JP2013146060A - 定位向上補聴器 - Google Patents

Abstract

【課題】音源定位が向上されるＢＴＥ型補聴器を提供する。
【解決手段】ＢＴＥ型補聴器１０は、ＢＴＥ型補聴器ハウジングと、ＢＴＥ型マイクロホン１４，１６と、難聴補正するプロセッサ１８と、前記ＢＴＥ型補聴器ハウジングから使用者の外耳道へ音声信号伝送を行う音声信号伝送部材と、前記音声信号伝送部材を固定および保持する目的で外耳道内に挿入されるイヤピースと、難聴補正済み信号を出力する出力変換器２２と、ＩＴＥ型マイクロホン２６を収容するＩＴＥ型マイクロホンハウジングと、を含み、さらに、適応キューフィルタ４２，４４を含む。前記適応キューフィルタ４２，４４は、前記ＢＴＥ型マイクロホン１４，１６それぞれの出力信号が与えられる入力３８，４０と、前記ＩＴＥ型マイクロホン２６の出力５２と前記適応キューフィルタ４２，４４の結合出力５６との差が最小になるように適応されるフィルタ係数と、を有する。
【選択図】図７

Description

新規の補聴器の装着者に関連した音源定位の向上が得られる新規の耳かけ（ＢＴＥ）型補聴器が提供される。

補聴器の使用者には、補聴器を装着していない時と比較して、補聴器を装着している際に音源定位能力が劣ることが報告されている。このことは、軽度から中等度の聴覚障害者にとっては深刻な問題を示している。

さらに、補聴器は通常、使用者が定位されるべき音源を頭の中で知覚するように音を再現する。音は、外在化されるのではなく、内在化されると考えられている。「騒音問題の中で会話を聞くこと」に関する補聴器使用者の共通の不満は、たとえ信号対雑音比（ＳＮＲ）が必要とされる会話明瞭度の提供に十分なものであったとしても、言われていることを理解することが非常に困難であるという点である。この事実に対する大きな寄与因子は、補聴器が内在化された音場を再現するという点である。これにより、補聴器使用者の認知的負荷が増大し、聞き取りによる疲労が生じ、最終的には、使用者が１つまたは複数の補聴器を取り外す結果となり得る。

従って、音源定位が向上した新規の補聴器に対するニーズが存在する。すなわち、新規の補聴器は、補聴器の装着者の頭部の配向に関連して音環境内の各音源の方向および距離の情報を保存する。

人間は、人の持つバイノーラル音声の定位能力を利用して、３次元空間で音源の検出および定位を行う。

聴覚への入力は、２つの信号、つまり、以下ではバイノーラル音声信号と称する、各鼓膜における音圧から成る。従って、ある空間的音場によって発生した鼓膜における音圧が、正確に鼓膜で再現されると、人の聴覚系は、再現された音と、空間的音場自体によって発生した実際の音とを区別できない。

人の聴覚系が音源に対する距離および方向に関する情報をどのように引き出すかは完全に分かってはいないが、人の聴覚系が、この決定において多数のキューを使用することは分かっている。それらのキューの中には、スペクトルキュー、残響キュー、両耳間時間差（ＩＴＤ）、両耳間位相差（ＩＰＤ）、および両耳間レベル差（ＩＬＤ）がある。

聞き手の左耳および右耳に関連してある方向および距離に位置する音源からの音波の伝達は、音色変化、両耳間時間差、および両耳間スペクトル差等の何らかの直線歪みを含む、２つの伝達関数（一方は左耳用で、他方は右耳用）の形で表現される。一方が左耳用で、他方が右耳用であるこのような２つの伝達関数のセットは、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と呼ばれる。ＨＲＴＦの各伝達関数は、基準に対する、関係する外耳道内またはその付近の特定点において平面波によって発生した音圧ｐ（左の外耳道ではｐ_Ｌであり、右の外耳道ではｐ_Ｒである）の比として定義される。従来的に選択される基準は、聞き手が不在の状態で、頭部のちょうど真ん中の位置で平面波によって発生したであろう音圧ｐ_ｌである。

ＨＲＴＦは、頭部の周囲の回折、肩からの反射、外耳道内の反射等を含む、聞き手の耳への音伝達に関連する全ての情報を含み、従って、ＨＲＴＦは、個人ごとに異なる。

以下では、ＨＲＴＦの伝達関数の１つを、便宜上、ＨＲＴＦとも称する。

補聴器関連の伝達関数は、ＨＲＴＦと同様に、つまり、平面波に応答して関係する外耳道内の特定点において補聴器によって発生した音圧ｐと、基準との比として定義される。従来的に選択される基準は、聞き手が不在の状態で、頭部のちょうど真ん中の位置で平面波によって発生したであろう音圧ｐ_ｌである。

ＨＲＴＦは、聞き手の両耳に関連した音源の方向および距離と共に変化する。どのような方向および距離に関しても、ＨＲＴＦの測定が可能であり、例えば電子的に、例えばフィルタを用いて、ＨＲＴＦをシミュレーションすることが可能である。このようなフィルタが、テープレコーダ等の再生装置と、聞き手が使用するヘッドホンとの間の信号経路に挿入される場合、聞き手は、耳の中の音圧が実際通りに再現されるので、ヘッドホンによって生成された音が、問題のＨＲＴＦをシミュレートするフィルタの伝達関数によって定義される距離および方向に位置する音源からのものであると知覚することができる。

