(57)【要約】【課題】聴覚障害を有する使用者の雑音下での会話理解力の損失を補償する技術を提供する。【解決手段】本明細書が提供する新規な両耳用補聴器システムでは、音声に応答して少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０）を提供するステップと、少なくとも１つの音声信号（１８，２０）に基づいて、対象信号（２６）の推定値および雑音信号（３０）の推定値を提供するステップと、対象信号（２６）の推定値および雑音信号（３０）の推定値の少なくとも一方の周波数を変更して、対象信号（２６）の推定値および雑音信号（３０）の推定値が実質的に異なる周波数帯域に存在するようにするステップと、変更された対象信号の推定値を両耳用補聴器システム（１０）の使用者の一方の鼓膜へ伝達するステップと、変更された雑音信号の推定値を当該使用者の他方の鼓膜へ伝達するステップとを含む、新規な方法を使用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた音声に応答して少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０）を提供する少なくとも１つのマイクロホン（１４，１６）と、
前記少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０）に基づいて対象信号（２６）の推定値およびマスカ信号（３０）の推定値を提供すべく構成された信号分離装置（１２）と、
前記対象信号（２６）の前記推定値および前記マスカ信号（３０）の前記推定値の少なくとも一方の周波数成分を変更すべく構成された周波数変更装置（５２）であって、前記周波数変更装置（５２）により処理されると、推定された前記対象信号（２６）および推定された前記マスカ信号（３０）が実質的に異なる周波数帯域に出力される周波数変更装置（５２）と、
前記周波数変更装置（５２）により変更されて出力された前記対象信号（２６）の推定値と前記マスカ信号（３０）の推定値の組合せを、両耳用補聴器システム（１０）の使用者の鼓膜の一方へ伝達すべく音響信号に変換するレシーバ（４８）とを含む補聴器（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の第１の補聴器（１０Ａ）と、
受けた音声に応答して各々少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８Ｂ，２０Ｂ）を提供する少なくとも１つのマイクロホン（１４Ｂ，１６Ｂ）を含む第２の補聴器（１０Ｂ）とを含み、
前記第２の補聴器（１０Ｂ）内のトランシーバ（３６Ｂ）が、前記少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８Ｂ，２０Ｂ）を表す信号を前記第１の補聴器（１０Ａ）に送信すべく接続されていて、
前記第１の補聴器（１０Ａ）内のトランシーバ（３６）が、前記第２の補聴器（１０Ｂ）の前記少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８Ｂ，２０Ｂ）を表す信号を受信すべく接続されていて、
前記信号分離装置（１２）が、前記第１および第２の補聴器（１０Ａ，１０Ｂ）の前記少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０，１８Ｂ，２０Ｂ）に基づいて、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値を提供すべく構成されている両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項３】
前記周波数変更装置（５２）が、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の一方の周波数を、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の他方が実質的に存在しない周波数領域にシフトするように構成されている、請求項２に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項４】
前記周波数変更装置（５２）が、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値のピッチおよび高調波の各々を決定し、
前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の一方の周波数をシフトすることにより、前記周波数がシフトされた信号のピッチおよび高調波を他方の信号の各ピッチおよび高調波の間に存在させるべく構成されている、請求項２に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項５】
前記周波数変更装置（５２）がフィルタバンクを含み、
且つ前記周波数変更装置（５２）が、
前記対象信号（２６）の推定値を、前記対象信号（２６）の推定値に割り当てられた周波数帯域でフィルタリングし、
前記マスカ信号（３０）の推定値を、前記マスカ信号（３０）の推定値に割り当てられた他の周波数帯域でフィルタリングすべく構成されている、請求項２に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項６】
前記フィルタバンクが、対象とする使用者の聴覚フィルタに合わせて調整されている、請求項５に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項７】
前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の一方の位相を、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の他方に対してシフトするように構成された位相シフト回路（５４）を更に含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項８】
前記信号分離装置（１２）が、前記音声信号のスペクトル特性に基づいて前記推定値を提供すべく構成されている、請求項２から７のいずれか１項に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項９】
前記信号分離装置（１２）が、前記音声信号の統計的特性に基づいて前記推定値を提供すべく構成されている、請求項２から８のいずれか１項に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項１０】
前記信号分離装置（１２）がビーム形成器を含む、請求項２から９のいずれか１項に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項１１】
前記ビーム形成器が、前記第１および第２の補聴器（１０Ａ，１０Ｂ）のマイクロホン音声信号（１８，２０，１８Ｂ，２０Ｂ）に基づいて前記推定値を提供すべく構成されている、請求項１０に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項１２】
前記ビーム形成器が、各マイクロホン音声信号をフィルタリングして、前記フィルタの出力信号の合計値を最小化するために各フィルタ係数を適応させるべく構成された適応型フィルタを含む、請求項１０または１１に記載の両耳用補聴器システム（１０）。
【請求項１３】
音声に応答して少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０）を提供するステップと、
前記少なくとも１つの音声信号（１８，２０）に基づいて、対象信号（２６）の推定値およびマスカ信号（３０）の推定値を提供するステップと、
前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の少なくとも一方の周波数を変更して、変更後に、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値が実質的に異なる周波数帯域に存在するようにするステップと、
変更後の前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の組合せを、前記補聴器（１０）の使用者の一方の鼓膜へ伝達するステップとを含む補聴器（１０）における信号強調方法。
