JP3006259B2

JP3006259B2 - 補聴器

Info

Publication number: JP3006259B2
Application number: JP4025854A
Authority: JP
Inventors: 雅美三浦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH05199592A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所定の周波数帯域に分割
され、分割された各帯域（チャンネル）において増幅率
が設定される補聴器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】聴覚障害者に使用される補聴器は、マイ
クロフォン入力音声を増幅し、増幅した音声信号をイヤ
ーフォンに供給して出力するようになされているが、無
制限に増幅されることは防止されなければならない。な
ぜなら、聴覚障害者であるか健聴者であるかには限らな
いことではあるが、或る所定のレベル以上の大音声を聞
くと、人間の聴覚組織は破壊される危険があるためであ
る。したがって補聴器では入力音声を常にそのまま増幅
することはせず、例えばもともと大音量である入力音声
は増幅しないようにするなどの最大出力制御手段が必要
である。

【０００３】従来の補聴器における最大出力制御手段と
しては、入力信号波形レベルを逐次検知し、増幅後の波
形レベルが或る限界値を越えないように制御していた。
ここで、出力の限界値としては、不快閾値（ＵＣＬ値：
uncomfortable loudess level ）が用いられていた。Ｕ
ＣＬ値とは、被験者が、選択された或る周波数の正弦波
を聞いているときに、徐々にそのレベルを上げていき、
被験者がうるさいと感じたレベルを指すものである。従
って、上記のようにこのＵＣＬ値を基準にして、出力音
声がこれを越えないように増幅度を調整すれば、適切な
最大出力制御が実行されると考えられる。

【０００４】ところで補聴器としては、単に入力音声を
そのまま増幅する構成のものだけでなく、可聴帯域内に
おいて補聴器としての増幅動作を実行する所定の周波数
帯域を、さらに複数の周波数帯域（例えば５チャンネ
ル）に分割し、各周波数帯域単位で入力音声信号を増幅
した後、これらの増幅された信号を合成して音声出力す
るようになされた補聴器が存在するが、このような補聴
器においては、各周波数帯域毎にそれぞれ代表的な周波
数でＵＣＬ値を測定し、各帯域の信号成分の増幅度をそ
れぞれ対応するＵＣＬ値を基準にして制御するようにし
ている。

【０００５】なお、このように周波数帯域を分割して、
各帯域毎に増幅度を制御することにより、視覚障害者個
人個人の聴覚−周波数特性に対応することができ、より
使用者に適した補聴器が実現されることは周知のとおり
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
生活音についての補聴器の使用においては、ＵＣＬ値を
基準とした最大出力制御はあまり適切ではないという問
題が提起された。なぜなら、ＵＣＬ値は特定の周波数の
正弦波を用いて測定しているが、実際の生活音には可聴
帯域間の各種周波数成分が合成されて含まれており、こ
の各周波数成分のレベルの総量による音圧レベルが音の
大小として感知されるものであるためである。このた
め、或る特定の周波数成分の振幅レベルはＵＣＬ値に達
していなくても、聴覚上は非常にうるさい音量であると
感知される場合が多い。

【０００７】例えばある被験者にとって、周波数ｆ_C の
正弦波で測定されたＵＣＬ値が図６のレベルＬ₁₀であっ
た場合に、周波数ｆ_C を中心として図中斜線部Ｓとして
示すようなｆ₁ 〜ｆ₂ の帯域の周波数成分を有する音声
が聞こえたとすると、その被験者は斜線部Ｓとして示す
周波数ｆ₁ 〜ｆ₂ の成分の音圧エネルギー総量（積分
値）で音量感が得られる（なお、ｆ₁ 〜ｆ₂ は後述する
臨界帯域幅に相当するものとしている）。

【０００８】この斜線部Ｓの音圧エネルギー総量を周波
数ｆ_C のみによる音圧エネルギーに換算したものが、例
えばレベルＬ₁₁に相当するものとすると、その音声は当
該被験者にとって非常にうるさいと感じられる音圧レベ
ルとなる。ところがこの音声の、周波数ｆ_C の波形レベ
ルはレベルＬ₁₂であり、ＵＣＬ値に達していない。従っ
てこの場合、特に十分な増幅度制御又はリミッタ制御は
実行されないことになる。

