JP2004144591A

JP2004144591A - Ultrasonic search device

Info

Publication number: JP2004144591A
Application number: JP2002309304A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Moriguchi; 森口　和弘; Kiyobumi Haniyu; 羽生　清文; Naomi Matsuki; 松木　奈緒美; Hideki Endo; 遠藤　日出樹; Takaya Matsuse; 松瀬　隆哉
Original assignee: Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Koden Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP4082981B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display method and an emphasis method for display data, suitable for a display screen, for facilitating the viewing of the x-y display screen having sparse data display density, in an ultrasonic search device of the system in which the direction of a reflection body is detected from the phase difference between receive signals of a plurality of receive elements. <P>SOLUTION: The ultrasonic search device includes a transmission part having a transmission element for transmitting an ultrasonic signal, a receive part having the plurality of receive elements for receiving the reflection wave of the transmitted ultrasonic signal by the body and for outputting the receive signals, a direction detection part for detecting the direction of the body, from the arrangement of the plurality of receive elements and the phase difference between the receive signals outputted from respective receive elements, a distance/reflection intensity detection part for processing the distance and the reflection intensity of the body, from the emergence time and the amplitudes of the receive signals, and a display processing part for preparing a display figure for displaying the body in a specified position in a two-dimensional screen defined by the distance and the direction, by processing the direction, the distance, and the reflection intensity of the detected signals. The display processing part includes a lithographic means for preparing the display figure for the properties such as a color that is different according to the reflection intensity, the shape, and the dimension. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、魚体などの反射物体の二次元的または三次元的位置を検知可能な超音波探査装置に関するものであり、特に、簡易・安価な構成を保ったまま、検出の確度と精度の向上と表示データの見やすさを向上させた超音波探査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の簡易な魚群探知機は、船底などに取り付けた超音波トランスジューサから水中に超音波を放射し、魚体など水中の反射物体で生じた反射波を受信し、送信から受信までに要した時間、すなわち超音波の往復の伝搬所要時間から反射物体までの距離を検出している。この簡易な魚群探知機では、反射波の到来方向、すなわち、反射物体の方位を検出できないため、反射物体が全て船舶の真下にあるかのように取り扱っている。
【０００３】
反射物体までの距離だけでなくその方位も検出するには、多数の超音波トランスジューサを配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を行うか、あるいは、単一の超音波トランスジューサの向きを変化させるという機械走査を行うことが必要になる。上記電子走査の構成では多数の超音波トランスジューサが必要になり、このため、装置が複雑・高価になる。また、上記機械走査の構成では、機械的な走査機構が必要になるので、やはり装置が複雑・高価になる。
【０００４】
本出願人の先願には、少数の超音波トランスジューサを用いて海中の魚体などの反射物体の二次元的または三次元的位置を検知できるようにした超音波探査装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。この超音波探査装置は、送信された超音波の反射波を複数の受信素子で受信し、各受信素子の形状と配置で定まる方位関数と、各受信素子の受信信号の位相差とから反射波の到来方向、したがって、この反射波を発生させた物体の方位を検出する方位検出部を備えている。
【０００５】
また、この装置は、超音波を送信してから反射波を受信するまでの所要時間と受信した反射波の振幅とから反射物体までの距離と反射強度とを検出する距離検出部と、上記各検出部で検出済みの方位と距離とを組合せて二次元または三次元表示する表示部とを備えている。このように、従来の反射物体までの距離と大きさとに加えて、反射物体の方位を検出することにより、反射物体の多次元的な位置が検知される。
【０００６】
上記先行技術の超音波探査装置では、例えば、図１４に示すように、ｘ軸方向（船舶の舷側）に矩形状の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２が距離Ｌだけ離して船底などに配置される。各超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から同一の送信信号が同時に放射される。一方のトランスジューサＴＤ１の中心からＲ離れた方位角θｘの方向に反射物体Ｗが存在するものとする。他方のトランスジューサＴＤ２と反射物体Ｗとの距離をＲ＋δＲとすれば、δＲ＝Ｌ　ｓｉｎθｘで与えられる。反射物体Ｗで発生した超音波の伝搬速度をｃとおき、一方の超音波トランスジューサＴＤ１が反射波を受信してから他方の超音波トランスジューサＴＤ２が反射波を受信するまでの時間差をδｔとすれば、δｔ＝δＲ／ｃ＝Ｌ　ｓｉｎθｘ／ｃを得る。
【０００７】
上記時間差δｔが超音波受信信号の半周期よりも小さくなるように、寸法Ｌや超音波信号の周波数を予め設定しておくことにより、上記受信時点の時間差をそれぞれの超音波トランスジューサの受信信号の位相差から検出できる。送信信号としては、数十ｋＨｚ　乃至数百ｋＨｚ　の超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形などが使用される。反射物体の多次元表示は、例えば船舶の場合、舷側方向をｘ軸、深度方向をｙ軸、船舶の進行方向をｚ軸（時間軸ｔ）とすると、ｘーｙ断面、ｔーｙ断面、一定深度のｔーｘ断面などによって表示される。
【０００８】
図３は、角度を含む物体位置の三次元表示画面の一例である。直交三軸として船舶の舷側方向にｘ軸、深度方向にｙ軸、船舶の進行方向にｚ軸または時間軸ｔがそれぞれ設定される。左上の表示画面ａ）は船舶のｔ−ｙ断面、右上の表示画面ｂ）はｘ−ｙ断面、左下の表示画面ｃ）はｔ−ｘ断面である。各断面中のａ１，ｂ１，ｃ１は、現在の時点で検出された同一の反射物体である。
【０００９】
上記先行技術の超音波探査装置によれば、最小限２個の超音波トランスジューサを用いて舷側方向などのある角度範囲にわたって反射物体の二次元的あるいは三次元的な位置を検出することができる。この結果、多数の超音波トランスジューサを舷側方向に配置したり、１個の超音波トランスジューサを機械的に走査したりすることなく、簡易かつ安価な構成のもとで反射物体の多次元的な位置が検出可能となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２００１−９９９３１号公報（図３ー８）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図３を参照すると、従来のＢスコープ表示画面に相当するｔ−ｙ表示画面と、方位を含むｘ−ｙ表示画面とでは、表示データの空間密度に関して大きな違いが存在する。すなわち、従来のＢスコープ表示画面では、１回の超音波の放射にともなってあらゆる方向から受信された反射波の振幅と反射体の位置データとが１本の細い縦線の中に凝縮して表示されている。これに対して、ｘ−ｙ表示画面では、同じデータ、すなわち、１回の超音波の放射にともなってあらゆる方向から受信された反射波の振幅と反射体の位置データが、扇形の広い空間にまばらに散開されて表示されることになる。
【００１２】
この結果、本発明に固有のｘ−ｙ表示画面に対しては、表示データの処理方法に関して、従来のＢスコープ表示画面とは異なる特殊な工夫を凝らす必要性や、工夫を凝らして見やすくするという改良の余地が存在する。例えば、表示データが疎らに散開されるｘ−ｙ表示画上では、Ｂスコープ表示用のドットの寸法では、小さすぎたり輝度が不足し、見えにくくなるという問題がある。
【００１３】
従って、本発明の一つの目的は、データ表示密度のまばらなｘ−ｙ表示画面を見やすくするためのこの表示画面に適した表示方法、表示データを強調するための処理方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決する本発明の超音波探査装置は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして前記物体を画面表示する表示処理部とを備え、この表示処理部は、反射強度に応じた属性の表示図形を作成する描画手段を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、表示図形の異なる属性は、反射強度に応じた色彩である。
【００１６】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、表示図形の異なる属性が、反射強度の増加に応じて寸法が増加せしめられる矩形や楕円形などの横長の形状であることにより、方位方向の分解能よりも重要な距離方向の分解能を犠牲にすることなく、寸法の拡大による強調処理が施されるように構成されている。
【００１７】
本発明のさらに好適な実施の形態によれば、表示図形が表示画面中で距離方向に重なり合う場合には、距離の大小に応じた順番で重ねあわせられる。
【００１８】
本発明のさらに他の実施の形態によれば、表示図形が表示画面中で重なり合う場合には、反射強度の大小に応じた順番で重ねあわせられることにより、強度の弱い成分を含む高精細な図形や、強度の大きな成分を強調した図形などを選択的に表示できるように構成されている。
【００１９】
本発明の更に他の実施の形態によれば、距離方向について、表示図形の間隔が表示画面の表示の間隔よりも狭いために表示画面上の一つの位置で複数の表示図形が重なり合う場合には、各表示図形を距離や反射強度の大小に応じた順番で重ね合わせて表示することにより精細な図形を表示するように構成されている。
【００２０】
本発明の更に他の好適な実施の形態によれば、表示図形の形状が反射強度の増加に応じて横長の寸法が増加せしめられ、反射強度の減少に応じて縦長の寸法が増加せしめられることにより、表示図形の重なりによって一部が隠されてしまう事態が回避できるように構成されている。
【００２１】
本発明の更に他の好適な実施の形態によれば、表示図形が距離の増加に応じて寸法の拡大率が増加せしめられる横長の図形であり、また、表示図形の作成倍率を操作者の指令に応じて変更されるように構成されている。
【００２２】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。この超音波探査装置は、制御部ＣＮＴ、送信部ＴＸ、単行回路ＩＳ１，ＩＳ２、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、増幅回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，複素合成回路ＣＭＰＸ１，ＣＭＰＸ２、位相差検出回路ＡＲＧ、加算回路ＡＤＤ、絶対値回路ＡＢＳ、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰ、表示装置ＤＩＳを備えている。
【００２３】
制御部ＣＮＴの制御のもとに送信部ＴＸで超音波の送信信号が発生される。この送信信号は、前述した従来装置の場合と同様に、数十ｋＨｚ　乃至数百ｋＨｚ　の超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形を呈する。この超音波送信信号は、信号を一方向にだけ伝達する単行回路ＩＳ１，ＩＳ２を通過して２個の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに供給され、それぞれから同時に外部の海中などに放射される。海中に放射されて海中の魚体などで生じた反射波は、送受共用の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに受信され、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅される。
【００２４】
増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅された受信反射波は、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２において、第１，第２のサンプリング信号ｓｐ_ｉ，ｓｐ_ｑによってサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。第１のサンプリング回路ＳＰＬ１から出力されるディジタル受信信号ｐ_１，ｑ_１は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ１においてディジタル複素信号ｒ_１＝ｐ_１＋ｊｑ_１に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。同様に、第２のサンプリング回路ＳＰＬ２から出力されるディジタル受信信号ｐ_２，ｑ_２は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ２においてディジタル複素信号ｒ_２＝ｐ_２＋ｊｑ_２に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。
【００２５】
位相差検出回路ＡＲＧでは、ディジタル複素信号ｒ_１とｒ_２との複素共役積ｒ_１・ｒ_２ ^＊から受信反射信号ａ_１，ａ_２の偏角ｇが算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル加算回路ＡＤＤでは、ディジタル複素信号ｒ_１とｒ_２が加算され、この加算値ｈの絶対値ｓが絶対値回路ＡＢＳで算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、絶対値ｓとその出現時点と、偏角ｇとから二次元の表示データを作成し、表示部ＤＩＳに供給し、表示させる。
【００２６】
受信信号ａ_１，ａ_２の包絡線振幅をＡ（ｔ）、搬送波の角周波数をω、位相をそれぞれφ_１，φ_２とおくと、
ａ_１＝Ａ（ｔ）　ｃｏｓ　（ωｔ＋φ_１）
ａ_２＝Ａ（ｔ）　ｃｏｓ　（ωｔ＋φ_２）
となる。
【００２７】
受信信号ａ_１を、標本化回路ＳＰＬ_１において、標本化信号ｓｐ_ｉと、これよりもτだけ遅延させた標本化信号ｓｐ_ｑとによって標本化する。時刻ｔに出現する標本化信号ｓｐ_ｉによる標本化受信信号ｐ_１（ｔ）　と、時刻ｔ＝ｔ＋τに出現する標本化信号による標本化受信信号ｑ_１（ｔ）　は、