【請求項１４】
両耳で受けた音声に応答して、少なくとも１つのマイクロホン音声信号（１８，２０，１８Ｂ，２０Ｂ）を使用者の両耳に提供するステップと、
両耳における前記マイクロホン音声信号（１８，２０，１８Ｂ，２０Ｂ）に基づいて、前記対象信号（２６）および前記マスカ信号（３０）の一方の推定値を提供するステップとを含む、請求項１３に記載の信号強調方法。
【請求項１５】
前記マイクロホン音声信号に基づいてビーム形成を行なうステップを含む、請求項１３または１４に記載の信号強調方法。
【請求項１６】
各フィルタ係数を適応させて、適応的にフィルタリングされた出力信号の合計値を最小化することにより前記マイクロホン音声信号の適応型フィルタリングを行なうステップを含む、請求項１４に記載の信号強調方法。
【請求項１７】
前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の一方の位相を、前記対象信号（２６）の推定値および前記マスカ信号（３０）の推定値の他方に対してシフトするステップを更に含む、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の信号強調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
聴覚障害を有する使用者の雑音下での会話理解力の損失を補償する新規な両耳用補聴器システムを提供する。
【０００２】
聴覚障害者は往々にして少なくとも二つの異なる問題に直面する。すなわち、聴力しきい値レベルの増大である聴力の損失と、正常聴力者と比較した雑音下での高度な会話の理解力の損失である。大多数の聴覚障害患者にとって、雑音下での会話理解試験の成績は、たとえ入ってくる音の可聴性を増幅により回復させた場合であっても、正常聴力者よりも劣る。個人の会話聴取しきい値（ＳＲＴ）は、雑音下での聴覚試験において単語認識正答率５０パーセントを達成するために、提示される信号において必要とされる信号対雑音比である。
【０００３】
マルチチャネル増幅および圧縮信号処理を用いる現在のデジタル補聴器は、聴覚障害者に対して増幅された音を提供して、可聴性を容易に回復させることができる。患者の聴取能力は従って、以前は聞こえなかった会話の手掛かりを聞こえるようにすることで改善される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
雑音下での会話理解力の損失は現在、大多数の補聴器使用者にとり最も重要な課題である。補聴器のＳＲＴを増大させる従来の方法は、ビーム形成技術またはスペクトル減算技術のいずれかを適用するものである。
【０００５】
前者では、多くの固定型または適応型フィルタと組み合わせた少なくとも１つのマイクロホンを用いて、推定された対象方向からの信号を強調し、同時に他の全ての信号を抑制する。
【０００６】
スペクトル減算技術では、長期雑音スペクトルの推定を行なって、瞬時対象信号強度が長期雑音強度より低い周波数帯域のゲインを下げることが目的である。これらの方法は技術的見地から極めて異なっているが、対象信号の強調および雑音外乱の除去という共通の目的を有している。
【０００７】
これらの方法は、聴取者の意図を考慮することができず、聴取者が集中しようとしている音声信号の一部を除去してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、対象信号を強調する新規且つ進歩的な方法を開示する。この新規な方法は、対象信号に集中する人の聴覚系の能力を利用する。この新規な方法を利用する新規且つ進歩的な両耳用補聴器システムもまた開示する。
【０００９】
本明細書の全体を通じて、対象信号とは人が聞きたいと思う音を表す信号のことである。
【００１０】
会話音、音楽、および自然界からの音が対象信号の例である。
【００１１】
本明細書の全体を通じて、マスカ信号もまた音を表す信号であるが、これは例えば、対象信号を理解または楽しみ難くする、望ましくない態様で対象信号を阻害していると人が感じる音である。
【００１２】
マスカ信号は周囲の会話音、レストランでの食器の音、音楽（会話音が対象信号である場合）、交通騒音等である。
【００１３】
複合的な音場における聴取は、聴覚系の両耳での処理によりかなりの程度容易になる。耳介、耳甲介、頭部および胴体による回折効果、および反響環境における反射効果に起因して、音場に手掛かり（キュー）が生じる。これらは、被験者毎に極めて個別的である。
【００１４】
両耳処理において最も重要な手掛かりは、両耳間時差（ＩＴＤ）および両耳間レベル差（ＩＬＤ）である。ＩＴＤは、音源から両耳への距離の差から生じる。この手掛かりは基本的に最高約１．５ｋＨｚまで有用であり、この周波数を超えると聴覚系はＩＴＤの手掛かりを解くことができない。
【００１５】
上記の両耳間レベル差は回折の結果であって、音源に対する耳の相対位置により決定される。この手掛かりは２ｋＨｚ超で優位であるが、聴覚系はスペクトル全体にわたりＩＬＤの変化に等しく敏感である。
【００１６】
周波数が低いほど聴力損失の程度が軽くなる傾向があるため、聴覚障害者はＩＴＤの手掛かりから最も恩恵を受けると主張されてきた。
【００１７】
新規な両耳用補聴器においては、異なる周波数帯域において両耳用補聴器の使用者の鼓膜に対し対象信号およびマスカ信号を出力することにより、会話理解力が向上する。
【００１８】
このように、対象信号とマスカ信号の同時存在により生じるエネルギーマスキングは、信号を異なる周波数帯域に分離することにより減少する。
【００１９】
対象信号が会話音であり、マスカ信号がＧａｕｓｓｉａｎ雑音である場合に対し、正常な聴覚を有する聴取者ではＳＲＴが１５ｄＢ改善し、聴覚障害を有する聴取者ではＳＲＴが約１０ｄＢ改善し得ることが示されている。
【００２０】
上述の改善は、信号の一部を除去しなくても得られ、対象信号およびマスカ信号は、使用者の聴覚系が自然な雑音抑制を行ない、対象信号をマスカ信号から分離できるように、使用者の鼓膜にもたらされる。
【００２１】
従って、新規な補聴器が提供される。当該補聴器は、受けた音声に応答して少なくとも１つのマイクロホン音声信号を提供する少なくとも１つのマイクロホンと、少なくとも１つのマイクロホン音声信号に基づいて対象信号とマスカ信号の推定値を提供すべく構成された信号分離装置と、対象信号とマスカ信号の推定値の少なくとも一方の周波数成分を変更すべく構成された周波数変更装置であって、当該周波数変更装置により処理されると、推定された対象信号および推定されたマスカ信号が実質的に異なる周波数帯域に出力される周波数変更装置と、周波数変更装置により変更されて出力された対象信号の推定値とマスカ信号の推定値の組合せを、両耳用補聴器システムの使用者の鼓膜の一方へ伝達すべく音響信号に変換するレシーバとを含む。
【００２２】
一実施形態において、２つの信号が補聴器の実質的に異なる周波数帯域に出力されると言えるのは、大部分の周波数帯域、例えば補聴器の周波数帯域の５１％超、および大部分の時間、例えば時間の５１％超において、一方の周波数帯域における一方の信号、例えば対象信号、および他方の周波数帯域における他方の信号、例えばマスカ信号が、他方の信号の信号レベルの２０％未満の信号レベル、例えば１５％未満、好適には１０％未満、より好適には５％未満、最も好適には１％未満を有する場合である。
【００２３】
信号レベルは、所定の期間で定義されたＲＭＳ値、ピーク値、平均振幅値などであってよい。
【００２４】
新規な補聴器は、受けた音声に応答して各々少なくとも１つのマイクロホン音声信号を提供する少なくとも１つのマイクロホンを含む第２の補聴器を更に有する新規な両耳用補聴器システムの第１の補聴器を構成してもよい。この場合、第２の補聴器内のトランシーバが、少なくとも１つのマイクロホン音声信号を表す信号を第１の補聴器に送信すべく接続されており、第１の補聴器内のトランシーバが、第２の補聴器の少なくとも１つのマイクロホン音声信号を表す信号を受信すべく接続されており、信号分離装置は、第１および第２の補聴器の少なくとも１つのマイクロホン音声信号に基づいて、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値を提供すべく構成されている。
【００２５】
