JPS60239200A - 補聴器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔背　景〕 従来、難聴者の聞こえを補助する手段として補聴器があ
る。補聴器は、難聴者の聴取能力を正常者のそれに近づ
けるために、外来の音声信号を増幅してより大きな音を
耳に伝える機能と、難聴者の聞こえの特性、すなわち、
振幅周波数特性を正常者のそれに近づける機能とを備え
ている。

前者の機能は、一般に難聴者の最小可聴音圧レベルが上
っているために、正常者が聴こえる音も難聴者では聰こ
えない場合があるので、これを補うために必要である。

一方、後者の機能は、正弦波信号にようて検査された難
聴者の聞こえの特性を補うために１必要である。

この特性補正を第１図を用いて説明する。

第１図は等ラウドネス曲線と呼ばれる特性を示゛　した
もので、聴取者にとって一定の音の大きさに聴こえるた
めに必要な正弦波信号の音圧レベルを表わしている。図
の実線Ｎは、７０ホンの音に対する正常者の等ラウドネ
ス曲線を示している。また、点線Ａは、矯聴者の典型的
な等ラウドネス曲線の一例を示している。

この図かられかるように、難聴者は約１　）Ｇ（ｚ以下
では正常者と同じ特性を有しているが、それ以、上の周
波数域では感度が低下している。特に、４ＫＨｚ域にお
いて最も感度が低くなっていることがわかる。

難聴者の特性を正常者のそれに近づけるためには、ＡＩ
ＩＩＩ線とＮ曲線の差分が振幅周波数特性になるような
バンドパス又はバイパスフィルタを用いることによって
、わるいは原信号の高域周波数成分を増幅する増幅器を
用いることによって、原信号の特性を補い、それを耳に
伝えればよい。そこで、実際の補聴器では、上記のフィ
ルタを用いることによって原信号の特性を補正している
。この方法によれば、難聴者の特性を完全に補正するこ
とは出来ないが、正常者の特性に近づけることができる
。

しかしながら、上記した従来の補聴器は、第１図および
上記の説明から明らかなように、難聴者の感度が悪くな
った領域の特性を改良しているので、補聴器の改善に限
度があるという欠点があった。

〔目　的〕

本発明の目的は、難聴者が有する正常な、あるいは正常
に近い周波数範囲で音声の言語的特徴を認識しやすくし
た補聴器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、使用者自身の聞こえの特性
、あるいは好みに応じて％性を変えることが可能な補聴
器を提供することにある。

〔概　要〕

本発明の要点は、原信号に、難聴者が有する正常な、お
るいは正常に近い周波ａＩＦ域を有する零交差波を適度
に混合し、音声の明瞭度を上げるようにした点、および
混合の割合と零交差波の周波数帯域は、可変にして使用
者に選択させるようにした点にある。

〔実施例〕

先ず、本発明の詳細な説明する。

第１図に示したように、難聴者の多くは正常者の特性と
変らない周波数範囲を有している。したがりて、この周
波数域で音声のＭ語的特徴を聰き取ることが出来れば、
感度が悪くなった領域を無理に使用しなくてもよいこと
になる。

一般に、音声の明瞭度を上げる方法には、合成音成の音
質を向上させるフレーク（ｆｒｅｎａ）　と呼ばれる信
号処理法がある。この方法では、まず零交差波信号を形
成し、これにもとの音声の包絡波を重畳している（岩披
講座情報料学２１パターン認識と図形処理、Ｐ６４）。

零交差波信号は、もとの信号の零交差間隔だけの清報を
持つ単純な信号であるか、音韻性が良く保存されている
。すなわち、本来小振幅である子音部が強調されている
。その反面、高調波歪が多く含まれているために音質が
悪い。そこで、音質を向上させる方法としてもとの音声
の包絡波を重畳するのである。

ここで、第２＠を用いて零交差波信号について説明する
。

第２図の（ａ）は信号のモデルを示している。ずｌわち
、小幾幅で比較的周波数の高いＳＩと大振幅で比較的周
波数の低いＳ２を有する信号で必る。この信号に増幅と
信号のピークをクリラグする処理な繰如返えし行なう七
、同図（ｂ）の＋うな矩形波を得る。これが零９差波で
ある。

