JP2994756B2 - 補聴器の自動調整用回路装置 - Google Patents
補聴器の自動調整用回路装置Info
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、補聴器の制御可能で調整可能な信号処理
回路の伝達特性の利得および／または周波数応答を自動
調整する回路装置に関する。
回路の伝達特性の利得および／または周波数応答を自動
調整する回路装置に関する。
難聴者あるいは聴力障害者の聴力しきい値は大抵高い
が、上部しきい値、所謂苦痛しきい値に対する影響は余
り顕著ではない。それ故、聴力障害者の動的範囲、つま
りダイナミックレンジは正常の聴力感度に比べてしばし
ば顕しく低下している。この障害を補聴器で緩和しよう
とすると、直ちに或る種の困難が生じる。聴力障害者の
聴力感度の動的範囲が制限されているので、線形増幅す
ると、若干の場合、つまり発声とバックグランド騒音の
特定な組み合わせで避け難い増幅された信号が生じ、こ
れ等の信号は補聴器の使用者の制限されている動的範囲
と対立してしまう。他方、騒がしい環境や静かな環境で
補聴器を使用する場合の臨床試験は、良く合った周波数
に依存する利得の線形増幅が発声理解度に関して単一チ
ャンネルあるいは多チャンネル装置での自動利得調整部
を有するどの系よりも明らかに優れていることを示して
いる。
が、上部しきい値、所謂苦痛しきい値に対する影響は余
り顕著ではない。それ故、聴力障害者の動的範囲、つま
りダイナミックレンジは正常の聴力感度に比べてしばし
ば顕しく低下している。この障害を補聴器で緩和しよう
とすると、直ちに或る種の困難が生じる。聴力障害者の
聴力感度の動的範囲が制限されているので、線形増幅す
ると、若干の場合、つまり発声とバックグランド騒音の
特定な組み合わせで避け難い増幅された信号が生じ、こ
れ等の信号は補聴器の使用者の制限されている動的範囲
と対立してしまう。他方、騒がしい環境や静かな環境で
補聴器を使用する場合の臨床試験は、良く合った周波数
に依存する利得の線形増幅が発声理解度に関して単一チ
ャンネルあるいは多チャンネル装置での自動利得調整部
を有するどの系よりも明らかに優れていることを示して
いる。
補聴器の出力信号を聴力障害者の低下した聴力に合わ
せる種々の装置が既に知られている。これは、自動調整
部を有する単一チャンネル補聴器にも多チャンネル補聴
器にも当てはまる。
せる種々の装置が既に知られている。これは、自動調整
部を有する単一チャンネル補聴器にも多チャンネル補聴
器にも当てはまる。
単一チャンネル利得調整部を有する補聴器では、調整
すべき補聴器のパラメータは利得である。この調整部の
一時的な特性は処理すべき信号の質に関して重要であ
る。通常、自動的に利得を調整する回路の時間経過と一
時的な状況は応答時間と降下時間で決まる。大抵、数ms
の応答時間と、数百msの降下時間が補聴器にとって最適
と見なされている。しかし、これ等の応答時間や降下時
間でも通常の自動利得調整の動作ははっきりと聴くこと
ができ、ことによると発音の理解し易さと聴き心地に対
して不利に作用する。この状況を避けるため、自動利得
調整用の種々の幾分複雑な回路が既に多数開示されてい
る。２つの異なる降下時間を用いるそのような系は米国
特許第4,718,099号明細書に開示されている。そのよう
な他の系は自動利得調整用に２つの入力回路、つまり急
激に動作する回路とゆっくり動作する回路を利用してい
る。これ等の両方の系は通常の自動利得調整に比べて、
大きなパルス状の擾乱に対して敏感ではなく、両方の系
をパラメトリック調整系と称している。
すべき補聴器のパラメータは利得である。この調整部の
一時的な特性は処理すべき信号の質に関して重要であ
る。通常、自動的に利得を調整する回路の時間経過と一
時的な状況は応答時間と降下時間で決まる。大抵、数ms
の応答時間と、数百msの降下時間が補聴器にとって最適
と見なされている。しかし、これ等の応答時間や降下時
間でも通常の自動利得調整の動作ははっきりと聴くこと
ができ、ことによると発音の理解し易さと聴き心地に対
して不利に作用する。この状況を避けるため、自動利得
調整用の種々の幾分複雑な回路が既に多数開示されてい
る。２つの異なる降下時間を用いるそのような系は米国
特許第4,718,099号明細書に開示されている。そのよう
な他の系は自動利得調整用に２つの入力回路、つまり急
激に動作する回路とゆっくり動作する回路を利用してい
る。これ等の両方の系は通常の自動利得調整に比べて、
大きなパルス状の擾乱に対して敏感ではなく、両方の系
をパラメトリック調整系と称している。
多チャンネル技術は、多数のチャンネルの利得を互い
に独立に調整でき、これにより出力スペクトルを個々に
調整できる可能性を提供する。従って、そのような自動
調整を各チャンネルに設けると、自動調整の比較的落ち
ついた状況が補聴器の全周波数応答に働く。何故なら、
この周波数応答は種々のチャンネル内の利得により決ま
るからである。
に独立に調整でき、これにより出力スペクトルを個々に
調整できる可能性を提供する。従って、そのような自動
調整を各チャンネルに設けると、自動調整の比較的落ち
ついた状況が補聴器の全周波数応答に働く。何故なら、
この周波数応答は種々のチャンネル内の利得により決ま
るからである。
米国特許第4,852,175号明細書には、多チャンネル補
聴器の周波数応答を調整するのに多数のチャンネルある
いは周波数帯域の振幅分布を利用する他の方法が開示さ
れている。このため、各チャンネルに対して全ヒストグ
ラムを計算して保管し、より高いチャンネルでそれぞれ
入り込むマスキングがより高いチャンネルの情報に悪影
響を与えないように、各チャンネルの利得を調整する。
聴器の周波数応答を調整するのに多数のチャンネルある
いは周波数帯域の振幅分布を利用する他の方法が開示さ
れている。このため、各チャンネルに対して全ヒストグ
ラムを計算して保管し、より高いチャンネルでそれぞれ
入り込むマスキングがより高いチャンネルの情報に悪影
響を与えないように、各チャンネルの利得を調整する。
しかし、パラメトリック調整の代わりに、非パラメト
リック調整を使用すると、他の時間特性が得られ、この
特性が明らかに調整方法に対して大変良好に適している
ように見えるので、定性的にも好ましい。
リック調整を使用すると、他の時間特性が得られ、この
