(57)【要約】【課題】モノラルのマイクロホン装置で集音し、単耳型のイヤホンで再生しても音源の発生位置を聞き分ける頭外定位判別機能を有すると共に、遠方の音源の音波も容易に聴取できるようにする。【解決手段】集音口３７に加えられた水平方向の音波を該音波の特定周波数帯域を増強する耳形効果を有するマイクロホン装置２９で集音し、集音された音波を前記マイクロホン本体２９と同相位置に置かれた単耳型のイヤホン４２で再生することにより、脳の作用により音源の発生位置を判別する頭外定位判別機能を発生させると共に、遠方の音源の音波をより聞き易くする。【選択図】  図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの音波を耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された前記音波を前記マイクロホン装置と同相位置に置かれた単耳型のイヤホンで再生して前記音源の発生位置を聞き分けることを特徴とした単耳聴力改善装置。
【請求項２】
音源からの音波を特定周波数帯域を増強する耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された前記音波を前記マイクロホン装置と同相位置に置かれた単耳型のイヤホンで再生して前記音源の発生位置を聞き分けることを特徴とした単耳聴力改善装置。
【請求項３】
前記特定周波数帯域は実質的に８ＫＨｚおよびその近辺の周波数であることを特徴とする請求項２記載の単耳聴力改善装置。
【請求項４】
前記マイクロホン装置と前記イヤホンとは垂直方向に近接して配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単耳聴力改善装置。
【請求項５】
前記マイクロホン装置はＥＣＭマイクロホンと、前記ＥＣＭマイクロホンに取り付けられ集音口から入る８ＫＨｚの音波に空洞共鳴する反射筒とより構成されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の単耳聴力改善装置。
【請求項６】
前記イヤホンは単耳密閉型のイヤホンであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の単耳聴力改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモノラル型のマイクロホンで外部からの音波を集音し、単耳型のイヤホンで再生しても音源の発生位置が分かる頭外定位判別機能を備えた単耳聴力改善装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
補聴器等の両耳聴力改善装置では音源で発生された音声を左右のマイクロホンで集音し、左右のヘッドフォンで再生することにより音源の発生位置が判別できるようにしている。
【０００３】
図１８は従来の聴力改善装置で、集音器１は左右のマイクロホン２、２と、このマイクロホン２、２に近接してイヤホン５、５が設けられている。集音器１を使用するには増幅器３に設けられたジャック９に、集音器本体６、６からの配線７の端部に設けられたプラグ８を差し込んで使用する。
【０００４】
集音器本体６、６に設けられたマイクロホン２、２で受けた音が電気信号となって配線７から増幅器３に入力され、増幅器３で増幅された電気信号が配線７を介して集音器本体６、６に設けられたイヤホン５、５のスピーカ部４、４から左右の耳に入る。それにより聴力改善装置の使用者は外部からの音源の方向と発生位置を判別できる。
【特許文献１】特開２００２−３６９２９５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、音源の発生位置を聞き分ける頭外定位判別機能は到来する音声信号を左右に設けられたマイクロホン２、２で集音し、左右のイヤホン５、５で再生している。しかし左右の耳にイヤホン５、５を装着することは煩わしく、また片耳が聞こえない者には到来する音声を左右に設けられたマイクロホン２、２で集音し、左右のイヤホン５、５で再生したのでは音源の発生位置を聞き分けることができない。
【０００６】
さらに従来のマイクロホンでは音源から離れると距離の２乗に反比例して集音効果が減少してしまうので、聴力改善装置の感度を上げる必要があったが、近くの音源からの音声やノイズ等は逆にレベルが大き過ぎて疲労感を与えた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はモノラル型のマイクロホン装置で集音し、単耳型のイヤホンで再生しても音源の発生位置を聞き分ける頭外定位判別機能を有すると共に、遠方よりの音波も容易に聴取できるようにしたものであり、
第１に、音源からの音波を耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された前記音波を前記マイクロホン装置と同相位置に置かれた単耳型のイヤホンで再生して前記音源の発生位置を聞き分ける単耳聴力改善装置を提供する。
