(57)【要約】【構成】音響入力信号を電気入力信号に変換する入力トランスデューサ，電気入力信号から電気出力信号を生成するコンプレッサ，電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ，電気入力信号の自己相関推定値を算出する自己相関推定器，ならびに自己相関推定値および信号プロセッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器を備えた補聴器が提供される。
2009531887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響入力信号を電気入力信号に変換する入力トランスデューサ，
上記電気入力信号から電気出力信号を生成するコンプレッサ，
上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ，
上記電気入力信号の自己相関推定値を算出する自己相関推定器，ならびに
上記自己相関推定値および上記コンプレッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器，
を備えている，補聴器。
【請求項２】
推定済音響フィードバック信号および上記電気入力信号を結合することによって，フィードバック補償済入力信号を生成する結合器，
上記電気出力信号および上記フィードバック補償済入力信号から上記音響フィードバック信号を推定する適応フィルタをさらに備え，
上記フィードバック補償済入力信号は，上記コンプレッサおよび上記自己相関推定器に，入力信号として与えられる，請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】
上記コンプレッサが，時変音響フィードバックを抑制する上記適応フィルタの適応速度よりも小さい利得調整速度を有するものである，請求項２に記載の補聴器。
【請求項４】
音響入力信号を電気出力信号に変換する入力トランスデューサ，
フィードバック補償済入力信号から電気出力信号を生成する信号プロセッサ，
上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ，
上記電気出力信号および上記フィードバック補償済入力信号から音響フィードバック信号を推定する適応フィルタ，
上記推定済音響フィードバック信号および上記電気入力信号を結合することによって上記フィードバック補償済入力信号を生成する結合器，
上記フィードバック補償済入力信号の自己相関推定値を生成する自己相関推定器，ならびに
上記自己相関推定値および上記信号プロセッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器，
を備えている，補聴器。
【請求項５】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記推定済音響フィードバック信号にも基づいて，上記動的最大利得を決定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】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記自己相関推定値の値を評価するように構成されており，閾値以上の自己相関推定値が検出された場合に，上記音響ループ利得推定器は，上記瞬時利得レベルを決定し，上記音響ループ利得推定値を上記瞬時信号プロセッサ利得レベルに更新し，上記最大利得を調整し，上記最大利得によって上記信号経路利得を制限するように動作する，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項７】
上記音響ループ利得推定器が，上記推定済最大利得から安全マージンを差引くことによって上記最大利得をさらに調整するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項８】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記閾値を下回る自己相関推定値が検出された場合に，上記信号経路利得の制限を解除するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項９】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記信号経路利得が上記最大利得によって制限されているかどうかをチェックし，上記信号経路利得が制限されている場合には，上記最大利得を増加させることによって上記利得の制限を緩和するように構成されている，請求項８に記載の補聴器。
【請求項１０】
上記電気入力信号を複数の周波数帯域の帯域分割電気入力信号（複数）に変換する帯域分割フィルタをさらに含み，上記補聴器がさらに，上記複数の周波数帯域のそれぞれにおいて上記帯域分割電気入力信号を個別に処理するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項１１】
音響入力信号を電気入力信号に変換し，
上記電気入力信号のレベルに応じた，補聴器のコンプレッサによって提供されるコンプレッサ利得を用いて，上記電気入力信号を増幅することによって電気出力信号を生成し，
上記電気出力信号を音響出力信号に変換し，
上記電気入力信号の自己相関推定値を算出し，
上記自己相関推定値および瞬時コンプレッサ利得レベルに基づいて，上記コンプレッサ利得を制御するための動的最大利得を推定する，
補聴器における信号経路利得を調整する方法。
【請求項１２】
上記動的最大利得を推定するステップは，
上記自己相関推定値の値を評価するステップをさらに含み，閾値以上の自己相関推定値が検出された場合にさらに，
上記瞬時コンプレッサ利得レベルを決定し，
上記音響ループ利得を上記瞬時コンプレッサ利得レベルに更新し，
上記最大利得を調整し，
上記最大利得によって上記信号経路利得を制限する，請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記最大利得を調整するステップは，上記最大利得を減少させることを含む，請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記最大利得を調整するステップはさらに，上記推定済最大利得から安全マージンを差し引くことを含む，請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記動的最大利得を推定するステップは，上記閾値を下回る自己相関推定値が検出された場合に，上記信号経路利得の制限を解除する，請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
