特許 7164794 自己音声推定付き聴覚保護システムと関連する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-25

(45)【発行日】2022-11-02

(54)【発明の名称】自己音声推定付き聴覚保護システムと関連する方法

(51)【国際特許分類】

   G10L 21/0272 20130101AFI20221026BHJP

   H04R 1/10 20060101ALI20221026BHJP

   H04R 25/00 20060101ALI20221026BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

G10L21/0272 100B

H04R1/10 104Z

H04R25/00 H

H04R3/00 320

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018205424

(22)【出願日】2018-10-31

(65)【公開番号】P2019113829

(43)【公開日】2019-07-11

【審査請求日】2021-10-25

(31)【優先権主張番号】17201658.6

(32)【優先日】2017-11-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521511782

【氏名又は名称】ファルコム エー／エス

【氏名又は名称原語表記】ＦａｌＣｏｍ Ａ／Ｓ

【住所又は居所原語表記】Ｌａｕｔｒｕｐｂｊｅｒｇ ７， ２７５０ Ｂａｌｌｅｒｕｐ， Ｄｅｎｍａｒｋ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】セーレン ペダーセン

(72)【発明者】

【氏名】ピート ウェブスデル

【審査官】堀 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６３５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３００４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２５７５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００３４７６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０２２４２２８９（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ１０Ｌ ２１／０２７２

Ｈ０４Ｒ １／１０

Ｈ０４Ｒ ３／００

Ｈ０４Ｒ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信ユニット（３４）と、
外耳道入力信号（１６）を提供する外耳道マイクロフォン（１４）と、
外耳道出力信号（２２）であって、前記通信ユニット（３４）からの第１出力信号（３７Ｃ）に基づく前記外耳道出力信号（２２）に基づいて音響出力信号（２０）を提供するレシーバ（１８）と、
前記外耳道出力信号（２２）を受信、フィルタリングして、補償信号（２８）を提供する補償モジュール（２６）と、
前記外耳道マイクロフォン（１４）と、前記補償モジュール（２６）とに接続されて、前記外耳道入力信号（１６）及び前記補償信号（１８）に基づいて音声信号（３２）を提供するミキサー（３０）とを備え、
前記補償モジュール（２６）は、フィルタコントローラ（６０）と、一次フィルタ（６２）と、二次フィルタ（６４）とを備えており、前記一次フィルタは静的フィルタであり、前記一次フィルタの一次フィルタ係数は静的であり、前記二次フィルタ（６４）は適応フィルタであって、前記二次フィルタ（６４）の二次フィルタ係数は、前記音声信号（３２）と、前記一次フィルタ（６２）からの一次フィルタ出力信号とに基づいて、前記フィルタコントローラ（６０）により制御され、前記フィルタコントローラは、入力であって、前記一次フィルタ（６２）に接続され、前記一次フィルタ出力信号を前記フィルタコントローラ（６０）への入力として受信する前記入力を有し、
前記一次フィルタは、１００Ｈｚから５００Ｈｚの範囲の第１周波数帯内に、一定の第１ゲインを有する、
聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項2】

前記一次フィルタ（６２）は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである、請求項１に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項3】

前記二次フィルタ（６４）は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである、請求項１又は２に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項4】

前記聴覚保護システム（２、２Ａ）は、聴覚保護処理モジュール（３７）及び外部マイクロフォン（３７Ａ）を備え、前記聴覚保護処理モジュール（３７）は、前記外部マイクロフォン（３７Ａ）に接続されて、前記外部マイクロフォンから外部入力信号（３７Ｂ）を受信し、前記外部入力信号に基づいて外部出力信号を提供するように構成されており、前記外耳道出力信号は前記外部出力信号に基づいている、請求項１から３のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項5】

前記一次フィルタ係数により、前記レシーバと、前記外耳道マイクロフォンの電気音響特性はモデル化される、請求項１から４のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項6】

前記一次フィルタ係数により、密閉された外耳道の音響特性はモデル化される、請求項１から５のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項7】

前記一次フィルタは、４ｋＨｚから８ｋＨｚの範囲の第２周波数帯内に、最大ゲインを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項8】

前記一次フィルタは、１ｋＨｚから２ｋＨｚの範囲の第３周波数帯内に、極小ゲインを
有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項9】

前記一次フィルタは、３０Ｈｚから５０Ｈｚの範囲の第４周波数帯内で、線形増加するゲインを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項10】

前記フィルタコントローラは、自己音声検出器を備え、前記自己音声検出器は、ユーザーの自己音声が存在するか否かを検出し、前記フィルタコントローラは、前記自己音声検出器が前記ユーザーの自己音声の存在を検出すると、前記二次フィルタ係数の適応を解除するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項11】

前記フィルタコントローラ（６０）は、前記自己音声検出器が前記ユーザーの自己音声の不在を検出すると、前記二次フィルタ係数の適応を実行するように構成される、請求項１０に記載の聴覚保護システム（２、２Ａ）。