となる。ここで、τを、
ωτ＝π／２
とすると、

となる。
【００２８】
複素合成器ＣＭＰＸ１において、ｐ_１（ｔ）　を実部とし、ｑ_１（ｔ）　を虚部とする複素数ｒ_１が合成される。すなわち、この複素数ｒ_１は、

である。ｒ_１は受信信号ａ_１の位相角（　ωｔ＋φ_１）　を偏角とする複素数となっている。
【００２９】
同様に、

となる。ｒ_２は受信信号ａ_２の位相角（　ωｔ＋φ_２）　を偏角とする複素数となっている。
【００３０】
従って、位相角計算部ＡＲＧにより、この複素数ｒ_１とｒ_２の複素共役積を計算し、その偏角ｇを計算すると、ＡＲＧの出力ｇは、

となる。このように、受信信号ａ_１，ａ_２間の位相差Δφが求まると、トランスジューサからみた魚体の方位角が判明する。
【００３１】
加算回路ＡＤＤによる加算結果は、

となる。絶対値算定部ＡＢＳで算定されるｈの絶対値をｓとすれば、

となる。
【００３２】
図２は、図１のディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰの、一部の構成を示す機能ブロック図である。このディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、表示用データ記憶回路Ｄ１、画面表示データ生成部Ｄ２、画面メモリＤ３、同期信号読出しアドレス発生部Ｄ４および画面表示条件設定部Ｄ５を備えている。表示用データ記憶回路Ｄ１は、図１の位相差検出回路ＡＲＧから供給される偏角ｇと、同じく図１の絶対値回路ＡＢＳから供給される加算された受信信号の振幅の絶対値ｓとを、図４に示すように、表示用データをその送信が行われるごとに、送信時点から所定時間ごとにサンプリングされることにより決まる深度の順に配列して記憶する。
【００３３】
画面表示データ生成部Ｄ２は、表示用データ記憶回路Ｄ１に記憶された表示用データから画面表示データを生成する。この画面表示データの生成は、画面表示条件設定部Ｄ５から設定される画面表示条件にしたがって、同期信号読出しアドレス発生部Ｄ４から供給される同期信号読出しアドレスに基づいて、表示用データ記憶回路Ｄ１から表示用データを読出して行われる。この生成された画面表示データは、画面メモリＤ３に書き込まれ、同期信号読出しアドレス発生部Ｄ４から供給される同期信号と読出しアドレスに基づいて読出され、図１の表示装置ＤＩＳに供給される。
【００３４】
図３は、図１の超音波探査装置を船舶に搭載した時の、角度を含む物体位置の三次元表示画面の一例である。直交三軸として船舶の舷側方向にｘ軸、深度方向にｙ軸、船舶の進行方向にｚ軸または時間軸ｔがそれぞれ設定される。左上の表示画面（ａ）は、船舶のｔ−ｙ断面、右上の表示画面（ｂ）はｘ−ｙ断面、左下の表示画面（ｃ）は、ｔ−ｙ断面（ａ）を任意の深度ｙ１で水平に切断して示すｔ−ｘ断面である。各断面中のａ１，ｂ１，ｃ１は、現時点で検出された同一の反射物体である。
【００３５】
図４は、表示用データ記憶回路Ｄ１に、表示用データを保持する方法の一例を示す概念図である。表示用データ記憶回路Ｄ１を構成する仮想的な二次元データメモリの一方のメモリアドレスは、送信時点から所定時間ごとにサンプリングされることによって決まる深度を表す。この二次元データメモリの他方のメモリアドレスは、超音波信号の送受信回数である。この超音波の送受信は通常一定周期で行われるので、メモリアドレスの送受信回数は経過時間と等価である。
【００３６】
図２の画面表示データ生成部Ｄ２は、表示用データ記憶回路Ｄ１に保持中の表示用データを読出し、後述する各種強調表示の種類の表示条件に従って、表示画面を作成し、画面メモリＤ３に書込む。
【００３７】
図５は、海上の船舶の船底に取り付けられた超音波トランスジューサの位置を原点とするｘ−ｙ断面図である。ｘ軸は舷側方向、ｙ軸は深度方向、ｚ軸は船舶の進行方向に、それぞれ設定される。従来装置によれば、反射信号は、（ａ）に示すように、深度Ｄと方位θとで定まる表示位置に所定の寸法の画素として表示される。図中に描かれている楕円は、小さな画素が見落とされるのを防ぐためにそれらを囲んでいる仮想的な存在であり、実際の表示画面中には表示されない。各画素の輝度は、反射強度に応じて増減される場合もある。
【００３８】
本実施例の超音波探査装置における表示方法によれば、図１の表示処理部において、表示画素の強調処理が行われ、図５（ｂ）に例示するようなデータが表示される。すなわち、上記強調処理によって、各画素が、受信信号の反射強度とは無関係の所定の寸法の横長矩形に変換され、変換された各矩形には受信信号の反射強度に応じた着色が行われる。
【００３９】
表示図形を横長にすることにより、ｘ─ｙ表示方式の魚群探知機などでは、方位方向にくらべて関心の高い深度（距離）方向の分解能を低下させることなく、表示画素の寸法拡大による表示図形の強調を実現することが可能になる。また、水中に存在する物体は、ある深度に層をなして遊泳する魚群や、水底など横長の図形を発生させる要素が多く存在するため、横長の表示図形が適するという理由もある。
【００４０】
図６は、表示画素の強調処理の他の一例を説明するための概念図である。（ａ）の例では、表示画素をその信号の反射強度の増加するほど寸法が増加する横長の矩形に変換し、各矩形に信号の反射強度に応じた異なる着色を行うという画素強調処理が施される。図６において、縦軸は深度を表しており、下にいくほど深度が増大する。（ｂ）の例は、（ａ）の例の横長の矩形を横長の楕円に置き換えた画素強調処理である。
【００４１】
図７は、各画素から作成された表示図形が深度方向に重なり合う場合の表示方法の一例を説明するための概念図形である。この図でも、縦軸は深度を表しており、下にいくほど深度が増大する。（ａ）は、信号の反射強度に応じた寸法と異なる色の表示データを作成する強調処理において、深度の深いものほど描画の順序が後になるように各深度の表示図形を重ね合わせる例を示している。（ｂ）の例は、（ａ）の例とは逆に、深度の浅いものほど描画の順序が後になるように各深度の表示図形を重ね合わせる例を示している。
【００４２】
図８は、図７の場合と同様に、各画素から作成された表示図形が深度方向に重なり合う場合の表示方法の他の例を説明するための概念図形である。（ａ）は、信号の反射強度に応じた寸法と異なる色の表示データを作成する強調処理において、信号の反射強度の小さなものほど描画の順序が後になるように各深度の表示図形を重ね合わせる例を示している。この表示方法によれば、反射強度が弱くしたがって寸法の小さな表示図形が反射強度の大きく寸法の大きな表示図形によって隠されてしまう事態が回避され、精細度の高い強調表示が実現される。
【００４３】
図８（ｂ）の例は、同図（ａ）の例とは逆に、信号の反射強度の大きなものほど描画の順序が後になるように、各表示図形の重ね合わせるが行われる。この表示方法によれば、反射強度の弱いものが強いものによって遮られる結果、精細度を犠牲にして反射強度の大きな成分についての強調表示が実現される。
【００４４】
図９は、深度方向に関して、作成される表示図形の分解能が表示画面の分解能よりも高いため、表示画面上の一つの表示位置に複数（この例では二つ）の表示図形が重ねて表示されるという特殊な場合の表示方法の一例を説明するための概念図である。例えば、反射信号が検出され、作成される表示図形の深度方向の分解能は５メートルであるのに対して表示画面の深度方向の分解能は１０メートルであり、実際には５メートル離れた２個の最隣接深度の表示図形が表示画面上の同一の深度の位置に互いに重ね合わせられて表示される。
【００４５】
図９（ａ）は、表示図形上で深度方向の最大分解能に対応する最小深度差δＤの間隔を保ちながら深度の増加順に六つの深度α，β，γ，δ，ε，ζが隣接して配列されるとともに、各深度について作成される各表示図形には対応の反射信号の強度に応じて図示の種々の模様で表示される異なる色彩が付与される様子を例示している。
【００４６】
図９（ｂ）は、各深度の表示図形に反射強度に応じた寸法を与えながら深度の小さな表示図形の上に大きな隣接深度の表示図形を上書きすることによって、表示画面を作成する例を示している。この例では、信号の反射強度が小さく寸法の小さな表示図形が小さな深度の位置に存在すると、その表示図形に上書きされる寸法の大きな深度の表示図形によって隠されてしまう場合がある。図９（ｂ）の例では、深度αの表示図形が深度βの表示図形によって隠され、深度γの表示図形が頻度δの表示図形によって隠されている。
【００４７】
図９（ｃ）は、上記（ｂ）の問題を解決するため、信号の反射強度が小さく寸法の小さな表示図形を、深度の大小とは関係なく、信号の反射強度が大きく寸法の大きな表示図形の上に上書きすることによって両表示図形を重ね合わせて表示する方法を示している。このようにすれば、隣接深度の他の表示図形で隠されるものがなくなりなり、表示の精度が保たれる。その反面、この方法では、信号の反射強度の大小関係を検出するための振幅比較機能が必要になる。
【００４８】
図１０は、図９の方法を改良した方法を説明するための概念図形である。横軸が信号の反射強度、縦軸が縦方向と横方向の寸法拡大率である。信号レベルが大きくなるほど横方法の寸法拡大率が増加し、縦方向の寸法拡大率は低下する。逆に信号の反射強度が小さくなるほど、横方法の寸法拡大率が減少し、縦方向の寸法拡大率は増加する。
【００４９】
この結果、図９の各表示画面は、図１１に示すようなものなり、信号の反射強度の小さな表示図形が反射強度の大きいな表示図形によって隠されてしまうという事態が緩和される。この方法によれば、図９（ｃ）の場合にように、信号の反射強度の大小関係を判定するための比較機能が不要になり、処理が簡略化されるという利点がある。
【００５０】
図１２は、表示図形の強調処理の他の一例を説明するための概念図である。この例では、表示図形を信号の反射強度の増加するほど寸法が増加する横長の矩形に変換し、各矩形に信号の反射強度に応じた異なる着色を行うという、強調が行われる。新たな点は、横長の矩形に変換する際の寸法の拡大率を、深度が増大するほど増大させる点である。図１２に示すように、一定の方位角δθの範囲が表示対象となるので、深度の小さな箇所では、反射信号の発生密度が高くなる。この結果、表示図形の寸法を過度に拡大すると、表示図形どうしが重なり合って隠しあう部分が増加し、見落としが生じやすくなる。このような問題を解決するため、深度の浅い箇所については寸法の拡大率を低く設定される。
【００５１】
図１３は、表示図形の寸法の拡大率が変更された様子を示す概念図である。この寸法の拡大の指令は、図１の操作部（ＰＡＮＥＬ）の入力機構（図示せず）を操作し、表示処理部のディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰ内の画面表示条件設定部Ｄ５に指令を入力することによって行われる。反射物体の存在状況など探査対象の状況に応じて、寸法の拡大率を変更することにより、状況に応じたきめ細かい表示が可能になる。
【００５２】
以上、魚群探知機の場合を例にとって本発明の超音波探査装置を説明した。しかしながら、本発明の超音波探査装置は魚群探知機への応用に限定されることはない。例えば空中に超音波を送信して空気の揺らぎを検出する探査装置へも適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の超音波探査装置は、表示図形に対して各種の強調処理を施す表示処理部を備える構成であるから、従来のＢスコープ表示とは異なりデータ表示密度のまばらなｘ−ｙ表示画面が一段と見やすくなるという効果が奏される。
【００５４】
本発明の好適な実施例の一つによれば、強調処理によって作成される表示図形が信号の反射強度の増加に応じて寸法が増加せしめられる矩形や楕円形などの横長の形状であるから、方位方向の分解能よりも重要な距離方向の分解能を犠牲にすることなく、強調処理が施されるという利点がある。
【００５５】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、表示図形が表示画面中で重なり合う場合には、反射強度の大小に応じた順番で重ねあわせられることにより、強度の弱い成分を含む高精細な図形や、強度の大きな成分を強調した図形などを表示できるという利点がある。
