JPH0129273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広範囲方向を探知するサーチライト
ソナーやスキヤンニングソナー等の水中探知装置
に係り、特には広範囲方向から帰来する探知信号
の時間的経過を表示する表示装置に関する。

従来のこの種の水中探知装置は、例えば広範囲
方向に無指向性の超音波パルスを送波する一方、
各方向から帰来するその反射波を、各々の方向に
対して個別的に指向方向を有する超音波受波器で
受波するようにしている。そして、各方向から帰
来してきた反射波を表示装置のブラウン管上に表
示するときは、各々の反射波を高速度で時系列化
することにより等距離線上の反射波をサンプリン
グし、そのサンプリング信号により、スパイラル
走査を行うブラウン管の電子ビームを輝度変調し
て、各方向からの反射波を各々の対応方位位置に
て表示する。

ところが、このような表示装置においては、超
音波受波器の指向性に起因して、反射波がブラウ
ン管でモザイク状に表示されることが多い。ま
た、水中から帰来する反射波が船舶の動揺等によ
り比較的不安定であるので、表示器上では雑音が
表示されているのか、探知物体が表示されている
のかの判別が比較的困難である。特に、探知物体
が小物体であるときは、表示器上ではその探知物
体が点状に表示され、しかも船舶の動揺等により
点滅表示されるため、探知物体の判別が一層困難
である。

また、このような表示装置にあつては、探知物
体を瞬時毎に表示するため、探知物体の時間的経
過に伴なう動きについては操作者による探知物体
の過去の動きに対する記憶に頼らざるを得ず、し
たがつて探知物体の連続する動きを正確に把握す
ることに難点がある。

そこで、本発明者らは、広範囲方向の探知結果
を表示するとともに、特定の方向から帰来する探
知信号を選出し、その選出した探知信号を同一の
表示器上に表示させる装置を提供した（特願昭56
−157196号（特公昭62−37348号公報）参照）。こ
の装置によれば、探知物が小物体である場合にも
それが漁船の進行に伴つて時系列的に表示される
ため、識別を容易に行うことができる。

しかしながら、上記の装置においては、探知信
号の時間経過を記憶するメモリは、深さ方向（ｍ
ビツト）×時間経過（ｉビツト）の記憶容量しか
備えておらず、広範囲方向の内、特定した単一の
方向からの探知信号の時間経過を表示するに留ど
まる。したがつて、探知物体は漁船の進行に伴つ
て平面的に表示されるだけである。

一方、魚群等は海中に三次元的に分布するもの
であるから、その分布状態を把握するには、実際
の魚群の分布に合わせたかたちで探知信号が立体
的に表示されることが好ましい。

本発明の目的は、上述に鑑み、広範囲方向の探
知結果を表示器上に表示するとともに、広範囲方
向の探知信号の内、互いに近接する複数方位から
の探知信号を選出し、選出した複数方位の探知信
号を同一の表示器または別に備えた表示器上に、
各方位に応じてそれぞれ深さ方向に異なる縮尺率
で重ね表示することにより、探知物体が立体的に
表示されるようにし、これによつて探知物体の識
別が容易でかつその分布状態を直感的に把握でき
るようにすることを目的とする。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

なお、本発明においては、連続する複数方位か
らの探知信号の時間的経過を表示器上に重ね表示
することにより、複数の方向についての探知信号
の時間的経過を同時に表示することができるよう
にする一方、隣接方向との関連も分かり易くかつ
立体的に表示することができるようにしている。
また、本発明においては、全方向の探知信号の時
間的経過をメモリーに記憶させることにより、任
意の方向の探知信号を任意の時刻に表示すること
ができるようにしている。