【請求項12】

聴覚保護システムユーザーの音声信号を推定する方法（１００）であって、
外耳道出力信号であって、通信ユニットからの第１出力信号に基づく前記外耳道出力信号に基づいて、音響出力信号を提供すること（１０２）と、
外耳道マイクロフォンにより、外耳道入力信号を取得すること（１０４）と、
前記外耳道出力信号に基づいて、補償信号を提供すること（１０６）と、
前記外耳道入力信号及び前記補償信号に基づいて、音声信号を提供すること（１０８）と、を含み、
前記補償信号を提供すること（１０６）は、前記外耳道出力信号を一次フィルタ及び二次フィルタを用いてフィルタリングすること（１１０）を含んでおり、前記一次フィルタは静的フィルタであって、前記二次フィルタは適応フィルタであり、
前記補償信号を提供すること（１０６）は、前記音声信号と、前記一次フィルタからの一次フィルタ出力信号とに基づいて、前記二次フィルタの二次フィルタ係数を、フィルタコントローラを用いて適応することを含み、前記フィルタコントローラは、入力であって、前記一次フィルタに接続され、前記一次フィルタ出力信号を前記フィルタコントローラへの入力として受信する前記入力を有し、
前記一次フィルタは、１００Ｈｚから５００Ｈｚの範囲の第１周波数帯内に、一定の第１ゲインを有する、方法（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、聴覚保護システムと、音声信号を推定する方法を含む、関連する方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

騒音環境下では、ユーザーの聴覚を保護しながら、当該ユーザーに無線通信で他者と通信可能とすることが望ましい場合がある。さらに、環境音、及び／又は聴覚保護システムのレシーバによりプレイバックされた音声から、ユーザーの自己音声を集音し、分離するのは困難となりうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、聴覚保護装置のユーザーのユーザー音声信号の推定、及び／又は検出を向上する聴覚保護装置及び方法が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

開示の聴覚保護システムは、外耳道入力信号を提供する外耳道マイクロフォンと、外耳道出力信号に基づいて音響出力信号を提供するレシーバと、前記外耳道出力信号を受信、フィルタリングして、補償信号を提供する補償モジュールと、前記外耳道マイクロフォンと、前記補償モジュールとに接続されて、前記外耳道入力信号と前記補償信号とに基づいて音声信号を提供するミキサーとを有する。前記補償モジュールは、フィルタコントローラと、一次フィルタと、二次フィルタとを有する。前記一次フィルタは静的フィルタであって、前記一次フィルタの一次フィルタ係数は静的である。前記二次フィルタは適応フィルタであって、前記二次フィルタの二次フィルタ係数は、例えば前記音声信号に基づいて前記フィルタコントローラにより制御される。

【0005】

さらに開示の、聴覚保護システムユーザーの音声信号を推定する方法は、外耳道出力信号に基づいて、音響出力信号を提供することと、外耳道マイクロフォンにより、外耳道入力信号を取得することと、前記外耳道出力信号に基づいて補償信号を提供することと、前記外耳道入力信号及び前記補償信号とに基づいて音声信号を提供することとを含む。前記補償信号を提供することは、任意で前記外耳道出力信号を一次フィルタ及び二次フィルタでフィルタリングすることを含む。前記一次フィルタは静的フィルタであってもよく、前記二次フィルタは適応フィルタであってもよい。

【0006】

本開示の利点として、自己音声推定の正確性を維持した上で、電力効率の良い自己音声推定が実現できる。

【0007】

さらに、本開示は、フィルタ長さを短く保ったまま、ユーザーの自己音声をより正確に推定する方法、システム、装置を提示する。

【0008】

また、本開示の利点として、レシーバ，外耳道マイクロフォン、及び音響イヤーレスポンス（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅａｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を含むプレイバックパス（ｐｌａｙ ｂａｃｋ ｐａｔｈ）の応答が的確にモデル化できる。さらに、自己音声推定は、自己音声推定により同じユーザーでも経時的に変化する、可変的、又は異なる様々な動作状況に対応可能であるという重要な利点もある。

【0009】

さらに、静的一次フィルタと、適応二次フィルタとの組み合わせにより、適応フィルタの数的サチュレーション（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）のリスクを低減する、あるいは排除する。即ち、計算量がより少なくなり、よりシンプルな適応フィルタになる。

【0010】

また、本開示の利点として、タップ数が少ないので、適応フィルタが迅速に収束する。したがって、より迅速な自己音声推定が実現できる。

【0011】

上述の本発明の特徴及び利点と、他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しつつ、以下の例示的な実施形態の詳細な記載によって当業者には容易に明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示に係る例示的聴覚保護装置を概略的に示す。

【図2】例示的補償モジュールを概略的に示す。

【図3】例示的補償モジュールを概略的に示す。

【図4】本開示に係る例示的方法のフローチャートである。

【図5】静的フィルタなしの、適応フィルタレスポンスを示す。

【図6】静的フィルタを組み合わせた、適応フィルタレスポンスを示す。

【図7】 例示的聴覚保護システムを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

関連する場合に図面を参照しながら、各種実施形態及び詳細を以下で説明する。図面は縮尺通りに描写されていてもされていなくてもよく、類似の構造又は機能の要素は図面全体にわたって同じ参照番号により表されるという点に留意すべきである。また、図面は実施形態の説明を容易にすることを意図するものに過ぎないことに留意すべきである。図面は、本発明の包括的な説明としても、又は本発明の範囲に対する制限としても意図されていない。加えて、図示した実施形態は、示されるすべての態様又は利点を有する必要はない。特定の実施形態とともに記載される態様又は利点は必ずしも、その実施形態に限定されず、示されていない、又は明示的に説明されていなくても、任意の他の実施形態で実施可能である。

