(57)【要約】【課題】  補聴器指向性マイクにおいて音源の位置を知っていなくともマイクロフォンの位相整合を行い得るようにする。【解決手段】  補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相差を小さくするため、指向性マイクの出力信号y1(ｔ)が全方向性信号y1´(ｔ)と比較され、差動式の指向性マイクの出力信号y1(ｔ)のレベルが全方向性信号y1´(ｔ)のレベルの上にある場合には、個々の周波数帯における適応性、周波数選択性の走行時間均一化Ａにより位相差が最小化され、マイクロフォンM1、M2の位相整合が行われる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための方法において、指向性マイクの全方向性信号（y1´(ｔ)）の第１のレベルの測定又は設定と、指向性マイククの指向性信号（y1(ｔ)）の第２のレベルの測定と、音源に関する位置情報を考慮することなく、指向性マイクのマイクロフォンの１つ（M2）の出力信号（x2）の走行時間を変更することによる第２のレベルの第１のレベルへの整合とを特徴とする補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相整合方法。
【請求項２】
整合（Ａ）が第１のレベルと第２のレベルとの差（Ｓ）の決定及びこの差の最小化によって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
整合（Ａ）において、第２のレベルが第１のレベルの上にあるかどうかが確認され、第２のレベルが第１のレベルの上にあるときのみマイクロフォン（M1、M2）の１つの出力信号の走行時間が変更されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための装置において、指向性マイクの全方向性信号（y1´(ｔ)）の第１のレベルの測定又は設定のため及び指向性マイクの指向性信号（y1(ｔ)）の第２のレベルの測定のための測定装置（PS、PSO）と、音源に対する位置情報を考慮することなく、指向性マイクのマイクロフォンの１つ（M2）の出力信号（x2）の走行時間を変更することによる第２のレベルの第１のレベルへの整合のための整合装置（Ａ）とを備えたことを特徴とする補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相整合装置。
【請求項５】
整合装置（Ａ、Ｓ、Ｖ）により、第１のレベルと第２のレベルとの差が決定可能であり、またこの差を最小化可能であることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
整合装置（Ａ、Ｓ、Ｖ）により、第２のレベルが第１のレベルの上にあるかどうかが確認され、第２のレベルが第１のレベルの上にあるときのみマイクロフォンの１つ（M2）の出力信号（x2）の走行時間が変更されることを特徴とする請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための方法において、指向性マイクの第１のマイクロフォン（M1）の第１の出力信号（x1）と第２のマイクロフォン（M2）の第２の出力信号（x2）との間の最大走行時間差（T0）の設定、両出力信号（x1、x2）の実際走行時間差（T1）の測定、及び実際走行時間差（T1）が最大走行時間差（T0）より大きくないように両出力信号の一方（x1）の遅延が行われることを特徴とする補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相整合方法。
【請求項８】
最大走行時間差（T0）が第１のマイクロフォン（M1）からマイクロフォン（M2）への音の走行時間に相当することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
最大の走行時間差（T0）がメモリ（SP1）内に準備されていることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための装置において、指向性マイクの第１のマイクロフォン（M1）の第１の出力信号（x1）と第２のマイクロフォン（M2）の第２の出力信号（x2）との間の最大走行時間差（T0）を準備するための準備装置（SP1）、両出力信号（x1、x2）の実際走行時間差（T1）の測定又は評価のための測定装置（SE）、及び実際走行時間差（T1）が最大走行時間差（T0）より大きくないように両出力信号の一方（x1）を遅延させるための遅延装置を備えたことを特徴とする補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相整合装置。
【請求項１１】