【０００８】
第２に、音源からの音波を特定周波数帯域を増強する耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された前記音波を前記マイクロホン装置と同相位置に置かれた単耳型のイヤホンで再生して前記音源の発生位置を聞き分ける単耳聴力改善装置を提供する。
【０００９】
第３に、前記特定周波数帯域は実質的に８ＫＨｚおよびその近辺の周波数である単耳聴力改善装置を提供する。
【００１０】
第４に、前記マイクロホン装置と前記イヤホンとは垂直方向に近接して配置された単耳聴力改善装置を提供する。
【００１１】
第５に、前記マイクロホン装置はＥＣＭマイクロホンと、前記ＥＣＭマイクロホンに取り付けられ集音口から入る８ＫＨｚの音波に共鳴する反射筒とより構成される単耳聴力改善装置を提供する。
【００１２】
第６に、前記イヤホンは単耳密閉型のイヤホンである単耳聴力改善装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の単耳聴力改善装置は特定周波数の音波を増強する耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された音波を前記マイクロホン装置と同相位置に置かれた単耳型のイヤホンで再生するので、マイクロホンおよび単耳型のイヤホンで音源の発生位置が分かる頭外定位判別機能を持たすことができる。従って一方の耳のみにイヤホンを装着すればよく、片耳が機能しない者でも音源の発生位置を判別できる。
【００１４】
また本発明の単耳聴力改善装置は特定周波数の音波を増強する耳形効果を有するマイクロホン装置で集音し、集音された音波をイヤホンで再生するので、脳の作用と耳形効果で遠方の音源の音波を増強して聞き取る。従って、遠方からの音源も聞き取りやすくなり、単耳聴力改善装置の感度を必要以上に上げることを要さないので、疲労感を緩和できる。
【００１５】
特に水平方向からマイクロホンに到来した８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音声信号を増強することにより、音源の発生位置を特定できる頭外定位判別機能および聴力感度の改善に一層の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図１〜１７図に従って説明する。
【００１７】
図１は耳介の指向性特性の測定方法を示す模型図で、水平面内の指向集音特性の測定方法を示すもので、人工耳介１５の外耳導入口部分にエレクトロレットマイクロホン（以下ＥＣＭマイクロホンマイクロホンという）１６を置く。
【００１８】
図２に示すように、ＥＣＭマイクロホン１６の出力には電池１７と抵抗１８が接続されており、抵抗１８の両端に誘起される交流電圧を交流電圧計１９で測定する。スピーカ２０はＥＣＭマイクロホン１６の前方に置かれ、スピーカ２０を水平面内を移動し、正面より前方および後方４５度および９０度でＥＣＭマイクロホン１６に集音され、変換された電気信号を測定する。
【００１９】
図１に示すように、スピーカ２０をＥＣＭマイクロホン１６の正面に位置させた０度のとき、スピーカ２０から発生されＥＣＭマイクロホン１６に集音され、ＥＣＭマイクロホン１６で変換された電気信号は５ｍｖとなるように抵抗１８の大きさを調整する。
【００２０】
図３に示すように、スピーカ２０はウーファー２０Ａとツイーター２０Ｂとを有する。そしてホワイトノイズ発生器２２で発生されたホワイトノイズをバンドパスフィルタ２３でバンドパスして測定する周波数信号のみを通過させ、パワーアンプ２４で増幅し、切換スイッチ２５を介してウーファー２０Ａまたはツイータ２０Ｂに加える。
【００２１】
ホワイトノイズ発生器２２は５０Ｈｚ〜５０ＫＨｚの周波数を含むホワイトノイズを発生する。
【００２２】
図４（Ａ）に示すように、５００Ｈｚのバンドパスフイルタ２３は５００Ｈｚの音波は＋１２ｄｂ通過するが、２５０Ｈｚおよび１ＫＨｚの音波に対しては０ｄｂとなる。
【００２３】
同様に図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）は１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、４ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音波を示している。
【００２４】
図４（Ｅ）に示すように、８ＫＨｚおよびその近辺の周波数のバンドパスフイルタ２３は８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音波は＋１２ｄｂ通過するが、４ＫＨｚの音波に対しては−６ｄｂとなり、さらに１６ＫＨｚに対しては０ｄｂに減衰させている。
【００２５】
ウーファー２０Ａにはバンドパスフイルタ２３を通過した１２５〜２ＫＨｚの音波がスイッチ２５を介して加えられ、ツイーター２０Ｂには４ＫＨｚ〜１６ＫＨｚの音波が加えられる。