【0014】

聴覚保護システムが開示される。聴覚保護システムは、処理装置と、第１イヤーピース及び／又は第２イヤーピースを含む１又は複数のイヤーピースと、を備える。処理装置は、任意で第１イヤーピース及び第２イヤーピースに有線接続されてもよい。処理装置は、ユーザーの例えば胴体、腕、又は脚等、身体に装着されるように構成されてもよい。処理装置はヘルメットに取り付けられる又は一体化されるように構成されてもよい。

【0015】

第１イヤーピース及び／又は第２イヤーピース等のイヤーピースは、イヤーピースハウジングを備える。イヤーピースハウジングは、耳甲介内、及び外耳道内等、ユーザーの耳内に配置されるように構成されてもよい。任意で、イヤーピースハウジングは外耳道部と、外耳部とを有する。外耳道部は、第１端を有し、外耳道軸に沿って延在する。外耳道部の第１端は、イヤーピースがユーザーの耳内に挿入されると、ユーザーの鼓膜に向く。外耳道部の第１端には、外耳道開口が設けられてもよい。外耳道開口は、イヤーピースハウジングに対する音の出入りを可能とするものである。例えば、レシーバの音声と、外耳道マイクロフォンの音声とを分離するため、イヤーピースハウジングに複数の外耳道開口が設けられてもよい。イヤーピースの（１又は複数の）外耳道開口はそれぞれ、直径が０．５ｍｍから３ｍｍの範囲であってもよい。異なる外耳道開口は、直径が同じでも、異なっていてもよい。外耳道部は、長さ（外耳道軸に沿って測定）が２ｍｍから２０ｍｍの範囲であってもよい。１又は複数の例示的イヤーピースにおいて、外耳道部は長さが３ｍｍから１５ｍｍの範囲内である。したがって、ユーザーの外耳道壁によって、イヤーピースを外耳道内に固定でき、さらに／あるいは外耳道内面の鼓膜近傍で、外耳道を密閉することができる。イヤーピースは、聴覚保護器であってもよい。したがって、第１イヤーピース及び／又は第２イヤーピース等のイヤーピースは、（ユーザーの外耳道内に挿入されると）例えば外耳道壁と外耳道部との間を密閉する保護要素を有してもよい。保護要素は、発泡ポリマーから形成されてもよいし、発泡ポリマーを含んでもよい。保護要素は、外耳道部全周に設けられてもよい。保護要素は、少なくとも２ｍｍの長さ（外耳道に沿った延長）を有してもよい。

【0016】

聴覚保護システムは、（第１）外耳道入力信号を提供するための、例えば第１外耳道マイクロフォンのような外耳道マイクロフォンを備える。任意で、外耳道マイクロフォンは、イヤーピースハウジング内の外耳道開口を介して、外耳道音響又は音声を検出するように構成される。１又は複数の例示的聴覚保護システムにおいて、聴覚保護システムは、それぞれ第１外耳道入力信号及び第２外耳道入力信号を提供する第１外耳道マイクロフォン及び／又は第２外耳道マイクロフォンを備える。外耳道マイクロフォンは、イヤーピースのイヤーピースハウジング内に配置されてもよい。例えば、第１外耳道マイクロフォンは第１イヤーピースの第１イヤーピースハウジング内に配置され、第２外耳道マイクロフォンは第２イヤーピースの第２イヤーピースハウジング内に配置される。第１イヤーピースがユーザーの左耳用に構成され、第２イヤーピースがユーザーの右耳用に構成されてもよいし、その逆であってもよい。

【0017】

聴覚保護システムは、（第１）外耳道出力信号に基づいて（第１）音響出力信号を提供する、例えば第１レシーバのようなレシーバを備える。１又は複数の例示的聴覚保護システムにおいて、聴覚保護システムは、それぞれ第１外耳道出力信号及び第２外耳道出力信号に基づいて、第１音響出力信号及び第２音響出力信号をそれぞれ提供する第１レシーバ及び／又は第２レシーバを備える。例えば、第１レシーバは第１イヤーピースの第１イヤーピースハウジング内に配置され、さらに／あるいは第２外耳道マイクロフォンは第２イヤーピースの第２イヤーピースハウジング内に配置される。レシーバは、外耳道部内の外耳道開口を介して、又は外耳道部内の出力ポートを介して音響出力信号を提供してもよい。

【0018】

聴覚保護システムは、（第１）外耳道出力信号を受信及び処理して、（第１）補償信号を提供する補償モジュールを備えてもよい。補償モジュールは、聴覚保護システムの処理装置内に配置されてもよい。補償モジュールは、第２外耳道出力信号を受信及びフィルタリングして、第２補償信号を提供するものであってもよい。

【0019】

聴覚保護システムは、（第１）ミキサーを備える。（第１）ミキサーは、（第１）外耳道マイクロフォンと、補償モジュールとに接続されて、（第１）外耳道入力信号と、（第１）補償信号とに基づいて（第１）音声信号を提供してもよい。聴覚保護システムは、第２ミキサーを備えてもよい。第２ミキサーは、第２外耳道マイクロフォンと、補償モジュールとに接続されて、第２外耳道入力信号と、第２補償信号とに基づいて、第２音声信号を提供してもよい。第１ミキサー及び／又は第２ミキサーは、聴覚保護システムの処理装置内に配置されてもよい。ミキサーは、外耳道入力信号から補償信号を減算するように構成されてもよい。例えば、第１ミキサーは第１外耳道入力信号から第１補償信号を減算するように構成されてもよい。第２ミキサーは第２外耳道入力信号から第２補償信号を減算するように構成されてもよい。