また、同図（ｃ）には、もとの信号（ａ）を微分して得
られる信号を示している。これに対して、同図（ｄ）は
、上記と同様に信号（、）に増幅と信号のピークをクリ
ップする処理を繰り返えすことによって得られた零交差
波を示している。

本発明は、上記した音声の明瞭度を上げる方法を、難聴
者の正常者の特性と変わらない周波数範囲あるいはそれ
に近い周波数範囲で適用すると、難聴者が音声の言語的
特徴を聴き取り易くなるであろうといり新規な着想に基
づいてなされたものである。

以下に、第３図を用いて、本発明の一実施例を説明する
。

図において、１はマイク目ホ／、２はマイクアンプ、３
はバッファアンプ、６は微分回路、７は増幅回路、８は
リミッタ回路、９はバンドパスフィルタ、１０は増幅回
路、１１は加算回路、１２はパワーアンプ、１３扛イヤ
ホーンを示している。

ココニ、バンドパスフィルタ９は高域のカットオフ周波
数を切り換えることができるフィルタでろシ、また、増
幅回路１０は増幅率可変の回路でおる。

次に、本実施例の動作を説明する。

マイクロホン１にｐいて音声信号を検知し、マイクアン
プ２、バッファアンプ３により信号を増幅する。バッフ
ァアンプ３の出力信号は、２つの経路に分けられる。経
路５は音声の原信号をそのまま混合回路１１に伝送し、
経路４は零交差波を形成する回路系に信号を伝送してい
る。

経路４の信号は、微分回路６において微分され、増幅回
路７において増幅された後、リミッタ回路８において一
定の振幅に制限される。点線ａで示した回＄６．７．８
は零交差波を形成する零交差波形成回路である。

零交差波形成回路ａ′ｃ形成された零交差波は、帯域を
切ル換えることのできるバンドパスフィルタ９によりて
帯域制限される。帯域制限する理由は、零交差波はもと
の信号に対して高周波歪を多く含むために、可能な限シ
それを除去する必要があるためである。しかし、音声の
貧語的特徴は、高域周波数にも存在し、高域成分を除去
し過ぎると音声の明瞭度を欠くことになる。そこで、バ
ンドパスフィルタの高域周波数におけるカットオフ周波
数を変えた特性を複数個用意しておき、使用者が好みの
特性を切シ換えて選択出来るようにしている。

第４図はバンドパスフィルタ９の特性の一例を示してい
る。図において、低域周波数における特性ｆ１のカット
オフ周波数は２００Ｈｚ　Ｋ設定しである。この値は、
音声信号の成分はこれ以下の周波数で妹、音声の特徴へ
の寄与が少なくなること、ンよびイヤホー７における歪
発生を押えることな考慮して設定されている。

一方１、ａＩ城におけるカットオフ周波数は、ｆｈｌか
らｆｈｌにいたる４種類が用意されている。カットオフ
周波数はそれぞれＩ　ＫＨｚ、　２．５　ＫＨｚ、　５
幻（ｚ　、１０　ＫＫｚ　１あυ、難聴者がイイする正
常な、あるいは正常に近い周波数範囲になされている。

補聴器の使用者は、これ等の特性を任意に選択すること
ができる。

帯域制限された信号は、増幅率可変の増幅回込ｌＯにお
いて増幅あるいは減衰される。この信号の振幅は、経路
５を伝送されたもとの信号に対して１から１／３の割合
に設定され、かつこの兎囲で連続可変としている。した
がって、この値も使用者により任意にセント出来る。上
記の２９の信号は、加算＠路１１に３いて加算され、パ
ワーアンプ１２をへてイヤホーンに伝送される。

以上のように、本実施例によれば、難聴者が有する正常
な、あるいは正常に近い周波数範囲で、音声の明瞭度を
上げているので、難聴者は音声の言語的特徴を明りよう
に認識することができる。

次に、本発明の第２実施例を説明する。一般に、音声を
認識する際、重要な特徴の一つである子音は、多くの場
合音声波形の最初の部分に現われる。

この最初の部分に現われるという点に着目すると、前記
の信号処理回路よシ一層精密な信号処理回路を比較的簡
単に構成出来る。

第２実施例の回路の概要を第５図と第６図により説明す
る。

第５図において、１４は包絡波形成回路、１５は微分回
路、１６は整流回路、１７は増幅回路、１８は電圧制御
増幅回路を示している。なお、バッファアンプ３より前
段の回路および混合回路１１より後段の回路は第３図と
同じである。

