JP7045255B2 - 両耳補聴器 - Google Patents

Description

本発明は、ハウリングの発生を抑制可能な構成を備える両耳補聴器に関する。

一般的な補聴器においては、レシーバから出力された音がマイクロホンにフィードバックすることにより発生するハウリングを抑制するための手段として、適応フィルタを用いた適応フィードバックキャンセラ（ＡＦＣ）が欠かせない機能の一つとなっている。使用者の両耳に装用するタイプの両耳補聴器についても事情は同様である。ハウリングの抑制のために両耳補聴器にフィードバックキャンセラを組み込む場合、ハウリングの発生を検出する技術が求められる。従来から、両耳補聴器の特徴を生かしつつ、ハウリングを検出して抑制する種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、左右の補聴器のそれぞれに適応フィルタと白色化フィルタを設け、例えば、右耳用補聴器の信号に基づき左耳用補聴器の白色化フィルタ係数を制御することで、ハウリングを抑制する技術が開示されている。また例えば、特許文献２には、左右のマイクロホンの信号のレベル差分に基づいてハウリングを検出して抑制する技術が開示されている。

米国特許９３３８５６２号公報 特許第４７７４５１２号公報

特許文献１の技術によれば、白色化フィルタにより入力信号を白色化すると、フィードバックキャンセラで問題となるエントレインメント（異音）の発生を防止する効果があるが、特許文献１の構成において頭部遮蔽効果により、反対の耳に入力される音が減衰した場合、白色化効果が弱まるのでエントレインメントの発生を防止できない恐れがある。一方、特許文献２の技術は、ハウリングが発生している周波数のゲインを単純に下げる方法であるため、使用者にとって十分な補聴効果を得られない場合がある。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、適応フィルタと白色化フィルタを用いて両耳補聴器を構成し、エントレインメントの発生を十分に抑えつつ、両耳に入力される信号からハウリングの発生を検出し、効果的にハウリングを抑制することが可能な両耳補聴器を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の両耳補聴器は、右耳用補聴器（１）と、左耳用補聴器（２）と、前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器で発生したハウリングを検出するハウリング検出部（５０）とを備えた両耳補聴器であって、前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器の各々は、外部から到来する音を電気信号に変換し、所望信号（ｄ_Ｒ（ｎ）、ｄ_Ｌ（ｎ））として出力するマイクロホン（１０、２０）と、電気信号を音に変換して外耳道内の空間に出力するレシーバ（１１、２１）と、前記レシーバから前記マイクロホンへのフィードバック伝達関数を適応的に推定する適応フィルタ（３０、４０）を含み、前記所望信号からフィードバック成分を除去して誤差信号（ｅ_Ｒ（ｎ）、ｅ_Ｌ（ｎ））を出力するフィードバック除去部と、前記誤差信号に所定の補聴処理を施して前記レシーバに供給する補聴処理部（１２、２２）と、前記適応フィルタの係数更新に用いる１対の信号を共通の白色化係数によりそれぞれ白色化して前記フィードバック除去部に供給する１対の白色化フィルタ（１５、１６、２５、２６）とを含んで構成される。前記ハウリング検出部は、周波数帯域毎に、前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器のそれぞれの前記誤差信号又は前記所望信号に基づく１対の入力信号の振幅の差をとって両耳間振幅差（ξ_ＬＲ（ｋ））を算出し、複数の前記周波数帯域のそれぞれの前記両耳間振幅差の値に基づいて前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器のハウリングを検出し、前記ハウリングが検出されたときは対応する前記第１及び第２の白色化フィルタの動作の白色化効果が低減するように制御する。

本発明の両耳補聴器によれば、複数の周波数帯域の各々において、右耳用補聴器又は左耳用補聴器についての両耳間振幅差を算出することにより、右耳又は左耳でハウリングが発生したことを検出し、ハウリングが発生した側の白色化フィルタの白色化効果を低減するものである。よって、ハウリングが発生していない状況では白色化フィルタの動作によりエントレインメントの発生を防止するとともに、ハウリングが発生した状況では、音量の低下や音質の劣化を招くことなく、白色化に起因して適応フィルタの適応動作の収束性が低下することを防止し、確実にハウリングを抑制することができる。

本発明において、フィードバック除去部は、所望信号から適応フィルタの出力信号を減算して誤差信号を生成する減算部（１７）を含めて構成し、かつ、１対の白色化フィルタは、誤差信号を白色化する第１の白色化フィルタ（１５）と、補聴処理部の出力信号を白色化する第２の白色化フィルタ（１６）とを含めて構成することができる。

