JP6296219B2

JP6296219B2 - 補聴装置

Info

Publication number: JP6296219B2
Application number: JP2013130761A
Authority: JP
Inventors: 良明高木
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: US20140016805A1; JP2014033434A; US9179225B2

Description

本開示は、補聴装置に関するものである。

難聴者のために開発された補聴装置は、マイクロフォンにより収音した音をゲイン制御器によって増幅し、スピーカから大きな音を出すものであり、これにより、難聴者の音認識性は大きく高まることになった。しかしながら、このようにマイクロフォンにより収音した音をゲイン制御器によって増幅し、スピーカから大きな音を出すだけのものでは、特に会話の理解には、十分な補聴効果を発揮できないこともある。その理由の一つとして、音声が母音（低音）と、子音（高音）によって構成されていることがあげられる。すなわち、難聴者は、特に高音側帯域の音、つまり子音を聞きにくくなっていることが多く、このように子音を聞き取れないことが、会話の理解を妨げることになっているのである。

その対策として、ゲイン制御器の増幅度をさらに高めることが考えられるが、このように増幅度を高めても、母音の音圧（音量、音レベル）も大きくなることから、この母音内に子音が埋もれてしまう状態（マスキング状態）が発生し、その結果として上述のごとく会話の理解には、十分な補聴効果を発揮できないこととなる。そこで、下記非特許文献１では、一方の耳に装着される第１の補聴器を低音用、他方の耳に装着される第２の補聴器を高音用とするダイコティック補聴を提案している。つまり、会話の母音は低音なので第１の補聴器で聞かせ、会話の子音は高音なので第２の補聴器で聞かせ、脳内の処理により、一つの音を形成し、これによって会話を聞きやすくするようにしたものである。

Ｙ・Ｓｕｚｕｋｉほか「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｉｌｔｅｒｉｎｇｐａｒａｍａｔｅｒｓｆｏｒｄｉｃｈｏｔｉｃ−ｌｉｓｔｅｎｉｎｇｂｉｎａｕｒａｌｈｅａｒｉｎｇａｉｄｓ」Ａｃｏｕｓｔｉｃ０８Ｐａｒｉｓ（フランス）２００８

非特許文献１に記載されたものは、上述のごとく、一方の耳に装着される第１の補聴器を低音用（母音用）、他方の耳に装着される第２の補聴器を高音用（子音用）とすることにより、高音用（子音用）の第２の補聴器では、低音（母音）によるマスキングが発生せず、この結果として会話を、より鮮明に聞き取ることができることが多くなる。
しかし、音声の特徴によっては上述のダイコティック補聴による明瞭度改善効果が十分に得られないことがある。

本開示は、会話をより鮮明に聞き取ることができる補聴装置を提供するものである。

本開示の補聴装置は、ダイコティック機能を有し、一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器と、他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器と、ダイコティック設定部と、を備える。ダイコティック設定部は、第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に応じて時間マスキングの発生を判定し、同判定結果に応じてダイコティック機能を有効もしくは無効に切り替える。

本開示による補聴装置は、会話をより鮮明に聞き取ることができるものである。

本発明における実施形態に係る補聴装置の使用状態を表す図実施形態に係る補聴装置の各部を示す図実施形態１おけるブロック図実施形態１おける音声波形を示す図実施形態１おけるダイコティック設定部のブロック図実施形態２おけるダイコティック設定部のブロック図実施形態２おける音声波形を示す図実施形態３おけるダイコティック設定部のブロック図実施形態３おける判定のパターンを示す図

以下に、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
［１−１．構成］
図１は本実施形態の補聴装置１（補聴装置の一例）を示す。この補聴装置１は、図１及び図２から理解されるように、使用者Ａの右耳に装着される音入出力器２（第１の音入出力器の一例）と、左耳に装着される音入出力器３（第２の音入出力器の一例）と、音入出力器２、３にリード線４、５を介して電気的に接続された信号処理器６とを備える。

図２に示すように、信号処理器６とリード線４により接続される右耳用の音入出力器２は、マイクロフォン８とスピーカ９を有する。同様に、信号処理器６とリード線５により接続される左耳用の音入出力器３は、マイクロフォン１０とスピーカ１１を有する。信号処理器６は表示部７を備えている。
図３は、補聴装置１の電気的な制御ブロックを示しており、右耳に装着される音入出力器２のマイクロフォン８とスピーカ９との接続形態と、左耳に装着される音入出力器３のマイクロフォン１０とスピーカ１１の接続形態とを示している。