【0020】

聴覚保護システムは、通信ユニットと、トランシーバユニットとを備えてもよい。通信ユニットは、第１及び／又は第２音声信号を処理し、さらに／あるいはトランシーバユニットを介して第１及び／又は第２音声信号を送信するように構成されてもよい。通信ユニットは、通信信号を、トランシーバユニットを介してして受信し、さらに／あるいは処理するように構成されてもよい。

【0021】

補償モジュールは、（第１）フィルタコントローラ、（第１）一次フィルタ、（第１）二次フィルタを備えてもよい。（第１）一次フィルタは、静的フィルタであって、（第１）一次フィルタの（第１）一次フィルタ係数が静的であってもよい。（第１）二次フィルタは適応フィルタであって、例えば（第１）二次フィルタの（第１）二次フィルタ係数が、音声信号及び／又は（第１）一次フィルタからの（第１）一次フィルタ出力信号に基づいて（第１）フィルタコントローラにより制御される。（第１）フィルタコントローラは入力を有し、入力は（第１）ミキサーに接続されて、（第１）フィルタコントローラへの入力として、（第１）音声信号を受信するものであってもよい。（第１）フィルタコントローラは入力を有し、入力は（第１）一次フィルタに接続されて、（第１）一次フィルタ出力信号を（第１）フィルタコントローラへの入力として受信するものであってもよい。

【0022】

（第１）フィルタコントローラは、ユーザーの自己音声が存在するかを検出するように構成された自己音声検出器を備えてもよい。（第１）フィルタコントローラは、自己音声検出器がユーザーの自己音声の存在を検出すると、（第１）二次フィルタ係数の適応を見合わせる、停止、又は解除するように構成されてもよい。（第１）フィルタコントローラは、自己音声検出器がユーザーの自己音声の不在を検出すると、（第１）二次フィルタ係数の適応を開始又は実行するように構成されてもよい。したがって、ユーザーの自己音声への適応が阻止、あるいは少なくとも低減され、自己音声推定と電力効率の向上が図られる。自己音声推定向上のさらなる利点として、ヒアスルー・パス（ｈｅａｒ－ｔｈｒｕ ｐａｔｈ）がアクティブである場合に存在し得る、音声信号のコムフィルタ効果が低減されることが挙げられる。

【0023】

（第１）フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされたか判定するように構成されてもよい。（第１）フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされたことに応じて、（第１）二次フィルタ係数の適応を開始、又は実行するように構成されてもよい。（第１）フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされないことに応じて、（第１）二次フィルタ係数の適応を見合わせる、停止、又は解除するように構成されてもよい。フィルタ適応基準が満たされたかを判定することは、通信ユニットからの第１出力信号、及び／又は第１外耳道入力信号（又は第１補償信号）がトーン入力を含むか（例えば、トーン内容を示すトーンパラメータが、トーン閾値を上回るか）を判定することを含む。ここで、通信ユニットからの第１出力信号、及び／又は第１外耳道入力信号（又は第１補償信号）が、トーン入力を含む場合に、フィルタ適応基準が満たされない。

【0024】

補償モジュールは、第２フィルタコントローラ、第２一次フィルタ、第２二次フィルタを備えてもよい。第２一次フィルタは、静的フィルタであって、第２一次フィルタの第２一次フィルタ係数は静的である。第２二次フィルタは適応フィルタであって、例えば第２二次フィルタの第２二次フィルタ係数が、音声信号及び／又は第２一次フィルタからの第２一次フィルタ出力信号に基づいて第２フィルタコントローラにより制御される。第２フィルタコントローラは入力を有し、入力は第２ミキサーに接続されて、第２フィルタコントローラへの入力として、第２音声信号を受信するものであってもよい。第２フィルタコントローラは入力を有し、入力は第２一次フィルタに接続されて、第２一次フィルタ出力信号を第２フィルタコントローラへの入力として受信するものであってもよい。

【0025】

第２フィルタコントローラは、ユーザーの自己音声が存在するかを検出するように構成された自己音声検出器を備えてもよい。第２フィルタコントローラは、自己音声検出器がユーザーの自己音声の存在を検出すると、第２二次フィルタ係数の適応を見合わせる、停止、又は解除するように構成されてもよい。第２フィルタコントローラは、自己音声検出器がユーザーの自己音声の不在を検出すると、第２二次フィルタ係数の適応を開始又は実行するように構成されてもよい。

【0026】

第２フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされたかを判定するように構成されてもよい。第２フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされたことに応じて、第２二次フィルタ係数の適応を開始、又は実行するように構成されてもよい。第２フィルタコントローラは、フィルタ適応基準が満たされないことに応じて、第２二次フィルタ係数の適応を見合わせる、停止又は解除するように構成されてもよい。フィルタ適応基準が満たされたかを判定することは、通信ユニットからの第２出力信号、及び／又は第２外耳道入力信号（又は第２補償信号）がトーン入力を含むか（例えば、トーン内容を示すトーンパラメータが、トーン閾値を上回るか）を判定することを含む。ここで、通信ユニットからの第２出力信号、及び／又は第２外耳道入力信号（又は第２補償信号）が、トーン入力を含む場合に、フィルタ適応基準は満たされない。

【0027】

補償モジュールにおいて、静的フィルタと適応フィルタを組み合わせることで、プレイバックモデルがより正確となり、自己音声推定の向上、及び／又は高速化が図られる。また、第１フィルタ及び／又は適応二次フィルタで使用される係数が減るので、電力消費がより改善（低減）される。

