周囲雑音イメージングを想定した音響アブラナートレンズの集束特性に関する基礎的研究

摘要

海中周囲雑音を物体探知に積極的に利用しようとする新しい考え方が注目されており，周囲雑音イメージングと呼ばれている．筆者らはFinite Difftrence Time Domain（FDTD）法による数値解析および1／5スケールの縮尺実験により，周囲雑音イメージングのための単一球面状両凹面レンズの集束音場解析を進めてきた．これより，同レンズは開口径2.0mにおいて周波数60kHzで方位解像度1degを有すると予測された．本研究では，球面収差およびコマ収差を補正したアブラナートレンズを周囲雑音イメージングに適用すると想定し，2次元FDTD法による数値解析を行い，開口直径，音源距離および屈折率に対する依存性を調べた．さらに，3次元FDTD法による平面波入射の解析結果も併せて示す．%Much attention has been paid to the new idea of detecting objects by using ocean ambient noise. This concept is called ambient noise imaging (ANI). To design an ANI system, the authors analyzed the sound field focused by an acoustic lens system constructed with a single spherical biconcave lens using the Finite Difference Time Domain (FDTD) method and the reduced scale trial of one-fifth space in a water tank. These results showed that the lens with an aperture size of 2.0 m has sufficient resolution for realizing the ANI system; for example, the beam width is 1 deg at 60 kHz. In this study, we apply an aplanatic lens correcting spherical and comma aberrations to ANI system. The dependences of aperture size, source range and refraction index are surveyed by 2-D FDTD method. And the results of plane wave incidence are also analyzed by 3-D FDTD method.