上記解除のステップは，
上記信号経路利得が，上記最大利得によって制限されているかどうかをチェックし，
上記信号経路利得が制限されている場合に，上記最大利得を増加させることによって上記利得の制限を緩和する，請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記電気出力信号から音響フィードバック信号を推定し，
フィードバック補償済入力信号を生成し，
上記フィードバック補償済入力信号から，上記電気出力信号および上記自己相関推定値を生成する，請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
上記音響フィードバック信号が，上記フィードバック補償済入力信号を利用する適応フィルタによって推定される，請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記電気入力信号を複数の周波数帯域の帯域分割電気入力信号（複数）に変換するステップをさらに含み，上記方法はさらに，上記複数の周波数帯域のそれぞれにおいて個別に実行される，請求項１１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
時変音響フィードバックを抑制するように構成された適応抑制フィルタ，および請求項１１から１９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された補聴器装置を備えている，
補聴器に向上した安定性を提供するシステム。
【請求項２１】
コンピュータで実行されるときに，請求項１１から１９のいずれか一項に記載の方法を実行する実行可能なプログラム・コードを含む，コンピュータ・プログラム。
【請求項２２】
コンピュータで実行されるときに，請求項１１から１９のいずれか一項に記載の方法を実行する実行可能プログラム・コードを有するコンピュータ読取り可能な媒体を含む，コンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は補聴器の分野に関し，より詳細には利得限界（gain-limitation）を利用する補聴器に関する。この発明は，より具体的には，音響ループ利得（acoustic loop gain）を推定する手段を備えた補聴器に関し，さらに具体的には，音響フィードバックに起因する外乱を抑制（低減）（reduce）するための利得限界が組込まれた補聴器，ならびにこの補聴器の各システムおよび方法に関する。また，この発明は，補聴器内においてより大きな信号経路利得（larger signal path gain）を可能にすることによって，フィードバック・キャンセル技術の利用によって生じる利得余裕の増加を有効に活用するシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
補聴器設計において，音響入力信号の増幅に利用することができる利得について，その利用可能な最大量を調整し，音響フィードバックまたは他の音響的外乱が顕現しないように聴覚損失の補償信号を生成することは，広く知られている課題である。
【０００３】
ＷＯ−Ａ−９４／０９６０４号は，補償回路を備え，音響フィードバックについてデジタル電子的補償を行う補聴器を開示している。この回路はループ利得をモニタして補聴器増幅を制限し，上記ループ利得が定数Ｋより小さくなるようにする。適応フィルタが入力と補聴器からの出力との間の相関を最小限にするように動作し，この適応フィルタを利用してフィードバック・キャンセル・フィルタから利得特性および位相特性を導出することによって，音響フィードバック経路における減衰の目安（a measure of the attenuation）とすることができる。
【０００４】
ＷＯ−Ａ−０２／２５９９６号は，音響フィードバックを抑制する適応フィルタを備えた補聴器を開示している。この適応フィルタは，処理された音響入力信号をひずませない音響フィードバック信号を推定する，独立した計測システムとして利用することができる。図１を参照して，図１には，音響フィードバック経路中の利得の推定値がどのように決定されるのかについて，やや詳しく説明されている。マイクロフォン１は，レシーバ３からフィードバック経路２を通って伝播する音響フィードバックの影響を受ける。所望の信号に加えて，このフィードバック信号が，信号プロセッサ４に入力信号５として送られる。信号プロセッサ４における処理の後，プロセッサ出力信号６は，音響出力信号への変換のためにレシーバ３に送られる。適応フィルタ７は，入力５ａと出力６の間の相互相関を最小化にするように動作し，その結果，音響フィードバック信号の推定値８を生成する。このフィルタの伝達関数の分析によって，フィードバック経路における利得推定値を得ることができる。適応フィルタは，減算器１１において入力信号５ａから推定値８を減じることによって生成される，いわゆる誤差信号１０（ε）を，最小化するように動作する。
【０００５】
これらの従来技術文献には，上述のデータをどのように利用してループ利得を決定し，その後，評価された複数の周波数帯のそれぞれにおいて利用することができる適用可能な利得に上限を設定できるのかについて，さらに説明されている。
【０００６】
さらに，大きな自己相関測定値（a large autocorrelation measurement）はフィードバック振動を意味することも知られている。したがって，従来技術には，自己相関測定値に依拠したフィードバック検出器が提案されている。
【０００７】
しかしながら，上述のいずれの文献も，上昇している高自己相関最大利得を有する状況（in situations with high, and increasing, autocorrelation maxgain），たとえば適応フィードバック・キャンセル・フィルタを用いて音響フィードバック経路の利得を測定するという既知の解決策に依拠できない状況を，いかにして識別するかを開示していない。
【０００８】
フィードバック振動を緩和する最も一般的な技術は，利得低減（gain-reduction）である。利得低減によってフィードバックを処理することは，特に，線形補聴器において問題となる。ほとんどの線形補聴器では，聴覚欠損がより深刻になりがちな高い周波数において大きな利得が用いられる。残念なことに，典型的なフィードバック経路も，高い周波数において，低い周波数よりも少ない減衰を提供する。したがって，比較的高い周波数範囲において可聴フィードバックのリスクが最も高くなる。フィードバックを制御する一般的な方法の一つは，補聴器の高い周波数の利得を下げることである。しかしながら，その結果として，音声了解度が損なわれる可能性がある。