更に、新規且つ進歩的な方法が提供される。当該方法は、音声に応答して少なくとも１つのマイクロホン音声信号を提供するステップと、少なくとも１つの音声信号に基づいて、対象信号とマスカ信号の推定値を提供するステップと、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値の少なくとも一方の周波数を変更して、変更された対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値が実質的に異なる周波数帯域に存在するようにするステップと、変更された対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値の組合せを、人の一方の鼓膜へ伝達するステップとを含む。
【００２６】
周波数変更装置は、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値の一方の周波数を、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値の他方が実質的に存在しない周波数領域にシフトするように構成されていてよい。
【００２７】
更に、または代替的に、周波数変更装置は、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値のピッチおよび高調波の各々を決定し、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値の一方の周波数をシフトすることにより、周波数がシフトされた信号のピッチおよび高調波を他方の信号の各ピッチおよび高調波の間に存在させるべく構成されていてよい。
【００２８】
更に、または代替的に、周波数変更装置はフィルタバンクを含んでいてよく、周波数変更装置は対象信号の推定値を、対象信号の推定値に割り当てられた周波数帯域でフィルタリングして、マスカ信号の推定値を、マスカ信号の推定値に割り当てられた他の周波数帯域でフィルタリングすべく構成されていてよい。
【００２９】
フィルタバンクは、対象とする使用者の聴覚フィルタに合わせて調整されていてよい。
【００３０】
また、対象信号、すなわち聴取者が聞きたいと望む信号と、マスカ信号、すなわち聴取者が邪魔だと感じる信号の、両耳間相対位相と両耳間相対レベルを操作することで、会話理解力が向上することが示されている。この事は、聴覚系が実際に、対象信号に集中し易くするために、異なるＩＴＤおよびＩＬＤ符号化をなされた信号を分離して、自然なマスカ抑制を実行すべく適応されているかのようである。
【００３１】
両耳において、対象信号が逆位相で、すなわち位相を１８０°シフトして提示され、且つマスカ信号が同位相である場合、両信号が両耳に同位相で提示される場合と比較して、両耳マスキングレベル差（ＢＭＬＤ）を１３ｄＢ増大できることが分かっている。マスカ信号の種類に応じて、ＢＭＬＤを２０ｄＢ向上させることも可能である。
【００３２】
マスカ信号の位相がシフトしており、且つ対象信号が同位相で提示される逆の状況では、僅かに性能が低下する。
【００３３】
従って、周波数変更装置はまた、マスカ信号の推定値に対して対象信号の推定値の位相をシフトするように構成されていてよい。
【００３４】
これにより、雑音下での使用者の会話理解力は更に向上する。
【００３５】
例えば、対象信号をＳ、マスカ信号をＮと表記すれば、入って来る音声信号はＳ＋Ｎである。音声信号Ｓ＋Ｎに基づいて対象信号Ｓは推定され、推定値をＥＳと表記する。マスカ信号Ｎの推定値をＥＮと表記し、音声信号Ｓ＋Ｎから推定値ＥＳを減算することにより決定できる。
【００３６】
以下においてＳ、Ｎ、ＥＳ、ＥＮは、周波数変更装置における周波数変更前の各信号、または周波数変更後の各信号を表す。
【００３７】
対象信号ＥＳの推定値は、入って来る信号Ｓ＋Ｎから２回ＥＳを減算してＳ＋Ｎ−ＥＳ−ＥＳという結果が得られることにより、マスカ信号ＥＮの推定値に対して１８０°位相がシフトしていてよい。ＥＳが概ねＳに等しいため、減算の結果は概ねＮ−ＥＳであり、これは−ＥＳ＋ＥＮに概ね等しい。すなわち、対象信号ＥＳの推定値はマスカ信号の推定値に対して位相が実質的に１８０°シフトしている。この操作は周波数変更装置における周波数変更の前後に実行されてよい。
【００３８】
ＳＲＴの大幅な向上を得るために、厳密にまたは約１８０°の位相シフトは必要でなく、むしろそのような向上は１３５°〜２２５°の範囲、例えば１５０°〜２１０°の範囲の位相シフトで得られる点に注意されたい。
【００３９】
ここで、元の信号Ｓ＋Ｎを使用者の一方の耳に提示し、上で開示したようにＢＭＬＤおよびＳＲＴを向上させるべく位相シフト信号Ｎ−ＥＳ、またはより正確にはＳ＋Ｎ−２ＥＳを他方の耳に提示してもよい。
【００４０】
代替的には、対象信号Ｓおよびマスカ信号Ｎの両方を推定し、上で開示したようにＢＭＬＤおよびＳＲＴを向上させるべく推定値ＥＳ＋ＥＮの合計値は使用者の一方の耳に提示して、位相シフトした合計値−ＥＳ＋ＥＮを他方の耳に提示してもよい。この操作は、周波数変更装置の周波数変更の前後に実行されてよい。
【００４１】
上で開示したようにＢＭＬＤおよびＳＲＴを向上させるべく対象信号Ｓとマスカ信号を入れ換えて対象信号の代わりにマスカ信号の推定値の位相をシフトしてもよいが、対象信号Ｓの位相をシフトする場合と比較して性能が低下する。
【００４２】
本明細書の全体を通じて、１つの信号が他の信号を表すと言えるのは、当該１つの信号が他の信号の関数である場合、例えば、１つの信号が他の信号のアナログ／デジタル変換またはデジタル／アナログ変換により形成できる場合、または１つの信号が他の音響信号から電子信号へ、またはその逆の変換により形成できる場合、または１つの信号が他の信号のアナログまたはデジタルフィルタリングまたは混合により形成できる場合、あるいは１つの信号が他の信号の周波数変換等の変換により形成できる場合である。
【００４３】
更に、特定の回路、例えば信号処理装置により処理される信号は、注目する信号の発生源から信号処理装置等、注目する回路への入力までの信号経路の一部をなす任意のアナログまたはデジタル信号の識別に利用される名称によって識別することもある。例えば、マイクロホンの出力信号、すなわちマイクロホン音声信号という名称は、マイクロホンの出力から信号処理装置の入力までの信号経路の一部をなす、事前処理されたマイクロホン音声信号を含む、任意のアナログまたはデジタル信号を識別するために使用されることもある。
【００４４】
少なくとも１つのマイクロホンは単独のマイクロホンから構成されていてもよいが、好適には、少なくとも１つのマイクロホンは単独のマイクロホン、または例えば２つのマイクロホン等、複数のマイクロホンを備えている。少なくとも１つのマイクロホンは、対象信号とマスカ信号の分離を改善するために、３つ以上のマイクロホンを有していてよい。
【００４５】
信号強調を改善するために、第２の補聴器はまた、受けた音声に応答してマイクロホン音声信号を提供する、少なくとも１つのマイクロホンを含んでいてもよい。この場合、第１の補聴器のトランシーバは、第２の補聴器のマイクロホン音声信号を表す信号を受信すべく接続されていて、信号分離装置は、第１および第２の補聴器の音声信号に基づいて対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値を提供すべく構成されている。
【００４６】
好適には、周波数変更装置は、対象信号の推定値の位相をマスカ信号の推定値に対して１５０°〜２１０°の範囲でシフトさせ、より好適には位相シフトは約１８０°に等しく、最も好適には１８０°に等しい。
【００４７】
位相シフトの関数としてのＳＲＴの向上は１８０°が最大であるが、１５０°〜２１０°の範囲の位相シフトにより得られる向上が最大の向上に近くなるように、当該関数は平坦な最大値を有する正弦波形状をなしている。従って、位相シフトは必ずしも正確に１８０°である必要はなく、１３５°〜２２５°、より好適には１５０°〜２１０°の範囲に値を有している。
【００４８】
好適には、対象信号推定値は、使用者の両耳において逆位相、すなわち互いに１８０°位相シフトして提示されるのに対し、マスカ信号推定値は使用者の両耳において同位相で提示される。
【００４９】
