KR100984722B1 - 마이크로폰을 외이도 개구부에 설치하는 이괘형 보청기 - Google Patents

마이크로폰을 외이도 개구부에 설치하는 이괘형 보청기 Download PDF

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Abstract

보청기 장용자가 전후 방향에 대한 음원 위치를 추정하기 쉽고, 또한 보청기 장용시의 심미성을 높일 수 있는 이괘형 보청기를 제공한다. 본 발명의 이괘형 보청기는 인체의 귀에 장착되어 사용되는 것으로서, 주위음을 수음하여 입력신호를 생성하는 마이크로폰(101)과, 상기 입력신호에 기초하여 출력신호를 생성하는 신호처리수단(102)을 적어도 포함하고, 상기 귀에 장착가능한 이괘부(110)와, 상기 출력신호에 기초하여 출력음을 재생하는 리시버(103)를 구비한다. 또한, 마이크로폰(101)은 이괘부(110)가 귀에 장착된 경우 외이도(220)의 연장상으로서 이륜(901)과 이주(902)와 이수(903)로 정의되는 면 보다도 고막측에 위치하는 외이도 개구부에 배치된다.

Description

마이크로폰을 외이도 개구부에 설치하는 이괘형 보청기{BEHIND-THE-EAR HEARING AID WITH MICROPHONE MOUNTED IN OPENING OF EAR CANAL}
본 발명은 마이크로폰을 외이도 개구부에 설치하는 이괘형 보청기에 관한 것이다.
종래의 보청기로서, 이괘형 보청기, 콘차형, 카날형 등의 이혈형 보청기가 있다. 보청기 장용자는 이괘형 보청기가 작아 이개의 뒤쪽에 두면 눈에 띄기 어렵다는 심미성의 관점에서 이혈형 보청기와 비교하여 이괘형 보청기를 선호하는 경향이 있다.
종래의 이괘형 보청기의 일예로서, 구성요소를 2개 갖는 것이 있다. 2개의 구성요소란 이괘부(Behind The Ear: BTE)와 이혈부(Completely In the Canal: CIC)이며, 이괘부에 마이크로폰, 전지, 신호처리수단을 가지며, 외이도내에 리시버를 갖는다. 종래, 보청기 본체에서 고막면까지를 음도 튜브를 통하여 전달하였지만, 이 보청기에서는 리시버를 외이도내에 두어 고막면에 직접 음을 전함으로써 광대역의 음을 전달할 수 있는 이점이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 외이도내에 배치되는 리시버를 외이도 리시버(Receiver In Canal: RIC)라 한다.
또한, 보청기 장용자의 이개형상, 크기 등의 개인차에 따른 조절을 용이하게 행할 수 있는 이괘형 보청기가 있다. 이 보청기는 도 8에 도시한 바와 같이, 이개의 팬 부분내에 위치하는 귀 장착부(800)와 이괘부(810)로 구성되어 있다. 귀장착부(800)에 마이크로폰(801)과 리시버(803)를 구비하고, 이괘부(810)에 신호처리부(802)나 전원을 구비하고 있다. 이 보청기에서는 이 귀장착부(800)가 이괘부(810)에 대하여 신축이 자유롭게 길이 조절이 가능하며, 또한 회전이 자유롭게 각도조절이 가능하다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 특허 제3811731호 공보
특허문헌 2: 특개평10-56698호 공보
그런데, 인간은 좌우 2개의 귀가 있기 때문에, 음원위치가 바로 정면이나 바로 뒤쪽 이외의 수평방향에 있는 경우는 음원으로부터 좌우의 귀에 음이 도달하는 시간차가 생긴다. 이것을 양 귀간 시간차(interaural time difference: ITD)라 하고, 수평방향의 음원위치 추정을 이용하고 있다. 또한, 음원으로부터 양 귀로의 거리가 다르기 때문에, 도달하는 음압에도 차가 생긴다. 이것을 양 귀간 레벨차(interaural level difference: ILD)라 하고, 이것도 마찬가지로 음원위치 추정에 이용하고 있다.
한편, 음원위치가 바로 정면, 바로 뒤, 바로 위와 같은 수직방향에 존재하는 경우 양 귀에 들어오는 음은 머리의 비대칭성에 의한 아주 적은 차밖에 존재하지 않고, 양 귀간 시간차, 양 귀간 레벨차도 거의 생기지 않는다. 이 경우, 인간은 음원위치를 추정하기 위하여, 두부, 어깨, 및 이개에 의한 회절, 반사 등의 작용으로 주파수 특성이 다른 것을 이용하여 음원방향을 추정하고 있다. 여기서, 음원에서 양 귀의 고막에 이르는 전달로의 특성을 두부 전달 함수(head related transfer function: HRTF)라 한다.
종래의 많은 이괘형 보청기는 마이크로폰이 보청기 본체 상부, 즉 이개 상부에 위치한다. 즉, 이괘형 보청기의 마이크로폰으로 수음하는 음은 이개 형상에 의한 주파수 특성 변화를 받는 일이 없다. 따라서, 이괘형 보청기 장용자로 하여금 전후 방향에 대한 음원위치 추정이 어렵다는 것이 현재 상태이다.
