JP2006322773A - スキャニングソナー - Google Patents

Abstract

【課題】半周スキャン領域の回転があった場合に、ユーザの操作を必要とすることなく自動的に適切な水中映像を表示できるようにする。
【解決手段】全周スキャンによる水中映像の描画エリア５１が表示される画面５０と、半周スキャンによる水中映像の描画エリア６１が表示される画面６０とを並べて表示するスキャニングソナーにおいて、半周スキャン領域の回転があった場合に、回転角φ２が閾値を超えておれば、半径Ｒの描画エリア６１に内接する半径Ｒ／２の円６３の円弧上へ自船位置６２を自動的にシフトさせ、このシフト位置を基準として、回転した描画エリア６１を表示する。
【選択図】 図５Ｃ

Description

本発明は、超音波の送受信により水中を広域に探知するスキャニングソナーに関し、特に、半周スキャンによって得られる水中映像の表示技術に関する。

スキャニングソナーは、超音波振動子を備えた送受波器より水中へ超音波を送信し、水中で反射したエコーを解析することにより魚群や海底等の映像を表示する水中探知装置である。このようなスキャニングソナーには、大別して、全周スキャン型と半周スキャン型の２つのタイプがある。

全周スキャン型のスキャニングソナーは、図７（ａ）に示すような、円筒形の送受波器２５を備えている。この送受波器２５は、円筒の側面に周方向および軸方向に分割して配置された多数の超音波振動子２５aを有しており、これらの超音波振動子２５aから所定のティルト角で傘形の超音波ビームを水平全方位（３６０°）に一斉に送信した後、探知領域を全周スキャンしてエコーを受信する。図８は、全周スキャンの様子を示した図である。３０は上述した送受波器２５が船底に装備された船舶、３１は送受波器２５から送信された傘形の超音波ビーム、３２は海面、θ１はティルト角を表している。この送受波器２５では、ティルト角を電子的に制御することにより、広範囲の探知を行うことができる。全周スキャン型のスキャニングソナーに関しては、例えば後掲の特許文献１、特許文献２に記載されている。

半周スキャン型のスキャニングソナーは、図７（ｂ）に示すような、略半円筒形の送受波器２６を備えている。この送受波器２６は、一部が切り欠かれた略半円筒の側面に周方向に分割して配置された多数の超音波振動子２６ａを有している。２６ｂはベアリング機構であって、図示しないモータの駆動によりα方向へ回転することで、送受波器２６を水平方向へ回転させ、超音波ビームのベアリング角を制御する。２６ｃはティルト機構であって、図示しないモータの駆動によりβ方向へ回転することで、送受波器２６を垂直方向へ回動させ、超音波ビームのティルト角を制御する。送受波器２６は、超音波振動子２６ａから扇形の超音波ビームを半周（１８０°）の領域に一斉に送信した後、探知領域を半周スキャンしてエコーを受信する。図９は、半周スキャンの様子を示した図である。４０は上述した送受波器２６が船底に装備された船舶、４１は送受波器２６から送信された扇形の超音波ビーム、４２は海面、θ２はティルト角を表している。この送受波器２６では、ベアリング角とティルト角とを機械的に制御することにより、船の真下方向を含めた広範囲の探知を行うことができる。半周スキャン型のスキャニングソナーに関しては、例えば後掲の特許文献３、特許文献４に記載されている。

全周スキャンや半周スキャンによって得られたエコーの映像（水中映像）は、表示器の画面に表示される。図１０は、全周スキャン型のスキャニングソナーにおける水中映像の表示例を示している。３３は自船の位置を表すマーク（以下、「自船マーク」という）、３４は魚群で反射したエコーの映像（以下、「魚群映像」という。）、３５は海底で反射したエコーの映像（以下、「海底映像」という。）である。図１１は、半周スキャン型のスキャニングソナーにおける水中映像の表示例を示している。４３は自船マーク、４４は魚群映像、４５は海底映像である。半周スキャンの場合は、水中映像が表示される領域は図１１の上半分のみであり、下半分には映像は表示されない。

