JP2002214342A

JP2002214342A - 水中探知装置

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Publication number: JP2002214342A
Application number: JP2001008279A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Inai; 光博井内
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: JP4771597B2

Abstract

(57)【要約】【課題】送信パルス幅が短くても、ターゲットで反射し
て帰来するエコー信号を見やすく表示することのできる
水中探知装置を提供する。【解決手段】表示画面に表示されるエコー信号の深度方
向の表示長さを、信号強度に応じて変えるようにした。
これによると、送信信号のパルス幅が短くて、受信した
エコー信号も短い場合であっても、画面上で、エコー信
号を深度方向に長く引き伸ばして表示することができる
ため、エコー信号を容易に識別することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中の魚等を探知
する水中探知装置に関し、特に、プランクトン層内の単
体魚の探知に適した水中探知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中探知装置は、船舶に搭載され、船体
に取り付けられた送受波器から水中へ超音波を送信し、
この超音波が魚等で反射して帰来するエコー信号を受信
して、水中の情報を表示するものである。

【０００３】このような水中探知装置では、表示部にカ
ラーディスプレイを用いたものが主流となっており、エ
コー信号をその強度に応じて色で区別して表示するよう
にしている。たとえば、反射強度の大きな水底から帰っ
てくる強いエコー信号は赤茶色で表示され、反射強度の
小さなターゲットから帰ってくる弱いエコー信号は青色
や緑色などで表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水中の魚等
には多種多様なものがあるが、群れをなして泳いでいる
群魚の場合は、反射強度が比較的大きくとれるので、表
示部には魚群のエコー信号がはっきりと表れる。これに
対して、例えば群れをなしていないイカ等の単体魚の場
合は、反射強度が弱く、表示部に表れるエコー信号は微
小なものとなるので、視認しにくくなる。また、イカは
餌を求めて水中のプランクトン層の中にいることが多い
ので、イカのエコー信号はプランクトン層のエコー信号
と混在しており、一層見づらいものとなっている。

【０００５】図１０は、従来の水中探知装置において、
イカのエコー信号と、プランクトン層のエコー信号を表
示した表示画面の例を示している。図において、３０は
水中探知装置の表示画面、３１は超音波の送信位置を示
す発振線、３２は深度を表す目盛、３３はプランクトン
層で反射されたエコー信号、３４はイカで反射されたエ
コー信号である。図１０からわかるように、イカのエコ
ー信号３４はきわめて小さく、これをプランクトン層の
エコー信号３３の中から識別するのは困難である。

【０００６】このように、イカのエコー信号３４が微小
とならざるを得ないのは、超音波を送信するための送信
パルスのパルス幅と、表示画面３０の表示分解能に関係
がある。すなわち、原理的には、図１２に示した送信信
号４０のパルス幅Ｐｗを長くすれば、反射エコーによる
受信信号の幅もこれに応じて長くなるから、表示画面３
０にエコー信号３４をある程度大きく表示することがで
きる。ところが、パルス幅Ｐｗを長くすると、プランク
トン層で反射されるエコー信号３３の強度が増大する。
すなわち、単体魚の場合は、送信信号のパルス幅を長く
しても、エコー信号の区間が長くなるだけで、信号のレ
ベル自体は変わらないが、プランクトン層の場合は、エ
コー信号は体積残響となって、送信信号のパルス幅が長
くなると、エコー信号の区間が長くなるだけでなく、信
号のレベルも追随して増大するという現象が生じる。こ
のため、プランクトン層のエコー信号３３と、イカのエ
コー信号３４とが同じような色で表示されてしまい、前
者の中から後者を識別するのが不可能となる。