特性が明らかに調整方法に対して大変良好に適している
ように見えるので、定性的にも好ましい。
この調整は強いパルス状の信号に対してあまり敏感で
なく、パラメトリック方法よりもかなり早い信号振幅が
変化する。
なく、パラメトリック方法よりもかなり早い信号振幅が
変化する。
この発明は、補聴器の自動調整に相当な改善が得られ
る回路装置を提供することにある。この新規な回路装置
は実質上請求の範囲第１項に提示されている。
る回路装置を提供することにある。この新規な回路装置
は実質上請求の範囲第１項に提示されている。
この発明の他の詳細および有利な構成は請求の範囲の
従属請求項に提示されている。
従属請求項に提示されている。
添付図面を参照し、実施例に基づきこの発明を詳しく
説明する。
説明する。
図面には、 第１図、この発明の多チャンネル補聴器を模式的な回
路図、 第２図、補聴器の１つのチャンネルに対するこの発明
の調整回路の第一実施例を純模式的な回路図、 第３図、第２図に示す調整回路の他の実施例を純模式
的な回路図、 第４図、第３図の回路を詳細にした回路図、 第５図、デジタル調整回路を有する第２図と同じ回路
の模式的な回路図、 第６図、完全にデジタル構成にした第５図と同じ模式
的な回路図、 第７図、80％の百分位数値に対する調整回路の動作を
説明するグラフ、 第８図、音声信号のエネルギ分布のヒストグラム、 第９図、擾乱信号のエネルギ分布のヒストグラムを、
そして、 第10図、音声信号と擾乱信号から合成された信号のエ
ネルギ分布のヒストグラム、 を示す。
路図、 第２図、補聴器の１つのチャンネルに対するこの発明
の調整回路の第一実施例を純模式的な回路図、 第３図、第２図に示す調整回路の他の実施例を純模式
的な回路図、 第４図、第３図の回路を詳細にした回路図、 第５図、デジタル調整回路を有する第２図と同じ回路
の模式的な回路図、 第６図、完全にデジタル構成にした第５図と同じ模式
的な回路図、 第７図、80％の百分位数値に対する調整回路の動作を
説明するグラフ、 第８図、音声信号のエネルギ分布のヒストグラム、 第９図、擾乱信号のエネルギ分布のヒストグラムを、
そして、 第10図、音声信号と擾乱信号から合成された信号のエ
ネルギ分布のヒストグラム、 を示す。
第１図は、この発明の多チャンネル構成の補聴器を示
す。当然、単一チャンネルの構想も可能である。
す。当然、単一チャンネルの構想も可能である。
この補聴器には、先ず通常のように、初段増幅器２を
備えた少なくとも１つのマイクロフォン１と、少なくと
も１つのチャンネル、図示の実施例では３つのチャンネ
ルとで構成されている、特別なレジスタ４を備えた１つ
の電子的に調整可能なないしは制御可能な信号処理回路
３とがある。前記レジスタはオーディオグラム（聴力
図）で決まる通常の平日環境内での携帯者の聴力損失に
対する制御パラメータを記憶する記憶レジスタである
が、あるいは補聴器を基本調整するためおよび／または
携帯者の聴力障害や種々の環境状況に合わせて補聴器の
伝達特性を調整するためプラグラムデータや情報、ある
いは制御パラメータを収納する記憶器やレジスタと復調
器とを備えた受信部である。
備えた少なくとも１つのマイクロフォン１と、少なくと
も１つのチャンネル、図示の実施例では３つのチャンネ
ルとで構成されている、特別なレジスタ４を備えた１つ
の電子的に調整可能なないしは制御可能な信号処理回路
３とがある。前記レジスタはオーディオグラム（聴力
図）で決まる通常の平日環境内での携帯者の聴力損失に
対する制御パラメータを記憶する記憶レジスタである
が、あるいは補聴器を基本調整するためおよび／または
携帯者の聴力障害や種々の環境状況に合わせて補聴器の
伝達特性を調整するためプラグラムデータや情報、ある
いは制御パラメータを収納する記憶器やレジスタと復調
器とを備えた受信部である。
例えば簡単のために図示していない多数の帯域濾波器
により入力信号を個々のチャンネルに配分する。更に、
加算回路5,出力増幅器６および出力変換器７も設けてあ
る。
により入力信号を個々のチャンネルに配分する。更に、
加算回路5,出力増幅器６および出力変換器７も設けてあ
る。
電子信号処理回路３には、少なくとも１つの電子信号
マイクロプロセッサ８と、場合によって、第２図に関連
して説明するように、検出回路９と、少なくとも１つの
百分位数発生器10とがある。この種の百分位数発生器は
原理的に米国特許第4,204,260号明細書により周知であ
る。
マイクロプロセッサ８と、場合によって、第２図に関連
して説明するように、検出回路９と、少なくとも１つの
百分位数発生器10とがある。この種の百分位数発生器は
原理的に米国特許第4,204,260号明細書により周知であ
る。
第２図はこのような回路の構成を示す。百分位数発生
器10は、後でも説明するデジタル構成の外に同等と見な
されるアナログ構成で、積分器11,例えば容量性記憶器
と、２つの制御回路12,13と、アナログ比較回路14とで
構成されている。検出回路９は省いてもよいが、使用し
た方が有利である。
器10は、後でも説明するデジタル構成の外に同等と見な
されるアナログ構成で、積分器11,例えば容量性記憶器
と、２つの制御回路12,13と、アナログ比較回路14とで
構成されている。検出回路９は省いてもよいが、使用し
た方が有利である。
この回路の入力端から来る入力信号は、検出回路9,例
えば整流回路内で入力信号の包絡成分を求めるため連続
的に整流される。同じように、ここではその代わりに対
数変換を行うこともできる。その場合に求めた信号は比
較回路14の一方の入力端に達する。他方の入力端には積
分器11に蓄えた電圧が印加する。入力信号から導かれる
電圧振幅が積分器に蓄えた電圧より大きいなら、負の制
御パルスが制御回路13に出力され、このパルスにより積
分器11に蓄えた電圧を所定の電圧値だけ減少させる。し
かし、入力電圧振幅が積分器に蓄えた電圧より小さいな
ら、正の制御パルスが制御回路13に出力され、このパル
スにより積分器11に蓄えた電圧を所定の値だけ上昇させ
る。制御回路12と13は、例えばポテンシオメータか、あ
るいは可変抵抗であってもよい。積分器11の電圧電位
は、非常に簡単な形にした電子信号プロセッサ８の制御
信号である。これに関連して、比較毎に積分器11の電圧
電位を制御回路12または13で可変する値もしくは係数
が、主に等しくないことを指摘しておかなければならな