上述したようなスキャニングソナーでは、全周スキャン型の場合は、図１０に示したような３６０°方位の水中映像が表示されるのみであり、半周スキャン型の場合は、図１１に示したような±９０°方位の水中映像が表示されるのみであって、いずれか一方のみの水中映像しか表示することができない。全周スキャン用と半周スキャン用の両方の送受波器を用いれば、いずれの水中映像も表示することが可能であるが、２台の送受波器を装備することはコストおよび設置スペースの点で問題があり、特に小型の船舶では設置が困難である。そこで、図７（ｃ）のような球形の送受波器２７に、電子的に全周スキャンおよび半周スキャンを行う機能をもたせて、１台の送受波器で両方のスキャンを行なうことが考えられる。送受波器２７は、球体の表面に分割して配置された多数の超音波振動子２７ａを有しており、これらの振動子２７ａから全周スキャンまたは半周スキャンの方向へ超音波ビームを送信した後、探知領域をスキャンしてエコーを受信する。この送受波器２７では、球体の側部と底部に超音波振動子２７ａが設けられるため、１台の送受波器で船の真下方向を含む広範囲の探知を行うことができる。球形の送受波器を用いたスキャニングソナーに関しては、例えば後掲の特許文献５に記載されている。

上記のような全周スキャンと半周スキャンが可能なスキャニングソナーにおいては、図１０に示す全周スキャンによる水中映像と、図１１に示す半周スキャンによる水中映像とを、表示器の画面上に並べて表示することができる。図１２は、その表示例を示している。図１２において、５０は全周スキャンによる水中映像が表示される画面（以下、「Ｈ画面」という。）、６０は半周スキャンによる水中映像が表示される画面（以下、「Ｓ画面」という。）、７０は船首方位や針路、船速、自船位置、水深などが表示される画面（以下、「文字情報表示画面」という。）である。なお、ここでは魚群映像の図示は省略してある。

図１２（ａ）は、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを上下に並べて表示した例である。Ｈ画面５０において、５１は全周スキャンによる水中映像が描画されたエリア（以下、「全周描画エリア」という。）であって、図１０の下半分が隠れた半円形のエリアとなっている。３３は図１０に示した自船マーク、３５は図１０に示した海底映像である。Ｓ画面６０において、６１は半周スキャンによる水中映像が描画されたエリア（以下、「半周描画エリア」という。）であって、図１１の上半分に相当する半円形のエリアとなっている。４３は図１１に示した自船マーク、４５は図１１に示した海底映像である。

図１２（ｂ）は、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを左右に並べて表示した例である。Ｈ画面５０において、５１は全周描画エリアであって、図１０の左右が隠れた樽形のエリアとなっている。３３は図１０に示した自船マーク、３５は図１０に示した海底映像である。Ｓ画面６０において、６１は半周描画エリアであって、図１１の上半分の左右が隠れた半樽形のエリアとなっている。４３は図１１に示した自船マーク、４５は図１１に示した海底映像である。

図１２（ｃ）は、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを重ねて表示した例である。Ｈ画面５０において、５１は全周描画エリア、３３は図１０に示した自船マーク、３５は図１０に示した海底映像である。このＨ画面５０の一部である略１／４の領域に、Ｓ画面６０が重ねて表示されている。Ｓ画面６０において、６１は半周描画エリアであって、図１１の水中映像が縮小されて描画された半円形のエリアとなっている。４３は図１１に示した自船マーク、４５は図１１に示した海底映像である。

スキャニングソナーにおける水中映像の表示に関しては、先述の特許文献３、４に記載されている。また、下記の特許文献６には、ＰＰＩソナーにおける水中映像の表示方法が記載されており、拡大モードにおいて扇形の探査領域を欠けることなく表示するための技術が開示されている。但し、特許文献６の拡大モードは、曲面（円錐面）の一部を探知して扇形の探査領域を表示するものであり、半周スキャンにより平面を探知して得られる半円形の探査領域を表示するものとは異なる。

特開２００３−３３７１７１号公報 特開２００３−２０２３７０号公報 特開平６−３１７６６５号公報 特開平５−１５７８３３号公報 特開２０００−１６２３０８号公報 特許第３０１３１０４号公報

ところで、図１２におけるＳ画面６０の半周描画エリア６１は、半周スキャンを行う探知領域に応じて、自船位置（自船マーク４３の位置）を中心に右方向または左方向へ回転させることができる。この場合、図１２（ｃ）のように半周描画エリア６１を縮小表示すれば、水中映像が見にくくなることはさておき、半周描画エリア６１の回転によりエリアの一部が欠如して見えなくなるということはない。これに対して、図１２（ａ）、（ｂ）の場合は、半周描画エリア６１の回転によりエリアの一部が欠如して見えなくなるという問題がある。以下、これについて説明する。