空間的に符号化された情報を読み取る際の脳によるバイノーラル処理により、幾つかのプラスの効果、つまり、より良い信号対雑音比（ＳＮＲ）、到来方向（ＤＯＡ）推定、奥行き／距離知覚、および視覚系および聴覚系間の相乗効果が生じる。

耳の複雑な形状は、聞き手の個々の空間−スペクトルキュー（ＩＴＤ、ＩＬＤ、およびスペクトルキュー）の主な寄与因子である。従って、耳の後ろで音を拾う装置は、スペクトルに関する詳細のほとんどが失われる、またはかなり歪曲されるので、ＨＲＴＦの再現において不利である。

このことは、オープンイヤ、すなわち、閉塞されていない耳の角度−周波数スペクトルを示す図１に例示され、この測定は、同じ耳を用いた耳かけ型装置（ＢＴＥ）の前方マイクロホンにおける対応する測定と共に示される。オープンイヤスペクトルは詳細であるが、ＢＴＥの結果は、はるかに不明瞭であり、スペクトルに関する詳細のほとんどが失われている。

従って、補聴器の１つまたは複数のマイクロホンを、使用者に到達した音の空間的キューが保存される補聴器の使用者に関連した１つまたは複数の位置に配置させることが望ましい。例えば、耳に到達した音の空間的キューを保存するために、耳介の前の使用者の外耳に、例えば外耳道への入口に、または、外耳道の内部に、マイクロホンを配置することは、耳の後ろのマイクロホンを用いた場合に可能である程度と比較してかなり高程度に有利である。三角窩の下の位置は、空間的キューの保存に関して有利であるということも証明されている。

マイクロホンを外耳道への入口または外耳道内に位置決めすることにより、マイクロホンが補聴器の音声発生装置の近くに移動し、それによってフィードバックが生じる危険性が増し、今度は、補聴器に規定可能な最大安定利得が制限されるという問題が生じる。

この問題を解決する一般的な方法は、あつらえたモールドを用いて外耳道を完全に封鎖することである。しかしながら、これにより、閉塞効果並びに湿度および熱に関する快適性の問題が生じる。

比較のため、耳の後ろに配置される前方および後方マイクロホンを備えたＢＴＥ型補聴器、および外耳道内に配置されるオープンフィットのマイクロホンを備えた耳穴（ＩＴＥ）型補聴器の最大安定利得を図３に示す。ＩＴＥ型補聴器は、ほとんど全ての周波数に関して、前方および後方ＢＴＥ型マイクロホンと比較して、ずっと低い最大安定利得（ＭＳＧ）を有することが分かる。

新規の補聴器では、マイクロホンの任意の構成の出力信号は、空間的キューが保存され、補聴器の使用者に伝達されるように信号処理を受ける。出力信号は、空間的キューを保存するように構成されたフィルタを用いてフィルタリングされる。

新規のＢＴＥ型補聴器は、従来通り配置されるＢＴＥ型補聴器のマイクロホンに加えて、使用中に、使用者の耳に到達し、音環境中の音源定位に関連する所望の空間情報を含む音を記録するために、耳介の前の使用者の外耳において、または外耳道の内部に配置されるよう意図された少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを設けることにより、使用者に対して定位の向上を提供することができる。

新規のＢＴＥ型補聴器の信号プロセッサは、空間的キューが保存されるように、使用者の外耳における少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号を、従来通り配置されたＢＴＥ型補聴器の１つまたは複数のマイクロホンの１つまたは複数のマイクロホン信号と結合させる。

従って、ＢＴＥ型補聴器は、
使用者の耳介の後ろに装着されるＢＴＥ型補聴器ハウジングと、
音声信号を各オーディオ音声信号に変換するための、全方向性マイクロホン、指向性マイクロホン、埋め込み型補聴器用の変換器、テレコイル、デジタルオーディオデータストリームのレシーバ等の少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器と、
オーディオ音声信号に基づいて難聴補正済みの出力信号を生成するように構成されたプロセッサと、
音声信号伝送部材の第１の端部におけるＢＴＥ型補聴器ハウジングの音声出力から、音声信号伝送部材の第２の端部における使用者の外耳道への難聴補正済みの出力信号を表す信号の伝送を行うための音声信号伝送部材と、
使用者の外耳道内の意図された位置に音声信号伝送部材を固定および保持する目的で使用者の外耳道内に挿入されるように構成されたイヤピースと、
難聴補正済みの出力信号を人の聴覚系が受け取り可能な聴覚出力信号に変換するための出力変換器と、
少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを収容し、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを意図された位置に固定および保持する目的で使用者の外耳に配置されるように構成されたＩＴＥ型マイクロホンハウジングと、
を含み、
プロセッサは、難聴補正済みの出力信号が、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンによって記録された、または少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の組み合わせによって記録された空間的キュー等の空間的キューを実質的に保存するように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の出力信号を処理するようにさらに構成された、ＢＴＥ型補聴器が提供される。

ＢＴＥ型補聴器は、処理される信号が複数の周波数チャネルに分割され、信号が各周波数チャネルにおいて個別に処理されるマルチチャネル補聴器でもよい。

プロセッサは、難聴補正済みの出力信号が選択周波数帯域で空間的キューを実質的に保存するように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の出力信号を処理するように構成されてもよい。

選択周波数帯域は、周波数チャネルの内の１つまたは複数、あるいは、全ての周波数チャネルを含んでいてもよい。選択周波数帯域は、断片化が行われてもよい、すなわち、選択周波数帯域は、連続した周波数チャネルを含む必要がない。