【0028】

さらに、本開示は適応二次フィルタでのゲインを低減できる。適応二次フィルタは、一次フィルタと、プレイバック伝達関数との間の差分をモデル化するためのみに必要であるので、リアルタイム動作は簡略化可能なのである。

【0029】

さらに、補償モジュールにおいて、静的フィルタと適応フィルタを組み合わせることで、適応二次フィルタにおいて、低周波数ゲイン低下を検出可能となる。これにより、イヤーピースの密閉が十分でないことを検出しやすく成り得る。

【0030】

第１一次フィルタ及び／又は第２一次フィルタ等の一次フィルタは、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであってもよい。一次フィルタは、Ｎ次フィルタであってもよい。ここでＮは、例えば６又は８のように、４から１０の間の範囲等、３から１５の範囲内の整数である。ＩＩＲフィルタは、かなり少ない係数／次数で、プレイバックパス（レシーバ，外耳道マイクロフォン，及び／又は外耳道の音響特性）の共通特徴を示すことができるため、（１又は複数の）一次フィルタをＩＩＲにより実現することは有利である。

【0031】

（第１）一次フィルタ係数により、（第１）レシーバ及び／又は（第１）外耳道マイクロフォンの電気音響特性をモデル化してもよい。第２一次フィルタ係数により、第２レシーバ及び／又は第２外耳道マイクロフォンの電気音響特性をモデル化してもよい。

【0032】

（第１）一次フィルタ係数により、密閉された外耳道等の外耳道の音響特性をモデル化してもよい。第２一次フィルタ係数により、密閉された外耳道等の外耳道の音響特性をモデル化してもよい。

【0033】

第１一次フィルタ及び／又は第２一次フィルタ等の一次フィルタは、一定の第１ゲイン又は略一定の第１ゲイン（±０．５ｄＢ）を第１周波数帯内に有してもよい。第１周波数帯は１００Ｈｚから５００Ｈｚであってもよい。

【0034】

第１一次フィルタ及び／又は第２一次フィルタ等の一次フィルタは、最大ゲインを第２周波数帯内に有してもよい。第２周波数帯は、第１周波数帯と重複しなくてもよい。第２周波数帯は４ｋＨｚから８ｋＨｚであってもよい。

【0035】

第１一次フィルタ及び／又は第２一次フィルタ等の一次フィルタは、第３周波数帯内に、極小ゲインを有してもよい。第３周波数帯は、第１周波数帯に重複しなくてもよい。第３周波数帯は、第２周波数帯に重複しなくてもよい。第３周波数帯は１ｋＨｚから２ｋＨｚであってもよい。

【0036】

第１一次フィルタ及び／又は第２一次フィルタ等の一次フィルタは、３０Ｈｚから５０Ｈｚの第４周波数帯内に、線形増加するゲインを有してもよい。

【0037】

第１二次フィルタ及び／又は第２二次フィルタ等の二次フィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであってもよい。第１二次フィルタ及び／又は第２二次フィルタの二次タップ数／二次係数は、２０から３８の範囲等４０未満であってもよい。

【0038】

聴覚保護システムは、聴覚保護処理モジュールと、（第１）外部マイクロフォンとを備えてもよい。聴覚保護処理モジュールは（第１）外部マイクロフォンに接続されて、（第１）外部マイクロフォンから（第１）外部入力信号を受信し、（第１）外部入力信号に基づいて（第１）出力信号を提供するように構成されてもよい。（第１）外耳道出力信号は（第１）外部出力信号に基づいてもよい。聴覚保護処理モジュールは、聴覚保護システムの処理装置内に配置されてもよい。第１外部マイクロフォンは、第１イヤーピースの第１イヤーピースハウジング内に配置されてもよい。外部マイクロフォンは、イヤーピースのイヤーピースハウジング内に配置され、外部又は周囲の音を拾うように構成される。

【0039】

聴覚保護システムは、第２外部マイクロフォンを備えてもよい。聴覚保護処理モジュールは、第２外部マイクロフォンに接続されて、第２外部マイクロフォンから第２外部入力信号を受信し、第２外部入力信号に基づいて第２外部出力信号を提供するように構成されてもよい。第２外耳道出力信号は第２外部出力信号に基づいてもよい。第２外部マイクロフォンは、第２イヤーピースの第２イヤーピースハウジング内に配置されてもよい。

【0040】

聴覚保護システムユーザーの音声信号を推定する方法も開示される。方法は、例えばユーザーの外耳道に挿入されたイヤーピースのレシーバにより、外耳道出力信号に基づいて、音響出力信号を提供することを含む。イヤーピースは、外耳道を密閉、遮蔽、又は閉鎖してもよい。即ち、イヤーピースは外部音を少なくとも１０ｄＢ減衰させてもよい。方法は、例えばユーザーの外耳道内に挿入されたイヤーピースの外耳道マイクロフォンにより、外耳道入力信号を取得することを含む。方法は、例えば本明細書に記載の補償モジュールにより、外耳道出力信号に基づいて補償信号を提供することを含む。方法は、外耳道入力信号及び補償信号に基づいて、音声信号を提供することを含む。補償信号を提供することは、外耳道出力信号を、例えば本明細書に記載の一次フィルタと、例えば本明細書に記載の二次フィルタとでフィルタリングすることを含んでもよい。第１フィルタは任意で静的フィルタであって、さらに／あるいは第２フィルタは任意で適応フィルタである。補償信号を提供することは、音声信号に基づいて、二次フィルタの二次フィルタ係数を適応することを含んでもよい。補償信号を提供することは、ユーザーの自己音声の存在を検出し、ユーザーの自己音声が検出された場合、任意で二次フィルタの二次フィルタ係数の適応を見送る、停止する、又は解除することを含んでもよい。１又は複数の例示的方法において、ユーザーの自己音声の存在は、音声信号に基づいて検出される。例えば、音声信号パラメータが第１閾値を超える場合に検出される。補償信号を提供することは、例えば音声信号に基づいて適応基準を満たすか否かを判定することと、さらに任意で適応基準が満たされた場合、音声信号に基づいて、二次フィルタの二次フィルタ係数を適応することを含んでもよい。適応基準は、ユーザーの自己音声が、例えば自己音声検出器で検出されない場合に満たされてもよい。

