JP5588054B1 - 補聴器、拡声器及びハウリングキャンセラ - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入直後のハウリングの発生を抑制可能な補聴器等を提供する。
【解決手段】本発明の補聴器は、マイクロホン１６と、信号ｅ（ｎ）にゲインを付与して信号ｘ（ｎ）を生成するゲイン設定部１０ａを含む補聴処理部１０、信号ｘ（ｎ）を音に変換するレシーバ１５と、レシーバ１５の入力側からマイクロホン１６の出力側までの伝達関数Ｐ（ｚ）を適応的に推定する適応フィルタ１２により生成された信号ｙ（ｎ）をマイクロホン１６の出力信号ｄ（ｎ）から除去して信号ｅ（ｎ）を生成するフィードバック除去部と、ゲイン設定部１０ａと適応フィルタ１２の適応速度を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、電源投入直後から第１の時間が経過するまでゲイン設定部１０ａに対して通常動作時のゲインより小さいゲインを設定し、電源投入直後から第２の時間が経過するまで適応フィルタ１２に対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウリングの発生を抑制可能な構成を具備する補聴器、拡声器、及びハウリングキャンセラに関する。

一般的な補聴器は、外部空間から伝わる音を収集するマイクロホンと、使用者の外耳道に音を出力するレシーバとを具備するため、イヤホンから出力された音がマイクロホンにフィードバックすることにより、ハウリングが発生する場合がある。このようなハウリングの発生を抑制するための手段として、ハウリングキャンセラが知られている。特に、ディジタル信号処理を導入した補聴器では、フィードバック伝達関数を適応的に推定する適応フィルタを用いたハウリングキャンセラの導入が有効である。通常、適応フィルタの適応速度を高速にすると、伝達関数の収束が速くなるが誤差は増加するとともに、エントレインメントが起きやすくなる。エントレインメントとは、補聴器における適応フィルタを用いたフィードバックキャンセラにおいて、このフィードバックキャンセラが誤動作して正弦波に近い入力信号を歪ませてしまうことを言う。従って、適応フィルタの適応速度を常時高速にしておくことは好ましくない。一方、適応フィルタの適応速度を低速にすると、推定の精度が向上するとともに、エントレインメントが起きにくくなるが、伝達関数の収束に時間を要する。よって、適応フィルタの適応速度を状況に応じて適切に制御するハウリングキャンセラが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。例えば、特許文献１には、通常時は適応フィルタを低い適応速度で作動させ、ハウリングが生じたときに手動スイッチにより適応フィルタの適応速度を高速に切り替えるハウリングキャンセラを備えた補聴器が開示されている。また例えば、特許文献２には、入力信号と誤差信号の差の大きさに基づいて、適応フィルタの適応速度を変化させるハウリングキャンセラを備えた補聴器が開示されている。

特開平６−１８９３９７号公報 特表２００７−５１５８２０号公報

補聴器の電源投入直後には、適応フィルタによるフィードバック伝達関数の推定をゼロから行う方法が一般的である。このとき、補聴器に十分なゲインが付与されていれば、電源投入直後にはフィードバック伝達関数の推定が収束していない状態にあるため、ハウリングが生じやすい状態にある。よって、ハウリングキャンセラを導入した補聴器であっても、その効果は電源投入から十分な時間が経過してから得られることになり、電源投入直後の所定期間は使用者にとって不快なハウリングが発生するという問題がある。この点に関し、上記特許文献１、２に開示されたハウリングキャンセラは、電源投入時のハウリングについては考慮されていない。

