JP2014239429A - 空間的に信号を強調する補聴器 - Google Patents

Abstract

【課題】補聴器を備える新規なバイノーラル補聴器システムを提供する。
【解決手段】スパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等の外部デバイスから受信された信号が、使用者の音環境における異なる空間位置に位置する各音源によってそれらの信号が発せられていると使用者が知覚するようにバイノーラルフィルタを用いてフィルタリングされ、これにより、異なる音源の空間分離の向上が促進される。
【選択図】図１

Description

モノラル信号源に対して知覚空間分離を与えるように構成された新規のバイノーラル補聴器システムが提供される。

聴覚障害者は、少なくとも２つの明確な問題を経験することが多い。
１）聴力閾値レベルの上昇である難聴と、
２）正常聴覚者と比較して騒音下で会話を理解する能力の喪失とである。ほとんどの聴力障害患者にとって、騒音下会話明瞭度検査におけるパフォーマンスは、入ってくる音の可聴性が増幅によって復元される時でさえ、正常聴覚者のパフォーマンスに劣る。語音聴取閾値（ＳＲＴ）は、会話を理解する能力の喪失に関するパフォーマンスの尺度であり、騒音下聴力試験において５０％の正しい単語認識を達成するために提示された信号において必要とされる信号対雑音比として定義される。

難聴を補正するためには、現在のデジタル補聴器は、一般的に、マルチチャネル増幅および圧縮信号処理を利用して、聴覚障害者の音の可聴性を復元する。このようにして、以前は聞き取れなかった会話キューを聞き取れるようにすることにより、患者の聴力が改善する。

しかしながら、複数の話者のいる環境での会話を含む、騒音下で会話を理解する能力の喪失は、依然として、ほとんどの補聴器使用者の大きな問題である。

ある特定の話者から発せられる会話の信号対雑音比を増加させるために補聴器使用者が利用可能なツールの１つは、対象とする話者からの会話を、話者に近接することにより、高信号対雑音比で拾うマイクロホン（スパウスマイクロホンと呼ばれることが多い）を対象とする話者に装着することである。スパウスマイクロホンは、会話を高信号対雑音比の対応するオーディオ信号へと変換し、好ましくは無線で、難聴補正を行う補聴器にこの信号を送信する。このようにして、会話信号は、対象とする使用者のＳＲＴを優に上回る信号対雑音比で使用者に提供される。

例えば教会、講堂、劇場、映画館等の公共の場で、または、駅、空港、ショッピングモール等において場内放送を用いて、大勢の人々に話している話者等の、補聴器使用者が耳を傾けたい話者からの会話の信号対雑音比を増加させる別の方法は、テレコイルを使用することにより、例えば、電話、ＦＭシステム（ネックループを用いる）、および誘導ループシステム（「ヒアリングループ」とも呼ばれる」）によって生成されたオーディオ信号を磁気的に拾うことである。

このようにして、補聴器使用者のＳＲＴを優に上回る高信号対雑音比で、音を補聴器に送信することができる。

上述の例の全てにおいて、モノラルオーディオ信号が補聴器に送信される。

しかしながら、従来のバイノーラル補聴器システムの使用者が上述のオーディオ信号源の２つ以上を同時に聞きたい状況においては、使用者は、１つの信号源を別の信号源から分離することが難しいと感じるであろう。

米国特許第８，２０８，６４２号には、モノラル信号源を聞く際の両耳での聴き取りの利点を得るために、単一のモノラル信号源からの音声がバイノーラル補聴器を装着した使用者の両耳に提示されるバイノーラル補聴器用の方法および装置が開示されている。一方の耳に提示される音声は、他方の耳に提示される音声に対して位相シフトされ、さらに、一方の耳に提示される音声は、他方の耳に提示される音声に対して異なるレベルに設定されてもよい。このようにして、モノラル信号の定位および量が制御される。例えば電話信号は、通話の両耳での受信の恩恵を受けるために、例えば、電話をかけてきた人の声の音声を適切に定位させるための適切な位相およびレベルにおいてではあるが、電話をかけてきた人の声を電話が向けられていない耳に伝えることによって、両耳に提示されてもよい。

補聴器は、一般的に、使用者が定位されるべき音源を頭の中で知覚するように音を再現する。音は、外在化されるのではなく、内在化されると考えられている。「騒々しい中で会話を聞くこと」に関する補聴器使用者の共通の不満は、たとえ信号対雑音比（ＳＮＲ）が必要とされる会話明瞭度の提供に十分なものであったとしても、言われていることを理解することが非常に困難であるという点である。この事実に対する大きな寄与因子は、補聴器が内在化された音場を再現するという点である。これにより、補聴器使用者の認知的負荷が増大し、聞き取りによる疲労が生じ、最終的には、使用者が１つまたは複数の補聴器を取り外してしまう結果となり得る。

従って、音源定位が向上した新規のバイノーラル補聴器システムに対するニーズが存在する、すなわち、バイノーラル補聴器システムの装着者の頭の配向に対する各音源の方向および場合によっては距離の知覚空間情報を与えることが可能な新規のバイノーラル補聴器システムに対するニーズが存在する。

以下に、補聴器において、補聴器内に収容されたマイクロホンによって受信されない信号を向上させる新規の方法を開示する。

新規の方法は、音環境内の異なる空間位置に位置する音源を区別し、空間的に分離された音源の内の選択された１つまたは複数に集中する人の聴覚系の能力を利用する。

新規の方法を使用した新規のバイノーラル補聴器システムも開示される。

新規の方法によれば、人が音源を使用者の音環境における異なる空間位置に位置すると知覚するように、異なる音源からの信号が人の耳に提示される。このようにして、使用者の聴覚系のバイノーラル信号処理を利用して、異なる音源から信号を分離し、彼または彼女が音源の所望の１つを聞くことに集中する、あるいは音源の２つ以上を同時に聞いて理解する使用者の能力を向上させる。

