JP2014039315A

JP2014039315A - 擦れ音防止補聴器

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Publication number: JP2014039315A
Application number: JP2013211046A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takabe; 篤高部
Original assignee: Leben Hanbai KK
Current assignee: Leben Hanbai KK
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: JP5437526B2

Abstract

【課題】補聴器のケースが外部の物体と擦れることにより発生する雑音やハウリング等を抑制し、聞き取りやすいクリアな音をイヤホンから出力する。
【解決手段】音声マイク１６で収集した音声を増幅してイヤホン１９から出力する補聴器１０であって、外部の音声を収集して電気信号に変換する音声マイク１６と、当該補聴器１０の筐体内部の雑音を収集して電気信号に変換する雑音マイク１７と、音声マイク１６からの電気信号である音声マイク電気信号から、雑音マイク１７からの電気信号である雑音マイク電気信号を減算する減算部２２と、減算された電気信号を音声に変換して出力するイヤホン１９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、補聴器に発生するノイズを低減する補聴器に関する。

高齢化の進展により補聴器の使用が広がっている。しかし、補聴器には、ノイズ音やハウリングなどが発生しやすく、それによって本来聞きたい人の声などが聞き取り難い場合が多い。

現在、耳の穴に詰めたり、耳の縁に付けたりするイヤホンと一体型の小型の補聴器が多く市販されている。このような補聴器は、小型であるため高価であり、使用される電池も小型のものが必要であり高価である。また、このような小型の補聴器は、マイクとイヤホンの距離が近いためハウリングが発生しやすく、耳への負担が大きく、長時間使用し難いのが現状である。

このような問題を解決するために、例えば、下記の特許文献１には、適用フィードバック・キャンセルを利用して音響フィードバックおよび機械的フィードバックに起因する問題を低減する補聴器が開示されている。特許文献１の特許は、フィードバック・キャンセル・システムにおける適応速度の制御方法およびそのような補聴器、ならびにそのような方法を組み込んだ補聴器およびシステムに関するものである。

また、下記の特許文献２には、ディジタル化された音声に対して、その時間軸を変えることなく周波数特性を変更する周波数加工処理およびそのピッチを変えることなく音声の時間軸を伸張する時間軸加工処理が開示されている。

また、下記の特許文献３には、信号波形の起点となる電位のバイアスが変化される或いは別の信号が減算又は加算されることによって、入力信号の振幅抑圧が行われる振幅制限回路を有する音声信号振幅抑圧回路において、減算器とその減算器に入力される信号の位相をシフトする手段を備えることが開示されている。

また、下記の特許文献４には、耳穴から補聴器を取り出す際に発生するハウリングを防止する特許が開示されている。

また、特許文献５には、イヤホンにノイズキャンセラを付けて周囲の環境騒音を消す補聴器が開示されている。

また、補聴器の中には、イヤホンを、マイクや制御部が収容された補聴器本体と分離し、補聴器本体内に充電可能なバッテリを搭載し、補聴器本体はポケットに入れたり、首から提げる等の態様で使用するものも存在する。このような補聴器は、見た目が携帯音楽プレーヤやラジオに似ており、補聴器を使用していることを他人に気づかれ難いため、そのような形態の補聴器の需要も依然として存在する。

特許第４９２３１０２号公報特許第３３０８５６７号公報特許第４８２５４２７号公報特許第３６４３８９６号公報特許第３３２６９５８号公報

しかし、補聴器の使用中に、補聴器のケースが外部の物体と擦れることにより発生する雑音やハウリングを積極的に解決するものは見あたらない。また、人間の音声帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタを介するなどの対策を施しているが、雑音を十分に消去出来ていないのが現状である。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、補聴器のケースが外部の物体と擦れることにより発生する雑音やハウリング等を抑制し、聞き取りやすいクリアな音をイヤホンから出力することにある。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、例えば、音声マイクで収集した音声を増幅してイヤホンから出力する補聴器であって、
外部の音声を収集して電気信号に変換する音声マイクと、
当該補聴器の筐体内部の雑音を収集して電気信号に変換する雑音マイクと、
前記音声マイクからの電気信号である音声マイク電気信号から、前記雑音マイクからの電気信号である雑音マイク電気信号を減算する減算部と、
前記減算された電気信号を音声に変換して出力するイヤホンと
を備えることを特徴とする。