또한, 특허문헌 2와 같이 마이크로폰을 가지는 귀장착부가 귀의 팬 부분에 배치되는 이괘방 보청기라도 마이크로폰을 위한 검출혈이 귀장착부에서의 고막측과 반대측에 설치되어 있기 때문에, 이개 형상에 의한 주파수 특성 변화를 충분히 받을 수 없다.
또한, 종래의 이혈형 보청기에는 더 작고 심미성이 높은 소형 이혈형 보청기로서, CIC형 보청기가 존재하지만, 마이크로폰, 스피커, 신호처리수단, 전지 등 보청기에 관한 모든 구성요소를 외이도내에 구비할 필요가 있다. 한정된 외이도내 공간에 보청기의 구성요소를 배치하기 위하여, 예를 들어 전지 용량으로서도 작은 소형의 전지에 한정되어 버리고, 보청기 이용자는 빈번하게 전지교환을 행할 필요가 있기 때문에, 반드시 편리성이 높다고 말하기 어렵다. 더욱이, 이혈형 보청기의 가운데에는 보청기 장용자의 이형에 맞춘 오더 메이드 보청기도 존재하지만, 보청기 장용자의 이형을 채취하여 보청기 쉘을 이형 형상으로 맞춘 가공이 필요해져 레디 메이드 보청기와 비교하여 고가로 되어버린다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 보청기 장용자가 전후 방향에 대한 음원위치를 추정하기 쉽고, 또한 보청기 장용시의 심미성을 높일 수 있는 이괘형 보청기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 이괘형 보청기는, 인체의 귀에 장착되어 사용되는 이괘형 보청기로서, 주위음을 수음하여 입력신호를 생성하는 마이크로폰; 상기 귀에 장착가능하며, 상기 입력신호에 기초하여 출력신호를 생성하는 신호처리수단을 적어도 포함하는 본체; 및 상기 출력신호에 기초하여 출력음을 재생하는 리시버를 구비하고, 상기 마이크로폰은 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우 외이도의 연장상으로서 이륜과 이주와 이수로 정의되는 면 보다도 고막측에 위치하는 외이도 개구부에 배치된다.
이 구성에 의해, 입력음에 대하여 이개의 주파수 특성 변화를 반영함으로써, 전후 방향의 음원방향 추정이 쉽고, 또한 보정기 본체가 이개 상부로서 이개 뒤쪽에 있음으로써, 심미성이 높은 보청기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 리시버가 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우 외이도내에 배치된다.
이 구성에 의해, 보청기의 출력음을 보청기 장용자의 고막면에 직접 전달함으로써 주파수 특성이 광대역인 보청기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 마이크로폰과 상기 신호처리수단에 접속된 신호선은 연선이다.
이 구성에 의해, 외이도 개구부에 배치되는 마이크로폰과 이개 상부에 배치되는 보청기 본체 간의 전송로에 부가되는 잡음을 저감하고, 마이크로폰으로 수음한 입력 음성 신호의 신호대 잡음비(이하, SN비로 표기)를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 마이크로폰과 상기 신호처리수단에 접속된 신호선은 차폐선이다.
이 구성에 의해, 외이도 개구부에 배치되는 마이크로폰과 이개 상부에 배치되는 보청기 본체 간의 전송로에서 부가되는 잡음을 저감하고, 마이크로폰으로 수음한 입력 음성 신호의 SN비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는, 상기 마이크로폰과 상기 신호처리수단에 접속된 신호선으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 구비한다.
이 구성에 의해, 마이크로폰을 이개의 중앙부인 외이도 개구부에 안정적으로 유지할 수 있고, 보정기 장용자의 두부의 움직임에 의해 마이크로폰이 이개에 부딪히는 것에 기인하는 충격음을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 본체가 귀에 장착된 경우에 상기 마이크로폰과 상기 리시버 사이에 배치되는 방음재를 구비한다.
이 구성에 의해, 리시버의 출력음이 마이크로폰의 입력음이 되어 귀환회로를 형성하여 버리는 하울링 현상이 발생할 확률을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 마이크로폰이 MEMS 마이크로폰이다.
이 구성에 의해, 외이도 개구부에 설치되는 마이크로폰을 소형화하는 것이 가능하여 마이크로폰을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 주위음을 수음하여 제1 입력신호를 생성하는 마이크로폰과, 상기 제1 입력신호를 증폭하여 제2 입력신호를 생성하는 증폭기와, 상기 제2 입력신호에 기초하여 출력신호를 생성하는 신호처리수단을 구비한다.
이 구성에 의해, 마이크로폰의 신호선 연장에서의 전압 강하로의 영향이나 리시버의 신호선으로부터의 마이크로폰 신호선에 대한 전자 유도에 의한 잡음 부가로의 영향을 작게 하기 위하여 마이크로폰의 신호를 증폭할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 마이크로폰을 복수 구비하고, 적어도 하나의 상기 마이크로폰이 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우에 상기 외이도 개구부에 배치된다.
이 구성에 의해, 복수의 마이크로폰을 이용함으로써, 신호처리수단에서 얼굴 전방 방향의 입력 음성신호를 강조하는 지향성 합성처리를 하거나, 예를 들어 귀에 거슬리는 삐삐음으로서 들리는 하울링 현상을 억압하는 등 보청기 장용자에 들리기 쉬운 출력음을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 적어도 하나의 상기 마이크로폰이 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우에 이개 후부에 배치된다.
