(57)【要約】【課題】音響信号を粒状物質のパターンとして表示でき、各種の場合に適用できる電気音響装置を提供する。【解決手段】粒状物質のパターンを形成する電気音響装置は、一端が閉塞され、他端が開放されたハウジング（２）と、開放端またはその近傍でハウジングを横断するように張設され、ハウジング（２）の内部空間を形成するとともに閉塞するダイアフラム（１０）と、ダイアフラム（１０）上に配設された多数の粒状物質（３４）と、ハウジング（２）の内部空間内に設けられた電気音響トランスデューサ（２６）とを備え、使用の際にはダイアフラム（１０）を水平に伸展させ、音響信号によってトランスデューサ（２６）を駆動し、そこからの音響出力によってダイアフラム（１０）が付勢され、その上に配された粒状物質が音響信号（３４）を示すパターンを形成する。【選択図】図１ａ
2007501952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞され、他端が開放されたハウジングと、開放端またはその近傍でハウジングを横断するように張設され、ハウジングの内部空間を形成するとともに閉塞するダイアフラムと、ダイアフラム上に配設された多数の粒状物質と、ハウジングの内部空間内に設けられた電気音響トランスデューサとを備え、使用の際にはダイアフラムを水平に伸展させ、音響信号によってトランスデューサを駆動し、そこからの音響出力によりダイアフラムが付勢され、その上に配された粒状物質が音響信号を示すパターンを形成することを特徴とする粒状物質のパターンを作成するための電気音響装置。
【請求項２】
ハウジングの上端は、ダイアフラムを覆い、粒状物質のパターンを視認可能な透明窓で閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の電気音響装置。
【請求項３】
ハウジングが外筺体内に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電気音響装置。
【請求項４】
ハウジングと外筺体との間の空気が部分的または全体的に排出されることを特徴とする請求項３記載の電気音響装置。
【請求項５】
伸縮性のあるサスペンション手段をハウジングと外筺体との間に設け、ハウジングを外筺体内に吊持することを特徴とする請求項４記載の電気音響装置。
【請求項６】
ダイアフラムは、弾性材料で形成され、ハウジングを横断するように進展されているテンションシートを備えることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項７】
テンションシートのテンションが調整可能であることを特徴とする請求項６記載の電気音響装置。
【請求項８】
ダイアフラムにテンションを与え、調律するテンション手段を備えることを特徴とする請求項７記載の電気音響装置。
【請求項９】
テンション手段は、ダイアフラムの外周に沿って等間隔に配置された複数のテンション装置から成ることを特徴とする請求項８記載の電気音響装置。
【請求項１０】
粒状物質は、サイズが２５０〜１０００ミクロンであることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１１】
粒状物質は、水晶の結晶を破砕したものであることを特徴とする請求項１０記載の電気音響装置。
【請求項１２】
電気音響トランスデューサは、ハウジング内に同軸に配されたラウドスピーカであり、その音響出力はダイアフラムの下側に向けて出力されるようになっていることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１３】
ハウジングは、電気音響トランスデューサからの音響信号をダイアフラムの上面または下面に投射するよう配置されている導波路を備えることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１４】
ハウジングの外側に設けた可視パネルに粒状物質のパターンを投影するパターン投影手段を備えることを特徴とする請求項１３記載の電気音響装置。
【請求項１５】
パターン投影手段は、ハウジングの空間内に設けられた光源と、ダイアフラムの下側に配置されたフラットフレネルレンズと、ダイアフラムの上側に配置されたフォーカスレンズとから成り、ダイアフラムは透明であることを特徴とする請求項１４記載の電気音響装置。