最大走行時間差（T0）が第１のマイクロフォン（M1）からマイクロフォン（M2）への音の走行時間に相当することを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
準備装置（SP1）がメモリを含むことを特徴とする請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
複数回繰り返されることを特徴とする請求項１〜３及び７〜９のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補聴器の指向性マイクのマイクロフォンの位相を整合するための方法に関する。さらに本発明は位相を整合するための対応する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
差動式の多マイクロフォン・システムの指向性作用は、使用されるマイクロフォンがその振幅特性及び位相・周波数特性においてどのようによく一致するかに決定的にかかっている。マイクロフォンが到来する信号を周波数に関係して等しく増幅し遅らせるときのみ、続くマイクロフォン信号の差形成によって、１つ又は複数の方向における正確な抹消（空間的ノッチ）を発生させることができる。
【０００３】
振幅・周波数特性を均一化するために次の解決策が知られている。即ち、使用されるマイクロフォンの振幅が、基準マイクロフォンと決めた１つのマイクロフォンに適合するようにされる。マイクロフォンの適合／後調整に必要な増幅度はマイクロフォン信号及び基準マイクロフォン信号の時間的に得られた振幅の商形成によって計算される。
【０００４】
（十分に狭い周波数帯において考察すると）考察されているマイクロフォンの信号の走行時間差と解釈され得るマイクロフォン位相差の均一化のためには、従来簡単な解決策は知られていない。その理由は次のとおりである。即ち、走行時間差はマイクロフォン位置に関して音源の異なる位置によっても生ずる。走行時間差は差動式の指向性マイクにおいて、特定の入射方向からの音を抹消するため決定的に利用される。位相均一化の計算のための方法の開発における問題点は、先ず、異なる遅延の信号が位相の食い違いないし位相遅れにより生じているのか、又は個々のマイクロフォンに対する音源の異なる距離により生じているのかを確認できないことである。それ故、簡単な走行時間の均一化は問題点の解決には適していない。そのためには音源の位置が知られていなければならない。そうでない場合には、走行時間均一化によって、受けたいと考えている方向からの（例えば前からの）信号を抹消する危険を冒すことになる。
【０００５】
その結果は、良好な指向性作用特性を保障するために、正確に予選択されたマイクロフォン対ないし三連マイクロフォンが使用される、又は使用されねばならい、ということになる。
【０００６】
この問題点をさらに図１〜３により説明する。図１の左側にはスピーカーＬが示され、このスピーカーは前面の２つのマイクロフォンM1及びM2を作動させる。マイクロフォンM1は出力信号x1を供給する。第２のマイクロフォンM2の出力信号は構造上の条件でΔTだけ遅らされ、その結果出力信号x2が生じる。同じ信号x1及びx2は図１の右半分における配置により与えられる。スピーカーＬは第２のマイクロフォンM2から遠くに隔たっているから、信号x2はマイクロフォンM1とマイクロフォンM2との間の音の走行時間に基づいて信号x1に対し遅れないし位相差を持つ。従って両マイクロフォンの位相整合又は遅れ整合は、スピーカーの位置が未知である場合には不可能である。
【０００７】
図２には指向性マイクの信号処理が簡単に描かれている。マイクロフォンM1及びM2の出力信号x1及びx2はまず方向処理DV及び続いて補償Ｋを受け、この補償によって方向処理DVの振幅周波数特性が補償される。従って、特に0°の方向に対し指向性マイクの出力信号Ｙの平らな振幅周波数特性が生じる。
【０００８】
しかしながらマイクロフォンが互いに整合されていない場合には、図３に示すように両マイクロフォンM1及びM2の出力信号x1及びx2の間に位相誤差ないし走行時間差ΔTが生ずる。従って方向処理DV及び固定した補償Ｋの後、指向性マイクの出力信号Ｙ´が生ずる。しかしながら整合されていないマイクロフォンに対する補償Ｋは、走行時間誤差ΔTがマイクロフォン間距離により引き起こされる最大遅れより大きい全遅延を引き起こす場合には不十分である。
【０００９】
この理由から従来は、位相差が極めて小さいか位相差のない予選択されたマイクロフォンが用いられた。このことが不可能な場合は位相整合が行われたが、その際補正音源の位置は既知であった。
【００１０】
独国内における既知の方法によれば、２つのマイクロフォンの位相整合は、マイクロフォン出力信号を求めるためのマイクロフォンモデルからの複素伝達関数が考慮されることによって達成される。さらに直線性の位相差を非直線性の位相差から分離し、非直線性の位相差をマイクロフォンに対応させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