先ず、本発明の実施例の詳細な説明にはいる前
に、本発明における探知信号の表示方式について
第１図を参照しながら簡単に説明する。

第１図はスキヤンニングソナーで受信された連
続する３方位からの探知信号を表示器上に重ね表
示した表示例を示す図である。第１図の表示器の
表示図面において、Ｘ方向は深度方向を示し、Ｙ
方向は時間方向を示す。連続する３方位をそれぞ
れ符号でｎ、ｎ＋１、ｎ＋２であらわす。今、表
示範囲を深度100mとすると、ｎ方位からの探知
信号は表示画面のＸ方向の上端から下端までを０
〜100mとして表示される。この場合の画像縮尺
率は１である。次に、（ｎ＋１）方位からの探知
信号は表示画面のＸ方向の上端からX₁までを０
〜100mとして表示される。この場合の画像縮尺
率は１−ａである。ただし、０＜ａ＜１である。
また、（ｎ＋２）方位からの探知信号は同様に表
示画面のＸ方向の上端からX₂までを０〜100mと
して表示される。この場合の画像縮尺率は１−
2aである。このようにして、連続する３方位か
らの探知信号は、表示画面上においてＸ方向に少
しずつ異なる縮尺率で連続的にかつ立体的に表示
されることができる。ここでG₁，G₂，G₃は３方
位からの探知信号により表示された魚群である。
なお、上記表示例においては、各方向からの探知
信号を少しずつ縮尺率を変えて表示させるため、
発振線l₁の位置は全ての探知信号について同じに
している。この場合、縮尺率を一定とし、発振線
l₁の位置を少しずつ各探知信号に対応してずらせ
てもよい。さらに、上記表示例における各探知信
号の表示画面は、それぞれの画像縮尺率に対応し
て等差的にその大きさが異なつているが、等比的
にその大きさが異なるようにしてもよい。

また、上記表示例において、３方位からの探知
信号に基づく画像G₁，G₂，G₃が重なり合つたと
きには、図示のようにｎ方位に関する画像G₁が
最優先され、その次に（ｎ＋１）方位に関する画
像G₂が優先される。次に、３方位からの探知信
号が上記した優先順位でもつて少しずつ異なる縮
尺率で重ね表示されることになるが、例えば海底
では、３方位の海底が連続的にl₂，l₃，l₄のよう
に重ね表示され、このためｎ方位と（ｎ＋１）方
位の海底線l₄，l₃が非常に分かりにくい。そこで、
各方位の探知信号に対応する表示画面上の表示信
号の周囲を各方位に対応して予めに決定された色
で囲む一方、その色を含めて前記優先順位でもつ
て探知信号を重ね表示させる。なお、この場合、
上述のように表示信号の周囲全体を特定の色で囲
まない代わりに、海底判別により海底の上端だけ
を特定の色で囲むようにしても分かり易い重ね表
示を得ることができる。

次に、上述した表示方式に基づく本実施例をス
キヤンニングソナーに適用して第２図〜第４図を
参照しながら説明する。

第２図は本実施例における表示画面の模式図で
ある。即ち、本実施例の表示画面は、Ｙ方向にＬ
個の画素０、１…、Ｌ−１とＸ方向にＭ個の画素
０、１、…、Ｍ−１から構成される。また、本実
施例では、スキヤンニングソナーの全周360゜をＮ
方位に分割し、Ｎ方位からの探知信号をＬ回送信
分だけメモリーに書込む一方、メモリーから前記
探知信号を読出して、原理的には上述の表示例に
示すように、また詳しくは後述する回路手段によ
る表示操作を行つて、表示画面上に各方向からの
探知信号を重ね表示する。

第３図は、本実施例のブロツク回路図である。
なお、本実施例では説明の便宜上、次の条件に特
定する。即ち、(1)重ねる方向は３つまでとし、(2)
探知信号の上側のみを特定の色で囲むものとし、
(3)探知物体を瞬時毎に表示する表示器とは別の表
示器に表示するものとし、(4)表示器はカラーブラ
ウン管とする。なお、各構成部に付される符号は
説明順には必ずしも付されていない。