本発明の補聴器によれば、補聴器のケース外装やマイク外装などが外部の物体と擦れることにより発生する雑音やハウリング等を抑制し、聞き取りやすいクリアな音をイヤホンから出力することができる。これにより、耳障りな雑音が減少するため、補聴器を長時間装着しても耳への負担を低く抑えることができる。

また、イヤホンを、マイクや制御部が収容された補聴器本体と分離し、補聴器本体内に充電可能なバッテリを搭載し、補聴器本体はポケットに入れたり、首から提げる等により携帯するような安価な補聴器においては、使用中に衣服などと擦れることで雑音が発生しやすいが、本発明の補聴器では、この雑音も効果的に減少させることができる。

このように、不快な雑音を効果的に除去することで補聴器の長時間の装着が可能となり、お年寄りのコミュニケーション機会を増加させることができる。これにより、これからの高齢化社会において増加が予想される聴力の弱いお年寄りの社会参加を促すことができる。

本発明の一実施形態に係る補聴器１０ａの外観の一例を示す概念図である。筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置の一例を説明するための概念図である。雑音除去の原理を説明するためのブロック図である。他の実施形態に係る補聴器１０ｂの外観の一例を示す概念図である。他の実施形態に係る補聴器１０ｃの外観の一例を示す概念図である。筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置の他の例を説明するための概念図である。筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置の他の例を説明するための概念図である。筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置の他の例を説明するための概念図である。筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置の他の例を説明するための概念図である。他の実施形態に係る補聴器１０ｄの外観の一例を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る補聴器１０ａの外観の一例を示す概念図である。本実施形態における補聴器１０ａは、音声を収集する音声マイク１６を内蔵した筐体１１とイヤホン１９とがケーブル１８を介して接続され、首かけコード１３を使って筐体１１を首から下げたり、筐体１１を胸ポケットに入れたり首に下げたりして使用するタイプである。また、イヤホン１９はヘッドホンの様にスピーカを内蔵したものでも良く、本発明では、これらも含めてイヤホンとして記載する。

筐体１１内には、外部の音声を収集して電気信号に変換する音声マイク１６と、筐体１１に発生する雑音を収集する雑音マイク１７とが設けられている。筐体１１において音声マイク１６が設けられた位置にはスリット１４が設けられており、音声マイク１６はスリット１４を介して筐体１１の外部の音声を収集できるようになっている。筐体１１内部において、音声マイク１６と雑音マイク１７との間には、遮断壁１５が設けられている。

本実施形態における補聴器１０は、音声マイク１６を内蔵する筐体１１を首から下げたり、胸ポケットに入れて使用されるため、使用者が動くたびに、使用者の衣服等に擦れ、雑音が発生する。また、操作スイッチ１２を操作した場合にも、指と操作スイッチ１２や筐体１１との接触により雑音が発生する。

このような雑音は、筐体１１を伝わり、スリット１４を介して流入してきた、本来聞きたい音声と共に音声マイク１６によって取り込まれる。この雑音自体の音量は大きくはないが、音声マイク１６に近い位置で発生しているため、このような雑音は、スリット１４を介して流入してきた本来聞きたい音声よりも大きな音量として音声マイク１６に取り込まれる事が多い。

図２は、筐体１１内部の音声マイク１６および雑音マイク１７の配置を説明するための概念図である。

図２に示すように、音声マイク１６の正面には、スリット１４が設けられている。補聴器を使用する人が聞きたい音声は、空気中を伝搬する音声であるため、音声マイク１６は、空気中を伝搬してきた音声を、スリット１４を介して収集する。

一方、雑音マイク１７の近傍の筐体１１の部分には、スリットが設けられていない。これにより、雑音マイク１７が空気中を伝搬する音声は、雑音マイク１７によって取り込まれない。

また、音声マイク１６と雑音マイク１７の間には、遮断壁１５が設けられている。これにより、空気中を伝搬する音声がスリット１４を介して筐体１１内に流入する場合であっても、筐体１１内で雑音マイク１７に回り込む量を著しく減少させることができる。

筐体１１内において、音声マイク１６および雑音マイク１７を図２のように配置することにより、音声マイク１６には、空気中を伝搬する音声と、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音とが取り込まれ、雑音マイク１７には、空気中を伝搬する音声はほとんど取り込まれず、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音が主に取り込まれる。