【請求項１６】
ダイアフラムの上側に配置され、離れた場所で見るためのビデオカメラが設けられ、粒状物質のパターンを当該場所で見ることが可能であることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１７】
録音されたサウンドトラックを示す形態パターンの動きを当該サウンドトラックと同期させて見せる手段を備えることを特徴とする請求項１〜１６のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１８】
コンピュータに記憶されている個々の形態パターンがリアルタイムにメモリからアクセスされ、サウンドトラックを表示する動く形態パターンとしてサウンドトラックと同期してディスプレイに表示されることを特徴とする請求項１〜１６のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項１９】
ライブサウンドの演奏を示すコンピュータに記憶されている形態パターンの動画を演奏中リアルタイムに表示することを特徴とする請求項１〜１６のうちいずれか１項記載の電気音響装置。
【請求項２０】
ダイアフラムに調律用音響信号を加え、テンション手段を調節してダイアフラム上に形成されるパターンを、当該調律用音響信号に該当する予め設定されている調律パターンと一致させることを特徴とする請求項１〜１９のうちいずれか１項記載の電気音響装置の調律方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置へ送る特定の音響信号の調和構造を示すパターンを粒状物質のパターンとして形成する電気音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号と関連するパターンを形成するために、音響信号の本来の調和構造を目視可能にする理論が確立されている。
例えば、１７８５年にE. F. P.Chlandniがこの形態化現象を、砂を載せた黄銅板にバイオリンの弓で振動を与えることによって立証し、結果は、砂のパターンがその板の固有振動数における板のモーダルな屈曲によって形成された。
Chlandniの理論を基に、１８３１年Michael FaradayがChlandniの実験を再度行い、さらに深く彼が「収縮」と呼ぶ現象について研究した。種々の媒体、例えばガラス板、木の厚板上に載せた砂、水、石松子、水銀を使用してモーダルパターンを作った。
【０００３】
１８８５年、Hermann Helmholtzが、砂が撒き散らされたインドゴム膜をガラス瓶の上に引き伸ばし、声で振動を与える実験を行い、これは１９０４年にMargaret Watts-Hughesによって再度行われ、その際にはインドゴム膜を木製の器上に引き伸ばされ、その器に接続された管内へ送り込まれた音声によって振動を与えた。
スイスの科学者Hans Jennyは、「Kymatic'in 1967」という著書を出版し、その中で「Tonoscope」と名づけた中間の電気音響機器を用いることなく音響的に振動パターンを作成する装置に言及している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日までに、関連した音響信号を粒状物質のパターンとして表示することの価値が十分に認められておらず、また前述のパターンを作成でき、かつ各種の場合に適用できる電気音響装置の実現が待たれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、粒状物質のパターンを作成するための電気音響装置は、一端が閉塞され、他端が開放されたハウジングと、開放端またはその近傍でハウジングを横断するように張設され、ハウジングの内部空間を形成するとともに閉塞するダイアフラムと、ダイアフラム上に配設された多数の粒状物質と、ハウジングの内部空間内に設けられた電気音響トランスデューサとを備え、使用の際にはダイアフラムを水平に伸展させ、音響信号によってトランスデューサを駆動し、そこからの音響出力によってダイアフラムが付勢され、その上に配された粒状物質が音響信号を示すパターンを形成する。
【０００６】
本発明の好適な実施例において、ハウジングの上端は、ダイアフラムを覆い、粒状物質のパターンを視認可能な透明窓で閉塞されている。