先ず、第３図において超音波送受波器１は、広
範囲方向に超音波パルスを送波するとともに、水
中内の各方向からの反射波を受波する。ここで、
超音波送受波器１は、第４図に示すように、指向
方向がθ₀，θ₁，θ₂，…，θ_N-1のように少しずつ異
なる指向性送受波器T₀，T₁，T₂，…，T_N-1が円
周方向に沿つて配列されて構成される。このよう
な構成の超音波送受波器１は、超音波パルスの送
波時に送信器２により全部の指向性送受波器T₀，
T₁，T₂，…，T_N-1を同時に励振されて広範囲方
向に超音波パルスを送波する。こうして送波され
た後各方向から帰来する反射波は、指向性送受波
器T₀，T₁，T₂，…，T_N-1によつて受波される。
受波された反射波は、時系列回路３へ送出され
る。時系列回路３は、送出されてきた反射波に係
る探知信号を電子的に切換えて時系列化するもの
であつて、例えば第４図に示すように可動端子
Sooと、指向性送受波器T₀，T₁，T₂，…，T_N-1
に個別的に対応する固定端子S₀，S₁，S₂，…，
S_N-1とで構成される。時系列回路３の固定端子
S₀，S₁，S₂，…，S_N-1の各々に導びかれる指向性
送受波器T₀，T₁，T₂，…，T_N-1からの各探知信
号は、可動端子Sooが各々の固定端子S₀，S₁，
S₂，…，S_N-1に接触することにより順次取出され
る。

時系列回路３の可動端子Sooの切換動作は、方
位カウンタ７からのカウント出力により行われ
る。方位カウンタ７は分周器８から送出されるパ
ルス列をカウントするＮ進カウンタであつて、分
周器８のパルス列を０からＮ−１までカウント
し、時系列回路３が指向性送受波器T₀，T₁，
T₂，…，T_N-1からの各探知信号を一巡してＡ／
Ｄ変換器４に送出してカウント値がＮ−１から０
になつたとき深度パルスを発生するとともにその
深度パルスを深度カウンタ６へ送出する。なお、
時系列回路３は、方位カウンタ７のカウント値が
示す方位の指向性送受波器T₀，T₁，T₂，…，
T_N-1からの探知信号をＡ／Ｄ変換器４に送出す
る。

次に、深度カウンタ６は、Ｍ進カウンタであつ
て、方位カウンタ７からの深度パルスを０からＭ
−１までカウントし、次のＭ個目の深度パルスで
カウントが０になつたときに時間パルスを発生す
るとともにその時間パルスを時間カウンタ５と送
信回路２とへ送出する。送信回路２はこの時間パ
ルスにより超音波送受波器１を駆動する。一方、
時間カウンタ５はＬ進減算カウンタであつて、深
度カウンタ６からの時間パルスでＬ−１、Ｌ−
２、…、２、１、０と減カウントし、次の時間パ
ルスでＬ−１のカウント値に戻る。

これらの方位カウンタ７、深度カウンタ６、時
間カウンタ５の各カウント値は、後述するメモリ
ー回路５７の探知信号書込みアドレス信号として
使用される。

なお、分周器８は、クロツクパルス回路１３の
出力クロツクパルス（周波数f₀）を、探知範囲設
定器９の設定値にしたがつて分周する。例えば探
知距離が500mであり、水中音速が1500m／secで
あるとすると、分周器８の出力パルス周波数は次
式で与えられる。

｛1500／２／500｝×Ｎ×Ｍ（Hz） 一方、時系列回路３から送出された各方位から
の探知信号は、Ａ／Ｄ変換器４でＩビツトのデイ
ジタル信号に変換された後、メモリー回路５７へ
送出される。

次に、メモリー回路５７について第５図を参照
して説明する。このメモリー回路５７には、各方
位θ₀，θ₁，θ₂，…，θ_N-1に各々対応して（Ｎ−１）
個のメモリー５７１，５７２，…，５７（Ｎ−
１）が存在する。各々のメモリー５７１，５７
２，…，５７（Ｎ−１）は、各々、第２図のＹ
（時間）方向の画素数Ｌ個×Ｘ方向（深度）方向
の画素数Ｍ個×Ｉビツトの記憶容量を持つ。ま
た、各々のメモリー５７１，５７２，…，５７
（Ｎ−１）は、Ｉビツトの入力線Diと出力線Doi
（ｉ＝０，１，…，Ｎ−１）とαビツトのアドレ
ス線と、１ビツトの書込み／読出し線と、１ビツ
トの選択線とを持つ。なお、前記αの値は、Ｌ−
１およびＭ−１を２進数であらわしたときには、
それぞれ、βビツト数およびνビツト数となり、
その場合α＝β＋νの式が成立する。また、ψも
同様にＮ−１を２進数であらわしたときのビツト
数である。

