JPH06189396A - ユーザ作動に依る選ばれた音声成分を適正に濾過する聴覚補助装置及びその濾過方法 - Google Patents

ユーザ作動に依る選ばれた音声成分を適正に濾過する聴覚補助装置及びその濾過方法

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JPH06189396A
JPH06189396A JP5188281A JP18828193A JPH06189396A JP H06189396 A JPH06189396 A JP H06189396A JP 5188281 A JP5188281 A JP 5188281A JP 18828193 A JP18828193 A JP 18828193A JP H06189396 A JPH06189396 A JP H06189396A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユーザ作動に依る選ばれた音声成分を適正状
態で濾過する聴覚補助装置と同じことを実施する装置 【構成】 選ばれた音声成分を含んでいる周囲音を受信
するように適応されていて且つユーザが聞き取れる音声
刺激要素を与えるように適応される聴覚補助装置１で、
トランスジューサー１１は周囲音を受信し且つ周囲音を
電気入力信号に変換するように適応されるものであり、
適応フィルター１６は電気入力信号を受信し且つ濾過さ
れた信号を提供する。適応フィルター１６は、ユーザに
依る作動に対応して、電気入力信号を基準として用いて
濾過特性に適応するように作動できる。濾過された信号
は受信されて且つ音声刺激要素に変換される。ユーザに
依る作動に対応するフィルターに依る瞬時適応と作動さ
れていない時の低速適応が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、聴覚補助装置、より詳
細には、音声入力信号から選ばれた音声成分を適応して
濾過する聴覚補助装置、および同じことを行うための方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】聴覚補助装置、特に補聴器は、聴力機能
に欠陥がある人に依って或いは聴力機能を高めたいと希
望している人に依って用いられている。該聴覚補助装置
は静かな環境では特に非常に有用であるが、それらは騒
音の多い環境では極く限られた便宜性しか示さないのが
普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】環境的な騒音は、該騒
音の存在時に聴力に障害のない苦痛を感じない人および
聴力が低下していても該騒音の存在時に話の内容を理解
できる人に依って我慢されることが多い。しかし、聴覚
補助装置または一定の周波数応答特性を備えた補聴器を
身体に装着している障害のある人にとって、環境的な騒
音は、話の内容を理解する際に彼らの聴力機能をしばし
ば干渉し、しばしば妨害し、時には物理的な苦痛を与え
る。 環境的な騒音は次に示すように分類されることが
できる。
【０００４】(1) 歩行中の靴の引きずる音または皿を積
んでいる時の擦り音のように比較的短い周期の騒音、す
なわち、いわゆる“点騒音” (2) 通過中の車、汽車、飛行機、または運転中のファン
または機械に付随する騒音のように近固定スペクトル特
性をもつ比較的長い周期の雑音、すなわち、いわゆる
“固定暗騒音” (3) 周囲の会話のように固定スペクトル特性が少ない比
較的長い周期の騒音前述の騒音に関して後者の分類は、
部分的に話の内容にマスクをかけて、補聴器のユーザに
依って理解されることを妨げる可能性があり、そのため
に紛らわしくなる。しかし、このタイプの騒音は、普通
は“点騒音”や“固定暗騒音”ほど障害のあるユーザの
聴力の妨げにならない。
【０００５】点騒音の問題に関して比較的満足できるレ
ベルの対策は、自動ゲイン・コントロール(AGC)を補聴
器の回路に搭載することに依って達成される。該回路
は、引きずり音の周期の長さを自動的に短縮することに
依って、突然発生する大きい強度の引きずり音に応答す
る様に構成されている。これは、引きずり音の強度を弱
めるだけでなく、引きずり音と同時に発生する、あらゆ
る情報に関する音の強度を低下させる。
【０００６】然しながら、短周期の利得低下と脳と関連
した聴力機能に起因して、会話音声（speech) を了解し
うる能力（intelligibility)の発生が殆ど無いので、 A
GC回路を駆動、停止させる時間に基づいた比較的短い情
報的なギャップを埋める事が出来る。対照的に、しか
し、固定暗騒音は、好ましいスピーチ信号とほとんど同
じ周波数スペクトルを一般的に含んでいる。従って、固
定暗騒音を除去する方式は、スピーチ信号の了解度を損
ねることを防止しなければならない。
【０００７】一般的に、固定暗騒音の除去に関して２つ
の方法が従来の技術の補聴器に採用されていた。一部の
聴覚補助装置または補聴器に用いられている或る技術の
場合、１つのマイクロフォンが音声信号の聴きたい成分
と聴きたくない成分、を共に受信する為に用いられてい
て、なおかつ、全体的な音声信号は聴きたくない成分す
なわちノイズを、聴きたい成分すなわちスピーチ信号に
関して弱めるように処理される。
【０００８】例えば、好ましくない成分の好都合な処理
は、一般的にスピーチの低周波帯域にあり、なおかつ、
スピーチの好ましい高周波成分の一部を実際にマスクす
ることができる。（これはマスキングの上部拡大と呼ば
れる）。信号の低周波成分を弱める、すなわち、50 〜
500 Hz の範囲の周波数を減衰することに依って、例え
ば、好ましくないノイズ信号は（一部の好ましいスピー
チ信号と共に）減少され、スピーチの高周波成分を認識
しえる様にする。
【０００９】ノイズの存在時に会話音声を了解しうる能