【００５６】
本発明の更に他の好適な実施の形態によれば、表示図形が距離の増加に応じて寸法の拡大率が増加せしめられる横長の図形のため、近距離の領域で表示図形が隠される割合が減少し、高精細な表示が可能になる。また、表示図形の作成倍率を操作者の指令に応じて変更することにより、反射物体の存在状況など探査対象の状況に応じてきめ細かい表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の表示処理部のディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰの一部について構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】図１の超音波探査装置を船舶に搭載した時の、方位角を含む物体位置の三次元表示画面の一例である。
【図４】図２の表示用データ記憶回路Ｄ１に、表示用データを保持する方法の一例を示す概念図である。
【図５】ｘ−ｙ断面内に表示される強調処理前の表示図形（ａ）と強調処理後の表示図形（ｂ）の一例を示す概念図形である。
【図６】上記実施例の超音波探査装置において、信号の反射強度に応じた寸法の横長の表示図形が作成される強調処理の一例を説明するための概念図形である。
【図７】上記実施例の超音波探査装置において、信号の反射強度に応じた寸法の横長の複数の表示図形が深度の方向に重ね合されて作成される強調処理の一例を説明するための概念図形である。
【図８】上記実施例の超音波探査装置において、信号の反射強度に応じた寸法の横長の複数の表示図形が信号の反射強度の大小に応じた順序で重ね合わされて作成される強調処理の一例を説明するための概念図形である。
【図９】上記実施例の超音波探査装置において、複数の表示図形が深度の大小関係や反射信号の強度に応じた寸法の大小の順序で重ね合わせたりすることにより作成される強調処理の一例を説明するための概念図形である。
【図１０】上記実施例の超音波探査装置において、複数の表示図形を重ね合わせて表示する際に、縦方向と横方向の寸法の拡大率を信号の反射強度に応じて変化させることにより隠れる部分を最小化する強調処理の一例を示す概念図である。
【図１１】図１０の強調処理の結果表示される表示図形を例示する概念図形である。
【図１２】上記実施例の超音波探査装置において、距離の増加に応じて寸法拡大率を増大させる強調処理の一例を示す概念図形である。
【図１３】上記実施例の超音波探査装置において、表示図形の寸法拡大率を外部からの指令で変更可能とする強調処理の一例を示す概念図形である。
【図１４】２個の超音波トランスジューサが反射波を受信するまでの時間差によって生じる位相差に基づき反射波を発生させた物体の方位を検出する位相差検出方式の超音波探査装置の動作原理を説明するための概念図形である。
【符号の説明】
ＣＮＴ　　　　　　コントローラ
ＴＸ　　　　　　送信回路
ＴＤ１，ＴＤ２　　　超音波トランスジューサ
ＳＰＬ１，ＳＰＬ２　　サンプリング回路
ＣＰＭＸ１，ＣＭＰＸ２　複素合成回路
ＡＲＧ　　　　　位相差検出回路
ＡＤＤ　　　　　加算回路
ＡＢＳ　　　　　絶対値回路
ＤＳＰ　　　　　ディジタル・シグナル・プロセッサ
ＤＩＳ　　　　　表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic probe capable of detecting a two-dimensional or three-dimensional position of a reflecting object such as a fish body, and more particularly, to improving the accuracy and precision of detection while maintaining a simple and inexpensive configuration. The present invention relates to an ultrasonic surveying apparatus which improves the visibility of display data.
[0002]
[Prior art]
A conventional simple fish finder emits ultrasonic waves into the water from an ultrasonic transducer attached to the bottom of the ship and receives reflected waves generated by underwater reflecting objects such as fish, and the time required from transmission to reception, That is, the distance from the reciprocating propagation time of the ultrasonic wave to the reflection object is detected. In this simple fish finder, the direction of arrival of the reflected wave, that is, the direction of the reflecting object cannot be detected, so that the reflecting object is treated as if it were directly under the ship.
[0003]
In order to detect not only the distance to the reflecting object but also its direction, electronic scanning is used to arrange a number of ultrasonic transducers and operate them in the order of arrangement, or change the direction of a single ultrasonic transducer. It is necessary to perform a mechanical scan to perform the scanning. The above-described electronic scanning configuration requires a large number of ultrasonic transducers, which makes the apparatus complicated and expensive. Further, in the above-described mechanical scanning configuration, a mechanical scanning mechanism is required, so that the apparatus is also complicated and expensive.
[0004]
In the prior application of the present applicant, there has been disclosed an ultrasonic exploration apparatus that can detect a two-dimensional or three-dimensional position of a reflecting object such as a fish in the sea using a small number of ultrasonic transducers (for example, Patent Document 1). This ultrasonic search device receives a reflected wave of a transmitted ultrasonic wave by a plurality of receiving elements, and receives a reflected wave from an azimuth function determined by the shape and arrangement of each receiving element and a phase difference of a received signal of each receiving element. Azimuth, that is, the azimuth of the object that generated the reflected wave.
[0005]
Further, the apparatus includes a distance detecting unit that detects a time required for transmitting the ultrasonic wave to receive the reflected wave, an amplitude of the received reflected wave, a distance to the reflecting object, and a reflection intensity, and A display unit for two-dimensionally or three-dimensionally displaying a combination of the azimuth and the distance detected by the detection unit. As described above, by detecting the azimuth of the reflecting object in addition to the conventional distance and size to the reflecting object, the multidimensional position of the reflecting object is detected.
[0006]
In the above-described prior art ultrasonic search device, for example, as shown in FIG. 14, rectangular ultrasonic transducers TD1 and TD2 are arranged at a distance L in a ship bottom in the x-axis direction (side of the ship). The same transmission signal is simultaneously emitted from each of the ultrasonic transducers TD1 and TD2. It is assumed that the reflecting object W exists in the direction of the azimuth angle θx away from the center of one transducer TD1 by R. Assuming that the distance between the other transducer TD2 and the reflecting object W is R + δR, δR = L sin θx. Assuming that the propagation velocity of the ultrasonic wave generated by the reflecting object W is c, and the time difference from when one ultrasonic transducer TD1 receives the reflected wave to when the other ultrasonic transducer TD2 receives the reflected wave is δt. , Δt = δR / c = L sin θx / c.