이 구성에 의해, 외이도 개구부와 이개 후부에 별도로 배치되는 마이크로폰으로부터의 입력 음성 신호를 이용한 신호처리가 가능해지고, 신호처리수단에서 하울링 검출, 잡음 억압 등이 용이하고 고정밀도로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 신호처리수단이 상기 외이도 개구부에 배치되는 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호의 신호강도와 상기 이개 후부에 배치되는 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호의 신호강도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 하울링 판정을 행한다.
이 구성에 의해, 이개 후부에 배치된 마이크로폰과 리시버 사이에는 외이도 개구부에 둔 마이크로폰과 리시버 사이와 비교하면, 하울링이 발생할 확률이 낮아지는 것을 이용하여 하울링이 발생하는지 여부를 판정하는 것이 용이할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 신호처리수단이 상기 마이크로폰의 배치위치에 기초하여 상기 입력신호의 주파수 특성을 보정한다.
이 구성에 의해, 이도 개구부와 이개 후부에 별도로 배치되는 마이크로폰으로부터의 입력 음성 신호를 이용한 신호처리에 있어서, 전달 함수의 차이에 의한 주파수 특성의 차이를 보정하여 보청기 장용자가 듣기 쉬운 출력음을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 이괘형 보청기는 상기 신호처리수단이 상기 복수의 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호에 기초하여 소정 방향에 대한 지향성을 가지는 상기 출력신호를 생성한다.
이 구성에 의해, 외이도 개구부와 이개 후부에 별도로 둔 마이크로폰으로부터의 입력 음성신호를 이용한 지향성 합성 처리에 있어서, 외이도 개구부에 배치되는 마이크로폰의 입력신호에 기초하여 예를 들어 보청기 장용자가 많은 사람의 회화에서도 전방으로부터의 도래음을 강조한 것과 같이 지향성을 가지는 출력음을 제공할 수 있다. 예를 들면, 주 잡음원의 방향으로부터의 음에 대하여 감도를 가능한한 제로로 근접시키고 얼굴 전방 방향의 음에 대한 감도는 높게 유지하는 지향성을 갖게 하는 것이 가능하다.
본 발명은 이괘형 보청기에 있어서 마이크로폰을 외이도 개구부에 설치함으로써 음원으로부터의 도래음을 이개의 주파수 특성을 반영시킨 입력음으로 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 이괘형 보청기 장용자가 수평방향 뿐만 아니라 수직방향, 특히 전후 방향의 음원위치를 추정하기 쉬운 이괘형 보청기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에서의 보청기의 기능구성의 일예를 나타낸 도면이다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에서의 보청기의 구성도(이개에 대한 정면도), (b)는 본 발명의 제1 실시예에서의 보청기의 구성도(외이도 부분에 대한 수직방향의 단면도), (c)는 본 발명의 제1 실시예에서의 보청기의 구성도(외이도 부분에 대한 수평방향의 단면도)이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에서의 보청기의 일예의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에서의 보청기의 일예의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에서의 보청기의 기능구성의 일예를 나타낸 도면(하울링 억압처리)이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에서의 보청기의 기능구성의 일예를 나타낸 도면(지향성 합성처리)이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에서의 보청기의 기능구성의 일예를 나타낸 도면이다.
도 8은 종래기술에서의 보청기의 구성도이다.
도 9는 인체에서의 이개의 일예의 정면도이다.
[부호의 설명]
100 외이도부
101 마이크로폰
102 신호처리수단
103 리시버
110 이괘부
101F 마이크로폰(전방)
101R 마이크로폰(후방)
201 돌출부
202 이어칩
210 이개
220 외이도
501 A/D 변환부
503 하울링 검출부
504 주파수 분석부
506 하울링 억압부
507 주파수 합성부
509 D/A 변환부
601 비선형 압축부
605 지향성 합성부
701 증폭기
800 귀장착부
801 마이크로폰
802 신호처리수단
803 리시버
810 이괘부
901 이륜
902 이주
903 이수
904 이갑개
이하, 본 발명의 실시예의 이괘형 보청기에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 귀의 외측에서 본 부분에 대하여 도 9를 참조하여 간단히 설명한다. 도 9는 이개의 일예의 정면도이다. 이개(pinna)(210)란 이개의 외주 부분 두부의 양측에 있어서, 외이도(220)를 둘러싸고 있는 조개껍데기 모양의 돌기이다. 이륜(helix)(901)은 이개(210)에 있어서 이주(902)와 대향하는 측의 외주부분의 부드러운 부분의 것이다. 이주(Tragus)(902)는 외이도(220)의 입구에 있는 튀어나온 것이다. 외이도(ear canal)(220)는 이혈의 입구에서 고막에 이르는 대략 S자 모양의 관이다. 이수(earlobe)(903)는 귓볼을 말하는 것으로, 귀의 아래로 늘어진 부드러운 부분의 것이다. 또한, 이갑개(Concha)는 외이도(220)의 입구에 있는 팬 부분을 말하는 것이다.