図３は、雑音除去の原理を説明するためのブロック図である。

音声マイク１６で収集された音声は、電気信号に変換され、アンプ２０によって所定のレベルの電気信号に増幅される。ここで、音声マイク１６によって取り込まれる音声には、空気中を伝搬する音声と、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音とが含まれている。

雑音マイク１７で収集された音声は、電気信号に変換され、アンプ２１によって所定のレベルの電気信号に増幅される。ここで、雑音マイク１７によって取り込まれる音声には、空気中を伝搬する音声はほとんど含まれておらず、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音が主に含まれている。

減算部２２は、アンプ２０によって所定のレベルに増幅された音声の電気信号から、アンプ２１によって所定のレベルに増幅された音声の電気信号を減算する。これにより、減算部２２によって減算処理が施された電気信号では、空気中を伝搬する音声の成分に対応する電気信号のレベルはほとんど減少せず、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音の成分に対応する電気信号のレベルが大幅に減少する。

アンプ２３は、減算部２２によって減算処理が施された電気信号を、ケーブル１８を介してイヤホン１９へ送る。イヤホン１９は、アンプ２３から受け取った電気信号を音声に変換して出力する。

これにより、イヤホン１９は、筐体１１と他の物体とが擦れる等の雑音が抑圧されたクリアな音声を出力することができる。

なお、音声マイク１６によって収集される雑音の成分と、雑音マイク１７によって収集される雑音の成分とが、振幅や周波数分布等において差が小さければ小さいほど、減算部２２によって減算処理された後の電気信号中に残存する雑音成分を小さくできる。そのため、音声マイク１６と雑音マイク１７とは、できるだけ近い特性のマイクを用いることが好ましい。

例えば、音声マイク１６と雑音マイク１７とは、同一の規格、同一の型番、同一のロットのものを用いることが好ましい。

また、音声マイク１６や雑音マイク１７の選び方によっては、アンプ２０やアンプ２１はなくてもよい。

また、減算部２２の具体的な実現方法の一つとして、例えば、音声マイク１６の出力端子の正極側を、アンプ２３の入力端子に接続し、音声マイク１６の出力端子の負極側を、雑音マイク１７の出力端子の正極側に接続し、雑音マイク１７の出力端子の負極側を、アンプ２３のグランド端子に接続するように構成してもよい。

このように接続することにより、雑音マイク１７で収集された雑音の電気信号は、音声マイク１６で収集された雑音の電気信号と逆位相で合成されることになり、音声マイク１６で収集された雑音の電気信号を打ち消され、音声マイク１６で収集された、空気中を伝搬する音声の成分に対応する電気信号をアンプ２３で適切に増幅することができる。

なお、聞き取るべき信号、例えば３００Hz〜３KHz程度の人間の音声帯域の信号を抽出する（あるいは、その帯域以外の信号を減衰させる）バンドパスフィルタを用い、音声マイク１６および雑音マイク１７のそれぞれの電気信号から、人間の音声帯域の信号を抽出した後に、減算処理を行う事により、音声帯域の音をよりクリアに再現するようにしてもよい。

このとき、アンプ２０は、第一のバンドパスフィルタの手前に設けられてもよく、第一のバンドパスフィルタと減算部２２との間に設けられてもよい。同様に、アンプ２１は、第二のバンドパスフィルタの手前に設けられてもよく、第二のバンドパスフィルタと減算部２２との間に設けられてもよい。

また、音声マイク１６と減算部２２との間には、人間の音声帯域以外の信号を減衰させる第三のバンドパスフィルタが設けられ、雑音マイク１７と減算部２２との間には、人間の音声帯域以外の信号を減衰させる第四のバンドパスフィルタおよび人間の音声帯域の信号を減衰させるバンドリジェクションフィルタが設けられてもよい。

このとき、アンプ２０は、第三のバンドパスフィルタの手前に設けられてもよく、第三のバンドパスフィルタと減算部２２との間に設けられてもよい。また、アンプ２１は、第四のバンドパスフィルタの手前に設けられてもよく、第四のバンドパスフィルタとバンドリジェクションフィルタとの間に設けられてもよく、バンドリジェクションフィルタと減算部２２との間に設けられてもよい。