会話信号が、人の２つの耳において、逆位相、すなわち、互いに対して１８０°シフトした位相で提示されると、会話信号の具体的な到来方向は知覚されないが、多くの使用者が、逆位相で提示された会話信号が他の音源から分離し易く、理解し易いと感じることも分かっている。この効果は、１５０°以上かつ２１０°以下の範囲の位相シフトによって得ることができる。

人間は、人の持つバイノーラル音声の定位能力を利用して、３次元空間で音源の検出および定位を行う。

聴覚への入力は、２つの信号、つまり、以下ではバイノーラル音声信号と称する、各鼓膜における音圧から成る。従って、ある空間的音場によって発生した鼓膜における音圧が、正確に鼓膜で再現されると、人の聴覚系は、再現された音と、空間的音場自体によって発生した実際の音とを区別できない。

聞き手の左耳および右耳に対してある方向および距離に位置する音源からの音波の伝達は、音色変化、両耳間時間差、および両耳間スペクトル差等の何らかの直線歪みを含む、２つの伝達関数（一方は左耳用で、他方は右耳用）の形で表現される。一方が左耳用で、他方が右耳用であるこのような２つの伝達関数のセットは、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と呼ばれる。ＨＲＴＦの各伝達関数は、基準に対する、関係する外耳道内またはその付近の特定点において平面波によって発生した音圧ｐ（左の外耳道ではｐ_Ｌであり、右の外耳道ではｐ_Ｒである）の比として定義される。従来的に選択される基準は、聞き手が不在の状態で、頭部のちょうど真ん中の位置で平面波によって発生したであろう音圧ｐ_ｌである。

ＨＲＴＦは、頭部の周囲の回折、肩からの反射、外耳道内の反射等を含む、聞き手の耳への音伝達に関連する全ての情報を含み、従って、ＨＲＴＦは、各人ごとに異なる。

以下では、ＨＲＴＦの伝達関数の１つを、便宜上、ＨＲＴＦとも称する。

ＨＲＴＦは、聞き手の両耳に対する音源の方向および距離と共に変化する。どのような方向および距離に関しても、ＨＲＴＦの測定が可能であり、例えば電子的に、例えばフィルタを用いて、ＨＲＴＦをシミュレーションすることが可能である。このようなフィルタが、マイクロホン等のオーディオ信号源と、聞き手が使用するヘッドホンとの間の信号経路に挿入される場合、聞き手は、耳の中の音圧が実際通りに再現されるので、ヘッドホンによって生成された音が、問題のＨＲＴＦをシミュレートするフィルタの伝達関数によって定義される距離および方向に位置する音源からのものであると知覚することができる。

空間的に符号化された情報を読み取る際の脳によるバイノーラル処理により、幾つかのプラスの効果、つまり、より良い信号源分離、到来方向（ＤＯＡ）推定、および奥行き／距離知覚が生じる。

人の聴覚系が音源に対する距離および方向に関する情報をどのように引き出すかは完全に分かってはいないが、人の聴覚系が、この決定において多数のキューを使用することは分かっている。それらのキューの中には、スペクトルキュー、残響キュー、両耳間時間差（ＩＴＤ）、両耳間位相差（ＩＰＤ）、および両耳間レベル差（ＩＬＤ）がある。

バイノーラル処理において最も重要なキューは、両耳間時間差（ＩＴＤ）および両耳間レベル差（ＩＬＤ）である。ＩＴＤは、音源から両耳への距離の差から生じる。このキューは、主に、約１．５ｋＨｚまで有用で、この周波数を超えると、聴覚系は、もはやＩＴＤキューを分解することができない。

レベル差は、回折の結果であり、音源と比較した両耳の相対位置によって決定される。このキューは、２ｋＨｚより上で優位であるが、聴覚系は、全スペクトルにわたってＩＬＤの変化に同様に敏感である。

難聴は低周波数になる程軽くなる傾向があるので、聴覚障害者は、ＩＴＤキューから最も恩恵を受けると主張されてきた。

新規の方法によれば、第１のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第１のモノラル信号等の、第１の音源から生じたバイノーラル補聴器システムにおける第１のモノラルオーディオ信号は、受信した第１のモノラルオーディオ信号が第１の位置に位置する第１の音源によって発せられている、および／または空間における第１の方向から到来していると使用者が知覚するように、第１のバイノーラルフィルタを用いてフィルタリングされる。

さらに、第２のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第２のモノラル信号等の、第２の音源から生じたバイノーラル補聴器システムにおける第２のモノラルオーディオ信号は、従来通り、第２のモノラル信号が、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭の中心に位置する第２の音源によって発せられていると知覚されるように、バイノーラル補聴器システムにおいて難聴補正を行ってもよい。

第１および第２の信号源の知覚空間分離は、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の会話を理解し、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の所望の１つを聞くことに集中することを助ける。

例えば、第１のバイノーラルフィルタは、それによって対応する音源の知覚位置が頭の外へと、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭の配向に対して横方向にシフトされる第１の両耳間時間差を導入するために、互いに対して位相シフトされたバイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用および左耳用の信号を出力するように構成されてもよい。

右耳用および左耳用の出力信号が互いに対して１８０°位相シフトされると、方向感覚は失われるが、多くの使用者は、１８０°位相シフトされた会話信号が他の信号源から分離し易く、理解し易いと感じる。

第２のバイノーラルフィルタを設けることによって、第２のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第２のモノラル信号等の第２のモノラル信号を、受信した第２のモノラルオーディオ信号が、第１の位置および第１の方向とは異なる、第２の位置に位置する音源によって発せられている、および／または空間における第２の方向から到来していると使用者が知覚するように第２のバイノーラルフィルタを用いてフィルタリングし、音源のさらなる分離を得てもよい。