また、本発明において、フィードバック除去部は、適応フィルタを構成する第１のＦＩＲフィルタ（１３ｂ、２３ｂ）及びこの第１のＦＩＲフィルタと共通の係数を有する第２のＦＩＲフィルタ（１３ａ、２３ａ）と、マイクロホンから出力された第１の所望信号（ｄ_R（ｎ）、ｄ_Ｌ（ｎ））から第２のＦＩＲフィルタの出力信号を減算して第１の誤差信号（ｅ_R（ｎ）、ｅ_Ｌ（ｎ））を生成し、この第１の誤差信号を補聴処理部に供給する第１の減算部（１７ａ、２７ａ）と、第２の所望信号（ｄ’_R（ｎ）、ｄ’_Ｌ（ｎ））から第１のＦＩＲフィルタの出力信号を減算して第２の誤差信号（ｅ’_R（ｎ）、ｅ’_Ｌ（ｎ））を生成する第２の減算部（１７ｂ、２７ｂ）とを含めて構成し、かつ、１対の白色化フィルタは、第１の所望信号を白色化して第２の所望信号を生成する第１の白色化フィルタ（１５ａ、２５ａ）と、前記補聴処理部の出力信号を白色化する第２の白色化フィルタ（１６、２６）とを含めて構成することができる。

本発明において、両耳補聴器を装着した状態の頭部と音源がなす角度に関連するパラメータとして、両耳間振幅差の最大値及び最小値を予め記憶する記憶部を更に設けてもよい。この場合、ハウリング検出部は、記憶部のパラメータを参照し、それを用いてハウリングを検出することができる。

本発明のハウリング検出部は、両耳間振幅差及び両耳間位相差をそれぞれ平滑化した平滑化両耳間振幅差を算出し、平滑化両耳間振幅差に基づいてハウリングを検出することができる。これにより、両耳間振幅差の短期的な変動の影響を軽減し、安定的にハウリングを検出することができる。なお、ハウリング検出部によるハウリングの検出に際し、周波数帯域毎に、平滑化両耳間振幅差が前述の最小値から最大値の範囲内を逸脱するか否かを判定することができる。

本発明のハウリング検出部を右耳用補聴器と左耳用補聴器のいずれか一方に含めて構成し、右耳用補聴器と左耳用補聴器のそれぞれに設けられた無線通信部を介してハウリング検出部で用いる情報を送受信することができる。

本発明のハウリング検出部は、両耳間振幅差に加えて、周波数帯域毎に、前記１対の入力信号の位相の差をとって両耳間位相差（θ_ＬＲ（ｋ））を算出し、複数の周波数帯域のそれぞれの両耳間位相差の値に基づいて右耳用補聴器及び左耳用補聴器のハウリングを検出するように構成することができる。これにより、ハウリングの判定に際し、両耳間振幅差と両耳間位相差とをそれぞれの周波数特性に応じて選択的に用いることで、ハウリングの判定精度を高めることができる。また、本発明のハウリング検出部において、ハウリングが検出されたとき、適応フィルタのステップサイズを小さくする制御を採用してもよい。

以上述べたように、本発明によれば、右耳用補聴器又は左耳用補聴器で発生したハウリングを確実に検出し、ハウリングが発生した側の白色化フィルタの白色化効果の制御を行うので、白色化フィルタによりエントレインメントを十分に抑えつつ、直ちに適応フィルタの適応動作により効果的にハウリングを抑制でき、良好な性能の両耳補聴器を実現することができる。

本実施形態の両耳補聴器を使用する場合における音の伝搬をモデル化して表した模式図である。 本実施形態の両耳補聴器における処理に関連する具体的な構成例を示すブロック図である。 ハウリング検出部の構成及び動作を示すブロック図である。 記憶部に記憶されているパラメータのうち、頭部に対する音源の角度に応じて周波数帯域毎の両耳間振幅差の変化を示す図である。 記憶部に記憶されているパラメータのうち、頭部に対する音源の角度に応じて周波数帯域毎の両耳間位相差の変化を示す図である。 本発明との対比のため、ハウリング検出部によるハウリングの検出を行わない白色化フィルタを用いた両耳補聴器でのシミュレーションの検証結果を示す図である。 本発明を適用した両耳補聴器でのシミュレーションの検証結果を示す図である。 本実施形態の両耳補聴器において、図２の構成例に関しての変形例を示すブロック図である。

以下、本発明を適用した一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下の各実施形態では、フィードバックキャンセラを備えた両耳補聴器に対して本発明を適用する例について説明する。

図１は、本実施形態の両耳補聴器を使用する場合における音の伝搬をモデル化して表した模式図である。両耳補聴器を構成する右耳用補聴器１及び左耳用補聴器２が使用者の頭部に装着されており、正面の音源から音が到来する状況をモデル化している。音源から右耳用補聴器１のマイクロホン１０に至る伝搬路は伝達関数Ｈ_Ｒ（ｚ）で表すとともに、音源から左耳用補聴器２のマイクロホン２０に至る伝搬路は伝達関数Ｈ_Ｌ（ｚ）で表している。なお、図１では音源が頭部の正面に位置するが、実際の音源の位置は平面視で頭部の周囲のいずれかの方向であり、音源の位置に応じた音の到来方向を考慮する必要がある。