(제1 실시예)
다음, 본 발명의 제1 실시예의 보청기의 구성의 일예를 나타낸 도면을 도 1에 나타낸다. 본 발명의 보청기는 구성요소로서 크게 2개로 나눌 수 있다. 하나는, 후술하는 이괘부(110)가 귀에 장착된 경우에 외이도 내부 및 외이도 개구부의 적어도 한쪽에 위치하는 외이도부(100)이며, 또 하나는 이개 상부로 이개 뒤쪽에 위치하도록 귀에 장착되는 이괘부(110)이다. 또한, 외이도 개구부란 외이도의 연장상으로서, 이륜과 이주와 이수에 의해 정의되는 면보다도 고막측에 위치하는 부분이다.
외이도부(100)는 마이크로폰(101)과 리시버(103)를 가져 구성된다. 또한, 이괘부(110)는 신호처리수단(102)을 가져 구성된다. 그리고, 전기적인 접속으로서, 마이크로폰(101)과 신처리수단(102)을 전선(121)으로 접속하고, 또한 신호처리수단(102)과 리시버(103)를 전선(122)으로 접속하고 있다. 전선(121) 및 전선(122)은 선로상을 각종 정보가 전송되는 신호선의 일예이다.
다음, 본 실시예의 보청기가 행하는 처리 흐름을 도 1을 참조하여 설명한다. 먼저, 마이크로폰(101)이 입력음을 입력음성신호로 변환한다. 변환된 입력음성신호는 신호처리수단(102)에 전달한다. 이 신호처리수단(102)이 입력음성신호를 가공하여 출력음성 신호를 생성한다. 생성된 출력음성 신호는 리시버(103)로 전달되고, 리시버(103)가 출력음성 신호에서 출력음으로 변환하여 보청기 장용자에 대하여 출 력음을 재생한다.
여기서, 신호처리수단(102)의 처리내용을 보충해 둔다. 신호처리수단(102)의 처리내용은 아날로그 보청기인지 디지털 보청기인지에 따라 다르다.
아날로그 보청기의 경우에는 신호처리수단(102)은 입력 음성신호를 보청기 장용자의 청력 레벨에 따라 신호를 증폭하고, 출력 음성신호를 생성한다. 또한, 보청기 장용자의 청력 보호를 위하여 최대 음향 이득의 제한도 행한다.
한편, 디지털 보청기의 경우에는 신호처리수단(102)은 주파수 분석·합성이 가능해지기 때문에, 보청기 장용자의 오디오그램의 형상에 맞추어 각 주파수 신호마다 증폭율을 바꾸는 비선형 압축처리를 행한다. 또한, 오디오그램이란 청각 기관을 평가하기 위한 특수한 그램이다. 오디오그램에 의해 난청의 정도, 타입, 및 진행을 표현할 수 있다. 또한, 신호처리수단(102)은 보청기 장용시에 발생하기 쉬운 하울링음을 억제하는 하울링 억압처리, 음원방향이 전방 방향인 음을 강조하는 지향성 합성처리, 귀에 거슬리는 풍잡음을 억압하는 풍잡음 억압처리 등을 행한다.
여기에서는, 신호처리수단(102)의 처리내용의 일예를 나타내었지만, 이 일예에 한정되는 것은 아니다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예의 보청기의 일예를 나타낸 구성도로서, 보청기를 장착한 이개에 대한 정면도이다. 도 2(a)에서, 이개(210)의 상부로서 이개(210)의 뒤쪽에 이괘부(110)가 장착된다. 또한, 외이도부(100)는 이개의 중앙에 있는 팬 부분에서 원호를 그리도록 배치되어 있다. 따라서, 외부에서 눈에 띄지 않아 보청기 장용자의 심미성을 손상시키는 일은 없다.
도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예의 보청기의 구성도로서, 보청기를 장착한 상태에서의 외이도 부분에 대한 수직방향의 단면도이다. 또한, 도 2(c)는 본 발명의 제1 실시예의 보청기의 구성도로서, 보청기를 장착한 상태에서의 외이도 부분에 대한 수평방향의 단면도이다. 도 2(b)에서, 이개(210)의 상부로서 뒤쪽에 이괘부(110)를 구비하는 것은 도 2(a)와 동일하다. 또한, 도 2(b) 및 도 2(c)에서, 외이도(220)의 내부 및 외이도 개구부에 외이도부(100)를 구비한다. 구체적으로는, 외이도부(100)의 마이크로폰(101)은 외이도 개구부에 구비하고, 리시버(103)를 외이도내에 구비한다. 그리고, 이괘부(110)를 전선(121)으로 접속하고, 이괘부(110)와 리시버(103)를 전선(122)으로 접속한다.