この窓は、ハウジングから音声が漏れるのを規制し、反響を減らすので、“ライブ”マイクロホン等、多くの音源をトランスデューサの駆動源として使用することができる。
【０００７】
反響による問題点も、ハウジングを外筺体内へ配置することで解決することができる。その一方で、ハウジングと外筺体との間の空気の一部または前部が抜ける量を減らすことができる。
この実施例において、好適には伸縮性のあるサスペンション手段を設けてハウジングと外筺体の分離を容易にし、また、ハウジングが外筺体内に吊持されているので、ハウジングと外筺体の間で音響エネルギの直接伝導を減らすことができる。
【０００８】
ダイアフラムは、ＰＶＣなどの弾性材料で形成され、ハウジングを横断するように進展され、そのテンションが予めセットされ、または調整可能なテンションシートでよい。
電気音響装置はダイアフラムのテンションを調節するテンション手段を含むのがよい。好適には、テンション手段は複数のテンション装置からなり均一にテンションを与えるようにする。例えば、すくなくとも４個、好適には６または８以上のテンション装置を備える。好適実施例では１２個のテンション装置を備える。
【０００９】
例えば、テンション装置はダイアフラムの外周に沿って設ける。テンション装置は、ダイアフラムに直接取り付け、例えばテンション装置はワイヤを含み、そのワイヤは、小穴もしくは他の固定点を経由してダイアフラムと連結し、または例えば保持環を介して間接的に連結してもよい。
【００１０】
好適には、テンション装置は均一にテンションを与えるためにダイアフラムの外周に沿って等間隔に配置される。
好適には、テンション装置は、テンション部材と調整装置とから成る。テンション部材は、ワイヤ（例えば金属ワイヤ）、ストラップ、帯紐などダイアフラムと連結可能な物であり、調整装置はテンション部材に作用して設定されたテンションをダイアフラムに与える。
【００１１】
テンション部材は、例えば接着剤を使用したり、縫い付ける方法でダイアフラムに形成された穴（例えば小穴）に取り付けることでダイアフラムと連結させてもよい。
調整装置は、テンション部材にテンションを与える。調整装置は、例えば電気音響装置のハウジングに固定する。テンションは、ダイアフラムとテンション装置の間にあるテンション部材の長さを短くすることでテンション部材に与えることができる。例えば、調整装置はテンション部材の長さを変えるためにテンション部材を巻くための巻き取りギアを供える。また、調整装置には巻き取りギアを駆動するための回転ホイールまたは回転螺子を備える。
【００１２】
ユーザがダイアフラムのテンションを正確に監視できるように、テンション手段がテンション計器を含むのがよい。好適には、各複数のテンション装置がテンション計器を含む。テンション計器は、ばね式計器または他の機械式計器でよい。これにより、各テンション装置のテンションを示すことができる。
【００１３】
実施例において、テンション手段は、ダイアフラムの外周縁に挟持された２個の保持環に取り付けられた複数のテンションロッドを含む。テンションロッドは、全てのロッドにテンションを与える中央調整装置に連結するのがよい。例えばその調整装置は螺子付ロッドと回転ホイールを含み、回転ホイールの回転により螺子付ロッドをテンションロッドに対して移動させることで、テンションをロッドから保持環に与えるようにしてもよい。ロッドによる保持環に加えられる力の変動により、ダイアフラムのテンションを変えることができる。例えば、保持環間の保持力が増加すると、ダイアフラムのテンションを増加させることができる。
好適には、テンションロッドはダイアフラムの外周に沿って等間隔に配置される。
この配置は、オーケストラ用のドラムの機械式調律装置の配置と同様である。
【００１４】
本発明には電気音響装置の調律方法も含まれる。この方法は、ダイアフラムに調律用音響信号を加え、テンション手段を調整することにより、ダイアフラム上に形成されるパターンを、当該調律用音響信号に関連して予め決められている調律パターンと一致させるものである。
その予め決められている調律パターンは、例えば、一連の調律指示として提供される。
好適には、この方法は、調律用音響信号がダイアフラムに加えられる前に最初の調律テンションをテンション手段に加えるステップを有する。
【００１５】