【０００９】
このように，補聴器の出力信号における外乱（disturbances）は，不安定性および制限された利用可能利得と共に，依然として現時点の補聴器設計における難題である。
【００１０】
このように，改良された補聴器に加えて，補聴器の利得限界を活用するための改良された技術が求められている。
【発明の開示】
【００１１】
したがって，この発明は，特に，上述した要件と従来技術の欠点を考慮した補聴器，および補聴器における信号処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
この発明はまた，補聴器が非定常環境にある場合に，安定した閉ループシステムを実装する補聴器，およびその方法を提供することを目的とする。
【００１３】
この発明はさらに，キャンセル技術（cancellation techniques）によって閉ループ利得が低減される補聴器の信号プロセッサにおいて実現可能な拡張された増幅処理を提供する補聴器，およびその方法を提供することを目的とする。
【００１４】
この発明はまた，信号プロセッサの動的最大利得（a dynamic maxgain）を推定することが可能な補聴器，およびその方法を提供することを目的とする。
【００１５】
音響フィードバック経路中の減衰に関する情報は，非線形の増幅を利用して動作する補聴器に内蔵されたコンプレッサからも導出できることが知られており，このような補聴器は，動的圧縮（dynamic compression）を用いた補聴器として知られている。
【００１６】
この発明の第１の態様によると，音響入力信号を電気入力信号に変換する入力トランスデューサ，上記電気入力信号から電気出力信号を生成するコンプレッサ，上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ，上記電気入力信号の自己相関推定値（an autocorrelation estimate）を算出する自己相関推定器（an autocorrelation estimator），ならびに上記自己相関推定値およびコンプレッサの瞬時利得レベル（an instantaneous gain level）から動的最大利得（a dynamic maxgain）を決定する音響ループ利得推定器（an acoustic loop gain estimator）を備えた補聴器が提供される。
【００１７】
音響ループ利得推定器を備えた上記補聴器は，信号プロセッサから得られる自己相関推定値および瞬時コンプレッサ利得レベルを利用して，動的最大利得を推定するものであり，この推定によって，入力信号の自己相関が高い状況および／または入力信号の自己相関が増加する状況において，上記コンプレッサ利得設定を最大利得値の指標として（as a measure for the maxgain value）活用できるようにする。
【００１８】
この発明による補聴器のコンプレッサは，利得が入力レベルに応じて調整されるので，比較的高い入力レベルにおいて比較的小さい利得を提供することができる。フィードバック・トーンの場合，コンプレッサは，自動的に設定されて信号のレベルを制御する。しかしながら，一般的には，コンプレッサは，フィードバック・トーンを除去するものではない。安定境界の付近でトーンを安定させるだけである。他のすべてのシステム構成要素がユニティゲイン（unity gain）を適用するとすると，整定利得レベル（the settling gain level）は音響ループ増幅と等価となる。この特性は，動的最大利得を推定するときに，瞬時コンプレッサ利得レベルを利用することによって，この発明に活用されている。利得が他の構成要素に分配されるシステムにおいて，瞬時利得安定性レベルは，おそらく非定常の要素からの寄与分を含むことになる。しかしながら，この計算は，他の利得調整よりもはるかに頻繁に実行されることから考えて，適用することができる瞬時利得レベルがいずれであるのかを測定する目的においては，コンプレッサ利得レベルを検討することで十分である。
【００１９】
連続的なコンプレッサ利得レベルの他に，この発明は，信号における自己相関の推定値（estimates of autocorrelation）を利用する。自己相関は，信号における予測可能性（predictability）に起因するものである。調和振動などの周期信号は，当業者に周知の方法で検出することができる相当量の自己相関を有する。したがって，フィードバック・トーンは大きな（large）自己相関性を持つ。このように，非常に大きな自己相関推定値を検出し，かつ瞬時コンプレッサ利得レベルを採用することによって，この発明は，音響ループ利得を推定し，より低い最大利得値（a lower maxgain value）を適用して安定性を確保することができる。コンプレッサの利得レベル，およびその状況における閉ループ利得が１である事実が判れば，フィードバック経路における減衰は，ｄＢドメイン内の利得レベルのサイン（the sign of the gain level）を逆にする（reversing）だけで簡単に計算することができる。より低い推定最大利得は，推定済音響ループ利得よりもわずか数デシベルだけ低い値を有していればよい。したがって，この発明は，他の音響ループ推定システムにおける潜在的な誤りにも対処することができ，他の音響ループ推定システムでは，たとえば音楽のような，大きな自己相関性を有する信号は，当該システムを誤動作させる可能性があるが，この発明によると，瞬時コンプレッサ利得レベルに対する利得制限の量を限定（制限）することができるので，このような誤りにも対処することができる。この限定（制限）は，フィードバック・トーンを排除する程度に十分に大きく，かつ，自己相関を有する入力信号の場合に利得変調を防止する程度に十分に小さく選択されるべきものである。通常は，数デシベルの利得低減で十分である。
【００２０】
これとは逆に，この発明の他の態様によると，臨界値（a critical value）を下回る自己相関の低下が検出された場合には，音響ループ利得推定器は，コンプレッサが再び利得設定を制御するまで，利得限界の漸進的解除（a gradual release）を行うように作用する。
【００２１】
