(57)【要約】課題    耳介が可聴波音波信号以上の特定周波数帯域の特定方向からの音波信号を増強して集音する指向性特性を有することに着目し、実際に耳介で集音すると同様な指向性特性の音波を集音できるようにする。      解決手段    信号変換器３０で集音口３１から加えられた可聴周波数帯域帯域の音波信号を電気信号に変換し、特定音波信号集音手段３２で音波信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の聞き分けできる音波信号を集音し、集音した音波信号を前記信号変換器３０に加えることにより、音波信号に含まれる上下方向の聞き分けができる周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強する。
2005004536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集音口に加えられた音波信号に含まれる耳形効果が出る特定周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強したことを特徴とする集音器。
【請求項２】
集音口に加えられた音波信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強したことを特徴とする集音器。
【請求項３】
前記集音口に加えられた音波信号に含まれる上下方向の聞き分けができる周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強したことを特徴とする集音器。
【請求項４】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項３記載の集音器。
【請求項５】
前記特定方向は水平方向から略４５度上方であることを特徴とする請求項３記載の集音器。
【請求項６】
集音口から加えられた可聴周波数帯域帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、
音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を増強し集音して、集音した音波信号を前記信号変換器に加える特定音波信号集音手段を具備することを特徴とする集音器。
【請求項７】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項６記載の集音器。
【請求項８】
集音口から加えられた可聴周波数帯域帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、
音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を反射して前記信号変換器の集音口に加える反射板を具備することを特徴とした集音器。
【請求項９】
前記反射板は信号変換器の集音口から前記高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号の半波長離間して設けたことを特徴とする請求項８記載の集音器。
【請求項１０】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項８記載の集音器。
【請求項１１】
前記反射板は水平方向に置かれた音声変換器の集音器に対して略４５度上方よりの音波信号を反射し、前記信号変換器の集音口に加えることを特徴とする請求項８記載の集音器。
【請求項１２】
集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、
開口部を有し、音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号に共鳴する中空管とを備える共鳴器とよりなり、前記信号変換器に前記共鳴器で得られた音波信号を加えることを特徴とした集音器。
【請求項１３】
前記共鳴器は開口部を水平方向に対して略４５度上方に向け、前記開口部より侵入する音波信号を共鳴させ、前記信号変換器に加えることを特徴とする請求項１２記載の集音器。
【請求項１４】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項１２記載の集音器。
【請求項１５】
集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する第１の信号変換器と、
集音口から加えられた音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を電気信号に変換する第２の信号変換器とよりなり、
第１および第２の信号変換器で変換された電気信号を合成することを特徴とする集音器。
【請求項１６】
前記第２の信号変換器の集音口を水平方向に対して略４５度上方に向けたことを特徴とする請求項１５に記載の集音器。
【請求項１７】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項１５記載の集音器。
【請求項１８】
前記第１の変換器と第２の変換器とを同一のケースに収納したことを特徴とする請求項１５記載の集音器。
【請求項１９】
集音口に加えられた音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する集音器と、
前記集音器で変換された電気信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された電気信号を音波信号に変換し発音する発音器とよりなることを特徴とする聴力改善装置。
【請求項２０】
前記特定方向は略４５度であることを特徴とする請求項２１記載の聴力改善装置。
【請求項２１】
前記特定周波数は実質的に８ＫＨｚであることを特徴とする請求項２０記載の聴力改善装置。
【請求項２２】
