JP4958389B2

JP4958389B2 - サイバネティックス用途に適する超低の振幅／周波数の、音波の三次元検出／受信のための共鳴器装置と回路

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Publication number: JP4958389B2
Application number: JP2003577573A
Authority: JP
Inventors: ラメンゾニ，ダニエレ
Original assignee: ラメンゾニ，ダニエレ; チエシ，アンドレア; ビアンチ，ギアナンドレア
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: US20050270906A1; WO2003079725A2; AU2003215898A1; ITMI20020566A1; ITMI20020566A0; DE60333905D1; US7263034B2; AU2003215898A8; EP1486094B1; EP1486094A2; ATE479291T1; WO2003079725A3; ES2351483T3; JP2005521304A

Description

添付の図面で示す如く、サイバネティックス用途に適した、流体中の、超低の振幅／周波数の音波の三次元検出及び受信のための、細長い変換器システムの形状をした、この共鳴装置と回路は、本発明に従うと、常に音声の両耳人間認識と互換性を持ち、以下の事実によって特徴づけられ、即ち、それは、２つの対（ｐａｉｒ）の変換器（反時計回りの方向からの音声に最良に機能する左タイプ人間耳に対応するＮ、Ｗ対、一方で、他方に鏡面反射であり、時計回りの方向からの音声に最良に機能する右タイプ人間耳に対応しているＥ、Ｓの対）を含み、それは、互いに他方の一つの対に左右対称に配置され、２つの左のトランスジューサーはちょうど人間の左右の耳のように右側にそれらを常に鏡面反射する。これらの４つの変換器は、対応する支持構造物の上に適切に適合され且つ空間的に配置され、それは、音叉のアームまたはプロングになぞらえられることができる。これらの構造は、「２つの音叉の如く」であると記述することができ、フィールドまたは波（プロングの上の電子／電気変換器を含）、信号による共鳴及び振動している質量をもち、４つの異なる方向に面している４つのプロングが並んで配置され、反時計回りのまたは時計回りの方向で、互いに９０度の角度をなして配置される（反時計回りから時計回りの方向に移動、またはその逆は、単一対の２つの変換器を単純に交換することによって起こり、可能な構成の全てに対して電気／電子回路を変更しない、したがって、たとえばシート１／５の第一の構成において、反時計回りの左の対のＮトランスジューサーは、外側から内側に切り替り、Ｗによって占められる位置に移動し、したがって、Ｗトランスジューサーは、左外側端になる）。個々のプロングの間の距離、それらの大きさ、形状、そして、質量は、それゆえに正確に予め定められた周波数でそれぞれの縦方向と横方向の機械振動及び共振を受信するために設定され、したがって、これらの構造は、それぞれのタイプの応用例に従って設計される。この共鳴装置は、まるでそれが楽器の如くに、実際「チューニング」することができるが、しかし、この場合、可能な最大の感度で電子増幅やフィルタ（アクティブフィルター、ハイまたはローパスフィルター、帯域フィルターその他）を使わずに特定の周波数を受信するのみか、ないし、それが全てである。

１９世紀、ヘルマンフォンヘルムホルツ（１８２１−１８９４）は、２つの直接対向した孔または首状アパーチャーをもつガラス／引き伸ばし真鍮の中空のボールを使用し、大きなアパーチャーは音源の方向に向け、小さな細長いニップルを耳に挿入している。この装置は、ヘルムホルツ共鳴器と今でも呼ばれる。本発明に従う共鳴装置は、ヘルムホルツ共鳴器の時代に対して最も高度な発達を示し、人工ヘッドまたはダミーヘッドと全く異なる細長いトランスジューサーシステムになった事実によって特徴づけられる。この共鳴装置が、人間の必需品と結びつけられる分野も含んで、多様な種々な分野の用途に予定されるのもこの理由のためである。

この電子／電気機械トランスジューサーシステムは、機械振動、超低振幅及び周波数（重力信号によって誘導される地中電気波の検出を改善）、超低周波音、音波及び超音波、音響波、衝撃波、音の轟を、光電検出器、音響、容量性または電気機械のトランスジューサーまたは振動エレメント及び他のタイプの速度または圧力変化率マイクロホンカートリッジまたはカプセルのようなトランスジューサによって受信し捕捉された（大気中、ガスに囲まれた、水または他のタイプの液体に浸漬の中で）運動と振動を電気信号に変換する。所望の周波数との間で干渉を起こす全ての構成要素材料は使用されない。この共鳴装置は、広い温度範囲にわたり、約絶対ゼロから始まり極度の熱の条件まで、またはちりのある極度のレベルの湿気、磁界、放射能その他で動作でき、本発明に従って、外側及び内側の人間の耳（２７ｍｍの平均長の外耳に鼓膜を接続する実際の聴覚管または「道」を持つ）の間に存在する特性を再現するように構成されたとき、特に人間の聴覚を本当にエミュレートすることができる細長いサイバネティックスの、トランスジューサーシステムからなり、それはまるで最低共鳴周波数が３１８１Ｈｚである開放オルガンパイプであるかのように機能する。それは、聴覚に結合された同様に人間の平衡感覚を、内耳の迷路にほぼ対応する装置の４本のブロンズの質量の振動によりエミュレートし、地球重力受ける人体の中における如くに運動または静止の状態を再現するために、それらの大きさを調整して、次元空間を認識することが常にでき、そのようにして耳の特性の全てを高め及びそれをさもなければ達成できない他のものに付加する。そして、同数の別々の供給装置に接続される４つの別々の低圧フィーダーの使用のおかげで、干渉を除去し、妨害ノイズを抑制するように特に設計されたアンプ／プリアンプ回路（また、集積回路とチップを使用）の使用によって、装置の感度をさらに向上させる可能性があり、それは、全電気パラメータの三次元増幅の正確な表示を保証する。

それらの化学的または物理的特性を決定することによる物質と流体の調査と分析、または環境パラメータ（地球物理学的測定）の制御は、また、半音階のチューナー、同調レンジ発生装置または関数発生器（また、任意の波形で）を使用する場合もあり、１、２の送信器またはビーコンの追加で、また、この装置が全音域の動作成分のある多くの類似点を提示すると言う事実に関連して互いに正確にそれの反対側に配置される（そこでは、送信器やビーコンは、超低周波音、音波、超音波または音響波を使用してこの装置によって検出される出力特性をもち、一つ以上の対象の存在、方向または所定の方向からの偏差を同時に決定するために、複数の指向性または無指向性信号の組み合わせ、表示を供給またはそのイメージを取得する）。とりわけ、これを達成するために、コンピュータの使用はデータを評価、対象／標的特性試験、対象／標的記号、切断面に対する電気的変数の分析に使用するために必要である（スペクトルの操作で歪みをフィルターし、そして、グラフィックディスプレイの分光分析プログラム、または音響スペクトログラフィー、スペクトロスコピー、周波数スペクトル分析、三次元スペクトルのディスプレイ、グラフィックディスプレイまたは聴力計での信号の再サンプルと再合成を使用）。また、それはリアルタイム性能システムを使用することが可能であり、それは新しい指定されたスペクトルの信号を現在のスペクトル（また、対数目盛の上で）から「減算」することによって、受信した信号（増幅の有無にかかわらず）のスペクトルを基準のサンプリング信号と比較し分析し、その場合ディスプレイ結果の各点は、同じ２点間のスペクトル密度の比率を示す。波形「自動相関」の統計解析で、スペクトルは、関数の周期性の研究と応用に対し非常に有効な技術である。

この装置は、いつでも音声の変更のない、そして、忠実な三次元再現を保持する反面、ステレオ形式の音声記録で使用できる以上のシステムでありそれは、ツイン音声チャネルサテライトラジオ、テレビジョン伝送とその他から、イヤホン、音声ヘッドホン、スピーカー、拡声器、音声拡散器を介して常に音声の両耳人間認識と互換性を持つ。それは、したがって、レコーディング、ミキシング、送信、音または音のあるイメージ（ビデオ、映画その他たくさん）の再生に対し、現在存在する全てのタイプの装置と互換性を持つ。全ての可聴の音は、常に正確に定められた正面と背面を含んで、可聴最左端から可聴最右端まで、最高位置可聴点から最低位置可聴点まで、可聴である。その可能性は、この共鳴装置の技術的な特性を利用することによって存在し、非可聴の音のレコーディングに対してその幾つかは、例えば２つの別々のチャネルを使用している共振または音響ビートのように、認識可能な物理的効果によって聞くことができる（シート５／５の図１３と１５）。しかし産業応用で使用されるときには、また、音声の両耳人間認識との互換性が必要でない場合、この共鳴装置は一つのチャネルを利用することができる。この装置は、１つの左タイプチャネル（それは、反時計回りの方向で最良に動作する）だけの使用、または右タイプチャネル（他方に対し鏡面反射であり、時計回り方向に最良に動作する）だけの使用によって、実際に音または信号が生じる方向を識別することができる。この種の産業応用の主要な特性は、それが回転する部品を使用する必要がなく、リアルタイム検出から構成されることである（シート５／５の図１２）。また、この場合、共鳴している装置は、設計目標された音を傍受するとき抵抗性の値だけを取る。実際にはそれは、リアクタンス（誘導性と容量性）を同一にして、一方で他方を互いに相殺する。一般に共振していると呼ばれるこれらの周波数では、この装置は、あたかも完全にチャイムトランスジューサーシステムのように動作する。全リアクタンス値の相殺が起こる周波数が複数あり、それは最小インピーダンス値に対応し、したがって、電圧値を一定に保持することにより、出力においてこの装置によって生成される電流値の増加が起こる。また、必要用途と応用例に基づいて特別な構成を作成することが可能である。