[0007]
By preliminarily setting the dimension L and the frequency of the ultrasonic signal so that the time difference δt is smaller than a half cycle of the ultrasonic reception signal, the time difference at the reception time can be set to the time difference between the reception signals of the respective ultrasonic transducers. It can be detected from the phase difference. As the transmission signal, a burst-like waveform in which a carrier wave of a sine wave in an ultrasonic band of several tens kHz to several hundreds kHz continues for several tens of cycles is used. For example, in the case of a ship, the multi-dimensional display of the reflecting object is based on an x-y section, a ty section, and It is displayed by a tx section at a constant depth or the like.
[0008]
FIG. 3 is an example of a three-dimensional display screen of an object position including an angle. As the three orthogonal axes, an x-axis is set in the side of the ship, a y-axis is set in the depth direction, and a z-axis or a time axis t is set in the traveling direction of the ship. The upper left display screen a) is a ty section of the vessel, the upper right display screen b) is an xy section, and the lower left display screen c) is a tx section. A1, b1, and c1 in each section are the same reflective object detected at the current time.
[0009]
According to the above-described prior art ultrasonic probe, it is possible to detect the two-dimensional or three-dimensional position of the reflecting object over a certain angle range such as the side direction using at least two ultrasonic transducers. As a result, the multi-dimensional position of the reflecting object can be reduced in a simple and inexpensive configuration without arranging a large number of ultrasonic transducers in the side direction or mechanically scanning one ultrasonic transducer. Can be detected.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-99931 (FIG. 3-8)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Referring to FIG. 3, there is a large difference in the spatial density of display data between a ty display screen corresponding to a conventional B-scope display screen and an xy display screen including an azimuth. That is, in the conventional B-scope display screen, the amplitude of the reflected wave received from all directions and the position data of the reflector are condensed in one thin vertical line with one ultrasonic wave emission. Is displayed. On the other hand, on the xy display screen, the same data, that is, the amplitude of the reflected waves and the position data of the reflectors received from all directions in a single ultrasonic wave emission are stored in a large fan-shaped space. It will be sparsely scattered and displayed.
[0012]
As a result, with respect to the xy display screen unique to the present invention, it is necessary to use a special device different from the conventional B-scope display screen with respect to the display data processing method, and to make the device easier to see by using the device. There is room for improvement. For example, on an xy display image in which display data is sparsely scattered, there is a problem that the size of the dot for displaying the B scope is too small or insufficient in luminance, making it difficult to see.
[0013]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a display method suitable for an xy display screen with sparse data display density and a processing method for enhancing display data. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic probe according to the present invention that solves the above-described problems of the related art includes a transmission unit that transmits an ultrasonic signal, and a plurality of reception units that receive a reflected wave of the transmitted ultrasonic signal from an object and output a reception signal. A receiving unit provided with an element, an azimuth detecting unit that detects the azimuth of the object from the arrangement of the plurality of receiving elements and a phase difference between the received signals output from each of the receiving elements, and an output time and amplitude of the received signal A distance / reflection intensity detection unit for detecting the distance and reflection intensity of the object from the display unit, and a display processing unit for displaying the object on a screen using the detected azimuth, distance, and reflection intensity as display data. Is provided with drawing means for creating a display graphic having an attribute according to the reflection intensity.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the preferred embodiment of the present invention, the different attributes of the display graphic are colors according to the reflection intensity.
[0016]
According to another preferred embodiment of the present invention, the different attributes of the display graphic are laterally elongated shapes such as rectangles and ellipses whose dimensions are increased according to the increase in the reflection intensity, so that the azimuth direction is improved. The emphasis processing is performed by enlarging the size without sacrificing the resolution in the distance direction which is more important than the resolution.