前記集音器を左右一対設けたことを特徴とする請求項１９記載の聴力改善装置。
【請求項２３】
前記左右の集音器は別々のケースに収納し、耳介または身体に取り付けられるようにしたことを特徴とする請求項１９記載の聴力改善装置。
【請求項２４】
集音口に加えられる左右信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する両指向性マイクロフォンと、集音口に加えられる全方向信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する全指向性マイクロフォンよりなる集音器と、
前記集音器で変換された電気信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された電気信号を音波信号に変換し発音する発音器とよりなることを特徴とする聴力改善装置。
【請求項２５】
前記集音器および増幅器を１つのケースに収納し、身体に取付け可能にしたことを特徴とする請求項２４記載の聴力改善装置。
【請求項２６】
前記集音器および増幅器を別々のケースに収納し、集音器を身体に取付け可能にしたことを特徴とする請求項２４記載の聴力改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は上下方向からの音波信号も忠実に集音し、自然に近い音声を集めるようにした集音器およびこれを用いた聴力改善装置に関する。
【背景技術】  従来の補聴器は周囲の音波信号を単にマイクロホンで電気信号に変換し、変換された電気信号を増幅し、増幅された電気信号でイヤフォン等を駆動し発音していたので、不自然な外部の音波信号を拾っていた。また左右の方向からの音波信号は集音しているが、上下方向からの音波信号は集音していないため、音源の位置を正しく把握できず、外部からの音または話し声が不自然に聞え、長時間の使用が困難であった。
そこで特開平４−２４５８００号公報には耳介を利用して音響周波数特性を改善すると共に、指向感度を改善した補聴器が開示されている。
図３１は従来の補聴器の断面図で、音響管１の耳介装着部２が外耳道３に装着される。音響管１の中空管内にはイヤフォンドライバーユニット５が設けられている。そして音響管１の耳介装着部２と反対側は音声の無反射端６となされている。音響管１の無反射端６側は補聴器本体７内に収納され、耳介装着部２が外部に露出されている。
外部に露出された音響管１の一部であって耳介８に近接した位置にマイクロフォンユニット１０が取り付けられている。耳介８で効率的に集音されたマイクロフォンユニット１０に加えられた音波信号は電気信号に変換された後、増幅器１１に加えられ増幅される。増幅された電気信号はイヤフォンドライバユニット５に加わり、イヤフォンドライバユニット５から音波信号を発生し、外耳道３に加え鼓膜を振動させ脳に伝達していた。
【発明が解決しようとする課題】
従来の補聴器等では左右にマイクロフォン等を設け、マイクロフォンからの音声信号を忠実に増幅し、イヤフォンに出力するのみであったので、不自然に聞え、長時間の使用には耐え難かった。
そこで前述したように、耳介近辺にマイクロフォンユニット１０を取付け、耳介に近い状態で外部の音波信号を集音するものにおいても、イヤフォンドライブユニットが耳介に取付けられているので、耳介がイヤフォンドライブユニットで塞がれ、マイクロフォンユニット１０は近い場所に配置することができず、耳形効果による指向感度を上げることができない。
【課題を解決するための手段】
本発明は耳介が可聴波音波信号以上の特定周波数帯域の特定方向からの音波信号を増強して集音する指向性特性を有することに注目し、実際に耳介で集音すると同様な指向性特性の音波を集音できるようにした集音器およびこれを用いた聴力改善装置を提供するものであり、
本発明は集音口に加えられた音波信号に含まれる耳形効果が出る特定周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強した集音器を提供する。
本発明は集音口に加えられた音波信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強した集音器を提供する。
本発明は集音口に加えられた音波信号に含まれる上下方向の聞き分けができる周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強した集音器を提供する。
本発明は集音口から加えられた可聴周波数帯域帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を増強し集音し、集音した音波信号を前記信号変換器に加える特定音波信号集音手段を具備する集音器を提供する。
本発明は集音口から加えられた可聴周波数帯域帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を反射して前記信号変換器の集音口に加える反射板を具備する集音器を提供する。
本発明は集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する信号変換器と、開口部を有し、音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号に共鳴する中空管とを備える共鳴器とよりなり、前記信号変換器に前記共鳴器で得られた音波信号を加える集音器を提供する。
本発明は集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する第１の信号変換器と、集音口から加えられた音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を電気信号に変換する第２の信号変換器とよりなり、第１および第２の信号変換器で変換された電気信号を合成する集音器を提供する。