図１３Ａ〜図１３Ｄ は、描画エリアの回転を説明する模式図である。図１３Ａは、回転角が０°の場合の表示例であって、図１２（ａ）に対応している。５０はＨ画面、５１は全周描画エリア、５２は自船マーク３３に対応する自船位置、６０はＳ画面、６１は半周描画エリア、６２は自船マーク４３に対応する自船位置、７０は文字情報表示画面である。Ｒは半円形の描画エリア５１，６１の半径を表している。なお、図１２（ａ）における海底映像３５，４５の図示は省略してある。また、魚群映像の図示も省略してある。

いま、図１３Ａの状態から、半周スキャンの領域を船首方位を基準として右方向に角度φだけ回転させると、Ｓ画面６０の半周描画エリア６１は、図１３Ｂのように、自船位置６２を中心として、右方向に角度φだけ回転する。このとき、自船位置６２は変化せず固定されている。この回転によって、半周描画エリア６１の一部６１ａがＳ画面６０から欠如する。半周スキャンの領域をさらに右方向に回転させ、図１３Ｃのように９０°の位置まで回転させると、半周描画エリア６１の半分のエリア６１ａがＳ画面６０から欠如する。そして、半周スキャンの領域をさらに右方向に回転させ、図１３Ｄのように１８０°の位置まで回転させると、半周描画エリアの全エリア６１ａがＳ画面６０から欠如してしまう。このように、スキャン領域の回転により半周描画エリア６１の一部または全部が欠如することで、そのエリア内の水中映像が表示されなくなり、魚群等の情報が得られなくなる。同様のことは、図１２（ａ）の上下並列表示の場合だけでなく、図１２（ｂ）の左右並列表示の場合にも生じる。

そこで、画面上で自船位置をシフトできるようにし、シフト位置を基準として半周描画エリアを表示することで、エリアの欠如部分を少なくして有効描画範囲を広げることが考えられる。しかしながら、この場合は、自船位置をシフトさせるための操作が必要となり、最適位置へシフトさせる操作に手間取っている間に魚群を見失ってしまうことが起こりうる。また、前掲の特許文献６には、画面上の自船位置をトラックボールの操作によりシフトさせ、設定した自船位置をもとに送受波器の回転中心を決定するようにしたソナーが記載されているが、本文献のものにおいても、自船位置をシフトさせる操作が必要となるため、上記と同様の問題が存在する。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、半周スキャン領域の回転があった場合に、ユーザの操作を必要とすることなく自動的に適切な水中映像を表示できるようにしたスキャニングソナーを提供することにある。

本発明は、水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に全周スキャンあるいは半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、全周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第１の表示画面、および半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第２の表示画面を並べて表示する表示器と、半周スキャンにおけるスキャン領域を、自船を中心として所定の角度だけ回転させるスキャン領域回転手段と、このスキャン領域回転手段による回転があったときに、第２の表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準として回転後の水中映像を表示する表示制御手段とを設けたものである。

本発明では、半周スキャン領域の回転があった場合に、画面上の自船位置が所定位置へ自動的にシフトし、そのシフト位置を基準として回転後の水中映像が表示されるので、自船位置シフトのための操作をしなくても、欠如部分の少ない適切な水中映像を表示することができる。

本発明においては、回転角が予め定められた閾値を超えたか否かを判別する判別手段を設け、この判別手段により回転角が閾値を超えたと判別された場合に、自船位置を所定位置へシフトさせるようにしてもよい。

自船位置のシフトにあたっては、例えば、第２の表示画面における半円形の水中映像描画エリアの半径をＲとしたとき、当該描画エリアに内接する半径Ｒ／２の円の円弧上に自船位置をシフトさせることが考えられる。

回転角をマニュアル操作により設定する場合は、設定された回転角に基づいて半周スキャン領域を回転させる。また、自動回転機能により回転角が変化する場合は、自動回転における回転角に基づいて半周スキャン領域を回転させる。また、ターゲットロック機能により回転角が変化する場合は、ターゲットロックにおける回転角に基づいて半周スキャン領域を回転させる。

本発明では、全周スキャンを行なう送受波器と、半周スキャンを行なう送受波器とを別々に設けてもよいが、全周スキャンと半周スキャンとを１つの送受波器で行なうようにすれば、コストと設置スペースを低減することができる。この場合の送受波器としては、例えば、前述した球形の送受波器や、上部が円筒で下部が半球からなる送受波器が用いられる。