[0017]
According to a further preferred embodiment of the present invention, when the display graphics overlap in the distance direction on the display screen, they are superimposed in an order according to the magnitude of the distance.
[0018]
According to still another embodiment of the present invention, when display graphics overlap in the display screen, they are superimposed in an order according to the magnitude of the reflection intensity, so that a high-definition graphic including a component having a low intensity is displayed. It is configured to selectively display a graphic or the like in which a component having a large intensity is emphasized.
[0019]
According to still another embodiment of the present invention, in the distance direction, when a plurality of display figures overlap at one position on the display screen because an interval between display figures is smaller than an interval between display on the display screen. It is configured to display a fine figure by superimposing and displaying the respective display figures in an order according to the distance and the magnitude of the reflection intensity.
[0020]
According to still another preferred embodiment of the present invention, the shape of the display graphic is such that the horizontal dimension is increased as the reflection intensity increases, and the vertical dimension is increased as the reflection intensity decreases. Thus, it is possible to avoid a situation in which a part is hidden due to overlapping of display graphics.
[0021]
According to still another preferred embodiment of the present invention, the display graphic is a horizontally long graphic whose dimensional enlargement ratio is increased in accordance with an increase in distance, and the operator is instructed to set the display graphic creation magnification by the operator. It is configured to be changed according to.
[0022]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic probe according to one embodiment of the present invention. The ultrasonic probe includes a control unit CNT, a transmission unit TX, single-line circuits IS1, IS2, ultrasonic transducers TD1, TD2, amplification circuits AMP1, AMP2, sampling circuits SPL1, SPL2, complex synthesis circuits CMPX1, CMPX2, phase difference detection. A circuit ARG, an addition circuit ADD, an absolute value circuit ABS, a digital signal processor DSP, and a display device DIS are provided.
[0023]
Under the control of the control unit CNT, the transmission unit TX generates an ultrasonic transmission signal. This transmission signal has a burst-like waveform in which a carrier wave of a sine wave in an ultrasonic band of several tens kHz to several hundreds kHz continues for several tens of cycles, as in the case of the above-described conventional device. The ultrasonic transmission signal is supplied to each of the two ultrasonic transducers TD1 and TD2 through single-row circuits IS1 and IS2 that transmit the signal in only one direction, and is simultaneously emitted from the two to the outside of the sea. . Reflected waves radiated into the sea and generated by a fish body in the sea are received by the ultrasonic transducers TD1 and TD2 for both transmission and reception, and are amplified by the amplifiers AMP1 and AMP2.
[0024]
The received reflected waves amplified by the amplifiers AMP1 and AMP2 are respectively sent to the sampling circuits SPL1 and SPL2 by the first and second sampling signals sp._i, Sp_qAnd converted into a digital signal. Digital reception signal p output from first sampling circuit SPL1₁, Q₁Is the digital complex signal r in the complex signal synthesis circuit CMPX1 at the subsequent stage.₁= P₁+ Jq₁And supplied to the phase difference detection circuit ARG and the addition circuit ADD. Similarly, the digital reception signal p output from the second sampling circuit SPL2₂, Q₂Is the digital complex signal r in the complex signal synthesis circuit CMPX2 at the subsequent stage.₂= P₂+ Jq₂And supplied to the phase difference detection circuit ARG and the addition circuit ADD.
[0025]
In the phase difference detection circuit ARG, the digital complex signal r₁And r₂Complex conjugate product r₁・ R₂ ^*From the received reflected signal a₁, A₂Is calculated and supplied to a digital signal processor DSP. In the digital adder ADD, the digital complex signal r₁And r₂Is added, and the absolute value s of the added value h is calculated by the absolute value circuit ABS and supplied to the digital signal processor DSP. The digital signal processor DSP creates two-dimensional display data from the absolute value s, its output point, and the argument g, supplies it to the display unit DIS, and causes it to be displayed.
[0026]
Received signal a₁, A₂Is the envelope amplitude of A (t), the angular frequency of the carrier is ω, and the phase is φ₁, Φ₂After all,
a₁= A (t) {cos} (ωt + φ₁)
a₂= A (t) {cos} (ωt + φ₂)
Becomes
[0027]
Received signal a₁To the sampling circuit SPL₁At the sampling signal sp_iAnd the sampled signal sp delayed by τ_qAnd sampled by Sampling signal sp appearing at time t_iReceived signal p by₁(T) and a sampled received signal q by a sampled signal appearing at time t = t + τ₁(T) is