또한, 마이크로폰(101)이 외이 개구부에 유지되기 때문에, 전선(121)의 피복에서 외측으로 돌출되어 있는 돌출부(201)를 구비하며, 돌출부(201)는 이개(210)의 팬 부분에 원호를 그리도록 배치하여도 무방하다. 이 돌출부(201)는 예를 들어 직경 약 1mm, 길이 약 20mm 내지 40mm의 원주형의 형상을 가지며, 귀의 팬 부분에 원호를 그리도록 배치된다. 돌출부(201)의 재료로서는 나일론 또는 나일론계 엘라스토머 등이 사용된다. 돌출부에 의해, 귀의 팬 부분의 일부와 접촉하여 소정의 위치에 고정되기 때문에, 소망하는 마이크로폰(101)에 의한 입력특성이 얻어진다. 또한, 보청기 장용자의 두부가 움직인 때라도, 마이크로폰(101)이 이개에 부딪히는 것에 기인하는 충격음을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예의 보청기는 리시버(103)의 선단부에 이어칩(202)을 구비하고 있다. 이것은, 리시버(103)를 외이도(220)의 내부에 유지하기 위하여 존재하고 있다. 또한, 외이도(220)의 내부에는 귀지가 발생하기 때문에 이어칩의 선단에서 음공이 존재하는 부분에 귀지 방지막을 취부하는 것이 유용하다. 또한, 이어칩(202)은 리시버(103)로부터 착탈가능하여 보청기 장용자가 이어칩(202)이 더러워졌을 때 교환·세정할 수 있는 어느쪽에 유용하다.
또한, 본 실시예의 보청기에서는 마이크로폰(101)과 신호처리수단(102)을 접속하는 전선(121)을 연선(Twisted Pair)으로 하여도 무방하다. 이것에 의해, 전선(121)의 전류변화에 의한 전자유도에 기인하는 잡음의 영향을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 전선(121)을 차폐선으로 하여도 무방하다. 이것에 의해, 전선(121)의 내부에서 발생하는 전자유도 이외의 외부로부터의 전자유도에 기인하는 잡음의 영향을 저감하는 것이 가능해진다. 본 실시예의 보청기는 마이크로폰(101)이 외이도부(100)에 존재하기 때문에 종래의 이괘형 보청기와 같이 마이크로폰(101)이 이괘부(110)에 존재하는 경우와 비교하여 전선(121)이 길어지지만, 상기 설명한 연선이나 차폐선을 이용함으로써, 전선(121)을 통하여 입력 음성신호를 전송하는 경우라도 신호에 잡음이 부가되기 어려워진다.
여기서, 마이크로폰(101)을 외이도 개구부에 설치함으로써, 이개에 의한 주파수 특성변화를 받은 음을 입력음으로 하지만, 이개에 의한 주파수 특성변화는 3㎑ 부근(주로 모음)까지는 거의 변화는 없지만, 그 이외의 높은 주파수(주로 자음)에 변화가 있다. 전선(121)으로서 연선이나 차폐선을 이용함으로써, 이 이개에 의한 주파수 특성 변화를 받은 것을 마이크로폰(101)에서 신호처리수단(102)에 정확히 전송하고, 신호가 전송되는 신호선에 부가되는 잡음을 저감하여 SN비(Signal to Noise ratio)를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 자음은 모음과 비교하여 신호 에너지가 작고 주파수도 높지만, 전선(121)으로서 연선이나 차폐선을 이용하여 SN비를 향상시킴으로써 보청기 장용자가 회화 음성의 청취를 행할 때 자음이 청취하기 쉬워진다.
상기와 같은 전선(121)의 구성은 신호처리수단(102)과 리시버(103)를 접속하는 전선(122)에도 적용가능하다. 즉, 전선(122)을 연선으로 함으로써, 내부에서 발생하는 전자유도에 기인하는 잡음의 영향을 저감하고, 또한 전선(122)을 차폐선으로 함으로써 외부에서 발생하는 전자유도에 기인하는 잡음의 영향을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2에서는 도시하지 않았지만, 외이도부(100)에서의 마이크로폰(101) 및 리시버(103)를 쉘 및 몰드로 형성하여 일체화하여도 무방하다. 이것에 의해, 보청기 장용자가 외이도부(100)를 다루기 쉬워진다.
또한, 마이크로폰(101) 및 리시버(103)를 일체화할 때 마이크로폰(101)과 리시버(103)의 사이에 방음재를 설치하여도 무방하다. 또한, 방음재로서는 리시버(103)로부터 출력된 음을 외이도(220)에서 새는 것을 방지하는 목적으로서, 리시버 주위에 실리콘 고무로 형성한 반구형 또는 버섯 형상의 이어칩이 배치된다. 이 실리콘 고무는 부드러운 재료이지만, 방음효과를 높이기 때문에, 보청기 장용자의 귀 형태에 맞추어 단단한 재료인 아크릴에 의해 이어 몰드를 형성하고, 방음재로서 배치하여도 무방하다. 방음재를 설치함으로써, 마이크로폰(101)과 리시버(103) 사이의 음향 결합에 의한 하울링의 발생 빈도를 저감시킬 수 있다.
또한, 마이크로폰(101)으로서 MEMS 마이크로폰을 이용하여도 무방하다. MEMS(Micro Electro Mechanical System)란 반도체 기술을 기본으로 한 입체적 미세가공 기술에 의한 소형 고정밀도의 기능을 하는 시스템이다. MEMS 마이크로폰이란 이 MEMS 기술을 사용한 실리콘 마이크로폰이며, 콘덴서 형태가 주류로 되어가고 있다. 최근, 크기로서 약 1mm각의 MEMS 마이크로폰도 개발되어 있다. 이것에 의해, 마이크로폰(101)으로서 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 이용한 경우와 비교하여 마이크로폰이 눈에 띄지 않고, 즉 심미성을 향상시킬 수 있다.