特に、本発明に従うデバイスとそれと構成可能な関連システムは、それらの特殊な周波数（超音波または超低周波音波）のためと弱強度（低聴力閾値に対応する１ｋＨｚ周波数での２０μｐａ以下）のために、人間耳に非可聴のままである音を検出するために使用できる。これらは、たとえば、点滴器から垂れた水小滴の音も含む。

これ共鳴器デバイスが、機械的振動構造が設計された正確な値に関連した１個の共振周波数よりも多くの周波数で振動できる。それは、実際ピアノフのぴんとはりつめた糸（または振動している弦）と同じであり、それは、それぞれの高調波成分に対応している複数の周波数で振動することができ、それは異る長さの定常波と周波数である。このデバイスの主要な性質が、装備される色々なタイプのトランスジューサーに依存せず（それを支持し保持するプロングの運動を、空気中の音圧に対して増加振動を加えて、それが共振する電気信号に変換することができる限り、これらのトランスジューサーは実際どんなタイプでもよい）、むしろそれらを支持し保持する構造の性質とタイプに依存し、それは、特にこの特許の主要な内容を構成する。現在入手可能なトランスジューサー以上の、この共鳴装置は、実際に純音（基本波または基本波オーバートーンまたは第一部分音）を傍受し捕えることができ、そうすることにより受信されたエネルギーの最大量を電気信号に変換することができる。

受信される最大エネルギー量は、したがって、音の形で分散されてはならず、（したがって、この装置の機械的な構造を製作する材料を慎重に選択することが非常に重要である）、そして、さらに、機械的な構造は、この共鳴装置を取り巻く音を妨害したり相互作用したりしてはならない。

さらに、本発明に従う装置とそれと構成可能な関連システムによって音源の正確な点（方位と頂点角位置）で及び同時に１つの与えられた環境（音声源の分離と区別）で存在する全ての音をピックアップでき、それには、環境ばかりでなくガス分子（ブラウン運動）により引き起こされるダスト粒子のジッター、またはいわゆる「バックグラウンドノイズ」の音源のいろいろな多数の点も含まれる。それは、互いに重畳されることなく、聞く瞬間でさえ分離されたままである。

本発明に従う装置は、また、ガスのまたは液状の環境で、地球電気信号（重力場によるまたは重力波源から刺激され影響を受けるダスト粒子または細胞）の検出回路として使用することができ、同様に前記装置は、２つのコンデンサー（特に同一容量を持つ時）の間の電位の時間領域振幅及び周波数変動を検出し、その場合、トランスジューサーのうちの１つの膜が他に相対的に運動するときに一定充電を行う（約絶対０の温度で粒子と分子のジッターの効果の無い場合でも）。

この装置の更なる長所は以下の如くである、即ち、それが非常に安い費用で製造ができ、したがって、オーディオ、ビデオ、そして、映画装置に適しており（アマチュア、プロユースの両方に）、また三次元高精度音量計またはプロのマイクとして使用でき、また、非常に安いコストで、プロのオーディオ機器製造に使用することができる。これは特に産業応用例えば自動生産での品質管理に有効であり、その用途には、食物、飲料、医薬品中の質量と異物の検出と位置決定、Ｘ線やマイクロ波が勧められないその他がある。それは、特に共鳴装置に関するものであり、それは、ステレオ形式での音レコーディングに使用できる構成可変の多目的音響システムであり、反面いつでも音が変更されず忠実に三次元再現を保ち、常に音の両耳人間認識との互換性を持つ。それは、他においても応用例を見つけることができる。即ちａ）水中聴音器としての水中使用;ｂ）振動と速度の測定用;ｃ）ロボティクスでの方位と高さの誘導装置；ｄ）リニア運動の正と負方向、または回転運動の時計回りと反時計回りの方向の指示;ｅ）固定と動きの対象を識別して標的の存在を決定、ｆ）対象の内部の存在検出と視覚化、ｇ）地球領域からの望ましくない影響を無効にすること。

人間での必要性、この共鳴装置は、生体物質の診断分析でそして療法の領域で適用できる（人体の皮膚上のトランスジューサー素子による出力を必要とする方法でのレコーディングとサンプリング）。それは、特に複数のタイプの手順を使用する療法に対して適しており、そこでは、電子医療応用例にふさわしい特定のタイプの波の記録された音サンプル（超低周波音と超音波）は、増幅することができ（全電気的パラメータの三次元増幅で）、必要な用途に従って方向を変えたり一点集中させたりできる。最大の利用可能な音波エネルギーは、２つの前側の送信器によって放射される２つの波（シート５／５図１４に示すように互いに正確に対向する位置に取り付け）が出合う点に集中する。その上、２つの送信器を使って、音波エネルギーをコントロールする可能性が向上し、処置の品質を高め、他を損傷することなく病気または異常細胞を破壊するパワーを高める（腫瘍学の領域で音波が、細胞膜と細胞骨格を破壊するために使われる）。いろいろなタイプの応用例の一部の例は、超低周波音、超音波療法とマッサージ、超低周波音、音波と超音波の指向性振動、局部の超音波加熱（４０℃以上）、体外衝撃波療法である。更なる治療の用途があり、それらは、学習の神経生物学、メモリーと意味、神経機能増強の処置、そして身体と脳の電子振動の効果、生理学、心理学及び精神生理学における処置である。

これらと更なる用途が、非常に低い振幅／周波数でも流体中も音波の、三次元検出及び受信のためこの特定の共鳴装置と回路に対し想定することができ、また、サイバネティクス用途に適し、同数の別々の供給装置に接続される４つの別々の低電圧供給フィーダーによる、干渉除去とノイズ抑制に対し特に設計されたプリアンプ回路付きであり、本発明に従って装置の真の三次元ディスプレイを保証するために、人間聴覚を本当にエミュレートすることができる細長いサイバネティックスのトランスジューサーシステムから構成し、その特性の全てを向上させ、それをそれがなければ達成できない他のものに付加する。

本装置の特別な特性についての序論
たとえこの発明が同じタイプの類似の装置で使うトランスジューサーと適合しても、それは、直接他とは比較できず、とりわけ、それが音叉のように振動しその物理的性質を「模倣し」「エミュレートする」ということから、それはその特別なユニークな特性と性能を導き出す。さらに、このトランスジューサーシステムは、また、従来の（音叉のような）共鳴装置によって捕捉された信号の三次元パラメータの全てを損なわず出力に転送するように設計された専用の増幅回路で作成可能である。

下記のリストのいくつかの特許では、三次元音声再生システム領域の技術状況であると認識される技術を示している。本特許によって示される広い用途の装置は、以前の概念と比較して、その技術的構成が如何に革新的且つ安価であるかを示す事実により特徴づけられる。とりわけ、それは平衡感覚に関連する人間の聴覚において見い出される複雑さをエミュレートする際に最も自然に適していることが疑いもなく判明し、その平衡感覚は、人体が音知覚の実際時点で感じる、地球の重力と運動及び静止の状態の影響を受ける。

これらの特性その他全て（まだ言及されてない）は、この装置の根拠となる科学的原理を構成する。これはダミーヘッドを必要としないという事実によってある（たとえば高価なＧｅｏｒｇＮｅｕｍａｒｍｐｒｏｄｕｃｔＫＵ１００のような、人間の頭に似ており、耳に内蔵された２つのマイクロフォンカプセを持つ両耳のステレオマイクをもつダミーヘッド）。この両耳の再現は、不自然なダミー耳と前準備された数学的アルゴリズムに頼る必要もなく達成される（例えば、高価なＳｅｎｎｈｅｉｓｅｒｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｒｐｒｏ、そして、Ｌｕｃａｓ（パーソナルホームシアターＤｏｌｂｙＳｕｒｒｏｕｎｄＰｒｏｌｏｇｉｃ）のような、それは、特別なドルビーデコーダーを組み込み、ＰＣゲームとホーム劇場のための４個の独立にドライブされる拡声器を持つ）。それは、また、理想的にローコストの生産に適しており、４個の全く同じカートリッジの存在のおかげで、一つ以上の可聴または非可聴音の音源の可能な全ての方向で、４個のトランスジューサーの周りだけでなく内部の物理的空間も含んだ４個の主要点の方向を正確に指し示す。