次に、Ａ／Ｄ変換器４からメモリー回路５７内
の上記各メモリー５７１，５７２，…，５７（Ｎ
−１）に１ビツトの探知信号が、入力線Diを介
して入力される。深度カウンタ６と時間カウンタ
５の各カウント出力が、切換器４０，４１を介し
て各メモリー５７１，５７２，…，５７（Ｎ−
１）に入力されることにより探知信号がメモリー
に書込まれるアドレスが指定される。また、方位
カウンタ７のカウント出力がデコーダ４５でデコ
ードされて各メモリーへ入力されることにより探
知信号が書込まれるメモリーが指定される。

一方、このようにして時間および深度ならびに
方位に対応してメモリー５７１等に書込まれた各
方位からの探知信号の内、３方位からの探知信号
のみが、切換スイツチ１７，１８，１９，４２，
４３，４４で選択されることによりメモリー回路
から読出される。ここで、切換スイツチ１９はｎ
方位の、切換スイツチ１８は（ｎ＋１）方位の、
切換スイツチ１７は（ｎ＋２）方位のメモリー出
力データを選出する。また、切換スイツチ４２は
ｎ方位の、切換スイツチ４３は（ｎ＋１）方位
の、切換スイツチ４４は（ｎ＋２）方位の読出し
アドレス中の深度方向アドレスを切換える。更に
また、これらメモリーでは、読出しアドレス中の
時間方向アドレスが加算器１０により読出され、
またデコーダ４５が、読出し中は全てのメモリー
を選択するように動作し、選択されたメモリー位
置の探知信号が読出される。

メモリー５７１，５７２，…，５７（ｎ−１）
における探知信号の書込み／読出しタイミング制
御は、クロツクパルス発生器１３の出力パルスに
よつて行われる。クロツクパルス発生器１３の出
力パルスの周波数f₀は、表示器５０へ表示用探知
信号を転送する周波数である。クロツクパルス発
生器１３の出力パルスが高レベルのときはメモリ
ーへ書込みが行われ、その出力パルスが低レベル
のときはメモリーからの読出しが行われる。切換
器４０，４１、デコーダ４５もこの書込み／読出
しに対応して同時に動作し、前記出力パルスが高
レベルのときは切換スイツチが図上、左側の接点
の方に切換わり、その出力パルスが低レベルのと
きは右側の接点の方に切換わる。またデコーダ４
５は、前記出力パルスが高レベルのときは方位カ
ウンタ７のカウント値をデコードしてなる値に対
応するメモリーのみを動作させる一方、前記出力
パルスが低レベルのときは全てのメモリーを動作
させる。

クロツクパルス発生器１３の出力周波数は分周
器８の出力周波数に比較して高いので、同じメモ
リーの位置に何回も連続して探知信号が書込まれ
ることになるが、メモリーには方位カウンタ７の
カウント値が変化する直前の探知信号が記憶され
ることになる。なお、切換器４２，４３，４４で
３方位の深度方向アドレスを切換えるのは、既述
したように各方位の縮尺率が異なるためである。

次に、深度方向の読出しアドレスを示す深度方
向読出用カウンタ１５のカウント値がｘである
と、ｎ方位についてはそのカウント値はｘであ
り、（ｎ＋１）方位についてはそのカウント値は
ｘ／（１−ａ）であり、（ｎ＋２）方位について
はそのカウント値はｘ／（１−2a）でなければ
ならない。リードオンリメモリ１１，１２はその
ためのメモリであつて、一方のリードオンメモリ
１１は入力ｘに対してｘ／（１−2a）を、他方
のリードオンメモリ１２は入力ｘに対してｘ／
（１−ａ）を、それぞれ出力する。なお、このリ
ードオンメモリの代わりに乗算器を使用してもよ
い。