【０００７】このようなことから、送信信号４０のパル
ス幅Ｐｗを長くすることには限界があり、実際には、１
５ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの送信周波数を用いる場合、パ
ルス幅Ｐｗは、深度レンジに関係なく０．１０ｍｓ〜
０．２５ｍｓｅｃ程度に選定される。このパルス幅Ｐｗ
は短いほどよく、一例として、送信周波数：８８ＫＨ
ｚ、パルス幅：０．１０ｍｓ、波数：約９波の送信信号
が用いられる。このときのパルス幅を表示画面上での距
離に換算すると、１５００（ｍ／ｓｅｃ）×０．１０（ｍｓｅｃ）×１／
２≒７．５（ｃｍ）となる。ここで、１５００（ｍ／ｓｅｃ）は水中の音速
である。

【０００８】一方、液晶ディスプレイを用いた装置で
は、表示分解能は近年ますます高まる傾向にあり、１画
面のドット数は大体６００×４４０程度が普通となって
いるので、１００ｍレンジで表示する場合に、上記７．
５ｃｍの距離をドット数に換算すると、縦方向の表示ド
ット数は、６００（ドット）／１００（ｍ）×０．０７５（ｍ）＝
０．４５（ドット）横方向の表示ドット数は、４４０（ドット）／１００（ｍ）×０．０７５（ｍ）＝
０．３３（ドット）となり、１ドットに満たない（但し、この場合でも１ド
ット分の表示は保証される）。また、パルス幅Ｐｗを
０．２５ｍｓｅｃとした場合でも、上記と同様に計算す
ると、縦方向の表示ドット数は１．２ドット、横方向の
表示ドット数は０．８８ドットであり、せいぜい１ドッ
ト程度にしかならない。したがって、いずれの場合も、
図１１に示したように、イカのエコー信号３４は、ドッ
トが１個だけの点としてしか表れず、これを膨大なプラ
ンクトン層のエコー信号３３の中から抽出するのはきわ
めて困難となる。

【０００９】以上のように、従来の水中探知装置にあっ
ては、単体魚の探知を行う場合に、送信信号のパルス幅
が短いことから、表示されるエコー信号が小さくて非常
に見づらいという問題があった。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決するものであ
って、その課題とするところは、送信パルス幅が短くて
も、ターゲットで反射して帰来するエコー信号を見やす
く表示することのできる水中探知装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る水中探知装置は、表示画面に表示され
るエコー信号の深度方向の表示長さを、信号強度に応じ
て変えるようにしたものである。このようにすること
で、たとえ送信信号のパルス幅が短くて、受信したエコ
ー信号も短い場合であっても、信号強度が大きければ、
画面上でエコー信号を深度方向に長く引き伸ばして表示
することができるため、エコー信号を容易に識別するこ
とができる。このため、本発明は単体魚、特にプランク
トン層の中にいるイカを探知する場合に優れた機能を発
揮する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る水中探知装
置の一例を示す正面図である。図において、１は水中探
知装置、２は液晶ディスプレイから構成される表示画
面、３は各種のキーやダイヤルが配列された操作パネ
ル、４は深度のレンジを調節するためのレンジダイヤ
ル、５は受信エコーの感度を調節するための感度ダイヤ
ルである。

【００１３】図２は、水中探知装置１の電気的構成を示
したブロック図である。図において、１０は水中へ超音
波を送信するとともに、この超音波が魚等で反射して帰
来するエコー信号を受信する超音波送受波器、１１は超
音波送受波器１０の送信動作と受信動作を切り替える送
受信切替部、１２は超音波を送信するための送信信号を
超音波送受波器１０へ出力する送信回路、１３はエコー
信号を受信する受信回路、１４はＡ／Ｄ変換器やＣＰＵ
等を含んで構成される演算処理部および制御部としての
コントローラ、１５はＲＯＭやＲＡＭ等から構成される
メモリ、１６は表示画面２（図１）とこの画面２に所定
の情報を表示させるための表示回路とを含む表示部、１
７は操作パネル３（図１）の各種キーおよびダイヤルを
含む操作部である。以上の構成そのものは、従来の水中
探知装置と同じであって、特に目新しいものではない。