それは、この共鳴装置の特別な特長であり、４個の直立したプロングまたはフォークまたは「ダブル音叉」（または「トリプル音叉」、その場合、２つの音叉の左右側のプロングの内側の間に水平軸が接触して存在するように、第三の音叉の作成を考えることが可能となる）からなり、各々のプロングは、その検出面がそれ自身の主要点の方向を指し示すように特に曲げられている（即ち、時計方向または反時計方向に９０度ステップで、一つが北に向き、一つが西に向き、一つが南に向き、その他が東に向く）。

特性的に人間のものである両耳聴音が目的である音声トランスジューサーの分野に関して。
１）ＷＡＶＥＲパターンのレコーディング及び再生（ＰＣＴ／ＣＡ９５／００３３６）
国際公開番号：ＷＯ９５／３５０１２
国際公開日：１９９５年１２月２１日
出願人及び発明者：Ｓａｒｅｔｚｋｙ，Ｅｒｉｃ．
これは、現実的な及び正確な方法だけでの、直接拡声器による可聴音声のレコーディング及び再生の古典的な方法を記述しているがしかし、それは、音声の地球電気効果及び超低音響（超低周波音）及び超音響（超音波）素子を除外しており、そしてそれは、完全に同期する多くのチャネルを必要とする。
２）指向性補聴器
特許番号：ＵＳ４７５１７３８
特許公開日：１９８８年６月１４日
発明者：Ｂｒｅａｒｌｅｙ，ＭａｕｒｉｃｅＮ．ａｎｄＷｉｄｒｏｗ，Ｂｅｒｎａｒｄ
これは、いかなる特殊な方法でも地球電気効果に影響されないモノホニック装置の最初の真に有効なプロトタイプを構成する。この装置は、ＵＳ５７９３８７５で改善されたが、目標設定だけに関してのみである、即ち一様な指向性聴覚を達成すべく、難聴を補助する。
３）指向性聴力システム
特許番号：ＵＳ５７９３８７５
特許発行日：１９９８年８月１１日
発明者：Ｗｉｄｒｏｗ，ＢｅｒｎａｒｄａｎｄＬｅｈｒ，ＭｉｃｈａｅｌＡ
４）タイトル不明
特許番号：ＦＲ２５０１４４８
公開日：１９８２年９月１０日
出願人及び発明者：Ｃｈｅｓｎａｒｄ，Ｈｅｎｒｉ．
ここでは、正常に記録される音声がホロフォン形式で再生される（即ち、事実上本当に３次元で記録されない）。
そのような方法論は、有意な結果を導き出すことができないであろう。
５）音声のホロフォン再生に備えるための２チャネルシステムの記録及び再生
国際公開番号：ＷＯ９８／０７２９９
国際公開日：１９９８年２月１９日
出願人及び発明者：Ｆｉｎｓｔｅｒｌｅ，ＬｕｃａＧｕｂｅｒｔ
６）全方向音場再生装置
特許番号：ＵＳ３８２４３４２
公開日：１９７４年７月１６日
発明者：Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ，ＲｏｙＭａｒｔｉｎ；Ｇｉｂｓｏｎ，ＪａｍｅｓＪｏｈｎ；ＬｅＲｏｙ，ＬｉｎｂｅｒｇＡｌｌｅｎ
３チャネルを使って４チャンネル形式で検出し再生させる方法論を開発。１）に比べ効率的でないがより実用的、反面、まだ指向性再生である種の不正確があり、完璧な聴音を必要とする受聴者に利用空間の大きな制限がある。
７）操作及び修正可能な第一次微分マイクアレイ
特許番号：ＵＳ６０４１１２７
特許発行日：１９９８年１０月７日
発明者：Ｅｌｋｏ，ＧａｒｙＷａｙｎｅ．
ピンポイントピックアップに対する極めて正確な装置、しかし、それは人間両耳聴力に特に適しているように見えない。この次の装置は、両耳リスニングに不適当であるが、決定的な改良のように見える。（それは、１９７７年のカッティングエッジにあった）：
８）三次元空間を含む同時マイクシミュレーションといろいろな指向性出力の生成。
特許番号：ＵＳ４０４２７７９
公開日：１９７７年８月１６日
発明者：Ｃｒａｖｅｎ，ＰｅｔｅｒＧｒａｈａｍａｎｄＧｅｒｚｏｎ，ＭｉｃｈａｅｌＡｎｔｈｏｎｙ.
９）次のものは、上記のものより関連が薄い。
特許番号：ＵＳ４５３６８８７（公開日：１９８５年８月２０日）
特許番号：ＵＳ４７０３５０６−（公開日：１９８７年１０月２７日）
特許番号：ＵＳ４７５２９６１−（公開日：１９８８年６月２１日）
特許番号：ＥＰ０６９０６５７−（公開日：１９９６年１月３日）
特許番号：ＵＳ５５８１６２０−（公開日：１９９６年１２月３日）。
次の人為及び不自然な方法論を使用して、全然関係のない装置
（特許番号）：ＵＳ５５８３９６２−（公開日：１９９６年１２月１０日）
正確に三次元である信号を回復不能で不自然な方法で変える（この場合、本物よりむしろ仮想３次元性について話すのが適切である）。例が次にある。
特許番号：ＵＳ３８０００８８（公開日：１９７４年３月２６日）。

対象の認識及び解析の分野に関して（また、複数音源の一つによって）
もう一つのタイプの装置の最高水準の技術に言及する必要があり（たとえそれが音波を利用しないとしても）、それは、材料及び流体の調査と解析のために設計されるか、あるいは、特定の対象または標的の位置を見つけるために、またはその形状（または両方とも）を識別するためにビーコンの使用を必要とする。共鳴装置に対するこの第二及び特定の適用分野は、どんな形であれ前の応用例を制限しないし、この特許で示されている装置は、起動した傍受音叉同様に簡単に使用できることを意味する。装置は技術の水準考え、それらの詳細は、現在知られていていろいろな分野で使われる他の方法及び方法論に関するものであり、例としてここで引用する。
１０）ＵＳ３８１１７８２−レーザ波長における、薄膜吸収を測定するための方法及び装置
圧力計器、例えばキャパシタンスマイクが、チャンバー内でガスの圧力を測るために接続される。
１１）ＵＳ３８８７８９６
反響音源を見つけるための両耳の送受話器をもつアクティブソナーイメージ認識。
１２）ＷＯ９８４７０２２
標的及び受信アンテナの間の距離を測定するための、ドップラーレーダー警告システム。
１３）ＵＳ５３８６０８２
音像の位置検出の方法と音像位置システム、そこでは、音響インパルスが音源から人間ヘッドのダミーに放射される。
１４）ＵＳ５６２２１７２−
超音波撮像のための音響ディスプレイシステム及び方法、そこでは、超音波撮像システムは、頭部相関変換関数（Ｈ．Ｒ．Ｔ．Ｆ．）を使用する三次元音響ディスプレイを有する。
１５）ＧＢ２２０４４０２
音源のオーディオ位置検出、そこでは、出力信号は、ヘルメットの外側の上に取り付けられる２つのマイクが回転する間に比較される。
１６）ＤＥ３５２８０７５−
発射体のステレオ音響ヒット位置測定のための方法及び装置、それは標的の付近で、最低６個のマイクを使用し、マウンドで保護される。
１７）ＪＰ２００１２９６３５０
音伝播センサー及び装置の検出／推定方法、したがって、それは、複数の点の伝搬損及び音声速度を測定。

共鳴装置は、適切に適合されて対応している支持構造物上に空間的に配置される複数のトランスジューサー（図８を参照）を持っているシステムから成り、それらは、音叉（図９／ｂ及び図９／ｃを参照）のアームまたはプロングになぞらえることができる。この構造は、異なる４方向に向いている４個のプロングを並んで配置した２個の音叉と比較することができ、それは、時計回りのまたは反時計回りの方向に、互いに９０度の角度をなして配置され（図１／ａ及び図４／ａを参照）、個々のプロングの間の距離は条件に従って設定され、（４個のプロングの）高さは必要な用途に従って可変である。このように、いろいろな用途に基づいて数多くの相互に作用する操作上のセットアップを達成することが可能であり、参照目的の例示のように、しかし決して制限されない添付の５枚の図面シートに含まれる。