マイクロホン１で検知し、マイクアンプ２およびバッフ
ァアンプ３で増幅された信号は、増幅回路フでさらに増
幅される。その後、リミッタ回路８によって形成された
零交差波は二つの経路に分けられ、一方の信号は包絡波
形成回路１４に入力される。

零交差波とその包絡波は、第６図（ｂ）および（、）に
示すような波形になる。この包絡波（ｅ）は、微分回路
１５、整流回路１６によシ第６図の（ｆ）および（ｇ）
のような波形の信号に変えられる。すなわち、前記零交
差波（ｂ）の立上り部分に相当する包絡波（ωが得られ
る。この信号（ｇ）は増幅回路１７で増幅され、電圧制
御増幅回路１Ｂの制御信号となされる。

一方、リミッタ回路８の零交差波は、微分回路６により
微分されて第２図の（ｄ）に相当する波形の信号を得る
。この信号が電圧制御増幅回路１８の入力信号である。

信号葎）によって増幅率が制御された電圧制御増幅回路
１８の出力信号は、もとの信号における立上り部分が強
調された零交差波となっている。この信号に対する以後
の処理は、前記の第３図における回路ブロックと同じで
ある。すなわち、バンドパスフィルタ９、増幅回路１０
を通し、原信号との混合が行なわれる。

この実施例によれば、音声信号の立上環部分の特徴を強
調した信号が得られるので、特に子音が明シようになる
。

次に、第７図により、前記第１実施例の第３図の回路プ
ルツクの一具体側を説明する。

図において、点線の枠で囲んだａ、９．および１１は、
第３図の符号と対応しておシ、それぞれ零交差波形成回
路、バンドパスフィルタおよび加算回路を示している。

次に、本具体例の動作を説明する。マイクロポンで検知
された音声信号は、マイクアンプ、バッファアンプ３に
よシ増幅される。バッファアンプ３の出力信号は二つの
経路に分けられ、一つは零交差波を得る回路ａに′入力
される。

この回路では、まずオペアンプ６′で構成される微分回
路によって信号を微分し、オペアンプ７′で構成される
増幅回路によって増幅し、オペアンプ８′で構成される
リミッタ回路によって所定の振幅以上の波形をクリップ
する。この回路によって得られた零交差波の波形は、第
２図（ｄ）に示される形をしている。

こうして得られた零交差信号は、バンドパスフィルタ９
によって周波数帯域が制限される。このフィルタ回路は
、コンデンサと抵抗によって構成されるバイパスフィル
タ１９と、オペアンプ２１によって構成されるローパス
フィルタが組合せられたものである。ローパスフィルタ
のカットオフ周波数は、それぞれ値の異なる４個のコン
デンサをスイッチ２０によって切シ換えることにより、
４ａ類設定することが出来る。バンドパスフィルタ９の
特性は、既ＶＣ第４図で説明した所であるので、その説
明は省略する。

バンドパスフィルタ９の出力信号は、可変抵抗１０をへ
て、オペアンプ２２により構成される加算回路１１へ入
力される。可変抵抗１０は、ノ（ソファアンプ３のもう
一方の出力信号と、）くンド、くスフイルタ９の出力信
号との混合比を変えるだめのものである。加算回路１１
の出力信号は、パワーアンプをへてイヤホーンに伝送さ
れる。

この具体例では、もとの信号の振幅がある一定値以上に
なると、バンドパスフィルタ９の出力信号は一定値とな
る。しかし、もとの信号の振幅は常に変動しているため
、加算回路１１における両信号の混合比は常に変化して
いることになる。しかし、混合比の変化の内容を見ると
、もとの信号振幅が比較的小さな場合には零交差信号成
分が比較的多く混合され、また逆に、もとの信号振幅が
大きくなると零父差侶号の成分は比較的少なくなるので
ある。したがって、前者の場合は音声の特徴をよシ聴き
取シやすくなるし、後者の場合は音が大きくなるという
意味で音声の特徴が聴き取りやすくな９、特に問題を生
じることはない。