特許文献１、２に開示されたハウリングキャンセラによれば、電源投入直後に適応フィルタの適応速度を高速にし、これによりフィードバック伝達関数を短時間で推定する対策も可能である。しかし、特許文献１の技術では、電源投入の度に手動スイッチにより適応フィルタの適応速度を高速にする煩雑な操作が必要となる。この場合、適応フィルタの適応速度を大きくしたとしても、ハウリングが生じる時間が短くなるに過ぎず、ハウリングの発生を確実に抑えられるものではない。また、特許文献２の技術では、入力信号と誤差信号の差の大きさを判断した後に適応フィルタの適応速度を切り替えるので、適切に切り替えが働いたとしても、ハウリングが生じやすい時間が短くなるに過ぎない点は同様である。さらには、初期設定や切り替えが適切でなかった場合は、生じたハウリングを抑制できるまでに時間を要する場合がある。
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構成で、補聴器の電源投入直後に問題となるハウリングの発生を抑制可能であって、使用者にとって快適な補聴器等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の補聴器（１）は、音を電気信号に変換するマイクロホン（１６）と、前記マイクロホンの出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部（１０ａ）を含む補聴処理部（１０）と、前記第２の信号を音に変換するレシーバ（１５）と、前記レシーバの入力側から音による伝達を経由して前記マイクロホンの出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタ（１２）と、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部（１３）と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記マイクロホンの出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部（１４）と、を含むフィードバック除去部と、少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部（１１）とを備えて構成され、前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴としている。

本発明の補聴器によれば、補聴器の電源投入直後から第２の時間が経過するまでは、適応フィルタにより推定される伝達関数が未だ収束していない状態にあるが、この際には通常動作時に比べ、ゲインを低下させることによりハウリングの発生を抑制しつつ、適応フィルタの適応速度を高速にすることにより短時間で伝達関数が推定できるような制御を行う。よって、複雑な構成及び制御を導入することなく、補聴器の電源投入直後に問題となるハウリングの発生を確実に抑制することが可能となる。

本発明の補聴器の構成において、前記係数更新部としては、ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)アルゴリズムを採用することが望ましい。ＮＬＭＳアルゴリズムの採用により、過去から現在までの入力のパワーで更新量が正規化されるので、適応フィルタの適応速度をパワーの大小に依存しないようにすることができる。

本発明の補聴器において、前記制御部による前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度は多様な制御が可能である。例えば、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、ゲイン設定部に対し、複数段階にわたって順次ゲインを増加させるような制御を採用することができる。また、段階を十分に増やせば、滑らかにゲインを増加させることができる。これにより、電源投入後のゲインが緩やかに変化し、信号レベルの急激な上昇を避けることで使用者に違和感を与えなくて済む。なお、第１の時間と第２の時間は互いに等しい時間に設定可能である。このように設定することで、制御を簡素化することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の拡声器（２）は、音を電気信号に変換するマイクロホン（１６）と、前記マイクロホンの出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部（２０ａ）を含む信号処理部（２０）と、前記第２の信号を音に変換するスピーカ（２２）と、前記スピーカの入力側から音による伝達を経由して前記マイクロホンの出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタ（１２）と、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部（１３）と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記マイクロホンの出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部（１４）と、を含むフィードバック除去部と、少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部（１１）とを備えて構成され、前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴としている。

また、上記課題を解決するために、本発明のハウリングキャンセラは、音を電気信号に変換する第１の変換手段の出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部と、電気信号を音に変換する第２の変換手段の入力側から音による伝達を経由して前記第１の変換手段の出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタと、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記第１の変換手段の出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部と、を含むフィードバック除去部と、少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部とを備えて構成され、前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴としている。本発明のハウリングキャンセラは、上述の補聴器及び拡声器には限られず、多様な機器に組み込むことが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、ハウリングキャンセラを導入した補聴器等の機器において、適応フィルタによる伝達関数の推定が収束しない電源投入直後の時間帯であっても、通常動作時に比べ、ゲインを小さく設定するとともに適応フィルタの適応速度を高速にすることにより、ハウリングの発生を抑制して速やかに通常動作に移行することができるので、比較的簡単な構成及び制御により、使用者にとって快適な補聴器等の機器を実現することができる。

本実施形態の補聴器において、ディジタル信号処理に関連する具体的な構成例を示すブロック図である。 本実施形態の補聴器の電源投入後において、図１のハウリング抑制制御部の制御により実行されるハウリング抑制処理の具体例を示すフローチャートである。 ハウリング抑制処理における制御パラメータとして、ゲイン設定部に対するゲインと係数更新部に対するステップサイズパラメータとに関し、それぞれの時間経過に伴う変化を示す図である。 本実施形態の補聴器において、電源投入直後のハウリング抑制処理を実行する場合の効果を説明する図である。 本実施形態の拡声器において、ディジタル信号処理に関連する具体的な構成例として、図１の補聴器の構成例に対応する範囲を示すブロック図である。