複数の周波数チャネルは、歪曲周波数チャネルを含むことが可能で、例えば、全ての周波数チャネルが歪曲周波数チャネルでもよい。

選択周波数帯域外では、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンが、従来のように入力源として補聴器の信号プロセッサに接続されてもよく、周知の方法で補聴器の信号プロセッサと連携してもよい。

このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンは、この構成を用いて所望の利得を補聴器が提供可能な周波数で、補聴器に入力を供給する。この構成を用いて所望の利得を補聴器が提供できない選択周波数帯域内においては、ＢＴＥ型補聴器ハウジングのマイクロホンが、上記に開示したような信号処理に含まれる。このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンによって提供される音環境に関する空間情報を維持すると同時に、利得を増加させることができる。

補聴器は、例えば、プロセッサ入力と、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンとをつなぐ第１のフィルタ、およびプロセッサ入力と、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力とをつなぐ第２の補完フィルタを含んでいてもよく、これらのフィルタは、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力の一方が、１つの周波数帯域でプロセッサ入力に供給される入力信号の主要部分を構成し、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力の他方は、補完周波数帯域でプロセッサ入力に供給される入力信号の主要部分を構成するように、補完周波数帯域の周波数の通過および遮断を行う。

このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンは、ある周波数帯域でプロセッサへの唯一の入力源として用いることができ、難聴補正に必要とされる利得は、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号に適用することができる。この周波数帯域外では、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力信号は、必要とされる利得を提供するために、信号プロセッサに印加される。

少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力信号は、本明細書の他の箇所に記載の方法で適応フィルタリングを受けることができる。信号の組み合わせは、例えば、異なる種類のバンドパスフィルタリングに基づいてもよい。

本開示全体を通して、「少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号」は、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの前処理済み出力信号を含み、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力からプロセッサの入力までの信号経路の一部を形成するアナログまたはデジタル信号の識別に使用することができる。

同様に、「少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の出力信号」は、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の前処理済み出力信号を含み、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器からプロセッサの入力までの信号経路の一部を形成するアナログまたはデジタル信号の識別に使用することができる。

使用の際は、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンは、入ってくる音に応じて生成される少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号が、使用者のＨＲＴＦに近い近似を成す伝達関数を有するように配置される。信号プロセッサは、プロセッサの難聴補正済みの出力信号もまた、使用者のＨＲＴＦに近い近似を成す伝達関数を獲得し、それによって、定位の向上が使用者にもたらされるように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号に含まれる方向に関する情報を、プロセッサの結果として得られた難聴補正済みの出力信号に伝達する。

ＢＴＥ（耳かけ）型補聴器は、当該分野では周知のものである。ＢＴＥ型補聴器は、使用者の耳介の後ろに装着されるように成形されたＢＴＥ型ハウジングを有する。ＢＴＥ型ハウジングは、難聴補正用の構成要素を収容する。音声信号伝送部材、すなわち、音響管または導電体は、ＢＴＥ型ハウジングから使用者の外耳道内へと難聴補正済みの音声を表す信号を伝送する。

音声信号伝送部材を使用者の外耳道の入口にしっかりと快適に配置させるためには、オープン解決法を構成する、使用者の外耳道内に挿入するためのイヤピース、シェル、またはイヤモールドを提供することができる。オープン解決法では、イヤピース、シェル、またはイヤモールドは、外耳道内の意図された作動位置に配置された場合、外耳道を塞ぐことがない。より正確に言えば、イヤピース、シェル、またはイヤモールドを通る、または、外耳道壁の一部と、イヤピース、シェル、またはイヤモールドの一部との間に通路が存在し、それによって、鼓膜とイヤピース、シェル、またはイヤモールドとの間にあるイヤピース、シェル、またはイヤモールドの後方から、通路を通って、使用者の周囲へと音波が抜け出ることが可能となる。このように、閉塞効果は、実質的に取り除かれる。

一般的に、イヤピース、シェル、またはイヤモールドは、使用者の耳にフィットして、音声信号伝送部材を外耳道内の意図された位置に十分固定し、例えば使用者が顎を動かした際にイヤピースが耳から抜け落ちることがないように、個別にオーダーメイドされる、または多数の標準サイズで製造される。

出力変換器は、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内に配置されるレシーバでもよい。この場合、音声信号伝送部材は、音響音声信号をＢＴＥ型補聴器ハウジング内に配置されたレシーバから音響管を通して使用者の外耳道内に配置および保持されたイヤピースまで伝搬させ、外耳道内の鼓膜へと音響音声信号を伝送する出力ポートを備えた音響管を含む。

出力変換器は、イヤピース内に配置されるレシーバでもよい。この場合、音声信号伝送部材は、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内の信号プロセッサの出力から、導体を通して、イヤピース内に配置されたレシーバへとオーディオ音声信号を伝搬させ、イヤピースの出力ポートから音を発生させる導電体を含む。

少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを収容するＩＴＥ型マイクロホンハウジングは、イヤピースが外耳道内の意図された位置に固定された際に少なくとも１つのマイクロホンが外耳道の入口近くに配置されるように、イヤピースと一体化される、またはイヤピースによって構成されてもよい。

ＩＴＥ型マイクロホンハウジングは、耳介の内側、例えば、対耳輪に隣接する耳甲介の周囲に配置され、かつ、使用者の外耳内でその位置を保持する目的で、少なくとも部分的に対耳輪によって覆われることが意図されたアーム、場合により、可撓性アームを用いてイヤピースに接続されてもよい。アームは、製造中に、アームが耳介の意図された位置へと簡単にフィットするように、好ましくは、対耳輪の曲率より僅かに大きな曲率を有するアーチ形状に予め成形することができる。一例では、アームは、三角窩の真下の作動位置での少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの位置決めを容易にする長さおよび形状を有する。