添付の図面が示すように、使われる用語及びシンボルの見出がまた強調されるように、超音波、音波及び超低周波音の波の三次元検出及び受信のための共鳴装置及びその電子回路は、非常に低い振幅及び周波数で、大気で及び流体内で、及びサイバネティクス及び研究所用途に適しており、三次元形式で記録され、増幅され、指向され、及び集中される音波の細長いトランスジューサーシステムの形状で、本発明に従う必要な用途に従って、次の事実によって特徴づけられる、即ち、それは、トランスジューサーの２個の対を含み（Ｎ、Ｗの対は、左タイプ人間耳に対応し、反時計回りの方向からの音声に最良に動作し、一方、Ｅ、Ｓの対は、互いに鏡面反射であるような、右タイプ人間耳に対応し、時計回りの方向からの音声に最良に動作する）、それは適切に取り付けられ、２つの音叉のプロングのような対応している適切な細長い支持構造物に空間的に調節され、プロング上にトランスジューサーを持つ共振質量に並んで配置され、個々のプロングの間の距離を持ち、したがってそれらの大きさ、形状及び質量が予め定められた周波数での振動及び共振を受信するように設定され、これらの電気／電子トランスジューサーは、振動を電気信号に変えることが可能である限り、どんなタイプでも可能であり、その音は、それらを支持し保持するプロングの共振運動に対し増大する振動の付加により空気または水の中で捕捉されたものであり、これは、たとえば周知の、またはカスタムメイドの圧力勾配タイプマイクカートリッジでも可能であり、それは単独にその関連した構成要素に適合し、その個々の支持体は所望の周波数で妨害を生成しない材料から作られており、共通の基部上または単独の基部に対で配置され、また、必要に応じて、音叉の設計分野で使用される既に確立された技術の一部を使用して、この共鳴装置を設計することは可能である。

大気中の細長いサイバネティックスのトランスジューサーシステムのような人間聴覚を再生させるように構成される場合（以下は、単なる１例である）
装置には基準となるグラウンドがないと言うことから、この装置の非常に重要な部品である電子回路は、最適シールドを必要とする。出力口に到達する電気経路が短かければ短いほど、良質の信号が得られる。良質のシールドを行う基準は周知であり、これらを作成するための手段は、例えば、銀または金メッキのリード、ワイヤまたは優れた品質特性のものの使用が必要である。

特にカプセルまたはトランスジューサーの２つの対の間の電気的接続、トランスジューサーシステムを構成するこれらすべて、及び音波及び振動を取り込むためのプロングを乗せる構造、及び三次元増幅システムは、互いに左右対称に配置され、その２つの左側トランスジューサー（それらの電気／電子回路、プロング及び他の全ての部品と共に）は、右に常に鏡像反射する。

システムの構成は、外側及び内側人間耳の間に存在する特性を設定することによって、決定され、そこでは、鼓膜を外耳に接続する、実際の聴覚管または「道」の平均長は２７ｍｍであり、したがって、それが正確に開放性のオルガンパイプとして動作することになっている場合、空気中のその最低共振周波数は

（公式０１）

ここで、ｆｒ＝共振周波数、事前に決められた室温を固定、または装置の動作予想温度範囲を固定し、それによって、それが、正確に音響エネルギーの伝搬速度に関係し、したがって、
ｔ＝２０℃＝６８°／６９°ＦＣｓ＝３４，３５９ｃｍ／ｓｅｃ（公式０２）
このエネルギーが１ｃｍ伝播する平均伝播時間（ｔ_ｏ）は、次のように示される。
ｔ_ｏ＝Ｓ／Ｃｓ＝２９．１０４４×１０＾−６ｓｅｃ（公式０３）
これによりｔｏと基準としての人間耳の共振周波数が得られる。それから周期「Ｔ」（秒）が得られ、即ちグラフィック認識で、その時間は、１周期（３６０°の回転、即ち１回転角）の形状を完成する正弦曲線から得られ、基準として取られる周波数は即ち３１８１Ｈｚで、
Ｔ_Ｒ＝１／ｆ_Ｒ＝３１４．３６６×１０＾−６ｓｅｃ（公式０４）
ここで、Ｔ_Ｒ＝共振周波数に対応する周期
続いて、装置のどれかの対を形成する２つのトランスジューサーの間の最大分離距離（ｄ_ＭＡＸ）（たとえば図１／ａ（シート１／５）の場合のように、左の対のＮ−Ｗ、右の対のＥ−Ｓ）を得る必要がある。判断の基準として取られた上記の指定されたパラメータに基づいて、この最大距離は、システムの基本構成の４つの全てに適用される。
ｄ_ＭＡＸ＝Ｔ_Ｒ／ｔ_ｏ＝１０．８ｃｍ（公式０５）
ここで、周波数ｆ_Ｒが増加するならば、周期Ｔ_Ｒは減少し、したがって、最大分離距離ｄ_ＭＡＸ（センチメートル）は減少する。

しかし、たとえ周波数が１６，０００Ｈｚを超え（１６ｋＨｚ）、通常人間耳によって検出されるにはあまりに高い場合でも、これらの音響周波数（超音波）に対する上限は、ほとんど無限で、１０，０００，０００Ｈｚ（１０ＭＨｚ）を超える。１６ｋＨｚにおける単一対の２つのトランスジューサーの間の最小分離距離（空気中の音波の領域）は、次のようである。
ｄ_ＭＩＮ＝２．１４ｃｍ（公式０６）
それで、人間耳によって知覚できる周波数に対して、単一の対の２つのトランスジューサーの間の分離距離は、２．１ｃｍ（しかし、この下限値は、特別なタイプの応用例に対して半分になる場合がある）から１０．８ｃｍの範囲であり、産業応用で使われるときは、Ｎ−Ｗタイプ（左タイプ人間耳に対応、音声で反時計回りの方向からに最良に動作）の単一の対（即ち１つのチャネル）またはＥ−Ｓタイプの単一の対（右タイプ人間耳に対応、他に対し鏡面反射、時計回りの方向からの音声に最良に動作）から作成可能であり、また、両耳のリスニングに対しては、２つの対で作成される。

圧力勾配タイプマイクカートリッジまたはカプセルを使用して、ＮとＳのトランスジューサー間の距離は、ＥとＷのトランスジューサーの間の距離に対応し（シート１／５、図I／a）、また、自由に選択でき、さらに、可聴音のレベルを保つためには、この距離は、次に等しいかそれ以下でなければならない、
ｄ_Ｎ−Ｓ＝ｄ_Ｅ−Ｗ≦４ｄ_ＭＡＸ（公式０７）
ここで
４ｄ_ＭＡＸ＝４×１０．８＝４３．２ｃｍ（公式０８）
この式で、乗数４は、式０１で以前に選ばれたλと同じ値に関連して設定されるものである。

（公式０１）

ここで、装置は大気中、またはガスによって取り囲まれるところ（２０°Ｃ）で動作の場合、２つの外側のＮとＥのトランスジューサーの間の距離を自由に選ぶことができる更なる長所があり、さらに、可聴音のレベルを保つためには、距離が以下に等しいか小である。
ｄ_Ｎ−Ｅ ≦ ５ｄ_ＭＡＸ５４ｃｍに対応（公式０９）

左右のチャネルの間の最適分離、ここで直接人間によって聞こえる音波は、次のルールに基づいて行われる。
ｄ_Ｓ−Ｗ ≧ ｄ_Ｎ−Ｗ（公式１０）
もし以下であれば、さらに良い。
ｄ_Ｓ−Ｗ＞＞ｄ_Ｎ−Ｗ（公式１１）

水に浸漬される細長いサイバネティックスのトランスジューサーシステムのような場合（適用例）
上記の説明は、装置は、事前に決められた温度に固定の、大気圏またはガスに取り囲まれる場合に適用される。
水（２０℃で）と空気（２０℃で）での電気音響学エネルギーの伝播速度の間の関係から、以下が得られる。
Ｃ_{Ｓ（ＷＡＴＥＲ）}／Ｃ_{Ｓ（ＡＩＲ）}＝１５１０／３９５．０５ ≒ ４．３９５（公式１２）
これは以下を意味する、即ち、基準としてこの例の水における共振周波数で、全ての大きさ、形状、質量及びトランスジューサーの間の距離は空気の中の同じ装置の用途に計算されたものより４．３９５倍大きい。
ｄ_{ＭＡＸ（ＷＡＴＥＲ）}＝ｄ_{ＭＡＸ（ＡＩＲ）}×４．３９５≒４７．４７ｃｍ（公式１３）