い。これをもっと詳しく説明する。何れにしても言える
ことは、これ等のステップ値が固定設定されているか、
あるいは調整可能かプログラム可能である。
えば整流回路内で入力信号の包絡成分を求めるため連続
的に整流される。同じように、ここではその代わりに対
数変換を行うこともできる。その場合に求めた信号は比
較回路14の一方の入力端に達する。他方の入力端には積
分器11に蓄えた電圧が印加する。入力信号から導かれる
電圧振幅が積分器に蓄えた電圧より大きいなら、負の制
御パルスが制御回路13に出力され、このパルスにより積
分器11に蓄えた電圧を所定の電圧値だけ減少させる。し
かし、入力電圧振幅が積分器に蓄えた電圧より小さいな
ら、正の制御パルスが制御回路13に出力され、このパル
スにより積分器11に蓄えた電圧を所定の値だけ上昇させ
る。制御回路12と13は、例えばポテンシオメータか、あ
るいは可変抵抗であってもよい。積分器11の電圧電位
は、非常に簡単な形にした電子信号プロセッサ８の制御
信号である。これに関連して、比較毎に積分器11の電圧
電位を制御回路12または13で可変する値もしくは係数
が、主に等しくないことを指摘しておかなければならな
い。これをもっと詳しく説明する。何れにしても言える
ことは、これ等のステップ値が固定設定されているか、
あるいは調整可能かプログラム可能である。
第３図には、単一チャンネルあるいは多チャンネルの
補聴器の１つのチャンネルが模式的に示してある。ここ
では、電子信号プロセッサ８および３つの百分位数発生
器10が設けてあり、その出力信号を例えば10％,50％お
よび90％の百分位数値に対して組み合わせ制御の論理回
路15内でまとめ、場合によってプログラム可能な所定の
数学操作で１つの制御信号あるいは複数の制御信号にま
とめる。当然、後者の場合には、組み合わせと制御の論
理回路15は種々のステップに対してその都度固有な制御
と調整の信号が適当な接続部を介して電子信号プロセッ
サ８に導入されるように構成されている。ここでも全て
のことが当てはまり、これは第２図に関連して説明し
た。
補聴器の１つのチャンネルが模式的に示してある。ここ
では、電子信号プロセッサ８および３つの百分位数発生
器10が設けてあり、その出力信号を例えば10％,50％お
よび90％の百分位数値に対して組み合わせ制御の論理回
路15内でまとめ、場合によってプログラム可能な所定の
数学操作で１つの制御信号あるいは複数の制御信号にま
とめる。当然、後者の場合には、組み合わせと制御の論
理回路15は種々のステップに対してその都度固有な制御
と調整の信号が適当な接続部を介して電子信号プロセッ
サ８に導入されるように構成されている。ここでも全て
のことが当てはまり、これは第２図に関連して説明し
た。
第４図は第３図の補聴器の１つのチャンネルを原理的
に幾分詳しく示すが、ここでは特別に説明をしない。同
じ部分は明確に認識でき、第２図と第３図に関連して判
別できる。この場合、周波数解析は通常のように通過領
域内でほぼ互いに隣接している多数のフィルタで行われ
る。他方、この周波数解析はフーリエ変換でも行える。
に幾分詳しく示すが、ここでは特別に説明をしない。同
じ部分は明確に認識でき、第２図と第３図に関連して判
別できる。この場合、周波数解析は通常のように通過領
域内でほぼ互いに隣接している多数のフィルタで行われ
る。他方、この周波数解析はフーリエ変換でも行える。
第５図は、当然多数のチャンネルを有する補聴器の１
つのチャンネルを再び模式的に示す。このチャンネルで
は、百分位数発生器10に導入する入力信号がアナログ・
デジタル変換器でデジタル化され、積分器11のデジタル
出力信号がデジタル・アナログ変換器を介してアナログ
動作する電子信号プロセッサ８に導入される。
つのチャンネルを再び模式的に示す。このチャンネルで
は、百分位数発生器10に導入する入力信号がアナログ・
デジタル変換器でデジタル化され、積分器11のデジタル
出力信号がデジタル・アナログ変換器を介してアナログ
動作する電子信号プロセッサ８に導入される。
この場合、積分器11は可逆二進計数器で、制御回路12
と13はデジタル計数回路であり、比較回路14もデジタル
動作するが、固有なクロック発生器で制御される固有な
サンプリングレートで動作する。アナログ・デジタル変
換器およびデジタル・アナログ変換器のクロック周波数
と比較回路14のクロック周波数との間には関係はない。
全ての回路を高集積回路に集積すると、比較回路14の相
当低いクロック周波数を変換器16,17用のクロック発生
器から導くことが考えられる。
と13はデジタル計数回路であり、比較回路14もデジタル
動作するが、固有なクロック発生器で制御される固有な
サンプリングレートで動作する。アナログ・デジタル変
換器およびデジタル・アナログ変換器のクロック周波数
と比較回路14のクロック周波数との間には関係はない。
全ての回路を高集積回路に集積すると、比較回路14の相
当低いクロック周波数を変換器16,17用のクロック発生
器から導くことが考えられる。
ここでも、検出回路９が設けてあり、この場合、この
検出回路は入力信号の振幅値に対応するデジタル信号列
を出力する。２つの計数制御回路12,13は、例えば計数
ステップを記憶するか保管するかあるいはプログラムで
きるレジスタである。比較で入力信号の計数値が可逆計
数器11の計数値より小さいなら、この計数値を所定の計
数値ステップだけ大きくする。逆に、比較で入力信号の
計数値が計数器11中にある値より大きければ、計数器11
の計数値を計数制御回路13中にある計数ステップ値だけ
で減少させる。これ等の計数値も好ましくは異なってい
る。これは後で説明する。
検出回路は入力信号の振幅値に対応するデジタル信号列
を出力する。２つの計数制御回路12,13は、例えば計数
ステップを記憶するか保管するかあるいはプログラムで
きるレジスタである。比較で入力信号の計数値が可逆計
数器11の計数値より小さいなら、この計数値を所定の計
数値ステップだけ大きくする。逆に、比較で入力信号の
計数値が計数器11中にある値より大きければ、計数器11
の計数値を計数制御回路13中にある計数ステップ値だけ
で減少させる。これ等の計数値も好ましくは異なってい
る。これは後で説明する。
第６図は完全にデジタル技術で構成された回路を示
す。同じ部品には同じ参照符号を付け、特別に説明はし