信号プロセッサは、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内またはイヤピース内に収容されてもよく、あるいは、信号プロセッサの一部が、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内に収容され、かつ信号プロセッサの一部が、イヤピース内に収容されてもよい。ＢＴＥ型補聴器ハウジングの回路とイヤピースの回路との間に、片方向または双方向の通信リンクが存在する。このリンクは、有線または無線でもよい。

同様に、ＢＴＥ型補聴器ハウジングの回路と少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの回路との間に、片方向または双方向の通信リンクが存在する。このリンクは、有線または無線でもよい。

信号プロセッサは、補聴器の最適な空間的性能のための音環境の空間情報を維持すると同時に、可能な限り大きな最大安定利得を提供しながら、難聴補正を行うように動作する。

イヤピースの少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号は、幾つかの前処理済みＩＴＥ型マイクロホン信号の組み合わせ、または、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの内の１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号でもよい。イヤピースの少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号のある時点の短時間スペクトルは、Ｓ^ＩＥＣ（ｆ，ｔ）（ＩＥＣ＝Ｉｎ ｔｈｅ Ｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）で示される。

少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の１つまたは複数の出力信号が提供される。これらの信号のスペクトルは、Ｓ_１ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）およびＳ_２ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）等（ＢＴＥＣ＝Ｂｅｈｉｎｄ Ｔｈｅ Ｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）で表示される。出力信号は、前処理が行われてもよい。前処理には、いずれの形態の処理も除外されることなく、適応および／または静的フィードバック抑制、適応または固定ビーム形成、およびプレフィルタリングが含まれ得る。

適応フィルタは、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の電子出力信号が少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号と可能な限り近く一致するように、それらの電子出力信号の適応フィルタリングを行うように構成されてもよい。適応フィルタＧ_１、Ｇ_２、・・・、Ｇ_ｎは、それぞれの伝達関数：Ｇ_１（ｆ，ｔ）、Ｇ_２（ｆ，ｔ）、・・・、Ｇ_ｎ（ｆ，ｔ）を有する。

少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンは、現在の音環境の所望の空間情報を備えた電子音声信号の生成を行う１つまたは複数のモニタマイクロホンとして動作する。

少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の各出力信号は、それぞれの適応フィルタを用いてフィルタリングされ、そのフィルタ係数は、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンによって供給される電子音声信号に可能な限り近く類似する１つまたは複数の適応フィルタの結合出力信号を提供するように適応される。

フィルタ係数は、以下の最小化問題：
に対する厳密または近似解を得るように適応が行われ、ｐは、ノルムである。好ましくは、ｐ＝２である。

適応を制御するアルゴリズムは、例えば、最小二乗平均（ＬＭＳ）または再帰的最小二乗（ＲＬＳ）に基づく、場合により正規化された、ｐ＝２の最適化法でもよい（それに限定されることはない）。

様々な重みを上記の最小化問題に組み込んで、重みの値が規定するように、解を最適化することができる。例えば、周波数重みＷ（ｆ）は、特定の１つまたは複数の周波数範囲において、解を最適化することができる。従って、最小化問題は、
に変形可能である。

さらに、１つまたは複数の選択周波数範囲において、位相は無視して、伝達関数の大きさのみを最小化の際に考慮に入れてもよい、すなわち、１つまたは複数の選択周波数範囲において、伝達関数は、その絶対値で置き換えられる。

適応フィルタリングに続いて、１つまたは複数の適応フィルタの結合出力信号は、例えば圧縮器を用いて、さらなる難聴補正処理に回される。このように、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器からの信号のみが、難聴補正の結果として増幅され得るが、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの電子出力信号は、難聴補正処理の影響を受けず、それによって、出力変換器から少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンへの起こり得るフィードバックが最小限に抑えられ、大きな最大安定利得を得ることができる。

例えば、１つのＩＴＥ型マイクロホンおよび少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器を構成する２つのＢＴＥ型マイクロホンを備えた補聴器において、入射音場が一人の話者から発せられた音声から成り、発せられた音声が、短時間スペクトルＸ（ｆ，ｔ）を有する場合には、ＩＴＥ型マイクロホン信号に関して前処理が行われず、かつ、ＩＴＥ型マイクロホンが実際のＨＲＴＦを完全に再現すると仮定すると、以下の信号：
が与えられ、式中、Ｈ_１，２（ｆ）は、２つのＢＴＥ型マイクロホンの補聴器関連の伝達関数である。

十分な適応を行った後、結果として生じた適応済みフィルタを用いて畳み込みが行われ、合計された補聴器インパルス応答は、実際のＨＲＴＦに等しく、
である。

話者が移動し、それによって、ＨＲＴＦが変化すると、適応フィルタ、すなわち、フィルタ係数を調整するアルゴリズムは、式１の新しい最小値に向けて適応を行う。適応の時定数は、現在の音環境の変化に適切に対応するように設定される。

本明細書において使用される、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「制御装置」、「システム」等の用語は、ハードウェア、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかのＣＰＵ関連の構成要素を指すように意図されたものである。

例えば、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「制御装置」、「システム」等は、プロセッサで実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、および／またはプログラムでもよいが、それらに限定されることはない。