【００２６】
図５〜図１０は前述の方法で各周波数の音波を測定した右耳の指向性特性図である。
【００２７】
先ず５００Ｈｚの音波の垂直面内での指向性特性を計る。
【００２８】
図５は右耳での５００Ｈｚの音波の水平面内での指向性特性図である。図５に示すように、ホワイトノイズ発生器２２から発生されたホワイトノイズのうちバンドパスフイルター２３で５００Ｈｚの電気信号を通過し、切換スイッチ２５を切換えウーファー２０Ａに加える。するとウーファー２０Ａから５００Ｈｚの音声信号を発生する。
【００２９】
ウーファー２０ＡをＥＣＭマイクロホン１６の正面に位置させた０度のときの５００Ｈｚの電気信号は５ｍｖとなるように、前述と同様に抵抗１８の抵抗値を調整する。
【００３０】
斯かる状態でウーファー２０Ａを前方４５度および後方４５度にそれぞれ位置させ、ウーファー２０Ａから発生される音波をＥＣＭマイクロホン１６で集音する。このときのＥＣＭマイクロホン１６で変換され取出される電気信号を測定すると４ｍｖである。またウーファー２０Ａを前方および後方９０度に位置させたときの５００Ｈｚの電気信号は３ｍｖである。
【００３１】
このように右耳での５００Ｈｚの音波の水平面内の耳介の指向性特性はほぼ半玉子形になることが分かる。
【００３２】
図６は図４に示す右耳での１ＫＨｚの音波の水平面内での指向性特性図で、このときも５００Ｈｚのときと同様にウーファー２０ＡをＥＣＭマイクロホン１６の正面に位置させた０度のときの１ＫＨｚの電気信号は５ｍｖとなるように、前述と同様に抵抗１８の抵抗値を調整する。
【００３３】
斯かる状態でウーファー２０Ａを前方４５度および後方４５度に位置させときに、ウーファー２０Ａから発生される音波をＥＣＭマイクロホン１６で集音する。このときのＥＣＭマイクロホン１６で変換され取出される電気信号を測定すると４ｍｖである。またウーファー２０Ａを前方および後方９０度に位置させたときの１ＫＨｚの電気信号は３ｍｖである。
【００３４】
右耳での１ＫＨｚの音波の水平面内の耳介の指向性特性もほぼ半玉子形になることが確認される。
【００３５】
図７、図８は右耳での２ＫＨｚおよび４ＫＨｚの音波の水平面内での指向性特性図で、このときもほぼ半玉子形になることが分かる。
【００３６】
図９は右耳での８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音波の水平面内での耳介の指向性特性図である。このときにツイーター２０ＢをＥＣＭマイクロホン１６の正面に位置させ、そのときのＥＣＭマイクロホン１６から取出される電気信号は７ｍＶになるようにする。
【００３７】
そしてツイーター２０Ｂを前方４５度および後方−４５°に位置させたときの電気信号を測定すると５ｍｖとなる。またツイーター２０Ｂを前方９０度および後方−９０°に位置させたときの電気信号は３ｍｖとなる。
【００３８】
このように右耳での８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音波を耳介で集音する水平面内の指向性特性は半玉子型にならず正面からの音波を効率的に集音する指向性特性を示す耳形効果があることが分かる。
【００３９】
図１０〜図１４は左耳での５００Ｈｚ〜８ＫＨｚの音波の水平面内での指向性特性図である。右耳での音波の水平面内での指向性特性図と同様で、５００Ｈｚ〜４ＫＨｚの音波の水平面内の耳介の指向性特性もほぼ半玉子形になる。そして８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の音波を耳介で集音する水平面内の指向性特性は正面からの音波を効率的に集音する指向性特性を示す耳形効果があることが分かる。
【００４０】
人間の耳介は上述したように、前方正面からの８ＫＨｚおよびその近辺の周波数付近の音波を増強し集音しており、８ＫＨｚおよびその近辺の周波数付近の音波は音源の位置を判断することができる。８ＫＨｚおよびその近辺の周波数付近の音波は右脳にも働きかけてその働きを促進すると同時に、脳にアルファ波やシータ波の発生を誘導することで、聴力を向上させることができ、脳の活性化を図るのである。
【００４１】
音源の発生位置は一般的には左右方向はそれぞれの耳に聞こえる音量のレベル差、位相差、あるいは到達までの時間差等の物理的な条件で決まり、遠近方向は音量の大きさにより決まるものと理解されている。しかしながら、近くで大きな音が発生していてもそれより遠くの小さい音が聞こえることは各人が経験している。すなわち、近くの大きな音を人間の耳はあまり大きく感じないのである。理論的に解明はされていないが、この耳形効果による８ＫＨｚおよびその近辺の周波数の指向性特性と右脳の働きにより音源の発生位置が聞き分けられるものと考えるのが妥当であることが分かった。従って、単耳のみでも片側の耳の耳形効果と右脳の働きで音源の発生位置を判別できる。ただし、条件によっては聞き分けられた音源の発生位置は少し誤差が生ずる場合がある。