信号分離装置は、雑音抑制の技術分野で公知のように、音声信号のスペクトル特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。しかし、新規な方法によれば、マスカ信号推定値は、使用者に提示される出力において抑制されるわけではなく、むしろ対象信号推定値およびマスカ信号推定値は、上述したように使用者のＳＲＴを向上させる態様で使用者に提示される。
【００５０】
信号分離装置は、雑音抑制の当該技術分野で公知のように、音声信号の統計的特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。しかし、新規方法によれば、マスカ信号推定値は使用者に提示される出力において抑制されるわけではなく、むしろ対象信号推定値およびマスカ信号推定値は、使用者のＳＲＴを向上させる態様で使用者に提示される。
【００５１】
信号分離装置はビーム形成器を含んでいてよく、当該ビーム形成器は、第１および第２の補聴器のマイクロホン音声信号に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。信号分離装置のビーム形成器は、マスカ信号の推定値が使用者に提示される出力において抑制されるわけではなく、むしろ対象信号推定値およびマスカ信号推定値は、使用者のＳＲＴを向上させる態様で使用者に提示される点で、従来のビーム形成器とは異なる。
【００５２】
ビーム形成器は、複数のマイクロホンにより出力されたマイクロホン音声信号を組み合せて、当該複数のマイクロホンに関して異なる方向の音源に対する感度が変化する対象信号とする。本明細書の全体を通じて、指向性パターンは、方向の関数としての感度変化のプロットで表される。通常、指向性パターンは、マイクロホン信号が互いに実質的に打ち消し合う少なくとも１つの方向を有する。本明細書の全体を通じて、そのような方向をヌル方向と表記する。指向性パターンは、当該複数のマイクロホンにおけるマイクロホンの個数に応じて、および信号処理に応じて、いくつかのヌル方向を含んでいてよい。
【００５３】
ビーム形成器は、使用者の頭部に関して固定された指向性パターンを有する固定ビーム形成器であってよい。ビーム形成器は例えば、少なくとも２つのマイクロホンに基づいていてよく、指向性パターンは使用者の前方向、すなわち使用者が前方を視る方向に最大値を有し、反対方向、すなわち使用者の後向きにヌル方向を有している。
【００５４】
ビーム形成器は、３つ以上のマイクロホンに基づいていてよく、無線または有線通信技術を用いる両耳補聴器のマイクロホンを含んでいてよい。マイクロホン間の距離の広さを利用して、細いビームを有する指向性パターンを形成して、対象信号推定値のマスカ信号の推定値からの空間的分離を改善することができる。ビーム形成器の従来の出力を対象信号推定値として用いて、複数のマイクロホンのうち１つのマイクロホンのマイクロホン音声信号から対象信号推定値を減算することにより、マスカ信号推定値を得ることができる。
【００５５】
両耳用補聴器システムの両方の補聴器のマイクロホンがビーム形成器と協働する場合、各マイクロホン信号は実質的に同期的にサンプリングされなければならない。２つの補聴器の各マイクロホン信号のサンプリング時刻の２０〜３０μＳ程度の小さな時間のずれが、ビーム方向において無視できないずれをもたらす場合がある。更に、補聴器を非同期的に動作させた場合、必然的に各マイクロホン信号のサンプリング時刻の時間のずれが時間に伴い緩慢に変化し、その結果、方向が交互に入れ替わるような音響ビームを生じてしまう。
【００５６】
従って、例えばＷＯ０２／０７４７９号により詳細に開示しているように、両耳用補聴器システムの補聴器が同期されていてよい。
【００５７】
ビーム形成器は、各マイクロホン音声信号をフィルタリングし、音源に向けた適応型ビーム形成のために各々のフィルタ係数を適応させるべく構成された適応型フィルタを含んでいてよい。例えば、ビーム形成器は、信号対雑音比を最適化すべく適応されていてよい。
【００５８】
適応型ビーム形成器により、移動している音源に集中したり、補聴器システムの使用者が移動している際に静止している音源に集中することができるようになる。更に、適応型ビーム形成器は、新たな音源の出現、マスカ信号または雑音源の消失、あるいは補聴器システムの使用者に対するマスカ信号または雑音源の移動等、音声環境の変化に適応可能である。
【００５９】
適応型ビーム形成器は、少なくとも１つのマイクロホンで受けた信号が、所定の対象方向からの対象信号にマスカまたは雑音を加えた組合せとしてモデル化可能であるとの仮定の下で設計することができる。
【００６０】
【数１】
2013153427.tif 000003
【００６１】
ここで、ｈｉ（ｎ）は信号ｓ（ｎ）を発している音源からｉ番目のマイクロホンへの音声伝播のインパルス応答、ｖｉ（ｎ）は同じマイクロホンにおけるマスカ信号である。マスカ信号は、指向性雑音およびと他の種類の雑音、例えば拡散性雑音またはバブル雑音の両方を含んでいてもよい。
【００６２】
フィルタ係数は、以下の最適化問題を解くことにより適応的に決定することができる。
【００６３】
【数２】
2013153427.tif 000004
【００６４】
上記最適化問題の解の導出は、最小平均二乗法、再帰的最小二乗法、最急降下法または他の種類の数値最適化アルゴリズムを用いて適応的に行なうことができる。
【００６５】
好適には、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値が元の信号の空間的な手掛かりを含むように、信号分離装置が構成されている。これは、適切なマイクロホン配置および／またはマイクロホン信号の適切な事前／事後処理により実現することができる。
【００６６】
両耳用補聴器の各補聴器は、好適には正確な空間的手掛かりと共に、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値が各々の補聴器で利用できるように、信号分離装置を備えていてもよい。
【００６７】
対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値が決定されると、当該信号が、上述したように、使用者のＳＲＴが向上するような態様で、使用者に提示される。
【００６８】
新規な両耳用補聴器システムは、マイクロホン音声信号が複数の周波数チャネルに分割されるマルチチャネルの第１の補聴器を含んでいてよい。
【００６９】
対応して、個別の対象信号推定値およびマスカ信号推定値が複数の周波数チャネルの各周波数チャネルで提供されてもよいし、複数の周波数チャネルの１つ以上の選択された周波数チャネルで提供されてもよいし、または１つ以上の対象信号の推定値およびマスカ信号推定値が複数の周波数チャネルのうち選択された周波数チャネルの１つ以上の各グループに提供されてもよいし、あるいは１つの対象信号推定値およびマスカ信号推定値が複数の周波数チャネルの全ての周波数チャネルに基づいて提供されてもよい。
【００７０】
複数の周波数チャネルは、ワープ周波数チャネルを含んでいてよく、例えば周波数チャネルの全てがワープ周波数チャネルであってよい。
【００７１】
新規な両耳用補聴器システムは更に、他の従来技術の聴力損失補償方法において用いられる回路を備えており、新規な回路または他の従来技術の回路が様々な種類の音声環境において適切に動作すべく選択できるように構成してもよい。様々な音声環境には、会話音、騒々しい会話音、レストランでの食器の音、音楽、交通騒音等が含まれる。
【００７２】
新規な両耳用補聴器システムは、例えばデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）を含んでいてよく、その処理は選択可能な信号処理アルゴリズムにより制御され、各アルゴリズムは実行される実際の信号処理を調整する各種パラメータを有している。そのようなパラメータの例としては、マルチチャネル補聴器の各周波数チャネルのゲインがある。
【００７３】
選択可能な信号処理アルゴリズムの一つは、新規な方法に従い動作する。
【００７４】
例えば、各種のアルゴリズムによって、従来技術の雑音抑制、すなわち不要信号または雑音信号の減衰と、対象信号の増幅を提供してもよい。
【００７５】