以下、本発明を適用した複数の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

［補聴器］
以下の実施形態は、補聴器に対して本発明を適用した例である。図１は、本実施形態の補聴器１において、ディジタル信号処理に関連する具体的な構成例を示すブロック図である。図１の構成例には、ゲイン設定部１０ａを含む補聴処理部１０と、ハウリング抑制制御部１１ａ及びタイマ１１ｂを含む制御部１１と、適応フィルタ１２と、係数更新部１３と、減算部１４と、レシーバ１５と、マイクロホン１６とが示されている。このうち、レシーバ１５及びマイクロホン１６以外の構成要素は、例えば、ディジタル信号処理を実行可能なＤＳＰ(Digital Signal Processor)による信号処理によって実現することができる。図１の各構成要素は、補聴器１の内部に搭載された電池（不図示）によって電源を供給することにより動作する。また、図１では省略しているが、レシーバ１５の入力側には、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器を設けるとともに、マイクロホン１６の出力側には、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器を設ける必要がある。なお、図１に示す補聴器１としては、耳あな型、耳かけ型、ポケット型などを含む多様な種類の補聴器を挙げることができる。

以上の構成において、補聴処理部１０は、後述の減算部１４から出力される誤差信号ｅ（ｎ）に対し、各々の使用者に適合して個別に設定された所定の補聴処理を施す手段である。また、補聴処理部１０内のゲイン設定部１０ａは、この信号に対し、ハウリング抑制制御部１１ａにより設定されたゲインＧを付与した入力信号ｘ（ｎ）を生成する。補聴処理部１０によって適用可能な補聴処理としては、ゲイン設定部１０ａによるゲインＧの付与に加えて、例えば、補聴処理部１０に入力される誤差信号ｅ（ｎ）に対するマルチバンドコンプレッション、ノイズリダクション、トーンコントロール、出力制限処理など、補聴器１の使用者の聴力特性や使用環境に合わせた多様な処理を挙げることができる。

制御部１１は、補聴器１におけるディジタル信号処理を全体的に制御する手段である。このうち、制御部１１内のハウリング抑制制御部１１ａは、補聴器１の電源投入直後に実行されるハウリング抑制処理を制御する手段であり、タイマ１１ｂから出力される計時データに基づいて所定の制御信号をゲイン設定部１０ａ及び係数更新部１３に対して出力する。このハウリング抑制処理は、補聴器１の電源投入後の所定期間内におけるゲインＧ及び適応フィルタ１２の適応速度を最適に制御することにより、補聴器１の電源投入時に使用者に不快感を与えるハウリングの発生を抑制するための処理である。なお、ハウリング抑制制御部１１ａによる具体的な制御内容の詳細については後述する。

レシーバ１５は、例えば、使用者の外耳道内に設置され、電気信号である入力信号ｘ（ｎ）を音に変換して外耳道内の空間に出力する。レシーバ１５としては、例えば、動電型や電磁型などのレシーバを用いることができる。また、マイクロホン１６は、補聴器１の外部空間から伝わる音を収集し、それを電気信号に変換して所望信号ｄ（ｎ）として出力する。マイクロホン１６としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、動電型、コンデンサ型、圧電型などの多様なマイクロホンを用いることができる。本実施形態では、図１に示すように、レシーバ１５の伝達関数Ｒ（ｚ）と、マイクロホン１６の伝達関数Ｍ（ｚ）をそれぞれ想定する。

ここで、マイクロホン１６には、外部の環境音のみが入力されるのが理想的であるが、実際にはレシーバ１５から出力される音が外耳道からマイクロホン１６に回り込み、フィードバック音となる。このフィードバック音の伝搬経路に関連して、レシーバ１５の出力側からマイクロホン１６の入力側に至る伝達関数Ｆ（ｚ）を想定する。よって、レシーバ１５に入力される入力信号ｘ（ｎ）と、マイクロホン１６から出力される所望信号ｄ（ｎ）の間には、次の（１）式で表される伝達関数Ｐ（ｚ）が介在することになる。
Ｐ（ｚ）＝Ｒ（ｚ）Ｆ（ｚ）Ｍ（ｚ） （１）

