JPH05273336A - 水中物体表示装置 - Google Patents
水中物体表示装置Info
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- JPH05273336A JPH05273336A JP6757792A JP6757792A JPH05273336A JP H05273336 A JPH05273336 A JP H05273336A JP 6757792 A JP6757792 A JP 6757792A JP 6757792 A JP6757792 A JP 6757792A JP H05273336 A JPH05273336 A JP H05273336A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】遠距離、且つ、垂直方向を広く探知、観測する
場合にも、物体の探知を短時間で行うことのできる水中
物体表示装置を提供することを目的とする。 【構成】水中物体の水平方向位置検出のための円筒状振
動子群からなる送受波器１２と、断面方向位置検出のた
めの左右対称で、且つ、中心軸に直角な面に対して所定
の角度だけ偏角を持つ複数の振動子群からなる送受波器
１４、１６とを有し、前記送受波器１２によって受波さ
れる帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振動子を組み合
わせることで指向性を有する１つの受波ビームとし、当
該振動子の組み合わせを順次切り換えることによって、
受波ビームを電子的に回転させて水中物体の方位を検出
し、また、前記送受波器１４、１６によって受波される
帰来信号の振幅の和および差を演算し、さらに、前記和
を分母とする商を求めることによって、水中物体の断面
方向方位を検出する。
場合にも、物体の探知を短時間で行うことのできる水中
物体表示装置を提供することを目的とする。 【構成】水中物体の水平方向位置検出のための円筒状振
動子群からなる送受波器１２と、断面方向位置検出のた
めの左右対称で、且つ、中心軸に直角な面に対して所定
の角度だけ偏角を持つ複数の振動子群からなる送受波器
１４、１６とを有し、前記送受波器１２によって受波さ
れる帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振動子を組み合
わせることで指向性を有する１つの受波ビームとし、当
該振動子の組み合わせを順次切り換えることによって、
受波ビームを電子的に回転させて水中物体の方位を検出
し、また、前記送受波器１４、１６によって受波される
帰来信号の振幅の和および差を演算し、さらに、前記和
を分母とする商を求めることによって、水中物体の断面
方向方位を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円筒状、または、円弧
状に配列した多数の振動子からなる送受波器から水中に
音波、特に超音波パルスを広範囲に発射し、また、これ
ら複数個の振動子を組み合わせて指向性をもつ受波ビー
ムを形成し、振動子の組み合わせを順次切り換えること
により、この受波ビームを回転させて各方向から帰来す
る反射波を受波して表示器上に表示する、いわゆる、ス
キャンニングソナーの水中物体表示装置に関する。
状に配列した多数の振動子からなる送受波器から水中に
音波、特に超音波パルスを広範囲に発射し、また、これ
ら複数個の振動子を組み合わせて指向性をもつ受波ビー
ムを形成し、振動子の組み合わせを順次切り換えること
により、この受波ビームを回転させて各方向から帰来す
る反射波を受波して表示器上に表示する、いわゆる、ス
キャンニングソナーの水中物体表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスキャンニングソナーの表示方式
の一例について説明する。図９はスキャンニングソナー
の送受波器の一例であり、ｎ個の振動子を円周方向に並
べ、これを縦方向にｍ段重ねてｎ×ｍ個の振動子Ｔ11、
Ｔ12、…Ｔnmの組立体を用いる。
の一例について説明する。図９はスキャンニングソナー
の送受波器の一例であり、ｎ個の振動子を円周方向に並
べ、これを縦方向にｍ段重ねてｎ×ｍ個の振動子Ｔ11、
Ｔ12、…Ｔnmの組立体を用いる。
【０００３】そして図１０に示すように、送受波器Ｔよ
り水平面、または、円錐面Ｂに沿って超音波パルスを発
射した後、水中物体Ｆからの反射波を縦方向に一列の振
動子Ｔ11、Ｔ12、Ｔ13…Ｔ1mを一群として縦方向に適当
な指向角（幅）を持つ音波ビームを形成し、これを円周
方向にいくつか組み合わせて図１１のように方向θ1に
鋭い指向性を持つ受波ビームＲＢを形成し、この受波ビ
ームＲＢを円周方向に順次換えることにより、θ2 、θ
3 …方向と円錐面Ｂ上を順次高速に旋回させて受波す
る。
り水平面、または、円錐面Ｂに沿って超音波パルスを発
射した後、水中物体Ｆからの反射波を縦方向に一列の振
動子Ｔ11、Ｔ12、Ｔ13…Ｔ1mを一群として縦方向に適当
な指向角（幅）を持つ音波ビームを形成し、これを円周
方向にいくつか組み合わせて図１１のように方向θ1に
鋭い指向性を持つ受波ビームＲＢを形成し、この受波ビ
ームＲＢを円周方向に順次換えることにより、θ2 、θ
3 …方向と円錐面Ｂ上を順次高速に旋回させて受波す
る。
【０００４】水中物体Ｆの円錐面Ｂ上の位置は、受波ビ
ームＲＢの方位と、超音波パルスを発射して後、水中物
体Ｆからの反射波が受波されるまでの時間から距離を求
めることにより知ることができる。
ームＲＢの方位と、超音波パルスを発射して後、水中物
体Ｆからの反射波が受波されるまでの時間から距離を求
めることにより知ることができる。
【０００５】水中物体Ｆの位置は、例えば、図１２に示
されるように受波ビームの旋回と同期したスパイラル状
の掃引を行うブラウン管上に反射波の強度に応じて、ま
たは、反射波の強度によらない一定の輝点として表示し
ている。
されるように受波ビームの旋回と同期したスパイラル状
の掃引を行うブラウン管上に反射波の強度に応じて、ま