地球物理学、重力測定、質量または極めて微小な物質の検出分野の適用例
本発明に従うこの装置は、また、地球電気及び重力信号の検出回路として、液状、空気またはガスの環境で、有効に配備することができ、さらに、トランスジューサーのうちの１つの膜またはダイアフラムが互いに関連して運動する場合（空気粒子のジッター効果または水分子の運動がない場合でさえも）、装置は、２つのコンデンサー（同容量のコンデンサー）の間の電位における振幅及び周波数変動を、一定電荷で、検出する。しかし、一様な重力刺戟の寄与がない場合においてさえも、電気信号は、それが熱ジッター（ブラウン運動）で起こるので、２０℃で常に存在する。したがって、信頼できる結果を得るためには、可能な限り絶対零度に近い極低温度に装置を置く必要がある。この種の装置をそのような困難な状態下で動作させるために（そのような低温に装置を常に置く必要がなくても）、特別な材料をそれらの構造に使用するのが望ましい、例えば５０５６のアルミニウム、シリコン、サファイヤ及びニオビウム（それは、液体ヘリウムの温度に対して超電導体特性を持つ）。この場合アンプ及びプリアンプは、ジョセフソン効果の特徴のある、または鉛とスズ半田付けのあるニオビウムワイヤを使ったＳＬＵＧジャンクションをもつトランジスターを使用する。更に先進の制御装置では、また、重力信号により誘起される地球電気波の時間領域振幅及び周波数検出を改善することができる。

類似のトランスジューサーシステムを設計する場合、１Ｈｚ未満から最大数ｋＨｚまでの基準周波数の点として取られる周波数とこれらの電気信号は、主に検出及び測定装置に送られる。検出回路を較正するために、周波数点として基準にする周波数は、１０００Ｈｚあたりであり、ｄ＝３４．３５９ｃｍでの周波数は、また、人間聴覚及びバランスに対する基準点であり、したがって、このトランスジューサーシステムは明らかにいろいろなタイプの構造材料の場合においても二重の用途に役に立ち、さらに、この装置は、バンド幅に対する制限なしで動作する。

発明の開示：第一の構成（シート１／５）セットアップ及び簡略化された電気回路（図１／ａ，１／ｂ，１／ｃ）の詳細な説明
シート１／５図１／aで示される第一の製作モデルで、Ｎ、Ｗ、Ｓ及びＥのトランスジューサーは、次のような方向に配置される、即ち、それらは、人間ヘッド（図中に表示）のリスニング点を示し、動作の基準点は、「前」（見ている方向）、「後」（ヘッドの後ろ）及び側面に配置されたトランスジューサーの対をもつ２つの側面（Ｌ＝左及びＲ＝右）から成っており、そこでは、４個のトランスジューサーは、空間のいろいろな点を指し示しており、互いに９０°の角度をなして、基準として、４つの主要点に対応し、あらゆる構成に対する選択を確立し（したがってこの一つのためではあるが、他のすべてのものは参考目的である）、基準の同一点はＮ＝北で示される。この第一の構成でＮと記されるトランスジューサーは、理想的に北の方を指して（前−左として定義された１つの方向）、それがその正確な方向から直接そこから放射しているそれらの信号を受信し（また、明らかに周囲の空間にあるそれらの一部分）、および他トランスジューサーそれぞれＷ＝西、Ｓ＝南およびＥ＝東を指し、それによって、四つ全てで３６０°（９０°Ｘ４）の水平（方位）平面をカバーする。この装置は、天頂の平面について音声の仰角を認識することさえできて、それは、理想的に球状システムの領域で音を傍受できることを意味する。またこの第一の構成で、左（手）トランスジューサー（Ｌ）の対は、共通線に左方向に正確に４５°をなしており、他方の対（Ｒ）は、それを正確にミラーリングする。Ｎ−Ｗの間の距離は、およそＥ−Ｓの間の距離と同じであり、一方、Ｗ−Ｓの間の距離は、Ｎ−Ｗ（またはＥ−Ｓ）の間の距離より大きい。したがって、北から開始する反時計回りの回転速度を行うには、Ｗ（Ｎから−９０°）を通ることを意味し、それからＳ（Ｎから−１８０°）、それから最終的にＳ（Ｎから−２７０°）を通って最後にＮに戻る。

システムの２つの対の各々を構成する２個のトランスジューサーの間の電気的接続は、可能な構成の全てに適用される。２つの全く同じまたは類似のトランスジューサー（即ち両方とも、電気的に互換性を持つ）で、確認され且つ陽極として定義される接点を選んで（また、条件によって）、第一の正対を作るために２つのトランスジューサーの陽極を互い接続する必要がる、即ち、Ｌ＝Ｌｅｆｔ（図１／ｂ）である。全く同じ操作が、他方の選ばれた対に実行される、即ち、Ｒ＝右（図１／ｃ）である。次のことに留意することが重要である、即ち、全ての４つのトランスジューサーが全く同一でない場合ＮはＥと等しく、ＷはＳと等しくなければならないことを忘れてはならない。一旦各々の対からの陽極がお互いに接続された場合、ＮおよびＥトランスジューサーからの陰極の接点は、グラウンドに配線される（抵抗器およびコンデンサーがないために、前部の受信ができる）、他方、残る他の２個の接点は出力となり、Ｗとして定義される出力をチャネル１（Ｌ＝左）に送り、Ｓ陰極はチャネル２の出力（Ｒ＝右）となる。次のタイプの接続も明らかにまた可能である（それは、また同じタイプの装置を構成する実際的なもう一つの方法を示し、以後再度引用しない）、即ち、トランスジューサーの各々の対からの２つの陰極は互いに接続されＷおよびＳトランスジューサーを構成する正接点はグラウンドに配線され、他の２個の残っている正接点は出力を構成してＮとして定義される出力をチャンネル１（左）に送りＥ陽極はチャネル２の出力（右）を構成し、及び、この理由により前方知覚が可能である。この方法は、実現するのが非常に簡単であるため、記載も説明もされないし、コンデンサーの使用については特に適してなく、この種の電子回路は、ＷおよびＳ信号に対して（それらの端子に低抵抗を付加）、ＮおよびＥ信号を優勢にして（それには、それらの端子にコンデンサーがなく、したがって、前部知覚の目的である）通常行われる。同じことが、プリアンプ回路（図３／ａおよび３／ｂ）でも必要である。

例証としてここで使われるケースでの長所は、音波の応用のためのこの装置が、４つの圧力変化率マイクロホンカートリッジ（即ち全方向）を用いて作成できることであり、それは、市販で高品質エレクトレットマイクロフォンカートリッジと呼ばれ、また、大きさが非常に小型になり、および容易に入手可能（さらに非常に低価格）である。

発明の開示：音波応用用のカートリッジ（例えば：この装置のマイクロホン応用）
ここでは、エレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）またはコンデンサーマイクトランスジューサーが使われ（比較的高出力レベル）、内側プリアンプの使用が予定され、それはバックプレートの近くで取り付けられ、それはインピーダンスアダプタとして機能する。これに加えて、電圧利得を必要とするこれらの圧力感応マイクは、一般にＮ−ＦＥＴとして呼ばれる、「ｎ」型チャネル（ｎチャネル）のあるＦＥＴ（電界効果トランジスター）を内部に持ち、従ってこの場合、Ｎ−ＦＥＴからの出力のドレイン接点は、マイクカートリッジの陽極に対応し、他方、ソース接点は陰極に対応する。代わりとして、ジョセフソン接合使用のトランジスターが使われ、そしてそれは、音波および他タイプの信号の振幅および周波数検出に対し感度を改善する。

発明の開示：第一の構成（シート１／５）：主要な電子回路（図２／ａおよび２／ｂ）
図２／ａおよび図２／ｂ（シート１／５）は、図１／ｂと図１／ｃと同じ回路に「Ｗ」および「Ｓ」端子にコンデンサーを、「Ｎ」と「Ｅ」端子に可変抵抗を付加した回路を示し、その中で、グラウンドに接続した抵抗器（Ｒ）およびマイクのこれらの負接点は、これらのトランスジューサーの前部のピックアップを決定する。金属皮膜ポリカーボネートタイプコンデンサーを使用するのが望ましく、即ち、プラスチック金属フィルムタイプは自己発電特性を持ち、また、適当な短いインパルスに適し、また高周波損失が小である。これらのコンデンサーの接続電線は、平行であり、振動に対して機械的強度を持ち、全体として全く熱帯に適するようにされる。可変抵抗（Ｒ）は、各々のチャネルの正面性を較正し中心にするように、設計されている。

発明の開示：全ての電気パラメータの専用三次元増幅を有する第一の構成（シート１／５、図３／ａおよび図３／ｂ）
自身の電源を必要とするプリアンプや増幅装置が、また、想定される。妨害を除去するために特に設計される２つの回路持つアンプ／プリアンプの使用によって、装置の感度の更なる向上と、同数の別々の電源供給装置と別々の４つの低電圧フィーダーの使用によるノイズ抑制の可能性があり、それらは、全ての電気パラメータの三次元増幅の正確なディスプレイを保証する。非三次元動作に対して、単一の電源系とチャネルごとに１つの低電圧フィーダーを使うことが可能である。材料および流体の調査および解析、または環境パラメータ（地球物理学的測定）の制御には、また、コンピュータの使用が必要となる。それは、受信される信号（増幅の有無にかかわらず）と基準とされるサンプリング信号とを比較することがリアルタイムで可能である。電気回路の非常な革新性のおかげで、それが数多くの他の応用で使われることにより、各チャネルのトランスジューサーによってピックアップされる真の三次元音の増幅された出力信号の忠実度を顕著に増加させるために電気回路が適応され開発されることは明らかである。