다음, 본 발명의 제1 실시예의 보청기의 기능구성의 일예를 나타낸 도면을 도 7에 나타낸다. 도 7에서는 마이크로폰(101)에서 신호처리수단(102)으로의 전선(121)에 증폭기(701)를 추가한 구성으로 하고 있다. 이 구성에 의해, 마이크로폰(101)에서 변환한 제1 입력신호를 증폭기(701)에서 증폭하여 제2 입력신호를 생성하고, 이 제2 입력신호를 신호처리수단(102)에서 출력신호를 생성하는 처리로 하는 것이 가능해진다. 종래의 이괘형 보청기와 비교하여 마이크로폰(101)이 외이도부(100)에 있음으로써, 전선(121)의 선의 길이가 연장되어 전선(121)에 의한 전압강하가 증가한다. 또한, 리시버(103)의 전선(122)에 흐르는 전류가 시간적 변동함으로써 전자유도가 일어나고, 마이크로폰(101)이 접속되어 있는 전선(121)에 기전력이 발생하는 것이 고려된다. 이 전선연장에 의한 전압강하와, 전자유도에 의한 잡음부가에 대하여 구성요소로서 증폭기(701), 즉 마이크앰프를 부가함으로써 영향을 작게 하고, 제2 입력신호의 파형 형상을 제1 입력신호의 파형 형상에 가까운 형상으로 하여 신호처리수단(102)에 전송하는 것이 가능해진다.
더욱이, 마이크로폰(101)으로서 MEMS 마이크로폰을 이용한 경우, 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 이용한 경우에 비하여 동일한 입력음에 대한 출력전압 레벨이 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 마이크로폰(101)으로서 MEMS 마이크로폰을 이용한 경우, 증폭기(701)를 구성요소로서 추가하여 MEMS 마이크로폰의 SN비를 향상시키는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예에서의 이괘형 보청기는 인체의 귀에 장착되어 사용되는 이괘형 보청기로서, 주위음을 수음하여 입력신호로 변환하는 마이크로폰(101)과, 입력신호에 기초하여 출력신호를 생성하는 신호처리수단(102)을 적어도 포함하고, 귀에 장착가능한 본체(이괘부(110))와, 출력 신호에 기초하여 출력음을 재생하는 리시버(103)를 구비하고 있다. 또한, 마이크로폰(101)은 본체가 귀에 장착된 경우, 외이도(220)의 연장상으로서, 이륜(901)과 이주(902)와 이수(903)에 의해 정의되는 면 보다도 고막측에 위치하는 외이 개구부에 배치된다. 이러한 이괘형 보청기에 의해, 보청기 장용자가 전후 방향에 대한 음원위치를 추정하기 쉽고, 또한 보청기 장용시의 심미성을 높게 하는 것이 가능하다. 더욱이, 마이크로폰(101)을 이륜(901)과 이주(902)와 이수(903)에 의해 정의되는 면 보다도 고막측에 위치하는 외이도 개구부로서 이갑개(904)를 배치함으로써 마이크로폰(101)과 리시버(103)의 거리를 떼어 놓을 수 있어 하울링이 발생할 확률을 저감하는 것이 가능해진다.
(제2 실시예)
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예의 보청기의 일예를 나타낸 구성도로 서, 보청기를 장착한 이개에 대한 정면도이다. 도 3 및 도 4에서, 도 2(a)와 동일한 부분은 설명을 생략하지만, 새로운 부분으로서는 복수의 마이크로폰에 대응하고 있는 점이다. 도 3 및 도 4에서는 2개의 마이크로폰으로 설명하지만, 마이크로폰의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서는 2개의 마이크로폰의 배치 위치는 이괘부(110)를 귀에 장착한 경우 외이도 개구부가 된다. 또한, 도 3에서는 얼굴 전방 방향에 대하여 전방에 있는 쪽을 마이크로폰(101F), 후방에 있는 쪽을 마이크로폰(101R)으로 한다. 여기에서 중요한 것은 마이크로폰(101F)과 마이크로폰(101R)을 얼굴 전방 방향에 대하여 전후에 배치하고 있다는 점이다. 이것은 신호처리수단(102)에서 후술하는 지향성 합성처리를 행하기 위함이며, 보청기 장용자가 전방에서 도래한 음성신호를 강조하는 것에 유용해진다.
도 4에서는 이괘부(110)를 귀에 장착한 경우에 복수의 마이크로폰 중 적어도 하나의 마이크로폰이 외이도 개구부에 배치되고, 적어도 하나의 마이크로폰을 이개 후부에 배치되어 있는 점이다. 도 4에서는 외이도 개구부에 있는 쪽(전방)을 마이크로폰(101F), 또한 이개 후부에 있는 쪽(후방)을 마이크로폰(101R)으로 한다. 여기서 중요한 것은 마이크로폰(101F)과 마이크로폰(101R) 사이에 어느 정도의 거리를 둔 점이다. 또한, 마이크로폰의 설치 위치는 마이크로폰(101F)과 마이크로폰(101R)을 얼굴 전방 방향에 대하여 전후에 배치한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 보청기에서의 기능구성의 일예를 나타낸 블록도이다. 본 실시예의 보청기는 마이크로폰(101F 및 101R), 신호처리수단(102), 리시버(103)를 가져 구성된다. 또한, 신호처리수단(102)은 A/D 변환부(501), 하울링 검출부(503), 주파수 분석부(504), 하울링 억압부(506), 주파수 합성부(507), D/A 변환부(509)를 가져 구성된다.
