WO2021009840A1

WO2021009840A1 - 水中情報表示装置

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Publication number: WO2021009840A1
Application number: PCT/JP2019/027904
Authority: WO
Inventors: 笹倉　豊喜; 行雄松尾; 潤堀江
Original assignee: 株式会社ＡｑｕａＦｕｓｉｏｎ
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2021-01-21
Also published as: EP4001963A4; EP4001963A1; JPWO2021009840A1; JP6664731B1; US20220206143A1

Abstract

超音波の送信波を送出し、水中の目標物で反射されたエコーを受信し、エコーを表示する水中情報表示装置において、時間的に隣り合う少なくとも二つの送信信号が受信時に識別可能なように変換されると共に、異なる間隔を有する送信信号系列を形成する送信信号生成部と、送信信号を超音波として水中に送出する送信部と、エコーを受信して受信信号を出力する受信部と、時間的に連続する送信信号に対応する複数の受信信号を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されている受信信号が供給され、受信信号に含まれるゴースト成分を時間的に近傍の他の送信信号のエコーによって置換する補間部と、補間部により補間された信号を含む受信信号を描画する表示部とを備える水中情報表示装置である。　図７

Description

水中情報表示装置

　本発明は、超音波を使用して水中の魚や海底などの情報を可視化して表示する水中情報表示装置に関する。

　水中情報表示装置の一つとして魚群探知機が知られている。図１に示すように、魚群探知機は超音波を水中に向けて発射し、水中に存在する水中物体（例えば魚や水中の浮遊物）や海底から反射超音波を受波してカラー液晶表示装置等に表示するものである。

　魚群探知機の表示の方法は、図２に示すような液晶画面の一番右上にいま現在の発信した信号に強度に比例した色を付け、下の方向に水中での超音波の速度に合わせて返ってきたエコーに色を付け表示する。現在の信号の１つ左側には１つ前の送受信信号が描かれている。順次左側は過去の送受信信号が描かれており、１つの画面で船が通過してきた海中の情報が表示されている。図２の例では、一番上の直線は海面（発信線）を示し、下の方に横たわっているのは海底で、海面と海底の間に表示されているのは魚群（斜線領域で示す）である。この画面は１送信毎に左に画像送りされ最も過去の表示は画面から消失する。

　従来の魚群探知機は、短いパルスを送信し、そのパルス信号が海中を伝搬し、魚群などの海中の散乱体と言われる物体（目標物）からの微弱な反射エコーや海底からの比較的大きな反射エコーを１送信毎に１本の線として、反射信号の大きさに比例した色をつけて画面上に表示していた。その送信周期は、送信してから海底からの反射エコーが返ってきてから次の送信を行っていたので、海底までの距離の往復距離を水中音速で割った時間より短くできなかった。例えば、１５０ｍの深さの海底のあるところでは、その往復距離３００ｍを水中音速１５００ｍ／ｓで割った値０．２秒よりも短くできなかった。

　海底が十分深いところで、海中の魚群などのエコーを表示しようとする場合、送信周期は海底からの反射エコーが存在しないとして速い送信周期にすることはできる。例えば１秒に１０回送信した場合、その送信周期は０．１秒になるが、最初の送信と次の送信までの時間（０．１秒間）に超音波が往復する距離、すなわち水中音速１５００ｍ／ｓにこの０．１秒をかけた距離１５０ｍの半分７５ｍが有効な表示範囲として画面を表示していた。送信周期０．１秒の時は図３に示すように７５ｍ以上の表示レンジは存在しなかった。存在しても、それは図４に示すように０ｍから７５ｍの範囲を繰り返し表示していただけであった。

　海底深度をＤ、送信パルスの送信間隔をＴとし、（２Ｄ／１５００）＜Ｔの場合では、図５Ａに示すように、送信パルスと受信エコーの時間差が（２Ｄ／１５００）に対応したものとなり、この時間差から深度を測定できる。しかしながら、（２Ｄ／１５００）≧Ｔの場合では、図５Ｂに示すように、次の送信パルスの送出後に受信エコーが到来するので、受信エコーがどちらの送信パルスに対応したものかが分からなくなり、時間差ＦＤに基づいて誤った深度を計測することになる。したがって、従来では（２Ｄ／１５００）＜Ｔの条件が必要であった。