また、右耳用補聴器１のレシーバ１１からマイクロホン１０に至るフィードバック経路は伝達関数Ｆ_Ｒ（ｚ）で表すとともに、左耳用補聴器２のレシーバ２１からマイクロホン２０に至るフィードバック経路は伝達関数Ｆ_Ｌ（ｚ）で表している。

次に図２は、本実施形態の両耳補聴器における処理に関連する具体的な構成例を示すブロック図である。図２の構成例のうちの右耳用補聴器１は、前述のマイクロホン１０及びレシーバ１１に加えて、補聴処理部１２と、ＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ１３及び係数更新部１４からなる適応フィルタ３０と、２つの白色化フィルタ１５、１６と、減算部１７と、無線通信部１８と、ハウリング検出部５０とを備えて構成される。また、左耳用補聴器２は、前述のマイクロホン２０及びレシーバ２１に加えて、補聴処理部２２と、ＦＩＲフィルタ２３及び係数更新部２４からなる適応フィルタ４０と、２つの白色化フィルタ２５、２６と、減算部２７と、無線通信部２８とを備えて構成される。

図２では、ハウリング検出部５０を右耳用補聴器１に設ける構成を示しているが、ハウリング検出部５０を左耳用補聴器２に設ける構成としてもよい。また、ハウリング検出部５０を右耳用補聴器１と左耳用補聴器２の両方に設け、選択的に動作させる構成を採用してもよい。なお、図示は省略しているが、各レシーバ１１、２１の入力側には、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器が設けられ、各マイクロホン１０、２０の出力側には、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器が設けられる。

以下の説明では代表して右耳用補聴器１について説明するが、左耳用補聴器２の同一の構成要素については右耳用補聴器１と共通の機能を有する。図２を用いて説明したように、マイクロホン１０は外部から到来する音を収集して電気信号に変換し、それを前述の所望信号ｄ_R（ｎ）として出力し、レシーバ１１は、補聴処理部１２から出力される信号ｕ_Ｒ（ｎ）を音に変換して外耳道内の空間に出力する。マイクロホン１０としては、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やコンデンサ型のマイクロホンを用いることができ、レシーバ１１としては、例えば、電磁型のレシーバを用いることができる。

補聴処理部１２は、減算部１７から出力される誤差信号ｅ_Ｒ（ｎ）を増幅するとともに、各々の使用者に適合して個別に設定された所定の補聴処理を施し、補聴処理後の前述の信号ｕ_Ｒ（ｎ）を出力する。補聴処理部１２による補聴処理は、伝達関数Ｇ_Ｒ（ｚ）で表わす。

補聴処理部１２の入力側には、誤差信号ｅ_Ｒ（ｎ）を、処理対象である複数の周波数帯域の成分に分割するフィルタバンクとして機能するＦＦＴ (Fast Fourier Transform）部１２ａが設けられている。このＦＦＴ部１２ａから出力される複数の周波数帯域の信号群はハウリング検出部５０に入力されるが、ハウリング検出部５０の動作については後述する。

図２に示すように、マイクロホン１０には、外部音が入力されることに加え、レシーバ１１から出力される音が外耳道から外部空間を経由してマイクロホン１０に回り込むことでフィードバック音が入力される。そのため、レシーバ１１の入力からマイクロホン１０の出力に至るフィードバック経路において、前述のフィードバック伝達関数Ｆ_Ｒ（ｚ）を想定することができる。なお、レシーバ１１及びマイクロホン１０もそれぞれ固有の伝達関数を有するが、いずれもフィードバック伝達関数Ｆ_Ｒ（ｚ）に含めて考えることができる。フィードバック伝達関数Ｆ_Ｒ（ｚ）は、例えば、補聴器の構造、使用者の挙動、周囲の環境などに応じて変化し、補聴器のハウリングの要因となる。本実施形態では、両耳補聴器におけるハウリングの発生を抑制するためのフィードバックキャンセラの構成を採用するが、詳細は後述する。