この発明の他の態様は，音響入力信号を電気入力信号に変換する入力トランスデューサ，フィードバック補償済入力信号から電気出力信号を生成するコンプレッサを含む信号プロセッサ，上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ，上記電気出力信号および上記フィードバック補償済入力信号から音響フィードバック信号を推定する適応フィルタ，上記推定済音響フィードバック信号および上記電気入力信号を結合することによって上記フィードバック補償済入力信号を生成する結合器，上記フィードバック補償済入力信号の自己相関推定値を生成する自己相関推定器，上記自己相関推定値および上記コンプレッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器を備えた補聴器が提供される。
【００２２】
この態様による補聴器は，補聴器が時変音響フィードバック（the time varying acoustic feedback）を抑制できるようにする適応フィルタを含むので，閉ループ利得がユニティ（unity）よりも低下する場合に，信号処理装置内の実現可能な増幅を拡張する。したがって，適応フィルタが安定余裕を増加させる場合には，この発明は最大利得を増加させる。
【００２３】
この発明の他の態様によると，コンプレッサの時定数（the compressor time constants）は，キャンセルシステムの時間窓（time-window）よりも短く，したがって利得調整はフィードバック補償の適用よりも高速である。このように，この発明による補聴器は，環境における突然の変化に速やかに反応し，途切れることのない安定性を確保できる能力を備える。他方，適応フィルタには新しい環境にゆっくりと適応する時間があるので，安定余裕が増えることになる。同時に，この発明は，最大利得を増加させる。適応フィルタを用いて時変音響フィードバックを抑制する方法は，たとえば，ＷＯ  ０２／２５９９６  Ａ１号に記載されている。
【００２４】
この発明のさらなる態様によると，補聴器における信号経路利得（signal path gain）を調整する方法を提供している。この方法は，音響入力信号を電気入力信号に変換し，上記電気入力信号のレベルにしたがって，補聴器のコンプレッサによって提供されるコンプレッサ利得を用いて上記電気入力信号を増幅することによって電気出力信号を生成し，上記電気出力信号を音響出力信号に変換し，上記電気入力信号の自己相関推定値を算出し，上記自己相関推定値および瞬時コンプレッサ利得レベルに基づいて，コンプレッサ利得の制御のための動的最大利得を推定する。
【００２５】
実際の利点として認識できることとして，この発明に係る補聴器，システムおよび方法は，当該補聴器またはシステムが適用できる利得の大きさを，任意の所望の時点において動的に調整する機能を提供する。
【００２６】
このことは，この発明の実施形態では，補聴器は，瞬時利得レベルに基づき，かつ，現時点において算出されている自己相関推定値にしたがって，利用可能な最大利得限界を調整できることを意味する。すなわち，この明細書において，補聴器がフィードバック共鳴を生じることなく動作できる最大利得値を特定する代替方法が，提案される。
【００２７】
さらなる態様によると，この発明は，請求項２０，２１および２２に記載のように，補聴器に向上した安定性を付与するシステム，コンピュータ・プログラム，およびコンピュータ・プログラム製品を提供する。
【００２８】
この発明のさらなる具体的な変形は，さらに他の従属請求項に規定されている。
【００２９】
この発明の他の態様および利点は，下記の詳細な説明を，この発明の原理を例示することを目的として図示した添付図面と組み合わせて検討することによって，さらに明白になろう。
【実施例】
【００３０】
この発明は，添付図面と連携した以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろう。また，図面において同一符号は同様の構成要素を指す。
【００３１】
この発明の実施形態にしたがってこの発明を説明する際，以下に説明する用語が使用される。
【００３２】
最大利得または最大利得限界（Maxgain or maximum gain limit）：フィードバック共鳴を発生することなく適用できる利得の上限である。計算された限界値から，ある程度の安全マージン（safety margin）（たとえば，１２ｄＢ）を差引いてもよい。
【００３３】
コンプレッサ（Compressor）：現在の補聴器において広く利用されているデバイスであり，入力信号のダイナミックレンジを圧縮するように動作する。老人性難聴（有毛細胞の消失に起因するダイナミックレンジの損失）に対する対処に関して有用なものである。実際には，ほとんどの圧縮型補聴器は低いレベルの信号に拡張処理（expansion）を適用することによってマイクロフォンのノイズを抑制する。また，最大出力レベルを安全なレベルまたは快適なレベルに規制するためのソフトリミッタとしても利用されている。コンプレッサは非線形の利得特性を持ち，比較的高い入力レベルにおいて比較的小さい利得を提供して，比較的低い入力レベルにおいて比較的大きい利得を提供することができる。信号プロセッサ内にコンプレッサが設けられている補聴器は，非線形利得補聴器または圧縮型補聴器（non-linear gain or compressing hearing aid）と呼ばれている。
【００３４】
閉ループシステム（Closed loop system）：閉ループシステムは，入力トランスデューサまたはマイクロフォン，入力信号を増幅する信号プロセッサ，出力トランスデューサまたはレシーバ，および音響フィードバック経路によって構成される。定常環境（stationary environments）においては，信号プロセッサ内における増幅を最大利得値（a maxgain value）よりも下に制限することによって，安定性が得られる。非定常環境においては，環境が変化して閉ループ利得がユニティ，すなわち０ｄＢループ利得に接近した場合に，信号プロセッサ内において最大利得を低減することによって，安定性が得られる。
【００３５】
閉ループ利得（Closed loop gain）：たとえば，制御システム理論から知られている概念である。利得がＡであるフォワード経路および利得がＢであるフィードバック経路を含み，フォワード経路中で入力信号（Ｉ）を増幅して出力信号（Ｏ）を生成し，フィードバック経路中で上記信号が上記入力信号に加えられるシステムにおいて，閉ループ利得は，Ｏ／Ｉ＝Ａ／（１＋ＡＢ）である。このようなシステムでは，開ループ利得ＡＢ（the open loop gain）を参照することも一般的である。限界安定システム（a marginally stable system）において開ループ利得は−１である。