【００４２】
図１５は本発明の単耳聴力改善装置に用いられたマイクロホン装置２９の側面図である。
【００４３】
マイクロホン装置２９はＥＣＭマイクロホン３０とＥＣＭマイクロホン３０には設けられた音波を反射させる反射筒３６とよりなる。ＥＣＭマイクロホン（エレクトレットマイクロホン）３０は一般に市販されているＥＣＭマイクロホンで反射筒３６の正面に設けられた開口する集音口３７から振動板３８に加えられる２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの音波を大きさに応じて電気信号に変換する。
【００４４】
ＥＣＭマイクロホン３０は反射筒３６の上部に反射底３９に対向するように下向きに取付られており、反射筒３６の長さを選定することにより８ＫＨｚの音波に共鳴するようにしている。実際には反射筒３６は内径が６ｍｍ、長さが１５ｍｍそして集音口の巾は１ｍｍとなるようにしている。
【００４５】
正面から来た音波は集音口３７から反射筒３６に入り、ＥＣＭマイクロホン３０の振動板３８に加わり、振動板３８を振動させ電気信号に変換する。ところで反射筒３６に入った音波の内８ＫＨｚの音波は直接ＥＣＭマイクロホン３０の振動板３８に加わると共に、反射筒３６の反射底３９で反射され空洞共鳴し増強され振動板３８に加わる。
【００４６】
従ってマイクロホン装置２９の集音口３７を正面に向けておけば、正面水平方向からの８ＫＨｚの音波が空洞共鳴により増強される８ＫＨｚの指向性を有するマイクロホン装置２９が得られる。
【００４７】
一般的にマイクロホンで集音する場合、８ＫＨｚを含む高周波の音波は音源からの距離に対して対数的に減衰をするので、本発明のマイクロホン装置２９により実際の耳聴感と同じようにで聞くのと同じように８ＫＨｚの高周波の音波が音源から距離の２乗に反比例して減衰する耳形効果を有する程度まで持ち上げている。これによりマイクロホンでの集音の欠点を補償して実際に耳で聞いたのと同じ８ＫＨｚでの指向性特性を回復している。
【００４８】
図１６は前述のマイクロホン装置２９を用いた本発明の単耳聴力改善装置の模型図である。本発明はモノラルのマイクロホン装置２９、発振防止のために設けられた単耳密閉型のイヤホン４２および増幅器４６等からなる。マイクロホン装置２９の出力線４１と単耳密閉型のイヤホン４２の入力線４３はそれぞれプラグ４４に接続されている。プラグ４４の端子４５は増幅器４６の入出力端子となるジャックに接続されている。
【００４９】
マイクロホン装置２９の集音口３７は正面に向けられ、マイクロホン装置２９とイヤホン４２とは水平方向の音波に対して同相になるように垂直方向に一直線に近接して配置されている。実際にはマイクロホン装置２９は単耳型のイヤホン４２の出力線４３にイヤホン４２から５〜７ｃｍの間隔をおいて取付けられ、マイクロホン装置２９を出力線４３で吊り下げるようにし、上下一直線に配置されるようにして水平方向に対して同相となるように配置される。  
【００５０】
図１７は本発明の単耳聴力改善装置の使用方法を説明する図である。プラグ４４の端子４５を増幅器４６のジャックに差し込み、且つ増幅器４６の電源をオンさせる。そして密閉型単耳のイヤホン４２を右または左どちらか一方の耳４８に挿入させ、増幅器４６はポケット等に入れられる。マイクロホン装置２９は単耳型のイヤホン４２の出力線４３にイヤホン４２から５〜７ｃｍの間隔をおいて取付けられているので、マイクロホン装置２９は吊り下げられ、イヤホン４２とマイクロホン装置２９は上下一直線に配置され水平方向に対して同相となるように配置される。  
【００５１】
斯かる状態で単耳聴力改善装置の使用者に到来した音源からの音波はマイクロホン装置２９の反射筒３６の集音口３７から反射筒３６内に入り、ＥＣＭマイクロホン３０の振動板３８に加わり振動板３８を振動させ、加えられた音波の大きさに比例した電気信号に変換される。
【００５２】
変換された電気信号は出力線４１を介してプラグ４４から増幅器４６に加わる。加えられた電気信号は増幅器４６で増幅された後、ボリューム５０を調整して使用者が音源の発生位置と感じる大きさの電気信号にした後、プラグ４４を介してイヤホン４２に加えられ音声を発生する。イヤホン４２より発生された音波は鼓膜等を介して脳に伝わり音源の発生位置を感知する。
【００５３】
更に詳述すれば、音源からの音波が単耳聴力改善装置の使用者の水平方向の正面から来て、集音口３７より反射筒３６に入った音波のうち、８ＫＨｚの音波に空洞共振されるように構成されているので、８ＫＨｚの音波は反射筒３６の反射底３９で反射され空洞共鳴されることにより増強された音波は集音口３７から直接振動板３８に加えられる音波より１波長遅れて加えられ、振動板３８には直接加えられる音波と反射された音波とが加算され加えられる空洞共振される。従って８ＫＨｚを含む高周波の音波は音源からの距離に対して対数的に減衰するが、本発明のマイクロホン装置２９により実際の聴感と同じように８ＫＨｚの高周波の音波が音源から距離に反比例して減衰する耳形効果を有する程度まで持ち上げて、８ＫＨｚの音波は増強された状態で電気信号に変換される。