上述の方法はしかしながら費用がかかりすぎるか、又は音源の位置を知っていることを要求する。
【特許文献１】米国特許第6272229号明細書〔発明が解決しようとする課題〕
【００１２】
従って本発明の課題は、指向性マイクにおいて音源の位置を知っていなくとも有効な位相整合を行い得るようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
【００１３】
本発明によればこの課題は、補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための方法において、指向性マイクの全方向性信号の第１のレベルの測定又は設定、指向性マイクの指向性信号の第２のレベルの測定、及び音源に対する位置情報を考慮することなく、指向性マイクのマイクロフォンの１つの出力信号の走行時間を変更することによる第２のレベルの第１のレベルへの整合によって解決される。
【００１４】
さらに本発明によれば、補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための対応する装置において、指向性マイクの全方向性信号の第１のレベルの測定又は設定のため及び指向性マイクの指向性信号の第２のレベルの測定のための測定装置と、音源に対する位置情報を考慮することなく、指向性マイクのマイクロフォンの１つの出力信号の走行時間を変更することによる第２のレベルの第１のレベルへの整合のための整合装置とを備えた装置が提供される。
【００１５】
同じように、上述の課題は、補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための方法において、指向性マイクの第１のマイクロフォンの第１の出力信号と第２のマイクロフォンの第２の出力信号との間の最大走行時間差の設定、両出力信号の実際走行時間差の測定、及び実際走行時間差が最大走行時間差より大きくないように両出力信号の一方の遅延によって解決される。
【００１６】
それに対応して、補聴器指向性マイクのマイクロフォンの位相を相互に整合するための装置において、指向性マイクの第１のマイクロフォンの第１の出力信号と第２のマイクロフォンの第２の出力信号との間の最大走行時間差を準備するための準備装置、両出力信号の実際走行時間差の測定のための測定装置、及び実際走行時間差が最大走行時間差より大きくないように両出力信号の一方を遅延させるための遅延装置を備えた装置が提供される。
【００１７】
全方向性の信号の第１のレベルと指向性信号の第２のレベルとの差の決定、及びこの差の最小化によってマイクロフォン位相の整合が行われるのが有利である。その利点は、レベル差が容易に決定可能であり、その結果位相整合をたやすく実行することができることである。
【００１８】
本発明の他の有利な実施形態においては、整合の際第２のレベルが第１のレベルの上にあるかどうかが確認され、第２のレベルが第１のレベルの上にある場合のみマイクロフォンの一方の出力信号の走行時間が変えられる。その際、指向性マイクのマイクロフォンが誤整合の場合には出力レベルが全方向性の信号より高いという知識が用いられる。
【００１９】
最大走行時間差が第１のマイクロフォンから第２のマイクロフォンへの音の走行時間として予め設定されるのが有利である。それを用いて補聴器におけるマイクロフォンの個々の位置づけを正確に顧慮することができる。
【００２０】
最大走行時間差の値は特別のメモリ内に準備されることができる。このメモリはさらに任意に書き込み可能にすることができ、その結果位相整合のための回路が任意のマイクロフォン距離に対し利用可能である。
【００２１】
本発明による方法が複数回繰り返されると特に有利である。それを用いて各音源の位置を知ることなく、複数のステップで最適の位相整合を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に本発明を図面について詳細に説明する。以下に説明する実施例は本発明の有利な実施の形態を示す。
【実施例】
【００２３】
本発明をよりよく理解するために、先ず図４及び図５により差動式の指向性マイクの指向特性について説明する。図４には複数の指向性ダイヤグラムが示され、それらは指向性マイクのマイクロフォンの種々の走行時間遅れにおいて生ずる。図４の左上には、相互に0.3T0（T0は１つのマイクロフォンから他のマイクロフォンへの音の走行時間に相当）の走行時間差ないし位相遅れにおいて測定され得る指向性ダイヤグラムが示されている。極ダイヤグラムにおける０dB線は全方向性の信号に相当する。差動式の指向性マイクの理想的な指向性ダイヤグラムは８の形を持つことになる。両マイクロフォンの走行時間による位相差に基づいて８の形は若干変形されている。約45°及び315°において指向性曲線は０dB線と交差する。両方向矢印で示されている315°〜45°の範囲において、指向性マイクのレベルは０dB線の上、即ち全方向性のマイクロフォンのレベルの上にある。