【００１４】上記構成において、操作部１７でモード、
送信周波数、感度等の設定を行うと、これらの情報がコ
ントローラ１４へ与えられる。送信回路１２は、コント
ローラ１４からの指令に基づき、図１２で示した送信信
号４０を、送信側に切り替えられた送受信切替部１１を
介して、超音波送受波器１０に印加する。超音波送受波
器１０は、船体の底部に取り付けられており、送信信号
４０の印加によって、図示しない超音波振動子が振動し
て、超音波を水中へ送信する。送信された超音波は、水
中の魚等や水底で反射し、エコーとして超音波送受波器
１０で受波され、受信側に切り替えられた送受信切替部
１１を介して、受信回路１３でエコー信号が受信され
る。この受信信号は、コントローラ１４に入力され、コ
ントローラ１４では、受信したエコー信号に基づいて表
示データを生成し、表示部１６にこれを表示する。以上
の動作も、従来の水中探知装置と基本的に同じである
が、本発明では、コントローラ１４における表示データ
の処理が従来とは異なっている。これについては、後で
詳しく述べる。

【００１５】図３は、エコー信号の受信時にコントロー
ラ１４により実行される処理手順を示したフローチャー
トである。受信回路１３がエコー信号を受信すると、こ
のエコー信号はコントローラ１４に取り込まれる（ステ
ップＳ１）。コントローラ１４は、取り込んだエコー信
号をＡ／Ｄ変換器においてサンプリングし、デジタル信
号に変換する（ステップＳ２）。そして、１ドットに相
当する表示区間ごとに、サンプリング値をピークホール
ドして、ピーク値を抽出する（ステップＳ３）。

【００１６】図４は、ステップＳ２でのサンプリング、
およびステップＳ３でのピークホールドを説明する図で
ある。１８は受信回路１３で受信されたエコー信号であ
って、横軸は時間、縦軸は信号強度をそれぞれ表してい
る。エコー信号１８は、適当なサンプリング周波数（た
とえば４４ＫＨｚ）でサンプリングされ、１ドットに相
当する各表示区間において、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，…が抽出され、データの間引きが行われる。抽出さ
れたピーク値は、８ビットのデータとして、コントロー
ラ１４内のＣＰＵへ入力される。なお、図４では、一般
的なエコー信号の場合を示してあるので、ピーク値が複
数個存在しているが、イカのような単体魚の場合は、前
述のようにエコー信号の幅が短く、１００ｍレンジで表
示する場合には、１ドット程度しか表示されないので、
ピーク値も１個となる。

【００１７】次に、コントローラ１４では、操作部１７
により設定された感度の値を読み取る（ステップＳ
４）。感度は、感度ダイヤル５（図１）により設定され
る。感度を高く設定すると、わずかな反射エコーであっ
ても受信信号のレベルが高くなるので、表示画面２に表
示される色が、感度が低い場合と高い場合とでは異なっ
てくる。したがって、プランクトン層の中にいるイカを
探知する場合、プランクトン層からのエコー信号が強調
されないように、感度を低く設定する必要がある。感度
を低く設定することで、プランクトン層は紺色や青色で
表示され、目立たなくなる。

【００１８】ついで、コントローラ１４は、抽出された
エコー信号のピーク値と、設定された感度値とに基づい
て、１ドットに相当する表示区間ごとに表示色を決定
し、各区間における８ビットのデータ（ピーク値）を、
４ビットの表示色データに変換する（ステップＳ５）。
ここでは、表示色として、紺、青、水色、緑、黄、橙、
赤、赤茶の８色が用いられるが、表示色データは４ビッ
トであるから、１６色までの色で表示が可能である。続
いて、これらの表示色の種類に応じて、表示するドット
の割当て処理を行い（ステップＳ６）、この結果に基づ
いて表示画面２へ表示を行う（ステップＳ７）。ここ
で、ステップＳ６は本発明の特徴をなす部分であり、そ
の詳細について以下に説明する。