力を高めるようにする事を、全体的な効果とすることが
できる。１つのマイクロフォン技術の或る変形は方向性
をマイクロフォンに提供するので、障害のあるユーザ
は、スピーチ信号と方向的に一致しないあらゆる信号す
なわち聴きたくないノイズ等の信号成分を弱めながら、
聴きたい信号すなわちスピーチ信号の成分を最適化する
ことができる。
【００１０】何れかのケースに於いて、しかし、これら
の技術は、音声信号の好ましい成分と好ましくない成分
が共に信号マイクロフォンに依って抽出され受信される
事実に悩まされている。信号間に非常に僅かのスペクト
ルの違いが存在するので、それらを区別する能力が制限
される。聴覚補助装置または補聴器のための別の技術は
２つのマイクロフォンを使用している。１つのマイクロ
フォンは全体的な音声信号（音声信号の好ましいスピー
チと好ましくないノイズ成分を含めて）を受信するため
に使用される。第２のマイクロフォンは、音声信号の好
ましくないノイズ成分を受信するために使用される。第
２マイクロフォンの好ましくないノイズ信号は“ノイズ
のない”音を出力するために第１マイクロフォンの全体
的な音声信号から差し引かれる。
【００１１】この技術は、最適なオペレーションとする
ために、音声信号の好ましくない成分すなわちノイズだ
け受信するために第２マイクロフォンの位置設定に依存
する。係る構成は、両方のマイクロフォンがユーザに依
って形態されなければならないので、音声信号の好まし
くない成分だけを抽出するように第２マイクロフォンの
位置を設定することを非常に難しくするので、補聴器に
は一般的に適用は不可能である。従って、第２マイクロ
フォンは普通は好ましくないノイズ信号だけでなく好ま
しいスピーチ信号の一部も抽出する。これは好ましくな
いノイズ信号だけでなく好ましいスピーチ信号の一部を
除去する結果になる。 しかし別の暗騒音濾過技術はGr
aupeなどのアメリカ特許 No.4,025,721 に開示されてい
るシステム“話の内容から近固定騒音を適応して濾過す
る方法と手段”に図示されている。Graupe などの 721
特許は補聴器のマイクロフォンと増幅部の間にノイズ・
フィルターを具備する１つのマイクロフォン補聴器シス
テムを開示している。フィルターはユーザの環境に存在
する固定暗騒音を濾過するようにデザインされている。
フィルターは通常のノイズ条件に相応して自ら連続して
調整する手段を具備している。Graupe などの 721 特許
に開示されているシステムは、好都合に好ましくないノ
イズだけがマイクロフォンに現れる時に、スピーチの区
切りを識別しようとする回路を搭載している。システム
が区切りと判断される部分を検出すると、それは、その
時にマイクロフォンに現れた音を濾過するために、その
ノイズ濾過特性に適応するようにフィルターを作動す
る。システムがスピーチの存在を検出している間、フィ
ルターの特性は最後の設定に固定されたままの状態を保
つ。Graupe などの 721 特許に開示されているシステム
は、従って、スピーチが環境に存在しないと判断する時
にだけ、その濾過特性を変更することに依って、補聴器
に対する入力信号のスピーチ成分の除去を防止しようと
する。
【００１２】Graupe などの 721 特許に開示されている
システムの１つの問題は、システムがスピーチの区切り
として検出する時にフィルターの繰り返される適応が補
聴器のユーザの耳に入る“ポンプ音”を生成することで
ある。このポンプ音は、ノイズ・フィルターの特性が変
化した場合に、補聴器の周波数応答に於ける比較的唐突
な、即ち素早い再構成の結果から生じたものと考えられ
る。
【００１３】補聴器のユーザにとって、これらの急激で
繰り返される調整は、補聴器の利得が連続して上下され
る、すなわち、ちょうどユーザに依って聞かれる音の品
質を連続して変更しているように、それが見える。この
“ポンプ作用”は聞き苦しくて、システムは一部のユー
ザに依って我慢されない場合があると思われる。Graupe
などの 721 特許に開示されているシステムの別の問題
は、スピーチの区切りに発生する音が好ましくないノイ
ズを構成すると想定していることである。これは関心の
ある信号がスピーチに存在する場合には、正しいが、関
心のある信号が異なる特性となる他の状況もある。例え
ば、補聴器のユーザが自動車の内部にいるとすると、関
心のある信号は走行中のエンジンから生成される音にな
ると思われる。別の例として、補聴器のユーザが急に落
下している滝の音を聞きたいと希望している場合があ
る。これらの例の何れかのケースに於いて、Graupeなど
の 721 特許に開示されているシステムは、ユーザに依
って聞かれることを希望される音を濾過するように自ら
調整する傾向を示す。従って、それはユーザがスピーチ
以外の音を聞き取れないようにする。更には、パーテ
ィ、会議、または或る他の公の集会に於ける、雑踏した
騒音の状態に有っては、スピーチそのものが除去される
ように試みられる暗騒音になる場合がある。
【００１４】Graupe などの 721 特許に開示されている
システムは、上記した様な状況に於いては、関心のある
好ましいスピーチと濾過されるように試みられる好まし
くない“騒音性の”スピーチを識別する点に於いて難し
さを明らかに備えている。Graupe などの 721 特許に開
示されているシステムの別の欠点は、スピーチの区切り
を識別するために要求される回路の“オーバーヘッド”
である。この問題は、ユーザ環境に於いてスピーチの有
無を正確に識別できる単純な検出回路を設計する際の難
しさに依って更に紛らわしくなる。このオーバーヘッド
は、補聴器の生産コストを上昇させ、なおかつ、小型化
の試みを妨げる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、１つのマイク
