、所定の周波数の搬送波信号を出力する発振部と、前記搬送波信号と前記低域信号の各周波数から振幅変調信号を出力する変調部と、前記補聴処理部が出力する補聴処理信号に前記振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する合成部を備え、前記イヤホンにより前記合成信号を出力音にするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の補聴器において、前記変調部に、前記低域信号がないときに前記振幅変調信号をゼロにする補正手段を設けたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の補聴器において、前記振幅変調信号が、前記低域信号を１オクターブ下げた抑圧搬送波の振幅変調信号である。

請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３に記載の補聴器において、前記低周波帯域がＤＣから５００Ｈｚであり、前記搬送波信号の所定の周波数が５０００Ｈｚから６０００Ｈｚである。

本発明によれば、ミッシング・ファンダメンタル現象により、低周波数帯域の音を知覚することができるので、低周波数帯域の出力音圧を過度に高くすることなく、ボリューム感を得ながら消費電流の増加を抑えることができる。
また、オープン耳栓を使用した場合でも、装用者は低周波数帯域の音を知覚することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る補聴器の構成図、図２乃至図４は同じく作用説明図、図５はＤＳＰを用いた場合の本発明に係る補聴器の構成図である。

低周波数帯域のある周波数の音が存在していないにも拘わらず、その周波数の音が聞こえたかのように感じることがある。これは、ミッシング・ファンダメンタル現象というもので、高調波の差異を脳が繰り返しパターンとして認識するために起こる知覚現象である。本発明は、感覚の錯覚(ミッシング・ファンダメンタル現象)を利用することにより、低周波数帯域（例えば、５００Ｈｚ以下）を補う補聴器である。

例えば、５００Ｈｚの倍音である５５００Ｈｚ・６０００Ｈｚ・６５００Ｈｚの周波数成分を持つ複合音を聴くと、５００Ｈｚの音が存在しなくても、５００Ｈｚの音として知覚されることが知られている。従って、６０００Ｈｚの音を５００Ｈｚで振幅変調すれば、実際には存在していない５００Ｈｚの音を知覚することになる。ミッシング・ファンダメンタル現象は倍音に対して発生する現象である。倍音でない場合は、わずかにシフトした音として知覚することになるが、補助的に知覚させる程度の目的で使用するには、この周波数のずれはほとんど影響しない。

本発明に係る補聴器１は、図１に示すように、入力音を電気信号に変換するマイクロホン２と、マイクロホン２の出力信号から所定の低周波数帯域（例えば、５００Ｈｚ以下）の低域信号を取り出すフィルタ部３と、マイクロホン２の出力信号を補聴処理して補聴処理信号を出力する補聴処理部４と、所定の周波数の搬送波信号を出力する発振部５と、発振部５が出力した搬送波信号をフィルタ部３が出力した低域信号で変調して振幅変調信号を出力する変調部６と、補聴処理部４が出力する補聴処理信号に変調部６が出力する振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する合成部７と、合成部７が出力する合成信号を出力音に変換するイヤホン８で構成される。

フィルタ部３は、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタである。補聴処理部４では、装用者の聞こえ具合や使用環境に合わせて、周波数帯域ごとの増幅処理や出力制限・ノイズリダクション・ハウリング抑制などの信号処理がなされる。発振部５では、装用者の聞こえ具合に応じて搬送波信号の周波数が選択される。変調部６では、振幅変調方式として全搬送波方式又は抑圧搬送波方式やトランスポーズド・モジュレーションなどを選択することができる。また、搬送波信号の周波数とフィルタ部３のカットオフ周波数は、振幅変調信号の周波数帯域成分が、装用者の聞こえ具合による重要な音声帯域に重ならないように設定すればよい。

先ず、振幅変調方式として、全搬送波方式を採用した場合の本発明に係る補聴器１の作用について説明する。マイクロホン２が入力音を電気信号に変換する。次いで、フィルタ部３がマイクロホン２の出力信号の低周波数帯域をローパスフィルタ（例えば、５００Ｈｚ以下）又はバンドパスフィルタ（例えば、２００Ｈｚから５００Ｈｚ）で取り出し、図２（ａ）に示す低域信号（例えば、５００Ｈｚ以下）とする。

発振部５では、図２（ｂ）に示すように、所定の周波数ｆc（例えば、６０００Ｈｚ）の搬送波信号を出力する。次いで、変調部６では、低域信号で搬送波信号を振幅変調して、図２（ｃ）に示す全搬送波の振幅変調信号を出力する。一方、補聴処理部４では、マイクロホン２の出力信号を装用者の聴覚特性に基づく補聴処理して補聴処理信号を出力する。