【００１９】図５は、上記ステップＳ６におけるドット
割当て処理の具体的な内容を示したテーブルである。こ
のテーブル内容は、メモリ１５のＲＯＭにあらかじめ記
憶されている。上述のように、表示色は、紺、青、水
色、緑、黄、橙、赤、赤茶の８色であり、これらの８色
は４つのクラスに分類される。すなわち、紺と青はエコ
ー信号が弱いＡクラス、水色と緑はエコー信号がやや弱
いＢクラス、黄と橙はエコー信号がやや強いＣクラス、
赤と赤茶はエコー信号が強いＤクラスに、それぞれ分類
される。表示色は、紺から赤茶へ行くに従ってエコー信
号の強度が大きくなり、ステップＳ３で抽出された１ド
ット表示区間ごとのピーク値は、その信号強度に応じ
て、８色のうちのいずれかの色と対応づけられ、上記Ａ
〜Ｄのいずれかのクラスに振分けられて、以下に述べる
ような処理が行われる。

【００２０】すなわち、信号強度（ピーク値）がＡクラ
スに属する場合は、処理は何も行わない。したがって、
深度方向のドット数は１のままで変化しない。

【００２１】次に、信号強度がＢクラスに属する場合
は、表示ドットを深度方向に１ドット長くする処理を行
う。この結果、深度方向のドット数は、図６に示すよう
に、２ドットとなる。ここで、表示ドットの色は、図６
（ａ）のように、すべてを同じ色（ここでは緑）にして
もよいし、図６（ｂ）のように、１個を緑にして、他方
を同じ区分に属する水色にしてもよい。

【００２２】また、信号強度がＣクラスに属する場合
は、表示ドットを深度方向に２ドット長くする処理を行
う。この結果、深度方向のドット数は、図７に示すよう
に、３ドットとなる。ここで、表示ドットの色は、図７
（ａ）のように、すべてを同じ色（ここでは橙）にして
もよいし、図７（ｂ）のように、同じ区分に属する橙お
よび黄と、隣接する区分に属する緑としてもよい。

【００２３】また、信号強度がＤクラスに属する場合
は、表示ドットを深度方向に３ドット長くする処理を行
う。この結果、深度方向のドット数は、図８に示すよう
に、４ドットとなる。ここで、表示ドットの色は、図８
（ａ）のように、すべてを同じ色（ここでは赤茶）にし
てもよいし、図８（ｂ）のように、同じ区分に属する赤
茶および赤と、隣接する区分に属する橙および黄として
もよい。

【００２４】なお、図３のステップＳ６におけるドット
割当て処理では、以上のような処理を行った後、従来と
同様に、表示画面の水平方向について色の移動平均（隣
接するドット間の色平均）が求められ、最終的に表示画
面２に表示するデータが決定される。

【００２５】このようにして、本実施形態では、１ドッ
ト表示区間の信号強度（ピーク値）に応じて深度方向の
表示ドット数を変え、信号強度が大きい場合は表示ドッ
トの数を増やして、表示長さが長くなるようにしてい
る。したがって、群れをなしていないイカ等の単体魚を
探知するために短いパルスを送信した場合、感度を低く
設定しておけば、プランクトン層で反射して帰ってくる
エコー信号は、強度が小さくＡクラスに入るので、画面
上での表示色は紺や青となり、また、ドット数も１個で
あるため、表示の強調はされない。これに対して、イカ
から反射して帰ってくるエコー信号の強度は、プランク
トン層で反射して帰ってくるエコー信号の強度に比べて
ある程度大きいので、たとえばＣクラスに入るエコー信
号の場合は、表示色が黄や橙であって、しかも画面上で
の長さが従来の３倍に引き伸ばされるために、表示が強
調される。この結果、イカのエコー信号をプランクトン
層のエコー信号と区別して、明瞭に視認することができ
る。