本発明は集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する第１の信号変換素子と、前記集音口から加えられた音声周波数帯域帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を電気信号に変換する第２の信号変換素子とよりなり、第１および第２の信号変換素子で変換された電気信号を合成する集音器を提供する。
本発明は集音口に加えられた音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する集音器と、前記集音器で変換された電気信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された電気信号を音波信号に変換し発音する発音器とよりなる聴力改善装置を提供する。
本発明は集音口に加えられる左右信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する両指向性マイクロフォンと、集音口に加えられる全方向信号に含まれる音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向からの指向感度を高めた音波信号を電気信号に変換する全指向性マイクロフォンよりなる集音器と、前記集音器で変換された電気信号を増幅する増幅器と、前記増幅器で増幅された電気信号を音波信号に変換し発音する発音器とよりなる聴力改善装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】  図１〜図３０は本発明の集音器および集音器を用いた聴力改善装置に関する図である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は耳介の指向性特性の測定方法を示す模型図で、図１（Ａ）は垂直面内の指向特性の測定方法を示す。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フォン（以下ＥＣＭマイクロフォンマイクロホンという）１６を置く。
図２に示すように、ＥＣＭマイクロフォン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マイクロフォン１６の前方に置かれ、等距離で水平から上方に移動し、スピーカー２０が上方４５度および９０度の位置に来たときにＥＣＭマイクロフォン１６に集音され、変換された電気信号を測定する。同様に水平から下方に移動し、下方４５度および９０度でＥＣＭマイクロフォン１６に集音され、変換された電気信号を測定する。
図１（Ｂ）は水平面内の指向集音特性の測定方法を示すもので、図１（Ａ）の垂直面内の指向特性の測定方法とほぼ同様であり、スピーカ２０を垂直面内を移動させる代わりに水平面内を移動し、正面より前方および後方４５度および９０度でＥＣＭマイクロフォン１６に集音され、変換された電気信号を測定する。それ以外は図１（Ａ）と同一である。
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。
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。
図４（Ａ）〜図４（Ｈ）に示すようにホワイトノイズはバンドパスフイルタ２３で１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ・・・８ＫＨｚおよび１６ＫＨｚの周波数帯域の音波信号に分離される。
図４（Ａ）に示すように、例えば１２５Ｈｚのバンドパスフイルタ２３は１２５Ｈｚの音波信号は＋１２ｄｂ通過するが、２５０Ｈｚの音波信号に対しては０ｄｂとなる。
また図４（Ｂ）に示すように、５００Ｈｚのバンドパスフイルタ２３は５００Ｈｚの音波信号は＋１２ｄｂ通過するが、２５０Ｈｚおよび１ＫＨｚの音波信号に対しては０ｄｂとなる。
同様に図４（Ｃ）に示すように、８ＫＨｚのバンドパスフイルタ２３は８ＫＨｚの音波信号は＋１２ｄｂ通過するが、４ＫＨｚおよび１６ＫＨｚの音波信号に対しては０ｄｂとなり、さらに２ＫＨｚに対しては−１２ｄｂと減衰させている。
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の音波信号がスイッチ２５を介して加えられ、ツイーター２０Ｂには４ＫＨｚ〜１６ＫＨｚの音波信号が加えられる。
同様に図４（Ｄ）〜図４（Ｈ）は１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、４ＫＨｚ、８ＫＨｚ、１６ＫＨｚの音波信号を示している。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）〜図１２（Ａ）、１２図（Ｂ）は前述の方法で各周波数の音波信号を測定した右耳の指向性特性図である。
先ず１２５Ｈｚの音波信号の垂直面内での指向性特性を計る。
図５（Ａ）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１２５Ｈｚ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１２５Ｈｚの音声信号を発生する
図１（Ａ）に示すように、ウーファー２０ＡをＥＣＭマイクロフォンの正面に位置させた０度のとき、ウーファー２０Ａから発生されＥＣＭマイクロフォン１６に集音され、ＥＣＭマイクロフォン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（図２参照）。
斯かる状態でウーファー２０Ａを上方４５度に位置させたとき、ウーファー２０Ａから発生される音波信号をＥＣＭマイクロフォン１６で集音する。この集音されＥＣＭマイクロフォン１６で変換され出力される電気信号を測定すると４ｍｖとなる。また同様にしてウーファー２０Ａを上方９０度に位置させたとき、ＥＣＭマイクロフォン１６からの出力信号電気信号は３ｍｖとなる。