　送信周期を短くできないことは、測深の水平方向分解能を小さくできないことになる。図６を参照して船の進行方向（水平方向）の計測の分解能について説明する。船速Ｖ（ｍ／ｓ）で深度Ｄ（ｍ）の測深を行う場合の水平方向の分解能ΔＨ（ｍ）は次式で表される。
　　ΔＨ＝ＶＴ＞２ＤＶ／１５００

　例えば船が１０kt（時速１０×１．８５２km）で航行し、送信の周期が１秒の場合、約５ｍ毎にしか測深データは得られない。深度１，０００ｍの海底を計測するには、送信周期Ｔを（１，０００×２）／１，５００＝１．３３秒以上にしないと計測できないが、船が１０ktで航行すれば１．３３秒後には６．７ｍ進んでいるので、計測の分解能ΔＨは６．６７ｍということになる。

　従来の魚群探知機のような水中情報表示装置では、計測の分解能を高くするためには船の速度を低下させる以外に方法がなかった。したがって、従来の魚群探知機は、計測の分解能を高くする場合に計測に要する時間が長くなる問題があった。

　かかる問題点を解決することができる水中情報表示装置として、送信パルスの周期は、水中の音波の速度をＶｕとし、測定対象までの距離をＤとする場合に、（２Ｄ／Ｖｕ）以下とする装置が提案されている（特許文献１参照）。かかる水中情報表示装置は、従来のような送信周期Ｔに関する制限（（２Ｄ／１５００）＜Ｔ）をなくすことができる。すなわち、水平方向の分解能が次式に示すものとなる。
　　ΔＨ＝ＶＴ

　例えば船が１０kt（時速１０×１．８５２km）で航行し、送信の周期が０．０１秒の場合、ΔＨ＝０．０５ｍとなり、測深深度とは無関係に水平方向の分解能（計測間隔）を決めることができる。深度にかかわらず、送信周期Ｔと船速Ｖのみから水平方向の分解能ΔＨが決められる。このように、送信周期Ｔを短いものとでき、深度とは関係なく測深が可能となり、高い水平の計測分解能を得ることができる。

特許第６４０２２２４号公報

　かかる送信周期Ｔを短くした場合、ある送信超音波が目標物によって反射されて発生するエコーが受信されるまでに本来のエコーとは相違する反射波（以下、ゴーストと適宜称する）が受信され、表示画像が見にくいものとなり、目標物を捉えるうえの障害となる問題があった。

　したがって、本発明の目的は、かかる問題を解決することができる水中情報表示装置を提供することにある。

　本発明は、超音波の送信波を送出し、水中の目標物で反射されたエコーを受信し、エコーを表示する水中情報表示装置において、
　時間的に隣り合う少なくとも二つの送信信号が受信時に識別可能なように変換されると共に、異なる間隔を有する送信信号系列を形成する送信信号生成部と、
　送信信号を超音波として水中に送出する送信部と、
　エコーを受信して受信信号を出力する受信部と、
　時間的に連続する送信信号に対応する複数の受信信号を記憶する記憶部と、
　記憶部に記憶されている受信信号が供給され、受信信号に含まれるゴースト成分を時間的に近傍の他の送信信号のエコーによって置換する補間部と、
　補間部により補間された信号を含む受信信号を描画する表示部と
　を備える水中情報表示装置である。