【００５４】
変換された電気信号は出力線４１を介してプラグ４４から増幅器４６に加わる。加えられた電気信号は増幅器４６で増幅された後プラグ４４を介してイヤホン４２に加えられ音声を発生する。イヤホン４２とマイクロホン装置２９は同相の位置にあるので、イヤホン４２で再生される音波とマイクロホン装置２９に加わる音波とが同相となる。しかも８ＫＨｚの高周波の音波はマイクロホン装置２９により実際の聴感と同じように音源から距離に反比例して減衰する耳形効果を有する程度まで持ち上げられるため、これにより右脳の作用により頭外から聞こえてくる頭外定位効果が生じるとともに周辺環境で定まる８ＫＨｚの指向性特性により音源の発生位置を認識できる。
【００５５】
音源の発生位置の遠近の判別については実際の音源から来る音波を体感作用により右脳が処理することで判別をしているものと考えられている。実際に音源から到達していない状態、具体的には隣の部屋にある音源からの音波は立体的に聞こえないので、音源を直に体感できる状態であれば右脳の処理により立体的に聞くことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の原理である耳介の指向性特性の測定方法を示す図である。
【図２】本発明の原理である耳介の指向性特性の測定方法に用いたマイクロホンの回路図である。
【図３】本発明の原理である耳介の指向性特性の測定方法に用いたスピーカーの回路図である。
【図４】本発明の原理である耳介の指向性特性の測定方法に用いた音波の波形図で、図４（Ａ）は５００Ｈｚの音波波形図、図４（Ｂ）は１ＫＨｚの音波波形図、図４（Ｃ）は２ＫＨｚの音波波形図、図４（Ｄ）は４ＫＨｚの音波波形図、図４（Ｅ）は８ＫＨｚの音波波形図である。
【図５】本発明の原理である右耳介の５００Ｈｚの水平方向集音指向特性図である。
【図６】本発明の原理である右耳介の１ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図７】本発明の原理である右耳介の２ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図８】本発明の原理である右耳介の４ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図９】本発明の原理である右耳介の８ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１０】本発明の原理である左耳介の５００Ｈｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１１】本発明の原理である左耳介の１ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１２】本発明の原理である左耳介の２ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１３】本発明の原理である左耳介の４ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１４】本発明の原理である左耳介の８ＫＨｚの水平方向集音指向特性図である。
【図１５】本発明の聴力改善装置に用いたマイクロホン装置の断面図である。
【図１６】本発明の聴力改善装置の模型図である。
【図１７】本発明の聴力改善装置を用いたマイクロホン装置の使用法を示す模型図である。
【図１８】従来の聴力改善装置の模型図である。
【符号の説明】
【００５７】
２９              マイクロホン装置
３０              ＥＣＭマイクロホン
３６              反射筒
３７              集音口
３９              反射底
４２              単耳型のイヤホン
４６              増幅器
【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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【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１１】
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【図１２】
2006128747.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006128747.tif 000017
【図１６】
2006128747.tif 000018
【図１７】
2006128747.tif 000019
【図１８】
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