信号処理器６は、右耳に装着される音入出力器２に接続される、帯域分割部１２と、ゲイン制御部１３と、帯域合成部１４とを有する。
帯域分割部１２は、音入出力器２のマイクロフォン８により収音した音を四つの周波数帯域に分割する。
ゲイン制御部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）は、帯域分割部１２に接続され、帯域分割部１２によって分割された各帯域のゲイン制御を行う。ゲイン制御部１３は、後述するダイコティック設定部１８の指令に応じて、スイッチ１９を作動させて帯域分割部１２で分割された高音帯域に対するゲインを低音帯域に対するゲインよりも高く設定する。これにより、第１の音入出力器３を高音域用補聴部とするダイコティック機能が有効となる。

帯域合成部１４は、ゲイン制御部１３に接続され、ゲイン制御部１３によりゲイン制御された音声をスピーカ９に出力する。
信号処理器６はまた、左耳に装着される音入出力器３に接続される、帯域分割部１５と、ゲイン制御部１６と、帯域合成部１７とを有する。
帯域分割部１５は、マイクロフォン１０により収音した音を四つの周波数帯域に分割する。

ゲイン制御部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、帯域分割部１５に接続され、帯域分割部１５によって分割された各帯域のゲイン制御を行う。
帯域合成部１７は、ゲイン制御部１６に接続され、ゲイン制御部１６によりゲイン制御された音声をスピーカ１１に出力する。
信号処理器６はさらに、ダイコティック設定部１８（ダイコティック設定部の一例）と、スイッチ１９とを有する。ダイコティック設定部１８は、マイクロフォン８により収音した音を解析し、ダイコティック補聴機能を有効にするか無効にするかを判断し、その判断結果に応じてスイッチ１９によるダイコティック補聴機能を有効か無効に設定する。スイッチ１９は、ダイコティック設定部１８からの指令に応じて、ダイコティック補聴機能を有効または無効に切り替える。

［１−２．動作］
実施形態１においては、マイクロフォン８から入力された音声に含まれる、第１ホルマントに着目している。ホルマントとは、音声の周波数スペクトルに含まれるいくつかのピークであり、その中で周波数の低いほうから２番目のピークを第１ホルマントとしている。例えば、図４において太線で表示されているスペクトルは、音声信号の波形をフーリエ変換し、縦軸を振幅、横軸を周波数としたものであり、このスペクトルの中には４つのピークが存在することがわかる。これらピークの中で、低い周波数から２番目のピーク部分が第１ホルマントである。また、第１ホルマントの周波数帯域としては、諸説あるものの、本実施形態においては図４において斜線で網掛けをしたように３００Ｈｚから１ｋＨｚの範囲として扱っている。

この第１ホルマントのパワが大きいとマスキング現象が発生する。すなわち、周波数マスキングが発生するのである。例えば、図４の点線で示した曲線は第１ホルマントによってマスキングされてしまう領域を表しており、第２ホルマントがこの点線に埋もれているのがわかる。よって、第２ホルマントの周波数帯域が聞こえにくいということになり、結果として言葉として理解しにくいものとなる。このような音声信号の場合は、ダイコティック補聴を用いることで聞こえの改善を図ることができる。

そこで、実施形態１では、音声信号の全周波数帯域のパワと、第１ホルマントのパワを算出し、それぞれのパワの比率に応じて、ダイコティック機能を有効、もしくは無効に設定するようにした。
具体的な構成を、図５のダイコティック設定部１８のブロック図を用いて説明する。
ダイコティック設定部１８は、第１ホルマント抽出部２０（第１ホルマント抽出部の一例）と、音声パワ算出部２１（音声パワ算出部の一例）、第１ホルマントパワ算出部２２（第１ホルマントパワ算出部の一例）と、比率算出部２３（比率算出部の一例）と、判定部２４とを有する。第１ホルマント抽出部２０、音声パワ算出部２１、第１ホルマントパワ算出部２２、比率算出部２３、及び判定部２４の全部又は一部の機能は、プロセッサがメモリ等から読み出した所定のプログラムに従って実行される。

マイクロフォン８から入力された音声信号は、第１ホルマント抽出部２０及び、音声パワ算出部２１に並列に入力される。第１ホルマント抽出部２０は、入力された音声信号から、例えば３００Ｈｚから１ｋＨｚの周波数領域である第１ホルマント（図４参照）を抽出し、その第１ホルマントを第１ホルマントパワ算出部２２に出力する。第１ホルマントパワ算出部２２は、入力された第１ホルマントの周波数帯域のパワを算出する。ここで言うパワとは、図４のグラフの第１ホルマントとして斜線で塗られている領域の面積となる。

