(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少なくとも二つの離間するマイクロフォン（Ｍic１，Ｍic２）と，少なくとも一つの出力トランスデューサとを備えた，制御可能な指向特性を持つ補聴器において，
少なくとも二つのマイクロフォンの位相を適応的に整合する適応位相整合回路（１）を備え，
上記適応位相整合回路（１）は，
上記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルのそれぞれに対応する出力端子（ｃ，ｄ），
上記出力端子（ｃ，ｄ）からの信号に基づいて，音響信号源の空間内における位置によってマイクロフォン・チャネル間において生じる時間遅延を補償する音響遅延補償手段（２），
制御パラメータに基づいて少なくとも二つのマイクロフォンに固有の位相差を整合する制御可能なフィルタ手段（４），および
上記制御パラメータを，上記音響遅延補償手段（２）からの出力信号に基づいて得られる制御値の調節値を積分することによって決定するパラメータ制御回路（３）を備え，
上記音響遅延補償手段（２）は上記適応位相整合回路の出力端子（ｃ，ｄ）に接続され，
上記パラメータ制御回路（３）は上記音響遅延補償手段（２）に接続され，
上記制御可能なフィルタ手段（４）は上記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入され，かつ上記パラメータ制御回路（３）に接続されていることを特徴とする，補聴器。
【請求項２】
上記出力端子（ｃ，ｄ）からの信号の直流成分を除去するフィルタ手段（５，６）が前記音響遅延補償手段（２）の前段に設けられていることを特徴とする，請求項１に記載の補聴器。
【請求項３】
上記音響遅延補償手段（２）は，入力端子（ｅ，ｆ），出力端子（ｇ，ｈ），パラメータ制御回路（７），および上記パラメータ制御回路（７）によって制御される制御可能な遅延手段（８）を備えていることを特徴とする，請求項１または２に記載の補聴器。
【請求項４】
それぞれのマイクロフォン・チャネルにおいて，上記適応位相整合回路（１）の前段に，上記少なくとも二つのマイクロフォン（Ｍic１，Ｍic２）に結合された適応感度整合回路（９）を備え，
上記適応感度整合回路は，
入力端子（ｉ，ｊ），
出力端子（ｋ，ｌ），
制御端子（ｍ，ｎ），
それぞれのマイクロフォン・チャネルのための上記制御端子に接続された，上記適応位相整合回路(1)の出力信号または上記適応感度整合回路（９）の出力信号の信号レベルを決定するレベル・ディテクタ手段（10，11），
上記レベル・ディテクタ手段（10，11）に接続され，上記レベル・ディテクタ手段（10，11）によって決定された信号レベルに基づいて制御パラメータを決定するパラメータ制御回路（12），および
上記パラメータ制御回路(12)によって決定された制御パラメータによって制御される制御可能なゲイン増幅器（13）を備えていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項５】
上記適応感度整合回路には，上記制御端子（ｍ，ｎ）に入力した信号の直流成分を除去するフィルタ手段（14，15）が，前記レベル・ディテクタ手段（10，11）の前段に設けられていることを特徴とする，請求項４に記載の補聴器。
【請求項６】
前記適応位相整合回路（１）の出力が，前記適応感度整合回路（９）の前記制御端子（ｍ，ｎ）に与えられることを特徴とする，請求項４〜５のいずれか一項に記載の補聴器。
【請求項７】
少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少なくとも二つの離間するマイクロフォンと，少なくとも一つの出力トランスデューサとを備えた補聴器の動作方法において，
少なくとも二つのマイクロフォンの位相を適応的に整合する適応位相整合回路（１）を設け，
上記適応位相整合回路（１）は，音響遅延補償手段（２），パラメータ制御回路（３），および制御可能なフィルタ手段（４）を含むものであり，
上記適応位相整合回路（１）の出力信号を上記音響遅延補償手段に与えて，音響信号源の空間内における位置によってマイクロフォン・チャネル間に生じる時間遅延を補償し，
上記音響遅延補償手段（２）からの出力信号を上記パラメータ制御手段に与えて，上記出力信号に基づいて得られる制御値の調節値を積分することによって制御パラメータを決定し，
上記パラメータ制御回路によって決定された制御パラメータを上記制御可能なフィルタ手段に与えて少なくとも二つのマイクロフォンに固有の位相差を整合することを特徴とする，
制御可能な指向特性を持つ補聴器の動作方法。
【請求項８】
上記適応位相整合回路は，前記適応位相整合回路の前記出力信号の直流成分を除去するフィルタ手段を含むものであり，
上記フィルタ手段によってフィルタリングした後に，フィルタリングされた出力信号を前記音響遅延補償手段に与えることを特徴とする，請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記音響遅延補償手段は，前記音響遅延補償手段の出力を帰還させて，更新されたパラメータ値を決定し，