例えば、それによって第２の音源の対応する位置が、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭の配向に対して横方向、好ましくは、第１の音源の反対方向にシフトされる第２の両耳間時間差を導入するために、第２のバイノーラルフィルタは、互いに対して位相シフトされたバイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用および左耳用の信号を出力するように構成されてもよい。

代替的または追加的に、それによって対応する音源の知覚位置が、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭の配向に対して横方向にシフトされる第１の両耳間レベル差を得るために、第１のオーディオ入力信号に第１の右利得および第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、バイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用および左耳用の信号を出力するように第１のバイノーラルフィルタを構成してもよい。

代替的または追加的に、それによって対応する音源の知覚位置が、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭の配向に対して横方向、好ましくは、他方の音源の反対方向にシフトされる第２の両耳間レベル差を得るために、第２のオーディオ入力信号に第２の右利得および第２の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、バイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用および左耳用の信号を出力するように第２のバイノーラルフィルタを構成してもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムの使用者が、周囲の異なる位置に第１のオーディオ信号源および第２のオーディオ信号源が位置すると知覚するためには、第１の両耳間時間差および第１の両耳間レベル差のペアが、第２の両耳間時間差および第２の両耳間レベル差のペアと異なっている必要がある、すなわち、第１および第２の両耳間レベル差は、第１および第２の両耳間時間差が異なっていれば同一でもよく、その逆でもよい。

新規の方法によれば、第１のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第１のモノラル信号等の、バイノーラル補聴器における第１のモノラルオーディオ信号は、音源に対してある第１の方向および第１の距離を有する選択された第１のＨＲＴＦを用いて、受信した第１のモノラルオーディオ信号が頭の外の第１のＨＲＴＦの第１の方向および第１の距離に位置する音源によって発せられていると使用者が知覚するように、フィルタリングしてもよい。

第２のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第２のモノラル信号等の第２のモノラルオーディオ信号は、従来通り、第２のモノラル信号が、頭の中心から生じると知覚されるように、バイノーラル補聴器システムにおいて難聴補正を行ってもよい。

一方が使用者の頭の外に位置すると知覚され、他方が使用者の頭の中に位置すると知覚される第１および第２のモノラルオーディオ信号の知覚信号源の知覚空間分離は、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の会話を理解し、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の所望の１つを聞くことに集中することを助ける。

選択された第２のＨＲＴＦを提供することにより、第２のスパウスマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等から受信した第２のモノラル信号等の第２のモノラル信号を、音源に対してある第２の方向および第２の距離を有する、第１のＨＲＴＦとは異なる選択された第２のＨＲＴＦを用いて、受信した第２のモノラルオーディオ信号が第２のＨＲＴＦに対応する第２の方向および第２の距離に位置する音源によって発せられていると使用者が知覚するように、すなわち、第１および第２のモノラルオーディオ信号が空間の異なる位置に位置する音源によって発せられていると知覚されるようにフィルタリングし、音源のさらなる分離を得てもよい。

共に使用者の頭の外に位置すると知覚される第１および第２のモノラルオーディオ信号の知覚信号源の知覚空間分離は、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の会話を理解し、使用者が第１および第２のモノラルオーディオ信号の所望の１つを聞くことに集中することを助ける。

新規の方法によれば、第１および第２のモノラルオーディオ信号は、各ＨＲＴＦへの近似によってフィルタリングされてもよい。例えば、ＨＲＴＦは、ＫＥＭＡＲ等のマネキンを用いて決定されてもよい。このようにして、補聴器の使用者が補聴器を装着している時の方向感覚を維持するのに十分な正確さのものとなり得る各人ごとのＨＲＴＦへの近似が提供される。

従って、スパウスマイクロホン等のマイクロホン、メディアプレーヤー、ヒアリングループシステム、テレビ会議システム、ラジオ、テレビ、電話、アラーム付きデバイス等によって受信されない信号は、使用者の音環境における異なる空間位置に位置する各音源によって信号が発せられていると使用者が知覚するようにバイノーラルフィルタを用いてフィルタリングされ、これにより、異なる音源の空間分離の向上が促進される。

従って、バイノーラル補聴器システムにおいてバイノーラル信号を向上させる新規の方法が提供され、この方法は、
互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
第１のオーディオ入力信号に第１の右利得および第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
第１のオーディオ入力信号に第１の右利得および第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しく、かつ互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
から成る信号ペアの群から選択される、右耳用の第１の右耳信号および左耳用の第１の左耳信号へと第１のオーディオ入力信号をバイノーラルでフィルタリングするステップと、
第１の右耳信号および第１の左耳信号を使用者の右耳および左耳にそれぞれ提供するステップと、
第２のオーディオ入力信号を使用者の右耳および左耳の両方に提供するステップと、
を含む。

このようにして、少なくとも一部の使用者は、第１の音源が第２の音源と空間的に分離していると知覚する。

この方法は、
互いに対して第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
互いに対して第１の利得とは異なる第２の利得を乗じた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
互いに対して第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされ、かつ互いに対して第１の利得とは異なる第２の利得を乗じた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
から成る信号ペアの群から選択される、右耳用の第２の右耳信号および左耳用の第２の左耳信号へと第２のオーディオ入力信号をバイノーラルでフィルタリングするステップと、
第２の右耳信号および第２の左耳信号を使用者の右耳および左耳にそれぞれ提供するステップと、
をさらに含んでいてもよい。