また、音声パワ算出部２１は、入力された音声信号の全周波数領域の面積をパワとして算出する。
比率算出部２３は、音声パワ算出部２１から入力された全周波数領域のパワ（面積）と、第１ホルマントパワ算出部２２から入力された第１ホルマントのパワ（面積）を比較し、その比率を算出し判定部２４に出力する。

判定部２４は、マスキングが発生する条件の閾値として、例えば第１ホルマントのパワが全周波数領域のパワの１／２以上になった場合にスイッチ１９を制御し、ダイコティック機能を有効に設定し、そうでなければ無効に設定する。
このようにすることで、ダイコティック補聴により、聞こえが改善される効果の高い音声信号が入力された場合のみ、ダイコティック機能を有効にすることができる。

なお、実施形態１では、第１ホルマントのパワ（面積）と全周波数帯域のパワ（面積）の比較から、ダイコティック機能の有効、無効を判断しているが、これに限定されない。この技術はマスキングが発生するか否かを判断するものであるため、例えば、第１ホルマントの振幅の高さ等、他の方法で判断してもよい。

［１−３．効果等］
本実施形態の補聴装置１は、ダイコティック機能の効果が得られる場合と、充分な効果が得られない場合とを判別し、ダイコティック機能を有効もしくは無効に設定することが出来る。このため、補聴装置１においてダイコティック機能を効果的に利用することができ、結果として補聴装置１の使用者は会話を鮮明に聞き取ることができるようになり、補聴装置としての活用が広く期待できる。

（実施の形態２）
実施形態２では、他の音声信号の特徴によるダイコティック機能の制御について説明する。なお、実施形態１と同じ構成要素に関しては、同一の符号を用いて説明し、実施形態１と異なる構成要素を含むダイコティック設定部１８の内部の構成要素に関してのみ、新たな符号を付している。

さて、会話が聞き取りにくい音声信号の他の特徴としては、話すスピードが関係してくる。これは、早口で話す場合には、前の大きな語音の影響が残っているうちに次の語音が現れると、前の大きな語音に次の語音が埋もれてしまうマスキングが発生するためである。すなわち、時間マスキングが発生するのである。
そこで本実施形態２では、この話速を検出してダイコティック機能の有効、無効を制御する技術について説明する。

図６は、実施形態２におけるダイコティック設定部２１８のブロック図である。
ダイコティック設定部２１８は、音声判定部２５（音声信号判定部の一例）と、語速算出部２６（語速算出部の一例）と、判定部２７と、を有する。音声判定部２５、語速算出部２６、及び判定部２７の全部又は一部の機能は、プロセッサがメモリ等から読み出した所定のプログラムに従って実行される。

マイクロフォン８から入力された音声信号は、音声判定部２５及び話速算出部２６に並列に入力される。音声判定部２５は、入力された音声信号に、人の声が含まれているかどうかを判定し、その結果を判定部２７に出力する。話速算出部２６は、詳細は後述するが、入力された音声信号から、振幅のスピードを測定しその結果として話速を算出する。
判定部２７は、音声判定部２５から人の声という情報を入力すると、話速算出部２６からの出力結果である話速が所定の速度より速い場合、スイッチ１９を制御し、ダイコティック機能を有効に設定し、そうでなければ無効に設定する。

次に図７を用いて、話速算出部２６の機能である話速算出に関して説明する。まず、マイクロフォン８から入力された音声信号が、例えば「渋谷・・・」と話した音声だとすると、“し”、“ぶ”、“や”に対応する波形のピークを結んだ包絡線が図７（ａ）のごとくそれぞれの波形の固まりとして現れる。このような一語一語を認識するために、まず、図７（ａ）の波形を図７（ｂ）のように半波整流する。

そして、波形の中から所定の時間内（この例では約１０秒）の間に現れる、最大振幅を検出する。検出された最大振幅の半分の振幅を閾値として利用し、その閾値を通過する波形をカウントする。なお、話者との距離や音量が一定とは限らないため、例えば１０秒おきに閾値を更新することが好ましい。
次に、語数のカウント方法について図７（ｃ）を用いて説明する。図７（ｃ）における点線は、波形をカウントするタイミングを示す閾値であり、この閾値と、波形が交差するポイントをカウントしていくこととなる。音の波形は、例えば“し”に対して一つの波形の山が形成され、その波形の上りと下りで閾値の通過をカウントしているため一語に対して２カウントとなる。