同様に、ウーファー２０Ａをした下方４５度に位置させたときのＥＣＭマイクロフォン１６から取出される電気信号は４ｍｖで、ウーファー２０Ａを下方９０度に位置させたときの１２５Ｈｚの電気信号は３ｍｖとなる。
このようにして測定された１２５Ｈｚの音波信号の垂直面内において、耳介に集音される指向性特性は図５（Ａ）に示すように、ほぼ半玉子形になることが分かる。
図５（Ｂ）は１２５Ｈｚの音波信号の水平面内での指向性特性図である。
ウーファー２０ＡをＥＣＭマイクロフォン１６の正面に位置させた０度のときの１２５Ｈｚ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。
斯かる状態でウーファー２０Ａを前方４５度および後方４５度に位置させとときに、ウーファー２０Ａから発生される音波信号をＥＣＭマイクロフォン１６で集音する。このときのＥＣＭマイクロフォン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１２５Ｈｚの電気信号は３ｍｖである。
このように１２５Ｈｚの音波信号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。
図６（Ａ）、図６（Ｂ）は図４（Ｂ）に示す２５０Ｈｚの音波信号の水平面内及び垂直面内での指向性特性図で、このときも１２５Ｈｚのときと同様に、ウーファー２０Ａが上下４５度および９０度そして前後４５度及び９０度にきたとき、ウーファー２０Ａから発生される２５０Ｈｚの音波信号がマイクロフォン１６で集音され、電気信号で変換される集音特性はほぼ半玉子形になることが分かる。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図１０（Ａ）、１０図（Ｂ）は５００Ｈｚ、１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、４ＫＨｚの音波信号の水平面内及び垂直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。
図１１（Ａ）は８ＫＨｚの音波信号の水平面内での耳介の指向性特性図である。このときツイーター２０ＢをＥＣＭマイクロフォン１６の正面に位置させたときのＥＣＭマイクロフォン１６から取出される電気信号は５ｍＶになるように調整する。
そしてツイーター２０Ｂを上方４５度に位置させたときの電気信号を測定すると７ｍｖとなる。またツイーター２０Ｂを上方９０度に位置させたときの電気信号は３ｍｖとなる。
このように８ＫＨｚの音波信号を耳介で集音する垂直面内の指向性特性は上方４５度からの音波信号を効率的に集音する指向性特性を示す。
尚、図１１（Ｂ）に示すように、８ＫＨｚの音波信号の垂直面内での耳介の指向性特性は他の周波数の音波信号と同様にほぼ半玉子形になる。
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）で示すように、１６ＫＨｚの音波信号の垂直面内および水平面内での耳介の指向性特性は他の周波数の音波信号と同様にほぼ半玉子形になる。これらから人間の耳介は、８ＫＨｚの音波信号の垂直面内での指向性特性のみが上方４５度からの音波信号を増強し集音する指向性特性を示すことが解明された。
人間の耳介は上述したように、上方略４５度からの８ＫＨｚ付近の音波信号を増強し集音しているが、８ＫＨｚ付近の音波信号は音源の位置や上下前後の方向性を判断することができる。８ＫＨｚ付近の音波信号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。
上方略４５度からの８ＫＨｚ付近の音波信号を増強し集音することにより、上下前後に立体的に集音ができることで音源の位置や方向性を正しく特定することが容易となる。それのみでなく立体的三次元の音声として再生されることによって、音楽、自然音、外国語の発音等に対して広い音域の臨場感に溢れた快適な音声を楽しみながら聴取できると共に、難聴に対して聴力を補償する効果も得られることが分かった。
図１３は本発明の集音器の側面図で、前述の８ＫＨｚの音波信号の垂直面内での上方４５度からの音波信号を増強し集音する指向性特性を持たせている。
ＥＣＭマイクロフォン（エレクトレットマイクロフォン）３０は一般に市販されているものである。ＥＣＭマイクロフォン３０の集音口３１の前方下方に反射板３２が設けられている。反射板３２は上下方向を聞き分けるための音波信号を反射してＥＣＭマイクロフォン３０に加えるためのものである。
具体的にはＥＣＭマイクロフォン３０の集音口３１の水平面から略４５度上方よりの８ＫＨｚの音波信号を反射してＥＣＭマイクロフォン３０に加えるものである。直接ＥＣＭマイクロフォン３０の集音口３１に直接加えられる８ＫＨｚの音波信号と音波反射坂３１で反射して加えられる音波信号が１波長遅れて加算されるようにするため、ＥＣＭマイクロフォン３０の下面よりλ／２（λは８ＫＨｚの音波信号の波長）離間し、且つ集音口３１から下方略４５度方向に置かれている。
図１４に示すように、ＥＣＭマイクロフォン３０は集音口３１より加えられる全ての方向の２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの音波信号を加えられた音波信号に応じて電気信号に変換する全指向性Ｓ１を有する。
そして反射板３１からは上方略４５度方向からの８ＫＨｚの音波信号を反射させ直接加えられる音波信号に対して１波長遅れて集音口３１に加えられるようにしている。従って８ＫＨｚの音波信号は直接加えられる音波信号と反射板３１で反射された反射音波信号が重畳されるので、図２に示すように８ＫＨｚ指向性Ｓ２を有する。
