(57)【要約】【構成】補聴器は，２つのマイクロフォン，それぞれの音声信号を結合して，空間信号を発生する指向処理手段（Ｄｉｒ１，Ｄｉｒ２），指向処理手段を制御して，空間信号の適応を行うビームフォーマ（３５），および空間信号の低周波をブーストする手段（ＬＦＢ１，ＬＦＢ２）を備えている。フィードバック推定器が，フィードバック補償信号（７ａ，７ｂ）を発生し，この信号はブーストした空間信号と結合される。指向処理および低周波ブーストの後にのみフィードバック補償を適用することにより，装置は，フィードバック推定器によるビームフォーマの機能の妨害をなくす。この発明はまた，補聴器内において信号を処理する方法も提供する。
2009510853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン，
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して空間信号を生成する指向処理手段，
上記空間信号の低周波をブーストしてイコライズ空間信号を生成する手段，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記イコライズ空間信号と結合してフィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成する手段，
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ，ならびに
上記指向処理手段を制御して，上記空間信号の適応を行う適応指向性コントローラ，
を備えている補聴器。
【請求項２】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を適応整合する手段を備えている，請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】
低周波をブーストする上記手段が上記指向処理手段と組合わされている，請求項１に記載の補聴器。
【請求項４】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン，
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成する第１指向処理手段，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成する第２指向処理手段，
上記第１空間信号の低周波をブーストして第１イコライズ空間信号を生成する第１イコライザ手段，
上記第２空間信号の低周波をブーストして第２イコライズ空間信号を生成する第２イコライザ手段，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号と結合して，第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号および第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号を生成する手段，
上記第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号と上記第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号とを結合して，ビームフォーマ出力信号を生成するビームフォーマ，
上記ビームフォーマ出力信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ，ならびに
上記ビームフォーマを制御して上記空間信号の適応を行う適応指向性コントローラ，
を備えている補聴器。
【請求項５】
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する上記手段は，上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号のそれぞれに関して，フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成するように構成されている，請求項４に記載の補聴器。
【請求項６】
上記第１指向処理手段は第１固定感度パターンにしたがって第１固定空間出力信号を生成するように構成され，上記第２指向処理手段は第２固定感度パターンにしたがって第２固定空間出力信号を生成するように構成されている，請求項４に記載の補聴器。
【請求項７】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合する上記第１音声信号および上記第２音声信号の適応整合手段を備えている，請求項４に記載の補聴器。
【請求項８】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン，
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成する第１指向処理手段，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成する第２指向処理手段，
上記第１空間信号と上記第２空間信号とを結合してビームフォーマ出力信号を生成するビームフォーマ，
上記ビームフォーマ出力信号の低周波をブーストしてイコライズ・ビームフォーマ出力信号を生成するイコライザ手段，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記ビームフォーマ出力信号と結合して，フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成する手段，
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ，ならびに
上記ビームフォーマを制御して，上記空間信号の適応を行う適応指向性コントローラ，
を備えている補聴器。
【請求項９】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合する上記第１音声信号および上記第２音声信号の適応整合手段を備えている，請求項８に記載の補聴器。
【請求項１０】
補聴器内において第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンからの信号を処理する方法であって，
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンからの入力信号を第１音声信号および第２音声信号に変換し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して空間信号を生成し，
上記空間信号の低周波をブーストしてイコライズ空間信号を生成し，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成し，
上記フィードバック補償信号を上記イコライズ空間信号と結合して，フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成し，
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成し，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換し，