適応フィルタ３０は、補聴処理後の信号ｕ_R（ｎ）に対し、前述のフィードバック伝達関数Ｆ_R（ｚ）に対応する伝達関数Ｗ_R（ｚ）を適応的に推定する。具体的には、ＦＩＲフィルタ１３は係数更新部１４から供給される係数Ｗ_R（ｎ）を用いてフィルタ演算を行い、出力信号ｙ_R（ｎ）を生成する。ＦＩＲフィルタ１３は、所定のタップ数を有して構成される。なお、減算部１７は、所望信号ｄ_R（ｎ）からＦＩＲフィルタ１３の出力信号ｙ_R（ｎ）を減算し、それを前述の誤差信号ｅ_R（ｎ）として出力する。一方、適応フィルタ３０に含まれる係数更新部１４は、ＦＩＲフィルタ１３のフィルタ演算に用いる前述の係数Ｗ_R（ｎ）を順次更新する。例えば、係数更新部１４では、ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)に基づくアルゴリズムを採用することができる。

また、１対の白色化フィルタ１５、１６の主な役割は、無相関化された信号に応じて係数更新部１４を動作させることにより、推定誤差に起因するエントレインメントの発生を抑制することにある。一方の白色化フィルタ１５は、誤差信号ｅ_R（ｎ）を入力し、誤差信号ｅ_R（ｎ）を白色化（無相関化）した出力信号を生成し、他方の白色化フィルタ１６は、信号ｕ_R（ｎ）を入力し、信号ｕ_R（ｎ）を白色化（無相関化）した信号を生成し、１対の白色化フィルタ１５、１６のそれぞれの出力信号が係数更新部１４に供給される。一方の白色化フィルタ１５に設定された白色化フィルタ係数は、他方の白色化フィルタ１６に対しても同様に設定されるので、２つの白色化フィルタ１５、１６は同一の特性を有している。これらの白色化フィルタ１５、１６、２５、２６としては、例えば、所定段数の適応ラティスフィルタを用いることができる。本実施形態では、ハウリング検出部５０により白色化フィルタ１５、１６の動作が制御されるが、具体的な制御手法については後述する。

本実施形態では、右耳用補聴器１の無線通信部１８と左耳用補聴器２の無線通信部２８とが、ハウリング検出に必要な種々の情報を無線通信により送受信する。すなわち、無線通信部１８は、左耳用補聴器２のＦＦＴ部２２ａから無線通信部２８を介して複数の周波数帯域の信号群を受信し、ハウリング検出部５０の検出結果と制御情報を左耳用補聴器２の無線通信部２８に送信する。無線通信部１８、２８の間の無線通信としては、例えば、近距離無線通信規格であるＮＦＣ（Near Field Communication）を採用することができる。

次に、ハウリング検出部５０は、右耳用補聴器１と左耳用補聴器２で発生したハウリングを検出し、検出結果に応じて右耳用補聴器１の白色化フィルタ１５、１６と左耳用補聴器２の白色化フィルタ２５、２６との動作を制御する。以下、図３のブロック図を参照して、ハウリング検出部５０の構成及び動作について具体的に説明する。

図３に示すハウリング検出部５０は、両耳補聴器における左右の振幅差（音圧差）を算出する振幅差算出部５１と、両耳補聴器における左右の位相差を算出する位相差算出部５２と、これらの振幅差算出部５１及び位相差算出部５２の検出結果に応じてハウリングの有無を判定するハウリング判定部５３と、ハウリング判定部５３の判定に必要なパラメータを予め記憶する記憶部５４とを備えている。

図３において、振幅差算出部５１及び位相差算出部５２には、右耳用補聴器１のＦＦＴ部１２ａから、誤差信号ｅ_Ｒ（ｎ）に基づき複数の周波数帯域に分割された複数の入力信号Ｒ（ｋ）が入力されるとともに、左耳用補聴器２のＦＦＴ部２２ａから、誤差信号ｅ_Ｌ（ｎ）に基づき複数の周波数帯域に分割された複数の入力信号Ｌ（ｋ）が入力される。ここで、ｋは周波数インデックスであり、複数の周波数帯域のうちのｋ番目の周波数帯域であることを意味する。

本実施形態では、左耳用補聴器２の振幅と位相を基準にして算出する。振幅差算出部５１は、周波数帯域毎に、右耳の入力信号Ｒ（ｋ）の振幅と左耳の入力信号Ｌ（ｋ）の振幅の差をとって、両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）を算出する。両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）は、次の（１）式により算出することができる。

ただし、＊：複素共役

また、位相差算出部５２は、ハウリングの検出に有効な周波数（例えば、７５０Ｈｚ以下）において、周波数帯域毎に、右耳の入力信号Ｒ（ｋ）の位相と左耳の入力信号Ｌ（ｋ）の位相の差をとって、両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）を算出する。両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）は、次の（２）式により算出することができる。

ただし、Ｉｍ：虚数部
Ｒｅ：実数部

ここで、所定の時間間隔であるフレーム毎に処理を行うことを考慮し、前述の両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）及び両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）を、それぞれフレームインデックスｍを用いてξ_ＬＲ（ｋ、ｍ）、θ_ＬＲ（ｋ、ｍ）と表すものとする。そして、時間推移（フレームの更新）に伴う変動を抑制するため、両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ、ｍ）に対して次の（３）式により平滑化を行い、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）を順次算出する。