異なる音声環境から得られたマイクロホン音声信号は、極めて異なる特徴、例えば平均および最大音圧レベル（ＳＰＬ）および／または周波数成分を有することがある。従って、各々の種類の音声環境には特定のプログラムが関連付けられていて、特定の信号処理アルゴリズムのアルゴリズムパラメータの設定により、特定の音声環境の最適な信号品質の処理済み音声を提供することができる。そのようなパラメータの組は、典型的には、広帯域ゲインや、周波数選択的なフィルタアルゴリズムのコーナー周波数またはスロープに関連するパラメータや、例えば自動ゲイン制御（ＡＧＣ）アルゴリズムのニーポイントおよび圧縮比を制御するパラメータを含んでいてよい。
【００７６】
各々のアルゴリズムの信号処理特性は、補聴器の販売店で初期フィッティング作業を行なう際に決定されて、新規な両耳用補聴器システムの不揮発メモリ領域にプログラミングすることができる。
【００７７】
新規な両耳用補聴器システムは、ユーザーインターフェース、例えば補聴器筐体のボタン、トグルスイッチ等、またはリモコンを有していてよく、これにより新規な両耳用補聴器システムの使用者は、自身の音声環境において所望の聴力損失補償を得るべく利用可能な信号処理アルゴリズムのうち１つを選択できる。
【００７８】
新規な両耳用補聴器システムは、使用者の音声環境を会話音、騒々しい会話音、レストランでの食器の音、音楽、交通騒音等、多くの音声環境カテゴリの一つに自動的に分類して、当該技術分野でよく知られている適切な信号処理アルゴリズムを自動的に選択するようにしてもよい。
【００７９】
以下において、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】新規な補聴器の例を模式的に示す。
【図２】周波数がシフトしたマスカ信号のプロットを示す、
【図３】周波数がシフトしたマスカ信号の別のプロットを示す、
【図４】帯域通過フィルタおよび帯域通過フィルタリングされた対象信号およびマスカ信号のプロットを示す
【図５】新規な両耳用補聴器システムの例を模式的に示す。
【図６】新規な両耳用補聴器システムの例を模式的に示す。
【図７】２つのマイクロホンに基づく適応型ビーム形成器を有する信号分離装置を模式的に示す。
【図８】４つのマイクロホンに基づく信号分離装置を模式的に示す。
【図９】新規な両耳用補聴器システムの例を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
本発明について、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら以下により完全に記述する。本発明はしかし、異なる形式で実施可能であり、本明細書に開示する実施形態には限定されるものと考えてはならない。むしろこれらの実施形態は、本開示が網羅的且つ完全となり、本発明の範囲を当業者に完全に伝達すべく提供するものである。図面全体を通じて同一参照番号は同一要素を指す。従って同一要素については、各図の記述に関して詳述しない。
【実施例】
【００８２】
図１に、人間の聴覚系の対象信号に集中する能力を利用して対象信号を強調すべく動作する新規な両耳用補聴器１０の例を模式的に示す。
【００８３】
図に示す新規な補聴器１０において、両耳用補聴器の使用者の鼓膜に対象信号およびマスカ信号を異なる周波数帯域で出力することにより会話理解力が増大する。
【００８４】
この場合、信号を異なる周波数帯域に分離することにより、対象信号とマスカ信号が同時に存在することにより生じるエネルギーマスキングが減少する。
【００８５】
対象信号が会話音であり、マスカ信号がＧａｕｓｓｉａｎ雑音である場合、正常な聴覚を有する聴取者ではＳＲＴを１５ｄＢ改善することができ、聴覚障害を有する聴取者ではＳＲＴを約１０ｄＢ改善することができることが示されている。
【００８６】
この改善は、信号の一部を除去することなく得られ、むしろ、対象信号およびマスカ信号は使用者の聴覚系が自然な雑音抑制を実行して対象信号をマスカ信号から分離できるように使用者の鼓膜に提示される。
【００８７】
図に示す新規な補聴器１０はマイクロホン１４を含んでいる。マイクロホン１４は、マイクロホン１４で受けた音声に応答してマイクロホン音声信号１８を提供する。マイクロホン音声信号１８は、当該技術分野で公知の各種のプリフィルタ（図示せず）においてプリフィルタリングされてから信号分離装置１２に入力されてもよい。
【００８８】
信号分離装置１２は、マイクロホン音声信号１８に基づいて対象信号２６およびマスカ信号３０の推定値を提供すべく構成されている。周波数変更装置５２は、推定された対象信号２６および推定されたマスカ信号３０が周波数変更装置５２により処理されると実質的に異なる周波数帯域に出力されるように、対象信号２６およびマスカ信号３０の推定値の少なくとも一方の周波数成分を変更すべく構成されている。
【００８９】
聴力損失処理装置４６は、補聴器の分野でよく知られているように、聴力損失を補償するように構成されている。聴力損失処理装置４６は、周波数変更装置５２により変更された推定対象信号２６および推定マスカ信号３０の組合せ３２を、聴力損失補償音声信号３４に処理する。出力トランスデューサ４８は、図に示す例ではレシーバ４８であるが、聴力損失処理装置４６の出力３４を、補聴器１０を装着した使用者の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換する。
【００９０】
周波数変更装置５２は、図２に示すように、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値の一方の周波数を、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値の他方が実質的に存在しない周波数範囲にシフトするように構成されていてよい。図２では、マスカ信号３０の推定値について周波数をシフトする場合を示している。
【００９１】
更に、または代替的に、周波数変更装置５２は、図３に示すように、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値のピッチおよび高調波の各々を決定して、周波数をシフトした信号のピッチおよび高調波が、他方の信号のそれぞれのピッチおよび高調波の間に存在するように、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値の一方の周波数をシフトするように構成されていてよい。
【００９２】
更に、または代替的に、周波数変更装置５２は、図４に示すようなフィルタバンクを含んでいてもよく、周波数変更装置５２は、対象信号２６の推定値を対象信号２６の推定値に割り当てられた周波数帯域でフィルタリングし、マスカ信号３０の推定値をマスカ信号３０の推定値に割り当てられた他の周波数帯域でフィルタリングすべく構成されていてよい。
【００９３】
フィルタバンクは、対象とする使用者の聴覚的フィルタに合わせて調整されていてよい。
【００９４】
これにより、使用者の雑音下で会話を理解する能力が改善する。
【００９５】
マスカ信号は、周囲の会話音、レストランでの食器の音、音楽（対象信号が会話音である場合）、交通騒音等であり得る。
【００９６】
マイクロホン１４は、対象信号とマスカ信号の分離を改善するために、２つのマイクロホン、または３つ以上のマイクロホンを備えたマイクロホンアレイで代替することができる。
【００９７】
信号分離装置１２は、雑音抑制の分野で公知であるように、音声信号のスペクトル特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。しかしながら、新規な方法によれば、マスカ信号推定値を使用者に提示される出力において抑制するわけではなく、むしろ使用者のＳＲＴを向上させるように、対象信号推定値とマスカ信号推定値を使用者に提示する。
【００９８】
信号分離装置１２は、雑音抑制の分野で公知であるように、音声信号の統計的特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。しかしながら、新規な方法によれば、マスカ信号推定値を使用者に提示される出力において抑制するわけではなく、むしろ使用者のＳＲＴを向上させるように、対象信号推定値とマスカ信号推定値を使用者に提示する。
【００９９】
信号分離装置１２はビーム形成器を含んでいてよい。信号分離装置１２のビーム形成器は、マスカ信号推定値を使用者に提示される出力において抑制するわけではなく、むしろ使用者のＳＲＴを向上させるように、対象信号推定値とマスカ信号推定値を使用者に提示する点で、従来のビーム形成器とは異なる。