【0041】

補償信号を提供することは、外耳道出力信号を一次フィルタ及び二次フィルタによりフィルタリングして、二次フィルタ出力信号（補償信号とも称する）を取得することを含む。補償信号を提供することは、二次フィルタ出力信号／補償音声信号に基づいて、二次フィルタの二次フィルタ係数を適応することを含んでもよい。

【0042】

方法、あるいは方法の少なくとも一部は、本明細書に開示の聴覚保護システムにより実行されてもよい。

【0043】

図１は、第１イヤーピース４と、第２イヤーピース６と、処理装置８とを備える例示的聴覚保護システム２を概略的に示す。第１イヤーピース４は、第１ケーブル１０を介して処理装置に接続され、第２イヤーピース６は、第２ケーブル１２を介して処理装置８に接続される。

【0044】

聴覚保護システム２は、第１外耳道マイクロフォン１４により検出された第１外耳道音響１７に基づいて、外耳道入力信号（第１外耳道入力信号１６）を提供する外耳道マイクロフォン（第１外耳道マイクロフォン１４）を備える。聴覚保護システム２は、外耳道出力信号（第１外耳道出力信号２２）に基づいて音響出力信号（第１音響出力信号２０）を提供する、レシーバ（第１レシーバ１８）を備える。第１外耳道マイクロフォン１４と、第１レシーバ１８とは、第１イヤーピース４の第１イヤーピースハウジング２４内に配置される。

【0045】

聴覚保護システム２は、外耳道出力信号（第１外耳道出力信号２２）を受信及びフィルタリングして、補償信号（第１補償信号２８）を提供する補償モジュール（第１補償モジュール２６）を備える。

【0046】

聴覚保護システム２は、外耳道マイクロフォン（第１外耳道マイクロフォン１４）と補償モジュール（第１補償モジュール２６）とに接続されて、外耳道入力信号（第１外耳道入力信号１６）と、補償信号（第１補償信号２８）とに基づいて音声信号（第１音声信号３２）を提供するミキサー（第１ミキサー３０）を備える。音声信号（第１音声信号３２）は、通信ユニット３４に供給されてさらに処理される、さらに／あるいは無線信号を受信及び／又は送信するように構成されたトランシーバユニット３６を介して送信される。

【0047】

聴覚保護システム２は、第１聴覚保護処理モジュール３７と、第１外部マイクロフォン３７Ａとを備える。第１聴覚保護処理モジュール３７は、処理装置８内に配置され、第１外部マイクロフォン３７Ａは、第１イヤーピースハウジング２４内に配置される。第１聴覚保護処理モジュール３７は第１外部マイクロフォン３７Ａに接続されて、第１外部マイクロフォン３７Ａから第１外部入力信号３７Ｂを受信し、第１外部入力信号３７Ｂに基づいて第１外部出力信号を提供するように構成される。第１外耳道出力信号２２は第１外部出力信号３７Ｂ、及び／又は通信ユニット３４からの第１出力信号３７Ｃに基づいてもよい。第１外耳道出力信号２２は、第１外部出力信号３７Ｂと、通信ユニット３４からの第１出力信号３７Ｃとの和であってもよい。

【0048】

聴覚保護システム２は、第２外耳道マイクロフォン４０により検出された第２外耳道音響４３に基づいて、第２外耳道入力信号４２を提供する第２外耳道マイクロフォン４０を備える。聴覚保護システム２は、第２外耳道出力信号４８に基づいて第２音響出力信号４６を提供する、第２レシーバ４４を備える。第２外耳道マイクロフォン４０及び第２レシーバ４４は、第２イヤーピース６の第２イヤーピースハウジング５０内に配置される。

【0049】

聴覚保護システム２は、第２外耳道出力信号４８を受信、フィルタリングして、第２補償信号５４を提供する第２補償モジュール５２を備える。

【0050】

聴覚保護システム２は、第２外耳道マイクロフォン４０と第２補償モジュール５２とに接続されて、第２外耳道入力信号４２と、第２補償信号５４とに基づいて第２音声信号５８を提供する第２ミキサー５６を備える。第２音声信号５８は、通信ユニット３４に供給されてさらに処理される、さらに／あるいは無線信号を受信及び／又は送信するように構成されたトランシーバユニット３６を介して送信される。