【００３６】
音響ループ利得（Acoustic loop gain）：音響フィードバック経路内の利得（上記の例ではＢ）の対数領域における逆数である。
【００３７】
信号プロセッサ（Signal processor）：一般的な意味では，聴覚損失を補償する構成要素である。ほとんどの場合主要な増幅要素はコンプレッサである。ノイズ低減および／または音声強調を行うシステムを含むこともある。補聴器のフロントエンドにおいて指向性処理が提供されるとしても，そのような空間フィルタリングは信号プロセッサ中の処理によって構成されるものと認識されるべきである。
【００３８】
ここで図２を参照して，図２はこの発明の第１の実施形態による補聴器２００を示している。
【００３９】
補聴器は，音響入力信号を電気入力信号２１５に変換する入力トランスデューサまたはマイクロフォン２１０，およびアナログ電気信号をサンプリングしてデジタル化するＡ／Ｄ変換器（図示略）を備えている。処理された電気入力信号は，次に，コンプレッサ２２０に送られる。コンプレッサ２２０は，ユーザの要件に沿う聴覚損失を補償する出力信号を生成するために，コンプレッサ利得を適用して電気出力信号２２５を生成する。コンプレッサ利得特性は非線形であり，低い入力信号レベルではより多くの利得を，高い信号レベルではより少ない利得を提供する。信号経路はさらに，電気出力信号を音響出力信号に変換する，スピーカまたはレシーバといった出力トランスデューサ２３０を含む。
【００４０】
上記補聴器は，さらに，受けとった上記電気入力信号２１５の自己相関推定値２４５を算出する自己相関推定器２４０を備えている。この自己相関推定値は，音響ループ利得推定器２５０に供給されて，ここで，上記自己相関推定値に応じて，コンプレッサ２２０によって適用される瞬時利得レベル２５５から動的最大利得（a dynamic maxgain）２６０が決定される。最大利得は次に，信号経路利得を制限するコンプレッサによって利用されて，全体的な信号の安定性が確保される。従来技術において，自己相関を推定するいくつかの方法が知られている。ただし，好適には，本願と同一出願人ＷＩＤＥＸ  Ａ／Ｓによって２００６年３月３１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｈｅａｒｉｎｇ  ａｉｄ  ａｎｄ  ａ  Ｈｅａｒｉｎｇ  ａｉｄ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ  ｔｈｉｓ  ｍｅｔｈｏｄ」という名称の係属中の出願から知られる推定器が適用され，この係属出願の開示内容は参照されて本願に援用される。
【００４１】
第１の実施形態に係る補聴器は，信号の自己相関を評価することによって，フィードバック除去が行われる圧縮型補聴器であり，また，この圧縮型補聴器において，自己相関推定器２４０によって臨界値以上の自己相関が検出されると，音響ループ利得推定器２５０は，瞬時に，上記最大利得を，コンプレッサ２２０から受取ったコンプレッサ利得の整定値（the settling value of the compressor gain）に制限する。
【００４２】
音響ループ利得推定器２５０は，不安定状態における音響ループ利得（the acoustic loop gain in case of instability）を決定することによって，プロセッサ利得の上限，すなわち最大利得を生成するように構成されている。不安定性は自己相関推定器２４０を用いて検出される。音響ループ利得は，瞬時コンプレッサ利得レベルを決定すること，および不安定性が存在する状況において開ループ利得が−１に等しいという事実によって，推定される。瞬時コンプレッサ利得レベル２５５はコンプレッサによって読み取られる。次に，最大利得は，推定された音響ループ利得にしたがって調整されてプロセッサ利得上限２６０としてコンプレッサに送られ，プロセッサ出力信号を生成するときに入力信号に適用される信号経路利得を制限する。
【００４３】
この発明の一実施形態によると，安全マージンが，推定された動的最大利得（ｄＢドメインにおける推定された音響ループ利得）から定数ＭdB，たとえば，３ｄＢを減算することによって設定される。
【００４４】
図３は，この発明による補聴器の第２の実施形態である補聴器３００のブロック図を示している。圧縮型補聴器３００では，フィードバック共鳴（feedback resonance）を除去または低減するために，適応フィードバックキャンセル手段３３０が適用されると共に，フィードバック補償済信号に関して信号の自己相関が評価され，さらに，臨界値以上の自己相関が検出されると，コンプレッサ利得の整定値に制限された最大利得が提供される。フィードバックキャンセルの効果は，補聴器の安定余裕を拡大できるという利点として，捉えることができる。
【００４５】
補聴器の信号経路は，音響入力信号をアナログ電気入力信号に変換する入力トランスデューサ２１０またはマイクロフォン，アナログ電気信号をサンプリングしかつデジタル化して，システムによって追加処理される電気入力信号２１５にするＡ／Ｄ変換器（図示略）を備えている。この信号２１５は音響フィードバック信号３３５の推定値を用いて音響フィードバック補償され，この補償は，結合器３１０において，電気入力信号２１５から推定済音響フィードバック信号３３５を差引くことによって行われ，フィードバック補償済入力信号（a feedback compensated input signal）３１５が生成される。フィードバック補償済入力信号３１５は，増幅された電気出力信号３２５を生成する信号プロセッサ３２０に与えられる。
【００４６】
この発明の一実施形態では，信号プロセッサの増幅特性は非線形であり，たとえば，この技術分野においてよく知られているように，低い信号レベルにおいてより多くの利得を提供し，高い信号レベルにおいてより少ない利得を提供する圧縮特性を示す。
【００４７】
この信号経路は，さらに，電気出力信号３２５を音響出力信号に変換する，スピーカまたはレシーバといった出力トランスデューサ２３０を含む。一実施形態によると，適応フィードバック・キャンセル手段が，適応フィードバック抑制フィルタ３３０として実装され（implemented），この適応フィードバック抑制フィルタ３３０は，出力信号３２５およびフィードバック補償済入力信号３１５を利用して，音響フィードバック信号３３５を推定する。自己相関推定器２４０は，上記補償された入力信号３１５に基づいて，推定値を導き出す。したがって，適応抑制フィルタが出力信号３２５と電気入力信号２１５の間の相関を除去した場合，この相関は，自己相関推定値を構成しないであろう（this correlation will not be part of the autocorrelation estimate）。これは，この発明の一実施形態によって特に意図されることであり，この実施形態によると，適応フィードバック抑制フィルタ３３０が，出力信号と入力信号の間の相関を除去することによって安定余裕が増加したときに，音響ループ利得推定器２５０がより低い最大利得を指定することはない。