たは、反射波の強度によらない一定の輝点として表示し
ている。
【０００６】この表示の説明は省略するが、適当な記憶
回路、座標変換回路およびそれらの制御回路からなる回
路を用いることにより、図１３のようなテレビジョンセ
ットに準じたＸＹ方向の掃引を行うブラウン管上に表示
することができることも周知である。
回路、座標変換回路およびそれらの制御回路からなる回
路を用いることにより、図１３のようなテレビジョンセ
ットに準じたＸＹ方向の掃引を行うブラウン管上に表示
することができることも周知である。
【０００７】このスキャンニングソナーを使用して水中
の垂直断面を表示する場合、従来は図１４に示すように
送受波器Ｔよりある一方向、または、ある一方向とその
反対方向に着目して送受波ビームの俯角を順次変化させ
て垂直面を走査して扇形の断面Ｓを探知する。
の垂直断面を表示する場合、従来は図１４に示すように
送受波器Ｔよりある一方向、または、ある一方向とその
反対方向に着目して送受波ビームの俯角を順次変化させ
て垂直面を走査して扇形の断面Ｓを探知する。
【０００８】この垂直断面の表示は図１５および図１６
にその一例を示すように、送受波ビーム上の水中物体の
映像Ｈを表示するブラウン管の一部分に垂直断面Ｖを表
示する。この場合、水中物体の映像Ｈは、水中物体の位
置を明確にするため、受波ビーム上にある水中物体を水
平面に投影した形で表示することもある。
にその一例を示すように、送受波ビーム上の水中物体の
映像Ｈを表示するブラウン管の一部分に垂直断面Ｖを表
示する。この場合、水中物体の映像Ｈは、水中物体の位
置を明確にするため、受波ビーム上にある水中物体を水
平面に投影した形で表示することもある。
【０００９】この従来の垂直断面の表示方法では、送受
波器の周囲の全方向、あるいは、その一部分を高速旋回
する受波ビームで探知しているにもかかわらず、ある一
方向の断面しか表示していないため、広い範囲の水中を
探索する場合、垂直断面を表示する方向を順次切り換え
て探索する場合には、時間がかかるという欠点があっ
た。
波器の周囲の全方向、あるいは、その一部分を高速旋回
する受波ビームで探知しているにもかかわらず、ある一
方向の断面しか表示していないため、広い範囲の水中を
探索する場合、垂直断面を表示する方向を順次切り換え
て探索する場合には、時間がかかるという欠点があっ
た。
【００１０】この欠点を改善する一つの有効な手段とし
て特公昭６３−２６８７６号公報に開示された水中物体
表示装置が提案されている。この水中物体表示装置は、
送受波器を中心にした極座標形式で、前記映像を表示す
る極座標表示と、送受波器から映像中の任意の距離にあ
って、しかも送受波器を通らない有限の平面または曲面
内にある映像を角度と深度、または、この平面または曲
面の長さと深度との座標軸で表示する断面表示とを同時
または交互に行い、水中物体の探知時間を短縮したもの
である。
て特公昭６３−２６８７６号公報に開示された水中物体
表示装置が提案されている。この水中物体表示装置は、
送受波器を中心にした極座標形式で、前記映像を表示す
る極座標表示と、送受波器から映像中の任意の距離にあ
って、しかも送受波器を通らない有限の平面または曲面
内にある映像を角度と深度、または、この平面または曲
面の長さと深度との座標軸で表示する断面表示とを同時
または交互に行い、水中物体の探知時間を短縮したもの
である。
【００１１】また、この水中物体表示装置は、水中の断
面を表示する場合に、送受波器より離れた平面あるいは
曲面についての断面を、垂直方向にある適当な指向角
（幅）を持つ送受波ビームの俯角を順次変えることによ
り垂直方向に走査し、水平方向には高速旋回する受波ビ
ームによって走査し、送受波ビーム上の水中物体の映像
をそのまま、もしくは水平面に投影した形で表示するブ
ラウン管上の一部に、または、この映像と切り換えて垂
直断面を表示することにより水中物体の探知を短時間に
行えるようにしたものである。
面を表示する場合に、送受波器より離れた平面あるいは
曲面についての断面を、垂直方向にある適当な指向角
（幅）を持つ送受波ビームの俯角を順次変えることによ
り垂直方向に走査し、水平方向には高速旋回する受波ビ
ームによって走査し、送受波ビーム上の水中物体の映像
をそのまま、もしくは水平面に投影した形で表示するブ
ラウン管上の一部に、または、この映像と切り換えて垂
直断面を表示することにより水中物体の探知を短時間に
行えるようにしたものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記の特公昭６３−２
６８７６号公報に開示された水中物体表示装置により、
従来に比べて大幅な改善がなされたものの、水中の超音
波伝播速度が遅いために、比較的遠距離、且つ、垂直方
向の探知幅を広く観測したい場合には、やはり多くの時
間を要し実用上難点となっていた。
６８７６号公報に開示された水中物体表示装置により、
従来に比べて大幅な改善がなされたものの、水中の超音
波伝播速度が遅いために、比較的遠距離、且つ、垂直方
向の探知幅を広く観測したい場合には、やはり多くの時
間を要し実用上難点となっていた。
【００１３】本発明は、上記の不都合を解決すべくなさ
れたものであり、映像表示方法に関しては、基本的には
特公昭６３−２６８７６号公報に開示された水中物体表
示装置と同様の方法をとるが、遠距離、且つ、垂直方向
の探知幅を広く観測したい場合にも、水中物体の探知を
短時間で行うことのできる水中物体表示装置を提供する
ことを目的とする。
れたものであり、映像表示方法に関しては、基本的には
特公昭６３−２６８７６号公報に開示された水中物体表
示装置と同様の方法をとるが、遠距離、且つ、垂直方向
の探知幅を広く観測したい場合にも、水中物体の探知を
短時間で行うことのできる水中物体表示装置を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、複数の振動子を配列した送受波器によ
り水中に音波を発射し、水中物体からの反射信号を受波
して前記水中物体を表示器に表示する水中物体表示装置