【0051】

聴覚保護システム２は任意で第２聴覚保護処理モジュール５９と、第２外部マイクロフォン５９Ａとを備える。第２聴覚保護処理モジュール５９は、処理装置８内に設けられ、第２外部マイクロフォン５９Ａは第２イヤーピースハウジング５０内に設けられる。第２聴覚保護処理モジュール５９は、第２外部マイクロフォン５９Ａに接続されて、第２外部マイクロフォン５９Ａから第２外部入力信号５９Ｂを受信し、第２外部入力信号５９Ｂに基づいて第２外部出力信号を提供するように構成される。第２外耳道出力信号４８は第２外部出力信号５９Ｂ及び／又は通信ユニット３４からの第２出力信号５９Ｃに基づいてもよい。第２外耳道出力信号４８は第２外部出力信号５９Ｂと、通信ユニット３４からの第２出力信号５９Ｃとの和であってもよい。第１聴覚保護処理モジュール３７と、第２聴覚保護処理モジュール５９とは、単一の聴覚保護処理モジュール内に内蔵されてもよいし、通信ユニット３４内に内蔵されてもよい。

【0052】

図２は、例えば第１補償モジュールとして使用される例示的補償モジュールのブロック図である。（第１）補償モジュール２６は、第１フィルタコントローラ６０と、第１一次フィルタ６２と、第１二次フィルタ６４とを備える。第１フィルタコントローラ６０は第１音声信号３２及び第１補償信号２８を受信する。第１一次フィルタ６２は、第１外耳道出力信号２２を受信、フィルタリングして、一次フィルタ出力信号６５を第１二次フィルタ６４及び第１フィルタコントローラ６０に提供するように構成される。第１二次フィルタ６４は、第１フィルタコントローラ６０からの第１制御信号６５Ａに応じて、一次フィルタ出力信号６５をフィルタリングし、第１補償モジュールからの出力（第１補償信号２８）として、二次フィルタ出力信号６５Ｂを供給する。第１制御信号６５Ａは、第１二次フィルタ６４の一次フィルタ係数を設定又は制御する。第１一次フィルタ６２は、静的無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであって、第１一次フィルタ６２の一次フィルタ係数は静的である。第１二次フィルタ６４は、適応有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。ＩＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタとを組み合わせることで、電力効率の良い、改善された外耳道レスポンスのモデル化が実現される。第１二次フィルタ６４の二次フィルタ係数は、第１音声信号３２と、第１一次フィルタ６２からの一次フィルタ出力信号６５とに基づいて、第１フィルタコントローラ６０により制御される。

【0053】

図３は、例えば第２補償モジュールとして使用される例示的補償モジュールのブロック図である。第２補償モジュール５２は、第２フィルタコントローラ６６と、第２一次フィルタ６８と、第２二次フィルタ７０とを備える。第２フィルタコントローラ６６は第２音声信号５８及び第２補償信号５４を受信する。第２一次フィルタ６８は、第２外耳道出力信号４８を受信、フィルタリングして、一次フィルタ出力信号６５を第２二次フィルタ７０及び第２フィルタコントローラ６６に提供する。第２二次フィルタ７０は、第２フィルタコントローラ６６からの第２制御信号６５Ｃに応じて、一次フィルタ出力信号６５をフィルタリングし、第２補償モジュールからの出力（第２補償信号５４）として、二次フィルタ出力信号６５Ｂを供給する。第２制御信号７２は、第２二次フィルタ７０の一次フィルタ係数を設定又は制御する。第２一次フィルタ６８は、静的無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであって、第２一次フィルタ６８の一次フィルタ係数は静的である。第２二次フィルタ７０は、適応有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。ＩＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタとを組み合わせることで、電力効率の良い、改善された外耳道レスポンスのモデル化が実現される。第２二次フィルタ７０の二次フィルタ係数は、第２音声信号５８と、第２一次フィルタ６８からの一次フィルタ出力信号６５とに基づいて、第２フィルタコントローラ６６により制御される。

【0054】

図４は、聴覚保護システムユーザーの音声信号を推定する例示的方法１００のフローチャートである。方法１００は、例えば第１外耳道出力信号２２のような外耳道出力信号に基づいて、例えば第１音響出力信号２０のような音響出力信号を提供すること１０２を含む。方法１００は、例えば第１外耳道マイクロフォン１４のような外耳道マイクロフォンにより例えば第１外耳道入力信号１６のような外耳道入力信号を取得すること１０４と、例えば第１外耳道出力信号２２のような外耳道出力信号に基づいて、例えば第１補償信号２８のような補償信号を提供すること１０６を含む。方法１００はさらに、例えば第１外耳道入力信号１６及び第１補償信号２８のような、外耳道入力信号及び補償信号に基づいて、例えば第１音声信号３２のような音声信号を提供すること１０８を含む。方法１００において、補償信号を提供すること１０８は、例えば第１外耳道出力信号２２のような外耳道出力信号を、例えば第１一次フィルタ６２のような一次フィルタと、例えば第１二次フィルタ６４のような二次フィルタとによりフィルタリングすること１１０を任意で含む。例えば第１一次フィルタ６２のような一次フィルタは静的フィルタで、例えば第１二次フィルタ６４のような二次フィルタは、適応フィルタである。方法１００において、補償信号を提供すること１０８は、例えば自己音声が検出されないなど、適応基準が満たされたかを、例えば音声信号に基づいて判定し、適応基準が満たされると、例えば音声信号に基づいて、二次フィルタの二次フィルタ係数を適応することを任意で含む。