なお、全周スキャンによる水中映像と半周スキャンによる水中映像とを並べて表示する場合は、半周スキャン映像の表示領域が狭くなることから、本発明は、このような併記表示を行なう場合に特に有効であるが、半周スキャン映像のみを単独で表示する場合でも、スキャン領域の回転によって描画エリアの欠如が生じるおそれがあるときは、本発明が有効なものとなる。この場合、本発明は、水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する表示画面を有する表示器と、半周スキャンにおけるスキャン領域を、自船を中心として所定の角度だけ回転させるスキャン領域回転手段と、このスキャン領域回転手段による回転があったときに、表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準として回転後の水中映像を表示する表示制御手段とを備える。

また、本発明は、水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に全周スキャンあるいは半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、全周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第１の表示画面、および半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第２の表示画面を並べて表示する表示器と、半周スキャンにおけるスキャン領域を変更するスキャン領域変更手段と、このスキャン領域変更手段によるスキャン領域の変更があったときに、第２の表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準としてスキャン領域変更後の水中映像を表示する表示制御手段とで構成することもできる。これによると、半周スキャン領域が回転などによって変更された場合に、画面上の自船位置が所定位置へ自動的にシフトし、そのシフト位置を基準として変更後の水中映像が表示されるので、自船位置シフトのための操作をしなくても、欠如部分の少ない適切な水中映像を表示することができる。

本発明によれば、半周スキャン領域の回転に応じて自船位置が自動的にシフトするので、ユーザがシフト操作を行わなくても、欠如部分の少ない適切な水中映像を表示することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図を参照して説明する。図１は、本発明に係るスキャニングソナー１００のブロック図を示している。１０は超音波振動子を備えた送受波器であって、水中の所定領域に超音波を送信し、その領域を電子的に全周スキャンあるいは半周スキャンすることにより、水中の魚群Ｆや海底で反射した超音波のエコーを受信する。送受波器１０としては、例えば図７（ｃ）で示したような球形の送受波器が用いられるが、上部が円筒で下部が半球からなる送受波器を用いてもよい。１１は送受切替部であって、送受波器１０の送信動作と受信動作とを切り替える。１２は送受波器１０へ与える送信信号を処理する送信信号処理部であって、送信信号の生成回路や増幅回路などから構成される。１３は送受波器１０で受信された受信信号を処理する受信信号処理部であって、増幅回路、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、ビーム形成回路、エンベロープ（包絡線）検出回路などから構成される。１４はマイクロコンピュータやメモリを備えた制御部であって、送受信制御や表示制御などの制御動作を実行するとともに、所定の演算処理を行う。

１５は操作部であって、回転角設定部１６、自動回転設定部１７およびターゲットロック設定部１８を備えている。回転角設定部１６は、回転角をマニュアルで設定する場合に操作され、例えばレバー操作により回転角が設定される。自動回転設定部１７は、自動回転を行う場合に操作される。自動回転においては、予め定められた角度範囲内で、送受信のシーケンスごとに回転角が自動的に変化する。ターゲットロック設定部１８は、ターゲットロック（自動追尾）を行う場合に操作される。ターゲットロックにおいては、水中の標的が自動的に追尾され、標的の移動に応じて回転角が自動的に変化する。操作部１５には、このほかにも各種の設定部やキーなどが備わっているが、本発明では直接関係しないので、図示を省略してある。

１９は船首方位を検出する船首方位検出部、２０は船速や針路を検出する速度検出部である。２１は映像生成部であって、受信信号処理部１３および制御部１４で解析されたエコーの情報に基づいて、信号強度に応じたカラー映像を生成する。２２は映像生成部２１で生成されたカラー映像が表示される表示器であって、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイなどから構成される。

本実施形態のスキャニングソナー１００には、図８で説明したような全周スキャンの機能と、図９で説明したような半周スキャンの機能とが備わっている。水中探知にあたっては、制御部１４の制御の下で全周スキャンと半周スキャンとが交互（または同時）に行われ、それぞれのスキャンで得られた水中映像が、図１２で示したように表示器２２の画面に並べて表示される。図１２（ａ）〜（ｃ）のいずれの表示モードで表示するかは、操作部１５の表示モード選択キー（図示省略）で選択することができる。

以上において、制御部１４は、本発明における表示制御手段および判別手段を構成している。また、回転角設定部１６、自動回転設定部１７、ターゲットロック設定部１８、送信信号処理部１２、受信信号処理部１３および制御部１４は、本発明におけるスキャン領域回転手段およびスキャン領域変更手段を構成している。