上記指向結合手段を適応制御して上記空間信号の適応を行う，
方法。
【請求項１１】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合するために上記第１音声信号および上記第２音声信号を適応整合する，請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
補聴器内において第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンからの信号を処理する方法であって，
第１マイクロフォンからの入力信号を第１音声信号に変換し，
第２マイクロフォンからの入力信号を第２音声信号に変換し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成し，
上記第１空間信号の低周波をブーストして第１イコライズ空間信号を生成し，
上記第２空間信号の低周波をブーストして第２イコライズ空間信号を生成し，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成し，
上記フィードバック補償信号を上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号と結合して，第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号および第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号を生成し，
上記第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号と上記第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号とをビームフォーマ内で結合して，ビームフォーマ出力信号を生成し，
上記ビームフォーマ出力信号を処理して聴力損失補償信号を生成し，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換し，
上記ビームフォーマを制御して上記空間信号の適応を行う，
方法。
【請求項１３】
上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号のそれぞれに関して，フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する，請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１指向処理手段内において第１固定感度パターンにしたがって第１固定空間出力信号を生成し，第２指向処理手段内において第２固定感度パターンにしたがって第２固定空間出力信号を生成する，請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は補聴器に関し，さらに，補聴器内での信号処理方法に関する。この発明は特に，多重入力トランスデューサ（multiple input transducers）を備えた補聴器，および多重入力トランスデューサを備えた補聴器内における信号処理方法に関し，より詳細には，調節可能な指向性パターンを与えるように構成される，多重入力トランスデューサを備えた補聴器に関する。
【０００２】
さらにより詳細には，この発明は，補聴器内で入力トランスデューサ信号を処理する入力プロセッサであって，入力信号を指向性コントローラ内で処理し，フィードバック補償信号を入力信号から導出された信号と結合するようにした入力プロセッサに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＷＯ−Ａ−０１／０１７３１は，補聴器用の調節可能な指向性マイクロフォンシステムの使用を示している。このシステムは，２つのマイクロフォンからの入力を音響時間遅延に従って処理して指向感知パターンを得る。プロセッサはまた，指向処理に付随する低周波信号の抑制を補償することもでき，これは，時にはイコライジング（equalizing）または低周波ブースティング（low frequency boosting）と呼ばれる動作である。指向処理は一般に，補聴器使用者が，会話の相手に向く方向以外の方向から飛込む音を抑制することを望む状況において，環境騒音を抑制するために使用される。
【０００４】
イコライジング（Equalizing）は，一般に，重要信号とみなされようと，雑音とみなされようと，低周波信号をブーストする（高める）（boosts）ので，それ自体で問題を発生する。
【０００５】
ＷＯ−Ａ−０２／０８０５６６は適応制御される指向システム（指向性システム）（directional system）を示している。この指向性コントローラ（the directional controller）は多重チャネル形式であり，すなわち，それぞれの周波数帯域に遅延プロセッサを備えることで実現される。
【０００６】
ＥＰ−Ａ−１１９１８１４は音響フィードバックとして知られる外乱を軽減するためのシステムを示している。音響フィードバックとは，出力トランスデューサによって発生した音響信号がマイクロフォンに入射することである。フィードバック信号はマイクロフォンによってピックアップされ，かつ補聴器プロセッサによって増幅され，マイクロフォンに再びループバックする出力を発生しがちである。ゲインがループ内の減衰率を超えると不安定状況が生じる。フィードバックは，不安定限界よりも低いゲイン設定であったとしても信号のひずみを発生させることがある。ＥＰ−１１９１８１４−Ａ１には，フィードバック補償信号をマイクロフォン・システムの出力から減算して結合信号を発生し，それを主信号プロセッサに与える適応フィードバック補償（ＦＢＣ）システムが記載されている。
【０００７】
フィードバック補償信号（The feedback compensation signal）は，主信号プロセッサからの出力信号，すなわち補聴器の出力トランスデューサに与えられる信号および主信号プロセッサへの入力信号を監視する，フィードバック信号予測器において生成される。これらの信号を相関させることによって，フィードバック予測器は，プロセッサ出力部からプロセッサ入力部に戻るフィードバック経路の推定を実行することができる。このような推定されたフィードバック経路には一般に，出力トランスデューサ，マイクロフォンに戻る音響経路，マイクロフォンおよび何らかの前置増幅器が入る。フィードバック経路は伝達関数によって特徴付けられる。フィードバック信号予測器は，しばしばフィードバック信号推定器と呼ばれ，上記主信号プロセッサ出力信号および結合信号間の相関性にしたがって適応制御されるフィルタを備えている。高い相関性が広く行き渡っていること（The prevalence of high correction）は音響フィードバックによるものであると推定され，このようにしてフィードバック信号予測器はフィードバック経路の推定を行ない，かつキャンセル信号を生成し，キャンセル信号はその後マイクロフォン・システムによって出力された信号から減算される。フィードバック補償機能によって，主信号プロセッサは，他の方法で可能なもの（otherwise possible）よりも高いゲインによって作動することができる。
【０００８】