ロフォンだけが用いられている時でも音声入力信号の選
ばれた好ましくない成分を濾過するように好都合に適応
できる、聴覚補助装置と方法を提供する。本発明は、音
声環境が音声入力信号の選ばれた好ましくない成分だ
け、またはほとんその成分だけ含んでいる時に、その状
況を聴くことにより認識したユーザが操作すると言う様
な人的な操作に依存するものである。
【００１６】当該ユーザは、そこで、聴覚補助装置の適
応フィルターを作動できる。適応フィルターは、適応す
るノイズ基準として、その時点での現音声環境を使用す
る。結果は、聴覚補助装置が操作者に依って選択される
音声環境を除外するように適応するので、音声環境の好
ましくない成分が弱められることになる。聴覚補助装置
のユーザは、そこで、ノイズ基準信号を相対的に含まな
い音声環境を楽しむことができる。
【００１７】本発明は、選ばれた音声成分を含んでいる
周囲音を受信するように適応される聴覚補助装置を提供
する。聴覚補助装置は、ユーザが聞き取れる音声刺激要
素を提供するように適応される。トランスジューサー
は、周囲の音を受信し且つ周囲の音を電気入力信号に変
換するように適応される。電気入力信号は、周囲音の選
ばれた音声成分に対応する選ばれた電気成分を含んでい
る。適応フィルターは電気入力信号を受信し且つ濾過さ
れた信号を提供する。適応フィルターは基準に基づく適
応可能な濾過特性を備えている。適応フィルターは、選
ばれた電気成分を電気入力信号から濾過するために要求
される濾過特性を決定する基準として電気入力信号を用
いて濾過特性を適応するためにユーザに依る作動に対応
して作動できる。濾過された信号はレシーバー（出力ト
ランスジューサー）に依って音声刺激要素に変換され
る。
【００１８】或る実施態様に於いて、適応フィルター
は、ユーザに依る作動に対応して、濾過特性を瞬時に適
応するように作動することができる。別の実施態様に於
いて、適応フィルターは、瞬時でない適応を行う時に、
選ばれた電気成分を電気入力信号から濾過するために要
求される濾過特性を決定する基準として電気入力信号を
用いて濾過特性に連続してゆっくりと適応するように作
動する。
【００１９】別の実施態様に於いて、濾過特性は、瞬時
の適応が終了した後に且つユーザが適応フィルターに反
応するまで固定される。別の実施態様に於いて、聴覚補
助装置は、ユーザに依る適応フィルターの作動を提供す
るために適応フィルターに電気的に接続されている手動
で作動されるスイッチを備えている。
【００２０】本発明に係る他の具体例に於いては、該適
応フィルターは、一旦ユーザにより作動されると瞬時に
適応される状態を継続し、又ユーザによる非作動の操作
に応答して、該瞬時の適応を終了する様に構成されてい
るものである。別の実施態様に於いて、適応フィルター
は予め設定された終了基準に基づいて自動的に瞬時に適
応することを終了する。
【００２１】本発明は、ある時点では、選ばれた音声成
分を専ら含んでおり、又別の時点に於いては選ばれた音
声成分と選ばれていない成分を共に含んでいる様な周囲
音を受信するように適応される聴覚補助装置も提供す
る。聴覚補助装置はユーザが聞き取れる音声刺激要素を
提供するように適応される。トランスジューサーは周囲
音を受信し且つ周囲音を電気入力信号に変換するように
適応される。電気入力信号は、周囲音の中から選ばれた
音声成分に対応する選ばれた電気成分を含んでいる。適
応フィルターは、電気入力信号を受信し且つ濾過された
信号を提供する。適応フィルターは、基準に基づく適応
可能な濾過特性を備えていて、なおかつ、周囲音が、基
準として電気入力信号を用いて濾過特性を適応するため
に、選ばれた音声成分だけ含んでいる時に、ユーザに依
る作動に対応して作動できるので、適応フィルターは選
ばれた電気成分を電気入力信号から実質的に濾過するこ
とができる。レシーバーは、濾過された信号を受信し且
つ濾過された信号を音声要素に変換する。従って、聴覚
補助装置は、選ばれた音声成分に対応する任意の成分を
実質的に除去する音声要素を提供するためにユーザに依
る作動に基づいて適応できる。
【００２２】本発明は、選ばれた音声成分を含んでいて
且つユーザが聞き取れる音声刺激要素を提供するように
適応される周囲音を受信するように適応される聴覚補助
装置も提供する。トランスジューサーは周囲音を受信し
且つ周囲音を電気入力信号に変換する。電気入力信号は
周囲音で選ばれた音声成分に対応する選ばれた電気成分
を含んでいる。適応フィルターは電気入力信号を受信し
且つ濾過された信号を提供する。適応フィルターは、基
準に基づく適応可能な濾過特性を備えていて、なおか
つ、選ばれた電気成分を入力信号から濾過するために要
求される濾過特性を決定する基準として電気入力信号を
用いて濾過特性と瞬時に適応するために作動信号に対応
して作動できる。適応フィルターは、瞬時でない適応を
行う時に、選ばれた電気成分を電気入力信号から濾過す
るために要求される濾過特性を決定する基準として電気
入力信号を用いて濾過特性にゆっくり適応するように作
動できる。レシーバーは濾過された信号を受信し且つ濾
過された信号を音声刺激要素に変換する。
【００２３】或る実施態様に於いて、適応フィルター
は、ゆっくり適応する時より瞬時に適応する時に約32倍
もはやく適応する。本発明は、或る時点に於いては、選
ばれた音声成分を専ら含んでおり、又別の時点に於いて
は、選ばれた音声成分と選ばれていない成分を共に含ん
でいる様な周囲音を受信するように適応される聴覚補助
装置も提供する。聴覚補助装置はユーザが聞き取れる音
声刺激要素を与えるように適応される。トランスジュー
サーは、周囲音を受信し且つ周囲音を周囲音で選ばれた
音声成分に対応する選ばれた電気成分を含んでいる電気
入力信号に変換する。適応フィルターは電気入力信号を
受信し且つ濾過された信号を提供する。適応フィルター