よって、（１）式の伝達関数Ｐ（ｚ）で表される経路と、マイクロホン１６の出力側から減算部１４及び補聴処理部１０を経てレシーバ１５の入力側に至る電気経路とによってループが構成されるので、所定の発振条件が満たされたときにハウリングが発生することになる。本実施形態の補聴器１は、後述する手段によりハウリングの発生を抑制することができる。

適応フィルタ１２は、補聴処理部１０により生成される入力信号ｘ（ｎ）に対し、係数更新部１３から出力されるフィルタ係数を用いて、（１）式で表される伝達関数Ｐ（ｚ）を適応的に推定したフィルタ演算を行い、出力信号ｙ（ｎ）を生成する。適応フィルタ１２としては、例えば、所定のタップ数（例えば、３２タップ）を有するＦＩＲ(Finite Impulse Response)を用いることができる。係数更新部１３は、上述の誤差信号ｅ（ｎ）及び入力信号ｘ（ｎ）に基づいて、適応フィルタ１２に供給すべきフィルタ係数を算出する。本実施形態においては、係数更新部１３における適応アルゴリズムとして、例えば、ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)アルゴリズムを採用することができる。

一般に、ＮＬＭＳアルゴリズムは、過去から現在までの入力のパワーで更新量を最適化しつつ、信号の二乗平均を最小化するようなフィルタ係数を算出する手法であり、通常のＬＭＳアルゴリズムに比べて適応速度の面で優れている。例えば、係数更新部１３による係数ｗ（ｎ）の更新は、入力信号ｘ（ｎ）及び誤差信号ｅ（ｎ）を用いて、次の（２）式で表すことができる。
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）＋２μ・ｘ（ｎ）・ｅ（ｎ）／Ｐｘ （２）
ただし、μ：ステップサイズパラメータ
Ｐｘ：入力信号ｘ（ｎ）のパワーの平均値

（２）式において、ステップサイズパラメータμが大きいほど適応速度が速くなるが、分母のＰｘにより更新量が正規化されている点が特徴的である。ステップサイズパラメータμは、補聴器１の通常動作時における伝達関数Ｐ（ｚ）の時間的変化に適合する値に設定される。ただし、本実施形態では、補聴器１の電源投入直後において、伝達関数Ｐ（ｚ）の推定が収束するのに時間を要することから、ステップサイズパラメータμを大きくする制御を行うが、この点について詳しくは後述する。

減算部１４は、マイクロホン１６から出力される所望信号ｄ（ｎ）から、適応フィルタ１２により生成される出力信号ｙ（ｎ）を減算し、それを上述の誤差信号ｅ（ｎ）として出力する。この場合、誤差信号ｅ（ｎ）は、次の（３）式で表すことができる。なお、（３）式において、所望信号ｄ（ｎ）は本発明のマイクロホン１６の出力信号に相当し、誤差信号ｅ（ｎ）は本発明の第１の信号に相当し、出力信号ｙ（ｎ）は本発明の第３の信号に相当する。
ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ） （３）

ここで、適応フィルタ１２と、係数更新部１３と、減算部１４は、一体的に本発明のフィードバック除去部として機能する。すなわち、図１の構成にフィードバック除去部を設けない場合は、上述したように、レシーバ１５からの音が、伝達関数Ｆ（ｚ）で表される伝搬経路を経てマイクロホン１６に達し、そのまま補聴処理部１０を経てレシーバ１５に戻ることにより所定の条件を満たすとハウリングが生じる。そのため、上述のフィードバック除去部の作用により、レシーバ１５からマイクロホン１６へのフィードバック音に対応する信号成分を（３）式に基づいて生成しマイクロホン１６の出力信号から除去することができるので、ハウリングの発生を抑制することができる。ただし、補聴器１の電源投入直後には、適応フィルタ１２による推定が十分に収束せずに一時的にハウリングが発生する可能性があるため、本実施形態では、後述するように、通常動作時とは異なる対策を導入している。