ＷＯ−Ａ−９９／１０１６９は，制御可能な指向特性および入力トランスデューサの適応整合（adaptive matching of input transducers）を備えた補聴器を示している。指向性システムが適切に機能するために重要であるが，ゲインおよび位相特性におけるマイクロフォン出力信号のイコライズを行う目的のために，２つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一方に可制御フィルタ（a controllable filter）が挿入される。
【０００９】
ＷＯ−Ａ−９９／２６４５３は，２つのマイクロフォンおよび指向処理性を備えた補聴器用のフィードバック補償システムを示しており，このシステムでは各マイクロフォン信号が，指向性コントローラにおける処理の前に，個別にフィードバック補償される。指向処理前の各マイクロフォン信号の個別補償は膨大な処理を必要とし，フィードバック信号の不完全補償の結果残留フィードバック信号成分が生じて，それが指向性コントローラの機能を妨害することがあるという危険性を伴う。
【００１０】
一般に，フィードバック推定器は，信号プロセッサ出力部から信号プロセッサ入力部まで延びるフィードバック・ループの部分内の伝達関数を推定する。フィードバック・ループのこの部分は，主に出力トランスデューサ，出力ポートから入力ポートまでの音響経路，入力トランスデューサ，および入力トランスデューサに関係する回路を含む。
【００１１】
フィードバック経路の音響部分は，簡単なモデルでは，周波数依存減衰および遅延関数（a frequency dependent, attenuation and delay function）と見なすことができる。フィードバック・ループの推定すべき部分は実際には音響経路上に出力トランスデューサ，入力トランスデューサおよび入力回路を含むので，フィードバック経路のこの部分の複雑さは特に高性能補聴器の場合には相当なものとなり，フィードバック経路を十分に模倣する（mimic）ためにはより高度なモデルが要求される。
【００１２】
適応システムは，非線形素子，または短い時間区間だけで線形と見なすことができるディバイスの例である。高性能入力信号プロセッサに存在する非線形ディバイス（Non-linear devices）には，例えば，指向性コントローラ，マイクロフォン整合回路，前置増幅器および雑音プロセッサが，またおそらくは，これらのシステムの適応形式さえも含まれよう。
【発明の開示】
【００１３】
この発明は，指向処理機能（directional processing capability）をフィードバック補償機能（a feedback compensation capability）と結合する補聴器用のプロセッサを提供することを目的とする。この発明はさらに，補聴器内の入力トランスデューサ信号を改良されたフィードバック補償のもとに処理する，対応する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
したがって，この発明は，少なくとも１つのフィードバック補償信号を，２つ以上のマイクロフォン出力信号から導出された信号と結合させる（combined）とともに，適応調節（adaptive adjustment）を指向性コントローラに適用するようにしたプロセッサ，およびそのようなプロセッサを組込んだ補聴器を提供することを目的とする。
【００１５】
この発明はさらに，２つ以上のマイクロフォン出力信号から導出された信号を少なくとも一つのフィードバック補償信号と結合させて，その後に適応結合させて，フィードバック補償された指向性コントローラ出力信号を供給する方法を提供することを目的とする。
【００１６】
この発明のさらに別の目的は，補聴器内において入力トランスデューサ信号を処理するプロセッサであって，入力信号を指向性コントローラ内で処理するとともに，指向性コントローラの機能に悪影響を与えることなく，フィードバック補償を行うようにしたプロセッサを提供することである。この発明のさらなる目的は，フィードバック補償が比較的簡単なフィードバック信号推定器によって行われ，全体的なシステムの複雑さ，たとえばプロセッサ負荷（a processor load）またはゲート総数（gate count）として評価したものが比較的低い補聴器を提供することである。
【００１７】
この要求は，この発明の第１態様によると，請求項１にしたがう補聴器を提供することによって満たされる。
【００１８】
この補聴器では，指向処理および低周波ブースト後にのみ，フィードバック補償が適用される。したがって，推定されるフィードバック経路は，出力トランスデューサ，音響経路，マイクロフォン，指向処理手段および低周波ブースタを含むが，ビームフォーマ（the beamformer）を含まない。これは，フィードバック推定器による適応指向処理の機能の妨害をなくす。さらに，それは，フィードバック推定器内のすべての残留誤差が，低周波ブースタによって増幅されることを回避する。
【００１９】
この発明は，第２態様において，請求項４に記載の補聴器を提供する。指向処理の初期のステージの後であってかつ低周波ブーストの後に，フィードバック補償が適用される。低周波イコライゼーションのため（for low frequency equalization），およびその後のフィードバック補償信号との結合のために（and then for combination with feedback compensation signals），２つの指向プロセッサの出力を利用することができ，フィードバック補償された信号の結合を制御することによって所望の指向性が得られる。したがって，推定されるフィードバック経路は，出力トランスデューサ，音響経路，マイクロフォン，指向処理手段および低周波ブースタを含むが，ビームフォーマ（beamformer）を含まない。
【００２０】
好ましくは，フィードバック経路を推定する手段は，イコライズされ，空間化された信号のそれぞれに関して（in respect of each of the equalized, spatialized signals），補償信号（compensation signals）を発生（生成）（generate）するように構成されている。
【００２１】
この発明は，第３態様において，請求項８に記載の補聴器を提供する。この補聴器では，指向処理およびイコライジングの結果として生成される結合信号（a combined resulting from directional processing and equalizing）に対して，フィードバック補償が適用される。したがって，推定されるフィードバック経路は，出力トランスデューサ，音響経路，マイクロフォン，指向処理手段，ビームフォーマおよび低周波ブースタを含む。ここでは，単一のフィードバック補償信号で十分である。
【００２２】
この発明は，第４態様において，請求項１０による方法を提供する。この方法によると，信号は，第１に初期的に指向処理され（first, initial directional processing），第２に低周波イコライズされ（secondly, to low frequency equalization），第３にフィードバック補償される（thirdly, to feedback compensation）。