　本発明によれば、送信信号のゴースト及びエコーのゴーストを除去することができる。したがって、表示を見やすいものとでき、また、ゴーストに隠れていた水中物体を表示することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、以下の説明における例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は魚群探知機の概略を示す略線図である。図２は従来の魚群探知機の表示方法を示す略線図である。図３は従来の魚群探知機の表示方法を示す略線図である。図４は従来の魚群探知機の表示方法を示す略線図である。図５は従来の魚群探知機の動作の概略を示す略線図である。図６は従来の魚群探知機の動作の概略を示す略線図である。図７は本発明の一実施形態のブロック図である。図８は本発明の一実施形態の表示方法を説明するための略線図である。図９は本発明の一実施形態の表示方法を説明するための略線図である。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは送信周期を一定とした従来の魚群探知機の問題点を説明するための略線図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは送信信号の間隔が変化する本発明の一実施形態の説明に用いる略線図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは本発明の一実施形態の処理の説明に用いる略線図である。図１３は補間部の一例の構成を示すブロック図である。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ及び図１４Ｄは補間部の一例の説明に用いる略線図である。図１５は補間部の他の例の説明に用いる略線図である。図１６は補間部の他の例の構成を示すブロック図である。図１７は本発明によるゴースト除去の効果を示す略線図である。図１８Ａ及び図１８Ｂは本発明の他の実施形態で使用するチャープ信号を説明するための略線図である。図１９Ａは本発明の他の実施形態の送信信号系列を示す波形図であり、図１９Ｂは本発明の他の実施形態の相関処理後の波形を示す波形図である。図２０は本発明の他の実施形態によるゴースト除去の効果を示す略線図である。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。なお、以下の説明では、水中の目標物の一例として海底を想定しているが、海底以外の目標物に対しても同様に本発明を適用できる。実際には、海底からのエコーが他の魚等の物体に比してエコーのレベルが大きいので、受信ゴーストとしては海底のゴーストが目立つものとなり、海底ゴーストの除去が課題となる。すなわち、受信ゴーストの中でも特にレベルの大きなゴーストを除去するようになされる。また、ゴーストもエコーの一つであるが、本明細書では、目標物で反射されて到来する本来の反射波をエコーと称し、本来の反射波でない反射波をゴーストと称する。

　本発明の一実施形態について図７を参照して説明する。パルス発生器１は、後述するように、間隔が変化する送信トリガパルスを発生する。送信トリガパルスが送信信号生成部２に供給される。送信信号生成部２は、時間的に隣り合う少なくとも二つの送信信号が受信時に識別可能なように変換されると共に、異なる間隔を有する送信信号系列を形成する。例えば送信パルスとして疑似雑音系列信号例えばゴールドコードを発生し、送信パルスをパルス変調例えばＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying）によってデジタル変調する。搬送波の周波数は数ｋＨｚ～数百ｋＨｚとされる。さらに、送信トリガパルスが表示器８に供給される。表示器８は、カラー液晶等の表示装置である。

　送信信号生成部２によって生成された間隔が変化する送信信号が送信機３に供給され、送信機３において増幅等の処理がなされる。送信機３の出力信号が送受波器４に供給される。送受波器４から水中に対して超音波が送出される。発射された水中超音波のエコーが送受波器４によって受波される。例えば送信信号の間隔がＴと、Ｔ＋ΔＴと交互に変化する送信信号系列が形成される。

　送受波器４からの受波データが受信アンプ５に供給され、増幅等の処理を受けて後、受信信号処理部６に供給される。受信信号処理部６は、受信信号を疑似雑音系列信号によって相関処理を行う。送信信号と受信信号の疑似雑音系列信号が一致する場合に大きな値となる信号が発生し、送信信号と対応する受信信号を識別できる。また、相関処理後の信号がメモリ７に対して送出される。

　一例として、パルス変調において１ビットが４周期で構成されており、各周期が８サンプルでデジタル化される。したがって、ゴールドコードのコードが１２７ビットの場合、一つの受信エコー信号は、（１２７×４×８＝４０６４ビット）となる。この受信信号と１２７個のゴールドコードのコードのレプリカ（レプリカは４０６４ビット）との一致検出によって相関が検出される。

　受信信号処理部６の出力が表示器８の表示エリアと対応するメモリエリアを有するメモリ７に供給される。メモリ７の出力が表示器８に供給される。メモリ７及び表示器８に対しては、パルス発生器１からの送信パルスのタイミングを示すトリガパルスが供給され、表示器８によって、送信パルスに対して受信されたエコーが表示される。

　さらに、メモリ７と関連して補間部９が設けられている。補間部９は、メモリ７から読み出された受信データを使用して補間処理を行い、補間値をメモリ７に対して書き込む処理を行なう。確定した信号は、補間処理後の信号を含む信号である。