【０００９】つまり、単に入力信号波形のレベルとＵＣ
Ｌ値を比較して増幅度を制御する従来の補聴器は、場合
によっては過大な音量の音声が出力されてしまう危険性
を有していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みてなされたもので、帯域フィルタ手段で所定の
周波数帯域内を複数の周波数帯域に分割し、各帯域フィ
ルタ手段に対応する各増幅手段で分割された各周波数帯
域単位で入力音声信号を増幅した後、合成手段でこれら
の増幅された信号を合成して音声出力するようになされ
た補聴器において、分割された各周波数帯域の代表とな
る周波数についての臨界帯域幅内に含まれる信号成分を
抽出する臨界帯域フィルタ手段と、各臨界帯域フィルタ
手段の出力のレベル総量と所定の限界レベルを比較し、
その比較結果に基づいて各周波数帯域における入力信号
の増幅度を可変制御するゲイン制御手段とを有する補聴
器を構成するものである。

【００１１】また、ゲイン制御手段には、臨界帯域フィ
ルタから出力された信号成分が、所定の時間区間におけ
る入力信号の積分値を出力する積分手段を介して供給さ
れるようにも構成する。

【００１２】

【作用】人間の音に関する知覚は、臨界帯域幅において
なされる。ここで、臨界帯域幅とは次のように測定され
る帯域幅をいう。例えば図５（ａ）のように或る周波数
ｆ_C の正弦波を所定レベルＬ₀ で被験者が聴いていると
きに、全周波数帯域においてほぼ均一なエネルギーを含
むホワイトノイズＮ_W をかぶせる。そして、このホワイ
トノイズＮ_W のレベルを徐々に上げていくと、例えば図
５（ｂ）のようにレベルＬ₁ まで上げたときにに周波数
ｆ_C の正弦波による音がホワイトノイズＮ_W にマスクさ
れて被験者に聞こえなくなる。

【００１３】次にホワイトノイズＮ_W の帯域をレベルＬ
₁ のままで、徐々に狭めていく。すると、例えば図５
（ｃ）のようにホワイトノイズＮ_W の帯域をｆ₁ 〜ｆ₂
まで狭めた時に、被験者には再び周波数ｆ_C の正弦波に
よる音声が聞こえるようになる。つまり、この時点でホ
ワイトノイズＮ_W の音圧エネルギー総量（即ちｆ₁ 〜ｆ
₂ に含まれる周波数成分のレベルの積分値）と、レベル
Ｌ₀ の周波数ｆ_C の正弦波による音圧エネルギーがほぼ
つりあった状態になっている。

【００１４】この時の帯域幅Ｗ_L （ｆ₁ 〜ｆ₂ ）をその
被験者にとって、周波数ｆ_C についての臨界帯域幅とい
う。なお、測定される臨界帯域幅は個人個人で異なるも
のである。このときこの被験者が、聞こえてくる音声が
うるさいかうるさくないか、つまり音量感は、この臨界
帯域幅Ｗ_L の音圧エネルギー総量を感知して判断するも
のである。

【００１５】従って、上記構成の補聴器において、臨界
帯域フィルタ手段によって抽出された信号成分のレベル
総量を、所定の限界レベルと比較すれば、その比較結果
により最も適切な増幅度制御が可能になる。

【００１６】また、人間の聴感知覚は或る程度の時間区
間（聴覚障害者の場合で15〜30msec程度）の積分値によ
って行なわれるため、単に瞬間的な臨界帯域幅内のエネ
ルギー総量だけでなく、この瞬間的なエネルギー総量の
所定の時間区間における積分値を限界レベルと比較する
ようにすれば、より人間の聴覚にとって好適な増幅度調
整が実行できる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す補聴器の
ブロック図である。この補聴器は 180Hz〜5600Hzの間を
５つの帯域に分割して、それぞれ帯域毎に所定のゲイン
で増幅を行なう５チャンネルタイプを示している。１は
使用者の周囲の音声を集音するマイクロフォン、２は増
幅器、３ａ〜３ｅはマイクロフォン１から入力された音
声信号を５チャンネルの帯域に分割するためのバンドパ
スフィルタである。