ない。信号プロセッサ８は、例えばデジタル制御可能な
フィルタ、デジタル制御可能な減衰回路およびデジタル
増幅回路、場合によってはデジタル圧縮回路から成る完
全なデジタル回路である。この場合、できる限り多くの
電子回路を高集積回路に集積できることが分かる。
す。同じ部品には同じ参照符号を付け、特別に説明はし
ない。信号プロセッサ８は、例えばデジタル制御可能な
フィルタ、デジタル制御可能な減衰回路およびデジタル
増幅回路、場合によってはデジタル圧縮回路から成る完
全なデジタル回路である。この場合、できる限り多くの
電子回路を高集積回路に集積できることが分かる。
今度はこの非常に複雑な回路の動作を第７〜10図に基
づき説明する。
づき説明する。
百分位数値を求めることは種々の方法、アナログある
いはデジタルで行える。求めるべき百分位数値の時間関
数は個々の比較の間の時間間隔と、積分器11ないしは可
逆計数器内に入れた値をその都度大きくしたり小さくし
たりするその時の値との選択に依存する。この場合、以
下の式と記号を使用する。つまり、 百分位数・レベル、例えば75dBのSPL（信号・音圧レ
ベル）， 即ち、ｐ百分位数全ての離散信号値があるレベル、 ｕ＝毎秒当たりのアップ計数ステップの数 ｄ＝毎秒当たりのダウン計数ステップの数 これから、 ｐ＝100u/（ｕ＋ｄ） となる。
いはデジタルで行える。求めるべき百分位数値の時間関
数は個々の比較の間の時間間隔と、積分器11ないしは可
逆計数器内に入れた値をその都度大きくしたり小さくし
たりするその時の値との選択に依存する。この場合、以
下の式と記号を使用する。つまり、 百分位数・レベル、例えば75dBのSPL（信号・音圧レ
ベル）， 即ち、ｐ百分位数全ての離散信号値があるレベル、 ｕ＝毎秒当たりのアップ計数ステップの数 ｄ＝毎秒当たりのダウン計数ステップの数 これから、 ｐ＝100u/（ｕ＋ｄ） となる。
ｕとｄの値に１つの定数を掛け算てもよいが、その場
合ｐの値は変わらない。この計算は加算に関する演算と
も見なせる。即ち、今までの値が信号の瞬間値より小さ
い場合、例えば積分器11中にある値に対して一定値を加
算する。これに反して、前記値が信号の瞬間値より大き
い場合、他の値を積分器11の値から引き算する。
合ｐの値は変わらない。この計算は加算に関する演算と
も見なせる。即ち、今までの値が信号の瞬間値より小さ
い場合、例えば積分器11中にある値に対して一定値を加
算する。これに反して、前記値が信号の瞬間値より大き
い場合、他の値を積分器11の値から引き算する。
同じように、この演算は乗算でも行える。
積分器11にある値には、保管されている値が入力信号
もしくはその包絡成分、または対数変換された信号の瞬
間値より大きい場合、係数ａ＜１が乗算されるが、保管
されている値が信号の瞬間値より小さい場合、ｂ＞１が
乗算される。
もしくはその包絡成分、または対数変換された信号の瞬
間値より大きい場合、係数ａ＜１が乗算されるが、保管
されている値が信号の瞬間値より小さい場合、ｂ＞１が
乗算される。
この場合、p,aとｂの間の関係は ｐ＝100log（ｂ）／（log（ｂ）−log（ａ）） であり、ａとｂは一定の冪数に上昇するが、その場合ｐ
の値は変化しない。しかし、これはその時の変化の「時
定数」に影響を与える。
の値は変化しない。しかし、これはその時の変化の「時
定数」に影響を与える。
これを加算方法の例に付いて説明する。例えば各逆計
数器11が０〜32,768の可能な数である15ビットのレジス
タであり、百分位数発生器10が80％に近い場合、ｐ＝百
分位数、ｕ＝計数制御回路12のアップ計数ステップ、お
よびｄ＝計数制御回路13のダウン計数ステップとして、
等式、 ｐ＝100u/（ｕ＋ｄ）あるいは ｕ＝ｄ×p/（100−Ｐ）あるいは ｕ＝ｄ×４ が得られる。
数器11が０〜32,768の可能な数である15ビットのレジス
タであり、百分位数発生器10が80％に近い場合、ｐ＝百
分位数、ｕ＝計数制御回路12のアップ計数ステップ、お
よびｄ＝計数制御回路13のダウン計数ステップとして、
等式、 ｐ＝100u/（ｕ＋ｄ）あるいは ｕ＝ｄ×p/（100−Ｐ）あるいは ｕ＝ｄ×４ が得られる。
これから、ｕとｄの値を自由に選択できるが、絶対値
は系の応答時間に直接影響を及ぼす。
は系の応答時間に直接影響を及ぼす。
同じことは降下時間にも当てはまる。
例えば、ｄ＝10,000およびｕ＝40,000を選べば、これ
は入力信号が静寂からほぼ一定の音に変化する場合、系
が一秒以内に新しい状況に設定されることを意味する
（応答時間＝32,768/40,000sec＝0.8192sec）。
は入力信号が静寂からほぼ一定の音に変化する場合、系
が一秒以内に新しい状況に設定されることを意味する
（応答時間＝32,768/40,000sec＝0.8192sec）。
これに反して、この系が完全に元の状況に再設定され
るまで、この音響状態の移行は３秒以上を必要とする
（降下時間＝32,768/10,000sec＝3.2768sec）。
るまで、この音響状態の移行は３秒以上を必要とする
（降下時間＝32,768/10,000sec＝3.2768sec）。
これに反して、ｄ＝2,000およびｕ＝8,000を選べば、
4.096secの応答時間とそれに応じて16.384secの降下時
間になる。
4.096secの応答時間とそれに応じて16.384secの降下時
間になる。
望む百分位数に対して望ましい応答時間と降下時間を
容易に調整でき、プログラムも可能であることが分か
る。
容易に調整でき、プログラムも可能であることが分か
る。
簡単な例でこれがどのように詳しくなるかを第７図は
示す。ここでは、例として包絡関数と80％百分位数の計
算の時間経過が示してある。算出された百分位数は水平
な線として示してある。
示す。ここでは、例として包絡関数と80％百分位数の計
算の時間経過が示してある。算出された百分位数は水平
な線として示してある。
第７図の包絡関数は入力信号から簡単な整流により求
まる。しかし、多少複雑な他の方法も可能である。既に
述べたように、個々の信号値が80％以下にあるレベルは
水平線で示してある。この計算は百分位数発生器が第一
の初期値に設定されるように行われる。その場合、初期
値は第一信号値の振幅である。次の信号値の瞬間値を丁
度記憶した値と比較する。記憶したあるいは求めた値が