以下、スキャニングソナー１００における水中映像の表示方法について説明する。図５Ａは、回転角が０°の初期状態での表示例を示しており、図１３Ａで示したものと同じである。図５Ａでは、図１３Ａと同一部分には同一符号を付してある（図５Ｂ〜図５Ｅについても同様）。５０は全周スキャンによる水中映像が表示される画面（以下、「Ｈ画面」という。）、５１は全周スキャンによる水中映像が描画されたエリア（以下、「全周描画エリア」という。）、５２は自船位置、６０は半周スキャンによる水中映像が表示される画面（以下、「Ｓ画面」という。）、６１は半周スキャンによる水中映像が描画されたエリア（以下、「半周描画エリア」という。）、６２は自船位置、７０は船首方位や針路、船速、自船位置、水深などが表示される画面（以下、「文字情報表示画面」という。）である。Ｈ画面５０は本発明における第１の表示画面を構成し、Ｓ画面６０は本発明における第２の表示画面を構成している。なお、魚群映像や海底映像の図示は省略してある。図５Ａにおいては、自船位置６２は初期位置にあり、この位置を基準として、半周描画エリア６１が回転角０°の状態で表示されている。

次に、上記初期状態から回転角が変化した場合の動作につき、図２〜図４のフローチャートに従って説明する。なお、スキャン領域を回転させるには、機械的な方法と電子的な方法とがある。機械的方法ではモータの駆動により送受波器を回転させるが、電子的方法では、振動子の選択、位相調整およびウェイト付けの変更などを適宜行って、送信ビームまたは受信ビームを所定領域に形成することでスキャン領域を回転させる。本実施形態では、電子的方法によりスキャン領域の回転を行っているが、機械的方法により行ってもよい。

図２は、マニュアル回転の場合の表示手順を示したフローチャートである。この手順は、制御部１４のマイクロコンピュータにより実行される。マニュアル回転では、回転角設定部１６で設定された回転角に従って半周スキャン領域の回転が行われる。回転角は、船首方位を基準として設定され、デフォルト値は０°に設定されている。

図２において、ステップＳ１１では、回転角設定部１６のレバーが操作されて回転角の変更があったか否かが判定される。レバー操作により回転角が変更されると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部１４はこの回転角の値を読み込む（ステップＳ１２）。そして、読み込んだ回転角の値を予め定められた閾値と比較し（ステップＳ１３）、回転角が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１４）。閾値は、制御部１４に備わるメモリに記憶されている。この閾値はユーザにより初期設定されるが、設定後も任意の値に変更することが可能である。ステップＳ１４での判定の結果、回転角が閾値を超えてなければ（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１７へ移行し、自船の初期位置を基準として、回転した水中映像を描画する。

図５Ｂは、この場合の表示例を示している。ここでは、回転があっても自船位置６２は変化せず初期位置にあり、この自船位置６２を基準として、半周描画エリア６１が回転角φ１だけ回転した状態で表示されている。この回転により、半周描画エリア６１の一部６１ａがＳ画面６０から欠如することになるが、回転角φ１がそれほど大きくないため、全体に占める欠如部分の割合は小さい。

ステップＳ１４での判定の結果、回転角が閾値を超えている場合は（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、自船位置を初期位置からシフトする処理を行うために、ステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５では、読み込んだ回転角に基づいて、自船をシフトさせる位置を算出する。そして、算出されたシフト位置を基準として、回転した水中映像を描画する（ステップＳ１６）。

図５Ｃは、この場合の表示例を示している。ここでは、半周描画エリア６１の半径をＲとしたとき、自船位置６２は、半周描画エリア６１に内接する半径Ｒ／２の円６３の円弧上に位置するようシフトされている。このシフト位置は、回転角φ２が決まれば自動的に決まる。そして、このシフト位置を基準として、半周描画エリア６１が回転角φ２だけ回転した状態で表示されている。Ｑは円６３の中心であって、半周描画エリア６１の描画中心でもある。上記回転により、半周描画エリア６１の一部６１ａがＳ画面６０から欠如することになるが、自船位置６２が図５Ａの初期位置から左斜め上へシフトしたことにより、欠如部分６１ａを少なくして、有効描画範囲（斜線部）を広げることができる。こうして、回転角が閾値を超えた場合は、自船位置６２は、回転角の変化に応じて半径Ｒ／２の円６３の円弧上を移動する。したがって、矢印で示した半周スキャンの中心方向Ｐは、常に、円６３の中心Ｑ（描画中心）を向くことになる。