【００２４】
マイクロフォン信号間の位相走行時間が0.8T0の値の場合には、指向性マイクの指向性ダイヤグラムはさらに変形し、そのことは図４の右上の図に示されている。指向性信号が全方向性信号より高い領域はこの場合285°〜75°の間にある。1.5T0の位相遅れないし走行時間差の場合には、この領域は240°〜120°の間にあり、これは図４の左下に示されている。2.3T0の走行時間差の場合には指向性信号は常に全方向性信号の上にあり、そのことは図４の右下の指向性ダイヤグラムに取り巻かれた円により示されている。
【００２５】
図５のダイヤグラムにおいては、位相差に関係して最小及び最大の指向性信号Smin及びSmaxが示されている。さらに０dB線上に全方向性マイクロフォンの信号Somniが書き込まれている。
【００２６】
マイクロフォン間に位相差が存在しない、即ち位相遅れが０である理想的な指向性マイクの場合には、最大信号は０dBにあり、従って全方向性信号に相当する。最小信号は極めて小さく、−30dBの下にある。両マイクロフォン間の走行時間差が高いほど、即ちサンプル的に測定された位相差が高いほど、最小の指向性信号Smin及び最大の指向性信号Smaxは高い。約２サンプルの位相遅れの上方では、指向性信号Smin及びSmaxは０dB線の上方にあり、このことは図４の下右の指向性ダイヤグラムにおいて説明されたとおりである。
【００２７】
今指向性信号Smaxが全方向性信号Somniからそのレベルにおいてそれると、このことはマイクロフォン信号が位相差を持つことのしるしである。この事実は両マイクロフォン信号の位相整合に十分に利用することができる。
【００２８】
本発明の第１の実施形態によれば、それ故差動式の指向性マイクの出力信号のレベルが全方向性信号の上にあるかどうかが調べられる。もし上にあれば、個々の周波数帯における適応性の、周波数選択性の走行時間均一化によって、このレベル差が最小化され、それを用いてマイクロフォンの位相整合ないし位相マッチングが達成される。理想的な整合は、信号波が適応中のいつかあるとき指向性マイクに対し０°の方向にあるとき可能である。即ちこの状況においては、差動式の指向性マイクの出力信号の全方向性信号に対する高さが最大である。何故ならそのとき指向性信号は図５の信号Smaxに相当するからである（図４の上の指向性ダイヤグラムも参照）。
【００２９】
この方法のための原理的な回路図が図６に示されている。マイクロフォンM1及びM2のマイクロフォン出力信号x1及びx2は図２の原理に相応して先ず方向処理DVを受けさせられる。その際出力信号x2は位相整合のため遅延ユニットＤにより走行時間ΔTだけ遅らされる。方向処理DVは選択された例においては次式に従って行われる。
y1(ｔ)＝x1(ｔ)−x2(ｔ−T0)＋ａ[x1(ｔ−T0)−x2(ｔ)]
ここでT0は両マイクロフォン間の走行時間、ａは適応性の制御パラメータである。
【００３０】
方向処理DVの出力信号ｙ１(ｔ)は補償器Ｋにおいて次式
y2(ｔ)＝y1(ｔ)＋y2(ｔ−２T0)
により、平らな周波数特性を得るため補償される。出力信号y2(ｔ)からいまやレベル評価ユニットPSにおいてレベルが評価される。
【００３１】
これと並行して、マイクロフォンの信号は次式
y1´(ｔ)＝x1(ｔ)−x1(ｔ−T0)＋[x2(ｔ)−x2(ｔ−T0)] 
に従って全方向処理ODVにかけられる。全方向処理ODVの出力信号y1´(ｔ)は再び補償器Ｋにおいて次式
Y2´(ｔ)＝y1´(ｔ)＋y2(ｔ−２T0)
に従い補償される。その結果生じた信号y2´(ｔ)は次いで同様にそのレベルをレベル評価ユニットPSOにおいて評価される。
【００３２】
評価された両レベルは比較ユニットＶにおいて互いに比較される。方向性信号のレベルが全方向性信号のそれより大きい場合にはイネーブル信号が発生され、この信号によって整合ユニットＡにおいて位相整合が能動化される。整合ユニットＡの他の入力信号は両評価レベル間のレベル差であり、この差は減算器を使用して求められる。整合ユニットＡにおいてはそれから適切な新しい走行時間差ΔTが確定され、遅延ユニットＤに送られる。
【００３３】
整合相において、通常補聴器の利用の初めに、又は補聴器の新調節の際に、図６の整合調節回路が何度か通過される。この方法で両マイクロフォン間の位相差を一歩一歩零に向かい下げてゆくことができる。しかしながらこの方法は、入射する信号に重畳するマイクロフォンノイズが、計算される信号のレベル変化を生じさせ、このレベル変化が達成し得る位相マッチングを低下させ得るという欠点がある。