この例では、１秒間に発生する語数をカウントしており、点線と波形が交差した所をＰ１〜Ｐ６の合計６ポイントとなり、実際の語数としてはその半分の３語ということになる。
このような語数のカウント方法において、１秒間に付き２０ポイント（１０語）以上になると、話速が速いと判断できる。その場合に判定部２７は、スイッチ１９を制御し、ダイコティック機能を有効に設定することとなる。
このように話速に応じて、ダイコティック機能を有効、無効に制御することにより、聞こえが改善される。

（実施の形態３）
本実施形態３では、実施形態１と実施形態２の組み合わせによるダイコティック機能の制御について説明する。実施形態３においても、実施形態１または実施形態２と同じ構成要素に関しては、同一の符号を用いて説明し、実施形態１または実施形態２と異なる構成要素を含むダイコティック設定部１８の内部の構成要素に関してのみ、新たな符号を付している。

図８は、ダイコティック設定部３１８のブロック図である。
ダイコティック設定部３１８は、第１ホルマント抽出部２０（第１ホルマント抽出部の一例）と、音声パワ算出部２１（音声パワ算出部の一例）、第１ホルマントパワ算出部２２（第１ホルマントパワ算出部の一例）と、比率算出部２３（比率算出部の一例）と、音声判定部２５（音声信号判定部の一例）と、語速算出部２６（語速算出部の一例）と、判定部２８と、を有する。第１ホルマント抽出部２０、音声パワ算出部２１、第１ホルマントパワ算出部２２、比率算出部２３、音声判定部２５、語速算出部２６、及び判定部２８の全部又は一部の機能は、プロセッサがメモリ等から読み出した所定のプログラムに従って実行される。

まず、実施形態１と同様に、マイクロフォン８から入力された音声信号は、第１ホルマント抽出部２０及び、音声パワ算出部２１に並列に入力される。第１ホルマント抽出部２０は、入力された音声信号から、例えば３００Ｈｚから１ｋＨｚの周波数領域である第１ホルマント（図４参照）を抽出し、その第１ホルマントを第１ホルマントパワ算出部２２に出力する。第１ホルマントパワ算出部２２は、入力された第１ホルマントの周波数帯域のパワを算出する。音声パワ算出部２１は、入力された音声信号の全周波数領域のパワを算出する。比率算出部２３は、音声パワ算出部２１から入力された全周波数領域のパワと、第１ホルマントパワ算出部２２から入力された第１ホルマントのパワを比較し、その比率を算出し判定部２８に出力する。

一方、実施形態２と同様に、マイクロフォン８から入力された音声信号は、音声判定部２５、話速算出部２６及びに並列に入力される。音声判定部２５は、入力された音声信号に、人の声が含まれているかどうかを判定し、その結果を判定部２８に出力する。話速算出部２６は入力された音声信号から、振幅のスピードを測定しその結果として話速を算出し、判定部２８に出力する。

判定部２８は、上述の第１ホルマントのパワ比と、話速とを基にダイコティック機能の有効、無効を判断しスイッチ１９の制御を行う。
図９は、第１ホルマントのパワ比と、話速とを基にダイコティック機能の有効、無効を判断するための基準の一例を示す表である。
この例では、話速を８語／秒未満、８〜１２語／秒、１２語／秒以上の３段階に分類し、パワ比を、１／３未満、１／３〜２／３、２／３以上の３段階に分類している。これらの分類をマトリクス状の表にまとめ、それぞれの組み合わせによって、マスキングが発生するリスクが高い物を「リスク高」、マスキングが発生するリスクが低い物を「リスク低」として記入している。

具体的には、パワ比が１／３未満の場合、話速によるマスキング発生リスクは低いものとなるが、パワ比が２／３以上になると、話速に関わらずマスキング発生リスクが高まる。また、パワ比が１／３〜２／３の範囲にあるときは、話速によってマスキング発生のリスクが変わってくる。
判定部２８は、このような条件による違いを判定し、「リスク高」の状態ではダイコティック機能を有効に設定し、「リスク低」の状態ではダイコティック機能を無効に設定する。

このように、実施形態１と実施形態２の組み合わせにおいて、より詳細なダイコティック機能の有効、無効設定の制御を行うことができるため、聞こえが改善される。

本開示の補聴装置は、難聴者のために使用される補聴装置として利用可能である。

１補聴装置
２音入出力器（右耳用）
３音入出力器（左耳用）
４リード線
５リード線
６信号処理器
７表示部
８マイクロフォン
９スピーカ
１０マイクロフォン
１１スピーカ
１２帯域分割部
１３ゲイン制御部
１４帯域合成部
１５帯域分割部
１６ゲイン制御部
１７帯域合成部
１８ダイコティック設定部
１９スイッチ
２０第１ホルマント抽出部
２１音声パワ算出部
２２第１ホルマントパワ算出部
２３比率算出部
２４判定部
２５音声判定部
２６話速算出部
２７判定部
２８判定部
２１８ダイコティック設定部
３１８ダイコティック設定部