ただし、β：忘却係数

同様に、両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ、ｍ）に対して次の（４）式により平滑化を行い、平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）を順次算出する。

（３）式及び（４）式に基づき算出された平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）及び平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）はハウリング判定部５３に送られる。本実施形態では、ハウリング判定部５３の後述の処理に際し、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）及び平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）のいずれを用いるかは、周波数帯域に応じて適宜に設定される。例えば、高域の周波数帯域では、位相回転が大きくなるため、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）を用いることが望ましい。低域の周波数帯域では、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）と平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）のいずれを用いてもよい。よって、全ての周波数帯域において平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）のみを用いることで、平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）に関する処理を省略することも可能である。

ハウリング判定部５３は、右耳用補聴器１又は左耳用補聴器２のハウリング発生の判定に際し、記憶部５４に記憶されている各種パラメータを参照して、後述の判定を行う。すなわち、記憶部５４には、周波数帯域毎に、両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）の最小値ξ_ｍｉｎ（ｋ）及び最大値ξ_ｍａｘ（ｋ）と、両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）の最小値θ_ｍｉｎ（ｋ）及び最大値θ_ｍａｘ（ｋ）のそれぞれが記憶されている。

ここで、図４及び図５を参照して、記憶部５４に記憶されているパラメータについて説明する。図４は、図１で説明したように、頭部に対する音源の角度に応じて、周波数帯域毎の両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）の変化を示している。いずれの周波数帯域においても、音源が概ね頭部の正面にある０（ｄｅｇ）の近傍で両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）が０に近くなり、音源が頭部の横方向に近いとき（角度が±６０～８０（ｄｅｇ）付近）に両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）の絶対値がピークを持つ。例えば、周波数待機２２５０Ｈｚでは、最小値ξ_ｍｉｎ（ｋ）≒－１９（ｄＢ）程度及び最大値ξ_ｍａｘ（ｋ）≒＋１８（ｄＢ）程度となることがわかる。

また、図５は、前述の角度に応じて、周波数帯域毎の両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）の変化を示している。音源が概ね頭部の正面にある０（ｄｅｇ）の近傍で両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）が０に近くなり、音源が頭部の横方向に近いときに両耳間振幅差θ_ＬＲ（ｋ）の絶対値がピークを持つ。この場合、最小値θ_ｍｉｎ（ｋ）及び最大値θ_ｍａｘ（ｋ）は、低周波の周波数帯域では変化が小さいが、周波数帯域が高くなるほど、変化が大きくなることがわかる。

次に、右耳用補聴器１のハウリング発生の判定に際し、ハウリング判定部５３は、周波数帯域毎に、上述の平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）及び平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）を用いて、次の（５）式が成り立つか否かを判定する。すなわち、周波数帯域毎に、記憶部５４に記憶されている両耳間振幅差ξ_ＬＲ（ｋ）の上述の最大値ξ_ｍａｘ（ｋ）及び両耳間位相差θ_ＬＲ（ｋ）の上述の最大値θ_ｍａｘ（ｋ）を参照し、（５）式の判定条件を順次判定していく。なお、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）のみを用いる場合、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）について判定し、平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）の判定は行わない。

ただし、α：マージン係数

ハウリング判定部５３では、（５）式が成立する場合には右耳用補聴器１の該当する周波数帯域のハウリング成分が存在すると判定し、（５）式が不成立の場合には同様のハウリング成分が存在しないと判定する。具体的には、フレーム毎に、判定フラグｃ_Ｒ（ｋ、ｍ）を用いて、（５）式の成立時には、ｃ_Ｒ（ｋ、ｍ）＝１に設定し、（５）式の不成立時は、ｃ_Ｒ（ｋ、ｍ）＝０に設定する。そして、右耳ハウリング判定カウンタＣ_Ｒ（ｍ）を用いて次の（６）式の演算を行い、Ｎ個の周波数帯域における判定フラグｃ_Ｒ（ｋ、ｍ）の値を累積していく。

次いで、ハウリング判定部５３では、右耳ハウリング判定カウンタＣ_Ｒ（ｍ）と予め設定された閾値Ｔとを対比し、Ｃ_Ｒ（ｍ）＞Ｔが成り立つ場合、右耳用補聴器１でハウリングが発生したと判定する。閾値Ｔは、右耳用補聴器１におけるハウリングの発生状況に応じて、０≦Ｔ＜Ｎの範囲内で適切な値が予め設定され、例えば、記憶部５４に記憶されている。