다음, 도 5를 참조하여 본 실시예의 보청기가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 전방의 마이크로폰(101F) 및 후방의 마이크로폰(101R)이 입력음을 입력 아날로그 음성신호로 변환한다. 이 입력 아날로그 음성신호를 신호처리수단(102)이 가공하여 출력 아날로그 음성신호를 생성하고, 리시버(103)가 출력 아날로그 음성신호를 출력음으로 변환하여 보청기 장용자에 대하여 출력음을 재생한다.
이어서, 도 5에서의 신호처리수단(102)에 대하여 상세를 설명한다.
A/D 변환부(501)는 입력 아날로그 음성신호를 입력 디지털 음성신호로 변환한다. A/D 변환부(501)에서 변환된 입력 디지털 음성신호는 하울링 검출부(503)에 입력된다. 이어서, 주파수 분석부(504)가 입력 디지털 음성신호에 대하여 시간 영역의 신호에서 주파수 영역의 신호로 변환한다. 하울링음은 예를 들어 3㎑ 등 특정 주파수 영역에서 발생하기 때문에, 하울링을 하기 위해서는 예를 들어 3㎑ 주변의 주파수 영역의 신호를 억압하는데 효과적이다. 하울링 억압부(506)에서는 하울링 검출부(503)에서의 검출결과에 기초하여 하울링 억압처리를 행한다. 하울링 억압처리를 행한 주파수 영역의 신호를 주파수 합성부(507)가 시간영역의 신호로 변환한다. 시간영역의 신호로 변환된 신호를 출력 디지털 신호로 하고, 이것을 D/A 변환부(509)가 출력 아날로그 신호로 변환한다.
여기서, 하울링 억압처리에 대하여 설명한다. 하울링이 발생하는 것은 마이 크로폰(101)과 리시버(103)가 근접하고 있는 경우에 귀환회로가 형성된 경우이다. 도 3 및 도 4에 나타낸 보청기에서는 외이도 개구부에 설치된 마이크로폰(101F)과, 외이도내에 설치된 리시버(103)의 사이가 위치적으로 근접하고 있기 때문에, 발생할 확률이 높아진다. 한편, 마이크로폰(101R)은 예를 들어 이개 후부의 뒤쪽에 설치하기 때문에, 마이크로폰(101F)과 비교하여 하울링이 발생할 확률이 낮아진다. 본 실시예에서는, 마이크로폰 설치위치의 차이에 의해, 하울링의 발생확률이 다르다는 것을 이용하여 하울링 검출(하울링이 발생하고 있는지 여부의 판정)을 행한다.
이어서, 하울링 검출부(503)에 대하여 상세히 설명한다. 하울링 검출부(503)는 마이크로폰(101F)으로부터의 음성신호와 마이크로폰(101R)으로부터의 음성신호의 신호강도의 비교를 행한다. 이 때, 마이크로폰(101F) 및 마이크로폰(101R)의 신호강도를 비교하기 위하여 절대값 또는 제곱값을 이용함으로써, 음성신호값의 부호에 의존하지 않고 신호강도를 비교할 수 있다. 또한, 산출된 절대값 또는 제곱값의 신호강도를 산출하기 위하여 시간 방향으로 평활화한 음성신호로 함으로써, 음성신호의 순시 변화에 의한 상기 비교에의 영향을 흡수할 수 있어 안정된 하울링 검출동작을 행하는 것이 가능해진다. 그리고, 산출된 신호강도의 비교를 행하고, 그 차분치가 소정의 임계값을 넘는 경우에는 하울링 음이 발생하였다고 판단하는 하울링 검출 플래그를 산출한다. 하울링 억압부(506)는 이 하울링 검출 플래그를 참조하여 하울링음을 억압하는 처리를 행한다. 이 하울링 억압처리에서는 하울링 억압부(506)가 입력되는 신호의 특정 주파수 영역(예를 들면, 하울링이 검출된 주파수 대)에 대하여 신호강도를 작게 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 보청기에서의 기능구성의 일예를 나타낸 블록도이다. 여기에서는, 주로 지향성 합성처리에 대하여 설명한다. 본 실시예의 보청기에서는 이괘부(110)가 귀에 장착된 경우에 외이도 개구부에 설치되는 마이크로폰(101F)과, 예를 들어 이개 후부에 설치되는 마이크로폰(101R)에서는 이개 형상에 의한 전달함수의 차이 등에 의해 주파수 특성이 다르다. 그 때문에, 지향성 합성처리에서는 이 주파수 특성의 차이를 보정하는 처리를 행한다. 또한, 여기에서는, 보청기가 복수의 마이크로폰으로서 2개의 마이크로폰을 구비하는 경우를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6에서, 마이크로폰(101F 및 101R), A/D 변환부(501), D/A 변환부(509), 리시버(103)에 대해서는 도 5와 동일하기 때문에 이 부분의 설명은 생략한다. 신호처리수단(102) 중에서 디지털 음성신호를 다루는 부분에 대하여 설명한다.