粒状物質は、例えばサイズが２５０〜１０００ミクロンの破砕した水晶や球状マイクログラスなどが使用できる。
電気音響トランスデューサは、例えばハウジング内に同軸に配されたラウドスピーカであり、その音響出力はダイアフラムの下側に向けて出力されるようになっている。
【００１６】
他の実施例において、ハウジングは導波手段を備え、その導波手段は電気音響トランスデューサからの音響信号をダイアフラムの上面または下面に投射するよう配置されている。
【００１７】
この実施例において、さらにハウジングの外側に設けた可視パネルに粒状物質のパターンを投影する手段を設けてもよい。
パターン投影手段は、ハウジングの空間内に設けられた光源と、ダイアフラムの下側に配置されたレンズ、好適には平面フレネルレンズと、ダイアフラムの上側に配置されたフォーカスレンズとから成る。この場合、ダイアフラムは透明である。
【００１８】
さらに他の実施例では、ダイアフラムの上側に配置され、離れた場所で見るためのビデオカメラが設けられ、粒状物質のパターンを当該場所で見ることが可能になっている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明装置は、多くに適用でき、パターンを発生させる音響信号は多くの種類の発生源から発生させることができる。例えば、この装置は、音楽の基礎や種々の形の音響信号を用いた音楽の勉強に使用可能であり、また言語療法士が、脳梗塞の患者や、聾者、耳の遠い患者に対する訓練の補助として人間の声に由来する音響信号を使う作業の際に使用することが可能である。その他にも適用できるのは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
例として本発明の実施例について詳細を添付図面と共に説明するが、添付図面のうち、
図１ａは、本発明の第１の電気音響装置の垂直断面図であり、
図１ｂは、図１ａの詳細を示す拡大図であり、
図１ｃは、図１ｂのＣ部矢視図（上部縁部材は取り外してある）であり、
図２は、本発明の第２の電気音響装置の垂直断面図であり、
図３は、本発明の第３の電気音響装置の垂直断面図である。
【００２１】
図１に示す第１の本発明に係る装置は、番号２で示すハウジングを備え、それは好適には断面円形で、例えば透明または不透明のアクリルで形成されている。
ハウジング２の詳細なサイズや形状、壁部の厚さや材質は、駆動された装置の急激な共振を最大限減少させ、また、しっかりした粒状物質のパターンを形成できるように選択する。共振について言えば、とがったハウジングよりカーブしたハウジングのほうが良く、その理由は波面がハウジングの内面に反射する方式による。
【００２２】
ハウジング２は、アクリル板６によって底面が閉塞された筒状部材４を備え、そのアクリル板は筒状部材４内でＯリング８によってシールされている。
ダイアフラム１０は、一般的なＰＶＣのシートであり、厚さが０．２ｍｍであり、筒状部材４の上部を閉塞している。さらに、上下の輪状縁部材１２，１４は、筒状部材４の上端に取り付けられ、下輪状縁部材１４と筒状部材４との間にはシール接続するＯリング１６が介挿されている。
【００２３】
ダイアフラム１０の縁部は、上下の輪状縁部材１２，１４の間に位置し、複数の、例えば12個のテンション装置１８が筒状部材４の周囲に等間隔で配置され、ダイアフラム１０と縁部材１２，１４との間でダイアフラム１０のテンションを調整可能になっている。
各テンション装置１８は、ダイアフラム１０と連結された一本のワイヤ２０と、回転螺子２４によって回転し、その周囲にワイヤ２０を巻回すると共に、ダイアフラム１０にテンションを与える巻取りギア２２とから成る。
【００２４】
ダイアフラム１０の材質、特にダイアフラム１０の密度、厚さ、剛性およびダイアフラム１０の全体面積は、本装置により表示／研究される音声の周波数領域に関して重要な要素である。例えば、小さくて剛性の優れたダイアフラムは、大きいダイアフラムより簡単に高周波数モードの共振をさせることができ、さらに弾力性のあるダイアフラムは、簡単に低周波数モードの共振をさせることができる。
【００２５】
テンションの配分によるダイアフラム１０の全体的なテンションは、本装置の運転に重要であり、効果的に装置を「調律」するには重要であり、表示される形態パターンが典型的な形状であることが望ましい場合は特に重要である。そこで、好適にはテンション装置１８は工場出荷時には２０℃で気圧１０１０ミリバールでセットされるが、環境温度および局所気圧はテンション装置１８の調整により調節可能である。