発明の開示：第一の構成から第二の構成又はその逆の単純変換（シート１／５および２／５）
シート１／５の例で示されるトランスジューサーの第一の構成で、右側とＲチャネルに対して対Ｎ−Ｗを、および左側およびＬチャネルに対してトランスジューサーＥ−Ｓの対を割り当てると、シート２／５で示される第二の構成となり、それは、音声のほぼ前部の知覚に好都合である。それから、ＮおよびＥ信号以上にＷおよびＳトランスジューサーからの知覚を増加させるために（それらの端子に接続される２つの抵抗器によって）、２つのコンデンサー（Ｃ）を２つの可変抵抗（Ｒ）と交換することが可能である。このトランスジューサーシステムが如何に全体として融通性があるかおよび万能性と実際性のおかげで、それが「キット形式」で如何に簡単に市場に出すことができるかを、この可能な一例で示される。使用の多様性および技術ユーザーの能力に対し適応させるために、更なる費用を追加することなく、結果として全ての可能な構成に迅速に変換することができる。

発明の開示：装置構成２（シート２／５）
シート２／５図４／ａで示される製作モデルのこの第二の構成で、Ｅ−ＳおよびＮ−Ｗトランスジューサーは、システムから生じる音声を捕捉する方向に向いており、およびそれはＥ−Ｓ対をＬチャネルに接続することによって行われ、実際に右に面して共通線に４５°をなし、およびそれはＮ−Ｗ対に対して対向しており、この方法で、特に近接した範囲にある位置からの音源を収集し傍受した音を強調し増幅するためのシステムを構成しており、図５（シート２／５）では、可変抵抗（Ｒ）も、ＥおよびＮトランスジューサーの前部のピックアップを決定する。全体的な結果は、純音のサンプルのレコーディングに関する高度なシステムであり、それは、さらにどんなタイプの電子増幅システムもない場合も、電子医療応用または流体または物理的現象の音波伝播の研究の用途のために非常に低い振幅および周波数の音を捕捉しサンプリングできる。この第二の構成で４つのトランスジューサーは、理想的に反時計回りに完全な１回転を実行できるように配置され、それは、９０度ステップでＳからスタートし、最初にＥを通り、それからＮ、最後にＷを通り、Ｓに戻る（正確に４ステップで）。

また、この基本構成で図４／ａ（シート２／５）の４つの（２プラス２）トランスジューサーは、陽極を共有した対にされ、またグラウンドに陰極接点を持つＥおよびＮトランスジューサー（それは、この種の電子回路に対して正面性を左右する原理ファクター）は、前部のピックアップを目的とする（シート２／５（図４／ｂ）。

図１／ｂ、１／ｃおよび４／ｂでも示される回路は、２つの可変抵抗を想定し（図２／ａ，２／ｂおよび５のトランスジューサーＥおよびＮの端子で接続）、システムの正面性のセンタリングの調節に適している。さらに、装置はまた、どんなタイプの内蔵電源もなしに動作することができ、それで、したがって、プラグイン形電力トランスジューサーを使用した最小最軽量のポータブルシステムの用途に適応する。それはまた、さらにそれがオーディオレコーディング装置に接続される場合、計器として使用することができる（シート２／５（図５）のプラグインパワー回路）。

さらに、図５で示されるような回路は、４つの別々の低電圧電源装置を持ち且つ各アンプからの別々の低電圧フィーダーを持つプリアンプシステムを想定し、そこでは、また、特にこのトランスジューサーシステム（シート２／５（図６）のために設計された特別のタイプの集積回路を使用することが可能である。

発明の開示：装置構成３（シート３／５）
図７／ａ（シート３／５）で示され、図１／ａ（シート１／５）から得られる第３の製作モデルで、Ｎ、Ｗ、ＥおよびＳトランスジューサーは、次のように配置される、即ち、ＮおよびＷトランスジューサーからなる左（Ｌ）側対は、ＥおよびＳトランスジューサーからなる対に重なるように配置され、ＮトランスジューサーをＳトランスジューサーにより近くに移動し、ＥをＷにより近くにし、トランスジューサーの最初の全ての方向を維持し、一方、装置の全体的なサイズを減らし、２つの支持基部を互いにより近接させるか、または４つのプロングを持った１つの共通基部を使用する。

特に図７／ａ（シート３／５）で示される構成に対して、電子回路の基本バージョンは、ＮおよびＥトランスジューサーから作成される前部の信号もつ図２／ａ、２／ｂおよび３／ａ（シート１／５の３／ｂ）で示される。また、そこでは交換が可能であり、ｉ）抵抗器とコンデンサー；ｉｉ）極性；ｉｉｉ）左チャンネルと右チャネル。図７／ｂの両方の電子回路で、ＷおよびＳトランスジューサーから前部の信号を収集するためである（この場合、ＥおよびＮトランスジューサーは、主に後から生じる音を収集）。

発明の開示：装置構成４（シート４／５）
図９／ａ（シート４／５）で示す第４の製作モデルで、Ｎ、Ｗ、ＥおよびＳトランスジューサーは、１個のみの音叉のアームまたはプロングになぞらえられることができる二つの支持体に一緒に配置され、そこでは、ＮがＳの上にあり（またはその逆）およびＥはＷより上にある（またはその逆）。

また、図９／ａ（シート４／５）で示される構成に対して電子回路の基本バージョンは、図２／ａ、２／ｂおよび図３／ａ、３／ｂ（シート１／５）で示される。この第４の構成は、直接図７／ａ（シート３／５）から得られる。電子回路は図１０に示され、および図１１に示される回路に簡単に変更でき、２つの前トランスジューサー（ＮおよびＥ）を２つの後トランスジューサー（またはその逆）に変換し、そうすることにより、遠くの音のレコーディング（前部のトランスジューサーＮとＥで）に対して、または至近距離のレコーディング（前部のトランスジューサーのＷおよびＳで）対して装置を１８０°回転させておよび１つの回路から他の回路に切り替えて簡単に装置を適応させることができる。この第４の構成で、すべての共振／振動しているプロング（また、いろいろな高さが可能な２つの対向するトランスジューサーで）は、産業応用に従ってそれ自身のチャネルに対応する。

この特別な構成で、４つのトランスジューサーが共に更に近接するかまたはトランスジューサーが他の対即ちＷとＮの対の近くに配置される時に発生するかもしれない問題を最小にするために（たとえば収集される三次元空間の空間変形を生成するかもしれない問題）、トランスジューサーダイアフラムのセンタリングに対して、ほぼ完全な垂直軸補正を設定することは、良い着想であり（図９／ａ、ｂ、ｃ、dおよびｅ）、一方、水平軸上の合理的補正は、また、できる限りトランスジューサーカプセルの大きさを減らすことによっておよび、ＮをできるだけＳに近接させおよびＥをできるだけＷに近接させることによって、行うことができる。この構成で、トランスジューサーを２箇所の高さで支えて（ＮとＷの間、またはＥとＳの間）、チャネル（ＮおよびＥ）の間の距離をあまりに密接に接触させることは賢明ではない。

発明の開示：装置構成５−単一人間耳のような一対のトランスジューサー（シート５／５、図１２）−その動作原理の一般例
本発明は、材料を設置し、傍受し、調査し解析するための装置に関わるもので、生物学（とそれらの特性）、超音波、音波と超低周波音の波の捕捉と増幅、質量の極小の、顕微鏡学的な、運動の検出を含み、及び、大気中、ガスによって取り囲まれた、または水または他タイプの流体に浸漬での、非常に低い振幅と周波数の振動の収集用である。それは、およそ絶対ゼロから始まり非常な高熱の状態までの広い温度範囲で動作することができる。音トランスジューサーのこの特別なシステムは、この共鳴装置が音叉の動作原理と多くの類似点をもつことに関連して、互いに正確に対向するよう配置された１、２個の送信器またはビーコンによって対象を認識し解析することが可能になる。

それは、超音波、音波または超低周波音の波を含む複数の外部信号を受信することができ、その用途は、材料及びそれらの特性の検出、調査、分析と、他の産業応用（また、音の両耳人間認識が必要でない場合、１つのチャネルを使用）であり、及び、特に電子医療分野に適している。

Ｎ−Ｗ形トランスジューサーの単一の対は、左タイプ人間耳に対応しており、反時計回りの方向からの音に最良に動作し、一方、Ｅ−Ｓタイプトランスジューサーの単一の対は、他方に鏡面反射であり、時計回りの方向からの音に最良に動作する右タイプ人間耳に対応する（反時計回りにから時計回りの方向への移動は、及びその逆も同じで、単一対の２つのトランスジューサーを単純に交換することによって起こり、可能な構成の全てに対し電気／電子回路の変更の必要もなく、したがって、第一の構成でたとえば、シート１／５で、反時計回りの左対のＮトランスジューサーは、外側から内側に切り替えをしてＷによって占められていた位置に変わり、したがって、Ｗトランスジューサーが最も遠い左外側になる）。