ハウリング判定部５３は、Ｃ_Ｒ（ｍ）＞Ｔが成り立ち、右耳用補聴器１でハウリングが発生したと判定した場合、右耳用補聴器１の白色化フィルタ１５、１６の白色化効果を低減する制御を行う。具体的には、ハウリングの発生時には、白色化フィルタ１５に対し白色化効果の強弱を規定するパラメータを低下させるか、白色化フィルタ１５の動作を一時的に停止させるように制御する。なお、一方の白色化フィルタ１５の白色化効果を制御すると、前述したように、他方の白色化フィルタ１６も同様に制御されることが前提である。また、ハウリング判定部５３は、ハウリングが発生したと判定した場合、適応フィルタ３０のステップサイズを小さくするように制御してもよい。

一方、ハウリング判定部５３は、左耳用補聴器２のハウリング発生の判定に際し、上述の（５）式と同様の観点から、次の（７）式が成り立つか否かを判定する。なお、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）のみを用いる場合、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）について判定し、平滑化両耳間位相差Ｄ_θ（ｋ、ｍ）の判定は行わない。

（５）式と（７）式を対比すると、各々の周波数帯域におけるハウリング成分の判定条件は右耳と左耳とで逆になることに注意する必要がある。例えば、平滑化両耳間振幅差Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）の増減を例にとると、Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）＞αξ_ｍａｘ(ｋ)まで増加したときは右耳のハウリング成分が判定され、Ｄ_ξ（ｋ、ｍ）＜αξ_ｍｉｎ(ｋ)まで減少したときは左耳のハウリング成分が判定されることになる。これは（１）式の定義に由来するものである。

ハウリング判定部５３では、（７）式が成立する場合には、左耳用補聴器２の該当する周波数帯域のハウリング成分が存在すると判定し、（７）式が不成立の場合には同様のハウリング成分が存在しないと判定する。具体的には、フレーム毎に、判定フラグｃ_Ｌ（ｋ、ｍ）を用いて、（７）式の成立時には、ｃ_Ｌ（ｋ、ｍ）＝１に設定し、（７）式の不成立時は、ｃ_Ｌ（ｋ、ｍ）＝０に設定する。そして、左耳ハウリング判定カウンタＣ_Ｌ（ｍ）を用いて次の（８）式の演算を行い、Ｎ個の周波数帯域における判定フラグｃ_Ｌ（ｋ、ｍ）の値を累積していく。

次いで、ハウリング判定部５３では、左耳ハウリング判定カウンタＣ_Ｌ（ｍ）と前述の閾値Ｔとを対比し、Ｃ_Ｌ（ｍ）＞Ｔが成り立つ場合、左耳用補聴器２でハウリングが発生したと判定する。なお、閾値Ｔについては、右耳と左耳とで同一の値を設定する場合を例示しているが、右耳と左耳とで互いに異なる閾値を設定してもよい。

ハウリング判定部５３は、Ｃ_Ｌ（ｍ）＞Ｔが成り立ち、左耳用補聴器２でハウリングが発生したと判定した場合、左耳用補聴器２の白色化フィルタ２５、２６の白色化効果を低減する制御を行う。この場合の制御方法は、前述の右耳用補聴器１に関して説明した通りである。

以上のように、本実施形態の両耳補聴器によれば、右耳用補聴器１と左耳用補聴器２とでハウリングが発生していない状況では、白色化フィルタ１５、１６、２５、２６は通常の白色化効果で動作するので、エントレインメントの発生を有効に防止することができる。この場合、特許文献１の技術とは異なり、頭部遮蔽効果により白色化効果が弱まることはない。また、右耳用補聴器１又は左耳用補聴器２でハウリングが発生したときは、白色化フィルタ１５、１６又は２５、２６の白色化効果が低減するので、周期信号であるハウリング成分が白色化されることに起因して適応フィルタ３０、４０の収束性の低下を防止し、確実にハウリングを抑制することができる。

次に、図６及び図７を参照して、本発明を適用した両耳補聴器についてのシミュレーションにより得られた特性について説明する。図６は、本発明との対比のため、ハウリング検出部５０によるハウリングの検出を行わない白色化フィルタを用いた両耳補聴器でのシミュレーションの検証結果であり、図７は、本発明を適用した両耳補聴器でのシミュレーションの検証結果である。

図６及び図７のシミュレーションに際しては、白色化フィルタとしてＢｕｒｇ法のラティスフィルタを採用し、音源を頭部の右側９０°の方向に配置した状態で所定の音声信号を両耳補聴器に入力し、右耳と左耳の出力波形を抽出した。この場合、両耳補聴器に入力される音声信号は、左耳では８秒と９秒でパスチェンジ（伝達関数の変化）が生じ、右耳では７秒と１０秒でパスチェンジが生じる場合を想定した。