次に、本実施形態の補聴器１における電源投入時のハウリング抑制処理について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施形態の補聴器１の電源投入後において、図１のハウリング抑制制御部１１ａの制御により実行されるハウリング抑制処理の具体例を示すフローチャートである。また、図３は、ハウリング抑制処理における制御パラメータとして、ゲイン設定部１０ａに対するゲインＧと係数更新部１３に対するステップサイズパラメータμとに関し、それぞれの時間経過に伴う変化を示す図である。

図２に示すように、補聴器１の電源が投入されると、そのタイミングを起点とする経過時間ｔを計時するタイマ１１ｂ（図１）を起動させる（ステップＳ１）。これにより、ステップＳ１では、ｔ＝０秒から計時が開始するものとして説明する。続いて、制御パラメータである上述のゲインＧ及びステップサイズパラメータμの初期設定を行うとともに、後述のステップＳ４の判断に用いるｎの初期設定（ｎ＝１）を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２では、例えば、通常動作時のゲインＧ０＝４０（ｄＢ）を仮定したとき、それに対する相対値として、Ｇ＝Ｇ０−３０ｄＢに設定するものとする。また、例えば、通常動作時のステップサイズパラメータμ０を基準として、それに８倍の倍率を乗じて、μ＝８・μ０に設定するものとする。ステップＳ２の初期設定により、電源投入直後においては、ゲインＧが十分に小さいためにハウリングを生じにくくなり、かつ、（２）式のμが十分に大きいために適応フィルタ１２の適応速度が高速になる。

次に、タイマ１１ｂにより計時される経過時間ｔが、ゲインＧ及び制御パラメータを通常動作時の設定に切り替えるタイミングを規定する設定時間Ｔｂ（本発明の第１及び第２の時間）に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、設定時間ＴｂはＴｂ＝３（秒）に設定される。ステップＳ３の判定の結果、経過時間ｔが設定時間Ｔｂに満たないときは（ステップＳ３：ＮＯ）、続いて上述の経過時間ｔが、ゲインＧを増加させるタイミングを規定する設定時間Ｔａ毎に更新される所定の時間ｎ・Ｔａに達したか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、設定時間ＴａはＴａ＝０．５（秒）に設定される。ステップＳ４の判定の結果、経過時間ｔが時間ｎ・Ｔａに達したときは（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ゲインＧを所定の値だけ増加させ（ステップＳ５）、ステップＳ４の判断に用いるｎの値を更新し（ステップＳ６）、続いてステップＳ７に移行する。一方、ステップＳ４の判定の結果、経過時間ｔが時間ｎ・Ｔａに満たないときは（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５、Ｓ６を実行することなく、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、経過時間ｔを更新し（ステップＳ７）、続いてステップＳ３に戻る。

図２の例では、ステップＳ５に移行したとき、ゲインＧを５ｄＢだけ増加させることを想定する。例えば、初期時点でＧ＝Ｇ０−３０ｄＢに設定されている状況で、１回目のステップＳ５を実行する場合、ゲインＧを５ｄＢだけ増加させて、Ｇ＝Ｇ０−２５ｄＢに設定される。また例えば、１回目にステップＳ５を実行した後、後続の処理を経て２回目にステップＳ５を実行するのは、ｔ＝１（秒）の経過時点である。この場合、０．５秒が経過する度にステップＳ５において５ｄＢずつゲインＧが上昇することになる。なお、本実施形態では、上述したように、第１の時間と第２の時間を互いに等しい時間（設定時間Ｔｂ）に設定する場合を例にとって説明するが、第１の時間と第２の時間は、互いに異なる時間に設定してもよい。

一方、ステップＳ３の判定の結果、経過時間ｔが設定時間Ｔｂに達したときは（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御パラメータである上述のゲインＧ及びステップサイズパラメータμをそれぞれ通常動作時の設定に切り替える（ステップＳ８）。ステップＳ８では、上述したように、ゲインＧ及びステップサイズパラメータμを、Ｇ＝Ｇ０、μ＝μ０に設定する。ステップＳ２で説明した設定例と比べると、ゲインＧは３０ｄＢ増加し、ステップサイズパラメータμは１／８に減少することになる。これ以降は、補聴器１の通常動作に移行し（ステップＳ９）、ステップＳ８で設定された制御パラメータを用いたハウリング抑制処理が継続的に実行される。