このパラメータ値を用いて，前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つにおいて，その入力および出力端子間に存在する前記音響遅延補償手段の内部に挿入されている制御可能な遅延手段を制御することを特徴とする，請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれのマイクロフォン・チャネルにおいて，上記適応位相整合回路の前段に適応感度整合回路を設け，
上記適応位相整合回路の出力信号または上記適応感度整合回路の出力信号を，上記適応感度整合回路の制御端子に帰還させることを特徴とする，請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
上記適応感度整合回路は，上記制御端子に入力した信号の直流成分を除去するフィルタ手段を含むものであり，前記適応感度整合回路の出力信号を，上記適応感度整合回路のフィルタ手段によってフィルタリングした後に，その信号を前記同じ適応感度整合回路の前記制御端子に与えることを特徴とする，請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
上記適応感度整合回路は，各マイクロフォン・チャネル毎にレベル・ディテクタを備え，各マイクロフォン・チャネル毎に，上記適応位相整合回路の出力信号または前記適応感度整合回路の前記出力信号を上記適応感度整合回路のフィルタ手段によってフィルタリングして，対応する各出力信号を上記レベル・ディテクタに与え，その結果として得られる２つのレベルを比較し，
前記比較の結果を用いて，前記二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つにおけるゲインを調節および更新して前記二つの信号レベルを同一にすることを特徴とする，請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記適応位相整合回路の出力信号が，前記適応感度整合回路の前記制御端子に帰還することを特徴とする，請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記適応位相整合回路の出力信号を，上記適応感度整合回路の上記フィルタ手段によってフィルタリングした後に，その信号を前記適応感度整合回路の制御端子に与えることを特徴とする，請求項12に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに設けられる少なくとも二つの離間するマイクロフォンと，少なくとも一つの信号処理装置と，少なくとも一つの出力トランスデューサと，指向性制御システムと，少なくとも二つのマイクロフォンの特性を適応整合させる手段とを備えた，制御可能な指向特性を持つ補聴器に関する。
【発明の背景】
【０００２】
少なくとも二つの離間するマイクロフォンを用いたこの種の補聴器システムにおいては，一般には二つのマイクロフォンである複数個のマイクロフォンを用いて指向性とビーム形成とを制御する技術において，その実現が，ビーム成形技術が音源から受信される音の方向に関して，離間するマイクロフォン間における時間／位相差を利用しているため，マイクロフォンをその時間および位相関係と感度とに関して可能な限り厳密に整合させることに依存していることは周知である。
【０００３】
マイクロフォンへの信号の到着時間の差は，指向特性における零点が生成される角度を決定する。
【０００４】
この到着時間の差が少しでも乱れると，空間における零点の位置が乱れ，こうした場合は指向作用は決して最適にはならない。
【０００５】
同じタイプの補聴器用マイクロフォン間における感度の差は６dBもの大きさになることがあり，その結果として，指向作用は実用において無いに等しいものになってしまう。
【０００６】
位相差は低周波では10°もの大きさになることがあり，これは，マイクロフォンにおける遮断周波数がより低いことに関連する製造許容誤差に起因する。
【０００７】
二つのマイクロフォンを有することが好ましい補聴器において，これらのマイクロフォンは，通常は１cmの距離だけ離間して配置される。この距離は，マイクロフォン間における約30マイクロ秒の音（音波）遅延に相当する。到着時間の乱れは，これらが実際には二つのマイクロフォン間における実際の音波遅延より大きくなりうるため，当然ながら非常に重大になりうる。
【０００８】
この問題を克服する方法は，これまでは供給元により感度と位相とが整合されたマイクロフォンを用いることであった。
【０００９】
しかしながら，この方法には，いくつかの欠点がある：
１．供給元ではマイクロフォンの感度を約 0.5dBまでにしか整合させることができない。しかし， 0.5dBでも200〜300Hzでは指向作用はひどく低下する。
２．マイクロフォンを測定するのに用いられる機器に必要とされる精度により，マイクロフォンの位相を約２°までしか整合させることができない。２°は， 200Hzでは約28マイクロ秒に相当し，この程度でも多くの場合に指向特性が変化して，実際に減衰させることを意図していた方向がほとんど減衰されないままとなり，そのために所望の方向から来る信号と同じ強さで伝播するようになってしまう。