図５Ｄは、回転角が９０°の場合の表示例を示している。９０°の回転によって、半周描画エリア６１の両側の一部６１ａ，６１ｂがＳ画面６０から欠如することになるが、自船位置６２がシフトしたことにより、図１３Ｃと比較して有効描画範囲（斜線部）が広がっていることが分かる。特に、図１３Ｃの場合は上半分の映像のみが表示され、下半分の映像が完全に欠如しているのに対し、図５Ｄでは、上半分と下半分の主要部分（両端部を除く部分）が共に表示されており、より正確な水中情報を得ることができる。なお、半周スキャンを行う場合は、探知したい領域に中心方向Ｐをあわせるので、中心方向Ｐから離れた両端部分６１ａ，６１ｂは、もともと探知の必要性の少ない領域である。したがって、これらの部分６１ａ，６１ｂが画面上から欠如しても、実際にはさほど支障は生じない。

図５Ｅは、回転角が１８０°の場合の表示例であり、半周描画エリア６１は、図５Ａの場合と比較して上下が反転した状態で表示される。回転角が１８０°になると、図１３Ｄの場合は映像が完全に欠如してしまうが、図５Ｅでは欠如部分がなく、映像全体を表示することができる。

図３は、自動回転時の表示手順を示したフローチャートである。この手順は、制御部１４のマイクロコンピュータにより実行される。自動回転設定部１７で自動回転動作が設定されると、予め定められた角度範囲内で送受信シーケンスごとに回転角が変化する自動回転動作が行われる。

図３において、ステップＳ２１では、自動回転設定部１７の設定状態をみて自動回転中か否かを判定し、自動回転中であれば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、回転角の値を読み込む（ステップＳ２２）。そして、読み込んだ回転角の値を予め定められた閾値と比較し（ステップＳ２３）、回転角が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２４）。閾値は、制御部１４に備わるメモリに記憶されている。この閾値はユーザにより初期設定されるが、設定後も任意の値に変更することが可能である。ステップＳ２４での判定の結果、回転角が閾値を超えてなければ（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２７へ移行し、自船の初期位置を基準として、回転した水中映像を描画する。この場合の表示例は、図５Ｂに示したものと同じであり、これについてはすでに説明したので、ここでは重複説明を省略する。なお、回転角が０°になったときの表示例は、図５Ａと同じである。

ステップＳ２４での判定の結果、回転角が閾値を超えている場合は（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、自船位置を初期位置からシフトする処理を行うために、ステップＳ２５へ移行する。ステップＳ２５では、読み込んだ回転角に基づいて、自船をシフトさせる位置を算出する。このシフト位置は、前述のマニュアル回転の場合のシフト位置と同じである。そして、算出されたシフト位置を基準として、回転した水中映像を描画する（ステップＳ２６）。この場合の表示例は、図５Ｃ〜図５Ｅに示したものと同じであり、これらについてはすでに説明したので、ここでｆは重複説明を省略する。

図４は、ターゲットロック時の表示手順を示したフローチャートである。この手順は、制御部１４のマイクロコンピュータにより実行される。ターゲットロック設定部１８でターゲットロック動作が設定されると、水中の標的（魚群）の自動追尾が行われ、標的の移動に応じて回転角およびティルト角が自動的に変化する。なお、ティルト角の変化は、画面上の半周描画エリア６１の描画領域に影響を与えない。

図４において、ステップＳ３１では、ターゲットロック設定部１８の設定状態をみてターゲットロック中か否かが判定され、ターゲットロック中であれば（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、回転角の値を読み込む（ステップＳ３２）。そして、読み込んだ回転角の値を予め定められた閾値と比較し（ステップＳ３３）、回転角が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３４）。閾値は、制御部１４に備わるメモリに記憶されている。この閾値はユーザにより初期設定されるが、設定後も任意の値に変更することが可能である。ステップＳ３４での判定の結果、回転角が閾値を超えてなければ（ステップＳ３４：ＮＯ）、ステップＳ３７へ移行し、自船の初期位置を基準として、回転した水中映像を描画する。この場合の表示例は、図５Ｂに示したものと同じであり、これについてはすでに説明したので、ここでは重複説明を省略する。なお、回転角が０°になったときの表示例は、図５Ａと同じである。

ステップＳ３４での判定の結果、回転角が閾値を超えている場合は（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、自船位置を初期位置からシフトする処理を行うために、ステップＳ３５へ移行する。ステップＳ３５では、読み込んだ回転角に基づいて、自船をシフトさせる位置を算出する。このシフト位置は、前述のマニュアル回転の場合のシフト位置と同じである。そして、算出されたシフト位置を基準として、回転した水中映像を描画する（ステップＳ３６）。この場合の表示例は、図５Ｃ〜図５Ｅに示したものと同じであり、これらについてはすでに説明したので、ここでは重複説明を省略する。