次いで、合成部７では、補聴処理部４が出力した補聴処理信号に変調部６が出力した全搬送波の振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する。そして、イヤホン８は合成部７が出力した合成信号を変換して出力音にする。全搬送波方式の場合、イヤホン８の出力音の周波数成分は、補聴処理した出力音の周波数成分の他に、図２（ｄ）に示すように、搬送波信号の周波数ｆc（例えば、６０００Ｈｚ）を挟んで両側に変調周波数成分（例えば、低域信号の周波数が５００Ｈｚのとき５５００Ｈｚ，６０００Ｈｚ，６５００Ｈｚ）となる。

また、低周波数帯域の入力音がない状況では、低周波数帯域の低域信号はほぼゼロとなるが、全搬送波方式の場合、振幅変調信号のオフセット分が補聴処理信号に合成されることになり、搬送波信号の周波数ｆc の成分が常に出力音に加わることになる。入力音がない状況で、イヤホン８からの出力音に搬送波信号成分が含まれないようにするには、図２（ａ）に示す低域信号から図３（ａ）に示す包絡線を算出し、この包絡線の値を、図２（ｃ）に示す全搬送波の振幅変調信号に乗算する補正手段を変調部６に設ければよい。

すると、変調部６は、図３（ｂ）に示すように、新たな全搬送波の振幅変調信号を出力する。この振幅変調信号を補聴処理部４が出力した補聴処理信号に重畳した合成信号を合成部７が出力すれば、低周波数帯域の入力音がない状況では、搬送波信号の成分はイヤホン８の出力音に加わらなくなる。

全搬送波の振幅変調信号を補聴処理信号に重畳した場合、補聴器１の装用者は補聴処理した出力音と共に、搬送波信号の周波数ｆc（６０００Ｈｚ）の出力音と低周波数帯域の周波数ｆxで変調した周波数ｆc±ｆx（例えば、ｆｘ＝５００Ｈｚのとき６０００Ｈｚ±５００Ｈｚ）の出力音も知覚することになる。これら３つの出力音（５５００Ｈｚ，６０００Ｈｚ，６５００Ｈｚ）の周波数間隔（５００Ｈｚ）がヴァーチャルピッチとなり、あたかも周波数ｆx（５００Ｈｚ）の音を聞いているかのような錯覚を装用者に与える。

実際には、低周波数帯域の信号成分を振幅変調するので、ミッシング・ファンダメンタル現象により、装用者は実際には存在しない低周波数帯域の音を知覚することになる。なお、ミッシング・ファンダメンタル現象は倍音に対して発生する現象である。倍音でない場合は、知覚させたい周波数とはわずかに異なる音として知覚することになるが、補助的に知覚させる程度の目的で使用するには、この周波数のずれはほとんど影響しない。

次に、振幅変調方式として、全搬送波の替わりに抑圧搬送波を用いる抑圧搬送波方式を採用した場合の本発明に係る補聴器１の作用について説明する。マイクロホン２が入力音を電気信号に変換する。次いで、フィルタ部３がマイクロホン２の出力信号の低周波数帯域をローパスフィルタ（例えば、５００Ｈｚ以下）又はバンドパスフィルタ（例えば、２００Ｈｚから５００Ｈｚ）で取り出し、図２（ａ）に示す低域信号（例えば、５００Ｈｚ以下）とする。

発振部５では、所定の周波数ｆc（例えば、５０００Ｈｚ）の搬送波信号を出力する。次いで、変調部６では、図２（ａ）に示す低域信号を１オクターブ下げて、図２（ｂ）に示す搬送波信号と乗算して、図４（ａ）に示す抑圧搬送波の振幅変調信号を出力する。一方、補聴処理部４では、マイクロホン２の出力信号を装用者の聴覚特性に基づく補聴処理して補聴処理信号を出力する。

次いで、合成部７では、補聴処理部４が出力した補聴処理信号に変調部６が出力した抑圧搬送波の振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する。そして、イヤホン８は合成部７が出力した合成信号を変換して出力音にする。抑圧搬送波の振幅変調信号を補聴処理信号に重畳した場合、補聴器１の装用者は補聴処理した出力音と共に、搬送波信号の周波数ｆc（５０００Ｈｚ）に対して、低周波数帯域の周波数ｆxで変調した周波数ｆc±ｆx／２（例えば、ｆｘ＝４００Ｈｚのとき５０００Ｈｚ±２００Ｈｚ）の出力音を知覚することになる。