【００４８】
適応フィードバック抑制フィルタ３３０は，入力信号２１５と信号プロセッサの出力信号３２５との間の相互相関を最小限にするように動作し，音響フィードバック信号３３５の推定値を生成する。適応フィルタ３３０の伝達関数の分析によって，音響フィードバック経路における利得の推定値を得ることができる。適応フィルタ３３０は，入力信号２１５から音響フィードバック信号３３５の推定値を差し引く結合器３１０によって生成されるフィードバック補償済入力信号３１５を最小限にするように，動作する。音響フィードバックの大きさは，適応フィルタ３３０の入力信号と出力信号の比などのパラメータを決定することによって推定することができる。このようなフィルタを実現する方法は，当業者であれば，たとえば，ＷＯ−Ａ−０２／２５９９６号の開示内容から理解するであろう。
【００４９】
一実施形態では，推定済音響フィードバック信号は，信号プロセッサ３２０の利得余裕を増やすために，信号プロセッサに供給される。経験的には，フィードバックキャンセルの効果は，２０ｄＢ程度の利得余裕の増加である。したがって，最大利得の安全マージン（ＭdB）を，たとえば，−１７ｄＢ（第１の実施形態で言及した安全マージンを考慮した＋３ｄＢのキャンセルを考えた場合は−２０ｄＢ）に設定することによって，利用可能な最大利得が，適応フィルタなしでの算出に基づく最大利得の推定値よりも，１７ｄＢ高く設定されるように構成できる。
【００５０】
この発明はさらに，図４を参照して次に説明するように，補聴器における信号経路利得を調整する方法を提供する。
【００５１】
図４に示す実施形態によると，音響入力信号は，方法ステップ４１０において，入力トランスデューサによって電気入力信号に変換される。たとえばＡ／Ｄ変換器による，入力信号のさらなる処理は図４には示されていない。方法ステップ４２０において，上記電気入力信号の自己相関推定値Ｒが算出される。この推定値Ｒは，次に，方法ステップ４３０に示されているように，たとえば，当該推定値Ｒを閾値と比較することによって評価される。推定値Ｒが閾値よりも大きい場合，この方法はステップ４４０に分岐し，そこで，瞬時利得レベルが決定される。そして，この後のステップにおいて，上記自己相関推定値と上記瞬時利得レベルとに基づいて，最大利得が推定される。具体的には，方法ステップ４５０において，最大利得は，決定された瞬時利得レベルに基づいて，推定ループ利得が減少するように調整される。次に，方法ステップ４６０において，信号経路利得は，調整された最大利得に制限されることになる。したがって，電気出力信号は，最大利得によって制限されたコンプレッサ利得を利用して，上記電気入力信号のレベルに応じて当該電気入力信号を増幅することによって，生成される。音響出力信号を生成するために，電気出力信号は音響出力信号に変換される。
【００５２】
推定値Ｒが上記閾値より低い場合には，この方法はステップ４７０に分岐し，そこで，信号経路利得の制限が解除される。この利得の制限は，出力信号の「ポンピング」（“pumping"）を避けるために，制限が存在しなくなるまで，徐々に解除される（released gradually）。
【００５３】
また，この発明は，図５のフローチャートに示すように，適応フィードバック抑制フィルタと協働して最大利得を増加させる方法も提供する。
【００５４】
図５のフローチャートには，この発明の一実施形態による方法が，いかにして補聴器の音響フィードバックを低減できるのかについても示されている。受取られた音響入力信号は，方法ステップ５１０において，マイクロフォンによって電気入力信号ｘkに変換される。次の方法ステップ５２０において，フィードバック・キャンセル信号が，適応フィルタによって生成されて，次いで，生成されたフィードバック・キャンセル信号が上記電気入力信号から差引かれて，フィードバック・キャンセル済み入力信号（feedback-cancelled input signal）ｙkになる（ステップ５３０）。次のステップ５４０において，フィードバックキャンセル済み入力信号ｙkの自己相関推定値Ｒyが算出される。自己相関のレベルは，次に，方法ステップ５５０において閾値と比較される。比較結果が正である場合，すなわち，自己相関が所定の閾値よりも大きい場合は，方法ステップ５６０において音響ループ利得推定値が瞬時コンプレッサレベルに更新される。続いて，この方法は，方法ステップ５７０において，より低い最大利得を指定する。
【００５５】
他方，自己相関が所定の閾値よりも小さい場合には，この発明は，方法ステップ５８０において，指定された最大利得を用いて信号経路利得が制限されているかどうかをチェックする。その結果が正である場合，すなわち，信号経路利得が指定された最大利得より大きい場合，この方法は，方法ステップ５９０において最大利得を増加させることによって，利得の制限を緩和する。上述の結果が負であれば，この発明は再び最初からやり直すことになる。
【００５６】
この発明の一実施形態によると，上述の緩和は，出力信号の「ポンピング」を減少させるために，コンプレッサが再び信号経路利得設定を制御するまで，利得限界を段階的に解除することによって実行される。他の実施形態では，上述のポンピングは，制御システムにおける時定数の適切な選択によっても，回避することができる。
【００５７】
一実施形態によると，システム負荷を低減するために，最大利得推定値は，システム最高速度，たとえば，０，５ｍＳ間隔よりも少ない頻度で更新される。
【００５８】
当然ではあるが，最大利得（ＭａｘＧａｉｎ）を推定する一よりも多くのシステム，たとえば，ＷＯ−Ａ−０２／２５９９６号に開示される適応推定システムが，この発明のシステムに加えて適用されてもよい。このようなシステムにおいては，ある種の判定装置（some kind of decision unit）を設けて，どの推定値を利用すべきであるのか，あるいは場合によってはその平均推定値を利用することを，決定する。
【００５９】