Becomes Where τ is
ωτ = π / 2
Then

Becomes
[0028]
In the complex synthesizer CMPX1, p₁(T) Let be the real part and q₁(T) Complex number r with imaginary part₁Are synthesized. That is, this complex number r₁Is

It is. r₁Is the received signal a₁Phase angle (ωt + φ₁) It is a complex number with as the argument.
[0029]
Similarly,

Becomes r₂Is the received signal a₂Phase angle (ωt + φ₂) It is a complex number with as the argument.
[0030]
Therefore, the complex number r is calculated by the phase angle calculation unit ARG.₁And r₂Is calculated and its argument g is calculated, the output g of the ARG becomes

Becomes Thus, the received signal a₁, A₂When the phase difference Δφ between them is determined, the azimuth angle of the fish as viewed from the transducer is determined.
[0031]
The addition result by the addition circuit ADD is

Becomes Assuming that the absolute value of h calculated by the absolute value calculating unit ABS is s,

Becomes
[0032]
FIG. 2 is a functional block diagram showing a partial configuration of the digital signal processor DSP of FIG. The digital signal processor DSP includes a display data storage circuit D1, a screen display data generation unit D2, a screen memory D3, a synchronization signal read address generation unit D4, and a screen display condition setting unit D5. The display data storage circuit D1 stores the argument g supplied from the phase difference detection circuit ARG in FIG. 1 and the absolute value s of the amplitude of the added reception signal also supplied from the absolute value circuit ABS in FIG. As shown in FIG. 4, every time the display data is transmitted, the display data is arranged and stored in order of depth determined by being sampled at a predetermined time from the transmission time.
[0033]
The screen display data generation unit D2 generates screen display data from the display data stored in the display data storage circuit D1. This screen display data is generated from the display data storage circuit D1 based on the synchronization signal read address supplied from the synchronization signal read address generation section D4 according to the screen display condition set by the screen display condition setting section D5. This is performed by reading the display data. The generated screen display data is written to the screen memory D3, read out based on the synchronization signal and the read address supplied from the synchronization signal read address generator D4, and supplied to the display device DIS of FIG.
[0034]
FIG. 3 is an example of a three-dimensional display screen of an object position including an angle when the ultrasonic search device of FIG. 1 is mounted on a ship. As the three orthogonal axes, an x-axis is set in the side of the ship, a y-axis is set in the depth direction, and a z-axis or a time axis t is set in the traveling direction of the ship. The upper left display screen (a) is a ty section of a ship, the upper right display screen (b) is an xy section, and the lower left display screen (c) is a ty section (a) at an arbitrary depth y1. 5 is a tx cross section cut horizontally. A1, b1 and c1 in each cross section are the same reflective object detected at the present time.
[0035]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a method of storing display data in the display data storage circuit D1. One memory address of the virtual two-dimensional data memory constituting the display data storage circuit D1 indicates a depth determined by being sampled every predetermined time from the transmission time. The other memory address of the two-dimensional data memory is the number of transmission / reception of the ultrasonic signal. Since the transmission and reception of the ultrasonic waves are normally performed at a constant period, the number of transmissions and receptions of the memory address is equivalent to the elapsed time.
[0036]
The screen display data generation unit D2 in FIG. 2 reads out the display data held in the display data storage circuit D1, creates a display screen in accordance with display conditions of various types of highlighting described later, and writes the display screen in the screen memory D3. Put in.
[0037]
FIG. 5 is an xy cross-sectional view with the origin of the position of the ultrasonic transducer attached to the bottom of the marine vessel. The x-axis is set in the side direction, the y-axis is set in the depth direction, and the z-axis is set in the traveling direction of the ship. According to the conventional device, the reflected signal is displayed as a pixel of a predetermined size at a display position determined by the depth D and the azimuth θ as shown in FIG. The ellipses depicted in the figure are virtual entities surrounding small pixels to prevent them from being overlooked, and are not displayed on the actual display screen. The luminance of each pixel may be increased or decreased according to the reflection intensity.
[0038]
According to the display method in the ultrasonic search device of the present embodiment, the display processing unit in FIG. 1 performs the process of enhancing the display pixels, and displays data as illustrated in FIG. 5B. That is, each pixel is converted into a horizontally long rectangle having a predetermined size irrelevant to the reflection intensity of the received signal by the emphasis processing, and each converted rectangle is colored according to the reflection intensity of the received signal.
[0039]
By making the display figure horizontal, in a fish finder using the x─y display method, the display figure by enlarging the size of the display pixel without lowering the resolution in the depth (distance) direction of higher interest than in the azimuth direction. Can be realized. In addition, since there are many elements that generate a horizontally long figure such as a school of fish swimming in a layer at a certain depth and an underwater object, a horizontally long display figure is also suitable.
[0040]
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining another example of the display pixel enhancement process. In the example of (a), a pixel enhancement process is performed in which a display pixel is converted into a horizontally long rectangle whose size increases as the reflection intensity of the signal increases, and each rectangle is colored differently according to the reflection intensity of the signal. Is done. In FIG. 6, the vertical axis represents depth, and the depth increases as going downward. The example of (b) is a pixel emphasis process in which the horizontally long rectangle of the example of (a) is replaced with a horizontally long ellipse.
[0041]
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an example of a display method in a case where display graphics created from pixels overlap in the depth direction. Also in this figure, the vertical axis represents the depth, and the depth increases as going downward. (A) shows an example of superimposing display figures at respective depths in an emphasis process for creating display data of a color different from a dimension according to the reflection intensity of a signal so that the drawing order is later as the depth becomes deeper. ing. The example of (b), as opposed to the example of (a), shows an example in which display graphics at each depth are superimposed so that the drawing order becomes lower as the depth becomes smaller.
[0042]
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining another example of a display method when display graphics created from pixels overlap in the depth direction, similarly to the case of FIG. (A) In the emphasis processing for creating display data of a color different from the dimension corresponding to the signal reflection intensity, display graphics at each depth are superimposed such that the smaller the signal reflection intensity, the later the drawing order. An example is shown. According to this display method, it is possible to avoid a situation where a display graphic having a low reflection intensity and therefore a small size is hidden by a display graphic having a large reflection intensity and a large size, and a high-definition highlighted display is realized.
[0043]
In the example of FIG. 8B, on the contrary to the example of FIG. 8A, the display graphics are superimposed such that the higher the reflection intensity of the signal, the later the drawing order. According to this display method, as a result, a component having a high reflection intensity is emphasized at the expense of definition, as a result of a component having a low reflection intensity being blocked by a component having a high reflection intensity.
[0044]
FIG. 9 shows that a plurality of (two in this example) display graphics are superimposed and displayed at one display position on the display screen because the resolution of the generated display graphic is higher than the resolution of the display screen in the depth direction. FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining an example of a display method in a special case of a special case. For example, the reflection signal is detected, and the resolution in the depth direction of the display graphic created is 5 meters, whereas the resolution in the depth direction of the display screen is 10 meters. The display graphics at the closest depth are displayed superimposed on each other at the same depth position on the display screen.
[0045]
FIG. 9A shows that six depths α, β, γ, δ, ε, and 隣接 are adjacent to each other in the order of increasing depth while maintaining the interval of the minimum depth difference δD corresponding to the maximum resolution in the depth direction on the display graphic. An example is shown in which the display graphics created for each depth are arranged and different colors are displayed in various illustrated patterns according to the intensity of the corresponding reflected signal.
[0046]