【０１００】
ビーム形成器は、使用者の頭部との関係で固定的な指向性パターンを有する固定型のビーム形成器であってよい。ビーム形成器は例えば、少なくとも２つのマイクロホンに基づいており、指向性パターンは使用者の前方向、すなわち使用者が前方を視る方向に最大値を有し、反対方向、すなわち使用者の後方にヌルを有している。
【０１０１】
ビーム形成器は、３つ以上のマイクロホンに基づいていてよい。ビーム形成器の従来の出力を対象推定値として用いてもよく、複数のマイクロホンのうち１つのマイクロホンのマイクロホン音声信号から対象信号推定値を減算することによりマスカ信号推定値を取得してもよい。
【０１０２】
ビーム形成器は、各マイクロホン音声信号をフィルタリングして、各フィルタ係数を音源に向けた適応型ビーム形成に適応させるべく構成された適応型フィルタを含んでいてよい。例えば、ビーム形成器は信号対雑音比を最適化するように適応させることができる。
【０１０３】
上述のように、適応型ビーム形成器により、移動している音源に集中することもできるようになるし、補聴器システムの使用者が移動している間に静止している音源に集中することもできるようになる。更に、適応型ビーム形成器は、新しい音源の出現、マスカ信号または雑音源の消失、あるいは補聴器システムの使用者に対するマスカ信号または雑音源の移動等、音声環境の変化に適応可能である。
【０１０４】
好適には、信号分離装置は、対象信号の推定値およびマスカ信号の推定値が本来の信号の空間的な手掛かりを含むように構成されている。これは、適当なマイクロホン配置および／または、マイクロホン信号の適当な事前／事後処理により実現できる。
【０１０５】
対象信号推定値とマスカ信号推定値が決定されると、使用者のＳＲＴが向上するように、当該信号が使用者に提示される。
【０１０６】
新規な補聴器１０は、マイクロホン音声信号が複数の周波数チャネルに分割されるマルチチャネル補聴器であってよい。
【０１０７】
対応して、個別の対象信号推定値およびマスカ信号推定値が、複数の周波数チャネルの各周波数チャネルで提供されてもよいし、複数の周波数チャネルのうちの１つ以上の選択された周波数チャネルで提供されてもよいし、または１つ以上の対象信号推定値およびマスカ信号推定値が複数の周波数チャネルのうち選択された周波数チャネルの１つ以上の各グループに提供されてもよいし、あるいは１つの対象信号推定値およびマスカ信号推定値が複数の周波数チャネルの全ての周波数チャネルに基づいて提供されてもよい。
【０１０８】
複数の周波数チャネルは、ワープ周波数チャネルを含んでいてよく、例えば周波数チャネルの全てがワープ周波数チャネルであってよい。
【０１０９】
新規な補聴器１０は更に、他の従来技術の聴力損失補償方法において用いられる回路４６を備えており、新規な回路または他の従来型の回路が様々な種類の音声環境において適切に動作すべく選択できるように構成することもできる。様々な音声環境には、会話音、騒々しい会話音、レストランでの食器の音、音楽、交通騒音等が含まれる。
【０１１０】
新規な補聴器１０は、例えばデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）を含んでいてよく、その処理は選択可能な信号処理アルゴリズムにより制御され、各アルゴリズムは実行される実際の信号処理を調整する各種パラメータを有している。そのようなパラメータの例としては、マルチチャネル補聴器の各周波数チャネルのゲインがある。
【０１１１】
選択可能な信号処理アルゴリズムの一つは、本明細書で開示された信号強調方法に従い動作する。
【０１１２】
例えば、各種のアルゴリズムによって、従来技術の雑音抑制、すなわち不要信号または雑音信号の減衰と、対象信号の増幅を提供してもよい。
【０１１３】
異なる音声環境から得られるマイクロホン音声信号は、極めて異なる特徴、例えば平均および最大音圧レベル（ＳＰＬ）および／または周波数成分を有することがある。従って、各々の種類の音声環境には特定のプログラムが関連付けられていて、特定の信号処理アルゴリズムのアルゴリズムパラメータの設定により、特定の音声環境の最適な信号品質の処理済み音声を提供することができる。そのようなパラメータの組は、典型的には、広帯域ゲインや、周波数選択的なフィルタアルゴリズムのコーナー周波数またはスロープに関連するパラメータや、例えば自動ゲイン制御（ＡＧＣ）アルゴリズムのニーポイントおよび圧縮比を制御するパラメータを含んでいてよい。
【０１１４】
各々のアルゴリズムの信号処理特性は、補聴器の販売店で初期フィッティング作業を行なう際に決定されて、新規な両耳用補聴器システムの不揮発性メモリ領域にプログラミングすることができる。
【０１１５】
新規な補聴器１０は、ユーザーインターフェース、例えば補聴器筐体のボタン、トグルスイッチ等、またはリモコンを有していてよく、これにより新規な両耳用補聴器システムの使用者は、自身の音声環境において所望の聴力損失補償を得るべく利用可能な信号処理アルゴリズムのうち１つを選択できる。
【０１１６】
新規な補聴器１０は、使用者の音声環境を会話音、騒々しい会話音、レストランでの食器の音、音楽、交通騒音等、多くの音声環境カテゴリの一つに自動的に分類して、当該技術分野でよく知られている適切な信号処理アルゴリズムを自動的に選択するようにしてもよい。
【０１１７】
図５に、第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂを備えた新規な両耳用補聴器システム１０を示す。第２の補聴器１０Ｂは、レシーバ４８Ｂと、有線または無線送信により第１の補聴器１０Ａからレシーバ４８Ｂへの入力信号を受信するトランシーバ（図示せず）を有している。従って、図に示す例において、第２の補聴器１０Ｂから発せられる音響出力信号は第１の補聴器１０Ａにより制御される。
【０１１８】
第１の補聴器１０Ａは１つのマイクロホン１４を含み、マイクロホン１４で受けた音声に応答してマイクロホン音声信号１８を提供する。マイクロホン音声信号１８は、当該技術分野で公知な各プリフィルタ（図示せず）においてプリフィルタリングされてから信号分離装置１２に入力されてもよい。信号分離装置１２は、プリフィルタリングされている可能性のあるマイクロホン音声信号１８に基づいて対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値を提供し、当該推定値を周波数変更装置５２に出力する。
【０１１９】
周波数変更装置５２は、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値の周波数成分を変更することにより、例えば図２〜４に各々示すように、推定された対象信号２６および推定されたマスカ信号３０が実質的に異なる周波数帯域に出力される。
【０１２０】
少なくとも一方の周波数が変更された、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、第１の加算器４２において加算され、出力された合計値は出力トランスデューサ４８に入力される。出力トランスデューサ４８は、第１の加算器４２の出力を、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換する。
【０１２１】
更に、少なくとも一方の周波数が変更された、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、第２の加算器５０において、１８０°の位相シフトに対応して、対象信号２６の推定値がマスカ信号３０の推定値から減算され、第２の加算器５０の出力は出力トランスデューサ４８Ｂに送信されて、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の他方の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換される。これにより、ＢＭＬＤおよびＳＲＴが向上する。
【０１２２】