Claims

ダイコティック機能を有する補聴装置において、
一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器と、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器と、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に応じて時間マスキングの発生を判定し、判定結果に応じて前記ダイコティック機能を有効もしくは無効に設定するダイコティック設定部と、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された前記音声信号に人の声が含まれているか否かを判定する音声信号判定部と、
前記音声信号に含まれる人の声による話の速度を算出する話速算出部と、
を有し、
前記音声信号判定部によって前記音声信号に人の声が含まれていると判定された場合に、前記話速算出部によって算出した前記話の速度に応じて前記時間マスキングの発生を判定する、
補聴装置。
前記ダイコティック設定部は、
前記音声信号判定部によって前記音声信号に人の声が含まれていると判定され、且つ前記話速算出部によって算出された前記話の速度が所定の速度より速いと判定された場合に前記時間マスキングが発生していると判定し、
前記ダイコティック機能を有効とする、
請求項１に記載の補聴装置。
ダイコティック機能を有する補聴装置において、
一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器と、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器と、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に応じて時間マスキングの発生を判定し、判定結果に応じて前記ダイコティック機能を有効もしくは無効に設定するダイコティック設定部と、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、前記音声信号からその音声信号の包絡線を抽出し、所定時間内の前記包絡線の周期を算出して前記時間マスキングの発生を判定する、
補聴装置。
ダイコティック機能を有する補聴装置において、
一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器と、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器と、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に応じて時間マスキングの発生を判定し、判定結果に応じて前記ダイコティック機能を有効もしくは無効に設定するダイコティック設定部と、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、
前記音声信号のパワを算出する音声パワ算出部と、
前記音声信号から第１ホルマントを抽出する第１ホルマント抽出部と、
前記第１ホルマント抽出部で抽出された前記第１ホルマントのパワを算出する第１ホルマントパワ算出部と、
前記音声パワ算出部と前記第１ホルマントパワ算出部の結果から、前記音声信号に対して第１ホルマントが占有する比率を算出する比率算出部と、
を有し、
前記ダイコティック設定部は更に、
前記第１ホルマントの占有比率から周波数マスキングの発生を判定し、
前記時間マスキング及び前記周波数マスキングの発生の判定結果に基づき前記ダイコティック機能を有効もしくは無効に設定する、
補聴装置。
ダイコティック機能を有する補聴装置において、
補聴装置の使用者の一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器、及び
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に基づき周波数マスキング及び時間マスキングのうちの少なくとも一つであるマスキングの発生を判定し、前記マスキングが発生すると判定した場合前記ダイコティック機能を有効にし、前記マスキングが発生しないと判定した場合前記ダイコティック機能を無効にする、ダイコティック設定部、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に含まれる人の声による話の速度を算出し、
前記話の速度が所定の速度より速い場合、前記ダイコティック機能を有効にする、
補聴装置。
ダイコティック機能を有する補聴装置において、
補聴装置の使用者の一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器、及び
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に基づき周波数マスキング及び時間マスキングのうちの少なくとも一つであるマスキングの発生を判定し、前記マスキングが発生すると判定した場合前記ダイコティック機能を有効にし、前記マスキングが発生しないと判定した場合前記ダイコティック機能を無効にする、ダイコティック設定部、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号における第１ホルマントが占める比率を算出し、
前記比率が所定値以上の場合、前記ダイコティック機能を有効にする、
補聴装置。
ダイコティック機能を有する補聴装置において、
補聴装置の使用者の一方の耳に装着される第１のマイクロフォンを有する第１の音入出力器、
他方の耳に装着される第２のマイクロフォンを有する第２の音入出力器、及び
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に基づき周波数マスキング及び時間マスキングのうちの少なくとも一つであるマスキングの発生を判定し、前記マスキングが発生すると判定した場合前記ダイコティック機能を有効にし、前記マスキングが発生しないと判定した場合前記ダイコティック機能を無効にする、ダイコティック設定部、
を備え、
前記ダイコティック設定部は、
前記第１もしくは第２のマイクロフォンから入力された音声信号に含まれる人の声による話の速度を算出し、
前記音声信号における第１ホルマントが占める比率を算出し、
前記話の速度が所定の速度より速い場合且つ前記比率が所定値以上の場合、前記ダイコティック機能を有効にする、
補聴装置。