【００２３】
この発明は，第５態様において，請求項１２による方法を提供する。この方法によると，信号は，第１に初期的に指向処理され，第２に低周波イコライズされ，第３にフィードバック補償される。
【００２４】
この発明の実施形態は，従属請求項から明らかにされる。
【００２５】
この発明のさらなる実施形態および詳細は詳細な説明から明らかにされる。説明では添付図面が参照される。
【実施例】
【００２６】
最初に図１を参照して，これは，ＥＰ−Ａ−１１９１８１４から既知であるフィードバック補償システムの一例を示している。このシステムでは，レシーバ５，音響フィードバック経路（ＦＢ）およびマイクロフォン２を通るフィードバック経路が，フィードバック信号推定器６によってモデル化され，その推定器は推定器入力信号に基づいてフィードバック補償信号７を出力する。これは，フィードバック信号推定器６内の可制御フィルタを適応制御し，推定器入力信号とフィードバック補償された信号１６との間の相関が，一般的に適応コントローラ内で最小化ＬＭＳ方法を実行することで最小化されることによって，得られる。生成されたフィードバック補償信号（feedback compensating signal）７は，続いて加算器２３においてマイクロフォン信号９と結合されて，フィードバック補償された信号（feedback compensated signal）１６が生成され，この信号は，主信号プロセッサ入力信号１１として使用される。主信号プロセッサ入力信号は，主信号プロセッサ内で処理されて，レシーバ５のための主プロセッサ出力信号１３が生成（形成）される（to form）。プロセッサは，必要な聴力損失補償信号であって，当該技術の専門家には明らかであろうが，雑音の低減または音声の増強を達成する他の処理にしたがって修正された聴力損失補償信号を得るようになっている。ＥＰ−Ａ−１１９１８１４には，補聴器が複数の入力トランスデューサを含み，それによって指向感知特性が与えられるようにしてもよいと簡単に述べられている。
【００２７】
次に図２を参照して，これは，ＷＯ−Ａ−０２／０８５０６６の記載に対応する指向性コントローラの適応制御の一例を示している。この例では，単一パラメータ入力によって制御される指向特性を有する指向性コントローラ２２が，適応コントローラ入力信号３３として使用される空間的修正出力信号（the spatially modified output signal）２８のパワーを最小化するという基準（a criterion）にしたがって，適応制御信号３４によって制御される。これは，適応コントローラ２４内での反復最小化方法（an iterative minimizing method）の実行によって，例えば，信号パワーを最小化することによって得られる。他の実施形態は，当業者にはよく知られているとともに時には好まれるコスト（費用）関数（cost-functions）とも呼ばれる他の基準にしたがう最小化を，特徴としてもよい。
【００２８】
次に図３を参照して，これは，ＷＯ−Ａ−０１／０１７３１に提案されているような指向性コントローラの一例を示している。簡略化するため，この図面では任意の入力処理構成要素をいくつか省略し，指向性コントローラ入力信号２７ａ，２７ｂと同一であるようなマイクロフォン出力信号を示している。
【００２９】
基本的に，２つの無指向性（全指向性）マイクロフォンからの出力信号を処理して，アレイの後部マイクロフォン（後方マイクロフォン）からの信号を，マイクロフォン間の音響遅延に対応する量だけ遅延させるとともに，この遅延信号を前方マイクロフォン信号から減算することによって指向特性が得られる。このようにすることで，カージオイド特性として知られる特性が得られる。
【００３０】
図３に示すコントローラは，増幅器２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，遅延回路３２および減算器３１ｂ，３１ｄを使用してマイクロフォン信号を処理し，それらを結合して空間的修正出力信号２８とすることによって，この特徴を実行する。指向性パターンの形状または指向特性は，増幅器２９ａ，２９ｂのゲイン設定を調節することによって制御することができる。この構造による特定の利点は，専用増幅器２９ｃを通したフィードバック接続によって，低周波ブーストを指向性コントローラそれ自体の内部において非常に簡単な構成要素で実行できることである。この構造のさらなる詳細および利点はＷＯ−Ａ−０１／０１７３１に説明されている。
【００３１】
次に，図４を参照して，図４はこの発明の一実施形態による補聴器１を示している。補聴器１は，マイクロフォンアレイ２，入力プロセッサ３，主信号プロセッサ（a main signal processor）４，出力トランスデューサ５，およびフィードバック補償信号７を生成するフィードバック信号推定器６を備えている。推定フィードバック信号（an estimated feedback signal）であるフィードバック補償信号７は，フィードバック信号推定器６の出力部３８から入力プロセッサ３の補償入力部１０へ送られる。マイクロフォン・アレイ２は二つの入力トランスデューサ８ａ，８ｂを備え，各トランスデューサはそれぞれの接続部９ａ，９ｂを介して入力プロセッサに接続されている。入力プロセッサ３の第１出力部１１は主信号プロセッサ４の入力部１２に接続されており，主信号プロセッサ４の出力信号１４は出力トランスデューサ５の入力部およびフィードバック信号推定器６の入力部１５に与えられる。フィードバック信号推定器６は，入力プロセッサ３の第２出力部１８からのフィードバック補償された信号１６を，フィードバック信号推定器の制御入力部１７において受取る。図４はまた，出力トランスデューサ５とマイクロフォン８ａ，８ｂのそれぞれとの間に存在する音響フィードバック経路ＦＢ１，ＦＢ２を示している。出力トランスデューサは，好ましくは，通常の形式の補聴器レシーバ（an ordinary type hearing aid receiver）である。適切なレシーバは，米国イリノイ州アイタスカのKnowles Electronics等から市販されている。
【００３２】
入力プロセッサ３は，マイクロフォン入力信号およびフィードバック補償信号（the feedback-compensating signal）を処理して，フィードバック補償された信号（a feedback compensated signal）１６を発生する手段を有している。具体的には，入力プロセッサは，指向性コントローラ・システム（a directional controller system），および指向性コントローラ・システムの出力信号の低周波ブースト（low frequency boosting）を行う手段を有している。フィードバック補償された入力プロセッサ出力信号１１は，主信号プロセッサ４へ送られる。主信号プロセッサは，これを入力として受入れて，必要な聴力損失補償を達成する適当な処理を実行し，およびおそらくは，雑音低減または音声増強などの他の処理も実行する。この発明が，主信号プロセッサにいかなる特別な要求も課さないことは，当業者には理解されよう。むしろ，当業者にとって既知のいずれの構造の主信号プロセッサも使用することができる。
【００３３】