例として、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「制御装置」、「システム」等の用語は、プロセッサで実行中のアプリケーションおよびハードウェアプロセッサの両方を指す。１つまたは複数の「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「制御装置」、「システム」等、またはそれらのどのような組み合わせも、プロセスおよび／または実行スレッド内に存在してもよく、１つまたは複数の「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「制御装置」、「システム」等、またはそれらのどのような組み合わせも、１つのハードウェアプロセッサ上に、場合によっては、他のハードウェア回路との組み合わせで局在してもよく、および／または２つ以上のハードウェアプロセッサ間で、場合によっては、他のハードウェア回路との組み合わせで分配されてもよい。

以下では、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。

オープンイヤの角度周波数スペクトルのプロットを示す。 同じ耳に装着されたＢＴＥ型前方マイクロホンの角度周波数スペクトルのプロットを示す。 ＢＴＥ型前方および後方マイクロホンと、外耳道内に配置されたオープンフィットのＩＴＥ型マイクロホンの最大安定利得のプロットを示す。 新規のＢＴＥ型補聴器の一例を概略的に示す。 新規のＢＴＥ型補聴器の別の一例を概略的に示す。 ＩＴＥ型マイクロホンが使用者の外耳に位置する新規のＢＴＥ型補聴器を遠近法で示す。 適応フィルタを備えた新規のＢＴＥ型補聴器の一例の概略のブロック図を示す。 任意数のマイクロホンを備えた新規のＢＴＥ型補聴器の一例の概略のブロック図を示す。 新規のマルチチャネルＢＴＥ型補聴器の一例の概略のブロック図を示す。

本発明の実施形態例を示す添付の図面を参照して、以下に、本発明のより完全な説明を行う。しかしながら、本発明は、異なる形態で実施可能であり、本明細書に記載の実施形態に限定されると見なされるものではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示内容が徹底的かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えられるように提供されるものである。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を示す。従って、各図面の説明に関して、同様の要素の詳細な説明は行わない。

図４は、使用者の耳介１００の後ろに装着されるＢＴＥ型補聴器ハウジング１２（図示しない−内部部品が目に見えるように外壁を除去している）を含むＢＴＥ型補聴器１０を概略的に示している。ＢＴＥ型ハウジング１２は、音声信号をマイクロホンオーディオ音声信号に変換するための前方マイクロホン１４および後方マイクロホン１６を備えた少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器１４、１６、各マイクロホンオーディオ音声信号をフィルタリングするための任意のプレフィルタ（図示しない）、各マイクロホンオーディオ音声信号を、入力されたデジタルオーディオ音声信号に基づいて難聴補正済みの出力信号を生成するように構成されたプロセッサ１８に入力されるそれぞれのデジタルマイクロホンオーディオ音声信号へと変換するためのＡ／Ｄ変換器（図示しない）を収容する。

難聴補正済みの出力信号は、音声信号伝送部材２０内に包含される電線を通して、難聴補正済みの出力信号を音響出力信号に変換して使用者の鼓膜に向けて伝送を行い、かつ、ＢＴＥ型補聴器の分野において周知の通り、使用者の外耳道の意図された位置に音声信号伝送部材を固定および保持する目的で使用者の外耳道に快適に配置されるように成形（図示しない）されたイヤピース２４内に包含されるレシーバ２２へと伝送される。

イヤピース２４は、イヤピースが使用者の外耳道の意図された位置に配置された場合に外耳道の入口に位置する１つのＩＴＥ型マイクロホン２６も保持している。ＩＴＥ型マイクロホン２６は、音声伝送部材２０内に包含される電線（目に見えない）を用いて、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）と、任意で、ＢＴＥ型ハウジング１２内のプレフィルタ（図示しない）とに接続される。

ＢＴＥ型補聴器１０は、電池２８によって電力の供給を受ける。

プロセッサ１８の様々な可能な機能を上記に開示したが、これらの内の幾つかを以下により詳細に開示する。

図５は、図５ではレシーバ２２がイヤピース２４内ではなく、補聴器ハウジング１２内に配置されることにより、レシーバ２２によって出力された音響音声が、イヤピース２４が使用者の外耳道の意図された位置に配置された場合に、音響管２０を通して、使用者の鼓膜に向けて伝送されるという違いを除いては、図４に示す補聴器に類似した別のＢＴＥ型補聴器１０を概略的に示している。

図４および図５のＢＴＥ型補聴器１０を使用した際に、使用者の外耳道への入口に隣接するＩＴＥ型マイクロホン２６の位置決めは、使用者のＨＲＴＦの良好な再現につながると考えられている。

図６は、作動位置にあるＢＴＥ型補聴器１０を示し、この位置では、ＢＴＥ型ハウジング１２が使用者の耳の後ろ、すなわち、耳介１００の後ろに存在する。図示されたＢＴＥ型補聴器１０は、ＩＴＥ型マイクロホン２６が、アーム３０の自由端において、外耳道の外側の使用者の外耳に配置されるという事実を除いては、図４および図５に示される補聴器と類似したものである。アーム３０は可撓性があり、アーム３０は、耳介１００の内側、例えば、耳珠１０４および対耳珠１０６の後部で、対耳輪１０８に隣接する耳甲介１０２の周囲に配置され、かつ、使用者の外耳においてその位置を保持する目的で、少なくとも部分的に対耳輪によって覆われることが意図されている。アームは、製造中に、アーム３０が耳介内の意図された位置へと簡単にフィットするように、好ましくは、対耳輪１０８の曲率より僅かに大きな曲率を有するアーチ形状に予め成形することができる。アーム３０は、ＩＴＥ型マイクロホン２６をＢＴＥ型補聴器回路の他の部品と相互接続させるための電線（目に見えない）を含む。