対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値を入れ換えることができ、従って、対象信号２６の推定値の位相をシフトする代わりに、使用者の鼓膜の一方に提示する前にマスカ信号３０の推定値の位相を１８０°シフトすることができる。これにより得られるＢＭＬＤおよびＳＲＴの向上は、対象信号２６の推定値の位相シフトにより得られる向上よりも小さい。
【０１２３】
信号分離装置１２は、雑音抑制の分野で公知であるように、時間領域、スペクトル、および／またはマイクロホン音声信号の統計的特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。加えて、それぞれのレシーバ４８、４８Ｂへの入力の前に、各信号に対して、例えば補聴器の分野で公知であるように各信号の聴力損失補償を行なう更なる処理を施してもよい。
【０１２４】
図６に示す新規な両耳用補聴器システム１０は、第２の補聴器１０Ｂのマイクロホン１４Ｂから出力されたマイクロホン音声信号１８Ｂが第１の補聴器１０Ａに有線または無線送信により送信されて、信号分離装置１２へ入力される点を除いて、図５に示す補聴器システムと同様である。従って、例えば以下でより詳述するビーム形成により、信号分離装置１２は、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値を、プリフィルタリングされている可能性のあるマイクロホン音声信号１８、１８Ｂの両方に基づいて提供できる。使用者が第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂを自分の両耳の所定の位置に装着した際の、マイクロホン１４、１４Ｂ間の距離は比較的大きいから、狭いビームを形成し、対象信号をマスカ信号から空間的に良好に分離することが可能になる。
【０１２５】
周波数変更装置５２が対象信号２６およびマスカ信号３０の推定値の周波数成分を変更することにより、例えば図２−４に各々示すように、推定された対象信号２６および推定されたマスカ信号３０が実質的に異なる周波数帯域に出力される。
【０１２６】
少なくとも一方の周波数が変更された、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、第１の加算器４２において加算され、出力された合計値は出力トランスデューサ４８に入力される。出力トランスデューサ４８は、第１の加算器４２の出力を、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換する。
【０１２７】
更に、少なくとも一方の周波数が変更された、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、第２の加算器５０において、１８０°の位相シフトに対応して、対象信号２６の推定値がマスカ信号３０の推定値から減算され、第２の加算器５０の出力は出力トランスデューサ４８Ｂに送信されて、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の他方の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換される。これにより、ＢＭＬＤおよびＳＲＴが向上する。
【０１２８】
対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値を入れ換えることができ、従って、対象信号２６の推定値の位相をシフトする代わりに、使用者の鼓膜の一方に提示する前にマスカ信号３０の推定値の位相を１８０°シフトすることができる。これにより得られるＢＭＬＤおよびＳＲＴの向上は、対象信号２６の推定値の位相シフトにより得られる向上よりも小さい。
【０１２９】
信号分離装置１２は、雑音抑制の分野で公知であるように、時間領域、スペクトル、および／またはマイクロホン音声信号の統計的特性に基づいて推定値を提供すべく構成されていてよい。加えて、それぞれのレシーバ４８、４８Ｂへの入力の前に、各信号に対して、例えば補聴器の分野で公知であるように各信号の聴力損失補償を行なう更なる処理を施してもよい。
【０１３０】
図７に、２つのマイクロホン１４、１６を備えた、適応型ビーム形成器１０を含むデジタル信号分離装置１２を模式的に示す。
【０１３１】
マイクロホン音声信号１８、２０は、ビーム形成の前に従来型のプリフィルタ２２、２４においてフィルタリングされる。マイクロホン音声信号１８、２０は、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）により、プリフィルタ２２、２４の前または後でデジタル化することができる。プリフィルタリング前後のおよびＡ／Ｄ変換前後の信号を、全てマイクロホン音声信号と称する。
【０１３２】
第１の減算器２８の出力２６は、適応型ビーム形成を用いて、想定される対象方向からの対象信号の推定値を生成する。そして、対象信号２６の推定値は、使用者の両耳の一方に提示されると共に、使用者の両耳の他方に逆位相で提示される。そして、第２の減算器３４の出力をフィルタリングする適応型フィルタ３２の出力３０は、使用者の両耳に提示すべく、マスカ信号推定値を生成する。
【０１３３】
第１のマイクロホン１４に対する入力ｘ１（ｎ）は次式で与えられる。
【０１３４】
【数３】
2013153427.tif 000005
【０１３５】
ここで、ｈ１（ｎ）は第１のマイクロホン１４に信号ｓ（ｎ）を発している音源からの音声伝播のインパルス応答であり、ｇ１（ｎ）は第１のマイクロホン１４に信号ｑ（ｎ）を発しているマスカ信号源からの音声伝播のインパルス応答である。
【０１３６】
第２のマイクロホン１６に対する入力ｘ２（ｎ）は次式で与えられる。
【０１３７】
【数４】
2013153427.tif 000006
【０１３８】
ここで、ｈ２（ｎ）は第２のマイクロホン１６に信号ｓ（ｎ）を発している音源からの音声伝播のインパルス応答であり、ｇ２（ｎ）は第２のマイクロホン１６に信号ｑ（ｎ）を発しているマスカ信号源からの音声伝播のインパルス応答である。
【０１３９】
この時、対象信号の出力２６はｈ１（ｎ）*ｓ（ｎ）に等しく、マスカ信号推定値の出力３０はｇ１（ｎ）*ｑ（ｎ）に等しい。
【０１４０】
図８に、４つのマイクロホン１４、１６、１４Ｂ、１６Ｂに基づく信号分離装置１２を模式的に示す。そのうち２つのマイクロホン１４、１６は第１の補聴器１０Ａに配置され、他の２つのマイクロホン１４Ｂ、１６Ｂ（図示せず）は第２の補聴器１０Ｂ（図示せず）に配置されている。
【０１４１】
マイクロホン間の広い距離を利用して、細いビームを備える指向性パターンを形成し、対象信号推定値のマスカ信号推定値からの空間的分離を改善することができる。ビーム形成器の従来の出力を対象信号推定値として用いてもよく、複数のマイクロホンのうち１つのマイクロホンのマイクロホン音声信号から対象信号推定値を減算することによりマスカ信号推定値を提供してもよい。
【０１４２】
第１の補聴器１０Ａの２つのマイクロホン１４、１６のマイクロホン音声信号１８、２０は、当該技術分野で公知の各プリフィルタ２２、２４でマイクロホン音声信号ｙ１（ｎ）、ｙ２（ｎ）にプリフィルタリングされて、各々の適応型フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）に入力される。
【０１４３】
第２の補聴器１０Ｂ（図示せず）の２つのマイクロホン１４Ｂ、１６Ｂ（図示せず）のプリフィルタリングされたマイクロホン音声信号は第２の補聴器１０Ｂ（図示せず）における送信のために符号化されて、無線または有線のデータ送信を用いて第１の補聴器１０Ａに送信される。第２の補聴器１０Ｂの２つのマイクロホン１４Ｂ、１６Ｂ（図示せず）のマイクロホン音声信号を表す送信データは、第１の補聴器１０Ａのトランシーバ３６により受信され、デコーダ３８において２つのマイクロホン音声信号ｙ３（ｎ）、ｙ４（ｎ）に復号化されて、各々の適応型フィルタａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）に入力される。
【０１４４】
適応型フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）、ａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）は各マイクロホン音声信号ｙ１（ｎ）、ｙ２（ｎ）、ｙ３（ｎ）、ｙ４（ｎ）をフィルタリングして、音源に向けた適応型ビーム形成のために各フィルタ係数を適応させるように構成されている。