好適な実施形態において，入力トランスデューサ８ａ，８ｂは，無指向（全方向）マイクロフォン（omni-directional microphones）である。他の実施形態では，これに代えて，マイクロフォンの一部またはすべてが指向性（方向性）マイクロフォン（directional microphones）でもよく，したがってそれらはマイクロフォン・アレイ内に含まれる。補聴器用のマイクロフォン・アレイが３つ以上のマイクロフォンを備えてもよいことも当業者には既知である。しかしながら，３つ以上のマイクロフォンを使用する場合，アレイ内にそのような追加のマイクロフォンを含むために必要になる回路がさらに複雑になるという点での費用を考慮すると，２つのマイクロフォン８ａ，８ｂのみを有する実施形態が現時点では好ましい。
【００３４】
補聴器１は，多重帯域タイプ（multi-band type），すなわち，全可聴周波数スペクトルを個別処理するためにいくつかの帯域に分割するように構成されていてもよい。このような補聴器では，いくつかの，おそらくはすべての帯域が，この発明による入力プロセッサ３を備え，それにより指向システムの機能性の向上が図られる。他の方法として，この発明による入力プロセッサ３を，多重帯域システムへの単一帯域フロント・エンド（a single band front end to the multi-band system）として利用してもよい。
【００３５】
図５は，３つのマイクロフォンを備えている補聴器用に適応させた入力プロセッサ３の一例を示している。図５の入力プロセッサは，入力部９ａ，９ｂ，９ｃ，関連の整合コントローラ（an associated matching controller）２５を持つマイクロフォン整合増幅器１９ｂ，１９ｃ，３つのＡ／Ｄ変換器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，３つの前置増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，指向性コントローラ２２，減算器２３，および指向性コントローラ２２を制御する適応コントローラ（an adaptive controller）２４を備えている。
【００３６】
マイクロフォン整合システム１９ｂ，１９ｃ，２５は，マイクロフォン（複数）（the microphones）のゲインおよび位相特性を一致させ，指向性システムにおいて最適性能を達成できるように働く。この目的のために，制御される整合増幅器（controlled matching amplifiers）１９ｂ，１９ｃは，マイクロフォン接続部の一つを除いたすべてに接続される。整合コントローラ２５は整合増幅器（複数）の調節を制御する。そのような適応整合システムを実現するいくつかの方法は当業者に既知であり，その一例が，ＷＯ−Ａ−０１／１０１６９に開示されている。適応整合システムの使用の代替は，手動調節可能なシステムの使用，または整合させたマイクロフォン対（matched pairs of microphones）の使用のいずれか一方である。しかしながら，長期的安定性を達成するためには，適応整合システムを使用することが好ましい。
【００３７】
２つのマイクロフォンを使用するように図５の構造を変更する場合には，第３マイクロフォン出力部９ｃに接続されている構成要素２０ｃ，１９ｃおよび２１ｃが取除かれて，適当な構成の指向性コントローラ２２，すなわち，２マイクロフォン構成が選択されよう。
【００３８】
図５に示す例では，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０ａ，２０ｂ，２０ｃは，マイクロフォン出力９ａ，９ｂ，９ｃを処理するように配置されている。図５の構成の，信号対雑音比の最大化に着目した変形例では，前置増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃが，イコライザ（equalizers）の前に置かれるか，または，増幅を伴うＡ／Ｄ変換器がイコライザの前に置かれよう。さらに別の実施形態では前置増幅器をなくしてもよい。
【００３９】
指向性コントローラ２２は，ＷＯ−Ａ−０１／０１７３１（上述）に示される一般型（a generalized version）の指向性コントローラであってもよい。指向性コントローラ２２は，入力トランスデューサ信号９ａ，９ｂ，９ｃから導出された入力信号２７ａ，２７ｂ，２７ｃを受取り，空間修正された単一の出力信号（a single, spatially modified, output signal）２８を生成する。したがって，導出された入力トランスデューサ信号（複数）９を指向性コントローラ２２内において処理することによって，空間修正された出力信号２８は，所望の指向性パターンを示す指向性マイクロフォンの出力信号の特性を持つ。指向性コントローラは，図３に示すコントローラと同様のものであってもよい。適応コントローラ２４は，フィードバック補償された信号１１，または好ましくは，低周波ブースタ２６の出力信号，または指向性コントローラ２２の出力信号のいずれかを入力プロセッサ３内において処理することによって実現されてもよい。指向性コントローラ２２の適応制御は，ＷＯ−Ａ−０２／０８５０６６に記載されているものと同様でよい。
【００４０】
最後になるが，入力プロセッサ３は，フィードバック補償信号７を低周波ブースタ２６からの出力と結合して，それによって入力プロセッサ出力信号１１を発生する結合器（a combining device）２３を備えており，ここでは，入力プロセッサ出力信号１１はフィードバック補償された信号１６と同じになる。フィードバック補償技術自体は，ＥＰ−Ａ−１１９１８１４に詳細に記載されているようなものでよい。
【００４１】
入力プロセッサ３内に用いられる指向性コントローラ２４，２５は独立コントローラとして構成されていても，補聴器の他のプロセッサ構成要素とともに，ある種のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または他の種類の集積回路，例えばＡＳＩＣなどに埋め込まれてもよい，ということは，当業者に明らかである。したがって，完全な構造において（in the complete design），コントローラ２４，２５は，プロセッサ内に完全に一体化されてもよい。
【００４２】
多重入力トランスデューサ信号があると，それぞれの入力チャネルに多重フィードバック補償信号を与えるように構成される多重フィードバック信号推定器は，より正確な補償を与えることになる。これは，ハードウェアおよび処理手段の点で非常に高度（高価）な（expensive）解決策であろう。しかしながら，多重フィードバック経路（複数）がほぼ同一であると仮定すると，同一のフィードバック補償信号をすべての入力トランスデューサ出力信号に加える，または，図５に示すように，単一のフィードバック補償信号を結合信号上に加えることで十分であろう。したがって，図５に示す実施形態は，例えば３つのマイクロフォンからの入力を処理するのに適した３つの入力チャネルを特徴とするが，単一のフィードバック補償信号のみが与えられる。
【００４３】