において、水中物体の水平方向位置検出のための円筒状
面配列振動子群と、左右対称で、且つ、中心軸に直角な
面に対して所定の角度だけ偏角を持つ断面方向位置検出
のための少なくとも２つの振動子群とから構成される送
受波器と、前記円筒状面配列振動子群によって受波され
る水中物体からの帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振
動子を組み合わせることで指向性を有する１つの受波ビ
ームを形成して受波し、当該振動子の組み合わせを順次
切り換えることによって、前記受波ビームを電子的に回
転させて、水中物体の方位を検出する水平面映像回路
と、前記左右対称な少なくとも２つの振動子群によって
受波される水中物体からの帰来信号の振幅の和および差
を演算し、さらに、前記和を分母とする商を求めること
によって、水中物体の断面方向方位を検出する断面映像
回路とからなる受信回路と、水中物体からの反射信号
を、前記円筒状面配列振動子面を含む水平面に投影した
像として極座標表示する平面表示部と、前記平面表示部
に表示される水中物体を含む前記水平面と垂直な円筒面
を表示する断面表示部と、を備えることを特徴とする。
めに、本発明は、複数の振動子を配列した送受波器によ
り水中に音波を発射し、水中物体からの反射信号を受波
して前記水中物体を表示器に表示する水中物体表示装置
において、水中物体の水平方向位置検出のための円筒状
面配列振動子群と、左右対称で、且つ、中心軸に直角な
面に対して所定の角度だけ偏角を持つ断面方向位置検出
のための少なくとも２つの振動子群とから構成される送
受波器と、前記円筒状面配列振動子群によって受波され
る水中物体からの帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振
動子を組み合わせることで指向性を有する１つの受波ビ
ームを形成して受波し、当該振動子の組み合わせを順次
切り換えることによって、前記受波ビームを電子的に回
転させて、水中物体の方位を検出する水平面映像回路
と、前記左右対称な少なくとも２つの振動子群によって
受波される水中物体からの帰来信号の振幅の和および差
を演算し、さらに、前記和を分母とする商を求めること
によって、水中物体の断面方向方位を検出する断面映像
回路とからなる受信回路と、水中物体からの反射信号
を、前記円筒状面配列振動子面を含む水平面に投影した
像として極座標表示する平面表示部と、前記平面表示部
に表示される水中物体を含む前記水平面と垂直な円筒面
を表示する断面表示部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明に係る水中物体表示装置では、水平方向
位置検出のための円筒状振動子群からなる送受波器によ
って任意の俯角をもって水平方向に発射された超音波
（送信波）の一回毎に、水中物体の水平方向の位置情報
を、断面方向位置検出のための左右対称で、且つ、中心
軸に直角な面に対して所定の角度だけ偏角を持つ複数の
振動子群とから構成される送受波器によって、順次指向
性を変えながら垂直方向に発射された超音波（送信波）
により、その垂直方向の位置情報が得られる。
位置検出のための円筒状振動子群からなる送受波器によ
って任意の俯角をもって水平方向に発射された超音波
（送信波）の一回毎に、水中物体の水平方向の位置情報
を、断面方向位置検出のための左右対称で、且つ、中心
軸に直角な面に対して所定の角度だけ偏角を持つ複数の
振動子群とから構成される送受波器によって、順次指向
性を変えながら垂直方向に発射された超音波（送信波）
により、その垂直方向の位置情報が得られる。
【００１６】ここで、断面方向位置検出のための送受波
器により得られる垂直方向の位置情報からは、水中物体
の垂直方向の方位を知ることはできるが、水平方向の方
位を知ることができず、水中物体の断面表示のための映
像を得ることは不可能である。
器により得られる垂直方向の位置情報からは、水中物体
の垂直方向の方位を知ることはできるが、水平方向の方
位を知ることができず、水中物体の断面表示のための映
像を得ることは不可能である。
【００１７】そこで、断面方向位置検出のための送受波
器の振動子群のそれぞれの振動子による受波信号のそれ
ぞれの位相を制御することにより、振動子群の法線方向
θv0に対して＋θv 、−θv だけ偏位した方向にそれぞ
れの主軸を持つ受波ビームを形成する。
器の振動子群のそれぞれの振動子による受波信号のそれ
ぞれの位相を制御することにより、振動子群の法線方向
θv0に対して＋θv 、−θv だけ偏位した方向にそれぞ
れの主軸を持つ受波ビームを形成する。
【００１８】そして、断面方向位置検出のための送受波
器によって受波される帰来信号（ｂ）および（ｃ）の振
幅の和および差を演算し、さらに、前記和を分母とする
商を求める。差ビーム（ｂ）−（ｃ）は、θv0の方向で
０の値を示し、−θv 、＋θ v の方向で最大値を示す。
和ビームと差ビームの商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）は、受
波信号の到来方向（水中物体の位置からの反射信号）
と、−θv から＋θv の範囲において、直線関係にあ
る。
器によって受波される帰来信号（ｂ）および（ｃ）の振
幅の和および差を演算し、さらに、前記和を分母とする
商を求める。差ビーム（ｂ）−（ｃ）は、θv0の方向で
０の値を示し、−θv 、＋θ v の方向で最大値を示す。
和ビームと差ビームの商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）は、受
波信号の到来方向（水中物体の位置からの反射信号）
と、−θv から＋θv の範囲において、直線関係にあ
る。
【００１９】すなわち、和ビームと差ビームの商（ｂ−
ｃ）／（ｂ＋ｃ）を求めることによって、−θv から＋
θv の範囲において反射信号の到来方向、すなわち、水
中物体の断面方向方位を検出することができる。
ｃ）／（ｂ＋ｃ）を求めることによって、−θv から＋
θv の範囲において反射信号の到来方向、すなわち、水