次の信号値より小さいなら、記憶した値を所定値だけ大
きくする。これは明確に認識できる。
まる。しかし、多少複雑な他の方法も可能である。既に
述べたように、個々の信号値が80％以下にあるレベルは
水平線で示してある。この計算は百分位数発生器が第一
の初期値に設定されるように行われる。その場合、初期
値は第一信号値の振幅である。次の信号値の瞬間値を丁
度記憶した値と比較する。記憶したあるいは求めた値が
次の信号値より小さいなら、記憶した値を所定値だけ大
きくする。これは明確に認識できる。
しかし、次の信号値が前に記憶した値より大きいな
ら、記憶した値を所定値だけ少なくする。80％の百分位
数は上に与えた式によりａ＝0.9765とｂ＝1.1を乗算し
て算出される。
ら、記憶した値を所定値だけ少なくする。80％の百分位
数は上に与えた式によりａ＝0.9765とｂ＝1.1を乗算し
て算出される。
第8,9と10図に基づき、今度は種々の環境状況がエネ
ルギ分布にどのような作用を及ぼすかを説明する。この
場合、それぞれ30％,50％と90％の百分位数を示す。
ルギ分布にどのような作用を及ぼすかを説明する。この
場合、それぞれ30％,50％と90％の百分位数を示す。
連続する音波事象、ここでは例えば長さが20ms継続す
る1,250個の音声の間隔の自乗平均値を計算する。従っ
て、ここで解析する音声信号の全期間は1,250×0.02sec
＝25secである。自乗平均値の短時間レベルはその値に
応じて幅1dBのクラスに分類される。各クラスの相対数
はヒストグラムで示してある。例えば、第８図から間隔
の５％が１ボルトに対して−５と−6dBの間の自乗平均
値（dB/1V）を有することが分かる。特に、全ての間隔
の約19％のレベルが−40dB/1V以下にあることは注目に
値する。
る1,250個の音声の間隔の自乗平均値を計算する。従っ
て、ここで解析する音声信号の全期間は1,250×0.02sec
＝25secである。自乗平均値の短時間レベルはその値に
応じて幅1dBのクラスに分類される。各クラスの相対数
はヒストグラムで示してある。例えば、第８図から間隔
の５％が１ボルトに対して−５と−6dBの間の自乗平均
値（dB/1V）を有することが分かる。特に、全ての間隔
の約19％のレベルが−40dB/1V以下にあることは注目に
値する。
第９図は擾乱信号（パーティで生じる騒音）の短時間
レベルの分布のヒストグラムを示す。その場合、これ等
のレベルは百分位数30％,50％および90％に対して示し
てある。
レベルの分布のヒストグラムを示す。その場合、これ等
のレベルは百分位数30％,50％および90％に対して示し
てある。
所謂パーティ騒音の長さが20ms継続する1,250個の間
隔のレベルの自乗平均値を計算した。擾乱信号に全期間
は25secであった。第９図から、間隔の約22％が−８〜
−9dB/1Vの間の自乗平均値を有することが分かる。−15
dB/1V以下の信号レベルはない。
隔のレベルの自乗平均値を計算した。擾乱信号に全期間
は25secであった。第９図から、間隔の約22％が−８〜
−9dB/1Vの間の自乗平均値を有することが分かる。−15
dB/1V以下の信号レベルはない。
結局、第10図は音声と擾乱雑音から成る信号の短時間
分布をヒストグラムにして示す。これ等のレベルは再び
30％,50％および90％に対応する。
分布をヒストグラムにして示す。これ等のレベルは再び
30％,50％および90％に対応する。
第８図の音声信号は第９図の音声信号と重なってい
る。混合信号の長さが20ms継続する1,250個の間隔のレ
ベルの自乗平均値を計算した。第10図から間隔の約５％
が−１〜−0dB/1Vの間の自乗平均値を有することが分か
る。−13dB/1V以下のレベルの間隔はない。
る。混合信号の長さが20ms継続する1,250個の間隔のレ
ベルの自乗平均値を計算した。第10図から間隔の約５％
が−１〜−0dB/1Vの間の自乗平均値を有することが分か
る。−13dB/1V以下のレベルの間隔はない。
連続する通常の音声は大きな音声強度に変動なく所定
の百分位数値の周りに集中していることが分かる。この
場合、信号は所定の百分位数値の周りで振動し、電子信
号プロセッサの利得および／または周波数応答を変える
調整信号を発生していない。しかし、第９図の擾乱信号
が付加すると、振幅分布が劇的に変わり、チャンネルの
数に応じて、そのチャンネルの信号プロセッサおよび信
号プロセッサの制御可能なあるいは調整可能なステップ
数と共に伝達特性の著しい変化を与える調整過程が導入
される。換言すれば、調整に必要な調整量が百分位数発
生器の助けにより入力信号から導かれる。
の百分位数値の周りに集中していることが分かる。この
場合、信号は所定の百分位数値の周りで振動し、電子信
号プロセッサの利得および／または周波数応答を変える
調整信号を発生していない。しかし、第９図の擾乱信号
が付加すると、振幅分布が劇的に変わり、チャンネルの
数に応じて、そのチャンネルの信号プロセッサおよび信
号プロセッサの制御可能なあるいは調整可能なステップ
数と共に伝達特性の著しい変化を与える調整過程が導入
される。換言すれば、調整に必要な調整量が百分位数発
生器の助けにより入力信号から導かれる。
より良く理解するため、組み合わせ制御論理回路15の
機能を立ち入って更に説明しよう。
機能を立ち入って更に説明しよう。
自乗平均値の短時間レベルの分布がdB目盛で計ってほ
ぼ対称である、つまり例えば第９図に示すように、百分
位数50％が百分位数10％と90％の算術平均にほぼ一致す
ることは、環境の擾乱騒音や多種の音楽のような連続す
る音声事象の典型的な特性である。
ぼ対称である、つまり例えば第９図に示すように、百分
位数50％が百分位数10％と90％の算術平均にほぼ一致す
ることは、環境の擾乱騒音や多種の音楽のような連続す
る音声事象の典型的な特性である。
他方、自乗平均値の短時間レベルの分布が非対称であ
る、つまり百分位数50％が百分位数10％と90％の算術平
均から大きく離れていることは、ノキングする騒音、ハ
ンマー音あるいは音声のようなパルス状の音声事象に対
して特有なことである。これは、例えば第８図に示され
ている。
る、つまり百分位数50％が百分位数10％と90％の算術平
均から大きく離れていることは、ノキングする騒音、ハ
ンマー音あるいは音声のようなパルス状の音声事象に対
して特有なことである。これは、例えば第８図に示され