【００２６】図９は、本発明による水中探知装置におい
て、イカのエコー信号と、プランクトン層のエコー信号
を表示した表示画面の例を示している。図において、２
は水中探知装置１の表示画面、２０は超音波の送信位置
を示す発振線、２１は深度を表す目盛、２２はプランク
トン層で反射されたエコー信号、２３はイカで反射され
たエコー信号である。図１０と比較すれば明らかなよう
に、図９では、イカのエコー信号２３が深度方向に拡大
されて表示されており、プランクトン層のエコー信号２
２との識別が容易となっている。

【００２７】本発明は上述した実施形態の他にも種々の
形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態
においては、表示色を４分類に区分しているが、これを
８分類等に区分してもよい。

【００２８】また、上記実施形態では、表示画面２に液
晶ディスプレイを用いた例を挙げたが、液晶ディスプレ
イ以外に、ＣＲＴやＥＬディスプレイ等を用いた装置に
も本発明は適用が可能であり、ディスプレイの種類は問
わない。

【００２９】また、水中探知装置１に通常の群魚を探知
する機能と、イカ等の単体魚を探知する機能の双方を具
備させ、操作パネル３においてこれらの機能を切り替え
るようにしてもよい。この場合、群魚の探知にあたって
は、従来どおりの表示処理を行い、単体魚を探知すると
きに、図５に示した表示の強調処理を行うようにすれば
よい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、短いパルス幅の送信信
号で魚等を探知する場合でも、エコー信号の表示長さを
深度方向に長くできるため、エコー信号が強調されて識
別を容易に行える。したがって、単体魚を探知するのに
最適な水中探知装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水中探知装置の一例を示す正面図
である。

【図２】水中探知装置の電気的構成を示したブロック図
である。

【図３】エコー信号受信時の処理手順を示したフローチ
ャートである。

【図４】エコー信号のサンプリングとピークホールドを
説明する図である。

【図５】ドット割当て処理の具体的な内容を示したテー
ブルである。

【図６】表示ドットを２個にする場合の説明図である。

【図７】表示ドットを３個にする場合の説明図である。

【図８】表示ドットを４個にする場合の説明図である。

【図９】本発明の水中探知装置における表示画面の例で
ある。

【図１０】従来の水中探知装置における表示画面の例で
ある。

【図１１】エコー信号のドット表示を示した図である。

【図１２】送信信号の波形を示した図である。

【符号の説明】

１水中探知装置２表示画面３操作パネル１０超音波送受波器１１送受信切替部１２送信回路１３受信回路１４コントローラ１５メモリ１６表示部１７操作部１８エコー信号２２プランクトン層のエコー信号２３イカのエコー信号４０送信信号Ｐｗパルス幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中へ超音波を送信し、この超音波が水中
で反射して帰来するエコー信号を受信して表示画面に表
示する水中探知装置であって、前記エコー信号の信号強度に応じて、当該エコー信号の
深度方向の表示長さを変えるようにしたことを特徴とす
る水中探知装置。
【請求項２】請求項１に記載の水中探知装置において、エコー信号をドット表示により表示し、エコー信号の信
号強度が増大するに従って、深度方向の表示ドット数を
増やすことを特徴とする水中探知装置。
【請求項３】請求項２に記載の水中探知装置において、エコー信号の信号強度に対応して区分された表示色によ
りドットを表示し、深度方向の表示ドット数が複数の場
合に、すべての表示ドットを、前記信号強度に対応する
区分に属する同じ色で表示することを特徴とする水中探
知装置。
【請求項４】請求項２に記載の水中探知装置において、エコー信号の信号強度に対応して区分された表示色によ
りドットを表示し、深度方向の表示ドット数が複数の場
合に、表示ドットの一部を前記信号強度に対応する区分
に属する色で表示し、残りを前記信号強度に対応する区
分もしくは隣接する区分に属する他の色で表示すること
を特徴とする水中探知装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の水中探知装置において、パルス幅の短い送信信号により超音波を水中へ送信し
て、単体魚を探知することを特徴とする水中探知装置。
【請求項６】請求項５に記載の水中探知装置において、
イカを探知することを特徴とする水中探知装置。