図１５は本発明の集音器の垂直面内での感度特性図である。集音口３１には反射板３１で反射された上方略４５度方向からの８ＫＨｚの音波信号が余分に加わるので、８ＫＨｚの上方４５度方向からの音波信号が増強される。従って耳介の集音特性と同様になり、この集音器で変換された電気信号をイヤフォンに加え聞くと、実際に耳介で集音された音のように聞こえる。
ＥＣＭマイクロフォン３０は全指向性ＥＣＭマイクロフォンを用いたが、左右の集音口３１より加えられる２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの音波信号が加えられた大きさに応じて電気信号に変換する両指向性Ｓ３を有するものであってもよい。
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は本発明の集音器の他の実施例を示す模型図である。図１６（Ａ）は側面図で、図１６（Ｂ）は正面図である。図１３と異なる点は反射板３４を円弧状に湾曲させ反射面を大きくしたことである。反射板３４の反射面積を大きくすることにより８ＫＨｚの４５度上方からの音波信号が増強された８ＫＨｚの指向性が高くなる。
図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は同じく本発明の集音器で、図１７（Ａ）は側面図で、図１７（Ｂ）は正面図である。ＥＣＭマイクロフォン３０の集音口３１には中空管３６が設けられている。中空管３６には上面に窓３７が開けられている。また中空間３６は長さを選定することにより８ＫＨｚの共鳴周波数になるようにしている。
従って中空管３６の窓３７を水平面から上方４５度方向に向けると、上方４５度方向から到来し、窓３７に入った８ＫＨｚの音波信号は共鳴し増強される。そのため、図１５に示すようなＥＣＭマイクロフォン３０では上方４５度方向から到来した８ＫＨｚの音波信号が増強される８ＫＨｚ指向性Ｓ２を有する集音器が得られる。
図１８は本発明の集音器の側面図である。図１７では中空管３６の上面に窓３７を開けたが、一端部３９が開放する中空管３８を用いている。その他は図１７と同様で、開放する一端部を４５度上方に向けて使用する。
図１９は本発明の集音器の実施例を示す模型図である。全指向性のＥＣＭマイクロフォン４０と８ＫＨｚ指向性のＥＣＭマイクロフォン４１とを組合わせたものである。ＥＣＭマイクロフォン４０は集音口４２より加えられる２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの全帯域の音波信号を加えられた音波信号に応じて電気信号に変換する全指向性Ｓ１を有する。
ＥＣＭマイクロフォン４１は集音口４３より加えられる８ＫＨｚの全帯域の音波信号を加えられた音波信号に応じて電気信号に変換する全指向性Ｓ２を有する。ＥＣＭマイクロフォン４１の集音口４３は水平方向から４５度上方方向に向いている。
前述の構成をなしており、ＥＣＭマイクロフォン４０では集音口４２より加えられる２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの全帯域の音波信号を、加えられた音波信号に応じて電気信号に変換する。またＥＣＭマイクロフォン４１は集音口４３より加えられる上方略４５度からくる８ＫＨｚの音波信号に応じて電気信号を発生する。これら電気信号は合成回路４４で合成される。従って図１５に示す指向性特性を有する出力信号が得られる。
尚ＥＣＭマイクロフォン４０は全指向性マイクロフォンを用いたが、両指向性マイクロフォンまたは単一指向性マイクロフォンであってもよい。
図２０は本発明の集音器の実施例を示す模型図である。１つの容器４５内に全指向性の信号変換素子と８ＫＨｚ指向性の信号変換素子とを組合わせ、複指向性ＥＣＭマイクロフォンとしたものである。それ以外は図１９の集音器と同一である。
図２１は前述した集音器を用いた聴力改善装置の回路図である。集音器５０は全指向性ＥＣＭマイクロフォン３０と反射板３２を組合わせ上方４５度からの８ＫＨｚの音波信号に対して指向感度を高めている。従って図１４に示すように、集音器５０は全指向性を有すると共に、上方４５度からの音波信号の指向感度を高めた８ＫＨｚの指向性を有し、耳介と同じような音波信号を集音することとなる。集音された音波信号は集音器５０にある信号変換素子で電気信号に変換される。集音器５０から出力された電気信号は増幅器５１で増幅されイヤフォン５２、５２から発音される。
集音器５０から出力される電気信号は耳介と同様な上方４５度から８ＫＨｚの音波信号の指向感度を増強されたものであるから、イヤフォンから発音される音声信号も直接耳介で聞くと同様な音声となるので、心地良く聞くことができる。
図２２は左右それぞれに本発明の集音器を使用した２ポイントステレオ聴力改善装置である。左右間隔をおいて本発明の集音器５０Ｒ、５０Ｌを使用したもので、左右からの音波信号を集音器５０Ｒ、５０Ｌで集音し電気信号に変換すると共に共に上方４５度からの音波信号をも集音器５０Ｒ、５０Ｌで集音し電気信号に変換し出力する。
変換された電気信号は増幅器５１Ｒ、５１Ｌで増幅されイヤフォン５２Ｒ、５２Ｌから発音される。従って左右からの音波信号と共に、上方４５度方向からの音波信号も再生され、実際に耳で聞くのと同様に外部からの音声を心地よく聴取できる。
図２３はワンポイント・ステレオマイクロフォンを用いた聴力改善装置である。
図２２では左右方向からの音波信号を左右間隔を置いて設けた集音器で集音しているが、ここでは１点に置かれた集音器５０Ｔで左右方向からの音波信号を集音するものである。
図２３に示すように、両指向性のＥＣＭマイクロフォン５７と全両指向性のＥＣＭマイクロフォン５８とを組合わせてワンポイントステレオマイクロフォンとすると共に、両指向性のＥＣＭマイクロフォン５７の左右の集音口５７Ａ、５７Ｂの前方下方に反射板６０Ａ、６０Ｂが設けられている。