一例では、アーム３０は、三角窩の下の作動位置へのＩＴＥ型マイクロホン２６の位置決めを容易にする長さおよび形状を有する。

図７は、新規のＢＴＥ型補聴器１０における信号処理の一例を示すブロック図である。ＢＴＥ型補聴器１０は、マイクロホン１４、１６に達した音声信号をマイクロホンオーディオ音声信号に変換する前方マイクロホン１４および後方マイクロホン１６を有する。さらに、ＩＴＥ型マイクロホン２６は、使用者の外耳に配置されるイヤピース内に存在する。マイクロホンオーディオ音声信号は、デジタル化され、各プリプロセッサ３２、３４、３６において、プレフィルタリング等の前処理が行われる。前方および後方マイクロホン１４、１６のマイクロホンオーディオ音声信号３８、４０は、適応フィルタ４２、４４においてフィルタリングされ、適応フィルタリングが行われた信号は、加算器４６において互いに加算され、難聴補正用のプロセッサ１８に入力される。難聴補正済みの信号は、その信号を音響信号に変換して使用者の鼓膜に向けて伝送を行うレシーバ２２に出力される。

適応フィルタ４２、４４のフィルタ係数の適応は、加算器４６の出力と、減算器５４が供給するＩＴＥ型マイクロホンオーディオ音声信号５２との差５０を最小限に抑えるようにフィルタ係数の適応を制御する適応制御装置４８によって制御される。このように、プロセッサ１８への入力信号５６は、ＩＴＥ型マイクロホン２６のマイクロホンオーディオ音声信号５２をモデル化し、従って、使用者のＨＲＴＦも実質的にモデル化する。

イヤピースのＩＴＥ型マイクロホン２６の前処理済み出力信号５２は、Ｓ^ＩＥＣ（ｆ，ｔ）（ＩＥＣ＝Ｉｎ ｔｈｅ Ｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）で表示される短時間スペクトルを持つ。

前方および後方マイクロホン１４、１６の前処理済みオーディオ音声信号３８、４０のスペクトルは、Ｓ_１ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）およびＳ_２ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）（ＢＴＥＣ＝Ｂｅｈｉｎｄ Ｔｈｅ Ｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）で表示される。前処理には、いずれの形態の処理も除外されることなく、適応および／または静的フィードバック抑制、適応または固定ビーム形成、およびプレフィルタリングが含まれてもよい。

適応制御装置４８は、適応フィルタ４２、４４のフィルタ係数を、それらの合計出力５６がＩＴＥ型マイクロホン２６の前処理済み出力信号５２に可能な限り近く一致するように制御するよう構成される。

適応フィルタ４２、４４は、各自の伝達関数Ｇ_１（ｆ，ｔ）およびＧ_２（ｆ，ｔ）を有する。

ＩＴＥ型マイクロホン２６は、現在の音環境の所望の空間情報を備えた電子音声信号５６の生成を行うモニタマイクロホンとして動作する。

従って、フィルタ係数は、以下の最小化問題：
に対する厳密または近似解を得るように適応が行われる。

ｐは、好ましくは、ｐ＝２のノルム係数である。

適応を制御するアルゴリズムは、例えば、最小二乗平均（ＬＭＳ）または再帰的最小二乗（ＲＬＳ）に基づく、場合により正規化された、ｐ＝２の最適化法でもよい（それに限定されることはない）。

様々な重みを上記の最小化問題に組み込んで、重みの値が規定するように、解を最適化することができる。例えば、周波数重みＷ（ｆ）は、特定の１つまたは複数の周波数範囲において、解を最適化することができる。従って、最小化問題は、
に変形可能である。

適応フィルタリングに続いて、１つまたは複数の適応フィルタの結合出力信号は、例えば圧縮器を用いて、さらなる難聴補正処理に回される。このように、前方および後方マイクロホン１４、１６からの信号のみが、難聴補正の結果として増幅され得るが、ＩＴＥ型マイクロホン２６の電子出力信号は、難聴補正処理の影響を受けず、それによって、出力変換器２２からＩＴＥ型マイクロホン２６への起こり得るフィードバックが最小限に抑えられ、大きな最大安定利得を得ることができる。

例えば、入射音場が一人の話者から発せられた音声から成り、発せられた音声が、短時間スペクトルＸ（ｆ，ｔ）を有する場合には、ＩＴＥ型マイクロホン信号５２に関して前処理が行われず、かつ、ＩＴＥ型マイクロホン２６が実際のＨＲＴＦを完全に再現すると仮定すると、以下の信号：
が与えられ、式中、Ｈ_１，２（ｆ）は、２つのＢＴＥ型マイクロホン１４、１６の補聴器関連の伝達関数である。

十分な適応を行った後、結果として生じた適応済みフィルタを用いて畳み込みが行われ、合計された補聴器インパルス応答は、実際のＨＲＴＦに等しく、
である。

話者が移動し、それによって、ＨＲＴＦが変化すると、適応フィルタ４２、４４、すなわち、フィルタ係数を調整する制御装置４８は、式１の新しい最小値に向けて適応を行う。適応の時定数は、現在の音環境の変化に適切に対応するように設定される。

図７に示される新規のＢＴＥ型補聴器回路は、ＢＴＥ型補聴器１０の周波数範囲全体で作動可能である。

図７に示されるＢＴＥ型補聴器１０は、処理されるマイクロホンオーディオ音声信号３８、４０、５２が複数の周波数チャネルに分割され、各周波数チャネルにおいて信号を個別に処理するマルチチャネル補聴器でもよい。

