JP3131226B2

JP3131226B2 - 改良された百分位数予測器を備えた補聴器

Info

Publication number: JP3131226B2
Application number: JP09528774A
Authority: JP
Inventors: ベークゴール・ラルス
Original assignee: テプホルム・ウント・ウエステルマン・アンパートールスカーブ
Priority date: 1996-12-14
Filing date: 1996-12-14
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: EP0945044A1; AU725726B2; DE69608822T2; AU1195397A; CA2257461A1; WO1998027787A1; DK0945044T3; DE69608822D1; ATE193797T1; CA2257461C; JP2000511367A; EP0945044B1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景この発明は補聴器に関し、好ましくは少なくとも一つ
のマイクロフォンと、少なくとも一チャンネルを有する
少なくとも一つの信号プロセッサと、一つの出力増幅器
と、一つの出力変換器とを備えたプログラム可能な補聴
器に関し、上記チャンネルの少なくとも一つが入力信号
の周波数および／または振幅の分布を連続的に解析して
評価する入力信号の少なくとも一つの百分位数予測器を
備えた信号処理回路を含み、この百分位数の値は電子処
理回路の利得および／または周波数応答を制御する制御
信号として直接あるいは間接的に使用され、この百分位
数予測器が実質上二つの入力端と二つの出力端を有する
比較回路から成り、前記比較回路の第一入力端が補聴器
の入力端に直接または間接的に接続し、補聴器の出力が
第一制御回路を制御し、この第一制御回路の出力信号が
第一積分器を制御し、この積分器の出力信号が制御信号
を信号処理回路と比較回路の第二入力端に直接または間
接的に系に供給する。

補聴器にも使用できる百分位数予測器は、米国特許第
4,204,260号明細書により周知である。

臨床検査によれば、正しく合わせた補聴器の利用、つ
まり騒音環境でも静寂な環境でも信号レベルに無関係に
一定の利得を持つ補聴器の利用は発声の理解に関して自
動利得調整を備えた補聴器よりも優れていることを示し
ている。しかし、線形補聴器は使用者が実際の可聴環境
に応じて音量調節を行うことを要求するが、自動利得調
整を伴う補聴器はそれ自体を環境に合わせ、使用し易さ
を明らかに改善する。

上に述べた臨床試験に基づき、百分位数予測器は発声
信号に対して殆ど一定の利得を達成するには非常にゆっ
くりと動作しなければならない。これは、音のレベルが
余り大きく変わらない環境にいる場合に非常に良く働く
が、系の応答時間が長くて、或る場合には環境の変化に
十分早く適合しないため、聞き取れない言葉となる。

補聴器の使用者が遠くの人に伝言を大声で伝える状況
は共通の問題である。これは、百分位数の予測を増加さ
せ、補聴器の利得を低下させる。百分位数予測器はゆっ
くり動作するので、しばらくの間利得は低減した状態に
ある。そして、補聴器の利用者は遠くの人の応答を聞く
ことができない。何故なら、補聴器で生じる出力が非常
に低く、恐らく使用者の可聴しきい値レベルよりかなり
低いからである。

他方、百分位数予測器を早く動作させることができ、
この系を環境の変化により早く適合させることできる
が、利得は発声信号に対して一定と考えられない。系の
利得調整が早いと「ポンピング」効果をもたらし、この
効果が特に騒音環境で使用者に非常に悩ましく、発声の
理解を損なうことになる。

補聴器の自動利得制御系では、電子信号処理器の利得
を制御するため、一つまたはそれ以上のチャンネルの中
にある信号に作用する百分位数予測器を使用できる。そ
のような系は、例えば本出願人の国際特許出願WO95/156
68号明細書に開示されている。

発明の要約この発明の目的は、補聴器を環境の変化に早く合わせ
ることができ、連続する信号、例えば静かな環境の発声
信号に作用する時にゆっくりとした応答を維持する、特
に冒頭に述べた種類の補聴器に使用するのに改善されて
いる百分位数予測器を作製することにある。

上記の目的は、この発明により、第一制御回路に接続
する少なくとも一つの第二制御回路を有する百分位数予
測器構造と、出力端が第二制御回路の他の入力端および
乗算回路に接続し、第一制御回路と第一積分器の間を相
互接続し、第二制御回路により制御される少なくとも一
つの付加積分器を備えた上に述べた補聴器により達成さ
れている。