図２に示すハウリング抑制処理を適用することにより、電源投入から通常動作に移行するまでの間、ゲインＧ及びステップサイズパラメータμは、例えば、図３に示すように変化する。まず、ゲインＧについては、電源投入時（ｔ＝０）にＧ＝Ｇ０−３０（ｄＢ）から開始し、０．５秒が経過する毎に５ｄＢずつ階段状に増加していく。そして、３秒が経過して通常動作に移行すると、Ｇ＝Ｇ０になることがわかる。一方、ステップサイズパラメータμについては、電源投入時（ｔ＝０）にμ＝８・μ０から開始して、その値を３秒が経過するまで保つ。そして、３秒が経過して通常動作に移行すると、μ＝μ０まで急激に減少することがわかる。

本実施形態の補聴器１においては、適応フィルタ１２による伝達関数Ｐ（ｚ）の推定が収束していないためにハウリングを生じやすい電源投入直後から時間Ｔｂが経過するまでの時間帯に、ゲイン設定部１０ａのゲインＧを低下させるように制御することで、図１を用いて説明したループ内のトータルのゲインを下げてハウリングの発生を防止することができる。また、この時間帯に、ステップサイズパラメータμを十分に大きくするように制御することで、適応フィルタ１２の適応速度を高速化して伝達関数Ｐ（ｚ）の推定を速やかに収束に近づけることができる。時間Ｔｂ経過後にゲインＧがＧ０となり、適応フィルタのステップサイズパラメータμがμ０となった場合でも、既に十分に適応フィルタ１２の推定が収束に近付いた状態なので、速やかに適応フィルタ１２の推定を収束させることができる。なお、ステップサイズパラメータμについては、図３に示すように２段階で変化させても問題はないが、ゲインＧについては、変化量が大きいと使用者に違和感を与えるので、図３に示すように階段状の波形などの緩やかな波形で制御させることが望ましい。ただし、ゲインＧ及びステップサイズパラメータμの変化パターンは、本発明の目的を達成できる限り制約はなく、多様な変化パターンを適用することができる。

次に、本実施形態の補聴器１における電源投入時のハウリング抑制処理の効果について、図４を用いて説明する。図４（Ａ）は、本実施形態との対比のため、電源投入直後における図２のハウリング抑制処理ではなく、通常動作時のハウリング抑制処理を実行したときのシミュレーションによる音信号波形を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）と同様の環境条件で、電源投入直後における図２のハウリング抑制処理を実行したときのシミュレーションによる音信号波形を示している。なお、図４（Ｂ）では、電源投入から３秒が経過するまでは制御パラメータを、Ｇ＝Ｇ０−３０ｄＢ、μ＝１６・μ０に設定し、３秒経過後に制御パラメータを、Ｇ０、μ０に設定するものとする。図４（Ａ）では電源投入直後にハウリングが発生し、かつ、図４（Ｂ）ではハウリングが抑制されていることは明らかであり、図２のハウリング抑制処理を適用することによる十分な効果が確認された。

［拡声器］
以下の実施形態は、拡声器に対して本発明を適用した例である。図５は、本実施形態の拡声器２において、ディジタル信号処理に関連する具体的な構成例として、図１の補聴器１の構成例に対応する範囲を示すブロック図である。図５において、ハウリング抑制制御部１１ａ及びタイマ１１ｂを含む制御部１１と、適応フィルタ１２と、係数更新部１３と、減算部１４と、マイクロホン１６については、図１と同様であるため説明を省略する。一方、図１の補聴処理部１０は、図５では信号処理部２０に置き換えられているが、この信号処理部２０は、例えば、ノイズ除去機能など、拡声器２の機能に応じた多様な信号処理を想定することができる。なお、信号処理部２０内のゲイン設定部２０ａについては、図１のゲイン設定部１０ａと同様である。また、信号処理部２０には、使用者が拡声器２の音量を調整するための可変抵抗からなる音量調整部２１が接続されている。さらに、図１のレシーバ１５は、図５ではスピーカ２２により置き換えられている。なお、スピーカ２２の入力側には、図示しないパワーアンプを挿入する必要がある。以上のように、図５に示す拡声器２においても、図２〜図４を用いて説明した電源投入時のハウリング抑制処理を導入することができ、この場合の効果についても、補聴器１の場合と同様である。ただし、補聴器１と拡声器２の回路条件や音の伝搬経路の相違を考慮し、制御パラメータ等については適切に設定することが望ましい。