まず、従来型の検証結果を示す図６においては、左耳及び右耳とも、前述の時間帯においてパスチェンジに起因するハウリングが継続した状態となっており、ハウリングを抑制できていないことがわかる。これに対し、本発明を適用した図７においては、左耳及び右耳とも、パスチェンジに起因するハウリングが極めて短時間で抑制されることがわかる。この際、ハウリングの抑制に伴い白色化効果を弱める制御を行っているため、適応フィルタ３０、４０の適応動作に際し、ハウリング成分の白色化に起因する収束性の低下が軽減されることになる。以上のように、本発明を適用した両耳補聴器では、エントレインメントの発生を抑えつつ、効果的にハウリングを抑制可能であることが確認された。

本実施形態の両耳補聴器を構成する場合、図２の構成例に限られることなく、多様な変形が可能である。図８は、本実施形態の両耳補聴器において、図２の構成例に関しての一変形例を示すブロック図である。図８の変形例においては、図２とは接続形態が異なる。具体的には、右耳用補聴器１を例にとると、マイクロホン１０の出力側の構成が２系統に分岐し、図２の白色化フィルタ１５を、所望信号ｄ_R（ｎ）を入力する白色化フィルタ１５ａに置き換え、白色化フィルタ１５ａから出力される所望信号ｄ_R（ｎ）を入力する減算部１７ａと、所望信号ｄ’_R（ｎ）を入力する減算部１７ｂとを配置し、２つのＦＩＲフィルタ１３ａ、１３ｂ及び係数更新部１４からなる適応フィルタ３０ａを設けて構成される。

図８において、所望信号ｄ_R（ｎ）が白色化フィルタ１５ａを介して所望信号ｄ’_R（ｎ）に変換され、減算部１７ｂは、所望信号ｄ’_R（ｎ）からＦＩＲフィルタ１３ｂの出力信号ｙ’_R（ｎ）を減算し、それを誤差信号ｅ’ _R（ｎ）として出力する。係数更新部１４は、誤差信号ｅ’ _R（ｎ）と白色化フィルタ１６から出力される信号とに基づいて、ＦＩＲフィルタ１３ｂにおける演算に用いる係数Ｗ_R（ｎ）を更新する。図８において、一方の白色化フィルタ１５ａに設定された白色化フィルタ係数は、他方の白色化フィルタ１６に対しても同様に設定されるとともに、一方のＦＩＲフィルタ１３ｂに対して設定された係数Ｗ_R（ｎ）は、他方のＦＩＲフィルタ１３ａに対しても同様に設定される。なお、所望信号ｄ’_R（ｎ）は本発明の第３の信号として機能し、誤差信号ｅ’_R（ｎ）は本発明の第４の信号として機能する。

なお、図８の変形例において、左耳用補聴器２の場合の図２との違いは、右耳用補聴器１の場合と同様であるため、説明を省略する。また、図８のうち、ハウリング検出部５０と無線通信部１８、２８に関しては、図２と同様である。以上のように、図２の構成に代えて、図８の変形例を採用する場合であっても、本実施形態で説明した作用、効果を得ることができる。

以上、本実施形態の両耳補聴器について説明したが、本発明を適用可能な両耳補聴器には多様な変形例がある。例えば、図２では、右耳用補聴器１と左耳用補聴器２とが双方の無線通信部１８、２８を介して情報を送受信する構成を示しているが、本発明を箱型の両耳補聴器に適用し、右耳用補聴器１と左耳用補聴器２とは別体のユニットにハウリング検出部５０を内蔵し、右耳用補聴器１及び左耳用補聴器２とハウリング検出部５０の間で有線通信により情報を送受信する変形例を採用してもよい。また例えば、図２では、右耳用補聴器１及び左耳用補聴器２のそれぞれの補聴処理部１２、２２の入力側に設けたＦＦＴ部１２ａ、２２ａをハウリング検出部５０で用いる構成を示しているが、ＦＦＴ部１２ａ、２２ａをそれぞれマイクロホン１０、２０の出力側に接続し、所望信号ｄ_R（ｎ）、ｄ_Ｌ（ｎ）をそれぞれ複数の周波数帯域に分割し、それをハウリング検出部５０で用いる構成を採用してもよい。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。例えば、レシーバ１１、２１は、音を発するレシーバに限らず、頭蓋骨などの振動を通じて知覚するための骨伝導レシーバであってもよい。その他の点についても上記実施形態により本発明の内容が限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、上記実施形態に開示した内容には限定されることなく適宜に変更可能である。

