JP2023026926A - 聴力補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によりハウリングに起因した不快感を抑制することができる聴力補助装置を提供する。【解決手段】聴力補助装置１０のフィルタ部１５は、マイク部１１から入力された音声信号のうち、ハウリング成分を優先的に通過させる。検波部１６は、ハウリング成分をレベル検出する。波形成形部１７は、検波部１６が出力した検波出力電圧の立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成する。ホールド部１８は、トリガーパルスに基づいて、所定期間のホールド信号を生成する。ミュート部１３は、マイク部１１とイヤホン部１４との間に介装され、ハウリング検出部１２から出力されるホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、マイク部１１からイヤホン部１４への音声信号の伝達を遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、聴力補助装置に関し、特に、ハウリングによる不快感を抑制できる聴力補助装置に関する。

近年、難聴者用の補聴器や集音器ではデジタル方式の製品が普及しつつあり、ハウリングキャンセルを謳った機種が多くなっている。

ハウリングは、マイク音声が増幅され、イヤホンスピーカから発せられた音が反射してマイクに帰還したときにできる帰還ループにより、ループ固有の周波数信号が無限に増幅を繰り返し、回路のダイナミックレンジまで増幅された発振音である。補聴器、集音器でハウリングが発生するのは、イヤホンを耳に近づけたときにイヤホンスピーカから発せられた音が耳介に反射し、近接したマイクに帰還するループができるからである。これは非常に耳障りな音であり、ハウリングの抑制性能が補聴器、集音器の性能を表す重要な要素となっている。

高価な補聴器では、ハウリングの発生をしっかり抑制している。一方、廉価版の補聴器や集音器では、ハウリング抑制を謳っていても、誤動作が発生したり、ハウリング成分のキャンセルが十分ではなかったりするなど、ハウリングキャンセル性能が満足できるものではない製品が多い。

特許文献１にハウリング成分を抑制する補聴器に関する発明が記載されている。

特開２０１５－５７８７３号公報

しかしながら、前述した背景技術に係るハウリング抑制技術では、ハウリングにより発生する不快感を抑制する観点から改善の余地があった。

具体的には、前述した背景技術に係る、デジタル補聴器や集音器で広く使われているハウリング抑制技術は、ハウリングキャンセル方式であり、ハウリングと同じ周波数、レベルで生成した信号を逆相で合成し、発生したハウリングをキャンセルする技術である。しかし、課題は、不安定なハウリング信号をキャンセルする信号を、瞬時にどれだけ正確に作り出せるかであり、デジタル信号処理には有限の時間が必要であり、不安定なハウリング信号をアダプティプに作り出すことはかなり難しい。よって、追随してハウリング成分をキャンセルできない場合は、ハウリングが残ってしまう、あるいは、歪やノイズが発生するなどの問題があった。更に、不安定なハウリングを追随するための特性要素は単純ではなく、レベル、周波数ともに変化するハウリングと、同一帯域にある音声との区別の難しさがあった。

本発明はこの様な問題点に鑑みて成されたものであり、簡易な構成によりハウリングに起因した不快感を抑制することができる聴力補助装置を提供することにある。

本発明の聴力補助装置は、外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、ハウリングが発生した際に、一定時間に渡り、前記出力を停止するミュート部を有することを特徴とする。

また、本発明の聴力補助装置は、外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、マイク部と、ハウリング検出部と、ミュート部と、イヤホン部と、を具備し、前記ハウリング検出部は、フィルタ部と、検波部と、波形成形部と、ホールド部と、を有し、前記フィルタ部は、前記マイク部から入力された音声信号のうち、ハウリング成分を優先的に通過させ、前記検波部は、前記ハウリング成分をレベル検出し、前記波形成形部は、前記検波部が出力した検波出力電圧の立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成し、前記ホールド部は、前記トリガーパルスに基づいて、所定期間のホールド信号を生成し、前記ミュート部は、前記マイク部と前記イヤホン部との間に介装され、前記ハウリング検出部から出力される前記ホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、前記マイク部から前記イヤホン部への前記音声信号の伝達を遮断することを特徴とする。

また、本発明の聴力補助装置では、前記フィルタ部は、人の音声帯域の音声信号を減衰させることを特徴とする。

また、本発明の聴力補助装置では、前記ミュート部は、前記一定時間が終了した後は、前記遮断を解除することを特徴とする。

本発明の聴力補助装置は、外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、ハウリングが発生した際に、一定時間に渡り、前記出力を停止するミュート部を有することを特徴とする。従って、本発明の聴力補助装置によれば、ハウリングを検出した際に、一定時間に渡り、前記出力を停止するミュートを実行することで、ユーザが聴力補助装置を耳に装着した際にハウリングが発生したとしても、ハウリング音が連続的に発生しないので、ハウリングに起因した不快感を抑制できる。