特に重要なことは、第二制御回路が第一制御回路の所
定のパラメータを整流し倍率を変えた値を供給し、第一
制御回路の出力信号が変化する時には何時でも、第二積
分器に対する正の制御信号と、前記積分器の所定の最小
値を決めるため前記第二積分器への前進リセット信号と
を発生する。

この発明およびこの発明の有利な他の実施例の他の特
性は従属請求項の対象である。

図面の簡単な説明これ等の図面では、図１は百分位数予測器を使用した多チャンネル補聴器
の模式回路図を示す。

図２は百分位数予測器の原理の模式図を示す。

図３はこの発明により二レベルを有する補聴器に対し
て改良された百分位数予測器を模式的に示す。

図４はこの発明により三レベルを有する補聴器に対し
て改良された百分位数予測器を模式的に示す。

図５は実際の音声例に関して改良された百分位数予測
器の動作と比較した従来の百分位数予測器の動作のグラ
フを示す。

発明の好適実施例の詳細な説明図１はマイクロフォン１と、初段増幅器２と、信号を
多数のチャンネル（ここでは三つにして示してある）に
分離し、各チャンネルに信号処理回路５と百分位数予測
器６から成る信号処理回路４を有する帯域分離フィルタ
３と、補聴器の基本性能に関連するパラメータを保管す
るレジスタ７と、加算回路８と、出力増幅器９と、受信
器10とを有する多チャンネル補聴器の原理回路図を示
す。

図２は従来の百分位数予測器６の原理を示す。このよ
うな百分位数予測器は米国特許第4,204,260号明細書に
より周知である。

特別なチャンネルの入力信号は検出回路11に導入さ
れ、この検出回路は百分位数予測器の動作には重要では
ないが、特に使用されている。これらは入力信号の包絡
線を決める整流動作を含み、この包絡線をdB単位で得る
ために通常補聴器で使用されている対数変換を含む。検
出器11からの出力信号はこの検出器11と積分器14からの
出力信号に接続する二つの入力端を有する比較器12に供
給される。

この比較の結果は制御回路13に供給され、この制御回
路は、積分器14の出力が検出器11の出力より大きい場
合、この出力で所定の負の値に保持するので、積分器14
に保管されている値を低下させる。そして、この逆の場
合には、出力を所定の正の値に保持するので、積分器の
値を増加させる。

こうして、積分器14の出力端の値は検出器11と信号処
理回路５の入力信号の百分位数予測となり、この百分位
数の値は制御回路13の実際の所定値に依存している。

百分位数予測器６の出力は信号処理回路５を制御する
ために使用される。明らかに、各チャンネルに一つ以上
の百分位数予測器６を入れることが可能で、それ等の全
てを組み合わせて信号処理回路を制御することができ
る。その場合、組み合わせと制御論理は異なった百分位
数予測器の出力信号を組み合わせるために使用できる。

図３はこの発明により改良された百分位数予測器の原
理を示す。

従来の百分位数予測器は、出力を積分器14に供給し、
制御回路13の出力端と積分器17の出力端に接続する入力
端を有する乗算回路15により改善される。積分器17は、
整流器21と、制御回路13の所定のパラメータを整流して
大きさを決め、それにより積分器14の増減のタイミング
と百分位数予測器の応答時間を修正する利得回路22とを
有する。

この制御回路は積分器に対するリセットパルスを与え
るゼロクロス検出器23を有し、このゼロクロス検出器
は、制御回路13からの出力が変わる毎に、従って、入力
音声が百分位数予測器のレベルを横切ると時、何時でも
所定の最小値へリセットする。

更に、この制御回路16は積分器17の出力が所定の最大
許容値25より小さいか否かを検査する比較器24を有し、
その場合、伝送制御部26は積分器17の利得ブロック22の
出力を通し、逆の場合、積分器の出力の増加を防止する
ためゼロまたはそれ以下の値を積分器17に通す。

この効果は「加速」する百分位数予測器である。短期
間の百分位数予測器の応答時間は、積分器17の最小値に
依存して長く、入力音声レベルが百分位数の予測を頻繁
に横切るかなり一定の音声レベルで環境が特徴付けられ
る場合に支配的となる。長期間の応答時間は加速のため
に比較的短く、この効果は音声レベルが変わる場合、例
えば遠くの人物と交信する場合、既に説明したように使
用されるであろう。

図４は、積分器17に供給する出力端と、制御回路16の
出力端と積分器20の出力端に接続する入力端とを有する
乗算器18を付加して、改良された百分位数予測器を他の
レベルに拡張したものを示し、前記積分器20は制御回路
16に似た制御回路19により制御される。