第１の音源によって出力され、第１の入力において受信される音声を表す第１のオーディオ入力信号を提供するための第１の入力と、
第２の音源によって出力され、第２の入力において受信される音声を表す第２のオーディオ入力信号を提供するための第２の入力と、
第１のオーディオ入力信号をフィルタリングするための、第１のオーディオ入力信号に第１の右利得および第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、および／または互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた、バイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用の第１の右耳信号および使用者の左耳用の第１の左耳信号を出力するように構成された第１のバイノーラルフィルタと、
第１の耳レシーバ入力信号を、バイノーラル補聴器システムの使用者の第１の耳の鼓膜に向けて送信するための音響信号に変換するための第１の耳レシーバと、
第２の耳レシーバ入力信号を、バイノーラル補聴器システムの使用者の第２の耳の鼓膜に向けて送信するための音響信号に変換するための第２の耳レシーバと、
を含み、
第１の右耳信号は、第１の耳レシーバ入力および第２の耳レシーバ入力のうちの一方に提供され、
第１の左耳信号は、第１の耳レシーバ入力および第２の耳レシーバ入力のうちの他方に提供される、新規のバイノーラル補聴器システムも提供される。

このようにして、少なくとも一部の使用者は、第１の音源が第２の音源と空間的に分離していると知覚する。

バイノーラル補聴器システムでは、第１の右耳信号および第１の左耳信号のうちの一方は、第１のオーディオ入力信号に対して、位相シフトおよび／または増幅または減衰されてもよく、第１の右耳信号および第１の左耳信号のうちの他方は、第１のオーディオ入力信号であってもよい。

この新規のバイノーラル補聴器システムは、
第２のオーディオ入力信号をフィルタリングするための、第２のオーディオ入力信号に第２の右利得、および第２の右利得とは異なる第２の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、および／または互いに対して第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされた、右耳用の第２の右耳信号および左耳用の第２の左耳信号を出力するように構成された第２のバイノーラルフィルタをさらに含んでいてもよく、
第２の右耳信号は、第１の耳レシーバ入力および第２の耳レシーバ入力のうちの一方に提供されてもよく、
第２の左耳信号は、第１の耳レシーバ入力および第２の耳レシーバ入力のうちの他方に提供されてもよい。

このようにして、少なくとも一部の使用者は、第１の音源が第２の音源と空間的に分離していると知覚する。

第１および第２の位相シフトの各々、および／または第１および第２の両耳間レベル差の各々は、−９０°以上かつ９０°以下の範囲の、第１および第２の音源のそれぞれに向けた方位角の方位変化に相当していてもよい。

方位角は、使用者の前方視方向を基準として水平面に投影された音源に対する知覚方位角度である。前方視方向は、使用者の頭の中心および使用者の鼻の中心を通って引かれた仮想線によって定義される。従って、前方視方向に位置する音源は、０°の方位角値を有し、正反対の方向に位置する音源は、１８０°の方位角値を有する。使用者の前方視方向に対して垂直な垂直面の左側に位置する音源は、−９０°の方位角値を有し、使用者の前方視方向に対して垂直な垂直面の右側に位置する音源は、＋９０°の方位角値を有する。

本開示内容全体を通して、一方の信号が他方の信号の関数である場合、例えば、一方の信号は、他方の信号のアナログ−デジタル変換またはデジタル−アナログ変換によって形成されてもよく、または一方の信号は、電子信号への音響信号の変換またはその逆によって形成されてもよく、または一方の信号は、他方の信号のアナログまたはデジタルフィルタリングまたはミキシングによって形成されてもよく、または一方の信号は、他方の信号の周波数変換等の変換によって形成されてもよい、等の場合、この一方の信号は、他方の信号を表すと言われる。

さらに、特定の回路によって、例えば信号プロセッサにおいて処理される信号は、問題の回路の入力から回路の出力までの問題の信号の信号経路の一部を形成するアナログまたはデジタル信号を特定するために使用され得る名前で特定されてもよい。例えば、マイクロホンの出力信号、すなわちマイクロホンオーディオ信号（処理されたマイクロホンオーディオ信号を含む）は、マイクロホンの出力からレシーバの入力までの信号経路の一部を形成するアナログまたはデジタル信号の特定に使用されてもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムは、各周波数チャネルにおいてオーディオ入力信号の少なくとも一部を個々に処理する複数の周波数チャネルへとオーディオ入力信号を分配するマルチチャネルの第１および／または第２の補聴器を含んでいてもよい。

複数の周波数チャネルは、歪曲周波数チャネルを含んでいてもよく、例えば、周波数チャネルの全てが歪曲周波数チャネルでもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムは、異なるタイプの音環境に応じて適切に新規の回路または他の従来の回路を作動させるために選択できるように、難聴補正の他の従来の方法に応じて使用される回路を追加的に設けてもよい。異なる音環境には、会話、ガヤガヤと話す会話、レストランの騒々しさ、音楽、交通騒音等が含まれてもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムは、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでいてもよく、これの処理は、実際に行われる信号処理の調整を行うための様々なパラメータを各々有する選択可能な信号処理アルゴリズムによって制御される。マルチチャネル補聴器の各周波数チャネルにおける利得は、そのようなパラメータの例である。

選択可能な信号処理アルゴリズムの１つは、新規の方法に従って動作する。

例えば、様々なアルゴリズムは、従来の雑音抑制、すなわち、不要な信号の減衰および所望の信号の増幅のために提供されてもよい。

異なる音環境から得られたマイクロホンオーディオ信号は、非常に異なる特性、例えば、平均および最大音圧レベル（ＳＰＬ）および／または周波数成分を有していてもよい。従って、信号処理アルゴリズムのアルゴリズムパラメータの特定の設定が特定の音環境において最適な信号品質を持つ処理音を提供する特定のプログラムと各タイプの音環境を関連付けてもよい。このようなパラメータのセットは、一般的に、広帯域利得、周波数選択性フィルタアルゴリズムのコーナー周波数または傾きに関連するパラメータ、および例えば自動利得制御（ＡＧＣ）アルゴリズムのニーポイントおよび圧縮率を制御するパラメータを含んでいてもよい。