　表示器８に対しては送信トリガパルスが供給されており、送信トリガパルスのタイミングが画面の上側の発信線（０ｍ）として表示される。送信パルスに対するメモリ７からの出力信号に色を付けて発信線から延びるように表示する。ここで、送信パルスの間隔は、変化するものであるが、最大の間隔であっても水中の音波の速度をＶｕとし、目標物までの距離をＤとする場合に、（２Ｄ／Ｖｕ）以下とされる。

　上述した水中情報表示装置は、従来のような一定の送信周期Ｔに関する制限（（２Ｄ／１５００）＜Ｔ）をなくすことができる。すなわち、水平方向の分解能が次式に示すものとなる。
　　ΔＨ＝ＶＴ

　例えば船が１０kt（時速１０×１．８５２km）で航行し、送信の周期（一定）が０．０１秒の場合、ΔＨ＝０．０５ｍとなり、測深深度とは無関係に水平方向の分解能（計測間隔）を決めることができる。深度にかかわらず、送信周期Ｔと船速Ｖのみから水平方向の分解能ΔＨが決められる。このように、送信周期Ｔを短いものとでき、深度とは関係なく測深が可能となり、高い水平の計測分解能を得ることができる。表示器８における水平方向（時間方向）の表示の解像度を高くすることができる。したがって、海中の比較的小型な対象物であっても、その形状を画面上に表示することが可能となる。

　表示器８における表示について説明する。本発明の一実施形態のようにメモリ７を有する場合の表示方式を図８に示す。時間的に連続する複数の送受信信号をメモリに順次蓄積し、確定した信号のみを描画（表示）するようになされる。未確定の信号はメモリ７に蓄積しておく。メモリ７が表示器８の表示画面に対応しているので、表示器８には、複数の送信信号に対応する受信信号の表示を同時に行うことができる。

　図９は、メモリ７の一例を示す。一例として、１０００回の送信分のデータを蓄積可能な容量をメモリ７が有する。１回の送信では、０．０１ｍ毎のデータが記憶可能とされている。１００ｍの深さの水中を表示する場合では、１００００画素のデータを記憶するようになされる。

　メモリ７に対して例えば現在送信に対する受信データ、１送信過去に対する受信データ及び２送信過去に対する受信データが書き込まれている状態が図９に示されている。さらに、前の受信データは、補間処理を受けて確定済であり、メモリ７に蓄積されている。このメモリ７に蓄えられている書き込み済の受信データの部分（図９の例では１０００－３＝９９７個の受信データ）であって補間処理後の確定したデータが表示器８に表示される。

　上述した本発明の一実施形態は、送信回数が従来の魚群探知機の１０倍以上で送信を行うことができるので、そこから得られる情報も１０倍以上となり、これまで見ることができなかった海中の情報を得ることができるようになる。

　上述した水中情報表示装置において、本発明と異なり、送信間隔を一定とした場合のゴーストの問題について、図１０Ａ～図１０Ｃを参照して説明する。図１０Ａが一定の送信周期Ｔでもって送信される送信信号Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・を示す。図１０Ｂが受波器によって受信された受信信号を示す。さらに、図１０Ｃは、受信信号に基づいた表示画像を模式的に示す。図１０Ｃでは、送信信号Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・と対応する発信線が図１０Ｃにおける最も左側の縦方向の線とされている。さらに、目標物のエコーが送信信号に対して時間Ｘ後に受信されるものとしている。

　例えば送信信号Ｐ１に対しては、ひとつ前の送信信号Ｐ０に対する受信ゴースト（例えば海底ゴースト）Ｒ０' と、次の送信信号Ｐ２の送信ゴーストＰ２' と、斜線を付したエコーＲ１が順次発生する。' は、ゴーストを表すために使用している。送信信号Ｐ１自身による送信ゴーストＰ１' は、同じタイミングで発生するので無視できる。しかしながら、送信信号Ｐ２による送信ゴーストＰ２' は、無視することができない。このように、各送信信号に対して、受信ゴースト、送信ゴースト及びエコーが順に発生するので、表示画面上では、エコーに対応する表示以外に受信ゴースト及び送信ゴーストが表示され、エコーによる目標物の認知の障害となる。