また、本発明の聴力補助装置は、外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、マイク部と、ハウリング検出部と、ミュート部と、イヤホン部と、を具備し、前記ハウリング検出部は、フィルタ部と、検波部と、波形成形部と、ホールド部と、を有し、前記フィルタ部は、前記マイク部から入力された音声信号のうち、ハウリング成分を優先的に通過させ、前記検波部は、前記ハウリング成分をレベル検出し、前記波形成形部は、前記検波部が出力した検波出力電圧の立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成し、前記ホールド部は、前記トリガーパルスに基づいて、所定期間のホールド信号を生成し、前記ミュート部は、前記マイク部と前記イヤホン部との間に介装され、前記ハウリング検出部から出力される前記ホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、前記マイク部から前記イヤホン部への前記音声信号の伝達を遮断することを特徴とする。従って、本発明の聴力補助装置によれば、ハウリング検出部によりハウリングを検出した場合のみ、一定時間に渡って、マイク部からイヤホン部への音声信号の伝達を遮断することにより、装着時におけるハウリング音の連続的な発生を抑制し、ユーザの不快感を大きく低減できる。

また、本発明の聴力補助装置では、前記フィルタ部は、人の音声帯域の音声信号を減衰させることを特徴とする。従って、本発明の聴力補助装置によれば、人の音声をハウリング音と誤認することを抑制できる。

また、本発明の聴力補助装置では、前記ミュート部は、前記一定時間が終了した後は、前記遮断を解除することを特徴とする。従って、本発明の聴力補助装置によれば、ハウリングが発生している期間のみ、イヤホン部からの出力を停止し、イヤホン装着が終了した後の期間は、イヤホン部から音声を出力することができる。

本発明の実施形態にかかる聴力補助装置のブロック図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置が装着される状況を示す図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、フィルタ部の機能を示すグラフである。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、検波部の機能を示す図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、検波部および波形成形部の機能を示す図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、ホールド部の機能を示す図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、ミュート部の機能を示す図である。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置において、ミュート部の効果を示すグラフである。 本発明の実施形態にかかる聴力補助装置の効果を示すグラフである。 比較例において発生するハウリングを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る聴力補助装置１０を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。

図１は、聴力補助装置１０のブロック図である。

聴力補助装置１０は、外部から集音した音を増幅して出力する装置であり、ハウリングが発生した際に、一定時間に渡り、出力を停止するミュート部１３を有する。具体的には、聴力補助装置１０は、主に、マイク部１１と、ハウリング検出部１２と、ミュート部１３と、イヤホン部１４と、を具備する。聴力補助装置１０は、例えば、耳の機能が弱った高齢者の聴音機能を補助するものであり、例えば、補聴器または集音器等と称されることもある。

ここで、聴力補助装置１０の具体的な接続構成を説明すると、マイク部１１、プリアンプ１９、バッファ２０、ミュート部１３、ボリューム２１、パワーアンプ２２およびイヤホン部１４が直列に接続されている。ハウリング検出部１２の入力端子は、プリアンプ１９とバッファ２０との中間点に接続される。ハウリング検出部１２の出力端子はミュート部１３に接続されている。本実施形態では、イヤホン部１４から出力された音がマイク部１１に帰還するループを帰還ループと称する。

ハウリング検出部１２は、フィルタ部１５と、検波部１６と、波形成形部１７と、ホールド部１８と、を有する。フィルタ部１５、検波部１６、波形成形部１７およびホールド部１８は直列に接続されている。

ここで、聴力補助装置１０の各部位の機能等を簡単に説明する。

マイク部１１は、外部から入力された音の大きさに基づく音声信号を生成する。

プリアンプ１９は、マイク部１１から入力された音声信号を増幅する。

バッファ２０は、例えば増幅器や抵抗器であり、出力負荷の影響が入力に帰還することを軽減する機能を有する。

フィルタ部１５は、マイク部１１から入力された音声信号のうち、ハウリング成分を優先的に通過させる。

検波部１６は、ハウリング成分をレベル検出する。

波形成形部１７は、検波部１６が出力した検波出力電圧の、立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成する。