マルチチャネルＢＴＥ型補聴器１０の場合、図７は、単一の周波数チャネルにおける回路および信号処理を示していてもよい。回路および信号処理は、複数の周波数チャネルにおいて、例えば、全ての周波数チャネルにおいて重複してもよい。

例えば、図７に示される信号処理は、例えば、販売所で特定の使用者に対して補聴器のフィッティングを行う際に選択される、選択周波数帯域で行われてもよい。

選択周波数帯域は、周波数チャネルの内の１つまたは複数、あるいは、全ての周波数チャネルを含んでいてもよい。選択周波数帯域は、断片化が行われてもよい、すなわち、選択周波数帯域は、連続した周波数チャネルを含む必要がない。

複数の周波数チャネルは、歪曲周波数チャネルを含むことが可能で、例えば、全ての周波数チャネルが歪曲周波数チャネルでもよい。

選択周波数帯域外では、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンが、従来のように入力源として補聴器の信号プロセッサに接続されてもよく、周知の方法で補聴器の信号プロセッサと連携してもよい。

このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンは、この構成を用いて所望の利得を補聴器が提供可能な周波数で、補聴器に入力を供給する。この構成を用いて所望の利得を補聴器が提供できない選択周波数帯域内においては、ＢＴＥ型補聴器ハウジングのマイクロホンが、上記に開示したような信号処理に含まれる。このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンによって提供される音環境に関する空間情報を維持すると同時に、利得を増加させることができる。

図８は、任意数ＮのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎ、および任意数ＭのＢＴＥ型マイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍを含むように回路を一般化した事実を除いては、図７に示す補聴器１０に類似し、図７に示す補聴器１０と類似の方法で作動する新規のＢＴＥ型補聴器１０を示すブロック図である。図７においては、Ｎ＝１およびＭ＝２である。図８においては、ＮおよびＭは、いずれの非負整数でもよい。

Ｎ個のＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎからの出力信号は、プリプロセッサ３２−１、３２−２、・・・、３２−Ｎにおける前処理後に、遅延器４４−１、４４−２、・・・、４４−Ｎにおいて遅延され、適応キューフィルタ４２−１、４２−２、・・・、４２−Ｍによって生じたＭ個のＢＴＥ型マイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍからの出力信号の遅延が補償される。遅延器４４−１、４４−２、・・・、４４−Ｎは、ビーム形成に用いることもできる。Ｎ個のＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎからの出力信号は、信号結合器６４において、例えば加重和として、さらに結合され、信号結合器６４の出力５２は、図７の回路に類似した減算器５４に供給される。

同様に、Ｍ個のＢＴＥ型マイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍからの出力信号は、プリプロセッサ３４−１、３４−２、・・・、３４−Ｍにおいて前処理され、それぞれの適応キューフィルタ４２−１、４２−２、・・・、４２−Ｍにおいてフィルタリングされ、信号結合器５８において、例えば加重和として結合され、信号結合器５８の出力５６は、図７の回路に類似した減算器５４および補聴器プロセッサ１８に供給される。

適応制御装置４８は、減算器５４によって提供されるＢＴＥ型信号結合器５８およびＩＴＥ型信号結合器６４の出力間の差３２を最小限に抑えるように、適応キューフィルタ４２−１、４２−２、・・・、４２−Ｍのフィルタ係数の適応を制御する。このように、プロセッサ１８への入力信号５６は、ＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎのマイクロホンオーディオ音声信号をモデル化し、従って、使用者のＨＲＴＦも実質的にモデル化する。

図８に示される新規のＢＴＥ型補聴器回路は、ＢＴＥ型補聴器１０の周波数範囲全体で作動可能である。

図８に示されるＢＴＥ型補聴器１０は、処理されるマイクロホンオーディオ音声信号３８−１、３８−２、・・・、３８−Ｎ、４０−１、４０−２、・・・、４０−Ｍが複数の周波数チャネルに分割され、各周波数チャネルにおいて信号３８−１、３８−２、・・・、３８−Ｎ、４０−１、４０−２、・・・、４０−Ｍを個別に処理するマルチチャネル補聴器でもよい。

マルチチャネルＢＴＥ型補聴器１０の場合、図８は、単一の周波数チャネルにおける回路および信号処理を示していてもよい。回路および信号処理は、複数の周波数チャネルにおいて、例えば、全ての周波数チャネルにおいて重複してもよい。

例えば、図８に示される信号処理は、例えば、販売所で特定の使用者に対して補聴器のフィッティングを行う際に選択される、選択周波数帯域で行われてもよい。

選択周波数帯域は、周波数チャネルの内の１つまたは複数、あるいは、全ての周波数チャネルを含んでいてもよい。選択周波数帯域は、断片化が行われてもよい、すなわち、選択周波数帯域は、連続した周波数チャネルを含む必要がない。

複数の周波数チャネルは、歪曲周波数チャネルを含んでもよく、例えば、全ての周波数チャネルが歪曲周波数チャネルでもよい。

選択周波数帯域外では、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎが、従来のように入力源として補聴器１０の信号プロセッサ１８に接続されてもよく、周知の方法で補聴器１０の信号プロセッサ１８と連携してもよい。

このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎは、この構成を用いて所望の利得を補聴器１０が提供可能な周波数で、補聴器１０に入力を供給する。この構成を用いて所望の利得を補聴器１０が提供できない選択周波数帯域内においては、ＢＴＥ型補聴器ハウジングのマイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍが、上記に開示したような信号処理に含まれる。このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎによって提供される音環境に関する空間情報を維持すると同時に、利得を増加させることができる。