これにより、より一層、人間の音声帯域の音声をクリアにする事が可能となる。音声マイク１６および雑音マイク１７は先に増幅してからフィルター回路を通しても良い。また、増幅回路は、任意の音域を増幅したり、増幅する音域、音量を調節する回路を設けてもよいものである。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、ここでの例は、アナログ回路を示したが、音声をディジタル変換してから減算しても良く、ディジタル変換後に音域の音量増減調整を行う回路などを組み込んでも良い。これらの解説は省略する。

上記説明から明らかなように、本実施形態の補聴器１０によれば、補聴器１０の筐体１１が外部の物体と擦れることにより発生する雑音を抑制し、聞き取りやすいクリアな音をイヤホン１９から出力することができる。

なお、上記した実施形態では、首に提げるタイプの補聴器１０ａを例に説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図４に示すような耳の穴に詰めるタイプの補聴器１０ｂや、図５に示すような耳にかけるタイプの補聴器１０ｃにおいても、本発明を適用することができる。

耳の穴に詰めるタイプの補聴器１０ｂでは、例えば図４に示すように、筐体１１内に音声マイク１６および雑音マイク１７が設けられ、音声マイク１６の正面にはスリット１４が設けられ、音声マイク１６と雑音マイク１７の間には遮断壁１５が設けられている。

また、耳にかけるタイプの補聴器１０ｃにおいても、例えば図５に示すように、筐体１１内に音声マイク１６および雑音マイク１７が設けられ、音声マイク１６の正面にはスリット１４が設けられ、音声マイク１６と雑音マイク１７の間には遮断壁１５が設けられている。

耳の穴に詰めるタイプの補聴器１０ｂや耳にかけるタイプの補聴器１０ｃでは、使用中に筐体１１が衣服等に接触することはあまりないが、補聴器１０ｂを取り外したり、操作スイッチ１２を指で操作する際に、補聴器１０ｂに指が触れることで雑音が発生する。また、食事で顎の動きにより動く、髪があたる、コートがふれる、風の強い日に風があたるなどの際にも同じ様な事が発生する。本発明では、このような場面でも、不快な雑音を抑制して、耳への負担を緩和することができる。

また、図４や図５に示したタイプの補聴器１０は、音声マイク１６とスピーカ１９との距離が近く、音声マイク１６とスピーカ１９とが同一の筐体１１内に収容されているため、スピーカ１９から出力される音声の音量や、音声マイク１６の感度によっては、スピーカ１９から出力された音声が筐体１１を伝って音声マイク１６に再度取り込まれてハウリングを起こす場合がある。

しかし、図４や図５に示した補聴器１０では、筐体１１を伝ってきた振動は、雑音マイク１７によっても音声として取り込まれる。そして、雑音マイク１７によって取り込まれた音声の電気信号は、図３で説明したように、音声マイク１６によって取り込まれた音声の電気信号から、減算部２２によって減算される。

従って、減算部２２によって減算された後の電気信号には、スピーカ１９から出力されて筐体１１を伝って戻ってきた音声の成分はほとんど残っていない。そのため、本実施形態の補聴器１０は、ハウリングの発生も効果的に抑制することができる。

また、上記した実施形態では、図２に示したように、雑音マイク１７は、音声マイク１６と同じ方向を向けて配置したが、本発明はこれに限られず、雑音マイク１７は、音声マイク１６と異なる方向を向けて配置してもよい。

例えば、図６に示すように、音声マイク１６は、スリット１４を介して筐体１１の外部へ向けて取り付け、雑音マイク１７は、筐体１１の内部へ向けて取り付けられてもよい。これにより、音声マイク１６は、筐体１１と他の物体とが擦れる等によって筐体１１を伝わって筐体１１の内部に伝搬した雑音の成分を効率よく取り込むことができる。

また、例えば図７に示すように、遮断壁１５は、雑音マイク１７を取り囲むように筐体１１内に設けられてもよい。これにより、空気中を伝搬した音声がスリット１４を介して筐体１１内に流入しても、雑音マイク１７がその音声を取り込むことを防止することができる。そのため、減算部２２によって音声マイク１６が取り込んだ音声の電気信号から雑音マイク１７が取り込んだ音声の電気信号を減算した場合に、空気中を伝搬した音声の成分の電気信号の減少量を低く抑えることができる。

また、これとは逆に、例えば図８に示すように、遮断壁１５は、音声マイク１６を取り囲むように筐体１１内に設けられてもよい。このように構成することでも、空気中を伝搬した音声がスリット１４を介して筐体１１内に流入しても、雑音マイク１７がその音声を取り込むことを防止することができる。