図１２は、さらに、一つの例を示し、すなわちその説明では、それは決して制限が無く、装置及びその関連システムに対し多くの可能な限りの用途があり、本発明に従って、Ｎ−Ｗトランスジューサーの対の図面（すでに、シート１／５図１／ａに図示）でもって、この共鳴装置用のいろいろなタイプのトランスジューサーを作り上げているカプセルの前部分が、収集及び調査される空間の前部領域に対応しないことを、三次元超音波、音波及び超低周波音の収集で必要とする理由を示している。

三次元ディスプレイ（音の人間の両耳の知覚で）の新しい概念は、この正確な装置で達成可能な収集からであり、各々の可能なチャネルに対して、水平軸上の球面空間が、理論的に等しい３つの領域（または三次元体積）に分割されることが必要であり、各々は１２０°（３６０°／３＝１２０°）であり、２つのトランスジューサー（左１つ及び右１つ）だけのために、正確に後と区別される前部の領域を明白に固定することは、困難である。したがって、２つのトランスジューサー（Ｎ、Ｗ）は、左耳に到達用のために使用され、それによって、それらの２つの「左」方向の全て（前−左プラス後−左）は、紛れもなく左から発生するそれらの波または振動の収束の正確な点を与え、一方、前部と後部では、右のそれと比較されるトランスジューサーの左側の対の反射された方向によって収集され、Ｗ信号以上に優勢なＮ信号よって正しく調節され（その端子の可変抵抗及び陰極のグラウンド接続で）、（その端子のコンデンサーで）Ｓ以上に優勢のＥと結合される（またシート１／５の上で図示される第一の構成を参照）。

この共鳴装置及びその関連システムも、測定された音の強さと音源からの距離の間に存在する比例関係を除去することができる。それは、したがって、音源のその点に関して、正確な波長の特定の正と負の振幅ピークを基準の点とすることができる。

産業適用性：たとえばプロと消費者の立体音響（Ｓｔｅｒｅｏｐｈｏｎｙ）に対して（シート５／５、図１３、図１５、／ｈ、とｂを参照）
シート５／５（図１３）で簡略化された方法で５つの主要な構成の最初の四つを使用する応用を見ることができて（それらの可能な修正：即ち、ｉ）コンデンサーの可変抵抗との交換；ｉｉ）トランスジューサーの２つの対の反時計回りのと時計回りの方向の切り換え；ｉｉｉ）陽極と陰極接点による互いへ各対のトランスジューサーの接続）、そこでは、この装置によって記録される音響信号は、部屋の中のすべての位置から聞くことができ（前部の位置と同様に音源への忠実度はセットアップに依存）、ただしスピーカーまたは音拡散器が床の上の高さに関係なく互いに正確に対向して配置される場合に限ってである。一方に向い合って１つのチャネルの良好な再生を行う必要条件は、この装置が、音叉の動作原理と多くの類似点を持つことに考慮されるべきである。この現実的と客観的なリスニングは、レコーディングがヘッドホンを通して聞く時、おおいに主観的印象につながることを証明し、図１５／ａと１５／ｂで示すようにそこでは、理想的には受聴者がレコーディングがなされる場所に移動されたように、正面性が常に厳しく監視される。明らかに、音は、音源の真の位置に関してレコーディングの時点の装置に関して、受聴者のヘッド内部または外部の周りを移動することができる。また、音響スピーカーを通してリスニングする時にいつでも受聴者が、２（系列の）スピーカーの真に後の領域を含んで、音が通過する正確な場所に身を置く時に、この音の印象は身体（頭から足まで）のすべての特定部分の範囲内で達成できる。

産業の適用性：４０℃を越える（およそ４３℃）配置された超音波と超低周波聴音療法と温熱療法その他のための構成例に対して（シート５／５。図１４）
図１４で、電子医療実践のための装置の適応を参照することができ、そこでは、目標は、直接ある種のタイプの音を特に確認された部分に集中させることによる人体おける直接作用の電子医療ある。この場合、また、人体に適用可能なフラットな音響パッドを含むタイプのトランスジューサーを通して動作させることが可能であり、人体に対しては適切な粘着性のクリームまたはゲルの使用を通して粘着させる。この種の応用は、また、自動接着性ディスク（この場合、最大部直径５または６ｃｍ）での使い捨てタイプのトランスジューサーの使用が可能であり、反面、図１４のこの例で超音波、音波と超低周波音の波を送信するためのカプセルは、３−４ｃｍの直径を上回るべきではない。２つのまたは４つのカプセルでの電気的接続（極めて低い電圧）は、また、たとえば、ＥＣＧパッド上で使用されるような適切な自動「ポッパー」の使用によって達成できる。この特別なタイプの応用のために、即ち、身体と脳に関する超音波、音波と超低周波音の処置と療法、生理学と心理学のために、ポスト手術フェーズで扱われる癌細胞の振動を発生させるために、音波が病気になった細胞の細胞骨格の構造を有利に破壊することができ、健全な細胞は無接触のままである全ての例でこの種の音のレコーディングと放射の両者をプログラムするために、サンプルに対する特殊な信号と同様に、各特異的処置の間に使用される音波とパワーの集中を正確にコントロールし調節し、特定の周波数で波を正確な点に集中するように特殊なタイプのプロトコルを実施する必要がある。

産業の適用性：一般的産業応用に関するノート
超音波、音波と超低周波音の波と振動の収集と再生に使用されるトランスジューサーは、それが大気またはあらゆるタイプのガスまたは浸漬される液体混合物の粒子に敏感な限り、またはそれが配置され、あらゆるタイプ、形状またはサイズが可能である。指定された目的によってさらにこの文書で記載、説明、請求されたこの特許の保護の範囲を越えず、次の状態、即ち、低温と高温の両方で非常に厳しい温度状態、また、水蒸気、ダスト、磁界、放射能、または極端な湿度レベルの存在する状態、通常大気と大きく異なる圧力レベルの状態で、動作可能なトランスジューサーを使用することも可能である。