中物体の断面方向方位を検出することができる。
【００２０】
【実施例】本発明に係る水中物体表示装置について、実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
【００２１】図１は本発明の実施例に係る水中物体表示
装置における送受波器の配列構造を示す図である。
装置における送受波器の配列構造を示す図である。
【００２２】図中、参照符号１２は図９に示す従来のス
キャンニングソナーと同様に振動子を配列した送受波器
であり、ｎ個の振動子を円周方向に並べ、これを縦方向
にｍ段重ねてｎ×ｍ個の振動子ＴＡ（Ｔ11、Ｔ12、…Ｔ
nm）の組立体としたものであり、また、この送受波器１
２の動作、および、超音波ビームの形成方法等も、図１
０乃至図１３に示すものと同一である。
キャンニングソナーと同様に振動子を配列した送受波器
であり、ｎ個の振動子を円周方向に並べ、これを縦方向
にｍ段重ねてｎ×ｍ個の振動子ＴＡ（Ｔ11、Ｔ12、…Ｔ
nm）の組立体としたものであり、また、この送受波器１
２の動作、および、超音波ビームの形成方法等も、図１
０乃至図１３に示すものと同一である。
【００２３】参照符号１４、１６は断面表示を行うため
の送受波器を示すものであり、送受波器１４と１６とは
同数の振動子ＴＢ（ＴB11 、ＴB12 、…ＴBir ）とＴＣ
（Ｔ C11 、ＴC12 、…ＴCir ）からなり、垂直方向にｉ
個、水平方向にｒ個ずつ、それぞれ等間隔に整然と配列
してある。しかも、垂直方向の振動子ＴB11 、ＴB21、
…ＴBi1 とＴC11 、ＴC21 、…ＴCi1 は、適当な半径を
有する円筒上の一部分に配列され、水平方向の振動子Ｔ
B11 、ＴB12 、…ＴB1r 、ＴC11 、ＴC12 、…ＴC1r は
直線上に配列されたものである。すなわち、送受波器１
４、１６は、送受波器１２の円筒状面配列振動子群の一
部分を切り取り、９０度方向を変えて配列した送受波器
であると考えてよい。そして、送受波器１４と１６はあ
たかも一体である如く送受波器１４と１６間の間隔がな
い構成でもよい。
の送受波器を示すものであり、送受波器１４と１６とは
同数の振動子ＴＢ（ＴB11 、ＴB12 、…ＴBir ）とＴＣ
（Ｔ C11 、ＴC12 、…ＴCir ）からなり、垂直方向にｉ
個、水平方向にｒ個ずつ、それぞれ等間隔に整然と配列
してある。しかも、垂直方向の振動子ＴB11 、ＴB21、
…ＴBi1 とＴC11 、ＴC21 、…ＴCi1 は、適当な半径を
有する円筒上の一部分に配列され、水平方向の振動子Ｔ
B11 、ＴB12 、…ＴB1r 、ＴC11 、ＴC12 、…ＴC1r は
直線上に配列されたものである。すなわち、送受波器１
４、１６は、送受波器１２の円筒状面配列振動子群の一
部分を切り取り、９０度方向を変えて配列した送受波器
であると考えてよい。そして、送受波器１４と１６はあ
たかも一体である如く送受波器１４と１６間の間隔がな
い構成でもよい。
【００２４】この送受波器１４と１６の動作は、送受波
器１２の振動子ＴＡにより水平方向の超音波ビームを形
成するのと同様に、送受波器１４、１６においても垂直
方向に配列されたｉ個の振動子ＴB11 、ＴB21 、…Ｔ
Bi1 、ＴC11 、ＴC21 、…ＴCi 1 のうち、相隣る適当数
の振動子ＴＢ、ＴＣの組み合わせにより、図２に示すよ
うに、θ1'の方向に鋭い指向性を持つ受波ビームＲＢV
を形成して受信し、この振動子の組み合わせを順次ずら
すことによってθ2'、θ3'…と、垂直方向に順次受波ビ
ームを高速に旋回させて受信する。
器１２の振動子ＴＡにより水平方向の超音波ビームを形
成するのと同様に、送受波器１４、１６においても垂直
方向に配列されたｉ個の振動子ＴB11 、ＴB21 、…Ｔ
Bi1 、ＴC11 、ＴC21 、…ＴCi 1 のうち、相隣る適当数
の振動子ＴＢ、ＴＣの組み合わせにより、図２に示すよ
うに、θ1'の方向に鋭い指向性を持つ受波ビームＲＢV
を形成して受信し、この振動子の組み合わせを順次ずら
すことによってθ2'、θ3'…と、垂直方向に順次受波ビ
ームを高速に旋回させて受信する。
【００２５】このような手段により、図１の送受波器１
２によって任意の俯角をもって水平方向に発射された超
音波（送信波）の一回毎に、水中物体の垂直方向の位置
情報を、送受波器１４、１６から順次指向性を変えなが
ら垂直方向に発射された超音波（送信波）により得るこ
とができる。
２によって任意の俯角をもって水平方向に発射された超
音波（送信波）の一回毎に、水中物体の垂直方向の位置
情報を、送受波器１４、１６から順次指向性を変えなが
ら垂直方向に発射された超音波（送信波）により得るこ
とができる。
【００２６】しかしながら、図１の送受波器１４、１６
により得られる垂直方向の位置情報からだけでは、水中
物体の垂直方向の方位を知ることはできるが、水平方向
の方位を知ることができず、水中物体の断面表示のため
の映像を得ることは不可能である。
により得られる垂直方向の位置情報からだけでは、水中
物体の垂直方向の方位を知ることはできるが、水平方向
の方位を知ることができず、水中物体の断面表示のため
の映像を得ることは不可能である。
【００２７】そこで、図１の送受波器１４、１６の振動
子ＴB11 乃至ＴBir およびＴC11 乃至ＴCir のそれぞれ
の振動子による受波信号のそれぞれの位相を制御するこ
とにより図３の１４ａ、１６ａのように、振動子ＴＢ、
ＴＣの法線方向θv0に対して＋θv 、−θv だけ偏位し
た方向にそれぞれの主軸を持つ受波ビームを形成する。
この受波ビームの形成は、図９の円筒状面配列振動子
群、すなわち、図１の送受波器１２により、図２に示す
ような任意の俯角を持つ受波ビームを形成するのと同様
に形成することができ、公知のものである。
子ＴB11 乃至ＴBir およびＴC11 乃至ＴCir のそれぞれ
の振動子による受波信号のそれぞれの位相を制御するこ
とにより図３の１４ａ、１６ａのように、振動子ＴＢ、
ＴＣの法線方向θv0に対して＋θv 、−θv だけ偏位し
た方向にそれぞれの主軸を持つ受波ビームを形成する。