【００２６】
特定の状況下において、特別なプロトコール、例えばトランスデューサ２６に特定周波数の正弦波信号を入力することによりダイアフラムを付勢することにより本装置の調整を行うようにしてもよく、調律されたダイアフラム１０では典型的な形状が粒状物質の中で観察される。
好適には、膜へのテンションの付与は、スプリングゲージ等のテンションゲージにより計量できるようにするとよい。
【００２７】
特定の温度や気圧条件の範囲内において運用される簡単な構造で経済的な装置では、ダイアフラム１０のテンションは工場で予めセットされ、上下の縁部材に挟まれたダイアフラム１０は、その後は調整を行わなくてもよい。
【００２８】
電気音響トランスデューサは、例えばフルレンジのラウドスピーカ２６であり、ハウジング２内においてダイアフラム１０の下側に配置され、そのラウドスピーカはバフル板２８に取り付けられ、筒状部材４およびダイアフラム１０と同軸に配置し、その音響出力をダイアフラム１０の下側に向けている。
外部入力源からラウドスピーカへの入力ケーブル３０は、筒状部材４に設けた気密パッキン３２を通して伸ばされている。
【００２９】
ラウドスピーカ２６の背圧は、「無限バフル」の構成による十分に囲い込まれているので、
a)  トランスデューサの自然共振は弱まる傾向があり、トランスデューサの全体的な反響は平坦化される。これにより、ダイアフラム１０が共振のミニマムピークで付勢されるようになる（このようなピークがもし存在すると、ダイアフラムの不均一な付勢や、予期されている形態パターンが崩壊してしまう）；
ｂ）ハウジングからの音の漏洩が減少する。
【００３０】
ラウドスピーカ２６とダイアフラム１０との間の距離は重要ではないが、ファイレシオ（１：１．６１８）に基づく距離が、一般的に最適な距離である。すなわち、ダイアフラムの直径を10ユニットとすれば、ラウドスピーカとダイアフラムとの間の距離は６．１８ユニットとする。
科学的なこのルールの例外は、波長の短い場合のパターンの場合であり、当該距離が短いか、ラウドスピーカとダイアフラムが直接連結されていると、より良い結果が得られるであろう。
【００３１】
粒状物質３４は、例えば水晶の結晶を粉砕したもので、２５０から１００００ミクロンで篩いにかけられたもの、又は独自に開発した同サイズの球状ガラス粒であり、ダイアフラム１０上に撒き散らかされている。多数の粒状物質３４は、研究する周波数に依存する研究材料である。例えば、低音周波数（例：５００ヘルツまで）によるパターンはほとんどの粒状物質で形成することができるが、高音周波数（例：５００ヘルツから２０キロヘルツ）によるパターンは低質量の粒状物質のほうがより良く形成できる。この理由は、波長が短いために、高周波数の振動モードが周波数の増加に伴って徐々にダイアフラムの振動を減少させるからである。
【００３２】
そこで、質量の小さい粒状物質のみが中心付近に運ばれてしまい、重い粒状物質は摩擦によってその場所に留まる傾向がある。これに対する一つの方法は、別の高周波数トランスデューサまたはメイントランスデューサとアレイ状に配されたツイータを使用することである。これにより、大きな音圧レベルが高周波数で得られ、高周波数でダイアフラムの付勢／振動を増加することができる。
【００３３】
粒状物質の体積は、パターン形成にとって重要な要素である。体積が大きすぎると、好適なパターン形成が妨げられ、逆に小さすぎると不完全なパターンとなってしまう。粒状物質の最適な体積はダイアフラムの面積と関係し、ダイアフラムの面積２００ｃｍ2当り粒状物質１cm3が好適であることが分かった。
【００３４】
透明な音響窓３６は、上側の縁部材１２にシールされて配置され、本装置の上端を閉塞し、粒状物質３４をダイアフラム１０上に留め、音がハウジング２から漏洩するのを減少させる。ダイアフラム１０の上面と窓３６の底面との間の空間は厚さが例えば２０mmあれば、窓３６の下側で粒状物質３４が自由に運動可能であり、音の漏洩も僅かである。音響窓が無いと、音響的フィードバックが起きて、音源としての「ライブ」マイクロホンの使用がほどんど不可能になる。
【００３５】