各アルゴリズムの信号処理特性は、調整者のオフィスでの初回の調整期間中に決定され、新規のバイノーラル補聴器システムの不揮発性メモリ領域にプログラムされてもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムは、新規のバイノーラル補聴器システムの使用者が対象とする音環境において所望の難聴補正を得るために利用可能な信号処理アルゴリズムの１つを選択できるように、例えば、補聴器ハウジングまたはリモコン装置のボタン、トグルスイッチ等のユーザインタフェースを有していてもよい。

新規のバイノーラル補聴器システムは、会話、ガヤガヤと話す会話、レストランの騒々しさ、音楽、交通騒音等の多数の音環境カテゴリの１つに使用者の音環境を自動的に分類できてもよく、それに応じて、当該分野で公知のように、適切な信号処理アルゴリズムを自動的に選択してもよい。

以下では、図面を参照し、本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。

新規のバイノーラル補聴器システムの一例を概略的に示す。 新規のバイノーラル補聴器システムの一例を概略的に示す。 新規のバイノーラル補聴器システムの一例を概略的に示す。 新規のバイノーラル補聴器システムの一例を概略的に示す。 新規のバイノーラル補聴器システムの一例を概略的に示す。

新規のバイノーラル補聴器システムの様々な例を示す添付の図面を参照して、以下に、新規の方法およびバイノーラル補聴器システムのより完全な説明を行う。しかしながら、この新規の方法およびバイノーラル補聴器システムは、異なる形態で実施可能であり、本明細書に記載の例に限定されると見なされるものではない。むしろ、これらの例は、本開示内容が徹底的かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えられるように提供されるものである。

添付の図面は、略図で、明確にするために単純化されたものであり、これらは、本発明の理解に必須の詳細のみを示し、他の詳細は省略されていることに留意されたい。

同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を示す。従って、各図面の説明に関して、同様の要素の詳細な説明は行わない。

図１は、新規のバイノーラル補聴器システム１０の一例を概略的に示す。

新規のバイノーラル補聴器システム１０は、第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂを有する。

第１の補聴器１０Ａは、第１のマイクロホン１２Ａで受信した音声に応じて第１のマイクロホンオーディオ信号１４Ａを提供するための第１のマイクロホン１２Ａを含む。マイクロホンオーディオ信号１４Ａは、当該分野で周知の第１のプレフィルタ１６Ａにおいてプレフィルタリングが行なわれ、信号プロセッサ１８に入力されてもよい。

第１のマイクロホン１２Ａは、マイクロホン信号をマイクロホンオーディオ信号１４Ａへと結合するための信号処理回路を備えた２つ以上のマイクロホンを含み得る。例えば、第１の補聴器１０Ａは、２つのマイクロホンと、補聴器の分野で周知のように、所望の指向性パターンを持つマイクロホンオーディオ信号１４Ａへとマイクロホン信号を結合するためのビームフォーマとを有していてもよい。

第１の補聴器１０Ａは、第１の音源（図示していない）により出力され、マイクロホン入力ではない第１の入力２０Ａで受信される音声を表す第１のオーディオ入力信号２４Ａを提供するための第１の入力２０Ａも含む。

第１の音源は、補聴器の使用者が耳を傾けたい人によって携行されるスパウスマイクロホン（不図示）でもよい。スパウスマイクロホンの出力信号は、無線または有線データ送信を用いて第１の補聴器１０Ａに送信するために符号化される。スパウスマイクロホンオーディオ信号を表す送信データは、第１のオーディオ入力信号２４Ａへと復号するためのレシーバおよびデコーダ２２Ａによって受信される。

第２の補聴器１０Ｂは、第２のマイクロホン１２Ｂで受信した音声に応じて第２のマイクロホンオーディオ信号１４Ｂを提供するための第２のマイクロホン１２Ｂを含む。マイクロホンオーディオ信号１４Ｂは、当該分野で周知の第２のプレフィルタ１６Ｂにおいてプレフィルタリングが行なわれ、信号プロセッサ１８に入力されてもよい。

第２のマイクロホン１２Ｂは、マイクロホン信号をマイクロホンオーディオ信号１４Ｂへと結合するための信号処理回路を備えた２つ以上のマイクロホンを含み得る。例えば、第２の補聴器１０Ｂは、２つのマイクロホンと、補聴器の分野で周知のように、所望の指向性パターンを持つマイクロホンオーディオ信号１４Ｂへとマイクロホン信号を結合するためのビームフォーマとを有していてもよい。

バイノーラル補聴器システム１０は、第２の音源（図示していない）により出力され、第２の入力２６で受信される音声を表す第２のオーディオ入力信号３０を提供するための第２の入力２６も含む。

第２の音源は、補聴器の使用者が耳を傾けたい第２の人によって携行される第２のスパウスマイクロホン（不図示）でもよい。第２のスパウスマイクロホンの出力信号は、無線または有線データ送信を用いてバイノーラル補聴器システム１０に送信するために符号化される。スパウスマイクロホンオーディオ信号を表す送信データは、第２のオーディオ入力信号３０へと復号するためのレシーバおよびデコーダ２８によって受信される。

第２の入力２６と、レシーバおよびデコーダ２８は、第１の補聴器１０Ａ内または第２の補聴器１０Ｂ内に収容してもよい。

第１および第２のオーディオ入力信号２４Ａ、３０がモノラル信号として使用者の耳に提示された場合、すなわち、同じ信号が使用者の両耳に提示された場合、両方の信号は、バイノーラル補聴器システムの使用者の頭部の中心から生じているように知覚される。