この受波ビームの形成は、図９の円筒状面配列振動子
群、すなわち、図１の送受波器１２により、図２に示す
ような任意の俯角を持つ受波ビームを形成するのと同様
に形成することができ、公知のものである。
【００２８】別の実現手段として、図３の＋θv 、−θ
v の方向と正対するように、振動子ＴB11 乃至ＴBir お
よびＴC11 乃至ＴCir から構成されている送受波器１
４、１６を、予めθv だけ偏角を持たせて配置してもよ
いことはいうまでもない。
v の方向と正対するように、振動子ＴB11 乃至ＴBir お
よびＴC11 乃至ＴCir から構成されている送受波器１
４、１６を、予めθv だけ偏角を持たせて配置してもよ
いことはいうまでもない。
【００２９】図４は送受波器１４、１６による受波ビー
ム（ｂ）と（ｃ）を示す図であり、図５は、図４の送受
波器１４、１６による受波ビーム（ｂ）、（ｃ）の和ビ
ーム（ｂ）＋（ｃ）と差ビーム（ｂ）−（ｃ）の演算を
行った時の受波ビームの指向性を示している。ここで、
差ビーム（ｂ）−（ｃ）は、θv0の方向で０の値を示
し、−θv 、＋θv の方向で最大値を示す。
ム（ｂ）と（ｃ）を示す図であり、図５は、図４の送受
波器１４、１６による受波ビーム（ｂ）、（ｃ）の和ビ
ーム（ｂ）＋（ｃ）と差ビーム（ｂ）−（ｃ）の演算を
行った時の受波ビームの指向性を示している。ここで、
差ビーム（ｂ）−（ｃ）は、θv0の方向で０の値を示
し、−θv 、＋θv の方向で最大値を示す。
【００３０】公知のように、和ビームと差ビームの商
（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）は、図５に示すように受波信号
の到来方向（水中物体の位置からの反射信号）と、−θ
v から＋θv の範囲において、直線関係にある。すなわ
ち、和ビームと差ビームの商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）を
求めることによって、−θv から＋θv の範囲において
反射信号の到来方向が検出できる。この方式は、モノパ
ルス方式と称され、よく知られていることである。
（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）は、図５に示すように受波信号
の到来方向（水中物体の位置からの反射信号）と、−θ
v から＋θv の範囲において、直線関係にある。すなわ
ち、和ビームと差ビームの商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）を
求めることによって、−θv から＋θv の範囲において
反射信号の到来方向が検出できる。この方式は、モノパ
ルス方式と称され、よく知られていることである。
【００３１】図７は、上記の送受波器１４、１６を用い
て方位検出を行うための回路構成の一実施例を示す図で
ある。この回路は、振動子ＴＢ、ＴＣから構成される送
受波器１４、１６と、これらの振動子ＴＢ、ＴＣと同数
の増幅器１８が接続され、各振動子ＴＢ、ＴＣで受信さ
れた信号がそれぞれ増幅される。
て方位検出を行うための回路構成の一実施例を示す図で
ある。この回路は、振動子ＴＢ、ＴＣから構成される送
受波器１４、１６と、これらの振動子ＴＢ、ＴＣと同数
の増幅器１８が接続され、各振動子ＴＢ、ＴＣで受信さ
れた信号がそれぞれ増幅される。
【００３２】これらの信号は、各垂直列毎に設けられた
水平切換器群２０の水平切換器２０ａ、２０ｂ、…等に
それぞれ入力され、それらの中の一つの信号が垂直列毎
に信号Ｂ11…Ｂ1rおよびＣ11…Ｃ1rとして出力される。
この出力信号は、遅延回路群２２、２４に入力され、遅
延回路群２２、２４では超音波ビームを偏角させるのに
要する量−θv または＋θv に対して、振動子ＴＢ、Ｔ
Ｃの間隔および個数により定まる遅延量（τ1 …τr ）
だけそれぞれ遅延させる。
水平切換器群２０の水平切換器２０ａ、２０ｂ、…等に
それぞれ入力され、それらの中の一つの信号が垂直列毎
に信号Ｂ11…Ｂ1rおよびＣ11…Ｃ1rとして出力される。
この出力信号は、遅延回路群２２、２４に入力され、遅
延回路群２２、２４では超音波ビームを偏角させるのに
要する量−θv または＋θv に対して、振動子ＴＢ、Ｔ
Ｃの間隔および個数により定まる遅延量（τ1 …τr ）
だけそれぞれ遅延させる。
【００３３】遅延回路群２２、２４の信号は加算回路２
６、２８で加算された後、和回路（ＳＵＭ）３０、差回
路（ＤＩＦＦ）３２に導かれる。和回路（ＳＵＭ）３
０、差回路（ＤＩＦＦ）３２では、加算回路２６の出力
信号（ｂ）および加算回路２８の出力信号（ｃ）の和お
よび差がとられ、和回路（ＳＵＭ）３０からは（ｂ＋
ｃ）、差回路（ＤＩＦＦ）３２からは（ｂ−ｃ）が出力
される。
６、２８で加算された後、和回路（ＳＵＭ）３０、差回
路（ＤＩＦＦ）３２に導かれる。和回路（ＳＵＭ）３
０、差回路（ＤＩＦＦ）３２では、加算回路２６の出力
信号（ｂ）および加算回路２８の出力信号（ｃ）の和お
よび差がとられ、和回路（ＳＵＭ）３０からは（ｂ＋
ｃ）、差回路（ＤＩＦＦ）３２からは（ｂ−ｃ）が出力
される。
【００３４】これらの信号は、除算器３４にそれぞれ入
力され、商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）が得られる。すでに
図４乃至図６で説明したように、この値（ｂ−ｃ）／
（ｂ＋ｃ）は反射信号の到来方向、すなわち、水中物体
の水平方位（θ）を示すものとなる。
力され、商（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）が得られる。すでに
図４乃至図６で説明したように、この値（ｂ−ｃ）／
（ｂ＋ｃ）は反射信号の到来方向、すなわち、水中物体
の水平方位（θ）を示すものとなる。
【００３５】また、各水平列の振動子ＴＢ、ＴＣから得
られる信号は、バッファ回路３６で各水平列毎に１から
ｉまで接続、加算されて、垂直切換器３８で電子的に、
且つ、高速に各信号が切り換えられて垂直方向の映像が
