2018 Fiscal Year Annual Research Report
Sound source generation using photoacoustic effect in air
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16K14187
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
及川 靖広 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70333135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 雄介 東京電機大学, 未来科学研究科, 助教 (80466333)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 音響情報・制御 / 光音響効果 / レーザ / プロジェクション / バーチャルリアリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間全体を通じて、光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することで任意の音源を再生可能な空中音源の生成を目指してきた。
初年度は、主に理論・シミュレーション・実験による基礎検討を重点的に進めた。その結果、固体光音響理論とサーモホンの理論の間にある音圧と周波数に関する矛盾点を確認したが、サーモホンの理論の方が状況を良く説明していることが確認された。シミュレーションと実験結果より、熱容量と音圧の関係に関しては理論通り熱容量が小さいほど音圧が大きくなることが確認できた。
第2年度は、初年度の成果に基づき、物体表面を音源位置とする音響信号の再生を目指し、システム構築、実験を重点的に進めた。その結果、レーザパルスの周波数を変えることにより複数の周波数の音を再生可能で、可動式ミラーによりレーザ光照射位置を変えることができるシステムを構築した。そのシステムにより、レーザを金属、木材、炭化コルク等に照射して、音の発生を確認した。
最終年度は、これまでの成果に基づき、レーザを空中に散布した霧状の水滴等に照射することで、空中音源の実現を目指した。加湿器によって生成した霧を筒に満たし、そこに光を集光することで音の再生を試みた。筒の中を霧で満たした場合と霧を除いた場合について測定、比較を行ったところ、光の変調周波数及び倍音成分が霧に照射した場合のみで確認できた。
さらに、本研究では、光学的音響計測技術の適用について検討を加えた。位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて音波発生の様子を計測し、音源近傍の音波発生の様子を可視化した。
以上要するに、本研究では光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することでこれまでにない新しい形の音源生成を可能とした。
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