補聴器の分野で周知のように、これらの信号は難聴を補正するが、難聴の使用者は、その際に、信号源の知覚空間分離の欠如により、２つ以上のモノラルオーディオ入力信号を理解することが難しいであろう。

従って、第１のオーディオ入力信号２４Ａおよび第２のオーディオ入力信号３０のうちの少なくとも一方は、バイノーラル補聴器システム１０の使用者が対応する信号源を使用者の頭部の中心から離れているかのように知覚するようにフィルタリングされる。

その結果生じる音源の知覚空間分離により、使用者の聴覚系のバイノーラル信号処理を利用して、それらの音源からの信号を分離し、彼または彼女が音源の所望の１つを聞くことに集中する、あるいは音源の２つ以上を同時に聞いて理解する使用者の能力を向上させることが容易になる。

会話信号が、人の２つの耳において、逆位相、すなわち、互いに対して１８０°シフトした位相で提示されると、会話信号の具体的な到来方向は知覚されないが、多くの使用者が、逆位相で提示された会話信号が他の信号源から分離し易く、理解し易いと感じることも分かっている。

図示した新規のバイノーラル補聴器システム１０では、２つのフィルタ３２Ａ−Ｒ、３２Ａ−Ｌのセット、２つのフィルタ３４−Ｒ、３４−Ｌのセットには、それぞれ、各自のレシーバおよびデコーダ２２Ａ、２８の出力２４Ａ、３０にそれぞれ接続された入力と、出力３６Ａ−Ｒ、３６Ａ−Ｌ、および、出力３８−Ｒ、３８−Ｌ（これらの内の一方３６Ａ−Ｒ、３８−Ｒは、右耳に出力信号を提供し、他方３６Ａ−Ｌ、３８−Ｌは、左耳に出力信号を提供する）とが与えられる。２つのフィルタ３２Ａ−Ｒ、３２Ａ−Ｌ、３４−Ｒ、３４−Ｌのセットは、選択された到来方向を第１および第２の音源に与える伝達関数ＨＲＴＦ３２Ａ、ＨＲＴＦ３４を、それぞれ有する。図１のシステムの一例では、ＨＲＴＦ３２Ａは、第１の音源に対して−４５°の方位角を有する到来方向を持つ知覚到来方向を与え、ＨＲＴＦ３４は、第２の音源に対して＋４５°の方位角を有する到来方向を持つ知覚到来方向を与える。

第１の補聴器１０Ａおよび第２の補聴器１０Ｂは、使用者の右耳および左耳の難聴補正をそれぞれ、またはその逆に行うように構成されてもよい。説明を簡単にするために、以下では、第１の補聴器１０Ａは、右耳の難聴補正を行うように構成されているものと仮定するが、新規のバイノーラル補聴器システムおよび方法の動作原理は、右耳および左耳のどちらのためであるかには左右されず、第１および第２の補聴器は、難聴補正を行う。

フィルタ３２Ａ−Ｒ、３２Ａ−Ｌ、３４−Ｒ、３４−Ｌの出力は、難聴補正を行うための信号プロセッサ１８で処理され、右耳へと送信されることを意図したプロセッサ出力信号４０Ａは、バイノーラル補聴器システム１０の使用者の右耳の鼓膜へと送信される音響信号へと変換するために第１の補聴器１０Ａの第１のレシーバ４２Ａに接続され、左耳へと送信されることを意図したプロセッサ出力信号４０Ｂは、バイノーラル補聴器システム１０の使用者の左耳の鼓膜へと送信される音響信号へと変換するために第２の補聴器１０Ｂの第２のレシーバ４２Ｂに接続される。

ＨＲＴＦ３２Ａ、ＨＲＴＦ３４は、バイノーラル補聴器システムの使用者に対して各人ごとに決定してもよく、これにより、ＨＲＴＦは、異なる使用者間のＨＲＴＦのばらつきを生じさせる頭部の周囲の回折、肩からの反射、外耳道内の反射等を含む、使用者の耳への音伝達に関連する全ての情報を含むので、使用者の第１の音源および第２の音源の方向の知覚外在化および方向感覚が明確となる。

良好な方向感覚は、各人ごとのＨＲＴＦへの近似が第１の音源および第２の音源の方向感覚を補聴器の使用者が維持するのに十分正確であるという条件で、ＫＥＭＡＲヘッド等のマネキンに対して決定されたＨＲＴＦ等の各人ごとに決定されたＨＲＴＦへの近似によっても得ることができる。同様に、近似は、各人ごとのＨＲＴＦの対応する類似点につながる特定の身体的類似点を持つ人々（例えば、同じ年齢または同じ年齢層の人々、同じ人種の人々、耳介サイズの類似した人々等）の選択グループ内の人々の各人ごとのＨＲＴＦの平均として決定されたＨＲＴＦによって構成されてもよい。

図２は、第１のレシーバおよびデコーダ２２Ａから使用者の一方の耳への信号経路において所望の方位角の到来方向のＩＴＤに等しい遅延を導入することによって、第１の音源と第２の音源との間の十分な知覚空間分離が得られるという事実を除いては、図１に示した例に類似する新規のバイノーラル補聴器システム１０の一例を示す。図示例では、フィルタ３２Ａ−Ｒが、その入力信号２４Ａおよび使用者の右耳用の出力信号３６Ａ−Ｒ間に時間遅延を導入するが、図１に示されたフィルタ３２Ａ−Ｌは、入力２４Ａおよび出力３６Ａ−Ｌ間の直接接続によって構成される。