は、基準に基づく適応可能な濾過特性を備えていて、な
おかつ、基準として電気入力信号を用いて濾過特性と瞬
時に適応するために、周囲音が選ばれた音声成分だけ好
都合に含んでいる時に、ユーザに依る作動に対応して作
動できるので、適応フィルターは選ばれた電気成分を電
気入力信号から実質的に濾過できる。適応フィルター
は、瞬時でない適応を行う時に、基準として電気入力信
号を用いて濾過特性にゆっくり適応するように更に作動
できる。レシーバーは濾過された信号を受信し且つ濾過
された信号を音声刺激要素に変換する。従って、聴覚補
助装置は、選ばれた音声成分に対応する任意の成分を実
質的に除去する音声刺激要素を与えるために、ユーザに
依る作動に対応して瞬時に適応することができる。
【００２４】或る実施態様に於いて、適応フィルター
は、むしろユーザより人に依る作動に晒される。本発明
は、選ばれた音声成分を含んでいる周囲音を受信するよ
うに適応され且つユーザが聞き取れる声要素を提供する
ように適応される聴覚補助装置を制御する方法も提供す
る。聴覚補助装置は、周囲音を受信し且つ周囲音を電気
入力信号に変換するトランスジューサーを備えている。
電気入力信号は周囲音で選ばれた音声成分に対応する選
ばれた電気成分を含んでいる。適応フィルターは基準に
基づく適応可能な濾過特性を備えている。フィルターは
濾過された信号を提供するために電気入力信号を濾過す
るように作動できる。レシーバーは、濾過された信号を
受信し且つ濾過された信号を音声刺激要素に変換する。
この方法は、ユーザと共に、聴覚補助装置を、選ばれた
音声成分を含んでいる周囲音の環境内に使用可能の状態
に配置し、かつ、選ばれた電気成分を電気入力信号から
濾過するために要求される濾過特性を決定する基準とし
て電気入力信号を用いて濾過特性と適応するためにユー
ザに対応して適応フィルターを作動させる方式を包含し
ている。
【００２５】
【実施例】図１は、入力トランスジューサー11と、フィ
ルター10と、増幅器13と、スピーカーのような出力トラ
ンスジューサー21と、または補聴器の場合に、レシーバ
ーを備えている、聴覚補助装置、好ましくは補聴器１を
図示している。入力トランスジューサー11、好ましくは
マイクロフォンは、音声をノイズのような好ましくない
成分６とスピーチのような好ましい成分８を含んでいる
環境から受信し、なおかつ、その電気出力信号を入力信
号としてフィルター10に送る。フィルター10は、ノイズ
のような好ましくない成分をこの入力信号から濾過し
て、濾過された信号を増幅器13に送る。増幅器13の出力
は、レシーバー21に送られて、増幅された音14を耳に伝
える。増幅器13は、Mangold などのアメリカ特許 No.4,
425,481の信号プロセッサー、または Engebretson など
のアメリカ特許 No.4,548,082の聴力障害を補償する補
聴器、信号供給装置、システム、方法に開示されている
デザイン、または聴覚補助装置アプリケーションに於い
て音声入力信号を増幅する任意の他の周知のデザインに
なることができる。フィルター10は適応フィルター16と
加算増幅器17と作動制御入力18も搭載している。フィル
ター10は好都合に遅延回路15をフィルター10の入力信号
と適応フィルター16の間にも搭載している。好都合に、
制御入力は手動プッシュボタンから構成している。オプ
ションのコンポーネント28と29は本発明の代替実施態様
に関連して後で説明される。
【００２６】図２を見ると、聴覚補助装置１がハウジン
グ30に組み込まれて図示されている。図示されているよ
うに、入力トランスジューサー11はハウジング30に組み
込まれているので、それは音声をユーザまたは着用者の
環境から受信できる。好都合に、入力トランスジューサ
ー11は方向性のあるタイプになる。レシーバー21は好都
合にハウジング30に組み込まれているので、それは増幅
された音を着用者の外耳管に取り付けられているイアー
ピース33に向けて送ることができる。好都合に、プッシ
ュボタン・スイッチ19は、制御入力18をフィルター10に
送り、ハウジング30の外部にアクセスできるように組み
込まれているので、それは聴覚補助装置のユーザのよう
に、人に依って作動されることができる。
【００２７】図２に図示されている聴覚補助装置は“後
耳”タイプの補助装置”であるが、本発明が広く使用さ
れている“内耳”と“内管”タイプの聴覚補助装置のよ
うに、他の形態の要因をもつ聴覚補助装置に用いられる
ことが認められ理解される。再び、オプションのコンポ
ーネント29は本発明の代替実施態様に関連して後で説明
される。
【００２８】更に詳細に次に説明されるように、フィル
ター10の濾過特性は、ユーザ環境に存在する固定暗騒音
のように、周囲の音声信号の選ばれた好ましくない成分
を濾過するために人またはユーザ作動適応モードで瞬時
に調整される。発明の或る実施態様に従って、濾過特性
は、適応モードがユーザのような人に依って再び作動さ
れるまで固定される。
【００２９】濾過特性は、適応フィルター16に固定され
ており、該適応フィルターは、当該固定されたノイズ濾
過信号を加算増幅器17に供給し、次いでマイクロフォン
11の入力信号からの入力信号からノイズ濾過信号（また
は基準信号）減算する様に作動する。基準信号が環境の
固定暗騒音と一致するレベルで、その固定暗騒音は、入
力信号から効果的に濾過されるので、レシーバー21に存
在しないし、増幅された音14に於いてユーザに依って聞
き取られることもない。
【００３０】ユーザ、または他の人は、作動制御入力18
を送ることに依ってフィルター10の適応モードを作動で
きる。作動制御入力18は、単にプッシュボタン・スイッ
チとする事が出来、プッシュボタン・スイッチは、その
ボタンが好ましくは瞬間的に押される時に、作動制御入