減算原理を使用して指向特性を発生するいずれの指向性コントローラも，本質的に出力信号の低周波ロールオフ（a low-frequency roll-off）を生じる。低周波ブーストの適用，すなわち，低周波を増強する周波数依存増幅の適用によって，この問題を軽減することができる。図５に示す実施形態は，専用低周波ブースタ増幅器２６を含むことによってこの特徴を実現する。しかしながら，図３に示す構造では，増幅器２９ｃおよび減算器３１ｄを使用することによるフィードバック構成要素を導入することによって，低周波ブーストが実現される。このように，低周波ブーストは，指向性コントローラ２２の一部として組み込まれる。
【００４４】
低周波ブーストを適用するという特徴そのものは，低周波雑音も押し上げるという問題を生じることもある。指向処理は，本質的に低周波を抑制し（suppresses），したがって信号対雑音比を徐々に低下させる。ブースティングは信号を上昇させるが，雑音の過剰な上昇を避けるには，上昇に上限を設ける，すなわち１００％未満の補償を働かせるのが好ましい。
【００４５】
さらに，フィードバック・キャンセラによって残される，または発生する残留誤差（any residual error）も，同様に増幅される。低周波ブースタ手段によるこの残留誤差の増幅を避けるために，図５のレイアウトに示されているように，低周波イコライジングの後にのみフィードバック補償を適用することが一般的に好ましい。
【００４６】
この開示の文脈において，指向性コントローラの概念は，一般的な意味で受取られ，すなわち，多重音響入力信号の組合わせに指向性を加える任意の種類のディバイスを備えることであると理解されたい。例として，指向性が事前調節されるが通常の使用中には調節されないディバイス，指向性を有するが現在調節可能ではない性質（not currently adjustable properties）を備えるディバイス，または通常の指向性マイクロフォンが含まれる。指向性コントローラの一つとして無指向マイクロフォンを使用する場合，その指向性コントローラの低周波イコライゼーション（low frequency equalization）が必要とされないのは当業者には明らかであろう。
【００４７】
図６は，この発明の第２実施形態による入力プロセッサ３を示している。簡略化のために，図５に関連して説明されているような構成要素１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２５が，図６では省略されている。図６は，２つの指向性コントローラＤｉｒ１，Ｄｉｒ２を備える２つの入力チャネルのプロセッサを示している。これら指向性コントローラのそれぞれは，両方の入力チャネルから入力信号２７ａ，２７ｂを受取る。指向性コントローラの処理の前の入力の処理には，２つのマイクロフォン出力からの信号の導出，デジタル化，およびその後のマイクロフォン整合システムによる整合が含まれる。指向性コントローラのそれぞれは固定的な指向特性（a fixed directional characteristic）を生じる。これらの指向性コントローラにおける処理の後，信号は，２つの増幅器（ＬＦＢ１，ＬＦＢ２）内における低周波ブーストの対象とされる。さらなる詳細については，図１０を参照して後述する。
【００４８】
このようして発生した信号は，次に，それぞれの加算器２３ａ，２３ｂにおいて，対応するフィードバック補償信号７ａ，７ｂと結合される。これらの信号は，図１の説明に関連して説明したフィードバック信号推定器６と同様のフィードバック信号推定器によって発生させることができる。
【００４９】
フィードバック補償された信号１６ａ，１６ｂは，フィードバック信号推定器（the feedback signal estimator(s)）への制御入力（control input(s)）としての使用，および信号結合器（a signal combiner）３５内における処理に利用することができる。適応コントローラ２４がこの結合器３５を適応制御して，コスト関数，例えば出力信号３３の信号パワーが最小化される。信号結合器３５の好適な構造を図７に詳細に示す。
【００５０】
指向性コントローラＤｉｒ１，Ｄｉｒ２は，それらのそれぞれの出力信号の結合器３５における結合が，それらの結合の比（the ratio in they are combined）にしたがう指向特性を発生するように構成される。適応コントローラ２４は信号結合器３５の結合比を動的に適応させて，補聴器マイクロフォン・システムが受取った環境騒音（the environment noise）を最小化する結合出力信号を生成する。好ましくは，指向性コントローラＤｉｒ１Ｄｉｒ２のうちの一つ（第１のもの）は無指向特性を生じるようになっており，他方，第２のものはカージオイド特性，具体的には後方カージオイドとして知られるカージオイド特性，すなわち，意図する音源と逆の方向の指向性がゼロであるカージオイド特性（会話の相手が前方向に位置している場合に適する）を生じる。
【００５１】
これに代えて，上記特性は，前方カージオイドおよび後方カージオイドのものでもよい。事実，当業者であれば多数の特性を選択可能に使用することができ，指向性コントローラ出力信号の一つに指向性マイクロフォンからの信号を使用することも可能である。
【００５２】
この構造は，適応制御かつイコライズされた指向性コントローラの複雑かつ時間変動構成要素（the complex and time-varying component）を，フィードバック信号推定器によって推定する必要があるフィードバック経路の部分に組込むことを避け，それにより，フィードバック推定器の機能要求が軽減される。図６の実施形態では，処理チェーン内において，固定指向性コントローラ（the fixed directional controllers）が最初に配置され，次に低周波ブースタ（low-frequency boosters）が配置され，その後フィードバック補償用の加算器（adders）が配置され，他方，所望の適応指向性は，次の段階において，いくつかのそのようなシステムの出力の重み付け混合（a weighted mixing）によって達成される。これにより，指向性コントローラの適応部分（the adaptive part of the directional controller）は，フィードバック推定器によって推定すべきフィードバック経路の部分以外（outside of the part of the feedback path to be estimated by the feedback estimator）に位置する。
【００５３】
この実施形態の変形例として，３つ以上（more than two）の指向性コントローラＤｉｒ１，Ｄｉｒ２を使用してもよい。この場合には，信号結合器３５は対応する数の入力信号を結合するように修正される。したがって，適応コントローラ２４によって解決すべき問題は，２つの指向性コントローラを備える状況とは反対に，コスト関数が最小化されるように信号結合器３５を制御するベクトルを最適化することであり，その場合にはスカラー量が最小化される（a scalar is minimized）。このための方法は従来技術において容易に利用可能であって，当業者には既知であると考えられる。しかしながら，３つ以上の指向性コントローラを使用するには，３つ以上のフィードバック補償信号を生成する必要があるので，２つの指向性コントローラを利用するのが現時点では好ましい。
【００５４】