粒状物質３４のパターンがはっきり見えるように、粒状物質３４とダイアフラムとでは色のコントラストが高くなるようにしている。粒状物質３４を染める色は、篩で分けた等級毎に色分けしてもよく、決められたプロトコールで粒状物質を色分けしてもよいし、粒状物質を振動を付与することで仕分けしてもよいし、カラー化することでパターン内でのカラー縁取り効果もある。
【００３６】
もし、ダイアフラムが水平でなければ、粒状物質３４がダイアフラムの一方へ偏ってしまうので、ダイアフラム１０の水平度も重要な要素である。例えばブルズアイ型のアルコール水準器がこの目的に合っており、本装置に一体に設けてもよいし、別体としてもよい。
【００３７】
本装置を使用する場合、ラウドスピーカ２６と、予め記録された音響信号を使ってもよく、当該信号は声、音楽、発振器の波形などであり、それらは本装置の一体または別体に設けられた電子部の固体メモリに適宜記憶してもよい。また、音響信号は本装置で使用するコンパクトディスク、ミニディスク等の音響信号記憶媒体に記憶してもよく、ユーザはこれらを適宜な再生装置で再生し、独自に開発したケーブルで接続したり、音響信号を音響的に本装置の電子部へ送信して同部の内部マイクロホンを介して受信してもよい。
【００３８】
外部ライブマイクロホンを本装置に設けて音声パターンを視認するようにしてもよいが、マイクロホンとハウジング２との距離を本装置の電子部の全体的なゲインと相俟って注意深く制御するために注意が必要である。そうでないと、音響的フィードバックが起きることがある。
【００３９】
パターンを形成させるために、最初に粒状物質をノイズパルスを使ってダイアフラム上に均一に撒き散らしてもよい。これは、例えば１秒の爆発的なピンクノイズを使って行うことができ、当該ノイズは本装置の電子部の固体メモリに適宜記憶させておき、電子部のコントロールパネルのボタンを押すことで取り出すようにしてもよい。十分なレベルの爆発的ノイズはトランスデューサに供給され、粒状物質をダイアフラムの表面上にランダムに撒き散らす。
【００４０】
使用中、本装置は粒状物質３４内に音の調和構造を示すパターンを形成する。粒状物質３４は、ラウドスピーカ２６から放射された入射音によって音響振動モードで付勢されているテンションが加えられたダイアフラムの中心部に集合する。
ラウドスピーカ２６に供給される信号が単純な正弦波の場合、簡単な構造の形態パターンが形成され、一方供給される信号が調和に富んだ複雑な音楽波形の場合、複雑なパターンが形成される。本装置は、一貫した方式でパターンを形成し、ダイアフラムの調律は、設計パラメータに従う。
【００４１】
上記装置は多くの用途に適用でき、例えば、
教育用、例えば音楽の基礎や音楽学；
自然史博物館、例えば鳥の鳴き声パターンや陸上動物／水棲動物の音声パターンの展示；
古代博物館、例えば古代の楽器のパターンの展示；
科学博物館、例えば数学的解析パターンを使った宇宙の物理的普遍性の解明の補助や現代楽器のパターンの展示；
家庭におけるエンターテインメント、例えばコンパクトディスクやミニディスクに録音されている音響信号のパターンの観察や音声パターンの観察である（音響的フィードバックを最小限にする基本的な予防措置をとること）。
【００４２】
図２に本発明に係る第２の電気音響装置を示すが、ここでは図１の装置が外筺体３８内に配置され、ハウジング２からの音声の漏洩を最小限に減らして音響的フィードバックをさらに制御することができる。この構造により、「ライブ」マイクロホンを音源としてほとんどの環境下で使用することが可能になる。
【００４３】
特に外筺体３８は、筒状部材４０と、その一端にシールされたベース板４２とから成り、筒状部材４０の上端は透明窓４４によって閉塞されている。筒状部材４０とベース板４２は不透明なアクリル製でもよいが、窓４４はガラスまたはプラスチックで形成すればよい。外筺体３８は、吸音材で内面を覆うことで、内部の定在波とその反射波を減じ、外筺体の音の減衰性を高めることができる。
【００４４】
ハウジング２は、外筺体３８内に吊持され、ハウジング２と外筺体３８との間の音響エネルギの直接伝導が最小限にされている。
更に、ハウジング２の上部には周方向へ間隔を置いて配置されたシリコーンラバー製のサスペンション部材４６がハウジング２と外筺体３８との間で反応するようになっており、例えば上下のセットで３個のフォームラバー製のバッファ４８が周方向へ間隔をおいて配置され、フォーム製の音響支持コーン５０が板６に設けられ、板４２の対応する凹部に嵌っている。