１…右耳用補聴器
２…左耳用補聴器
１０、２０…マイクロホン
１１、２１…レシーバ
１２、２２…補聴処理部
１３、２３…ＦＩＲフィルタ
１４、２４…係数更新部
１５、１６、２５、２６…白色化フィルタ
１７、２７…減算部
３０、４０…適応フィルタ
５０…ハウリング検出部
５１…振幅差算出部
５２…位相差算出部
５３…ハウリング判定部
５４…記憶部

Claims (9)

1. 右耳用補聴器と、左耳用補聴器と、前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器で発生したハウリングを検出するハウリング検出部とを備えた両耳補聴器であって、
   前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器の各々は、
   外部から到来する音を電気信号に変換し、所望信号として出力するマイクロホンと、
   電気信号を音に変換して外耳道内の空間に出力するレシーバと、
   前記レシーバから前記マイクロホンへのフィードバック伝達関数を適応的に推定する適応フィルタを含み、前記所望信号からフィードバック成分を除去して誤差信号を出力するフィードバック除去部と、
   前記誤差信号に所定の補聴処理を施して前記レシーバに供給する補聴処理部と、
   前記適応フィルタの係数更新に用いる１対の信号を共通の白色化係数によりそれぞれ白色化して前記フィードバック除去部に供給する１対の白色化フィルタと、
   を含んで構成され、
   前記ハウリング検出部は、周波数帯域毎に、前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器のそれぞれの前記誤差信号又は前記所望信号に基づく１対の入力信号の振幅の差をとって両耳間振幅差を算出し、複数の前記周波数帯域のそれぞれの前記両耳間振幅差の値に基づいて前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器のハウリングを検出し、前記ハウリングが検出されたときは対応する前記１対の白色化フィルタの動作の白色化効果が低減するよう制御する、
   ことを特徴とする両耳補聴器。
2. 前記フィードバック除去部は、前記所望信号から前記適応フィルタの出力信号を減算して前記誤差信号を生成する減算部を含み、
   前記１対の白色化フィルタは、前記誤差信号を白色化する第１の白色化フィルタと、前記補聴処理部の出力信号を白色化する第２の白色化フィルタとを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両耳補聴器。
3. 前記１対の白色化フィルタは、前記マイクロホンから出力された第１の所望信号を白色化して第２の所望信号を生成する第１の白色化フィルタと、前記補聴処理部の出力信号を白色化する第２の白色化フィルタとを含み、
   前記フィードバック除去部は、
   前記適応フィルタを構成する第１のＦＩＲフィルタ及び当該第１のＦＩＲフィルタと共通の係数を有する第２のＦＩＲフィルタと、
   前記第１の所望信号から前記第２のＦＩＲフィルタの出力信号を減算して第１の誤差信号を生成し、当該第１の誤差信号を前記補聴処理部に供給する第１の減算部と、
   前記第２の所望信号から前記第１のＦＩＲフィルタの出力信号を減算して第２の誤差信号を生成する第２の減算部と、
   を含み、
   前記適応フィルタの係数更新に用いる１対の信号は、前記第２の誤差信号と前記第２の白色化フィルタの出力信号である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両耳補聴器。
4. 前記両耳補聴器を装着した状態の頭部と音源がなす角度に関連するパラメータとして、周波数帯域毎に前記両耳間振幅差の最大値及び最小値を予め記憶する記憶部を更に備え、
   前記ハウリング検出部は、前記記憶部の前記パラメータに基づいて前記ハウリングを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の両耳補聴器。
5. 前記ハウリング検出部は、前記両耳間振幅差を平滑化した平滑化両耳間振幅差を算出し、前記平滑化両耳間振幅差に基づいて前記ハウリングを検出することを特徴とする請求項４に記載の両耳補聴器。
6. 前記ハウリング検出部は、前記周波数帯域毎に、前記平滑化両耳間振幅差が前記最小値から前記最大値の範囲内を逸脱するか否かを判定し、判定結果に応じて前記ハウリングを検出することを特徴とする請求項５に記載の両耳補聴器。
7. 前記ハウリング検出部は、前記右耳用補聴器と前記左耳用補聴器のいずれか一方に含まれ、前記右耳用補聴器と前記左耳用補聴器のそれぞれに設けられた無線通信部を介して前記ハウリング検出部で用いる情報を送受信することを特徴とする請求項１に記載の両耳補聴器。
8. 前記ハウリング検出部は、前記両耳間振幅差に加えて、前記周波数帯域毎に、前記１対の入力信号の位相の差をとって両耳間位相差を算出し、複数の前記周波数帯域のそれぞれの前記両耳間位相差の値に基づいて前記右耳用補聴器及び前記左耳用補聴器のハウリングを検出することを特徴とする請求項１に記載の両耳補聴器。
9. 前記ハウリング検出部は、前記ハウリングが検出されたとき、前記適応フィルタのステップサイズを小さくするように制御することを特徴とする請求項１に記載の両耳補聴器。
   
   

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