【００１８】例えばバンドパスフィルタ３ａ〜３ｅの各
通過帯域は、バンドパスフィルタ３ａが 180〜355Hz 、
バンドパスフィルタ３ｂが 355〜710Hz 、バンドパスフ
ィルタ３ｃが 710〜1400Hz、バンドパスフィルタ３ｄが
1400〜2800Hz、バンドパスフィルタ３ｅが2800〜5600H
z、とされている。

【００１９】４ａ〜４ｅはそれぞれバンドパスフィルタ
３ａ〜３ｅの後段に配置された増幅部である。この増幅
部３ａ〜３ｅは後述するゲイン制御信号Ｓ_G によって増
幅率が可変制御されるように構成されている。５は出力
合成部、６はイヤーフォンスピーカであり、各増幅部４
ａ〜４ｅにおいて所定の増幅率で増幅された各チャンネ
ルの音声信号は、出力合成部５で合成され、イヤーフォ
ンスピーカ６から音声として出力される。

【００２０】７ａ〜７ｅは、この補聴器の使用者の各チ
ャンネルについての臨界帯域幅に含まれる信号成分を抽
出するためのバンドパスフィルタ（以下、臨界帯域フィ
ルタという）である。ここで、上述したように臨界帯域
幅は各個人でそれぞれ異なるものであるため（特に聴覚
障害者は健聴者より広い帯域を持つ傾向がある）、臨界
帯域フィルタ７ａ〜７ｅは可変帯域フィルタとされ、各
臨界帯域フィルタ７ａ〜７ｅの信号通過帯域は、実際の
使用者の臨界帯域幅測定値に基づいて設定されるように
なされている。

【００２１】なお、標準的な臨界帯域幅は、健聴者の場
合で、中心周波数が500Hz 以下の場合では約100Hz 、中
心周波数が１KHz の場合では約160Hz 、中心周波数が２
KHz以上の場合で約1/4 オクターブであり、聴覚障害者
の場合はこれより広くなる。

【００２２】例えば上記のように周波数分割された各チ
ャンネルについては、各チャンネルのほぼ中心となる、
代表的な周波数を用いて測定する。従って臨界帯域フィ
ルタ７ａについては 250Hzの正弦波を用いて、前記図５
で説明したように臨界帯域幅Ｗ_L を測定し、その臨界帯
域幅Ｗ_L を通過帯域として設定する。以下同様に、臨界
帯域フィルタ７ｂ〜７ｅは、それぞれ500Hz ，１KHz ，
２KHz ，４KHz を用いて臨界帯域幅Ｗ_L の測定を行な
い、その測定結果により通過帯域を設定する。

【００２３】８ａ〜８ｅはゲイン制御部であり、それぞ
れ臨界帯域フィルタ７ａ〜７ｅで抽出された各チャンネ
ルについての臨界帯域幅に含まれる信号成分が入力され
る。

【００２４】このゲイン制御部８ａ〜８ｅは図２のよう
なブロックで構成されている。臨界帯域フィルタ（７ａ
〜７ｅ）から供給された信号は、まずエネルギー算出部
２０に供給され積分処理が実行されて、当該臨界帯域幅
Ｗ_L 内の音声信号成分のエネルギー総量値が算出され
る。また、限界値記憶部２１には、その使用者がそのチ
ャンネルに該当する臨界帯域幅Ｗ_L における音声によっ
てうるさいと感じる限界値が記憶されている。

【００２５】この限界値は前記したように各チャンネル
毎に臨界帯域幅Ｗ_L を測定した後、その臨界帯域幅Ｗ_L
に相当する音声によって実際に測定した値を採用すれば
よく、または、そのような測定が困難な場合には、例え
ばそのチャンネルの代表的な周波数（上記した250Hz ，
500Hz ，１KHz ，２KHz ，４KHz ）によって測定したＵ
ＣＬ値を採用してもよい。もちろん他の方法で得られた
限界値でもよいが、いづれにしてもそのチャンネルの臨
界帯域幅Ｗ_L 内の音声によってうるさいと感じる音圧エ
ネルギー値であればよい。