深度方向読出用カウンタ１５および時間方向の
読出しアドレスを示す時間方向読出し用カウンタ
１４について説明する。先ず、深度方向読出用カ
ウンタ１５は、Ｍ進カウンタであつて、クロツク
パルス発生器１３のクロツクパルスを０から（Ｍ
−１）までカウトし、次のパルスで０になつたと
きに時間方向読出用パルスを時間方向読出用カウ
ンタ１４へ送出する。時間方向読出用カウンタ１
４はＬ進カウンタであつて、深度方向読出用カウ
ンタ１５からの時間方向読出用パルスを０からＭ
までカウントし、次の時間方向読出用パルスが入
力されたときにカウント値が０になる。深度方向
読出用カウンタ１５のカウント値に加算器１６で
１を加算するのは、後述するシフトレジスタ２
３，２４，２５で１ドツト（画素）表示が深度方
向読出用カウンタ１５のカウント値に対しておく
れるのを避けるため予め進めるためである。

加算器１６の加算値がＭのときには加算器１６
は０を出力するようになつている。

次に、メモリーから読出されたＩビツトの３方
位からの探知信号は、切換器１７，１８，１９を
通つて加算器２０，２１，２２へ送出される。加
算器２０，２１，２２は厳密には減算器であつ
て、探知信号中、ｎ方位の微弱な信号が多すぎ、
（ｎ＋１）および（ｎ＋２）方位の探知信号が見
えなくなつたとき、探知信号中の微弱な信号を打
消すためのものである。加算器２０，２１，２２
により減算して０あるいは負になつたときには、
０をシフトレジスタ２３，２４，２５にそれぞれ
出力する。ここで、加算器２０，２１，２２に表
示信号強度設定器５３から同じ値の設定出力が送
出されるようになつているが、各方位毎に別々の
表示信号強度設定器を設け、各方位に対応して減
算値を変えてもよい。

シフトレジスタ２３，２４，２５は２画素分の
シフトレジスタであつて、対応する検出器２６，
２７，２８および切換器２９，３０，３１と共
に、表示信号の上端に色付けするよう動作する。
また、各シフトレジスタ２３，２４，２５には表
示用探知信号が、読出しと同スピードでクロツク
パルス発生器１３のパルスに応答して取込まれ
る。このようにして取込まれた２つの表示用探知
信号をDt，Dt＋１とする。表示器５０上では、
一方の表示用探知信号Dtが上側に表示される。
なお、上記色付けは一方の表示用探知信号Dtが
０で他方の表示用探知信号Dt＋１が０以外の時
行なわれる。即ち、一方の探知信号Dtが０、他
方の探知信号Dt＋１が０以外であることを検出
器２６，２７，２８で検出する。切換器２９，３
０，３１は一方の表示用探知信号Dt、即ち、０
を出力せずに予め与えられた特定の色A′（ｎ方
位）、B′（ｎ＋１方位）、C′（ｎ＋２方位）が表示さ
れるようにＡ、Ｂ、Ｃのデータを出力する。

切換器３２，３３は、３方位の重ね表示が行わ
れているとき例えばｎ方位の探知信号が（ｎ＋
１）および（ｎ＋２）方位の探知信号で分かりに
くいときには表示を消すために開にされるもので
ある。なお、表示方位の選択は表示方位設定器５
４および加算器５５，５６により行われる。表示
方位設定器５４にｎが設定されると、加算器５
５，５６はそれぞれｎ＋１、ｎ＋２の各方位の設
定信号を出力する。ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の各方位
の設定信号は切換スイツチ１７，１８，１９およ
び４２，４３，４４に出力され、その設定信号に
対応した位置にこれらの各スイツチの切換位置は
セツトされる。

例えば、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の各方位の代わり
に（ｎ＋１）方位のみを表示したいときには表示
方位設定器５４に（ｎ＋１）方位の設定信号を設
定し、切換器３２，３３を開にするとよい。加算
器５５，５６は必ずしも１を加算する必要はな
く、プラス、マイナスの任意の整数でもかまわな
い。