【０１４５】
適応型フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）、ａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）により、移動している音源に集中することや、補聴器システムの使用者が移動している間に静止している音源に集中することが可能になる。更に、適応型フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）、ａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）は、新規な音源の出現、マスカ信号または雑音源の消失、あるいは補聴器システムの使用者に対するマスカ信号または雑音源の移動等、音声環境の変化に適応可能である。
【０１４６】
適応型ビーム形成器フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）、ａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）は、少なくとも１つのマイクロホン１４、１６、１４Ｂ、１６Ｂで受けた信号が、所定の対象方向からの対象信号にマスカまたは雑音を加えた組合せとしてモデル化可能であるとの仮定の下で設計されていてよい。
【０１４７】
【数５】
2013153427.tif 000007
【０１４８】
ここで、ｈｉ（ｎ）はｉ番目のマイクロホンに信号ｓ（ｎ）を発している音源からの音声伝播のインパルス応答であり、ｖｉ（ｎ）は同一マイクロホンにおける雑音信号である。マスカ信号は、指向性のマスカ信号または雑音、および他の種類のマスカ信号または雑音、例えば拡散性雑音またはバブル雑音の両方からなっていてよい。
【０１４９】
フィルタ係数は、以下の最適化問題を解くことにより適応的に決定できる。
【０１５０】
【数６】
2013153427.tif 000008
【０１５１】
フィルタ適応は好適には、最小平均二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズム、より好適には正規化最小平均二乗法（ＮＬＭＳ）アルゴリズムを用いて実行されるが、再帰的最小二乗法、最急降下法または他の種類の数値最適化アルゴリズム等、他のアルゴリズムを用いてもよい。
【０１５２】
適応型フィルタａ１（ｎ）、ａ２（ｎ）、ａ３（ｎ）、ａ４（ｎ）の出力は加算器３４において加算されて、加算器３４の出力２６は対象信号の推定値を構成する。
【０１５３】
【数７】
2013153427.tif 000009
【０１５４】
減算器２８はマスカ信号の推定値を出力する。
【０１５５】
【数８】
2013153427.tif 000010
【０１５６】
対象信号推定値およびマスカ信号推定値が決定されると、当該信号は、図７に模式的に示すように、使用者のＳＲＴが向上するように使用者に提示される。
【０１５７】
図９に、新規な両耳用補聴器システム１０の一例を示す。
【０１５８】
新規な両耳用補聴器システム１０は、第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂを有し、２つの補聴器１０Ａ、１０Ｂの間でデータ通信を行なうトランシーバ３６、３６Ｂを備えている。第１の補聴器１０Ａは２つのマイクロホン１４、１６を備えた少なくとも１つのマイクロホンを含み、各マイクロホン１４、１６で受けた音声に応答してマイクロホン音声信号１８、２０を提供する。マイクロホン音声信号１８、２０は、当該技術分野で公知の各プリフィルタ２２、２４においてマイクロホン音声信号にプリフィルタリングされて、信号分離装置１２に入力される。信号分離装置１２については、図８により詳細に示し、図８を参照しながら上記で説明されている。
【０１５９】
第２の補聴器１０Ｂもまた、２つのマイクロホン１４Ｂ、１６Ｂを備えた少なくとも１つのマイクロホンを含み、各マイクロホン１４Ｂ、１６Ｂで受けた音声に応答してマイクロホン音声信号１８Ｂ、２０Ｂを提供する。マイクロホン音声信号１８Ｂ、２０Ｂは、当該技術分野で公知のようにプリフィルタ２２Ｂ、２４Ｂによりプリフィルタリングされる。次いで、２つのマイクロホン２２Ｂ、２４Ｂのプリフィルタリングされたマイクロホン音声信号は、無線データ送信を用いて第１の補聴器１０Ａに送信すべくコーデック４０Ｂにおいて符号化される。第２の補聴器１０Ｂのマイクロホン音声信号を表す送信データが、第１の補聴器１０Ａのトランシーバ３６により受信され、図８を参照しながら上で述べたようにデコーダ３８において、信号分離装置１２に入力される２つのマイクロホン音声信号に復号化される。
【０１６０】
信号分離装置１２は、第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂのプリフィルタリングされたマイクロホン音声信号に基づいて、対象信号２６の推定値およびマスカ信号３０の推定値を提供すべく構成されている。
【０１６１】
単一の補聴器のマイクロホン間の距離と比較して各補聴器１０Ａ、１０Ｂのマイクロホン間の距離は比較的大きいため、信号分離装置１２のビーム形成器を狭いビーム指向性パターンにより構成し、マスカ信号３０の推定値からの対象信号２６の推定値の空間分離を改善することが可能になる（図８参照）。ビーム形成器の従来の出力が対象信号２６の推定として用いられ、マスカ信号３０の推定値は複数すなわち４つのマイクロホン１４、１６、１４Ｂ、１６Ｂのうち１つのマイクロホンのプリフィルタリングされたマイクロホン音声信号から対象信号２６の推定値を減算することにより提供される。
【０１６２】
対象信号推定値およびマスカ信号推定値が決定されると、当該信号は、使用者のＳＲＴが向上するように使用者に提示される。少なくとも一方の周波数が変更されている、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、第１の加算器４２において加算され、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値の出力された合計値は、遅延部４４において遅延され、聴力損失補償のために信号処理装置４６に入力される。遅延部４４は、第１および第２の補聴器１０Ａ、１０Ｂにより各々出力された信号の所望の相対位相を維持する。
【０１６３】
図に示す例ではレシーバ４８である出力トランスデューサ４８が、信号処理装置４６の出力を、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換する。
【０１６４】
更に、少なくとも一方の周波数が変更されている、対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値は、１８０°の位相シフトに対応して、第２の加算器５０において対象信号２６の推定値がマスカ信号３０の推定値から減算され、第２の加算器５０の出力は、コーデック４０において符号化されて、トランシーバ３６により第２の補聴器１０Ｂに送信される。送信された合計値は、第２の補聴器１０Ｂにおいてトランシーバ３６Ｂにより受信され、デコーダ３８Ｂにより復号化されて、聴力損失補償のために信号処理装置４６Ｂに入力される。図に示す例ではレシーバ４８Ｂである出力トランスデューサ４８Ｂが、信号処理装置４６Ｂの出力を、両耳用補聴器システム１０を装着した使用者の鼓膜へ伝達される音響出力信号に変換する。これにより、音声環境に応じて使用者のＳＲＴを最大で２０ｄＢ改善することができる。
【０１６５】
対象信号２６の推定値とマスカ信号３０の推定値を入れ換えることができ、従って、対象信号２６の推定値の位相をシフトする代わりに、使用者の鼓膜の一方に提示する前にマスカ信号３０の推定値の位相を１８０°シフトすることができる。これにより得られるＳＲＴの向上は、対象信号２６の推定値の位相シフトにより得られる向上よりも小さい。
【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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【外国語明細書】
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