また、例えば図９に示すように、遮断壁１５は、音声マイク１６および雑音マイク１７をそれぞれ取り囲むように筐体１１内に設けられてもよい。このように構成することで、筐体１１内部の回路配置や空間の大きさを変更しても、マイク１６または雑音マイク１７によって収集される雑音の大きさに与える影響を小さくすることができるため、筐体１１や筐体１１内部の設計の自由度を上げることができる。

また、図１０には、増幅した音声マイク電気信号に、雑音マイク１７の雑音マイク電気信号を増幅し位相反転した電気信号を加えたノイズキャンセラを搭載した例を示す。図１０に示した補聴器１０ｄの特徴は、奥が密閉された音響管３０の上部に、音響管３０側に向けてイヤホンを設けたものである。他は図５と同様の構造となっている。

また、音声マイク１６は、筐体１１から突出した外装で覆われ、その外装にスリット１４が設けられた形状でも良く、その場合雑音マイク１７もスリットの無い同形状となる。

また、上記の各例では特に記載していないが、各マイクは出来るだけ筐体１１や外装からの音を拾わないように、クッション材などで覆うなどをする事はあえて記載するまでもない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０・・・補聴器、１１・・・筐体、１２・・・操作スイッチ、１３・・・首かけコード、１４・・・スリット、１５・・・遮断壁、１６・・・音声マイク、１７・・・雑音マイク、１８・・・ケーブル、１９・・・イヤホン、２０・・・アンプ、２１・・・アンプ、２２・・・減算部、２３・・・アンプ

Claims

音声マイクで収集した音声を増幅してイヤホンから出力する補聴器であって、
外部の音声を収集して電気信号に変換する音声マイクと、
当該補聴器の筐体内部の雑音を収集して電気信号に変換する雑音マイクと、
前記音声マイクからの電気信号である音声マイク電気信号から、前記雑音マイクからの電気信号である雑音マイク電気信号を減算する減算部と、
前記減算された電気信号を音声に変換して出力するイヤホンと
を備えることを特徴とする補聴器。
請求項１に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと前記減算部との間に設けられた第一の増幅手段と、
前記雑音マイクと前記減算部との間に設けられた第二の増幅手段と
をさらに備えることを特徴とする補聴器。
請求項１から２のいずれかに記載の補聴器であって、
前記減算部は、
減算回路、または、位相反転により減算を行うことを特徴とする補聴器。
請求項１から２のいずれかに記載の補聴器であって、
前記減算部は、
前記雑音マイク電気信号を位相反転して前記音声マイク電気信号に加算することにより、減算を行うことを特徴とする補聴器。
請求項１から４のいずれか一項に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと前記減算部との間に設けられた、人間の音声信号域以外の信号を減衰させる第一のバンドパスフィルタと、
前記雑音マイクと前記減算部との間に設けられた、人間の音声信号域以外の信号を減衰させる第二のバンドパスフィルタと
をさらに備えることを特徴とする補聴器。
請求項１から４のいずれか一項に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと前記減算部との間に設けられた、人間の音声信号域以外の信号を減衰させる第一のバンドパスフィルタと、
前記雑音マイクと前記減算部との間に設けられた、人間の音声信号域以外の信号を減衰させる第二のバンドパスフィルタ、および、人間の音声信号域の信号を減衰させるバンドリジェクションフィルタと
をさらに備えることを特徴とする補聴器。
請求項１に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと、前記雑音マイクとは、同一規格のマイクで構成されることを特徴とする補聴器。
請求項１または７に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと、前記雑音マイクとは、同一の筐体内に設けられ、
前記音声マイク近傍の前記筐体の外装壁面には、スリットが設けられ、
前記音声マイクは、前記スリットを介して外部の音声を収集して電気信号に変換することを特徴とする補聴器。
請求項８に記載の補聴器であって、
前記音声マイクと前記雑音マイクとの間には、
外部から前記スリットを介して前記雑音マイクへ流入する音声を遮断する遮断壁をさらに備えることを特徴とする補聴器。
請求項１および７から９のいずれか一項に記載の補聴器であって、
前記イヤホンは、
前記音声マイクおよび前記雑音マイクが収容されている筐体の外部に設けられ、
当該筐体内の機器とケーブルを介して接続されていることを特徴とする補聴器。