シート１／５
第一の製作モデルで、前部側の受信は、Ｎ及びＥトランスジューサーで測定され、そこでは、Ｎトランスジューサーは、左の外側に配置され、前−左として定義されるある１つの方向を常に指し、他方右側では、Ｅトランスジューサーは、同じ機能を行い、前−右として定義される方向を常に指す。後−左として定義されるＷトランスジューサーは、Ｎトランスジューサーと常に電気的に対にされ、一方、後−右として定義されるＳトランスジューサーはＥトランスジューサーと常に電気的に対にされる。
ａは第一のタイプのこの共鳴装置の簡略化された構成を示し、ｂ、ｃは、ａで例示される構成に対する電気及び電子回路を示す。ａ、ｂは図１／ａで例示される構成に対する電気及び電子回路を示す。ａ及びｂは、図１／ａで例示される構成に対する電気及び電子回路を示す。シート２／５この第二の構成で前部側の受信は、Ｅ及びＮトランスジューサーで測定され、ここでＮトランスジューサーは右の内側に配置され、前−左として定義される１つの方向を常に指し、他方左側では、Ｅトランスジューサーは同じ機能を行い、常に前−右として定義され、後−左として定義されるＷトランスジューサーはＮトランスジューサーと常に電気的に対にされ、一方、後−右として定義されるＳトランスジューサーはＥトランスジューサーと常に電気的に対にされる。ａは、第二のタイプのこの共鳴装置の簡単な構成を示し（ここで、図４／ａの左音叉は、図１／ａの右音叉に対応し、明らかに、図４／ａの右音叉は、図１／ａの左音叉に対応する）、ｂは、ａで例示される簡略化されたモデルで参照される電気及び電子回路を示す。図４／ａで例示される簡略化されたモデルで参照される電気及び電子回路を示す。図４／ａで例示される簡略化されたモデルで参照される電気及び電子回路を示し、ワンチップに含めることができる２個の集積回路の使用例を示す。シート３／５この第３の構成で、前部側の受信は、Ｎ及びＥトランスジューサーで測定され、ここで、Ｎトランスジューサーは、左の外側に配置され、前−左として定義される１つの方向を常に指し、他方右側で、Ｅトランスジューサーが同じ機能を行い、前−右として定義される方向を常に指す。後−左として定義されるＷトランスジューサーは、Ｎトランスジューサーと共に常に電気的に対にされ、一方後−右として定義されるＳトランスジューサーはＥトランスジューサーと共に常に電気的に対にされ、実際として、Ｎ及びＳの左側トランスジューサーはお互いに非常に近接し、また右側のＥ及びＷのトランスジューサーも同様である。ａは、上から見た、第３のタイプのこの共鳴装置の構成例を示し、ｂは、ａの製作モデルの第３のタイプに対する電子回路の２つの例を示す。図７／ａの簡略形式に関連し、４個のトランスジューサーのカプセルに配置された各単一の前側の膜またはダイアフラムの正確な適合を拡大して示す（４枚の前側の受信膜を中心におくためのそれらの完全な垂直軸の修正を強調）。シート４／５この第４の構成で、前部の受信は、Ｎ及びＥトランスジューサーで測定され、ここで、Ｎトランスジューサーは、左側に配置され、前−左として定義される１つの方向を常に指し、他方右側、Ｅトランスジューサーは、同じ機能を行い、前−右として定義される方向を常に指し、後−左として定義されるＷトランスジューサーは、Ｎトランスジューサーと共に常に電気的に対にされ、反面後−右として定義されるＳトランスジューサーはＥトランスジューサーと共に常に電気的に対にされ、実際上、Ｎ及びＳの左側トランスジューサーは、右側のＥ及びＷのトランスジューサーと同じ共振／振動プロング上にある。ａは、高さ方向を縮尺した音叉の２個のプロングの極めて簡略化された３面図でもって、第４のタイプの共鳴装置の構成を示す（ａは上から、d及びeは前から、及びｂ及びｃは側面から見た図）。図９／ａから図９／eまでの３面図で同じタイプの簡略化された構成に対する２つの対向する電子回路を示す。図９／ａから図９／eまでの３面図で同じタイプの簡略化された構成に対する２つの対向する電子回路を示す。シート５／５２個のプロングの上に特に挿入される２個のトランスジューサーに対して簡略化された形式で方位及び天頂の軸の上で角度配置を示し、材料及び流体の解析と調査、または環境パラメータの制御のための第５の製作モデルの例として、左または右の音叉のただ１個のみだけでサンプル信号を傍受するように設計されており（図１２は、図１／ａの例からの左チャネルのみを示す）、そのうえ、正確な位置を見つけるため及び特定の対象の形状及び構造を識別するために使用される。音波のレコーディング及び再生のために使用可能なこのシステムの応用例に特に関係するものであり、２個のスピーカー（またはシリーズスピーカー）で、常に両耳人間認識と互換性を持つ音の三次元再生を維持する。これらによって放射される音の辿る経路図面付きで、超音波、音波及び超低周波音の波及び振動の２つのトランスジューサーエミッタの詳細を示す（産業及び製薬の応用例の用途、とりわけ調査と分析に対する電子医療分野用途）。また、三次元形式でサンプリングされた音波（ｓｏｕｎｄｗａｖｅ）のトランスジューサー及びアンプとしてこの共鳴装置を使用し、それは、必要用途に従って人体の内側点に指向し集中することができる。ａ及びｂは、同じシステムをオーディオヘッドホンシステムの上からと後から見た両方の図を示し、受信された音声の三次元拡張が強調されている。（ここで、音の頭中位置は、除去されたがしかし多くの可能な効果の１つとしてまた作成できる撹乱である）。

符号の説明

Ｌ左チャネルまたは左側、超音波、音波及び超低周波音波及び振動のレコーディングまたは再生用
Ｒ右（チャネル／側または音の方向）
Ｊ左チャネル−図９／ａ及び図１０（シート４／５）の中の左チャネルに等価；正確には「Ｎ」及び「Ｅ」トランスジューサーによって規定される前部認識をもつ
Ｋ右チャネル−図９／ａ及び図１０（シート４／５）の右チャネルに等価;正確には「Ｎ」及び「Ｅ」トランスジューサーによって規定される前部認識をもつ
Ｊ右チャネルに等価（シート４／５、図１１）、正確には「Ｗ」及び「Ｓ」トランスジューサーによって規定される前部認識をもつ
Ｋ左チャネルに等価（シート４／５図１１）、正確には「Ｗ」及び「Ｓ」トランスジューサーによって規定される前部側の認識をもつ
Ｎトランスジューサーカプセルの北方位。そこから、主に波及び振動（それは、シート１／５、２／５及び３／５での正面−左方向に対応）を取り込み、それはＷトランスジューサーと常に対にされ、その結果、両方のトランスジューサーは、左タイプ人間耳に対し等価である
Ｗトランスジューサーカプセルの西方位。そこから、主に波及び振動を取り込む（それは、シート１／５、２／５及び３／５で、後−左方向に対応し、Ｎトランスジューサーと常に対にされる）
Ｅトランスジューサーカプセルの東方位。そこから主に波及び振動（それは、シート１／５、２／５及び３／５で、前−右方向に対応）を取り込み、それは、常にＳトランスジューサーと対にされ、この結果両方のトランスジューサーは右タイプ人間耳に等価である
Ｓトランスジューサーカプセルの南方位。そこから主に波及び振動を取り込む（それは、シート１／５、２／５及び３／５で、後−右方向に対応し、Ｅトランスジューサーと常に対にされる）
Ｇグラウンド／接地（または電子回路の陰極）
＋音トランスジューサーの正端子、または電気回路の別々の低電圧フィーダー（陽極）
Ｃ正確な容量のコンデンサー
Ｒ可変抵抗、電位差計または高精度トリマー（真正面方向）をコントロールするために）
Ａ別々の供給装置に接続した別々の低圧フィーダーをもつアンプ／プリアンプ
ＩＣ２つの別々の低電圧フィーダーをもつ単一集積回路（この装置のために開発された三次元プリアンプのオリジナルシステム）
Ｆｒｏｎｔ／Ｒｅａｒ音波（ａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅ）または振動の前または後の音源／方向（シート５／５、図１２及び１５／ａ）
ＬｏｏｋｉｎｇＤｉｒｅｃｔｉｏｎヘッド／装置の前面が向く方向
注：「Ｎ」（前面−左を指す）、「Ｓ」、「Ｅ」及び「Ｗ」（黒インク上の白抜き）に関するシンボルは、それらが向いている（主要点）通常の方向に基づいてトランスジューサーを識別する。

Claims

サイバネティクスと研究室への応用のための、大気と流体の中で、超音波、音波、超低周波、及び非常に小さい振幅の超音波及び音波の波の三次元検出と受信のための共鳴装置で、
前記装置は音波を空間的に記録、増幅、指向、集中させることができるトランスジューサーシステムを有し、
前記トランスジューサーシステムが、それぞれ人間の左耳に対応する北向き（Ｎ）と西向き（Ｗ）の１組の左トランスジューサー対と、人間の右耳に対応する東向き（Ｅ）と南向き（Ｓ）の１組の右トランスジューサー対の二対のトランスジューサー対を含み、
各前記対の前記トランスジューサーが振動を電気信号に変換するように適合され、
前記トランスジューサーが並んで配置された対応する音叉の柄の部分の形状をした支持構造物の上に搭載され、
前記支持構造物には、各々に音叉角部支持手段と、共鳴質量手段とが含まれ、
前記トランスジューサーは、振動を受けることにより所定の周波数で共鳴効果が発生するように配置され、
前記トランスジューサー対が対称的に配列されるように結合され、その結果前記トランスジューサーシステムの２つの左側トランスジューサーが、前記共鳴装置の２つの右側トランスジューサーに対してミラー関係に配置され、
各トランスジューサー対の２つのトランスジューサー、左側対のＮ−Ｗおよび右側対のＥ−Ｓは、前記装置が２０℃の空気中で動作するときは、２．１ｃｍから１０．８ｃｍの距離をあけて配置される共鳴装置。
前記音叉角部手段が４つの音叉角部を含み、各角部が時計回りまたは反時計周りに９０°ステップでそれぞれの方位点、即ち１面が北、１面が西、１面が南、そして残りが東方向を指した検出表面を有し、それによって前記４つのトランスジューサーが３６０°の水平方位角面をカバーしていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記装置がさらに４つの別々の電源装置に接続された、４つの別々の電圧フィーダから電源供給された４つのアンプ／プリアンプを含んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
ＮとＳトランスジューサーの距離がＥとＷのトランスジューサーの距離に対応し、前記距離が、前記共鳴装置が２０℃の空気中で動作するときは４３．２ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
ＮとＥおよびＳとＷトランスジューサーの距離が、前記装置が２０℃の空気中で動作するときは４４．０ｃｍ以下である、請求項１に記載の装置。
前記装置がさらに、少なくとも１つの左トランスジューサー対と１つの右トランスジューサー対を含み、前記左および右トランスジューサー対が互いに次の距離関係：
ｄ_Ｓ―Ｗ ≫ ｄ_Ｎ−Ｗ
を満足するように間隔をあけて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
ここで、ｄ_Ｓ−Ｗ：ＳとＷトランスジューサー間の距離、
ｄ_Ｎ−Ｗ：ＮとＷトランスジューザー間の距離、