［ハウリングキャンセラ］
上記各実施形態では、本発明を、補聴器１及び拡声器２にそれぞれ適用する場合を説明したが、本発明は、これらに限らず多様な機器に適用することができる。すなわち、図１や図５に示した構成を具備し、図２に示した処理を実行可能であれば、単独で、あるいは他の機器に組み込んで本発明を適用することができる。このようなハウリングキャンセラは、機器の電源投入直後のハウリングの発生を抑制可能である限り、補聴処理部１０（図１）又は信号処理部２０（図５）の構成や、制御パラメータの設定等については、多様な選択が可能である。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、図１及び図５では、係数更新部１３の適応アルゴリズムとしてＮＬＭＳアルゴリズムを採用する場合を説明したが、本発明の目的を達成できる限り、通常のＬＭＳアルゴリズムやそれ以外の多様な適応アルゴリズムを採用することができる。また、図１や図５の具体的な構成や図２の制御方法についても、本実施形態の内容に限定されず、多様な構成及び制御を採用可能であることは当然である。

１…補聴器
２…拡声器
１０…補聴処理部
１０ａ、２０ａ…ゲイン設定部
１１…制御部
１１ａ…ハウリング抑制制御部
１１ｂ…タイマ
１２…適応フィルタ
１３…係数更新部
１４…減算部
１５…レシーバ
１６…マイクロホン
２０…信号処理部
２１…音量調整部
２２…スピーカ

Claims (6)

1. 音を電気信号に変換するマイクロホンと、
   前記マイクロホンの出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部を含む補聴処理部と、
   前記第２の信号を音に変換するレシーバと、
   前記レシーバの入力側から音による伝達を経由して前記マイクロホンの出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタと、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記マイクロホンの出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部と、を含むフィードバック除去部と、
   少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、
   前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴とする補聴器。
2. 前記係数更新部は、ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)アルゴリズムに従って前記適応フィルタのフィルタ係数を更新することを特徴とする請求項１に記載の補聴器。
3. 前記制御部は、前記電源投入直後から前記第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対し、順次ゲインを増加させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の補聴器。
4. 前記第１の時間と前記第２の時間は互いに等しい時間に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の補聴器。
5. 音を電気信号に変換するマイクロホンと、
   前記マイクロホンの出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部を含む信号処理部と、
   前記第２の信号を音に変換するスピーカと、
   前記スピーカの入力側から音による伝達を経由して前記マイクロホンの出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタと、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記マイクロホンの出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部と、を含むフィードバック除去部と、
   少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、
   前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴とする拡声器。
6. 音を電気信号に変換する第１の変換手段の出力信号に基づいて生成される第１の信号にゲインを付与して第２の信号を生成するゲイン設定部と、
   電気信号を音に変換する第２の変換手段の入力側から音による伝達を経由して前記第１の変換手段の出力側までの経路に対応する伝達関数を適応的に推定する適応フィルタと、前記第１及び第２の信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新部と、前記伝達関数に基づいて生成された第３の信号を前記第１の変換手段の出力信号から減算して前記第１の信号を出力する減算部と、を含むフィードバック除去部と、
   少なくとも、前記ゲイン設定部と前記適応フィルタの適応速度とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記係数更新部は、入力のパワーで正規化された更新量により前記フィルタ係数を更新し、
   前記制御部は、電源投入直後から第１の時間が経過するまで、前記ゲイン設定部に対して通常動作時のゲインよりも小さいゲインを設定するとともに、前記電源投入直後から第２の時間が経過するまで、前記適応フィルタに対して通常動作時の適応速度よりも速い適応速度を設定することを特徴とするハウリングキャンセラ。

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