信号結合器６６がプロセッサ１８（図示しない）の前に挿入された事実を除いては、図８の補聴器に類似した補聴器を示す図９に示されるように、プロセッサ入力と、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎの信号結合器６４の出力とをつなぐ第１のフィルタ、およびプロセッサ入力と、少なくとも１つのＢＴＥ型マイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍの信号結合器５８の出力とをつなぐ第２の補完フィルタとを含み、これらのフィルタは、それぞれ、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎの信号結合器６４の出力が１つまたは複数の第１の周波数帯域でプロセッサ入力に供給される入力信号の主要部分を構成し、少なくとも１つのＢＴＥ型マイクロホン１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｍの信号結合器５８の出力が１つまたは複数の第２の補完周波数帯域でプロセッサ入力に供給される入力信号の主要部分を構成するように、補完周波数帯域の周波数の通過および遮断を行う。

このように、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎは、１つまたは複数の周波数帯域でプロセッサ１８への唯一の入力源として用いることができ、難聴補正に必要とされる利得は、少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホン２６−１、２６−２、・・・、２６−Ｎの出力信号に適用することができる。これらの１つまたは複数の周波数帯域外では、少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の結合出力信号５６は、必要とされる利得を提供するために、信号プロセッサ１８に印加される。

信号の組み合わせは、例えば、異なる種類のバンドパスフィルタリングに基づいてもよい。

Claims (9)

1. ＢＴＥ型補聴器であって、
   使用者の耳介の後ろに装着されるＢＴＥ型補聴器ハウジングと、
   音響音声をオーディオ音声信号に変換するための少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器と、
   前記オーディオ音声信号に基づいて難聴補正済みの出力信号を生成するように構成されたプロセッサと、
   音声信号伝送部材の第１の端部における前記ＢＴＥ型補聴器ハウジングの音声出力から、前記音声信号伝送部材の第２の端部における前記使用者の外耳道への音声信号の伝送を行うための音声信号伝送部材と、
   前記使用者の前記外耳道内の意図された位置に前記音声信号伝送部材を固定および保持する目的で前記使用者の前記外耳道内に挿入されるように構成されたイヤピースと、
   前記難聴補正済みの出力信号を人の聴覚系が受け取り可能な聴覚出力信号に変換するための出力変換器と、
   少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを収容し、前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンを意図された位置に固定および保持する目的で前記使用者の外耳に配置されるように構成されたＩＴＥ型マイクロホンハウジングと、
   を含み、
   少なくとも１つの適応キューフィルタであって、前記少なくとも１つの適応キューフィルタの各々が、
   前記少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器のそれぞれからの出力信号が与えられる入力と、
   前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力と、前記少なくとも１つの適応キューフィルタの結合出力の差が最小限に抑えられるように適応されるフィルタ係数と、
   を有することを特徴とする、ＢＴＥ型補聴器。
2. 前記少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器が第１および第２のＢＴＥ型音声入力変換器によって構成され、
   前記少なくとも１つの適応キューフィルタは、第１および第２の適応キューフィルタによって構成され、
   前記第１の適応キューフィルタは、前記第１のＢＴＥ型音声入力変換器からの出力信号が与えられる入力を有し、
   前記第１の適応キューフィルタのフィルタ係数は、前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力と、前記第１および第２の適応キューフィルタの結合出力の差が最小限に抑えられるように適応され、
   前記第２の適応キューフィルタは、前記第２のＢＴＥ型音声入力変換器からの出力信号が与えられる入力を有し、
   前記第２の適応キューフィルタのフィルタ係数は、前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力と、前記第１および第２の適応キューフィルタの結合出力の差が最小限に抑えられるように適応される、
   請求項１に記載の補聴器。
3. 前記少なくとも１つの適応キューフィルタの前記フィルタ係数は、
   の解に向けて適応され、
   式中、Ｓ^ＩＥＣ（ｆ，ｔ）は、前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力信号の時間ｔにおける短時間スペクトルであり、
   Ｓ_１ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ），Ｓ_２ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ），…，Ｓ_ｎ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）は、前記少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の出力信号の時間ｔにおける短時間スペクトルであり、
   Ｇ_１ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ），Ｇ_２ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ），…，Ｇ_ｎ ^ＢＴＥＣ（ｆ，ｔ）は、前記少なくとも１つのＢＴＥ型音声入力変換器の各出力に接続された前処理フィルタの伝達関数であり、
   ｐは、ノルム係数であり、
   Ｗ（ｆ）は、周波数重み付け係数である、
   請求項２に記載の補聴器。
4. ｐ＝２である、請求項３に記載の補聴器。
5. Ｗ（ｆ）＝１である、請求項３または４に記載の補聴器。
6. １つのＩＴＥ型マイクロホンおよび２つのＢＴＥ型音声入力変換器を有する、請求項３〜５の何れか１項に記載の補聴器。
7. 前記フィルタ係数の値が大幅な変化を停止すると、前記少なくとも１つの適応フィルタがさらに適応されることが防止される、請求項１〜６の何れか１項に記載の補聴器。
8. 前記オーディオ音声信号が複数の周波数チャネルに分割され、前記少なくとも１つの適応キューフィルタは、選択周波数チャネルにおいて前記オーディオ音声信号を個別に処理するように構成される、請求項１〜７の何れか１項に記載の補聴器。
9. 前記少なくとも１つのＢＴＥ型マイクロホンは、難聴補正が前記少なくとも１つのＩＴＥ型マイクロホンの出力のみに基づくように、選択周波数チャネルにおいて前記プロセッサから切断される、請求項８に記載の補聴器。