３．ビーム成形を十分に機能させるために補聴器の二つの電気入力も整合させる必要がある。このことは，たとえばキャパシタの許容誤差が十分に狭くないため，特別に選択されたコンポーネントを使用しなければならないことを意味する。４．一つのマイクロフォンまたはその他のコンポーネントが故障した場合に，全てのマイクロフォン（または他のコンポーネント）を整合品一式として交換することが必要であり，必要なサービス作業がはるかに高価となる。
【００１０】
【発明の概要】
したがって，この発明の目的は，マイクロフォンおよび電子機器の入力間において低周波位相／時間応答とさらに感度との両方に関して継続的適応整合を行なう特定の回路を内蔵する補聴器を創出して，整合するマイクロフォンおよび電子機器を正確に選択する必要がなくなるようにすることにある。むしろ，それらが製造許容誤差の範囲内にある限り，それぞれのタイプの無作為に選択されたマイクロフォンおよびコンポーネントを使用すれば十分である。
【００１１】
これにより，マイクロフォンおよびコンポーネントを一度に一個ずつ取り換えることができるため，サービス費用も大幅に低減される。このため，環境応力による老化および変化の影響もこの発明により補償されうる。特に，この新しい適応整合では，いかなる追加の信号も使用することなく，いかなるときにもマイクロフォンに存在する音響信号が用いられる。
【００１２】
この発明の前記のおよび他の目的は，前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルに挿入される適応位相整合回路を使用し，この適応位相整合回路の出力を，パラメータ制御回路が後段に続く音響遅延補償手段に接続し，前記パラメータ制御回路の出力を，前記適応位相回路内において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入される制御可能なフィルタ手段に印加することによって，前記のタイプの補聴器により達成される。フィルタ手段を前記音響遅延補償手段の前段に設けると特に有利である。
【００１３】
以下にこの発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】
この発明のさまざまな実施例に関して説明される回路の全ての動作は，ディジタル的に実施され，通常高度の集積回路が使用されるが，原則として，回路全体はアナログ技術でも実施されうることを理解されたい。
【００１５】
しかしながら，ディジタル式のものを用いることが好ましい。
【００１６】
マイクロフォンから発せられる全ての信号はアナログ形式であるため，ここで説明されるこの発明の少なくとも２個のマイクロフォンとディジタル回路との間において，アナログ−ディジタル変換が，可能性あるものとしてシグマ−デルタ変換技術を用いることにより，行なわれなければならないことを理解されたい。
【００１７】
図１および２に示されるこの発明の第１の実施例は，入力端子ａ，ｂと出力端子ｃ，ｄとを有する適応位相整合回路１を備え，この回路１は音響遅延補償回路２とパラメータ制御手段３と制御可能なフィルタ手段４とを内蔵する。
【００１８】
この適応位相補償回路は，前記の少なくとも二つのマイクロフォンの補償に用いられる。試験環境において，位相補償は，初期の，または定期的調節手順において用いられる，空間内に固定された試験音源から発生する試験音に基づきうるものである。しかしながら，実用において，またこの試験音は好ましくは可聴周波数範囲内にあるべきであるため，空間内に固定された試験音源は通常使用時の連続的調節には不都合である。したがって，その代わりに，この発明の好適な実施例においては，この補償は周囲空間内に存在する音に基づく。
【００１９】
マイクロフォンが全く同じ音（音声）信号を受信している場合には，唯一の差は，固有の位相および遅延の差である（感度の差を別にする）。
【００２０】
このことは，最適な位相整合は，マイクロフォンが同じ信号を受信する場合，すなわち音響信号が正確に同時にマイクロフォンに到達する場合にのみ達成されうることを意味する。マイクロフォンは，当然ながら，互いに異なる位置に配置され，そのために実際には，音響信号源の空間内における位置によってマイクロフォン間において時間遅延が生じる。
【００２１】
環境からの音は，必ずしも同時にマイクロフォンに到着するとは限らない。実際には，着信時間は２個以上のマイクロフォンでは，通常，異なり，当然ながら変化する。このように，音信号は，互いに或る遅延を有する。したがって，音響遅延補償は，この遅延を補償して，周囲空間に存在する音に基づいて仮想試験音を創出しなければならない。
【００２２】
このために，音響遅延補償回路は，出力側において適応位相整合回路１の端子ｃ，ｄに接続される。入力端子ｅ，ｆと出力端子ｇ，ｈとを有するこの音響遅延補償回路２は，両方のマイクロフォンの入力信号間において最小の差が達成されるまで，二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つにおいて余分な遅延を適用することによって，この遅延を補償しようとする。