【００２６】このように設定された限界値が限界値記憶
部２１に保持されており、この限界値は逐次比較器２２
に出力されている。一方、比較器２２にはエネルギー算
出部２０において算出されたエネルギー総量値（即ち積
分値）も供給されるため、これを限界値と比較して、比
較情報を出力する。なお、比較器２２はいわゆる“０”
“１”のデジタル比較情報を出力するように構成するも
のであってもよく、また、例えば差動増幅器的に構成さ
れて両値の誤差情報を比較情報として出力するものであ
ってもよい。

【００２７】この比較情報は制御信号発生部２３に供給
され、制御信号発生部２３では供給された比較情報に基
づいてゲイン制御信号Ｓ_G を発生し、それぞれ対応する
増幅部（４ａ〜４ｅ）に出力する。なお、このように構
成されるゲイン制御部８ａ〜８ｅは、例えばマイクロコ
ンピュータ等の演算／記憶手段によって構成することも
できる。

【００２８】このように、ゲイン制御部８ａ〜８ｅから
出力されたゲイン制御信号Ｓ_G によって、各増幅部４ａ
〜４ｅにおける増幅率が可変制御されるように構成され
る補聴器では、増幅部４ａ〜４ｅにおいて入力信号に対
して過大な増幅を行ない、使用者がうるさいとまで感じ
ることは防止される。

【００２９】つまり、ゲイン制御信号Ｓ_G は各チャンネ
ルに相当する臨界帯域幅Ｗ_L 内の入力音声の音圧エネル
ギー総量に基づいて発生されているが、この音圧エネル
ギー総量が実際に人間の聴覚の音量感に相当するもので
あるため、このゲイン制御信号Ｓ_G は最も人間の聴覚に
忠実な音量制御を実行できることになる。

【００３０】なお、実際のゲイン制御態様は各種考えら
れ、例えば比較器２２の出力が“０”“１”のデジタル
比較情報である場合は、限界値より大きいエネルギーが
入力されたと判断された時にリミッタをかけるという、
つまり増幅部４ａ〜４ｅの入出力特性が図３（ａ）のよ
うになるように制御してもよい。また、比較器２２の出
力が誤差情報を有するものである場合は、増幅部４ａ〜
４ｅの入出力特性が図３（ｂ）のように増幅率を制御す
ることもできる。もちろん、増幅部４ａ〜４ｅを、ゲイ
ン制御信号Ｓ_G をＡＧＣ電圧として用いるＡＧＣ回路で
形成することも考えられる。

【００３１】また、本実施例の補聴器では、臨床で得ら
れた限界値（ＵＣＬ値等）や臨界帯域幅のデータによっ
て、使用者個人個人にとって最適な補聴器が実現される
ことになるため、ベテラン医師の感に頼って調整した
り、使用者が不具合を感じて調整しなおすようなことは
殆ど不要となる。

【００３２】なお、周波数帯域の分割（チャンネル分
割）はバンドパスフィルタ３ａ〜３ｅで行なうようにし
たが、このバンドパスフィルタ３ａ〜３ｅの通過帯域も
可変設定できるようにして、より使用者の聴覚−周波数
特性に合致させることができるように構成することが望
ましい。

【００３３】図４は本発明の第２の実施例を示すブロッ
ク図である。なお、図１と同一部分には同一符合を付
し、説明を省略する。９ａ〜９ｅは各チャンネルにおい
て臨界帯域フィルタ７ａ〜７ｅとゲイン制御部８ａ〜８
ｅの間に配置される積分回路であり、この積分回路９ａ
〜９ｅは積分時間が任意に設定できるようになされてい
る。

【００３４】つまり、人間の聴覚にとって音量感は或る
程度の時間区間の積分値によって知覚されるものであ
り、健聴者の場合この時間は15msec以下が標準である
が、聴覚障害者の場合15〜30msecとなることがある。こ
の積分回路９ａ〜９ｅは、このような使用者の聴覚の積
分時間を測定し、その時間区間で入力信号が積分され、
出力されるように構成されている。