ホールド部１８は、トリガーパルスに基づいて、所定期間のホールド信号を生成する。

ミュート部１３は、マイク部１１とイヤホン部１４との間に介装され、ハウリング検出部１２から出力されるホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、マイク部１１からイヤホン部１４への音声信号の伝達を遮断する。ここで、ミュート部１３は、プリアンプ１９とイヤホン部１４との間であれば、任意の箇所に配置することができる。

ボリューム２１は、例えば可変抵抗であり、ユーザの操作に応じて出力される音を加減する。

パワーアンプ２２は、ボリューム２１における設定に応じて、入力される音声信号を増幅する。

イヤホン部１４は、パワーアンプ２２から入力される音声信号に基づき所定の音を発する。

聴力補助装置１０の基本機能を説明すると、マイク部１１に入力した音声は、音声電圧に変換され、プリアンプ１９、バッファ２０、ボリューム２１を経由してパワーアンプ２２で電力増幅され、イヤホン部１４（イヤホン）で音声に変換して音圧として出力される。

一方、ハウリング検出部１２はプリアンプ１９から入力された音声信号に基づいてフィルタ部１５でハウリング信号を抽出し、検波部１６がハウリング信号を検波してハウリングの発生を検出する。そして、検出出力をホールド部１８で一定時間ホールドし、ホールド出力でミュート部１３を一定時間切断することによってハウリングを消滅させる。このようにすることで、その間ミュートされ、ミュートされている期間はハウリング音声がイヤホン部１４から出力されることは無い。

図２は、聴力補助装置１０が装着される状況を示す図である。ここで、聴力補助装置１０を構成する装着部２６は、イヤーピース２７、イヤホン部１４およびマイク部１１を有している。

ユーザが、装着部２６を外耳道２８に挿入しようとする場合、上述したように、イヤホン部１４およびイヤーピース２７から発せられた音が耳介２５に反射し、近接したマイク部１１に帰還するループができ、これによりハウリングが発生してしまう恐れがある。

本実施形態では、前述した聴力補助装置１０の構成により、ハウリングを検出した際に、一定時間に渡り、出力を停止するミュートを実行している。よって、ユーザが聴力補助装置１０を装着しようとする際に、ハウリングが発生したとしても、ハウリング音が連続して発生することを防止し、ハウリングに起因した不快感を抑制できる。

図３以降の図を参照し、前述した聴力補助装置１０を構成する各部位の機能等を詳細に説明する。

図３は、ハウリング成分を優先的に通過させるフィルタ部１５の機能を示すグラフである。図３のグラフにおいて、縦軸はフィルタ部１５に入力される音声信号の大きさを示し、横軸は周波数を示している。

聴力補助装置１０によりハウリング信号を抽出するにあたり、音声の影響でハウリング抑制動作に誤動作が起こることがあり得る。従って、ハウリングと音声を区別できるようフィルタ部１５で音声帯域を減衰させる。フィルタ部１５は、音声帯域の遮断周波数より高い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させるハイパスフィルタである。音声の周波数帯域は凡そ１００Ｈｚ～２ｋＨｚ程度であり、補聴器のハウリング周波数は２ｋＨｚ～５ｋＨｚの範囲に発生する。そこで、音声帯域の音声信号をフィルタ部１５で減衰する。具体的には、フィルタ部１５は、カットオフ周波数２ｋＨｚとし、１００Ｈｚから５００Ｈｚの音声帯域を２０ｄＢ程度減衰させる。このようにすると、ハウリングと音声信号とのレベル差が開き、音声の影響の少ないハウリング信号を抽出できる。更に、叫び声などの音声によるハウリング信号検出誤動作を防止することができる。ここでは、フィルタ部１５で減衰する前の音声信号を破線で示し、減衰後の音声信号を一点鎖線で示している。

図４は、ハウリング成分をレベル検出する検波部１６の機能を示す図である。図４には、ハウリング信号、音声信号、バイアス電圧および検波出力波形を示している。

検波部１６は、ハウリング信号レベルを検出するに際して、音声の影響を無くすために音声レベルとハウリングレベルの間に検波レベルを設定する。具体的には、検波部１６は、Ｖｂのバイアス回路を設け、音声信号レベルＶｂ以下は阻止し、Ｖｂ以上のハウリング信号を検波（通過）させる。

図５は、検波部１６および波形成形部１７の機能を示す図である。図５では、ハウリング信号、検波部１６、検波後の波形、波形成形部１７およびトリガーパルスを図示している。

検波部１６は、ハウリングの発生をとらえるため、入力されるハウリング信号を検波し、具体的にはハウリング成分をレベル検出する。検波部１６からは、レベル検出された検波波形が出力される。