FIG. 9B shows an example in which a display screen is created by overwriting a display graphic having a small depth with a display graphic having a large adjacent depth on a display graphic having a small depth while giving dimensions according to the reflection intensity to the display graphic at each depth. ing. In this example, if a display graphic with a small signal reflection intensity and a small size exists at a position with a small depth, it may be hidden by a display graphic with a large depth overwritten on the display graphic. In the example of FIG. 9B, the display graphic at the depth α is hidden by the display graphic at the depth β, and the display graphic at the depth γ is hidden by the display graphic at the frequency δ.
[0047]
FIG. 9C shows a display graphic having a small signal reflection intensity and a small size to solve the above problem (b), and a display graphic having a large signal reflection intensity and a large size regardless of the depth. A method is shown in which both display figures are superimposed and displayed by overwriting the figure. In this way, there is no object hidden by another display figure at the adjacent depth, and the display accuracy is maintained. On the other hand, this method requires an amplitude comparison function for detecting the magnitude relationship between the signal reflection intensities.
[0048]
FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a method obtained by improving the method of FIG. The horizontal axis is the signal reflection intensity, and the vertical axis is the dimensional enlargement ratio in the vertical and horizontal directions. As the signal level increases, the dimensional enlargement ratio in the horizontal direction increases, and the dimensional enlargement ratio in the vertical direction decreases. Conversely, as the signal reflection intensity decreases, the dimensional enlargement ratio in the horizontal direction decreases, and the dimensional enlargement ratio in the vertical direction increases.
[0049]
As a result, the respective display screens in FIG. 9 are as shown in FIG. 11, and the situation in which a display graphic with a low signal reflection intensity is hidden by a display graphic with a high reflection intensity is alleviated. According to this method, as in the case of FIG. 9C, there is no need for a comparison function for determining the magnitude relation of the reflection intensity of the signal, and there is an advantage that the processing is simplified.
[0050]
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining another example of the display graphic emphasizing process. In this example, the emphasis is made such that the display graphic is converted into a horizontally long rectangle whose size increases as the signal reflection intensity increases, and each rectangle is colored differently in accordance with the signal reflection intensity. A new point is that the enlargement ratio of the dimension when converting to a horizontally long rectangle is increased as the depth increases. As shown in FIG. 12, since the range of the fixed azimuth angle δθ is to be displayed, the density of the reflection signal is increased at a small depth. As a result, if the size of the display graphic is excessively enlarged, the portion where the display graphic overlaps and is hidden increases, and an oversight is easily caused. In order to solve such a problem, the enlargement ratio of the dimension is set low for a portion having a small depth.
[0051]
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a state where the enlargement ratio of the size of the display graphic is changed. The command for the enlargement of the dimensions is made by operating the input mechanism (not shown) of the operation unit (PANEL) in FIG. 1 and inputting the command to the screen display condition setting unit D5 in the digital signal processor DSP of the display processing unit. It is done by doing. By changing the enlargement ratio of the size according to the situation of the search target such as the presence situation of the reflective object, it is possible to perform fine display according to the situation.
[0052]
In the above, the ultrasonic detection apparatus of the present invention has been described by taking the case of a fish finder as an example. However, the ultrasonic search device of the present invention is not limited to application to a fish finder. For example, the present invention can be applied to an exploration device that transmits ultrasonic waves in the air to detect air fluctuations.
[0053]
【The invention's effect】
As described in detail above, the ultrasonic search device of the present invention has a configuration including the display processing unit that performs various types of emphasis processing on the display graphic. The sparse xy display screen is more easily viewed.
[0054]
According to one of the preferred embodiments of the present invention, the display graphic created by the emphasis processing has a horizontally long shape such as a rectangle or an ellipse whose size is increased according to an increase in the signal reflection intensity. There is an advantage that the enhancement processing is performed without sacrificing the resolution in the distance direction, which is more important than the resolution in the azimuth direction.
[0055]
According to another preferred embodiment of the present invention, when display graphics overlap in the display screen, they are superposed in an order according to the magnitude of the reflection intensity, so that a high-definition component having a low intensity is included. There is an advantage that a graphic or a graphic in which a component having a large intensity is emphasized can be displayed.
[0056]
According to still another preferred embodiment of the present invention, since the display graphic is a horizontally long graphic whose dimensional enlargement ratio is increased as the distance increases, the ratio of the display graphic hidden in the short distance area is reduced. The display is reduced, and a high-definition display becomes possible. Further, by changing the creation magnification of the display figure in accordance with the instruction of the operator, it is possible to perform detailed display in accordance with the state of the search target such as the presence state of the reflective object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic probe according to one embodiment of the present invention.
2 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration of a part of a digital signal processor DSP of a display processing unit in FIG.
FIG. 3 is an example of a three-dimensional display screen of an object position including an azimuth when the ultrasonic search device of FIG. 1 is mounted on a ship.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a method of holding display data in a display data storage circuit D1 of FIG. 2;
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a display graphic (a) before emphasis processing and a display graphic (b) after emphasis processing displayed in an xy section.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of an emphasis process in which a horizontally long display graphic having a size corresponding to a signal reflection intensity is created in the ultrasonic search device of the embodiment.
FIG. 7 is a view for explaining an example of an emphasizing process which is created by superposing a plurality of horizontally long display graphics having a size corresponding to the signal reflection intensity in the depth direction in the ultrasonic search device of the embodiment. It is a conceptual figure.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an enhancement process in which a plurality of horizontally long display figures each having a size corresponding to a signal reflection intensity are superimposed in an order corresponding to a magnitude of a signal reflection intensity in the ultrasonic search device according to the embodiment. It is a conceptual figure for demonstrating an example.
FIG. 9 is an example of an emphasis process created by superimposing a plurality of display figures in the order of magnitude depending on the magnitude relationship of depth and the intensity of a reflected signal in the ultrasonic search device of the embodiment. 3 is a conceptual diagram for explaining.
FIG. 10 is a view showing an example of the ultrasonic survey apparatus according to the embodiment, in which a plurality of display figures are hidden by changing the enlargement ratio of the vertical and horizontal dimensions in accordance with the reflection intensity of a signal when displaying a plurality of display figures. It is a conceptual diagram which shows an example of the emphasis processing which minimizes a part.
FIG. 11 is a conceptual diagram exemplifying a display graphic displayed as a result of the highlighting process of FIG. 10;
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of an emphasizing process for increasing a dimensional enlargement ratio in accordance with an increase in a distance in the ultrasonic search device of the embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an example of an emphasizing process in which the dimensional enlargement ratio of a display graphic can be changed by an external command in the ultrasonic search device of the embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating an operation principle of a phase difference detection type ultrasonic search device that detects an azimuth of an object that has generated a reflected wave based on a phase difference caused by a time difference until two ultrasonic transducers receive a reflected wave. It is a conceptual figure for explanation.
[Explanation of symbols]
CNT controller
TX transmission circuit
TD1, TD2 ultrasonic transducer
SPL1, SPL2 sampling circuit
CPMX1, CMPX2 complex synthesis circuit
ARG phase difference detection circuit
ADD addition circuit
ABS Absolute value circuit
DSP II Digital Signal Processor
DIS II display device