【００２３】
位相整合を制御するために，パラメータ制御回路３が音響遅延補償回路２の出力端子ｇ，ｈに接続される。
【００２４】
このようなパラメータ制御回路は，原則として，出力信号間で，この場合には音響遅延補償回路２の出力信号間で何らかの比較を行ない，制御されるべき（制御対象）回路，この場合には制御可能なフィルタ４に関して制御値をどのように調節しなければならないかを判断（決定）する。一般に，これらの調節値を積分して管理パラメータを得る。この管理パラメータは，制御可能な装置または回路等を制御するのに用いられる。既に述べたように，この適応位相整合回路２は，適応位相整合回路１内において，前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに含まれる少なくとも一つの制御可能なフィルタ４を内蔵する。
【００２５】
しかしながら，適応位相整合回路の出力端子に接続され，かつ音響遅延補償回路２の前に配置される追加のフィルタ手段５および６を用いることが好ましい。音響遅延補償回路の前に高域通過フィルタを用いてＤＣ成分を除去することが有利である。実際に，これにより最低周波数において振幅スペクトルが少し変化する。
【００２６】
他方，制御可能なフィルタ４は，全帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタのいずれであってもよい。このフィルタは，位相整合を行なうことができ，かつ同時に，高域通過フィルタの場合には，あらゆるＤＣ成分の除去も行なうことができる。
【００２７】
図３から分るように，音響遅延補償回路２は，前記回路の出力端子ｇ，ｈに接続されるとともに，入力端子ｅ，ｆと出力端子ｇ，ｈとの間において前記少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルの少なくとも一つに挿入される制御可能な遅延装置８を制御する別のパラメータ制御回路７を内蔵する。
【００２８】
しかし，適応感度整合回路９を，図１〜３に関連して説明した適応位相整合回路１の前に用いることが間違いなく有利である。図５に示されるように，感度整合を位相整合後の信号に依存させることにより，位相整合前のフィルタまたは位相整合そのものにより生じる振幅誤差が補償されうる。この補償は，所望の周波数または周波数範囲で行なわれうる。しかしながら，補償を，たとえば低周波数のみで行ない，これによって誤差を，不十分な整合による問題がそれほど重大とならないより高い周波数に移行させてもよい。
【００２９】
図４および５に示されるように，適応感度整合回路を適応位相整合回路と組み合わせる二つの方法がある。以下にさらに詳細に説明するように，入力端子ｉ，ｊと出力端子ｋ，ｌと制御端子ｍ，ｎとを有する図６に示す適応感度整合回路９は，基本的に，制御端子ｍ，ｎに接続され，これによって出力端子ｋ，ｌに接続され，少なくとも二つのマイクロフォン・チャネルにおける信号レベルを決定する二つのレベル・ディテクタ10および11を備え，このレベル・ディテクタの後段に，二つの信号レベルについて何らかの比較を行ない，かつこの二つの信号レベルをできるだけ等しくするために，制御可能なゲイン増幅器13のゲインをどのように調節すべきかを判断（決定）するパラメータ制御回路12が設けられる。
【００３０】
二つの適応整合回路を組み合わせるさらに他の方法は，特に図５に示されており，適応位相整合回路１の出力が，適応感度整合回路の制御端子ｍ，ｎに印加され，適応整合された位相関係が適応感度整合回路にも追加的に導入される。
【００３１】
また，適応感度整合回路９の場合は，フィルタ手段14，15をレベル・ディテクタ手段10，11の前に配置することが有利かもしれない。これにより，これらのフィルタは考えられるあらゆるＤＣ成分を除去するのにも用いられる。したがって，特定の周波数（一般に低周波数）に焦点を合わせてフィルタ14，15を選択することが望ましいかもしれない。異なる周波数帯についての他のいかなる選択も同様に可能である。
【００３２】
この発明にしたがった新規な回路により，いかなる追加の信号も用いる必要なしに，いかなるときにもマイクロフォンに存在する音響信号を用いることによって，適応位相および感度整合を達成することができる。
【００３３】
冒頭に記載したこの発明の目的は，開示された回路により全て達成されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施例を示す。
【図２】  適応位相整合回路の回路を示す。
【図３】  適応位相整合回路内に組み込まれている音響遅延補償回路の回路図である。
【図４】  感度整合回路を追加的に用いたこの発明の他の実施例を示す。
【図５】  感度整合回路を追加的に用いたこの発明の他の実施例を示す。
【図６】  適応感度整合回路の回路図を示す。
【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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