明らかに、改良された百分位数予測器のレベルの数を
図示する３レベルよりもっと多く拡張することも可能で
ある。

図２の従来の百分位数予測器ではｐパーセントの百分
位数レベルが次の式、ｐ＝100u/（ｕ−ｄ）で与えられる。ここで、ｕは上方積分値（正）であり、
ｄは下方積分値（負）である。

上記の式のｕとｄは何れも制御回路13の所定値により
指定される。

改良された百分位数予測器では、積分速度が時間に依
存する。上方積分速度は、で求まり、下方積分速度は、であり、ここでk₁₆とk₁₉はそれぞれ制御回路16と19の倍
率係数である。

「静止」音声環境では、つまり百分位数予測器が安定
である場合、 |u|・t_u＝|u|・t_d＝一定となり、t_uとt_dはこの安定な時間期間にわたり積分器が
それぞれ上方と下方に積分する特定な時間間隔である。

これは、上の式で積分を簡略化し、改良された百分位
数予測器の積分速度に対して以下の式を与える。つま
り、 u_result＝ｕ・k₁₆|u|・k₁₉・|u|・t_u.....t_u ＝ｕ・k₁₆・k₁₉....定数 d_result＝ｄ・k₁₆・|d|・k₁₉・|d|・t_d....t_d ＝ｄ・k₁₆・k₁₉....定数となる。従って、静止環境では、積分速度が時間に依存
しても、従来の百分位数予測器に対するものと同じ式に
より百分位数レベルが得られる。何故なら、積分速度ｕ
とｄに乗算される定数はこの式を変えないからである。

図５は最小値0dB/secから207.36dB/sec²の増加で57.6
dB/secの最大値への増加と、最小値0dB/secから2.56dB/
sec²の増加で6.4dB/secの最大値へ減少を持つ２レベル
の改良された90％百分位数予測器の機能を示す。

これは、 32kHzのサンプリング周波数と、制御回路13でｕ＝5e−４の上方積分ステップと、制御回路13でｄ＝−5e−５の下方積分ステップと、制御回路16でk₁₆の倍率係数と、積分器17の０の所定の最小値と、積分器17の４の所定の最大値と、を伴うデジタル装備を使用して達成される。

この関数を14.4dB/secの増加と1.6dB/secの減少を持
つ通常の90％百分位数予測器と比較する。

この比較を期間32秒の実際の音声例で行う。音声の環
境の変化をシミュレートするため、この音声レベルを約
７秒後に20dBで低下させる。

積分速度が増加しているので、この改良された百分位
数予測器は、通常のものよりも、音声レベルの増加に関
し（最初の２秒を参照），および音声レベルの減少に関
し（７秒の周りの信号の状況を参照）環境の変化にもっ
と早く適合することに注意されたい。

改良された百分位数予測器は、百分位数予測が「定
常」となる、つまり約20秒から32秒の時間範囲で未だ従
来のものと同じように振る舞う。これは、信号が改良さ
れた百分位数予測器の出力を交差するためであり、この
出力は積分器の速度の頻繁なリセットを発生し、それ故
にこの信号に対して百分位数予測器の応答時間を長く維
持する。

最後に、制御回路13のパラメータと制御回路16と19の
倍率係数をプリセットできるか、プログラムできるか、
あるいは制御されたプログラムとなり得ることを指摘で
きる。

高度に集積された回路を設計する一貫した進歩は補聴
器を非常にコンパクトに設計させ、一つまたはそれ以上
のチャンネルに対して改良された百分位数予測器だけで
なく、マイクロプロセッサやアルゴリズムのような必要
な動作器具に対する記憶手段も組み込んでいる。