力18信号を送るものである。作動制御入力18と共に、適
応フィルター16はノイズ基準信号を遅延回路15から受信
する。適応フィルター16は、次に瞬時にその濾過特性に
適応して、遅延回路15のノイズ基準信号の特性と少なく
とも或る程度一致する信号を通す。
【００３１】オプションで、第２マイクロフォンはノイ
ズ基準信号を適応フィルター16に直接送るために使用さ
れることができる。この場合、遅延回路15は使用され
ず、入力信号と適応フィルター16間の接続は分離される
と思われる。遅延回路15は、使用しても良いが、第２マ
イクロフォンが入力信号の相関関係をノイズ基準信号か
ら効果的に除外するので不要になると考えられる。
【００３２】適応フィルター16は、エラー信号(e)を最
小限にするために、これらの信号を使用して、その濾過
特性を再構成する。適応フィルター10は、そこで、適応
プロセス中にマイクロフォン11に現れるノイズを濾過す
るように再構成または適応する。遅延回路15に依って誘
導される遅延は、除外されるように試みられる固定暗騒
音の一部でないスピーチのような一時的な信号入力にフ
ィルターが適応することを妨げる傾向を示す加算増幅器
17に基づくフィルター10の出力からノイズ基準信号の相
関関係を取り除く。
【００３３】ノイズ基準信号と１次入力信号を与える１
つのマイクロフォン11を使用すると、適応フィルター16
は、フィルター16が適応している間に希望された信号が
入力信号に現れると、ノイズだけでなく希望された信号
を除外する傾向を示す。本発明は、従って、ユーザのよ
うな人が、ノイズだけマイクロフォンに現れる時にフィ
ルター10の適応モードを、できるだけ最適の状態で作動
することを可能にする。例えば、ユーザは、会話中に区
切りを待つか、または会話中に区切りを要請して、適応
モードをこの区切り中に作動できると思われる。これ
は、フィルター10が、希望された信号の損失を招かず
に、フィルターを通るノイズを最小限にする特性に適応
することを可能にする。
【００３４】本発明は、従って、ユーザのような人のオ
ペレーターが、濾過されるように試みられる好ましくな
いノイズを定めることを可能にする。例えば、ユーザが
スピーチの濾過を希望していた場合、彼は、スピーチ信
号が周囲に現れる時間の間隔中にその濾過特性を再構成
するためにシステムを作動すると思われる。別の例とし
て、ユーザが回転中のモーターから生成されたノイズを
聞きたいと思う場合、濾過特性は回転中のモーターの音
が存在する状況から離れた静かな場所にセットされる。
【００３５】本発明は、適応フィルター16の種々の実施
態様を意図している。適応フィルター16は、最小変動時
間領域フィルター、増大されるKalmanノイズ・フィルタ
ー、またはWienerフィルターのような、アナログまたは
デジタル濾過回路を採用している。代わりに、フィルタ
ーは調整可能なノッチ・フィルターになる場合もある。
該フィルターのサンプルは、次に示す資料、すなわち、
Sage と Melsa の通信と制御のアプリケーションに依る
推定理論 McGraw Hill (1971)、N. LevensonとN. Wiene
r の 固定時間シリーズの挿入と平滑化 MIT Press (196
4)、Y. Z.Tsypkin の学習システムの理論の基本 Academ
ic Press, N.Y., N.Y. (1973)、M. Schwarz と L. Shaw
の信号処理 McGraw Hill, N.Y., N.Y.(1975)、および
D.E. Johnson と J.L. Hillburn の能動性フィルターの
瞬時の現実的なデザインJohn Wilev & Sons, N.Y., N.
Y. (1975) に説明されている。適切なデジタル・フィル
ターの例は、D. Graupe のタイム・シリーズ分析、識別
と適応濾過 KriegerPublishing Co., Melba, FL. (198
4), pp. 20-100 の文献に見受けられる。
【００３６】適応フィルター16の適応モードを始動し且
つ制御する少なくとも４つの好まれる方式がある。或る
実施態様に従って、適応モードは、プッシュボタン・ス
イッチ18を各々押して且つ離すことに依りユーザに依っ
て始動され終了される。適応モードに保持されたまま、
適応フィルター16はマイクロフォンに現れる信号（ノイ
ズ）の変動する条件に対応して適応することを続ける。
【００３７】適応フィルター16の特性は、極めて急速に
安定した状態に収斂するが、これらの特性は、ユーザが
プッシュボタンを離して適応モードを終了する時まで、
変動する周囲の音に相応して変わることが可能になると
考えられる。この実施態様の長所は、補聴器のユーザが
ユーザが聞く内容に基づいて適応フィルター16の濾過特
性を固定できることにある。
【００３８】代替実施態様に於いて、適応フィルター16
は、フィルターの濾過特性が希望された設定条件に集中
すると、ただちに適応を自動的に終了する。前者のアプ
ローチと対照的に、適応モードは従ってユーザに依って
始動されるが、その後に適応プロセスは、プッシュボタ
ン・スイッチ18が離される時にかかわらず自動的に終了
されると思われる。この第２の実施態様の場合、適応を
終了するために用いられる集中基準は用いられるフィル
ターのタイプに依存する。LMS（最小平均２乗）適応が
フィルターに用いられている場合、集中基準は（最小限
にされなければならない）エラー信号の強度に換算して
或いはそれらが適応される係数の平均増分（0.0にアプ
ローチしなければならない）に換算して定義されること
ができる。これらの基準の何れか或いは両方が達成され
ると、適応は自動的に終了される。
【００３９】LMS または固定される適応レートの他の方
法と共に、時間ベース基準は用いられることができる。
適応は自動的に終了され且つ係数は指定された経過時間