このようにして、上記の各実施形態においては、半周スキャン領域の回転があった場合に、回転角が閾値を超えているか否かを判別し、回転角が閾値を超えてなければ、自船位置６２の初期位置を基準として回転後の水中映像を表示し、回転角が閾値を超えておれば、自船位置６２を半径Ｒ／２の円６３の円弧上における回転角に応じて決まる位置へ自動的にシフトして、このシフト後の自船位置６２を基準として回転後の水中映像を表示するようにしている。このため、回転に応じて自船位置をシフトさせる操作をしなくても、欠如部分の少ない適切な水中映像を表示することが可能となり、正確な水中情報を得ることができる。また、全周スキャンと半周スキャンとを１つの送受波器１０で行なっているので、全周スキャンを行なう送受波器と、半周スキャンを行なう送受波器とを別々に設ける場合に比べて、コストと設置スペースを低減することができる。

以上の実施形態においては、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを上下に並べて表示した例を示したが、本発明は、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを左右に並べて表示する場合にも適用することができる。図６はこの場合の表示例を示している。図６では、図５Ａ〜図５Ｅと同じ部分または対応する部分に同一符号を付してある。図６（ａ）は回転角＝０°の場合、図６（ｂ）は０°＜回転角≦閾値の場合、図６（ｃ）は閾値＜回転角の場合の表示例である。図６（ａ）、（ｂ）では、半周描画エリア６１は自船の初期位置６２を基準として表示されている。一方、図６（ｃ）では、半周描画エリア６１は、半径Ｒ／２の円６３の円弧上にシフトした自船位置６２を基準として表示されており、自船位置６２のシフトにより有効描画範囲（斜線部分）が広がっている。

また、上記実施形態においては、自船位置を半径Ｒ／２の円の円弧上にシフトさせるようにしたが、自船位置のシフト方法は必ずしもこれに限られるものではなく、例えば半径Ｒ／４の円の円弧上にシフトさせるなど、他の方法に従ってシフトさせてもよい。また、シフト位置は必ずしも円の軌跡上である必要はなく、所定の軌跡を描く直線や楕円などの軌跡上であってもよい。

また、上記実施形態においては、回転角を閾値と比較し、回転角が閾値を超えた場合にのみ自船位置をシフトさせるようにしたが、回転角の値にかかわらず、回転があった場合は無条件に、自船位置を回転角に応じた位置へシフトさせるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、Ｈ画面５０とＳ画面６０とを並べて表示する場合を例に挙げたが、本発明は、半周スキャンを行うスキャニングソナーにおいて、Ｓ画面６０のみを単独で表示する場合にも適用することができる。半周スキャニングソナーは、スキャン領域の回転を機械的に行う半周スキャニングソナーやセクタスキャニングソナーであってもよい。また、単独表示の場合のＳ画面は、例えば、図５ＡにおけるＨ画面５０とＳ画面６０とを合わせた倍サイズの画面、あるいは、Ｈ画面５０とＳ画面６０と文字情報表示画面７０とを合わせたフルスクリーンの画面となる。この画面に図５Ａの半周描画エリア６１よりも大きな面積の半周描画エリアが表示される場合、スキャン領域の回転によって描画エリアの欠如が生じるおそれがあるが、本発明のように自船位置をシフトさせ、そのシフト位置を基準として半周描画エリアを表示することで、２画面併記の場合と同様に、欠如の少ない水中映像を表示することができる。

また、上記実施形態においては、半周スキャンとして１８０°（左右に±９０°）の範囲をスキャンする場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば１２０°（左右に±６０°）、６０°（左右に±３０°）のような１８０°より狭い範囲でスキャンを行う場合にも適用することができる。したがって、本発明における半周スキャンは、そのような角度範囲でのスキャンも含む。

なお、スキャン領域の回転に伴って半周描画エリアの自船に対する相対位置を変更して表示する方法としては、本発明のように自船位置を固定して半周描画エリアを回転させる以外に、半周描画エリアを固定して自船のマークを回転させる方法も考えられる。この表示方法によると、半周描画エリアが常に表示されるので、水中映像の欠如は全く生じない。しかし、画面の真上方向が船首方向と一致せず、利用者にとっては見づらいものとなるので、実用上は本発明による表示の方が優れている。