更に、図１のレジスタ７が補聴器の伝達特性を制御
し、種々異なったプログラムされたあるいはプログラム
可能な環境可聴状況に対しても必要な全てのパラメータ
からなるべきであると理解できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 25/00 G06G 7/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を供給する少なくとも一つのマイ
クロフォン（１）と、少なくとも一つの出力信号を生成
するため前記入力信号の少なくとも一部を受信して処理
する少なくとも一つの信号処理チャンネル（４）と、前
記少なくとも一つの出力信号を増幅する出力増幅器
（９）と、増幅された出力信号に応答する出力変換器
（10）とを備え、前記少なくとも一つのチャンネルが百
分位数予測器（６）からの出力信号に応じて前記入力信
号部分を処理する信号処理回路（５）を有し、前記百分
位数予測器が前記入力信号部分を積分値と比較する比較
回路（12）と、前記比較の結果に応じて積分器の制御信
号を出力する制御回路配置と、前記積分値を前記比較回
路へ供給し、前記信号処理回路に対する前記百分位数予
測器出力として前記積分制御信号に応答する積分器とを
有する補聴器において、積分の値と方向を表す積分器の
制御信号を出力するため前記比較回路（12）からの出力
に応答する第一制御回路（13）と、前記制御回路（13）
の積分制御信号の前記値を修正する乗算回路（15）と、
乗算回路（15）へ修正信号を出力する第二積分器（17）
を制御するため第一制御回路（13）の積分制御信号に応
答する第二積分回路（16）とを備えていることを特徴と
する補聴器。
【請求項２】第二積分器（17）の出力端は第二制御回路
（16）の他の入力端へ積分された値の信号を出力するこ
とを特徴とする請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】第二制御回路（16）は第一制御回路（13）
の整流され倍率を変えた所定の制御パラメータを供給
し、第一制御回路（13）の出力信号が変化した時には何
時でも、第二積分器（17）の正の制御信号と、前記積分
器（17）の所定の最小値を決める前記第二積分器（17）
への前方リセット信号を発生することを特徴とする請求
項１に記載の補聴器。
【請求項４】第二制御回路（16）は前記制御回路（16）
の入力端と第二積分器（17）の第二入力端の間に接続さ
れたゼロクロス検出回路（23）を有し、第一制御回路
（13）の出力が変わった時、従って、補聴器の入力音声
が百分位数予測器の値を交差した時には何時でも、前記
積分器を所定の最小値にリセットするため前記積分器
（17）に対するリセット信号を出力することを特徴とす
る請求項１または２に記載の補聴器。
【請求項５】第二制御回路（16）は、第二積分器（17）
を制御する第一制御回路（13）の所定の制御パラメータ
を整流して倍率を変えるため、更に整流回路（21）と、
利得回路（22）と伝送制御回路（26）を有し、第二積分
器の出力端が出力を所定の最大許容値（25）と比較する
比較回路（24）により第二制御回路（16）の入力端に接
続し、伝送制御回路（26）により第二積分器（17）への
利得回路（22）の出力の通路を制御することを特徴とす
る請求項１に記載の補聴器。
【請求項６】第三積分器（20）を制御するため第一制御
回路（13）に接続された第三制御回路（19）と、第二制
御回路（16）および第二積分器（17）の間に接続され、
第三積分器（20）の出力を伴う第二乗算器（18）とを備
え、前記第三積分器の出力端が更に第一制御回路（13）
の所定の制御パラメータを整流して倍率を変える第三制
御回路（19）に接続し、第一制御回路（13）の出力信号
の符号が変わった時には何時でも第三積分器（20）の正
の制御信号と、積分器（20）の所定の最小値を決める前
記積分器への前方リセット信号とを発生することを特徴
とする請求項１に記載の補聴器。
【請求項７】積分器（14,17,20）を制御するため制御回
路（13,16,19）の所定のパラメータおよび／または所定
の倍率係数の値は予備設定される、プログラムされるあ
るいはプログラム制御されることを特徴とする請求項１
に記載の補聴器。
【請求項８】制御回路（13,16,19）の出力信号の値は積
分器（14,17,20）中で行うべき正または負の変化に対し
て等しくなるか、あるいは等しくないことを特徴とする
請求項１に記載の補聴器。
【請求項９】入力信号から信号シーケンスを連続的に決
めるため、検出回路（11）が所定のあるいは予め決める
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
号を数学的に処理する百分位数予測器（６）の入力端と
補聴器の入力端の間に接続されていることを特徴とする
請求項１に記載の補聴器。
【請求項１０】入力信号の包絡線を連続的に求めるた
め、整流器が補聴器の入力端と検出回路としての百分位
数予測器（６）の入力端との間に接続されていることを
特徴とする請求項１に記載の補聴器。
【請求項１１】少なくとも二つのチャンネルを備え、少
なくとも二つの百分位数予測器（６）がほぼ隣接する周
波数帯域を覆う少なくとも二つの並列チャンネル内に並
列に接続され、各チャンネルのこれ等の百分位数予測器
（６）の積分器の出力端が組み合わせ制御論理回路の入
力端に接続し、前記組み合わせ制御論理回路は替わりに
少なくとも一つの制御導線を介して各チャンネルの信号
処理回路（５）に接続されていることを特徴とする請求
項１に記載の補聴器。