の後、例えば１秒以内に最終値に固定される。 ここで
図３を見ると、図１に図示されている適応フィルター16
としての使用に適した適応フィルター50の１例が更に詳
細に図示されている。適応フィルター50は複数のタップ
1,2,3...N と複数の対応するタップ係数 1,2,3...N を
搭載している。適応フィルター50は、ブロック52に依っ
て示されているように、入力データｄ(n)のデータ・ス
トリームを受信する。その出力を適応フィルター50の入
力に送る、事前処理回路54（図１の遅延回路15のよう
な）が普通の状態で与えられている。時間に関して任意
に与えられるポイントで、適応フィルター50は、[u(n),
u(n-1),u(n-2)...u(n-N)]に等しいデータＵ(n)のベクト
ルを保持する。このデータのベクトルはタップ 1,2,
3...N に維持される。適応フィルター50は、時間ｎに関
して与えられたポイントで、[ha(n,1),ha(n,2),ha(n,
3)...ha(n,N)]に等しい係数Ｈa(n)のベクトルを更に搭
載している。適応フィルター50は、各々個々のタップに
保持されているデータとその対応する係数を掛け算し、
且つ[Ha(n)]tU(n)に等しい出力ｘ(n)を、時間ｎに関し
て任意に与えられるポイントで、生成するために、これ
らの積を合計する手段を搭載している。
【００４０】適応フィルター50は、例えば、ｅ(n)=ｄ
(n)-ｘ(n)の時に、ｄ(n)とｘ(n)すなわちＥ([e(n)**2])
の間で２乗される差の推定値を最小限にするためにＨa
係数ベクトルを更新して適応されることができる。時間
(n+1),Ha(n+1))で更新される係数ベクトルは、最小平均
２乗(LMS)適応手法を用いて Ha(n-1)=Ha(n)+ue(n)U(n)
として計算される。
【００４１】適応と集中のレートは、(1)Ｕの大きさ、
(2)係数更新の頻度、または(3)更新で修正される係数の
数を変えることに依ってLMSとサイン-サインの幾つかの
異なる方式で制御されることができる。LMSを用いる
と、係数増分、ue(n)U(n)は、フィルターが集中し且つ
ｅ(n)が最小限にされると、小さい値にドライブされ
る。サイン-サイン適応を使用すると、しかし、係数増
分、u(sgn[e(n)U(n)])は、Ｕだけに依存し、なおかつ、
フィルターが集中しても変わらない。
【００４２】発明の別の実施態様に従って、適応フィル
ター16はそれが“低速適応モード”で連続して作動する
ように構成される。このモードに於いて、それは非常に
低速のレートで連続して適応する。低速適応モード制御
入力29（図１を参照）、好ましくはスイッチは、適応フ
ィルター16をその連続低速適応モードに切り替えるため
に与えられる。低速適応レートは、濾過特性の変動が補
聴器のユーザに実質的に聞こえないように選ばれるが、
段階的な変動と暗騒音に相応する適応を与える速度でな
ければならない。１例として、低速適応の変動の好まれ
るレートは、瞬時適応より遅い速度の単位になる。低速
適応のレートは瞬時適応のレートの1/32の単位になるこ
とが望ましい。或る実施態様の場合、低速適応のレート
周期は1〜 10 分間の範囲になると思われる。従って、
この適応フィルター16の実施態様は、制御入力18に依っ
て作動されるので、前述の発明の第１の実施態様に関し
て既に概略的に説明されているタイプの第１の“低速濾
過モード”と第２の“高速濾過モード”を提供すること
になる。いま述べられたように、しかしそれを限定せず
に、高速濾過モードは低速濾過モードの適応のレートよ
り約32倍もはやいレートで適応を提供することが望まし
い。一般的に、適応フィルター16は、その高速濾過モー
ドに於いて約１秒以内に自ら適応するように好都合にデ
ザインされている。低速適応モードの適応のレートは、
悩ましい“ポンプ”音を生成する速度にならないように
更に好都合に選ばれる。
【００４３】その低速濾過モードに於いて、適応フィル
ター16はマイクロフォンに現れる任意の信号にゆっくり
と連続して適応する。スピーチが関心のある希望された
信号である典型的な状態に於いて、除去または減少され
るように試みられる好ましくないノイズは希望されたス
ピーチ信号より長い間隔で周囲に存在することが分かっ
ている。従って、フィルターの濾過特性の真の変動は、
好ましくないノイズを減少する傾向を示す設定条件に向
かう。しかし、好ましい信号が周囲に連続して存在する
或る環境に於いて、低速適応モードで作動している適応
フィルター16は、関心のある好ましい信号を除去するよ
うに事実上適応する傾向を示すと思われるので、好まし
くないと思われる。従って、発明のこの低速適応／高速
適応の実施態様は、ユーザが適応フィルター16を制御入
力18から作動して、作動された時に存在する周囲音に瞬
時に適応できるので、その後、適応フィルター16は、低
速適応／高速適応モードが再び作動されるまで固定され
たままになる。 好都合に、瞬時適応の後に、適応フィ
ルター16は、その低速適応モードに戻り、ノイズ条件の
段階的な変動に追従すると思われる。
【００４４】従って、本発明は、濾過適応プロセスを選
択して制御するために、人、普通は補聴器のユーザの感
覚を使用する、聴覚補助装置または補聴器を提供する。
これは、Graupeなどの 721特許に開示されているシステ
ムの紛らわしさの大半を除去することを可能にし、且つ
更に、好ましくない“ポンプ”作用も解消する。本発明
の聴覚補助装置は、しかし、Graupe などの 721 特許に
開示されているシステムの長所の全てでなくても、その
大半をそのまま保っている。更に、本発明の聴覚補助装
置は、補聴器のユーザが補聴器の濾過特性外の或るコン
トロールを楽しむので、なおかつ、濾過特性は補聴器の
デザインに依ってセットされ予めプログラム設定された