【００４５】
筒状部材４と４０間の環状空間は幅が例えば５０ｍｍであり、窓３６と４４との間の距離はダイアフラム１０の像が最小から最大の間に維持される。この窓３６と４４との間の距離は、音声の減衰性には重要ではないが、窓３６と４４の厚さは例えば１２ｍｍである。
【００４６】
図２に示す本装置の外筺体３８は、音響スクリーンの役目をし、ラウドスピーカ２６にライブマイクロホンの信号が入力されると、図１に示す装置より音響的フィードバックを更に多く減少させることができる。音声パターンは、マイクロホンとトランスデューサの接近について特に注意を払わなくても簡単に形成できる。
【００４７】
図２に示す本装置が適用できる用途は、
言語療法士の訓練、例えば、脳梗塞の患者や、聾者、耳の遠い患者に対する訓練、患者は自ら発した音を、音響的フィードバックにほとんど邪魔されること無く「見る」ことができる；
声楽のトレーニング、声楽家が自らまたは指導者によるトレーニングで、例えば母音を正確に発音するのに好適である；
上音訓練、例えば声の調和を行うことであり、図２の装置は調和の訓練を目で見る方式で行うことができる。
【００４８】
図２の装置において、もしハウジング２と外筺体３８との間の空気の量が部分的または全体的に排出すると、外筺体３８の減衰性がさらに増加し、音声パターンをささやき声やとても静かな音から形成することが可能になる。
部分的な空気の排出であっても音声漏出には大きな効果があり、排出量が大きくなればなるほど外筺体３８の減衰性が上がる。
いずれの装置においても、空気の最適排出量は、使用する材料の精密な減衰性や本装置の製造法に依存している。
【００４９】
図３には、図1および図2の装置を更に改良した実施例を示し、その装置は、ダイアフラム１０上の粒状物質のパターンを天井、壁または特定のスクリーンへ投影することができ、ダイアフラム１０の直接のオキュラービジョンを除いて可視パターンを表示し、多くの人々に当該パターンを見せることができる。
【００５０】
図３において、図1および図2と同一の部材には同一の符号を付し、ハウジング２と外筺体３８はともにボウル状に形成され、筒状部材４と４４により透明なダイアフラム１０へ至る導波路５２が形成されている。ラウドスピーカ２６は音声を下方へ放射して、その音声を矢印Ｓに示すように導波路５２を通って上下の縁部材からダイアフラム１０上へ集中させる。
【００５１】
光源５４はハウジング２の下部でラウドスピーカ２６の上方に配置され、平坦なフレネルレンズ５６がダイアフラム１０の下側に配置されている。例えば１０から２０ｍｍの間隙がレンズ５６とダイアフラム１０との間に形成され、装置の駆動によりダイアフラム１０がレンズ５６に接触するのを防止している。
【００５２】
フォーカスレンズ５８はダイアフラム１０の上側に配置され、例えば筒状部材４０から間隔を持って延設された３個の曲折支持部材６０によって保持されている。
そこで、粒状物質３４でパターンを形成するために本装置を駆動すると、光源５４からの光がレンズ５６を通過し、さらにダイアフラム１０を通過してレンズ５８でフォーカスされる。画像はオプションの／取り外し可能な／調節可能なミラー（不図示）に投射して、壁や特定のスクリーンへ投影するようにできる。また、ミラーを設けることなくパターンを天井へ投影することもできる。
【００５３】
ハウジング２の内部は１対の水平金属トンネル６２によって換気でき、当該トンネルは光源５４の両側に設けるとともに、金属の温度によって筒状部材４、４０の材料を変形させないように断熱スリーブで保護された導波路５２へ連通している。一方のトンネル６２の一端は空気流入口として作用し、ファン／エアフィルタ６４は光源５４を通過した空気を反対側のトンネル６２へ送る。
【００５４】
他の実施例では、パターンを離れた所で見ることができたり、大勢の人が見ることができ、図１、２の装置のダイアフラム１０の上側にビデオカメラを配置し、カメラからの信号をクローズド回路を介して特別に開発したモニタ、プロジェクタ、その他の表示装置へ供給したり、普通のテレビに送信したりする。
本装置は、装置内の電気音響コンポーネントに供給される音響信号と一致する粒状部材のパターンを形成できるので、当該パターンは問題の信号の調和構造を表示することができる。