同様に全指向性のＥＣＭマイクロフォン５８の前方の集音口５８Ａの前方下方に反射板６０Ｃが設けられている。反射板６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは前述したように、上下方向を聞き分けるための音波信号を反射してＥＣＭマイクロフォン３０に加えるためのものである。
両指向性のＥＣＭマイクロフォン５７の右側では前述と同様に、上方４５度方向からの８ＫＨｚの音波信号の指向感度が高められたＲ−Ｌ信号が集音される（Ｒは右信号、Ｌは左信号）。両指向性のＥＣＭマイクロフォン５７の左側では上方４５度方向からの８ＫＨｚの音波信号の指向感度が高められたＬ−Ｒ信号が集音される。
全指向性のＥＣＭマイクロフォン５８では上方４５度方向からの８ＫＨｚの音波信号の指向感度が高められたＲ＋Ｓ＋Ｌ信号が集音される（Ｓは中間音）。これら信号はＥＣＭマイクロフォン５７、５８で電気信号に変換されて同一の抵抗値を有する抵抗６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄからなる合成回路６２に加えられる。
合成回路６２の抵抗６３Ａと６３Ｂとは同じ抵抗値であるため接続点からは右信号Ｒ＋Ｓ／２が取出され、抵抗６３Ｃと６３Ｄとの接続点からは左信号Ｌ＋Ｓ／２が取出される。これらはそれぞれ増幅器６４Ｒ、６４Ｌで増幅され、イヤフォン６５Ｒ、６５Ｌから発音される。
このときも左右からの音波信号と共に、上方４５度方向からの音波信号の指向感度が高められているので、イヤフォン６５Ｒ、６５Ｌから再生された左右の音声信号は実際に耳で聞くのと同様に外部からの音声を心地よく聴取できる。
図２４は図２３と同じワンポイント・ステレオマイクロフォンを用いた聴力改善装置である。図２３と異なるところは合成回路６２より合成して得られた右信号および左信号を１ｍｓ遅延減衰回路６６Ｒ、６６Ｌを介して左右加算増幅器６７Ｒ、６７Ｌに加えていることである。
左右加算増幅器６７Ｒ、６７Ｌからは右信号Ｒ＋Ｓ／２＋ＡＬｉ、左信号Ｌ＋Ｓ／２＋ＡＲｉが得られる（Ａは遅延減衰特性）。このように１ｍｓ遅延した相手チャンネルの信号を加えることにより、ワンポイントマイクロフォンで集音しても、実際に聞いたときと同じ間隔の右信号および左信号となり、これら信号をイヤフォン６５Ｒ、６５Ｌで再生するとより聞きやすい音声信号となる。
図２１〜図２４の実施例では上方４５度からの音波信号の指向感度を高めるために、反射板を用いたが、図１７に示すように反射板の代わりに８ＫＨｚの音波信号に共鳴する中空管を用いてもよい。
また図１９および図２０に示すように、全指向性ＥＣＭマイクロフォンと８ＫＨｚ指向性マイクロフォンとを組み合わせてもよい。
図２５は本発明の聴力改善装置の構成図である。ケース７０内には図２１で示す集音面７２に面して取付けられている複指向性マイクロフォン５０と増幅器が設けられている。増幅器には音量調整器７４が取り付けられ音量が調整される。ケース７０は卓上で使用されたり、あるいはポケットに入れられ使用される。
図２６は本発明の聴力改善装置の構成図で、増幅器にイヤフォンを２つ接続した以外は図２５と同一である。
図２７は本発明の聴力改善装置の構成図で、図２２に示す２ポイトステレオマイクロフォンを用いたものである。ケース７５内には集音面７６Ｒ、７６Ｌに面してそれぞれ取付けられている複指向性マイクロフォン５０Ｒ、５０Ｌと増幅器が設けられている。ケース７０の外にはイヤフォン７３Ｒ、７３Ｌが接続されている。増幅器には音量調整器７４が取り付けれ音量が調整される。本発明の聴力改善装置は主として卓上で使用される。
図２８は本発明の聴力改善装置の構成図で、同じく図２３に示す２ポイトステレオマイクロフォンを用いたものである。マイクロフォンケース７７Ｒ、７７Ｌ内の先端集音面７８Ｒ、７８Ｌに面してそれぞれ取付けられている複指向性マイクロフォン５０Ｒ、５０Ｌと増幅器が設けられている。増幅器にはイヤフォン７３Ｒ、７３Ｌが接続されている。このように左右のマイクロフォンを別々のケースに入れることにより、耳介の近く等に取り付け左右の間隔を調整でき、より実際に耳で聞くのと近い聴力改善装置とすることができる。
図２９は本発明の聴力改善装置の構成図で、図２３、図２４に示す１ポイトステレオマイクロフォンを用いたものである。ケース８０内には集音面８１に面してる複指向性の１ポイントマイクロフォン５０Ｔと増幅器が設けられている。ケース８０の外にはイヤフォン７３Ｒ、７３Ｌが接続されている。増幅器には音量調整器７４が取り付けられ音量が調整される。本発明の聴力改善装置は小型化すればポケット等に入れて使用できる。
図３０は本発明の聴力改善装置の構成図で、図２３、図２４に示す１ポイトステレオマイクロフォンを用いたものである。図２９と異なる点は１ポイントマイクロホン５０Ｔを増幅器と別のケースに設け、小型化したことである。ケースはクリップ等で止めるようにすれば、ワイシャツのポケット等にクリップで止めて使用することができる。尚、増幅器にはイヤフォン７３Ｒ、７３Ｌが接続されていることは他のと同一である。
図２５〜図３０の聴力改善装置では複指向性マイクロフォンを用いているが、いずれも複数指向性マイクロフォンの８ＫＨｚ指向特性は通常の使用状態で上方４５度の方向に向くように取り付けられている。
【発明の効果】
本発明の集音器は集音口に加えられた音波信号に含まれる耳形効果が出る特定周波数で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を増強したしたので、耳介に類似した指向性特性が得られる。
特に耳介は略上方４５度からの８ＫＨｚ付近の音波信号を増強して集音する指向性特性を有するが、本発明による集音器も略上方４５度からの８ＫＨｚ付近の音波信号を増強して集音するので、耳介に類似した指向性特性が得られる。
本発明の集音器は反射板で音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を反射して前記信号変換器の集音口に加えるようにしたので、簡単な構造で耳介に類似した指向性特性が得られる。