変更できない基準と逆のユーザのニーズと希望に直接対
応して変動されるので、Graupe などの 721 特許に開示
されているシステムより更に好ましい。
【００４５】特に、本発明の聴覚補助装置は、ユーザが
除去されるように試みられる“好ましくない”暗騒音を
定義できる機能も提供する。そのうえ、低速適応モード
で連続して適応する発明の代替実施態様は、Graupe な
どの 721 特許に開示されているシステムに依って生成
される悩ましい“ポンプ”ノイズを同時に除去しなが
ら、周囲の暗騒音を変更するように連続して適応するた
めに Graupe などの721 特許に開示されているシステム
の優れた特性も提供する。更に、本発明の聴覚補助装置
は、ユーザの周囲に於けるスピーチの有無を検出する回
路を要求しないのでGraupe などの 721 特許に開示され
ているシステムよりデザインが単純になり且つコスト的
にも安くなる。
【００４６】図４を見ると、発明の方法がブロック・ダ
イアグラム・フローチャートの形態で図示されている。
図４に一般的に図示されているように、この方法は、フ
ィルターがユーザと共に使用するように配置されていて
且つ初期濾過構成に相応して始動されるステップ60か
ら、例えば聴覚補助装置１のパワー・オン時に始まる。
適応フィルター16は、特性が固定されるように或いはフ
ィルターがゆっくりと連続ベースで適応するようにセッ
トされることができる(62)。
【００４７】ブロック64は、フィルターがゆっくりと適
応するようにセットされている場合に固定された特性ま
たは低速変動特性の何れかで、濾過するフィルターのオ
ペレーションを示している。適応フィルター16は、ユー
ザ（または自動作動システム）が、ブロック66に依って
図示されているように、適応フィルター16を作動して瞬
時に適応しない限り且つそれまで、この状態で作動する
ことを続ける。前述のように、ユーザまたは自動システ
ムは、好ましくない暗騒音だけが周囲に存在する時に瞬
時適応を好都合に作動して、適応フィルター16がその濾
過特性を瞬時にセットして好ましくないノイズを濾過す
るようにさせる。瞬時適応が終了すると、適応フィルタ
ー16は、固定された特性で作動するか或いは低速で適応
するように戻されてセットされ(62)、なおかつ、通常の
濾過オペレーション(64)に戻る。
【００４８】適応フィルター16がオペレーションのその
通常モードで濾過している間ゆっくり濾過するようにセ
ットされる場合、適応は濾過応答の急激な変動がユーザ
に依って認識されないようなペースで行われるので、聴
覚補助装置１のユーザを悩ます“ポンプ”音の発生を防
止するが、適応フィルター16が通常のノイズ条件に相応
して段階的に調整することを可能にする。
【００４９】適応フィルター16の補聴器のアプリケーシ
ョンは、音声刺激要素が増幅された音になる、聴覚補助
装置の実施例を引用して説明されてきたが、ユーザが聞
き取れる要素の形態で音の感じを提供する他の手段が、
スピーカー21の代わりになることも考えられる。例え
ば、限定する状態でなく、聴覚補助装置１の出力は、ユ
ーザの耳に差し込まれる電極に印加される電気的な刺激
になると考えられ、またはユーザの身体に加えられる触
覚の形態になると考えられる。該刺激を伝える技術と装
置は、技術上周知のことなので、ここでは説明されな
い。
【００５０】本発明は、聴覚補助装置の技術に対するそ
のアプリケーションに於いて特に有用であるとともに、
計測アプリケーションに於けるノイズを濾過するために
用いられる例に関して、ほとんどの通信システムと非通
信関連信号処理システムに於いて、アプリケーションを
更に一般的なものにしている。図５を見ると、システム
70と一般的に表されている他のアプリケーションに用い
られる本発明のフィルターが図示されている。
【００５１】入力信号74のソースは、好ましくない成分
を除去するために濾過されるように試みられる適応フィ
ルター16に入力信号を与える。入力信号ソース74は、例
えば、装置のオペレーターのヘッドセット、例えば戦闘
機のパイロットまたはタンクのオペレーターのヘッドセ
ットのマイクロフォンになると思われる。このようなケ
ースでは、除去されるように試みられる暗騒音は、操作
される装置のノイズ、例えば、前述の例に関して、ジェ
ット機の操縦室またはタンク内部に存在するノイズであ
る。適応フィルター16は、マイクロフォンの入力のスピ
ーチ成分の装置からくるノイズを濾過するために用いら
れることができるので、ブロック76に一般的に示されて
いる、通信システムの受信端の音声の明瞭度が向上する
ことになる。
【００５２】適応フィルター16は、関心のある信号が、
例えば、オシロスコープ・プローブまたはサーモカップ
ル・プローブのような測定プローブから得られる計測ア
プリケーションの入力信号を濾過する際にも役に立つ。
これらのケースでは、除去されるように試みられるノイ
ズは好ましくない電気的な暗騒音になり、なおかつ、濾
過された入力信号は、例えば、ブロック76に依って一般
的に図示されているように、計測増幅器または他の計測
信号処理回路に印加される。
【００５３】適応フィルター16の前述のアプリケーショ
ンは、特定の条件を限定することを意図されておらず、
適応フィルター16が組み込まれる可能性がある幅広い信
号濾過アプリケーションを単純に図示しているだけであ
る。この点に関して、適応フィルター16は、信号処理ス
トリームの任意の位置に応用されることができて、なお
かつ、入力信号のソースの近くのアプリケーションに限
定されるわけでない。例えば、それは他の信号処理回路
のダウンストリームに実施されることができると思われ
る。
【００５４】
【発明の効果】発明はその好まれる形態を越えて説明さ
れてきたが、当業者は、種々の変更と修正が次に示す特
許請求項に記載されている発明の精神と範囲を逸脱せず