一実施形態によると，当業者に周知の他の手段によって音響ループ利得の推定値が正しくない可能性があると判定された場合に，最大利得推定値の更新を中止してもよい。これに代えて，最大利得を決定する他のシステムを適用してもよい。このような状況の例は，マルチマイクロフォン補聴器において，両方のマイクロフォン信号に高い自己相関が検出されることである。このような状況は音楽を聴いているときに生じうる。また，時間分解能は，１つのマイクロフォン経路におけるフィードバック振動を表す２つのマイクロフォン信号における自己相関の差を検出することができるという前提において，上述の状況は，自己相関が高くても，最大利得制限を適用すべきではないことを示すものである。
【００６０】
一実施形態によると，補聴器の起動時に，保存されている最大利得値を，音響ループ利得の推定システムが完全な稼働状態になるまで維持することができる。これに代えて，上述の起動時に，自己相関がフィードバック共鳴レベルより高いことを判定する閾値レベルを，相対的に低いレベルに維持してもよい。
【００６１】
不安定性は，限定的な狭い周波数範囲において生じることが多いので，その限定的な周波数範囲においてのみ利得を減少させるのが望ましい。したがって，一実施形態によると，全体の構造は，全体的または部分的に帯域分割され，換言すると，適応フィルタ（該当する場合），信号プロセッサ，最大利得制御システム，および自己相関システムのうちの１つ以上は，複数の帯域において動作する。これを達成するやり方は，当業者には周知である。したがって，音響ループ利得は，これらのビンにおいて（in those bins）個別に推定されて，信号プロセッサにおける増幅は同一のビンにおいて（in identical bin）制御される。この方式での最大増幅は，最大周波数スパンにおいて（in a maximum frequency span）確実に実行することができる。その結果，音声了解度を，ほぼ変質させずに維持することができる。
【００６２】
さらなる実施形態によると，音響ループ利得の推定は，より低い周波数帯域に関して省略されるが，これは，より低い周波数帯域において音響フィードバックはめったに発生しないからである。
【００６３】
上記で説明した特性を適宜組み合わせたものはすべて，明示的に記載されていない組み合わせであっても，この発明に属するものとして理解されるであろう。
【００６４】
この発明の実施形態によると，この明細書に記載した補聴器は，補聴器に適した信号処理装置，たとえば，デジタル信号プロセッサ，フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むアナログ／デジタル信号処理システム，標準プロセッサ，または特定用途向け信号プロセッサ（ＡＳＳＰまたはＡＳＩＣ）などにおいて，実施することができる。当然ながら，当業者には知られていることではあるが，いくつかの部分は他の方法で実行されるとしても，システム全体は，単一のデジタルコンポーネントに実装されることが好ましい。
【００６５】
この発明の実施形態による補聴器，方法および装置は，任意の適切なデジタル信号処理システムにおいて実施することができる。また，これらの補聴器，方法および装置は，たとえば，フィッティング時にオージオロジストによって利用されてもよい。この発明による方法は，この明細書に記載された実施形態に係る方法を実行する実行可能プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム中に実装されてもよい。クライアント−サーバ環境を利用する場合，この発明の実施形態は，この発明に係るシステムを具現し，この発明に係る方法を実行するコンピュータ・プログラムのホストとなるリモート・サーバ・コンピュータを含む。
【００６６】
他の実施形態では，例えば，フロッピー・ディスク，メモリー・スティック，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，フラッシュ・メモリ，または他の適切な記憶媒体といったコンピュータ読取可能記憶媒体のようなコンピュータ・プログラム製品が，この発明によるコンピュータ・プログラムを記憶するために提供される。
【００６７】
さらなる実施形態では，プログラム・コードは，デジタル補聴器のメモリまたはコンピュータ・メモリに記憶してもよく，また，補聴器の装置自体またはそのＣＰＵなどの処理装置によって，または説明した実施形態による方法を実行する任意の他の適切なプロセッサまたはコンピュータによって，実行されてもよい。
【００６８】
この発明の実施形態において，この発明の原理を説明および例示したが，この発明は，その原理にもとることなく，その構成および詳細を変更できることは，当業者には明らかであろう。この発明の範囲内の変更および修正は，この発明の精神から逸脱することなく行うことができ，このような変更および修正はすべてこの発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来技術の補聴器の概略ブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による補聴器の概略ブロック図である。
【図３】この発明の第２の実施形態による補聴器の概略ブロック図である。
【図４】この発明の一実施形態による方法のフロー図である。
【図５】この発明の他の実施形態による方法のフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月11日(2008.7.11)
【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】
音響入力信号を電気入力信号に変換する入力トランスデューサ（２１０），
上記電気入力信号から電気出力信号を生成するコンプレッサ（２２０），
上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ（２３０），
現在の上記電気入力信号の自己相関のレベルを算出する自己相関推定器（２４０），ならびに
算出された現在の上記自己相関レベルおよび上記コンプレッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器（２５０），
を備えている，補聴器（３００）。
【請求項２】
推定済音響フィードバック信号および上記電気入力信号を結合することによって，フィードバック補償済入力信号を生成する結合器（３１０），
上記電気出力信号および上記フィードバック補償済入力信号から上記音響フィードバック信号を推定する適応フィルタ（３３０）をさらに備え，
上記フィードバック補償済入力信号は，上記コンプレッサおよび上記自己相関推定器に，入力信号として与えられる，請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】