【0055】

外耳道入力信号を取得すること１０４は、第２外耳道マイクロフォン４４により、第２外耳道入力信号４２を取得することを含んでもよい。補償信号を提供すること１０６は、第２外耳道出力信号４８に基づいて第２補償信号５４を提供することを含んでもよい。音声信号を提供すること１０８は、第２外耳道入力信号４２及び第２補償信号５４に基づいて、第２音声信号５８を提供することを含んでもよい。方法１００において、外耳道出力信号をフィルタリングすること１１０は、第２一次フィルタ６８及び第２二次フィルタ７０により、第２外耳道出力信号４８をフィルタリングすることを含んでもよい。第２一次フィルタ６８は静的フィルタで、第２二次フィルタ７０は適応フィルタである。

【0056】

図５は、典型的な４２係数型適応フィルタによって、イヤーレスポンスをモデル化した結果を示す（静的フィルタなし）。適応フィルタレスポンス８２（外耳道のモデル）と、外耳道レスポンス８０（実際の外耳道）との差が、１００Ｈｚで５ｄＢよりも大きくなっており、低周波数（５００Ｈｚ未満）では適応フィルタの性能は低い。

【0057】

図６は、３２係数適応フィルタ（適応フィルタレスポンス８４）と、静的フィルタ（静的フィルタ応答８６）を使用して、外耳道レスポンス８０（図５と同様）をモデル化した結果を示す。適応フィルタ（例えば第１二次フィルタ）と、静的フィルタ（例えば第１一次フィルタ）との合成レスポンス８８は、特に低周波数で、外耳道レスポンス８０へより近似していることを示す。さらに、適応二次フィルタは高周波数で、低ゲインとなる。さらに、適応二次フィルタは、少なくとも８ｋＨｚまでは、ゲインの変化が比較的少ない。

【0058】

図７は、単一の外耳道入力信号（第１外耳道入力信号１６）に基づいて、自己音声推定を行う例示的聴覚保護システム２Ａを示す。

【0059】

本明細書で使用される「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」、「一次」、「二次」、「三次」等の用語は、具体的な順序を示すものではなく、各要素の特定に使用されている。さらに、本明細書で使用される「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」、「一次」、「二次」、「三次」等の用語は、何らかの順序や重要性を示すものではない。本明細書で使用される「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」、「一次」、「二次」、「三次」等の用語は、要素同士の区別に用いられている。本明細書及び他部で使用される「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」、「一次」、「二次」、「三次」等の用語は、あくまで参照として付されるものであって、特定の空間的、時間的順序を示すことを意図していない。さらに、第１の要素、第２の要素と称されたということで、必ずしも他方の存在が示唆されているとは限らない。

【0060】

特定の特徴を示し、記載してきたが、これらの特徴は、特許請求の範囲に記載された発明を限定することを意図していないことが理解され、特許請求の範囲に記載された発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更及び改変が行われてもよいことが当業者に明らかになるだろう。したがって、明細書及び図面は、限定するという観点ではなく、実例であると考えるべきである。特許請求の範囲に記載された発明は、全ての代替例、改変及び均等物を包含することを意図している。

【符号の説明】

【0061】

２、２Ａ：聴覚保護システム
４：第１イヤーピース
６：第２イヤーピース
８：処理装置
１０：第１ケーブル
１２：第２ケーブル
１４：第１外耳道マイクロフォン
１６：第１外耳道入力信号
１７：第１外耳道音響
１８：第１レシーバ
２０：第１音響出力信号
２２：第１外耳道出力信号
２４：第１イヤーピースハウジング
２６：第１補償モジュール
２８：第１補償信号
３０：第１ミキサー
３２：第１音声信号
３４：通信ユニット
３６：ワイヤレス・トランシーバ・ユニット
３７：第１聴覚保護処理モジュール
３７Ａ：第１外部マイクロフォン
３７Ｂ：第１外部出力信号
３７Ｃ：通信ユニットからの第１出力信号
４０：第２外耳道マイクロフォン
４２：第２外耳道入力信号
４３：第２外耳道音響
４４：第２レシーバ
４６：第２音響出力信号
４８：第２外耳道出力信号
５０：第２イヤーピースハウジング
５２：第２補償モジュール
５４：第２補償信号
５６：第２ミキサー
５８：第２音声信号
５９：第２聴覚保護処理モジュール
５９Ａ：第２外部マイクロフォン
５９Ｂ：第２外部出力信号
５９Ｃ：通信ユニットからの第２出力信号
６０：第１フィルタコントローラ
６２：第１一次フィルタ
６４：第１二次フィルタ
６５：一次フィルタ出力信号
６５Ａ：第１制御信号
６５Ｂ：二次フィルタ出力信号
６６：第２フィルタコントローラ
６８：第２一次フィルタ
７０：第２二次フィルタ
７２：第２制御信号
８０：外耳道レスポンス
８２：適応フィルタレスポンス
８４：適応フィルタレスポンス
８６：静的フィルタレスポンス
８８：適応フィルタレスポンス及び静的フィルタレスポンスの合成レスポンス
１００：聴覚保護システムユーザーの音声信号を推定する方法
１０２：外耳道出力信号に基づいて音響出力信号を提供すること
１０４：外耳道マイクロフォンにより外耳道入力信号を取得すること
１０６：外耳道出力信号に基づいて補償信号を提供すること
１０８：外耳道入力信号及び補償信号に基づいて音声信号を提供すること
１１０：一次フィルタ及び二次フィルタにより外耳道出力信号をフィルタリングすること

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】