次に、前記の第５図に示した前記第２実施例の回路ブロ
ックの一具体側を第８図を用いて説明する。１図におい
て、点線の枠で囲んだ回路ａは零交差波形成回路、２３
は包絡波形成回路、２４はオペアンプを用いた微分回路
、２５は半波整流のためのダイオード、６′は微分回路
、２６は電圧制御増幅回路を表わしている。

図の回路において、マイクロホンで検知された音声信号
は、マイクアンプ、バッファアンプ３により増幅されて
、前記の具体例のように二つの経路に分けられる。一方
の信号は、零交差波形成回路ａに入力される。

この零交差波形成回路ａはオペアンプ７′による増幅回
路とオペアンプ８′により構成されるリミッタ回路より
なシ、この出力信号は第２図の（ｂ）に示されたような
波形となっている。この出力信号はさらに二つに分けら
れ、一方は微分回路６′にょって微分され、この信号が
電圧制御増幅回路２６の入力信号となっている。この微
分回路６′の出力信号は、第２図の（ｄ）のような波形
であり、前記の具体例における零交差波と同じものにな
っている。

他方に分れた信号は、ダイオード、抵抗寂よびコンデン
サによって形成される包絡波形成回路２３によって信号
の包絡波が形成され、これをオペアンプによって構成さ
れる微分回路２４により微分する。微分された信号はダ
イオード２５により半波整流される。この信号は第６因
の（ｇ）に示したような信号である。この信号が電圧制
御増幅回路２６の制御信号となる。この制御信号は、音
声信号の立上り部分に相当し、音声信号の立上り部分に
相当する零交差波を大きく増幅するように制御するため
、電圧制御増幅回路の出力信号は、もとの音声信号の立
上り部分の零交差波となってい、る。

以上の回路によって、音声信号の立上り部分の特徴を強
調した信号を得ることができる。

なお、上記の具体例では、主としてオペアンプを用いた
能動型の回路構成となっているが、受動型の回路構成に
よっても、同様な効果を得ることが出来る。

また、上記の実施例ではりミンク回路を用いているが、
いわゆるゼロクｐスディテクタを用いることによっても
同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

〔効　果〕

本発明の補聴器によれば、音声信号により形成される零
交差波信号を、難聴者が有する正常な、ちるいは正常に
近い周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタで帯域
制限し、もとの音声信号に対して１〜１／３の割合で混
合することに゛よυ、難聴者が肩する正常な、ちるいは
正常に近い周波数範囲で音声の特徴を認識しゃすぐして
いるので、難聴者が音声の言語的特徴を聴き取り易くな
るという大きな効果がある。また、本発明の補聴器は、
使用者自身の聞こえの特性、あるいは好みに応じて特性
を変えることが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常者と難聴者の等２ウドイ・ス特性図、第２
図はモデル信号とその零交差波の波形図、第３図は本発
明の一実施例のブロック図、第４図はバンドパスフィル
タのｅａ図、第５図は本発明の第２実施例のブロック図
、第６図は零交差波と制御信号の波形図、第７図は前記
第１実施例の一具体側を示す回路図、第８図は前記第２
実、流側の一具体側を示す回路図である。 ３・・・バッファアンプ、６・・・微分回路、７・・・
増幅回路、８・・・リミッタ回路、９・・・バンドパス
フィルタ、１０・・・増幅回路、１１・・・加算回路、
１４・・・包絡波形成回路、１５・・・微分回路、１６
・・・整流回路、１７・・・増幅回路、１８・・・電圧
制御増幅回路 代理人弁理士　平　木　道　人 ２１図 ２２　図 第　３　図 第　４　図 １００　５００１Ｋ　５Ｋ　ＩＯＫ 周波数（七） 第　５　図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声などの信号から零交差波を形成する手段と、
   咳零交差波の周波数帯域を、難聴者が有する正常な、あ
   るいは正常に近い周波数帯域に制限するフィルタ手段と
   、該フィルタ手段に設けられた複数個のカットオフ周波
   数を選択する手段と、上記の音声などのもとの（ｉ脅と
   、該フィルタ手段の出方信号とを混合する手段と、該混
   合手段における混合比を変えることが出来る手段とを具
   備したことを特徴とする補聴器。
2. （２）前記零交差波の立上シ部分の特徴を強調したこと
   を特徴とする特許 補聴器。