　図１１Ａは、本発明の一実施形態の送信信号の説明に使用するもので、例えばＴとＴ＋Δの二つの間隔が交互に現れる。目標物からのエコーが時間Ｘ後に受信されるとした場合に、送信信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれに対応する受信信号は、図１１Ｂに示すようになる。説明を簡単とするために、一定の深さの目標物例えば海底を想定する。

　すなわち、送信信号Ｐ１に対しては、前の送信信号Ｐ０に対応する受信ゴーストＲ０' と、送信信号Ｐ２による送信ゴーストＰ２' と、エコーＲ１を含む受信信号が得られる。また、次の送信信号Ｐ２に対しては、前の送信信号Ｐ１に対応する受信ゴーストＲ１' と、送信信号Ｐ３による送信ゴーストＰ３' と、エコーＲ２を含む受信信号が得られる。さらに、送信信号Ｐ３に対しては、前の送信信号Ｐ２に対応する受信ゴーストＲ２' と、送信信号Ｐ４による送信ゴーストＰ４' と、エコーＲ３を含む受信信号が得られる。さらに、送信信号Ｐ４に対しては、前の送信信号Ｐ３に対応する受信ゴーストＲ３' と、送信信号Ｐ５による送信ゴーストＰ５' と、エコーＲ４を含む受信信号が得られる。

　送信信号の間隔を交互に変化させるこの例では、送信信号Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・に対する受信信号のエコー及びゴーストの時間方向の配列が一致し、送信信号Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，・・・に対する受信信号のエコー及びゴーストの時間方向の配列が一致する。したがって、送信ゴースト及び受信ゴーストは、前（又は後）の送信信号の時間的に対応する位置の受信データで置換することによって除去することができる。補間部９（図７参照）は、かかる前値（又は後値）ホールドの補間処理を行なう。補間処理は、ゴーストを除去し、時間的に近傍のエコーを付加する置換処理である。

　送信ゴーストの発生する時刻は、送信間隔が既知であれば、既知であり、また、受信ゴーストの発生する時刻もエコーの発生する時刻から分かる。したがって、ゴーストの部分の受信信号を強制的にゼロデータとするゴースト除去の方法も考えられる。この方法では、ゴーストの位置に存在している魚などの目標物のエコーをも除去してしまうことなり、好ましくない。これに対して、本発明の一実施形態は、補間処理を行なうので、ゴーストの位置に存在している目標物の情報を除去しないで、高精度の探知及び表示を行なうことができる。さらに、補間処理を行なう範囲は、既知の情報により求められたゴーストの存在する範囲と一致するようになされる。さらに、受信信号のレベルを監視し、所定以上のレベルのゴーストが存在すると検知された範囲で、補間処理を行なうようにしてもよい。

　図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の一実施形態の表示の一部を示すもので、図１２Ａが補間を行なう前の表示を示し、図１２Ｂが補間を行なった後の表示を示す。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、表示器８の表示とは、縦横が入れ替わっており、発信線が図の最も左側の縦方向の線とされており、横方向が深さ方向とされている。

　補間前では、送信信号Ｐ１に対して、受信ゴーストＲ０' 、送信ゴーストＰ２' 及びエコーＲ１が順に配列されており、送信信号Ｐ２に対して、受信ゴーストＲ１' 、送信ゴーストＰ３' 及びエコーＲ２が順に配列されている。送信信号Ｐ２に対する受信ゴーストＲ１' と同じ時刻に、送信信号Ｐ１に対して受信信号（無信号又はエコー）Ｙ１１が存在している。同様に、送信ゴーストＰ３' と同じ時刻に、送信信号Ｐ１に対して受信信号Ｙ１２が存在している。

　したがって、図１２Ｂに示すように、受信ゴーストＲ１' が受信信号Ｙ１１によって置換され、ゴーストの代わりに受信信号Ｙ１１と同じ信号（Ｙ１１）が挿入される。送信ゴーストＰ３'が受信信号Ｙ１２によって置換され、ゴーストの代わりに受信信号Ｙ１２と同じ信号（Ｙ１２）が挿入される。他の受信ゴースト及び送信ゴーストも同様に補間されるので、ゴーストが除去された画像（図１２Ｂ）を表示することができる。また、各ゴーストと同じ位置に目標物が存在している場合には、目標物のエコーの予測値を表示することができる。

