(57)【要約】【課題】集音効果が高く、指向性が向上する音響レンズを提供することを目的とする。  また、この音響レンズを用いた音響装置の提供を目的とする。【解決手段】音源に共鳴する張設されたフィルム体を有し、前記フィルム体は一つ以上の開口部を有し、前記開口部は前記フィルム体よりも柔らかい材質からなる膜体で塞がれていることを特徴とする。【選択図】  図１
2020016732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源に共鳴する張設されたフィルム体を有し、
前記フィルム体は一つ以上の開口部を有し、
前記開口部は前記フィルム体よりも柔らかい材質からなる膜体で塞がれていることを特徴とする音響レンズ。
【請求項２】
前記フィルム体は樹脂製のフィルム基材に金属の薄膜が積層されていることを特徴とする請求項１記載の音響レンズ。
【請求項３】
前記開口部を塞いだ膜体は繊維状の音響的半透過膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の音響レンズ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の音響レンズと、音源とを開放状態にて平行配置してあり、前記音響レンズに有するフィルム体が音源に共鳴するものであることを特徴とする音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響メタマテリアルを用いた音響レンズ及びそれを用いた音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に音は、個体の壁等に当たると、そこで反射され、壁等を通過しない。
また、この壁等に穴を開けてもそこを通過する音は僅かで、小さな音になる。
これに対して、非特許文献１には硬いアクリル板に４つの穴を開け、この穴にラップを貼り付けると穴に音が集中し、異常な透過現象が生じることが報告されている。
しかし、非特許文献１には、このような現象が生じることが記載されているものの、具体的にどのように活用できるかは記載されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「Giant acoustic concentration and extraordinary transmission in Zero - mass metamaterials」, J.J.Park et al., Phys. Rev. Lett. (in press)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、集音効果が高く、指向性が向上する音響レンズを提供することを目的とする。
また、この音響レンズを用いた音響装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る音響レンズは、音源に共鳴する張設されたフィルム体を有し、前記フィルム体は一つ以上の開口部を有し、前記開口部は前記フィルム体よりも柔らかい材質からなる膜体で塞がれていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る音響レンズは、駆動源を有していなく、各種駆動方式の音波の前にこの張設されたフィルム体が共鳴するように配置される。
ここで、単にフィルム体を配置しただけでは反射により音が籠もってしまうので、表裏貫通した開口部を形成するとともに、この開口部を塞ぐように周囲のフィルム体よりも柔らかい膜体を貼ることで、この膜体に音が集まり、透過する際に平面波に変換される。
【０００７】
よって、本発明に用いるフィルム体は、音源と共振可能であればその材質に制限がない。
本発明に係る音響レンズ自体は、駆動源を有していないことから、例えば厚み１００μｍ以下のメタルフィルム，樹脂フィルム等が例として挙げられる。
製作しやすく、張設するのが容易な点では、樹脂フィルムが好ましい。
この場合に、音は軽くて硬いものに良く響くので、樹脂フィルムの場合には、そのフィルム基材に金属の薄膜を積層するのが好ましい。
積層方法としては、スパッタリング等、一般的な蒸着方法を用いることができる。
【０００８】
フィルム体に設ける開口部は、集音効果とその透過性を考慮して設計される。
フィルム体に対する開口部の開口比率が高くなり過ぎると、フィルム体が共振しなくなる。
また、強度も低下する。
よって、開口部のフィルム全体に対する開口比率は、５〜２０％の範囲が好ましい。
開口部は１つ以上あればよく、複数の穴を配置してもよく、円形状に制限されるものではなく、方形，ひし形，星型等でもよく、それらを各種形状に配置してもよい。
【０００９】
本発明においてフィルム体の開口部を塞ぐ膜体は、フィルム体よりも柔らかくすることで、ここに集音し、平面波に変換され、透過する。
例えば、繊維状の音響的に半透過性の膜体が好ましい。
化学繊維，天然繊維が例として挙げられる。
この場合に、シルク，パルプ等の天然素材を用いると、静電気を逃がす効果も得られる。
【００１０】
本発明に係る音響装置は、上記の音響レンズを音源に対して開放状態に平行配置して用いる点に特徴が有る。
ここで、開放状態と表現したのは、従来のパッシブラジエーター等、スピーカーと膜との間が密閉され、中の空気を媒体として共鳴するものを除く趣旨である。
音響装置としては、ヘッドホン，イヤホン，スピーカー，拡声器等が例として挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る音響レンズ及びそれを用いた音響装置にあっては、音源から発生する音でフィルム体が共鳴（共振）するとともに、開口部の膜体に音を集め、位相速度と群速度を揃えた平面波として透過させることができる。
これにより、音源から拡散された音の解像度を再構築し、指向性が向上する。
また、鼓膜のトランジェット特性による聴き疲れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明に係る音響レンズを用いたヘッドホンの例を示し、（ｂ）は音響レンズを示す。
【図２】（ａ）は音響レンズの平面図、（ｂ）は部分拡大図を示す。
【図３】音響装置の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る音響レンズ１０及び音響装置の構成例を以下図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明に係る音響レンズ１０をヘッドホンに用いた例を示し、音響レンズ１０を図１（ｂ）、図２に示す。
【００１４】
音響レンズ１０は、図２（ｂ）に部分拡大図を示すように複数の開口部１２ａ，１２ｂ，・・・を有する樹脂製のフィルム体１２を枠体１１に張設してある。
開口部１２ａ，１２ｂ，・・・には、繊維状の膜体１３をこの開口部を塞ぐように裏面側に貼り付けてある。
本実施例では、フィルム体１２の裏面にガーゼを二重にして貼り付けた後に、フィルム体を枠体１１に引っ張るようにして張設した。
本実施例は枠体１１をリング形状にし、周囲に取付孔１１ａを設けてある。
また、開口部のフィルム体に対する開口比率は約１１％であり、膜体１３の厚みは約２５μｍである。
また、フィルム体１２の表面には、金属の薄膜を真空蒸着してある。
本実施例は小さな面がタイル状に配置され、その周囲及び中心に開口部１２ａ，１２ｂを有しているが、この配列形状に制限はない。
【００１５】
このような音響レンズ１０を図３に示すようにラウドスピーカーからなる音源２の前部３〜１０ｍｍ離して平行に配置し、その結果を評価した。
図３にて、フィルム体１２を張設しつつ、振動が妨げられないようにスポンジ１４とスポンジ押え１５にて、フィルム体１２を枠体１１に取り付けた。
このように、音源の前部に音響レンズを取り付けることで、音が拡散しにくく指向性が高くなり、遠方まで聞き取りやすくなることが確認できた。
音源としては、このラウドスピーカーに限定されるものではなく、平面駆動等を含む各種音源に用いることができる。
【符号の説明】
【００１６】
１        ヘッドホン
２        音源
１０      音響レンズ
１１      枠体
１２      フィルム体
１２ａ    開口部
１２ｂ    開口部
１３      膜体
【図１】
2020016732.tif 000003
【図２】
2020016732.tif 000004
【図３】
2020016732.tif 000005