【００５５】
さらに本発明に係る他の実施例では、形態パターンのビデオまたは映写動画を見るようにしてもよい。例えば、２５分の１秒毎に記録されたサウンドトラックをサンプリングし、そのサンプルを引き延ばした例えば５秒の形態パターンを形成するようにしてもよく、この場合、図１、２または３のいずれの装置を採用しても、ビデオに録画または映写フィルムに記録されたフレーム毎に順次行えばよい。この方法では、１秒間に２５フレーム以上で再生してパターンの動画を作成したり、録音された音声と同期して見ることができ、視認要素が録音された音声の調和構造を表示するのでリスニングの楽しみが増える。
【００５６】
さらに改良した本発明に係る実施例では、形態パターンをコンピュータ処理し、この場合、まず図１，２または３に示す本発明の装置で表示したワイドレンジの音響信号の形態化現象をデジタル化して記憶し、例えば陰極線管、コンピュータのモニタ、液晶スクリーン、プラズマモニタ、ビデオプロジェクタ、ハンディ表示装置などで見ることができる。ライブまたは録音源からの音声はマイクロホンによって電気音響信号に変換される。この信号はＡ／Ｄコンバータに供給され、コンピュータにより例えば１秒当たり２５回以上のサンプリングレートで処理される。音響サンプルの波形は、コンピュータのメモリに記憶されている全ての音響サンプルと比較され、最もマッチするサンプルを識別する。このマッチしたサンプルが、形態パターンのデジタル化した画像のコンピュータメモリから記憶されている音声サンプルとともにリリースをトリガする。そこで、一連のパターンの動画を、録音またはライブの音源と同期させて見ることができる。
【００５７】
また、さらに、予め記録しておいたデジタルソースを使い、コンピュータのメモリに記憶されている波形と比較される波形を発生させることもできる。
デジタルソースとしては、ＣＤ、ＤＶＤ、固体メモリなどが使用できる。本装置にはＣＤ、ＤＶＤ、メモリカードなどのリムーバルデジタルメディアを再生する手段を設けてもよい。また、さらに本装置にはデジタルソースへ接続するための手段を設けてもよい。好適には、本装置にはデジタルサウンドファイルを記憶するメモリを設けるとよい。
本装置には、例えば液晶スクリーンのような形態パターンのデジタル化した画像を表示する表示手段を設けてもよい。本装置には、カラースクリーンおよび、好適には形態パターンのカラーを強める手段を設けてもよい。
【００５８】
場合によっては、本装置は手で持って使用できる装置にもできる。装置にはバッテリ、好適には充電可能バッテリを設けてもよく、これにより装置を移動させることができる。本装置には内蔵マイクロホンを設けてもよい。この場合、ユーザは、コンサートホールや家庭で、または異動しながら形態パターンの変化を見て楽しむことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１ａ】本発明の電気音響装置の第１の実施例の垂直断面図である。
【図１ｂ】図１ａの詳細を示す拡大図である。
【図１ｃ】図１ｂのＣ部矢視図（上部縁部材は取り外してある）である。
【図２】本発明の電気音響装置の第２の実施例の垂直断面図である。
【図３】本発明の電気音響装置の第３の実施例の垂直断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
２  ハウジング
４  筒状部材
６  アクリル板
８  Ｏリング
１０  ダイアフラム
１２  上輪状縁部材
１４  下輪状縁部材
１６  Ｏリング
１８  テンション装置
２０  ワイヤ
２２  巻取りギア
２４  回転螺子
２６  ラウドスピーカ
２８  バフル板
３０  入力ケーブル
３２  気密パッキン
３４  粒状物質
３６  窓
３８  外筐体
４０  筒状部材
４２  ベース板
４４  透明窓
４６  サスペンション部材
４８  バッファ
５０  音響支持コーン
５２  導波路
５４  光源
５６  フレネルレンズ
５８  フォーカスレンズ
６０  曲折支持部材
６２  トンネル
６４  ファン／エアフィルタ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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