Claims

A transmitting unit including a transmitting element that transmits an ultrasonic signal, a receiving unit including a plurality of receiving elements that receive a reflected wave of the transmitted ultrasonic signal by an object and output a received signal, and the plurality of receiving units; An azimuth detecting unit that detects the azimuth of the object from the arrangement of the elements and the phase difference between the received signals output from the respective receiving elements, and a distance that detects the distance of the object and the reflection intensity from the current time and amplitude of the received signal. A reflection intensity detection unit, and a display for creating a display figure for displaying the object at a predetermined position in a two-dimensional screen determined by the distance and the azimuth by processing the azimuth, distance and reflection intensity of the detected signal In an ultrasonic probe including a processing unit,
The ultrasonic search apparatus according to claim 1, wherein the display processing unit includes drawing means for creating a display graphic having a different attribute according to the reflection intensity.

In claim 1,
The said different attribute is the color according to reflection intensity, The ultrasonic search apparatus characterized by the above-mentioned.

3. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the different attribute is a horizontally long shape whose size increases in accordance with an increase in reflection intensity.

In claim 3,
The said horizontal shape is a rectangular shape or an elliptical shape, The ultrasonic prospecting apparatus characterized by the above-mentioned.

In each of claims 1 to 4,
When the display graphics overlap in the distance direction on the display screen, they are superimposed in an order according to the magnitude of the distance.

In each of claims 1 to 4,
When the display figures overlap on the display screen, they are superposed in an order according to the magnitude of the reflection intensity.

In each of claims 3 and 4,
In the distance direction, when a plurality of display figures overlap at one position on the display screen because the interval between the display figures is smaller than the display interval on the display screen, the order of the display figures is determined according to the magnitude of the distance. An ultrasonic probe, which is superimposed by being overwritten by a supersonic wave.

In each of claims 3 and 4,
In the distance direction, when a plurality of display graphics overlap at one position on the display screen because the interval between the display graphics is smaller than the display interval on the display screen, the smaller the size of the display graphics, the later the order. An ultrasonic probe, which is superimposed by being overwritten by a supersonic wave.

In each of claims 1 and 2, the different attribute is a figure whose horizontal dimension is increased as the reflection intensity increases and whose vertical dimension is increased as the reflection intensity decreases. Ultrasonic probe.

In each of claims 1 to 9,
The ultrasonic exploration apparatus according to claim 2, wherein the different attribute is a horizontally long graphic whose dimensional enlargement ratio increases as the distance increases.

In each of claims 1 to 10,
The ultrasonic search apparatus according to claim 1, wherein the display processing unit includes means for changing a creation magnification of the display figure according to an instruction from an operator.