ている。
これは、パルスあるいは音声部分の間の休止期間に起
因する。
因する。
それ故、実際に構成されている補聴器では、音声環境
が連続的な特設あるいはパルス状の特性を有するかを判
定するため、百分位数10％,50％と90％の値を組み合わ
せて利用する。これは、擾乱またはバックグランド騒音
が音声をマスクする、つまり隠すことにより音声理解度
に影響を与えるから決定的に重要である。しかし、パル
ス状の擾乱のマスク作用は連続する騒音のマスク作用と
は基本的に異なるので、異なったタイプの調整を必要と
する。
が連続的な特設あるいはパルス状の特性を有するかを判
定するため、百分位数10％,50％と90％の値を組み合わ
せて利用する。これは、擾乱またはバックグランド騒音
が音声をマスクする、つまり隠すことにより音声理解度
に影響を与えるから決定的に重要である。しかし、パル
ス状の擾乱のマスク作用は連続する騒音のマスク作用と
は基本的に異なるので、異なったタイプの調整を必要と
する。
組み合わせ制御論理回路15の作用は調整信号を発生す
ることにあり、この調整信号は３つの百分位数発生器の
出力信号の計量値に比例しているか他の関係にある。こ
の値は公式（レベル90％×レベル10％−２×レベル50
％）に従って算出される。
ることにあり、この調整信号は３つの百分位数発生器の
出力信号の計量値に比例しているか他の関係にある。こ
の値は公式（レベル90％×レベル10％−２×レベル50
％）に従って算出される。
自乗平均値の短時間レベルの対称分布に対してこの計
量値がほぼ零になるが、ヒストグラムのように平均値か
ら左または右にずれ、分布に応じて正または負になる。
即ち、複数の百分位数発生器10は10％の第一百分位数値
に対して上部百分位数発生器として、90％の第二百分位
数値に対して中間百分位数発生器として、および50％の
第三百分位数値に対して下部百分位数発生器として選択
される。その時に求めたこれ等の出力値を上記の関係式
に従って組み合わせ制御論理回路中で組み合わせ、前記
３つの百分位数発生器の組み合わせ出力信号のタイプと
大きさに応じて調整信号を出力する。この調整信号は、
例えば利得を下げる、不変にする、あるいは高くする。
これは、単一チャンネルあるいは多チャンネルに当ては
まる。
量値がほぼ零になるが、ヒストグラムのように平均値か
ら左または右にずれ、分布に応じて正または負になる。
即ち、複数の百分位数発生器10は10％の第一百分位数値
に対して上部百分位数発生器として、90％の第二百分位
数値に対して中間百分位数発生器として、および50％の
第三百分位数値に対して下部百分位数発生器として選択
される。その時に求めたこれ等の出力値を上記の関係式
に従って組み合わせ制御論理回路中で組み合わせ、前記
３つの百分位数発生器の組み合わせ出力信号のタイプと
大きさに応じて調整信号を出力する。この調整信号は、
例えば利得を下げる、不変にする、あるいは高くする。
これは、単一チャンネルあるいは多チャンネルに当ては
まる。
最後に、制御回路12と13の制御や組み合わせ制御論理
回路15の制御は、共通の中央制御ユニット、例えばマイ
クロプロセッサにより行われ、この制御ユニットは外部
制御装置によっても作動させることができる。
回路15の制御は、共通の中央制御ユニット、例えばマイ
クロプロセッサにより行われ、この制御ユニットは外部
制御装置によっても作動させることができる。
計数ステップ値や百分位数発生器で指定する百分位数
値も原理的に自由に選択でき、場合によっては、遠隔制
御でも制御またはプログラムできるので、入力信号に応
じて補聴器を自動調整する多くの可能性が得られる。
値も原理的に自由に選択でき、場合によっては、遠隔制
御でも制御またはプログラムできるので、入力信号に応
じて補聴器を自動調整する多くの可能性が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−43900（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−30400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−185800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24800（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−85800（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04R 25/00 - 25/04
Claims (34)
- 【請求項１】少なくとも１つのマイクロフォン（１）
と、少なくとも１つの信号処理回路（３）と、少なくと
も１つのチャンネルと、１つの出力変換器（７）とを備
え、信号処理回路（３）が入力信号の周波数分布および
／または振幅分布を連続的に解析して評価して入力信号
の１つの百分位数値または多数の百分位数値を連続的に
求めるかあるいは算出する調整回路を有し、前記百分位
数値が電子信号処理回路の増幅度および／または周波数
応答を調整する制御信号として間接的あるいは直接的に
使用されることを特徴とする主としてプログラム可能な
補聴器の回路装置。 - 【請求項２】１つの積分器（11）と、この積分器に接続
するアップ計数用の第一制御回路（12）と、前記積分器
に接続するダウン計数用の第二制御回路（13）と、少な
くとも２つの入力端を有する比較回路（14）とで形成さ
れる入力側に接続すた少なくとも１つの百分位数発生器
（10）を備え、前記回路の入力端が比較回路（14）の第
一入力端に間接的あるいは直接的に接続しているが、比
較回路の第二入力端は積分器（11）の出力端に、そして
直接的にあるいは組み合わせ制御論理回路（15）と少な
くとも１つの制御導線を介して間接的に信号処理回路
（３）に接続し、比較回路（14）の両方の出力端がそれ
ぞれ制御回路（12）と制御回路（13）に接続しているこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の補聴器の回路
装置。 - 【請求項３】予め与えられたあるいは予め与えることの
できるアルゴリズムまたは計算規則により入力信号を数
学演算処理するため、前記回路の入力端と百分位数発生