本発明に係るスキャニングソナーのブロック図である。 マニュアル回転の場合の表示手順を示したフローチャートである。 自動回転時の表示手順を示したフローチャートである。 ターゲットロック時の表示手順を示したフローチャートである。 回転角が０°の場合の表示例である。 回転角がφ１の場合の表示例である。 回転角がφ２の場合の表示例である。 回転角が９０°の場合の表示例である。 回転角が１８０°の場合の表示例である。 水中映像の他の表示例を示した図である。 各種の送受波器を示した外観図である。 全周スキャンの様子を示した図である。 半周スキャンの様子を示した図である。 全周スキャンによる水中映像の表示例である。 半周スキャンによる水中映像の表示例である。 全周スキャンによる水中映像と半周スキャンによる水中映像とを並べて表示した例である。 従来例における回転角が０°の場合の表示例である。 従来例における回転角がφの場合の表示例である。 従来例における回転角が９０°の場合の表示例である。 従来例における回転角が１８０°の場合の表示例である。

符号の説明

１０ 送受波器
１２ 送信信号処理部
１３ 受信信号処理部
１４ 制御部
１５ 操作部
１６ 回転角設定部
１７ 自動回転設定部
１８ ターゲットロック設定部
２２ 表示器
５０ Ｈ画面
５１ 全周描画エリア
５２ 自船位置
６０ Ｓ画面
６１ 半周描画エリア
６２ 自船位置
６３ 円
１００ スキャニングソナー
φ、φ１、φ２ 回転角

Claims (9)

1. 水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、
   水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に全周スキャンあるいは半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、
   前記全周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第１の表示画面、および前記半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第２の表示画面を並べて表示する表示器と、
   前記半周スキャンにおけるスキャン領域を、自船を中心として所定の角度だけ回転させるスキャン領域回転手段と、
   前記スキャン領域回転手段による回転があったときに、前記第２の表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準として回転後の水中映像を表示する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とするスキャニングソナー。
2. 請求項１に記載のスキャニングソナーにおいて、
   前記スキャン領域回転手段による回転があったときに、前記回転角が予め定められた閾値を超えたか否かを判別する判別手段を更に備え、
   前記表示制御手段は、前記判別手段により回転角が閾値を超えたと判別された場合に、前記自船位置を所定位置へシフトさせることを特徴とするスキャニングソナー。
3. 請求項１または請求項２に記載のスキャニングソナーにおいて、
   前記自船位置のシフト位置は、第２の表示画面における半円形の水中映像描画エリアの半径をＲとしたとき、当該描画エリアに内接する半径Ｒ／２の円の円弧上にあることを特徴とするスキャニングソナー。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスキャニングソナーにおいて、
   前記回転角をマニュアル操作により設定するための回転角設定手段を備え、
   前記スキャン領域回転手段は、前記回転角設定手段で設定された回転角に基づいてスキャン領域を回転させることを特徴とするスキャニングソナー。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスキャニングソナーにおいて、
   前記回転角を予め定められた範囲内で自動的に変化させる自動回転機能を備え、
   前記スキャン領域回転手段は、自動回転における回転角に基づいてスキャン領域を回転させることを特徴とするスキャニングソナー。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスキャニングソナーにおいて、
   水中の標的を自動追尾するターゲットロック機能を備え、
   前記スキャン領域回転手段は、ターゲットロックにおける回転角に基づいてスキャン領域を回転させることを特徴とするスキャニングソナー。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスキャニングソナーにおいて、
   前記全周スキャンと半周スキャンとを１つの送受波器で行なうことを特徴とするスキャニングソナー。
8. 水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、
   水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、
   前記半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する表示画面を有する表示器と、
   前記半周スキャンにおけるスキャン領域を、自船を中心として所定の回転角だけ回転させるスキャン領域回転手段と、
   前記スキャン領域回転手段による回転があったときに、前記表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準として回転後の水中映像を表示する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とするスキャニングソナー。
9. 水中に送信した超音波のエコーを受信し、当該エコーの情報に基づいて水中の映像を表示するスキャニングソナーにおいて、
   水中の所定領域に超音波を送信し、前記所定領域を電子的に全周スキャンあるいは半周スキャンすることにより水中で反射した超音波のエコーを受信する送受波器と、
   前記全周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第１の表示画面、および前記半周スキャンによって得られる水中映像を自船位置とともに表示する第２の表示画面を並べて表示する表示器と、
   前記半周スキャンにおけるスキャン領域を変更するスキャン領域変更手段と、
   前記スキャン領域変更手段によるスキャン領域の変更があったときに、前記第２の表示画面における自船位置を所定位置へシフトさせ、当該シフト位置を基準としてスキャン領域変更後の水中映像を表示する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とするスキャニングソナー。
   

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