このようにして、第１の音源の到来方向の知覚方位角は、例えば−４５°にシフトされるが、第２の音源からの信号は、使用者の耳にモノラルで提示される、すなわち、レシーバおよびデコーダ２８の出力３０は、モノラル信号として信号プロセッサ１８に入力され、使用者の両耳に出力される。従って、第１の音源は遅延器３２Ａ−Ｒによって決定された方向、例えば４５°の方位角に位置すると知覚されるが、第２の音源は、使用者の頭部内の中心に位置すると知覚されるので、第１の音源と第２の音源との知覚空間分離が得られる。

図３は、第２のレシーバおよびデコーダ２８から使用者の一方の耳への信号経路において所望の第２の方位角の到来方向のＩＴＤに等しいさらなる遅延を導入することによって、第１の音源と第２の音源との間の向上した知覚空間分離が得られるという事実を除いては、図２に示した例に類似する新規のバイノーラル補聴器システム１０の一例を示す。例えば、フィルタ３４−Ｌは、その入力信号３０および使用者の左耳用の出力信号３８−Ｌ間に時間遅延を導入するが、図１に示したフィルタ３４−Ｒは、入力３０および出力３８−Ｒ間の短絡によって構成される。

このようにして、第２の音源の到来方向の知覚方位角は、例えば＋４５°にシフトされるが、第１の音源の到来方向の知覚方位角は、例えば−４５°にシフトされたままである。従って、第１の音源は、遅延器３２Ａ−Ｒによって決定された方向、例えば−４５°の方位角に位置すると知覚されるが、第２の音源は、遅延器３４−Ｌによって決定された方向、例えば＋４５°の方位角に位置すると知覚されるので、第１の音源と第２の音源との向上した知覚空間分離が得られる。

図１、２、および３では、点線は、バイノーラル補聴器システム１０の構成要素を収容する第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂのハウジングを示す。それぞれのハウジングは、各補聴器１０Ａ、１０Ｂが難聴補正を行うことを意図した使用者の各耳において音声の受信を行う１つまたは複数のマイクロホン１２Ａ、１２Ｂと、使用者の右耳および左耳の各鼓膜に向けて送信される音響信号へと信号プロセッサ１８の各出力信号４０Ａ、４０Ｂの変換を行う各レシーバ４２Ａ、４２Ｂとを収容する。残りの回路は、バイノーラル補聴器システムの設計者が行う設計上の選択に応じて２つの補聴器ハウジング間で任意に分配すればよい。図１、２、および３に示されたバイノーラル補聴器システムにおけるそれぞれの信号は、信号送信の分野で周知の方法で、補聴器１０Ａ、１０Ｂ間で有線または無線送信で送信してもよい。

図４は、第２の補聴器１０Ｂが信号プロセッサ１８を持たず、かつ、第１の音源および第２の音源のそれぞれからの音声を表す第１のオーディオ入力信号および第２のオーディオ入力信号を提供するための入力を持たない、図１に示した新規のバイノーラル補聴器システム１０の一例を示す。第２の補聴器１０Ｂは、１つまたは複数の第２のマイクロホン１２Ｂと、第２のレシーバ４２Ｂと、第１の補聴器１０Ａにおける信号処理のためにマイクロホンオーディオ信号１４Ｂを送信するために必要とされるエンコーダおよびトランスミッタ（不図示）と、信号プロセッサ１８Ａの出力信号４０Ｂの受信を行うためのレシーバおよびデコーダ（不図示）とのみを有する。図１に示された残りの回路は、第１の補聴器１０Ａのハウジング内に収容される。

図５は、第１の補聴器１０Ａおよび第２の補聴器１０Ｂが共に、マイクロホンと、レシーバと、補聴器プロセッサとを含む図１に示した新規のバイノーラル補聴器システム１０の一例を示す。

従って、図示した新規のバイノーラル補聴器システムは、
第１の音源によって出力され、第１の入力２０Ａにおいて受信される音声を表す第１のオーディオ入力信号２４Ａを提供するための第１の入力２０Ａと、
第１のオーディオ入力信号２４Ａをフィルタリングするための、第１のオーディオ入力信号に第１の右利得および第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、および／または互いに対して第１の位相シフトで位相シフトした、右耳用の第１の右耳信号３６Ａ−Ｒおよび左耳用の第１の左耳信号３６Ａ−Ｌを出力するように構成された第１のバイノーラルフィルタ３２Ａ−Ｒ、３２Ａ−Ｌと、
バイノーラル補聴器システム１０の使用者の第１の耳の鼓膜に向けて送信するための音響信号へと第１の耳レシーバ入力信号４０Ａの変換を行うための第１の耳レシーバ４２Ａと、
第２の音源によって出力され、第２の入力２６Ｂにおいて受信される音声を表す第２のオーディオ入力信号３０Ｂを提供するための第２の入力２６Ｂと、
第２のオーディオ入力信号３０Ｂをフィルタリングするための、第２のオーディオ入力信号に第２の右利得および第２の右利得とは異なる第２の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい、および／または互いに対して第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされた、右耳用の第２の右耳信号３８Ｂ−Ｒおよび左耳用の第２の左耳信号３８Ｂ−Ｌを出力するように構成された第２のバイノーラルフィルタ３４Ｂ−Ｒ、３４Ｂ−Ｌと、
を含む第１の補聴器１０Ａを含み、
第１および第２の右耳信号３６Ａ−Ｒ、３８Ｂ−Ｒは、第１の耳レシーバ入力４０Ａに提供され、
第１および第２の左耳信号３６Ａ−Ｌ、３８Ｂ−Ｌは、第２の耳レシーバ入力４０Ｂに提供される。

Claims (13)