器（10）の入力端との間で入力信号から信号列を連続的
に求めることに対して検出回路（９）が接続されている
ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載
の補聴器の回路装置。 - 【請求項４】前記回路の入力端と百分位数発生器の入力
端との間に検出回路（９）として入力信号の包絡部分を
連続的に求める整流器が接続されていることを特徴とす
る請求の範囲第１〜３項の何れか１項に記載の補聴器の
回路装置。 - 【請求項５】少なくとも２つのチャンネルを備え、ほぼ
互いにつながった周波数帯域を覆う少なくとも２つの並
列チャンネルに、少なくとも２つの百分位数発生器を並
列に配置し、各チャンネルの前記百分位数発生器の積分
器（11）の出力端を各組み合わせ制御論理回路（15）の
入力端に接続し、この組み合わせ制御論理回路が少なく
とも１つの制御導線を介して当該チャンネルの信号処理
回路（３）に接続していることを特徴とする請求の範囲
第１〜４項の何れか１項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項６】電子信号処理回路（３）では、補聴器の各
伝達チャンネルの百分位数発生器（10）により少なくと
も２つの百分位数値を計算し、各チャンネルで前記百分
位数値の所定のあるいはプログラム可能な組み合わせが
このチャンネルの利得を調整するために使用されること
を特徴とする請求の範囲第１〜５項の何れか１項に記載
の補聴器の回路装置。 - 【請求項７】百分位数値および／または制御アルゴリズ
ムは補聴器の携帯者により可変できるか交換できること
を特徴とする請求の範囲第６項に記載の補聴器の回路装
置。 - 【請求項８】百分位数および／または制御アルゴリズム
の可変または交換は遠隔制御装置により行われることを
特徴とする請求の範囲第６項または第７項に記載の補聴
器の回路装置。 - 【請求項９】前記入力信号を少なくとも１つの百分位数
発生器（10）に接続するアナログ・デジタル変換器（1
6）を有し、前記積分器がアップ計数制御回路（12）お
よびダウン計数制御回路（13）を有する可逆二進計数器
と、デジタル比較器（14）とを有し、積分器の出力端は
デジタル・アナログ変換器（17）を介して信号処理回路
（３）に接続していることを特徴とする請求の範囲第２
項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項１０】２つの制御回路（12,13）では、比較毎
に可逆計数器（11）内で作動させるべき正または負の計
数ステップの数が一定に設定されているか、あるいは調
節可能であるか、あるいはプログラム可能であることを
特徴とする請求の範囲第９項に記載の補聴器の回路装
置。 - 【請求項１１】２つの制御回路（12、13）の中で設定さ
れているあるいは設定できる計数ステップの数は等しい
ことを特徴とする請求の範囲第10項に記載の補聴器の回
路装置。 - 【請求項１２】２つの制御回路（12、13）の中で設定さ
れているあるいは設定できる計数ステップの数は異なっ
ていて、特に２つの制御回路の一方の計数ステップは他
方の計数ステップより相当大きいことを特徴とする請求
の範囲第10項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項１３】アナログ・デジタル変換器（16）と百分
位数発生器の入力端の間には、数学的な操作で信号列を
求める、あるいは包絡部分を求める回路（９）が接続さ
れていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の補
聴器の回路装置。 - 【請求項１４】初段増幅器（２）を備えたマイクロフォ
ン（１）がアナログ・デジタル変換器（16）を介して制
御可能で調整可能な少なくとも１つのデジタル信号処理
回路（３）と、百分位数発生器（10）を有する少なくと
も１つのデジタル調整回路に接続し、全回路の出力端が
デジタル・アナログ変換器（17）を介して出力変換器
（７）に接続していることを特徴とする請求の範囲第１
〜13項の何れか１項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項１５】レジスタ（４）は復調器と遠隔制御装置
からプログラムデータや情報または制御パラメータを入
れる記憶器とを備えた受信回路を有し、前記プログラム
データや情報または制御パラメータは補聴器の基本調整
および／または携帯者の聴力障害や種々の環境状況に合
わせた補聴器の伝達特性の調整のためにあることを特徴
とする請求の範囲第１〜14項の何れか１項に記載の補聴
器の回路装置。 - 【請求項１６】各信号処理回路は並列に接続された少な
くとも２つの百分位数発生器を有し、各チャンネルは更
に各チャンネルの百分位数発生器の積分器の出力を受け
取る組み合わせ制御論理回路を有し、各組み合わせ制御
論理回路は前記制御信号を各チャンネルの信号処理回路
に出力することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の
補聴器の回路装置。 - 【請求項１７】比較毎に可逆計数器で作動させるべき正
または負の計数ステップの数は２つの制御回路で調整可
能であるかプログラム可能であることを特徴とする請求
の範囲第９項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項１８】更に前記マイクロフォンからの入力信号
を前記百分位数発生器に送るアナログ・デジタル変換器
と、前記積分器の出力に応じて前記制御信号を提供する
デジタル・アナログ変換器を有することを特徴とする請
求の範囲第２項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項１９】前記制御回路は前記入力信号を受け取る
ために接続された少なくとも１つの百分位数発生器を有
し、前記百分位数発生器は第一制御入力に応じて積分値
を増大させ、第二制御入力に応じて積分値を減少させる
積分器であり、第一制御回路が前記第１制御入力を出力
し、第二制御回路が前記第二制御入力を出力し、少なく
とも２つの入力の比較回路を有し、前記入力信号は比較
回路の一方の入力端に接続し、比較回路の第二入力は積
分器と信号処理回路に接続し、前記比較器は前記第一お