図７において，この発明の特定の実施形態による信号結合器３５が示されている。この実施形態によると，一つのフィードバック補償された信号１６ｂが可制御増幅器３６において増幅され，次に減算器３７において別のフィードバック補償された信号１６ａと結合される。当業者であればこのような制御信号結合器（a controlled signal combiner）を構成する別のやり方を提案することができるであろう。
【００５５】
図８において，この発明の一実施形態による補聴器４２が示されている。特に，フィードバック信号推定器６がフィードバック補償信号７ａ，７ｂを発生し，各信号がそれぞれの固定指向性コントローラを補償するように構成されていることが示されている。また，フィードバック信号推定器６はフィードバック補償された信号１６ａ，１６ｂをプロセッサ出力信号１５とともに受取って処理する。他の点において，この実施形態の補聴器４２は，図４に示す補聴器１と同様である。
【００５６】
図９において，信号結合器３５の変形例が示されている。この好適な動作モードでは，第一指向信号１６ａは無指向特性を示しており，他方，第二指向信号１６ｂは双指向特性（bi-directional characteristic），すなわち，前方ローブおよび後方ローブを備える８の字であって，後方ローブ信号は位相が前方ローブ信号と反対である特性を示しているとする。これらの信号を第２減算器３７ｂにおいて結合することによって，後方カージオイド，すなわち前方向の指向性がゼロであるカージオイド特性を持つ，可制御増幅器３６への入力信号が生成される。制御増幅器３６における第２減算器３７ｂの出力信号から導出された適応減衰信号（adaptively attenuated signal）を，第１減算器３７ａにおいて無指向信号１６ａから減算することによって，所望の指向範囲外に位置する信号の適応制御減衰が得られる。したがって，結合器は，無指向から，前方カージオイドを経て，制御されたヌル（０）指向を有する８の字になるまでの範囲の指向感知パターン（directional sensitivity patterns）にしたがって，信号を有効に出力することができる。さらなる説明は，ＷＯ−Ａ−０２／０８５０６６に記載されている。
【００５７】
この実施形態において使用される双指向特性は当業者にとって明らかであり，後方マイクロフォン信号を前方マイクロフォン信号から減算することによって発生させることができる。
【００５８】
次に図１０を参照して，図１０は図６に示す実施形態の入力プロセッサ３の詳細を示している。図１０はマイクロフォン８ａ，８ｂ，整合増幅器（matching amplifier）１９ｂ，整合コントローラ（matching controller）２５，ならびに指向性コントローラＤｉｒ１およびＤｉｒ２を示している。指向性コントローラのそれぞれは，１組の第一加算回路３９ａ，３９ｂ，位相遅延素子４０ａ，４０ｂ，および第二加算手段４１ａ，４１ｂを含む。したがって，指向性コントローラのそれぞれが，それぞれの固定感知（感度）パターン（a respective fixed sensitivity pattern）にしたがって信号を出力し，指向性コントローラによって出力された信号の適切な処理によって，指向性の適応がさらに下流側において得られる（図６の場合）。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来技術によるフィードバック補償システムを示す。
【図２】従来技術による適応指向性コントローラを示す。
【図３】従来技術による指向性コントローラを示す。
【図４】指向性コントローラおよびＦＢＣシステムを備える補聴器を示す。
【図５】図４に示す補聴器の入力システムを示す。
【図６】この発明による指向性コントローラを示す。
【図７】この発明に従って使用される信号結合器を示す。
【図８】この発明による補聴器の一実施形態を示す。
【図９】この発明による補聴器用の別の信号結合器を示す。
【図１０】この発明の一実施形態による入力プロセッサの一部分を示す。
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月4日(2006.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン（８ａ），
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン（８ｂ），
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して空間信号を生成する指向処理手段（３，２２，Ｄｉｒ１，Ｄｉｒ２），
上記空間信号の低周波をブーストして，イコライズ空間信号を生成する手段（３，２６，ＬＦＢ１，ＬＦＢ２），
フィードバック経路（６）を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記イコライズ空間信号と結合してフィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成する手段（３，２３，２３ａ，２３ｂ），
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段（４），
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ（５），ならびに
上記指向処理手段を制御して，上記空間信号の適応を行う適応指向コントローラ（３，２４，３５），
を備えている補聴器（１，４２）。
【請求項２】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を適応整合する手段（１９ｂ，１９ｃ，２５）を備えている，請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】
低周波をブーストする上記手段（３，２６，ＬＦＢ１，ＬＦＢ２）が上記指向処理手段と組合わされている，請求項１に記載の補聴器。
【請求項４】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン（８ａ），
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン（８ｂ），
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成する第１指向処理手段（Ｄｉｒ１），
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成する第２指向処理手段（Ｄｉｒ２），
上記第１空間信号の低周波をブーストして第１イコライズ空間信号を生成する第１イコライザ手段（ＬＦＢ１），
上記第２空間信号の低周波をブーストして第２イコライズ空間信号を生成する第２イコライザ手段（ＬＦＢ２），
フィードバック経路（６）を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号と結合して，第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号および第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号を生成する手段（３，２３ａ，２３ｂ），