【００３４】
この理由から、位相整合のための本発明の第２の実施形態による第２の方法が提示される。この第２の方法は、差動式の指向性マイクのレベルが全方向性信号のレベルの上にある場合には、マイクロフォンは個々の周波数帯において、マイクロフォン距離により決定されるマイクロフォン間の物理的に可能な音の走行時間より大きい走行時間差を持つという考えに基づくものである。それ故、両マイクロフォン信号の測定可能な遅延を適合してこの物理的に可能な値に制限することによりマイクロフォン整合を達成することができる。遅くとも、０°方向から信号が入射するときには理想的なマッチングが達成される。
【００３５】
この第２の方法に対して図７に原理回路図が示されている。評価ユニットSEにおいて先ずマイクロフォンM1の出力信号x1とマイクロフォンM2の出力信号x2との間の走行時間差Ｔ１が評価される。比較ユニットＶにおいて、評価された走行時間T1とメモリSP１に記憶されている最大可能な走行時間T0とが比較される。この最大可能な走行時間T0はまた両マイクロフォン間の走行時間に相当する。同時に減算器Ｓにおいて、評価された走行時間T1と最大可能な走行時間T0との差が差走行時間T2として求められる。評価された走行時間T1が最大可能な走行時間T0より大きい場合には、比較ユニットＶは、減算器Ｓから得た差走行時間T2を記憶するメモリSP2にイネーブル信号を出力する。メモリSP2に記憶された走行時間T2は、遅延要素Ｄにおいて出力信号x1を遅延させるために利用される。これにより遅延補償された出力信号x1(ｔ−T2)及びx2(ｔ)を自由に用いることができる。
【００３６】
整合相においては、現在走行時間T1が最大走行時間T0より大きいかどうかが繰り返し調べられる。任意の時点に音が０°方向から入ってくるとき最適整合が得られる。それに引き続き確認された走行時間はもはや最大可能な走行時間T0より大きくなく、その結果整合は終了することができる。
【００３７】
従って本発明は、適合して、音源の位置を知ることなく、マイクロフォンの位相を特に十分狭い周波数帯における調整可能な遅延の形で均一化することを可能にする。従って指向特性における理想的なノッチを特定の入射方向に置くこと、同時に所望の入射方向（例えば０°方向）からの信号が減衰したり歪んだりすることがないことが保障される。そのための前提は、適合のために十分長い時間内に０°方向からの優位にある信号が存在することである。このことがあたる時点は、この方法には知られている必要はない。しかし適合はこの信号の存在後初めて終了される。
【００３８】
この構成のためには予選択されたマイクロフォンを使用する必要はなく、それから経済的な利点が生ずる。特に利点とするところは、補聴器使用者の頭における影響によって生じ、また理想的に調整された三連マイクロフォンにおいても（とりわけ３つのマイクロフォンが使用される二次の差動式指向性マイクの場合に）指向性作用を著しく制限する可能性のある位相差を、同様に提示された方法によって均一化することができることにある。それに関連して頭に指向性マイクを使用する場合にさらに良好な指向性作用を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】マイクロフォン信号を発生させるための原理構成図である。
【図２】指向性マイクの回路図である。
【図３】位相差を有するマイクロフォンを持った指向性マイクの回路図である。
【図４】位相差を有するマイクロフォンを持った指向性マイクの指向性ダイヤグラムである。
【図５】マイクロフォン信号の位相差と関係する指向特性のダイヤグラムである。
【図６】本発明の第１の実施例の整合回路の構成図である。
【図７】本発明の第２の実施例の整合回路の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ  整合ユニット
Ｄ  遅延ユニット
M1、M2  マイクロフォン
DV  方向処理
ODV  全方向処理
Ｋ  補償器
PS  レベル評価ユニット
PSO  評価ユニット
Ｖ  比較ユニット
Ｓ  減算器
SE  測定装置
SP1  メモリ
SP2  メモリ
x1、x2  出力信号
y1(ｔ)  指向性信号
y1´(ｔ)  全方向性信号
T0  最大走行時間差
T1  実際走行時間差
【図１】
2005253079.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005253079.tif 000007
【図６】
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【図７】
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