得られることとなる。この信号と、前記の商（ｂ−ｃ）
／（ｂ＋ｃ）の方位情報信号とは、処理器４０に加えら
れて、高速で各垂直方向毎の水中物体方位が検出され、
表示可能となる。
られる信号は、バッファ回路３６で各水平列毎に１から
ｉまで接続、加算されて、垂直切換器３８で電子的に、
且つ、高速に各信号が切り換えられて垂直方向の映像が
得られることとなる。この信号と、前記の商（ｂ−ｃ）
／（ｂ＋ｃ）の方位情報信号とは、処理器４０に加えら
れて、高速で各垂直方向毎の水中物体方位が検出され、
表示可能となる。
【００３６】ここに、水平切換器２０ａとしては、例え
ば、アナログスイッチを用いればよく、遅延回路群２
２、２４としては、ＬＣ回路等を用いて容易に実現でき
る。また、送受波器１４、１６は、主軸を−θv 、＋θ
v に保持したままで、任意の水平方向に機械的に旋回さ
せることにより、任意の方向の水中断面映像を得ること
ができ、さらに、送受波器１２、１４、１６を構成する
振動子は同一の周波数として説明してきたが、それぞれ
別の周波数を用いても実現可能である。
ば、アナログスイッチを用いればよく、遅延回路群２
２、２４としては、ＬＣ回路等を用いて容易に実現でき
る。また、送受波器１４、１６は、主軸を−θv 、＋θ
v に保持したままで、任意の水平方向に機械的に旋回さ
せることにより、任意の方向の水中断面映像を得ること
ができ、さらに、送受波器１２、１４、１６を構成する
振動子は同一の周波数として説明してきたが、それぞれ
別の周波数を用いても実現可能である。
【００３７】図８は本発明に係る水中物体表示装置の一
実施例を示すブロック図であり、図示しない送信トリガ
回路により作られる送信トリガ信号を時間基準として、
送信俯角制御回路４２によってある適当な俯角に送信波
を傾けるように、送信波の位相が移相された送信波（バ
ースト）が水平面送信回路４４に導かれる。
実施例を示すブロック図であり、図示しない送信トリガ
回路により作られる送信トリガ信号を時間基準として、
送信俯角制御回路４２によってある適当な俯角に送信波
を傾けるように、送信波の位相が移相された送信波（バ
ースト）が水平面送信回路４４に導かれる。
【００３８】送信波（バースト）は、水平面送信回路４
４によって適当なレベルまで電力増幅されて、水平面用
振動子群すなわち送受波器１２（図１参照）に導かれ
て、送信超音波パルスが水中の広範囲方向に発射され
る。
４によって適当なレベルまで電力増幅されて、水平面用
振動子群すなわち送受波器１２（図１参照）に導かれ
て、送信超音波パルスが水中の広範囲方向に発射され
る。
【００３９】発射された送信超音波パルスは水中を伝播
し、水中の物体が存在するとその物体にあたって送受波
器１２、１４、１６に帰来してくる。送受波器１２で受
波された水中物体からの反射信号は、従来からのソナー
と全く同様に方位制御回路４６で作られる水平方向制御
信号が水平面映像回路４８に送られて、水平方向毎に水
平面映像が増幅され、アナログ量からデジタル量に変換
される。
し、水中の物体が存在するとその物体にあたって送受波
器１２、１４、１６に帰来してくる。送受波器１２で受
波された水中物体からの反射信号は、従来からのソナー
と全く同様に方位制御回路４６で作られる水平方向制御
信号が水平面映像回路４８に送られて、水平方向毎に水
平面映像が増幅され、アナログ量からデジタル量に変換
される。
【００４０】この信号は、送信トリガ信号を基準とした
時間経過（振動子からの水平距離に相当する）毎に水平
方位別に、水平面映像書込読出回路５０の書込信号によ
って制御される映像メモリ５２内に書き込まれ記憶され
る。この記憶された水中物体からの帰来反射信号は、Ｃ
ＲＴ表示器５４にＰＰＩ表示するため、ＣＲＴ表示器５
４のスパイラル掃引の距離・方位に同期して水平面映像
書込読出回路５０の読出信号により読み出され、表示メ
モリ５６に転送され、この内容がＣＲＴ表示器５４に表
示される。
時間経過（振動子からの水平距離に相当する）毎に水平
方位別に、水平面映像書込読出回路５０の書込信号によ
って制御される映像メモリ５２内に書き込まれ記憶され
る。この記憶された水中物体からの帰来反射信号は、Ｃ
ＲＴ表示器５４にＰＰＩ表示するため、ＣＲＴ表示器５
４のスパイラル掃引の距離・方位に同期して水平面映像
書込読出回路５０の読出信号により読み出され、表示メ
モリ５６に転送され、この内容がＣＲＴ表示器５４に表
示される。
【００４１】一方、断面用振動子群すなわち送受波器１
４、１６（図１参照）によって受波された水中物体から
の反射信号は、すでに図２乃至図７を用いて詳細に説明
したように、断面映像用受信回路５８で断面方向毎に水
中物体の距離・方位方向が演算される。
４、１６（図１参照）によって受波された水中物体から
の反射信号は、すでに図２乃至図７を用いて詳細に説明
したように、断面映像用受信回路５８で断面方向毎に水
中物体の距離・方位方向が演算される。
【００４２】すなわち、断面方向毎に水中物体の方位情
報（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）が算出され、この信号に図７
に示す垂直方向映像情報が加えられた後、アナログ・デ
ジタル変換される。この信号は、水平面映像の場合と同
様に断面映像書込読出回路６０の書込信号によって制御
される映像メモリ６２内に書き込まれ記憶される。
報（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）が算出され、この信号に図７
に示す垂直方向映像情報が加えられた後、アナログ・デ
ジタル変換される。この信号は、水平面映像の場合と同
様に断面映像書込読出回路６０の書込信号によって制御
される映像メモリ６２内に書き込まれ記憶される。
【００４３】この記憶された信号は、ブラウン管表示器
（ＣＲＴ表示器）５４にＰＰＩ表示するため、断面映像
書込読出回路６０の読出信号により読み出され、表示メ
モリ６４に転送された後、この内容がブラウン管表示器
（ＣＲＴ表示器）５４上の一部に、水平面映像と共に分
割併画される。この分割併画表示の方法は、前述の特公