上記コンプレッサが，時変音響フィードバックを抑制する上記適応フィルタの適応速度よりも小さい利得調整速度を有するものである，請求項２に記載の補聴器。
【請求項４】
音響入力信号を電気出力信号に変換する入力トランスデューサ（２１０），
フィードバック補償済入力信号から電気出力信号を生成する信号プロセッサ（３２０），
上記電気出力信号を音響出力信号に変換する出力トランスデューサ（２３０），
上記電気出力信号および上記フィードバック補償済入力信号から音響フィードバック信号を推定する適応フィルタ（３３０），
上記推定済音響フィードバック信号および上記電気入力信号を結合することによって上記フィードバック補償済入力信号を生成する結合器（３１０），
現在の上記フィードバック補償済入力信号の自己相関のレベルを生成する自己相関推定器（２４０），ならびに
算出された現在の自己相関レベルおよび上記信号プロセッサの瞬時利得レベルから動的最大利得を決定する音響ループ利得推定器（２５０），
を備えている，補聴器（３３０）。
【請求項５】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記推定済音響フィードバック信号にも基づいて，上記動的最大利得を決定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】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記自己相関レベルの値を評価するように構成されており，閾値以上の自己相関レベルが検出された場合に，上記音響ループ利得推定器は，上記瞬時利得レベルを決定し，上記音響ループ利得推定値を上記瞬時信号プロセッサ利得レベルに更新し，上記最大利得を調整し，上記最大利得によって上記信号経路利得を制限するように動作する，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項７】
上記音響ループ利得推定器が，上記推定済最大利得から安全マージンを差引くことによって上記最大利得をさらに調整するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項８】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記閾値を下回る自己相関レベルが検出された場合に，上記信号経路利得の制限を解除するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項９】
上記音響ループ利得推定器がさらに，上記信号経路利得が上記最大利得によって制限されているかどうかをチェックし，上記信号経路利得が制限されている場合には，上記最大利得を増加させることによって上記利得の制限を緩和するように構成されている，請求項８に記載の補聴器。
【請求項１０】
上記電気入力信号を複数の周波数帯域の帯域分割電気入力信号（複数）に変換する帯域分割フィルタをさらに含み，上記補聴器がさらに，上記複数の周波数帯域のそれぞれにおいて上記帯域分割電気入力信号を個別に処理するように構成されている，上記請求項のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項１１】
音響入力信号を電気入力信号に変換し（４１０），
上記電気入力信号のレベルに応じた，補聴器のコンプレッサによって提供されるコンプレッサ利得を用いて，上記電気入力信号を増幅することによって電気出力信号を生成し，
上記電気出力信号を音響出力信号に変換し，
現在の上記電気入力信号の自己相関のレベルを算出し（４２０），
算出された現在の自己相関レベルおよび瞬時コンプレッサ利得レベルに基づいて，上記コンプレッサ利得を制御するための動的最大利得を推定する，
補聴器における信号経路利得を調整する方法。
【請求項１２】
上記動的最大利得を推定するステップは，
上記自己相関レベルの値を評価するステップをさらに含み，閾値以上の自己相関レベルが検出された場合にさらに，
上記瞬時コンプレッサ利得レベルを決定し（４４０），
上記音響ループ利得を上記瞬時コンプレッサ利得レベルに更新し，
上記最大利得を調整し（４５０），
上記最大利得によって上記信号経路利得を制限する（４５０），請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記最大利得を調整するステップは，上記最大利得を減少させることを含む，請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記最大利得を調整するステップはさらに，上記推定済最大利得から安全マージンを差し引くことを含む，請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記動的最大利得を推定するステップは，上記閾値を下回る自己相関レベルが検出された場合に，上記信号経路利得の制限を解除する（４７０），請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
上記解除のステップは，
上記信号経路利得が，上記最大利得によって制限されているかどうかをチェックし（５８０），
上記信号経路利得が制限されている場合に，上記最大利得を増加させることによって上記利得の制限を緩和する（５９０），請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記電気出力信号から音響フィードバック信号を推定し，
フィードバック補償済入力信号を生成し，
上記フィードバック補償済入力信号から，上記電気出力信号および上記自己相関レベルを生成する，請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
上記音響フィードバック信号が，上記フィードバック補償済入力信号を利用する適応フィルタによって推定される，請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記電気入力信号を複数の周波数帯域の帯域分割電気入力信号（複数）に変換するステップをさらに含み，上記方法はさらに，上記複数の周波数帯域のそれぞれにおいて個別に実行される，請求項１１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
コンピュータで実行されるときに，請求項１１から１９のいずれか一項に記載の方法を実行する実行可能なプログラム・コードを含む，コンピュータ・プログラム。
【国際調査報告】
2009531887.tif 000008
2009531887.tif 000009