に、そこに加えられることができることを認めると思わ
れる。
【図面の簡単な説明】
本発明に関する前述の長所、構造、オペレーションは、
次に示す説明と添付図面から更に簡単に明らかになる。
【図１】図１は、本発明に従う濾過システムを備えた聴
覚補助装置のブロック図である。
【図２】図２は、ハウジングに組み込まれている図１の
聴覚補助装置の透視図である。
【図３】図３は、本発明に従う濾過システムに用いられ
ることができる適応フィルターの１例の単純化されたブ
ロック図である。
【図４】図４は、本発明に従うフィルター適応の方法を
示す単純化されたフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の代替アプリケーションを示す
単純化されたブロック図である。
【符号の説明】
１…聴覚補助装置（補聴器） ６…好ましくない成分（ノイズ） ８…好ましい成分（スピーチ） 10…フィルター 11…入力トランスジューサー 13…増幅器 14…増幅された音 15…遅延回路 16…適応フィルター 17…合計増幅器 18…制御入力 19…プッシュボタン・スイッチ 21…レシーバー 30…ハウジング 50…適応フィルター 54…事前処理 60…初期特性に依る濾過オペレーションの始動 62…固定された特性または低速適応オペレーションにセ
ット 64…濾過（低速適応セットの場合に適応） 66…ユーザ作動に対応する瞬時適応 74…装置オペレーター ハンドセット マイクロフォン 計測プローブ 他の電気入力信号 76…通信システム 計測機器 他の信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ パワーズ フラベル アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選ばれた音声成分を含んでいる周囲の音
    を受信するように適応される聴覚補助装置に於いて、ユ
    ーザが聞き取れる音声要素を提供すように適応され、前
    記の周囲音を受信するように適応されるトランスジュー
    サーを備えていて、前記のトランスジューサーは前記の
    周囲音を電気入力信号に変換し、前記の電気入力信号は
    前記の周囲音に於ける前記の選ばれた音声成分に対応す
    る選ばれた電気成分を含んでいて、前記の濾過された信
    号を受信し且つ前記の濾過された信号を前記の音声要素
    に変換するレシーバーを備えていて、前記の電気入力信
    号を受信し且つ濾過された信号を与える適応フィルター
    を特徴とし、前記の適応フィルターは基準に基づいて適
    応可能な濾過特性を備えていて、前記の適応フィルター
    は前記の選ばれた電気成分を前記の電気入力信号から濾
    過するために要求される前記の濾過特性を決定する前記
    の基準として前記の電気入力信号を用いて前記の濾過特
    性に適応するために前記のユーザに依る作動に対応する
    前記の聴覚補助装置。
  2. 【請求項２】 前記の適応フィルターは前記の選ばれた
    電気成分を前記の入力信号から濾過するために要求され
    る濾過特性を決定する基準として前記の電気入力信号を
    用いて前記の濾過特性に瞬時に適応するために手動で作
    動される信号に対応し、前記の適応フィルターは、瞬時
    でない適応を行う時に、前記の選ばれた電気成分を前記
    の電気入力信号から濾過するために要求される前記の濾
    過特性を決定する基準として前記の電気入力信号を用い
    て前記の濾過特性にゆっくりと適応するように作動でき
    る請求項１に記載の聴覚補助装置。
  3. 【請求項３】 前記の周囲音は、或る時点に於いては専
    ら選ばれた音声成分を含んでいて、別の時点に於いて
    は、前記の選ばれた音声成分と選ばれていない成分を共
    に含んでいて、なおかつ、前記の適応フィルターは、前
    記の周囲音がほとんど前記の選ばれた音声成分だけ含ん
    でいる時に、前記の選ばれた電気成分からほとんど構成
    されている前記の電気入力信号に基づいて前記の濾過特
    性に瞬時に適応するように適応できて、なおかつ、前記
    の適応フィルターは、瞬時でない適応を行う時に、前記
    の電気入力信号に基づいて前記の濾過特性にゆっくりと
    適応するように更に作動できる請求項１に記載の聴覚補
    助装置。
  4. 【請求項４】 前記の適応フィルターは、前記のユーザ
    に依る前記の作動に対応して、前記の濾過特性に瞬時に
    適応するように作動できる請求項１、２、または３に記
    載の聴覚補助装置。
  5. 【請求項５】 前記の濾過特性は前記の瞬時の適応が終
    了した後に且つ前記のユーザが前記の適応フィルターを
    再び作動するまで固定される請求項４に記載の聴覚補助
    装置。
  6. 【請求項６】 前記のユーザに依る前記の適応フィルタ
    ーの作動を与えるために前記の適応フィルターに電気的
    に接続されている手動で作動されるスイッチを更に具備
    している請求項１、２、または３に記載の聴覚補助装
    置。
  7. 【請求項７】 前記の適応フィルターは前記のユーザに
    依って１度作動されると瞬時の適応を続けて実施し且つ
    前記のユーザに依る作動の解除に対応して前記の瞬時の
    適応を終了する請求項１、２、または３に記載の聴覚補
    助装置。
  8. 【請求項８】 前記の適応フィルターは予め設定された
    終了基準に基づいて自動的に瞬時の適応を終了する請求
    項１、２、または３に記載の聴覚補助装置。
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