本発明の集音器は開口部を有し、音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号に共鳴する中空管で得られた音波信号を信号変換器に加えるようにしたので、簡単な構造で耳介に類似した指向性特性が得られる。
本発明の集音器は集音口から加えられた可聴周波数帯域の音波信号を電気信号に変換する第１の信号変換器と、集音口から加えられた音声周波数帯域より高い特定周波数帯域で且つ特定方向の音波信号を電気信号に変換する第２の信号変換器とよりなり、第１および第２の信号変換器で変換された電気信号を合成するようにしたので、簡単な構造で耳介に類似した指向性特性が得られる。
本発明の聴力改善装置は集音器で耳形効果が出る特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を高めた音波信号を集音し電気信号に変換し、増幅器で集音器で変換された電気信号を増幅し、増幅器で増幅された電気信号を音波信号に変換し発音するようにした。
このように集音器で耳形効果が出る特定周波数帯域で且つ特定方向からの音波信号の指向感度を高め集音することにより、上下左右前後に立体的に集音ができることで音源の位置や方向性を正しく特定することが容易となる。
その上立体的三次元の音声として再生されることによって、音楽、自然音、外国語の発音等に対して広い音域の臨場感に溢れた快適な音声を楽しみながら聴取できると共に、難聴に対して聴力を補償する効果も得られる。そのため健常者が耳介で集音し聞くのと同様に聞くことができるので、疲労感が無く長時間の使用にも耐えられる。
本発明の聴力改善装置は左右の集音器とイヤフォンとを別々のケースに収納することにより、集音器を耳介以外の身体部分に付着しても耳形効果が得られるので使用に便利である。
本発明の聴力改善装置は両指向性マイクロフォンと全指向性マイクロフォンとを組み合わせることにより、耳形効果を有するステレオのワンポイントマイクロフォンを実現できるから、ポケット等身体のどこでも装着できる使いかってが良い補聴器として使用できる。
【図面の簡単な説明】図１は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、図１（Ａ）は垂直面内での指向性特性の測定方法を示す図、図２（Ｂ）は水平面内での指向性特性の測定方法を示す図であり、図２は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フォンの回路図であり、図３は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り、図４は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信号の波形図で、図４（Ａ）は１２５Ｈｚの音波信号波形図、図４（Ｂ）は２５０Ｈｚの音波信号波形図、図４（Ｃ）は５００Ｈｚの音波信号波形図、図４（Ｄ）は１ＫＨｚの音波信号波形図、図４（Ｅ）は２ＫＨｚの音波信号波形図、図４（Ｆ）は４ＫＨｚの音波信号波形図、図４（Ｇ）は８ＫＨｚの音波信号波形図、図４（Ｈ）は１６ＫＨｚの音波信号波形図であり、図５は本発明の原理である耳介の１２５Ｈｚの集音特性図で、図５（Ａ）は垂直面内指向特性図、図５（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図６は本発明の原理である耳介の２５０Ｈｚの集音特性図で、図６（Ａ）は垂直面内指向特性図、図６（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図７は本発明の原理である耳介の５００Ｈｚの集音特性図で、図７（Ａ）は垂直面内指向特性図、図７（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図８は本発明の原理である耳介の１ＫＨｚの集音特性図で、図８（Ａ）は垂直面内指向特性図、図８（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図９は本発明の原理である耳介の２ＫＨｚの集音特性図で、図９（Ａ）は垂直面内指向特性図、図９（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図１０は本発明の原理である耳介の４ＫＨｚの集音特性図で、図１０（Ａ）は垂直面内指向特性図、図１０（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図１１は本発明の原理である耳介の８ＫＨｚの集音特性図で、図１１（Ａ）は垂直面内指向特性図、図１１（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図１２は本発明の原理である耳介の１６ＫＨｚの集音特性図で、図１２（Ａ）は垂直面内指向特性図、図１２（Ｂ）は水平面内指向特性図であり、図１３は本発明の集音器の側面図であり、図１４は本発明の集音器の指向性特性図であり、図１５は本発明の集音器の垂直面内感度特性図であり、図１６は本発明の集音器で、図１６（Ａ）は側面図、図１６（Ｂ）は正面図であり、図１７は本発明の集音器で、図１７（Ａ）は側面図、図１７（Ｂ）は正面図であり、図１８は本発明の集音器の側面図であり、図１９は本発明の集音器の側面図であり、図２０は本発明の集音器の側面図であり、図２１は本発明の聴力改善装置の回路図であり、図２２は本発明の聴力改善装置の回路図であり、図２３は本発明の聴力改善装置の回路図であり、図２４は本発明の聴力改善装置の回路図であり、図２５は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図２６は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図２７は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図２８は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図２９は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図３０は本発明の聴力改善装置の模型図であり、図３１は