波形成形部１７は、コンデンサと抵抗とを有する。ここで、コンデンサは、検波部１６、波形成形部１７およびホールド部１８を接続する接続線に介装される。抵抗は、接続線と接地との間に介装される。波形成形部１７は、検波部１６が出力した検波出力電圧の立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成する。

図６は、トリガーパルスに基づいて所定期間のホールド信号を生成するホールド部１８の機能を示す図である。図６では、トリガーパルス、ホールド部１８および生成されるパルスを示している。

ホールド部１８は、例えば、単安定マルチ回路から成る。ホールド部１８にトリガーパルスが入力されると、ホールド部１８は、帰還ループを切断する時間を設定するためのパルスであるホールド信号を生成する。ホールド信号の時間Ｔは、ユーザが装着部２６を外耳道２８に挿入するために必要とされる時間であり、例えば、８００ｍｓｅｃである。また、ホールド信号の時間Ｔの上限値は、好ましくは１０００ｍｓｅｃであり、更に好ましくは９００ｍｓｅｃであり、特に好ましくは８５０ｍｓｅｃである。一方、ホールド信号の時間Ｔの下限値は、好ましくは６００ｍｓｅｃであり、更に好ましくは７００ｍｓｅｃであり、特に好ましくは７５０ｍｓｅｃである。ホールド信号の時間Ｔを係る範囲にすることで、ユーザが装着部２６を装着する際に発生するハウリング音を効果的に遮断し、ハウリング音による不快感を低減できる。

図７Ａは、ミュート部１３の機能を示す図である。ここで、ミュート部１３は、トランジスタ２３を有する。トランジスタ２３は、バッファ２０とパワーアンプ２２の間に配設されており、その制御電極はハウリング検出部１２に接続されている。

よって、ハウリング検出部１２に含まれる前述したホールド部１８が、ホールド信号をトランジスタ２３の制御電極に印加すると、トランジスタ２３は切断状態となる。よって、プリアンプ１９、コンデンサ２４およびバッファ２０を経由した音声信号は、パワーアンプ２２には到達しない。即ち、ハウリング検出部１２から出力されるホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、マイク部１１からイヤホン部１４への音声信号の伝達は遮断される。

図７Ｂは、ミュート部１３の機能を示すグラフであり、横軸は時間であり、縦軸は音の大きさを示している。

このグラフを参照して、時刻Ｔ１までの期間は、ユーザが装着部２６を外耳道２８に挿入しようとしている期間である。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、装着部２６の外耳道２８への挿入が終了した後の期間である。本実施形態では、特に、時刻Ｔ１までの期間において発生するハウリングをミュートすることで、ミュートがユーザに与える不快感を軽減している。

時刻Ｔ３でハウリングが検出された場合、聴力補助装置１０は、ミュート部１３のトランジスタ２３で音声信号伝達を遮断する。その結果、パワーアンプ２２に音声信号が伝達されず、イヤホン部１４からハウリング音は連続的に発生しない。トランジスタ２３は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４に至るまでの時間、例えば８００ｍｓｅｃに渡り、音声信号伝達の遮断を続行する。このようにすることで、ハウリング音がイヤホン部１４から発せられることが抑制され、ユーザの不快感を抑制できる。尚、ハウリングが検出されるまでの間に、若干のハウリング音がイヤホン部１４から発生するが、ハウリング音が発生する期間は例えば３０ｍｓｅｃ程度であり非常に短く、例えは「ピッ」と音が鳴る程度であり、ユーザに与える不快感は小さいものと考えられる。

その後、ミュート部１３は、時刻Ｔ４に至った際に、音声信号を伝達させる。よって、時刻Ｔ４から後の暫くの期間は、帰還ループが接続され、ハウリングが成長し得る環境となる。

時刻Ｔ５で再びハウリングが成長した場合、ミュート部１３は、時刻Ｔ６に至るまで、再び音声信号伝達を遮断し、ハウリング音がイヤホン部１４から発生することを停止し、ユーザの不快感を抑制する。

即ち、本実施形態では、ユーザが装着部２６を耳に装着する期間に於いて、ハウリングが複数回発生したとしても、その都度、音声信号伝達を遮断することより、ハウリングの発生を停止し、ユーザの不快感を抑制することができる。

図８は、聴力補助装置１０の効果を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は聴力補助装置１０のイヤホン部１４から出力される音の大きさを示している。