よび第二制御回路を制御することを特徴とする請求の範
囲第14項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項２０】更に、所定のあるいは予め指定できるア
ルゴリズムまたは計算規則により入力信号を数学的に処
理するため、前記回路の入力端と百分位数発生器の入力
端の間に接続された検出器があることを特徴とする請求
の範囲第19項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項２１】前記検出器は入力信号の包絡成分を検出
する整流器であることを特徴とする請求の範囲第20項に
記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項２２】各信号処理回路は並列に接続された少な
くとも２つの百分位数発生器を有し、各チャンネルは更
に各チャンネルの百分位数発生器の積分器の出力信号を
受け入れる組み合わせ制御論理回路を有し、各組み合わ
せ制御論理回路は各チャンネルの信号処理回路へ前記制
御信号を送ることを特徴とする請求の範囲第21項に記載
の補聴器の回路装置。 - 【請求項２３】前記制御回路は少なくとも２つの百分位
数の値を求め、これ等の百分位数の値の所定のあるいは
予め指定できる組み合わせは各チャンネルの伝達特性を
制御するために使用されることを特徴とする請求の範囲
第５項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項２４】百分位数の値あるいは制御アルゴリズム
は補聴器の携帯者により調節できるかあるいは交換でき
ることを特徴とする請求の範囲第23項に記載の補聴器の
回路装置。 - 【請求項２５】百分位数の値あるいは制御アルゴリズム
の調節あるいは交換は遠隔制御装置により行われること
を特徴とする請求の範囲第24項に記載の補聴器の回路装
置。 - 【請求項２６】前記積分器が可逆計数器であり、前記第
一制御回路が前記計数器に接続するアップ計数制御回路
であり、前記第二制御回路が前記計数器に接続するダウ
ン計数制御回路であり、前記比較回路はデジタル比較回
路であり、積分器の出力は信号処理回路に接続している
ことを特徴とする請求の範囲第14項に記載の補聴器の回
路装置。 - 【請求項２７】比較毎に可逆計数器で作動させるべき正
または負の計数ステップの数は２つの制御回路で固定さ
れていることを特徴とする請求の範囲第26項に記載の補
聴器の回路装置。 - 【請求項２８】２つの制御回路の計数ステップの数は同
じであることを特徴とする請求の範囲第27項に記載の補
聴器の回路装置。 - 【請求項２９】２つの制御回路の計数ステップの数の一
方は他方に比べて相当大きいことを特徴とする請求の範
囲第27項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項３０】数学演算により信号シーケンスを決める
ため、または包絡成分を求めるため、アナログ・デジタ
ル変換器と百分位数発生器の入力端の間に接続する検出
回路があることを特徴とする請求の範囲第26項に記載の
補聴器の回路装置。 - 【請求項３１】各々が異なる周波数帯域をカバーする複
数の電子信号処理回路と、各帯域に少なくとも１つの百
分位数発生器を持ち、各々が前記電子信号処理回路の各
一つに対する制御信号を発生する複数の百分位数発生器
とを有することを特徴とする請求の範囲第19項に記載の
補聴器の回路装置。 - 【請求項３２】比較毎に可逆計数器で作動させるべき正
または負の計数ステップの数は２つの制御回路中で調節
可能であるかプログラム可能であることを特徴とする請
求の範囲第26項に記載の補聴器の回路装置。 - 【請求項３３】音声を表す入力信号を出力するマイクロ
フォンと、少なくとも一部プロセッサ制御信号で決まる
伝達特性に応じて前記入力信号用のプロセッサと、前記
プロセッサ信号に応じて音声を発生する出力変換器とを
有し、更に前記入力信号を受信し、前記入力信号の最近
の履歴から導いた基準信号と前記入力信号を比較する制
御回路を有し、前記制御回路が前記基準レベルを入力信
号の所望のパーセンテージが前記基準レベル以上になる
ように制御する手段を有し、前記基準レベルは前記プロ
セッサへ前記プロセッサ制御信号として供給されること
を特徴とする補聴器。 - 【請求項３４】前記所望のパーセンテージは50％以外で
あることを特徴とする請求の範囲第33項に記載の補聴
器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4340817A DE4340817A1 (de) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | Schaltungsanordnung für die automatische Regelung von Hörhilfsgeräten |
| DE4340817.6 | 1993-12-01 | ||
| PCT/EP1994/002560 WO1995015668A1 (de) | 1993-12-01 | 1994-08-02 | Schaltungsanordnung für die automatische regelung von hörhilfsgeräten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09505958A JPH09505958A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2994756B2 true JP2994756B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=6503826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7515346A Expired - Lifetime JP2994756B2 (ja) | 1993-12-01 | 1994-08-02 | 補聴器の自動調整用回路装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5687241A (ja) |
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