従来の補聴器の断面図である。
１      音響管                            ３６    中空管
２      耳介装着部                        ３７    窓
３      外耳道                            ３８    中空管
５      イヤフォンドライバーユニット      ３９    一端部
６      無反射端                          ４０    ＥＣＭマイクロフォン
７      補聴器本体                        ４１    ＥＣＭマイクロフォン
８      耳介                              ４２    集音口
１０    マイクロフォンユニット            ４３    集音口
１１    増幅器                            ４４    合成回路
１５    人工耳介                          ４５    容器
１６    エレクトロレットマイクロフォン    ５０    集音器
１７    電池                              ５０Ｌ  集音器
１８    抵抗                              ５０Ｒ  集音器
１９    交流電圧計                        ５０Ｔ  集音器
２０    スピーカ                          ５１    増幅器
２０Ａ  ウーファー                        ５１Ｌ  増幅器
２０Ｂ  ツイータ                          ５１Ｒ  増幅器
２２    ホワイトノイズ発生器              ５２    イヤフォン
２３    バンドパスフィルタ                ５２Ｌ  イヤフォン
２４    パワーアンプ                      ５２Ｒ  イヤフォン
２５    切換スイッチ                      ５７    ＥＣＭマイクロフォン
３０    ＥＣＭマイクロフォン              ５８    ＥＣＭマイクロフォン
３１    集音口                            ６０Ａ  反射板
３２    反射板                            ６０Ｂ  反射板
３４    反射板                            ６０Ｃ  反射板
６２    合成回路
６３Ａ  抵抗
６３Ｂ  抵抗
６３Ｃ  抵抗
６３Ｄ  抵抗
６４Ｌ  増幅器
６４Ｒ  増幅器
６５Ｌ  イヤフォン
６５Ｒ  イヤフォン
６６Ｌ  １ｍｓ遅延減衰回路
６６Ｒ  １ｍｓ遅延減衰回路
６７Ｌ  左加算回路
６７Ｒ  右加算回路
７０    ケース
７２    集音面
７３Ｌ  イヤフォン
７３Ｒ  イヤフォン
７４    音量調整器
７５    ケース
７６Ｌ  集音面
７６Ｒ  集音面
７７Ｌ  マイクロフォンケース
７７Ｒ  マイクロフォンケース
７８Ｌ  先端集音面
７８Ｒ  先端集音面
【図１】
2005004536.tif 000003
【図２】
2005004536.tif 000004
【図３】
2005004536.tif 000005
【図４】
2005004536.tif 000006
【図５】
2005004536.tif 000007
【図６】
2005004536.tif 000008
【図７】
2005004536.tif 000009
【図８】
2005004536.tif 000010
【図９】
2005004536.tif 000011
【図１０】
2005004536.tif 000012
【図１１】
2005004536.tif 000013
【図１２】
2005004536.tif 000014
【図１３】
2005004536.tif 000015
【図１４】
2005004536.tif 000016
【図１５】
2005004536.tif 000017
【図１６】
2005004536.tif 000018
【図１７】
2005004536.tif 000019
【図１８】
2005004536.tif 000020
【図１９】
2005004536.tif 000021
【図２０】
2005004536.tif 000022
【図２１】
2005004536.tif 000023
【図２２】
2005004536.tif 000024
【図２３】
2005004536.tif 000025
【図２４】
2005004536.tif 000026
【図２５】
2005004536.tif 000027
【図２６】
2005004536.tif 000028
【図２７】
2005004536.tif 000029
【図２８】
2005004536.tif 000030
【図２９】
2005004536.tif 000031
【図３０】
2005004536.tif 000032
【図３１】
2005004536.tif 000033
【国際調査報告】
2005004536.tif 000034
2005004536.tif 000035
2005004536.tif 000036
2005004536.tif 000037