1. 第１の音源によって出力され、第１の入力において受信される音声を表す第１のオーディオ入力信号を提供するための前記第１の入力と、
   第２の音源によって出力され、第２の入力において受信される音声を表す第２のオーディオ入力信号を提供するための前記第２の入力と、
   前記第１のオーディオ入力信号をフィルタリングするための第１のバイノーラルフィルタであって、
   互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
   前記第１のオーディオ入力信号に、第１の右利得、および前記第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
   前記第１のオーディオ入力信号に、第１の右利得、および前記第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しく、かつ互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
   から成る信号ペアの群から選択される、バイノーラル補聴器システムの使用者の右耳用の第１の右耳信号および前記使用者の左耳用の第１の左耳信号を出力するように構成された第１のバイノーラルフィルタと、
   第１の耳レシーバ入力信号を、前記バイノーラル補聴器システムの前記使用者の第１の耳の鼓膜に向けて送信するための音響信号に変換するための第１の耳レシーバと、
   第２の耳レシーバ入力信号を、前記バイノーラル補聴器システムの前記使用者の第２の耳の鼓膜に向けて送信するための音響信号に変換するための第２の耳レシーバと、
   を含むバイノーラル補聴器システムであって、
   前記第１の右耳信号は、前記第１の耳レシーバ入力および前記第２の耳レシーバ入力のうちの一方に提供され、
   前記第１の左耳信号は、前記第１の耳レシーバ入力および前記第２の耳レシーバ入力のうちの他方に提供される、バイノーラル補聴器システム。
2. 前記第１の位相シフトが１５０°以上かつ２１０°以下の範囲である、請求項１に記載のバイノーラル補聴器システム。
3. 前記第１の位相シフトが、−９０°以上かつ９０°以下の範囲の方位角の方位変化に相当する、請求項１に記載のバイノーラル補聴器システム。
4. 前記第１の右耳信号および前記第１の左耳信号のうちの一方が、前記第１のオーディオ入力信号に対して位相シフトされ、前記第１の右耳信号および前記第１の左耳信号のうちの他方が、前記第１のオーディオ入力信号である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
5. 前記第２のオーディオ入力信号をフィルタリングするための第２のバイノーラルフィルタであって、
   互いに対して前記第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
   前記第２のオーディオ入力信号に第２の右利得、および前記第２の右利得とは異なる第２の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
   前記第２のオーディオ入力信号に第２の右利得、および前記第２の右利得とは異なる第２の左利得をそれぞれ乗じたものに等しく、かつ互いに対して第２の位相シフトで位相シフトされた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
   から成る信号ペアの群から選択される、前記右耳用の第２の右耳信号および前記左耳用の第２の左耳信号を出力するように構成された第２のバイノーラルフィルタを含み、
   前記第２の右耳信号は、前記第１の耳レシーバ入力および前記第２の耳レシーバ入力のうちの一方に提供され、
   前記第２の左耳信号は、前記第１の耳レシーバ入力および前記第２の耳レシーバ入力のうちの他方に提供される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
6. 前記第１の入力と、
   前記第１のバイノーラルフィルタと、
   前記第１の耳レシーバと、
   を含む第１の補聴器と、
   前記第２の耳レシーバを含む第２の補聴器と、
   を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
7. 前記第１の入力と、
   前記第１のバイノーラルフィルタと、
   前記第２の入力と、
   前記第２のバイノーラルフィルタと、
   前記第１の耳レシーバと、
   を含む第１の補聴器と、
   前記第２の耳レシーバを含む第２の補聴器と、
   を含む、請求項５に記載のバイノーラル補聴器システム。
8. 前記第１の入力と、
   前記第１のバイノーラルフィルタと、
   前記第１の耳レシーバと、
   を含む第１の補聴器と、
   前記第２の入力と、
   前記第２のバイノーラルフィルタと、
   前記第２の耳レシーバと、
   を含む第２の補聴器と、
   を含む、請求項５に記載のバイノーラル補聴器システム。
9. 前記第１のバイノーラルフィルタがＨＲＴＦフィルタである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
10. 前記第２のバイノーラルフィルタがＨＲＴＦフィルタである、請求項５〜９のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
11. 前記第１のオーディオ入力信号および前記第２のオーディオ入力信号のうちの少なくとも一方がモノラルオーディオ信号である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
12. バイノーラル補聴器システムにおいてバイノーラル信号を向上させる方法であって、
    互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
    第１のオーディオ入力信号に第１の右利得、および前記第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しい第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
    前記第１のオーディオ入力信号に第１の右利得、および前記第１の右利得とは異なる第１の左利得をそれぞれ乗じたものに等しく、かつ互いに対して第１の位相シフトで位相シフトされた第１の右耳信号および第１の左耳信号と、
    から成る信号ペアの群から選択される、右耳用の第１の右耳信号および左耳用の第１の左耳信号へと前記第１のオーディオ入力信号をバイノーラルでフィルタリングするステップと、
    前記第１の右耳信号および前記第１の左耳信号を使用者の前記右耳および前記左耳にそれぞれ提供するステップと、
    第２のオーディオ入力信号を前記使用者の前記右耳および前記左耳の両方に提供するステップと、
    を含む方法。
13. 互いに対して前記第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
    互いに対して前記第１の利得とは異なる第２の利得を乗じた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
    互いに対して前記第１の位相シフトとは異なる第２の位相シフトで位相シフトされ、かつ互いに対して前記第１の利得とは異なる第２の利得を乗じた第２の右耳信号および第２の左耳信号と、
    から成る信号ペアの群から選択される、前記右耳用の第２の右耳信号および前記左耳用の第２の左耳信号へと前記第２のオーディオ入力信号をバイノーラルでフィルタリングするステップと、
    前記第２の右耳信号および前記第２の左耳信号を前記使用者の前記右耳および前記左耳にそれぞれ提供するステップと、
    を含む、請求項１２に記載の方法。
    

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