この場合、図４（ｂ）に示すように、搬送波信号（５０００Ｈｚ）は出力されず、２つの出力音（４８００Ｈｚ，５２００Ｈｚ）の周波数間隔（４００Ｈｚ）がヴァーチャルピッチとなり、あたかも周波数ｆx（４００Ｈｚ）の音を聞いているかのような錯覚を装用者に与える。実際には低周波数帯域の信号成分で振幅変調しているので、装用者はミッシング・ファンダメンタル現象により、低周波数帯域の音を知覚することになる。

よって、消費電流をあまり増加させずに、低周波数帯域の音を装用者に知覚させることができる。また、オープン耳栓を使用する場合も、低周波数帯域の音を装用者に知覚させることができる。

図５は、ＤＳＰを用いた場合の本発明に係る補聴器１１の構成図である。ＤＳＰを用いた本発明に係る補聴器１１は、入力音を電気信号に変換するマイクロホン１２と、マイクロホン１２の出力信号を補聴処理などして補聴処理信号に振幅変調信号を重畳した第２合成信号を出力するＤＳＰ２０と、ＤＳＰ２０が出力する第２合成信号を出力音に変換するイヤホン１９で構成される。

ＤＳＰ２０は、マイクロホン１２の出力信号を周波数帯域毎に分割するフィルタバンク部１３と、フィルタバンク部１３の出力信号を補聴処理して補聴処理信号を出力する補聴処理部１４と、所定の周波数（例えば、５０００Ｈｚから７０００Ｈｚ）の搬送波信号を出力する発振部１５と、発振部１５が出力した搬送波信号をフィルタバンク部１３が出力した低域信号（例えば、１００Ｈｚから５００Ｈｚ）で変調して振幅変調信号（例えば、全搬送波、抑圧搬送波）を出力する変調部１６と、すべての周波数帯域毎の補聴処理信号を合成し第１合成信号を出力する第１合成部１７と、第１合成信号と振幅変調信号を合成し第２合成信号を出力する第２合成部１８を備えている。

補聴器１１では、ミッシング・ファンダメンタル現象を利用することにより、低周波数帯域の音を知覚するために低周波数帯域の出力音圧を過度に高くする必要がないので、ＤＳＰ２０やイヤホン１９の消費電流を少なくすることが可能になり、長時間使用可能になる。

本発明によれば、低周波数帯域の出力音圧を過度に高くしなくても低周波数帯域の音を知覚してボリューム感等を得ることができ、且つ消費電流が少なくて長時間使用可能な補聴器を提供することができる。

本発明に係る補聴器の構成図本発明に係る補聴器の作用説明図で、（ａ）は低域信号の波形、（ｂ）は搬送波信号の波形、（ｃ）は全搬送波による振幅変調信号の波形、（ｄ）は全搬送波による振幅変調信号の周波数成分本発明に係る補聴器の作用説明図で、（ａ）は低域信号の包絡線、（ｂ）は新たな全搬送波による振幅変調信号の波形、本発明に係る補聴器の作用説明図で、（ａ）は抑圧搬送波による振幅変調信号の波形、（ｂ）は抑圧搬送波による振幅変調信号の周波数成分ＤＳＰを用いた場合の本発明に係る補聴器の構成図

符号の説明

１，１１…補聴器、２，１２…マイクロホン、３…フィルタ部、４，１４…補聴処理部、５，１５…発振部、６，１６…変調部、７…合成部、８，１９…イヤホン、１３…フィルタバンク部、１７…第１合成部、１８…第２合成部、２０…ＤＳＰ。

Claims

音をマイクロホンで捉え補聴処理部で補聴処理してイヤホンから出力する補聴器において、前記マイクロホンで捉えた入力音から所定の低周波数帯域の低域信号を取り出すフィルタ部と、所定の周波数の搬送波信号を出力する発振部と、前記搬送波信号と前記低域信号の各周波数から振幅変調信号を出力する変調部と、前記補聴処理部が出力する補聴処理信号に前記振幅変調信号を重畳した合成信号を出力する合成部を備え、前記イヤホンにより前記合成信号を出力音にすることを特徴とする補聴器。
前記変調部に、前記低域信号がないときに前記振幅変調信号をゼロにする補正手段を設けた請求項１記載の補聴器。
前記振幅変調信号が、前記低域信号を１オクターブ下げた抑圧搬送波の振幅変調信号である請求項１に記載の補聴器。
前記低周波帯域がＤＣから５００Ｈｚであり、前記搬送波信号の所定の周波数が５０００Ｈｚから６０００Ｈｚである請求項１、２又は３に記載の補聴器。