上記第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号と上記第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号とを結合して，ビームフォーマ出力信号を生成するビームフォーマ（３５），
上記ビームフォーマ出力信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段（４），
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ（５），ならびに
上記ビームフォーマを制御して上記空間信号の適応を行う適応指向コントローラ（２４），
を備えている補聴器（１，４２）。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
上記第１指向処理手段（Ｄｉｒ１）は第１固定感度パターンにしたがって第１固定空間出力信号を生成するように構成され，上記第２指向処理手段（Ｄｉｒ２）は第２固定感度パターンにしたがって第２固定空間出力信号を生成するように構成されている，請求項４に記載の補聴器。
【請求項７】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合する，上記第１音声信号および上記第２音声信号の適応整合手段（１９ｂ，１９ｃ，２５）を備えている，請求項４に記載の補聴器。
【請求項８】
音を第１音声信号に変換する第１マイクロフォン（８ａ），
音を第２音声信号に変換する第２マイクロフォン（８ｂ），
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成する第１指向処理手段（Ｄｉｒ１），
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成する第２指向処理手段（Ｄｉｒ２），
上記第１空間信号と上記第２空間信号とを結合してビームフォーマ出力信号を生成するビームフォーマ（３５），
上記ビームフォーマ出力信号の低周波をブーストしてイコライズ・ビームフォーマ出力信号を生成するイコライザ手段（ＬＦＢ１，ＬＦＢ２），
フィードバック経路（６）を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する手段，
上記フィードバック補償信号を上記ビームフォーマ出力信号と結合して，フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成する手段（２３ａ，２３ｂ），
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成する補聴器処理手段（４），
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換する出力トランスデューサ（５），ならびに
上記ビームフォーマを制御して，上記空間信号の適応を行う適応指向コントローラ（３５），
を備えている補聴器（１，４２）。
【請求項９】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合する，上記第１音声信号および上記第２音声信号の適応整合手段（１９ｂ，１９ｃ，２５）を備えている，請求項８に記載の補聴器。
【請求項１０】
補聴器（１，４２）内において第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンからの信号を処理する方法であって，
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンからの入力信号を第１音声信号および第２音声信号に変換し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して空間信号を生成し，
上記空間信号の低周波をブーストしてイコライズ空間信号を生成し，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成し，
上記フィードバック補償信号を上記イコライズ空間信号と結合して，フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を生成し，
上記フィードバック補償されかつイコライズされた空間信号を処理して聴力損失補償信号を生成し，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換し，
上記指向結合手段を適応制御して上記空間信号の適応を行う，
方法。
【請求項１１】
上記第１マイクロフォンおよび上記第２マイクロフォンのゲインおよび位相特性に関して，上記第１音声信号および上記第２音声信号を整合するために上記第１音声信号および上記第２音声信号を適応整合する，請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
補聴器（１，４２）内において第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンからの信号を処理する方法であって，
第１マイクロフォンからの入力信号を第１音声信号に変換し，
第２マイクロフォンからの入力信号を第２音声信号に変換し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第１空間信号を生成し，
上記第１音声信号と上記第２音声信号とを結合して第２空間信号を生成し，
上記第１空間信号の低周波をブーストして第１イコライズ空間信号を生成し，
上記第２空間信号の低周波をブーストして第２イコライズ空間信号を生成し，
フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成し，
上記フィードバック補償信号を上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号と結合して，第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号および第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号を生成し，
上記第１のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号と上記第２のイコライズされかつフィードバック補償された空間信号とをビームフォーマ内で結合して，ビームフォーマ出力信号を生成し，
上記ビームフォーマ出力信号を処理して聴力損失補償信号を生成し，
上記聴力損失補償信号を音響出力に変換し，
上記ビームフォーマを制御して上記空間信号の適応を行う，
方法。
【請求項１３】
上記第１イコライズ空間信号および上記第２イコライズ空間信号のそれぞれに関して，フィードバック経路を推定し，かつフィードバック補償信号を生成する，請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１指向処理手段内において第１固定感度パターンにしたがって第１固定空間出力信号を生成し，第２指向処理手段内において第２固定感度パターンにしたがって第２固定空間出力信号を生成する，請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2009510853.tif 000013
2009510853.tif 000014
2009510853.tif 000015