昭６３−２６８７６号公報記載の水中物体表示装置と同
様であり、説明を省略する。このようにしてブラウン管
表示器５４上に水中物体の位置、密度が水平面、断面映
像として分割表示できることとなる。
（ＣＲＴ表示器）５４にＰＰＩ表示するため、断面映像
書込読出回路６０の読出信号により読み出され、表示メ
モリ６４に転送された後、この内容がブラウン管表示器
（ＣＲＴ表示器）５４上の一部に、水平面映像と共に分
割併画される。この分割併画表示の方法は、前述の特公
昭６３−２６８７６号公報記載の水中物体表示装置と同
様であり、説明を省略する。このようにしてブラウン管
表示器５４上に水中物体の位置、密度が水平面、断面映
像として分割表示できることとなる。
【００４４】ところで、ここにおいて断面映像として一
度に表示可能な水平角（方位角）には限度があり、その
範囲は図４乃至図６の−θv から＋θv の範囲である。
そこで、水平全周にわたり断面映像情報を得るために、
方位方向旋回駆動機構６６によって、方位制御回路４６
からの希望する任意の水平方位信号を得ることによっ
て、断面用振動子群すなわち送受波器１４、１６（図１
参照）の水平方位を、その所望方向に旋回し、設定する
ことが可能となり、任意の水平方向の断面映像を得るこ
とができることとなる。
度に表示可能な水平角（方位角）には限度があり、その
範囲は図４乃至図６の−θv から＋θv の範囲である。
そこで、水平全周にわたり断面映像情報を得るために、
方位方向旋回駆動機構６６によって、方位制御回路４６
からの希望する任意の水平方位信号を得ることによっ
て、断面用振動子群すなわち送受波器１４、１６（図１
参照）の水平方位を、その所望方向に旋回し、設定する
ことが可能となり、任意の水平方向の断面映像を得るこ
とができることとなる。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係る水中物体表示装置によれ
ば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明は、水中
物体の水平方向位置検出のための円筒状振動子群と、断
面方向位置検出のための左右対称で、且つ、中心軸に直
角な面に対して所定の角度だけ偏角を持つ複数の振動子
群とから送受波器を構成し、円筒状振動子群によって受
波される帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振動子列を
組み合わせ指向性を有する１つの受波ビームを形成して
受波し、当該振動子の組み合わせを順次切り換えること
によって、受波ビームを電子的に回転させて、水中物体
の方位を検出し、ま、前記左右対称な複数の振動子群に
よって受波される帰来信号の振幅の和および差を演算
し、さらに、前記和を分母とする商を求めることによっ
て、水中物体の断面方向方位を検出する。
ば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明は、水中
物体の水平方向位置検出のための円筒状振動子群と、断
面方向位置検出のための左右対称で、且つ、中心軸に直
角な面に対して所定の角度だけ偏角を持つ複数の振動子
群とから送受波器を構成し、円筒状振動子群によって受
波される帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振動子列を
組み合わせ指向性を有する１つの受波ビームを形成して
受波し、当該振動子の組み合わせを順次切り換えること
によって、受波ビームを電子的に回転させて、水中物体
の方位を検出し、ま、前記左右対称な複数の振動子群に
よって受波される帰来信号の振幅の和および差を演算
し、さらに、前記和を分母とする商を求めることによっ
て、水中物体の断面方向方位を検出する。
【００４６】従って、比較的遠距離、且つ、垂直方向の
探知幅を広く観測したい場合に、水中の超音波伝播速度
が遅くても、水中物体の探知を短時間で行うことが可能
となるものである。
探知幅を広く観測したい場合に、水中の超音波伝播速度
が遅くても、水中物体の探知を短時間で行うことが可能
となるものである。
【図１】本発明に係る水中物体表示装置における送受波
器の構造を示す図である。
器の構造を示す図である。
【図２】垂直方向受波ビームの説明図である。
【図３】円周方向受波ビームの説明図である。
【図４】円周方向受波ビームの説明図である。
【図５】円周方向受波ビームの説明図である。
【図６】受波ビームの和と差から得られる商と水中物体
の方位を示す図である。
の方位を示す図である。
【図７】受波ビームから水中物体の方位を得るための演
算回路ブロック図である。
算回路ブロック図である。
【図８】本発明に係る水中物体表示装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図９】従来の水中物体表示装置における送受波器の構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図１０】従来の送受波ビームの説明図である。
【図１１】受波ビームの旋回を説明する図である。
【図１２】スキャンニングソナーの表示方式とその表示
画面の一例を示す図である。
画面の一例を示す図である。
【図１３】スキャンニングソナーの表示方式とその表示
画面の他の例を示す図である。
画面の他の例を示す図である。
【図１４】従来の垂直断面を得るための説明図である。
【図１５】図１４に示す方法における表示画面の例を示
す図である。
す図である。
【図１６】図１４に示す方法における表示画面の他の例
を示す図である。
を示す図である。
１２…送受波器（水平面用） １４、１６…送受波器（断面用） ４２…送信俯角制御回路 ４４…水平面送信回路 ４６…方位制御回路 ４８…水平面映像回路 ５０…水平面映像書込読出回路 ５２、６２…映像メモリ ５４…ブラウン管表示器 ５６、６４…表示メモリ ５８…断面映像用受信回路 ６０…断面映像書込読出回路 ６６…方位方向旋回駆動機構
Claims (2)
- 【請求項１】複数の振動子を配列した送受波器により水