　上述したような前値ホールドを行なう補間部９の一例を図１３に示す。メモリ７から読み出された受信信号がスイッチ回路１１の入力端子ａ及びｂに対して供給される。例えばスイッチ回路１１の一方の入力端子ａに対して処理対象の送信信号に対する受信信号が供給され、他方の入力端子ｂに対して処理後（確定後）の受信信号が供給される。スイッチ回路１１の出力端子ｃに補間後の受信信号が取り出され、この受信信号が処理後の受信信号としてメモリ７に書き込まれる。スイッチ回路１１は、端子１２からの切替信号によって制御される。

　図１４Ａがメモリ７に記憶されている処理後の受信信号（送信信号Ｐ１に対する）を示し、図１４Ｂが処理対象の受信信号（送信信号Ｐ２に対する）を示す。受信ゴーストＲ１' のタイミングと、送信ゴーストＰ３' のタイミングで、図１４Ｃに示すような切替信号がスイッチ回路１１に供給される。スイッチ回路１１からは、図１４Ｄに示すような補間後の受信信号が得られ、この補間後の受信信号がメモリ７に書き込まれる。

　上述した説明では、補間処理として前置ホールドの例をあげて説明した。補間処理は、前置ホールドに限らず、平均値補間を採用してもよい。図１５に示すように、例えば受信ゴーストＲ１' と同じ位置の他の（時間的に前の）送信信号Ｐ１に対する受信信号Ｙ１１と、受信ゴーストＲ１' と同じ位置の他の（時間的に後の）送信信号Ｐ２に対する受信信号Ｙ３１との平均値（Ｙ１１＋Ｙ３１）／２の値でもって、受信ゴーストＲ１' を置換するようにしてもよい。送信ゴーストも同様に平均値補間される。

　図１６は、平均値補間を行なう補間部９の一例を示す。メモリ７からは、時間的に連続する３個の送信信号に対する受信信号が同期して読み出される。処理対象の送信信号に対する受信信号がスイッチ回路１３の一方の入力端子ａに対して供給される。処理対象の送信信号の前後の送信信号に対する受信信号がメモリ７から読み出され、加算回路１４に対して供給され、加算回路１４の加算出力が（１／２）倍回路１３に供給される。（１／２）倍回路１３から前後の受信信号の平均値信号が得られ、この平均値信号がスイッチ回路１３の他方の入力端子ｂに対して供給される。

　スイッチ回路１３は、端子１６からの切替信号によって制御される。通常の区間では、入力端子ａが選択され、受信信号が出力端子ｃに取り出される。補間対象のゴーストの区間では、入力端子ｂが選択され、平均値信号が出力端子ｃに取り出される。スイッチ回路１３の出力端子ｃに取り出された受信信号が確定後の受信信号としてメモリ７に戻される。このようにしてゴーストが平均値信号によって置換され、ゴースト除去を行なうことができる。

　本発明においては、補間処理として前置ホールド及び平均値補間以外の処理を使用してもよい。例えば前後左右の４個の受信信号を使用した補間を行なうようにしてもよい。また、補間部９は、上述したブロック図で示すような回路（ハードウェア）の構成に限らず、マイクロプロセッサによるソフトウェア処理によって実現するようにしてもよい。さらに、送信信号の間隔を変化させる方法としては、Ｔ及びＴ＋Δの２種類を切り替える方法以外に、Ｔ，Ｔ＋Δ，Ｔ＋２Δの３種類の間隔の送信信号を使用してもよいし、４種類以上の間隔を有する送信信号を使用してもよい。送信ゴーストの位置（位相）に時間的に隣接する他の送信信号に対する受信信号が存在しているようになされる。