【００３５】この積分回路９ａ〜９ｅの出力はゲイン制
御部８ａ〜８ｅに入力され、上記第１の実施例と同様に
音圧エネルギー総量が求められる。つまり、この実施例
の場合は、周波数帯域方向のエネルギーと時間軸方向の
エネルギーの総量が、各ゲイン制御部８ａ〜８ｅのエネ
ルギー算出部２０で求められることになる。そして、そ
のエネルギーの総量が限界値と比較され、比較結果に基
づいてゲイン制御信号Ｓ_G が発生されて、増幅部４ａ〜
４ｅにおける増幅率が制御される。

【００３６】従って、この実施例の場合、聴覚における
時間積分区間が比較的長い使用者に対しても、最適な音
量制御が行なわれることになる。また、例えば瞬間的な
大音量が入力された場合、音声入力とゲイン制御実行の
タイムラグにより、直後の音声が聞き取りにくくなった
りするなど、出力音声が不自然になることがあるが、こ
の実施例のように時間軸方向の積分値によってゲイン制
御すれば、そのようなことは発生しない。

【００３７】ただし、瞬間的な大音量がそのままイヤー
フォンスピーカ６から出力されないように、例えば出力
合成器５の後段に、保護手段として機能するリミッタ１
０を設けることが好ましい。なお、実際には第１の実施
例においても、リミッタ１０を設けることが望まれる。

【００３８】なお、実施例では５チャンネルの補聴器を
例にあげたが、本発明はこれに限定されるものではな
い。また、図１、図４の各ブロックはデジタル回路、ア
ナログ回路のいづれでも構成できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の補聴器は、
臨界帯域フィルタ手段によって抽出された信号成分のレ
ベル総量と所定の限界レベルを比較し、その比較結果に
基づいて入力信号の増幅度を可変制御するようにしたた
め、人間の聴覚にとって最適な出力音量調整が実現され
るという効果があるとともに、そのための各回路部の設
定も臨床データに基づいてセットできるため、使用者に
最適な状態に容易に調整できるという利点もある。

【００４０】また、臨界帯域フィルタ手段によって抽出
された信号成分を時間軸方向にも積分してレベル総量を
求めることにより、使用者に応じてより適切な音量調整
が可能となるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】実施例におけるゲイン制御部の構成図である。

【図３】実施例における増幅部の入出力特性の説明図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。

【図５】臨界帯域幅の説明図である。

【図６】聴覚の音量感の説明図である。

【符号の説明】

１マイクロフォン３ａ〜３ｅバンドパスフィルタ４ａ〜４ｅ増幅部５出力合成部６イヤーフォンスピーカ７ａ〜７ｅ臨界帯域フィルタ８ａ〜８ｅゲイン制御部９ａ〜９ｅ積分回路２０エネルギー算出部２１限界値記憶部２２比較器２３制御信号発生部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の周波数帯域を複数の周波数帯域に
分割するための複数の帯域フィルタ手段と、上記各帯域フィルタ手段の出力をそれぞれ増幅する複数
の増幅手段と、上記各増幅手段の出力を合成する合成手段と、上記各帯域フィルタ手段で分割される各周波数帯域につ
いて、それぞれ代表となる周波数についての臨界帯域幅
内に含まれる信号成分を抽出する複数の臨界帯域フィル
タ手段と、上記各臨界帯域フィルタ手段の出力のレベル総量と所定
の限界レベルを比較し、その比較結果に基づいて対応す
る上記増幅手段の増幅度を可変制御する複数のゲイン制
御手段とを備えることを特徴とする補聴器。
【請求項２】上記各臨界帯域フィルタ手段に対応して
複数の積分手段をさらに備え、上記各積分手段は、それぞれ対応する上記各臨界帯域フ
ィルタ手段で抽出された信号成分について所定の時間区
間における積分値を、対応する上記ゲイン制御手段に供
給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の補
聴器。