中に音波を発射し、水中物体からの反射信号を受波して
前記水中物体を表示器に表示する水中物体表示装置にお
いて、 水中物体の水平方向位置検出のための円筒状面配列振動
子群と、左右対称で、且つ、中心軸に直角な面に対して
所定の角度だけ偏角を持つ断面方向位置検出のための少
なくとも２つの振動子群とから構成される送受波器と、 前記円筒状面配列振動子群によって受波される水中物体
からの帰来信号を、円筒上の相隣る複数の振動子を組み
合わせることで指向性を有する１つの受波ビームを形成
して受波し、当該振動子の組み合わせを順次切り換える
ことによって、前記受波ビームを電子的に回転させて、
水中物体の方位を検出する水平面映像回路と、前記左右
対称な少なくとも２つの振動子群によって受波される水
中物体からの帰来信号の振幅の和および差を演算し、さ
らに、前記和を分母とする商を求めることによって、水
中物体の断面方向方位を検出する断面映像回路とからな
る受信回路と、 水中物体からの反射信号を、前記円筒状面配列振動子面
を含む水平面に投影した像として極座標表示する平面表
示部と、 前記平面表示部に表示される水中物体を含む前記水平面
と垂直な円筒面を表示する断面表示部と、 を備えることを特徴とする水中物体表示装置。 - 【請求項２】請求項１記載の水中物体表示装置におい
て、 送受波器は、方位方向旋回駆動機構を備え、方位方向に
対して旋回駆動されるよう構成したことを特徴とする水
中物体表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04067577A JP3139815B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 水中物体表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04067577A JP3139815B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 水中物体表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273336A true JPH05273336A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3139815B2 JP3139815B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=13348932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04067577A Expired - Fee Related JP3139815B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 水中物体表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139815B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071790A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-12 | Furuno Electric Co Ltd | 円筒形トランスデューサのビーム角制御方法および制御装置 |
| JP2003500151A (ja) * | 1999-05-28 | 2003-01-07 | ヴューソニックス センサーズ， インコーポレイテッド | 血流をマッピングおよび追跡し、血流のパラメータを決定する装置および方法 |
| US7399279B2 (en) | 1999-05-28 | 2008-07-15 | Physiosonics, Inc | Transmitter patterns for multi beam reception |
| US7534209B2 (en) | 2000-05-26 | 2009-05-19 | Physiosonics, Inc. | Device and method for mapping and tracking blood flow and determining parameters of blood flow |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP04067577A patent/JP3139815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500151A (ja) * | 1999-05-28 | 2003-01-07 | ヴューソニックス センサーズ， インコーポレイテッド | 血流をマッピングおよび追跡し、血流のパラメータを決定する装置および方法 |
| US7399279B2 (en) | 1999-05-28 | 2008-07-15 | Physiosonics, Inc | Transmitter patterns for multi beam reception |
| US7534209B2 (en) | 2000-05-26 | 2009-05-19 | Physiosonics, Inc. | Device and method for mapping and tracking blood flow and determining parameters of blood flow |
| JP2002071790A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-12 | Furuno Electric Co Ltd | 円筒形トランスデューサのビーム角制御方法および制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3139815B2 (ja) | 2001-03-05 |
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