切換器２９，３０，３１を通過した表示信号
は、優先および色変換用リードオンメモリ４９に
入力される。このリードオンメモリ４９は３方位
からの表示信号中、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の順に表
示優先順位を付ける。即ち、（ｎ＋１）方位の信
号はｎ方位の信号が０の時のみ表示され、（ｎ＋
２）方位の信号はｎ方位および（ｎ＋１）方位の
各信号が共に０の時のみ表示される。これらの信
号はこのようにして表示の優先順位が付けられ、
さらに信号強度に対応して予め決定された色で表
示されるために別のデイジタル信号に変換された
後、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のＤ／Ａ
変換器３４，３５，３６およびアンプ３７，３
８，３９を通つて表示器５０の輝度端子に導びか
れる。

なお、加算器１０は、メモリー回路５７に書込
まれた最新の探知信号を表示器５０の右端に表示
させるための回路であつて、時間カウンタ５のカ
ウント値が例えば１０であるならば、メモリー５
７１からメモリー５７（Ｎ−１）までの各メモリ
ーの時間方向の10番目が表示器５０の右端に表示
される。加算器１０はまた、その加算値がＬ−１
を越えると、その加算値からＬを減算した値を出
力するようになつている。

以上説明したように、本発明によれば、広範囲
方向の探知結果を表示器上に表示するとともに、
広範囲方向の探知信号の内、互いに近接する複数
方位からの探知信号を選出し、選出した複数方位
の探知信号を表示器上に、各方位に応じてそれぞ
れ深さ方向に異なる縮尺率で重ね表示することが
できる。

これは、同一の探知物体を互いに異なる視角か
ら観察してその結果を同時表示することと等価で
あり、これによつて、探知物体を立体的に表示す
ることができる。したがつて、探知物体の識別が
容易となり、かつその分布状態を直感的に把握で
きるようになる。

さらに、本発明においては、広範囲方向の探知
信号の時間経過を全てメモリに記憶させるように
しているので、その内から任意の方向の探知信号
を適宜選出して表示することができ、探知範囲の
選出の自由度が大きくとれる等の優れた効果を発
揮することができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例を示すものであり、第
１図は探知信号の表示例の説明に供する表示画面
の模式図、第２図は表示画面の深度（Ｘ）方向と
時間（Ｙ）方向に関する画素等の説明に供する表
示画面の模式図、第３図は全体のブロツク回路
図、第４図は超音波送受波器および時系列回路の
具体的構成図、第５図は上記ブロツク回路内のメ
モリー回路の詳細図である。 １…超音波送受波器、２…送信回路、３…時系
列回路、５…時間カウンタ、６…深度カウンタ、
７…方位カウンタ、８…分周器、９…探知範囲設
定器、１０…加算器、１１，１２…リードオンリ
メモリ、１３…クロツクパルス発生器、１４…時
間方向読出用カウンタ、１５…深度方向読出用カ
ウンタ、１６…加算器、１７，１８，１９，２
９，３０，３１，４０，４１…切換器、２３，２
４，２５…シフトレジスタ、４９…優先および色
変換リードオンリメモリ、５０…表示器、５４…
表示方位設定器、５７…メモリー回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 広範囲方向に無指向性の超音波パルスを送波
   して各方向から帰来する反射波をそれぞれの方向
   に指向性を有する受波器で個別に受波し、受波し
   て得られた各探知信号を表示する水中探知装置に
   おける表示装置において、 前記探知信号について少なくとも超音波パルス
   が送波される広範囲方向（Ｎビツト）×深さ方向
   （Ｍビツト）×漁船の進行に伴う時間経過（Ｌビツ
   ト）に対応する記憶容量をもつメモリと、 このメモリに記憶された探知信号の内、互いに
   近接する複数方位からの探知信号を選出する手段
   と、 この選出手段により選出された複数方位からの
   探知信号をそれぞれ深さ方向に異なる縮尺率で読
   み出す手段と、 この読み出し手段により読み出された複数方位
   の探知信号を表示器上に、深さ方向を縦軸に、漁
   船の進行に伴う時間経過を横軸にとつて同時に重
   ね表示する手段と、 を含むことを特徴とする水中探知装置における表
   示装置。