図２に示したように、ユーザが装着部２６を外耳道２８に装着しようとすると、耳介２５により音が反響することでハウリングが発生する。図８のグラフでは、装着部挿入直前において、複数回のハウリングが発生している。

前述したように、本実施形態では、ハウリング検出部１２によりハウリングが検知されたら、ミュート部１３が、イヤホン部１４への音声出力を一時的に遮断する。よって、ハウリング音がイヤホン部１４から出力され続けることが抑制されている。

しかしながら、装着部挿入直前において、ユーザが装着部２６を外耳道２８に挿入することも考えられる。この場合、ユーザに聞こえるハウリング検出までの音は、前述したように、数十ｍｓｅｃと短時間なので「ピッ」という軽快な音で、気にならない。また、装着部２６が未装着でハウリングが発生する状態にあれば、再びハウリングが成長し、検出、音声ミュートを繰り返すので、「ピッ、ピッ」という検出音が繰り返し聞こえる。係る検出音は、ハウリング音である「ピーピー」という高音と比較すると、ユーザに与える不快感は遙かに小さい。

また、ユーザが装着部２６を装着した後は、聴力補助装置１０が本来の機能を発揮し、マイク部１１から入力された音声信号を増幅し、増幅された音声信号に基づく音がイヤホン部１４から発生される。

図９は、本発明のミュート機能を有さない比較例において発生するハウリングを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は聴力補助装置１０のイヤホン部１４から出力される音の大きさを示している。

比較例では、装着部挿入直前において、連続してハウリング音が発生している。よって、ユーザはイヤホン部１４から発生する「ピーピー」というハウリング音を聞き続けることにより、大きな不快感が発生する。特に外耳道２８に近接してのハウリング音は刺激的であり、ユーザに与える不快感が大きい。

一方、本実施形態では、前述したように、一定時間に渡り、ハウリングループを切断することによってハウリング発振を停止し、その間に装着部２６を外耳道２８に挿入することで、不快なハウリングを聞くことなく装着部２６を装着することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。

本実施形態は、安価なアナログ方式の補聴器や集音器に於いて、キャンセルではなくミュート方式で満足のいくハウリング抑制技術を提供するものである。本実施形態はハウリング抑制の原理的な要素技術であるので、アナログ回路のみならずＤＳＰによるデジタル信号処理でもハウリング抑制機能を実現することができる。

更に、本実施形態では、右耳および左耳に装着される２つの装着部２６を有するが、各々の装着部２６に於いて個別に聴力補助装置１０を構成することができる。このようにすることで、左右夫々の耳に装着部２６を挿入する際に発生するハウリング音を、個別に抑制することができる。

１０ 聴力補助装置
１１ マイク部
１２ ハウリング検出部
１３ ミュート部
１４ イヤホン部
１５ フィルタ部
１６ 検波部
１７ 波形成形部
１８ ホールド部
１９ プリアンプ
２０ バッファ
２１ ボリューム
２２ パワーアンプ
２３ トランジスタ
２４ コンデンサ
２５ 耳介
２６ 装着部
２７ イヤーピース
２８ 外耳道

Claims (4)

1. 外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、
   ハウリングが発生した際に、一定時間に渡り、前記出力を停止するミュート部を有することを特徴とする聴力補助装置。
2. 外部から集音した音を増幅して出力する聴力補助装置であり、
   マイク部と、ハウリング検出部と、ミュート部と、イヤホン部と、を具備し、
   前記ハウリング検出部は、フィルタ部と、検波部と、波形成形部と、ホールド部と、を有し、
   前記フィルタ部は、前記マイク部から入力された音声信号のうち、ハウリング成分を優先的に通過させ、
   前記検波部は、前記ハウリング成分をレベル検出し、
   前記波形成形部は、前記検波部が出力した検波出力電圧の立ち上がり部分を微分することで、ハウリングの発生を示すトリガーパルスを生成し、
   前記ホールド部は、前記トリガーパルスに基づいて、所定期間のホールド信号を生成し、
   前記ミュート部は、前記マイク部と前記イヤホン部との間に介装され、前記ハウリング検出部から出力される前記ホールド信号に基づいて、一定時間に渡って、前記マイク部から前記イヤホン部への前記音声信号の伝達を遮断することを特徴とする聴力補助装置。
3. 前記フィルタ部は、人の音声帯域の音声信号を減衰させることを特徴とする請求項２に記載の聴力補助装置。
4. 前記ミュート部は、前記一定時間が終了した後は、前記遮断を解除することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の聴力補助装置。
   
   
   
   

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