　例えば１０％程度の差を有する３種類の間隔（１Ｔ，１．１Ｔ，１．２Ｔ）を有する送信信号系列を使用した場合、ゴースト除去処理の前では、図１７Ａに示すような受信画像が表示される。例えば４０ｍ付近の海底エコー以外に４本の線の送信ゴーストと３本の線の受信ゴーストが表示されている。図１７Ｂに示すように、本発明によってゴースト成分が除去され、海底エコーのみを表示することができる。したがって、表示画像が見やすいものとなり、また、魚、魚群などの目標物を明確に表示することができる。

　次に、本発明の他の実施形態について説明する。上述した一実施形態は、時間的に隣り合う二つの送信信号が異なる疑似雑音信号で変換されていることによって、受信時に識別可能なように変換されると共に、異なる間隔を有するようにしていた。しかしながら、他の実施形態は、疑似雑音信号に代えてチャープ信号を使用するようにしたものである。

　図１８Ａに示すようなアップチャープと呼ばれる周波数が低い方から高い方へ掃引されるリニアーＦＭ（Frequency Modulation）信号と、図１８Ｂに示すような逆に高い方から低い方へ掃引されるダウンチャープと呼ばれるリニアーＦＭ信号とを交互に送信する。受信側において、受信信号を相関処理することにより一実施形態と同様に、ゴースト除去ができる。チャープ信号も相関処理することにより、疑似雑音信号と同様の相関結果が得られる。すなわち、アップチャープはアップチャープのレプリカ信号と相関処理することにより鋭いピークが得られるが、ダウンチャープ信号にはピークは現れない。

　図１９にその模式図を示すが、アップチャープとダウンチャープとを交互に送信するので、アップチャープ送信時にはダウンチャープがゴーストとして発信線と海底信号の間に現れる。図１９Ａに示すように、送信の間隔はアップチャープからダウンチャープ間をＴ秒、ダウンチャープからアップチャープ間をＴ＋ΔＴとする。この場合、画像は図１９Ｂのようになり、疑似雑音信号を用いた場合の図１２と同様になる。したがって、一実施形態と同様な補間処理を用いてゴースト除去の処理を行うことができる。

　図２０は交互に送信されるアップチャーと信号とダウンチャープ信号を受信して画像化した例である。１送信ごとに深度０ｍから深い深度に受信信号のレベルに色をつけて表示すると、アップチャープの送信時には途中に現れるダウンチャープの受信信号（例えば海底）とダウンチャープの送信信号が本来のエコーよりも小さな信号レベルではあるが画像上に出現する。しかし、送信周期を交互に変えることにより、海底ゴーストと送信ゴーストの現れる位置が異なるので、補間処理により除去することができる。補間の方法は疑似雑音信号を用いた一実施形態の場合と同様である。

　他の実施形態のように、疑似雑音信号の代わりに図１８に示すようなチャープ信号を用いてゴースト除去を行なうことができる。但し、チャープ信号の場合はアップチャープとダウンチャープの２種類しかなく、疑似雑音信号のように３種類以上の送信信号を準備することができない。そのため、疑似雑音信号で行なっている３種類の送信周期を用意して補間処理を行うことはできない。

１・・・パルス発生器、２・・・送信信号生成部、４・・・送受波器、
６・・・受信信号処理部、７・・・メモリ、８・・・表示器、９・・・補間部

Claims

　超音波の送信波を送出し、水中の目標物で反射されたエコーを受信し、エコーを表示する水中情報表示装置において、
　時間的に隣り合う少なくとも二つの送信信号が受信時に識別可能なように変換されると共に、異なる間隔を有する送信信号系列を形成する送信信号生成部と、
　前記送信信号を超音波として水中に送出する送信部と、
　前記エコーを受信して受信信号を出力する受信部と、
　時間的に連続する送信信号に対応する複数の前記受信信号を記憶する記憶部と、
　前記記憶部に記憶されている前記受信信号が供給され、前記受信信号に含まれるゴースト成分を時間的に近傍の他の送信信号のエコーによって置換する補間部と、
　前記補間部により補間された信号を含む受信信号を描画する表示部と
　を備える水中情報表示装置。
　前記送信信号が疑似雑音信号またはチャープ信号に変換された信号である請求項１に記載の水中情報可視化装置。
　前記送信信号系列において、時間的に連続する３以上の前記送信信号の間隔が異なるようにされた請求項１又は２に記載の水中情報表示装置。