A/D 변환부(501)의 출력인 입력 디지털 음성신호에 대하여 주파수 분석부(504)가 시간영역의 신호에서 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이어서, 비선형 압축부(601)가 예를 들어 이개 후부에 배치되는 마이크로폰(101R)으로부터의 신호에 대하여 마이크로폰(101F)으로부터의 신호와 주파수 특성이 동등해지도록 주파수 영역의 신호를 압축 및 증폭한다. 예를 들면, 마이크로폰(101F)은 이개의 중심부인 외이도 개구부에 설치하고 있기 때문에, 이개의 주파수 특성을 받고, 한편, 마이크로폰(101R)은 그 영향을 받지 않는다. 또한, 마이크로폰(101R)은 예를 들어 이개 후부의 뒤쪽에 설치되기 때문에, 마이크로폰(101F)과는 다른 주파수 특성이 된다. 이들 주파수 특성의 차이를 비선형 압축부(601)가 보정한다.
비선형 압축부(601)에서 보정된 신호에 대하여 주파수 합성부(507)가 주파수 영역의 신호에서 시간영역의 신호로 변환한다.
그리고, 시간영역의 신호에 대하여, 지향성 합성부(605)가 신호의 지향성 합성처리를 행한다. 지향성 합성처리에서는 고역 통과 필터, 위상 지연 필터에 의해 입력된 신호를 변환하고, 한쪽의 신호와 다른 쪽의 신호의 차분 신호를 산출하는 처리를 행한다. 여기서, 보청기의 실장방법으로서는 지향성의 감도가 항상 변동하지 않는 고정형 어레이와, 특정방향에서 오는 잡음을 최소한으로 억압하는 방법에서 주위의 환경에 적응하는 적응형 어레이가 있지만, 적응형 어레이의 지향성의 패턴은 잡음이 어디에서 오는지에 따라 변화한다. 적응형 어레이의 경우, 마이크로폰(101F)의 신호에서 소정의 지연 시간을 고려하여 마이크로폰(101R)으로부터의 신호를 저감함으로써 지향성 합성처리를 행한다. 이 때, 얼굴 전방 방향으로의 지향성에 주는 영향을 허용한 후에 상기 소정의 지연시간을 가변으로 한다. 이것에 의해, 주 잡음원의 방향으로부터의 음에 대한 감도를 가능한한 제로에 가깝게 하고, 얼굴 전방 방향의 음에 대한 감도는 높게 유지하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 지향성 합성부(605)는 상기 마이크로폰(101F)으로부터의 신호와 상기 마이크로폰(101R)으로부터의 신호에 기초하여 소정의 방향에 대한 지향성을 가지는 출력신호를 생성한다. 지향성 합성처리에 의해 소망하는 방향에 대한 신호를 강조하고 도래음의 지향성을 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 상세히 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
본 출원은 2008년 5월 27일 출원한 일본특허출원 제2008-138198호에 기초한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 보청기는 이괘형 보청기에 있어서 마이크로폰을 외이도 개구부에 설치함으로써, 음원으로부터의 도래음을 이개의 주파수 특성을 반영시킨 입력음으로 하고, 그 결과 이괘형 보청기 장용자가 수평방향 뿐만 아니라 수직방향, 특히 전후 방향의 음원위치를 추정하기 쉽게 하는 효과를 가지며, 심미성이 높은 이괘형 보청기 등으로서 유용하다.

Claims (13)

  1. 인체의 귀에 장착되어 사용되는 이괘형 보청기로서,
    주위음을 수음하여 입력신호를 생성하는 마이크로폰;
    상기 귀에 장착가능하며, 상기 입력신호에 기초하여 출력신호를 생성하는 신호처리수단을 적어도 포함하는 본체; 및
    상기 출력신호에 기초하여 출력음을 재생하는 리시버를 구비하고,
    상기 마이크로폰과 상기 리시버는 별도 부재로 구성되어 있고, 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우, 상기 마이크로폰은 외이도 개구부와 이갑개에 배치되고, 상기 리시버는 외이도내에 배치되고,
    상기 마이크로폰과 상기 신호처리수단을 접속하는 신호선은 이중 연선 또는 차폐선인 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로폰과 상기 신호처리수단에 접속된 신호선으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체가 귀에 장착된 경우에 상기 마이크로폰과 상기 리시버 사이에 배치되는 방음재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  4. 제1항에 있어서,
    다른 마이크로폰을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다른 마이크로폰은 상기 본체가 상기 귀에 장착된 경우에 이개 후부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호처리수단은 상기 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호의 신호강도와 상기 다른 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호의 신호강도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 하울링 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 신호처리수단은 상기 마이크로폰의 배치위치에 기초하여 상기 입력신호의 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리수단은 상기 마이크로폰 및 상기 다른 마이크로폰으로부터의 상기 입력신호에 기초하여 소정 방향에 대한 지향성을 가지는 상기 출력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 이괘형 보청기.
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