WO2024014216A1

WO2024014216A1 - 水中探知装置、送信条件の最適化方法、およびプログラム

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Publication number: WO2024014216A1
Application number: PCT/JP2023/021893
Authority: WO
Inventors: 圭太高力; 大輔西久保; 希未子田中
Original assignee: 古野電気株式会社
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2023-06-13
Publication date: 2024-01-18

Abstract

【課題】送受波器に含まれる超音波振動子の送信条件を簡易且つ精度良く最適化することが可能な水中探知装置、送信条件の最適化方法およびプログラムを提供する。【解決手段】魚群探知装置１００（水中探知装置）は、送信電圧および送信電流を超音波振動子２１に供給する送信回路１０３と、超音波振動子２１に供給される送信電圧を測定する送信電圧測定回路１０８と、超音波振動子２１に供給される送信電流を測定する送信電流測定回路１０９と、送信電圧測定回路１０８で測定された送信電圧および送信電流測定回路１０９で測定された送信電流に基づいて、超音波振動子２１の送信条件の最適化を行う制御回路１０１と、を備える。

Description

水中探知装置、送信条件の最適化方法、およびプログラム

　本発明は、水中の状態を探知する水中探知装置、および、水中に対して超音波を送波するための超音波振動子の送信条件を自動で最適化する送信条件の最適化方法に関する。

　従来、水中の状態を探知する水中探知装置が知られている。水中探知装置では、水中に超音波が送波され、その反射波が受波される。受波された反射波の強度に応じたエコーデータが生成され、生成されたエコーデータに基づいてエコー画像が表示される。

　この種の水中探知装置では、既設の送受波器に、新たな制御装置が接続される場合がある。新たな制御装置には、送受波器内に含まれている超音波振動子の送信条件を設定する必要がある。この場合、船底に取り付けられている送受波器内の超音波振動子のインピーダンス特性等を、別途、測定器により調べなければならない。このような作業は、かなり煩雑である。

　この問題は、超音波振動子に関する情報を、予め、送受波器に保持させておくことで解消できる。たとえば、超音波振動子の共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等の超音波振動子の特性に関する情報が、送受波器の記憶部に記憶される。この送受波器が新たな制御装置が接続される場合、送受波器の記憶部から上記情報が読み出される。これにより、別途、測定器で測定せずとも、超音波振動子のインピーダンス特性等を取得できる。

　このような構成の送受波器が、以下の特許文献１に記載されている。

特開２００４－０９３２７１号公報

　しかしながら、上記構成では、同じ型式の送受波器には、同じ内容の情報が保持される。このため、送受波器ごとに個体差がある場合、送受波器ごとに最適な送信条件を、水中探知装置に設定できない。また、水中の温度等、水中の環境によって、超音波振動子のインピーダンス特性が変わり得る。上記構成では、このような特性変化に対応することもできない。

　かかる課題に鑑み、本発明は、送受波器に含まれる超音波振動子の送信条件を簡易且つ精度良く最適化することが可能な水中探知装置、送信条件の最適化方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様は、水中探知装置に関する。本態様に係る水中探知装置は、送信電圧および送信電流を前記超音波振動子に供給する送信回路と、前記送信電圧を測定する送信電圧測定回路と、前記送信電流を測定する送信電流測定回路と、前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路でそれぞれ測定された送信電圧および送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う制御回路と、を備える。

　本態様に係る水中探知装置によれば、送信電圧測定回路および送信電流測定回路によって、送受波器に含まれる超音波振動子の送信電圧および送信電流を測定できるため、これらの測定結果から、超音波振動子の送信条件を最適化できる。また、送受波器に個体差があったとしても、その送受波器に含まれる超音波振動子の実際の送信電圧および送信電流を測定できるため、超音波振動子に最適な送信条件を水中探知装置に設定できる。さらに、水中の温度等、水中の環境が変化しても、その環境下において、超音波振動子の送信電圧および送信電流を測定できるため、水中の環境に応じた最適な送信条件を水中探知装置に設定できる。よって、超音波振動子の送信条件を、簡易且つ精度良く最適化できる。

　本態様に係る水中探知装置において、前記制御回路は、前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路で実使用条件のもとで、それぞれ測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行うよう構成され得る。

　この構成によれば、実使用の条件のもとで超音波振動子の送信条件が最適化されるため、水中探知装置の実使用に、最適化された送信条件で適正に超音波振動子から送波を行うことができる。

　なお、この構成において、「実使用条件」とは、たとえば、送信回路を含む送信系のハード的な制約から規定される送信電流の定格値や、超音波振動子の定格電力等の実使用において水中探知装置に要求される一定の制約のことである。

　本態様に係る水中探知装置において、前記制御回路は、前記送信条件の最適化として、前記送信電圧の最適化を行うよう構成され得る。

　この場合、前記制御回路は、前記送信電圧および前記送信電流から算出される送信電力と、前記送信電流とが、それぞれの上限値を超えない範囲内において、前記送信電圧を高めることにより、前記送信電圧の最適化を行うよう構成され得る。

　この構成によれば、送信電力および送信電流がそれぞれの上限値を超えない範囲において、なるべく高い送信電圧を送信電圧の最適値に設定できる。

　この構成において、前記制御回路は、現在の送信電圧により測定された前記送信電力および前記送信電流がそれぞれの前記上限値に満たないことを条件に、前記送信電圧を、前記現在の送信電圧より所定電圧だけ高める制御を、繰り返し実行するよう構成され得る。

　これにより、送信電圧の増加に伴い、送信電力および送信電流を徐々に各々の上限値に近づけることができ、なるべく高い電圧値に送信電圧を円滑に設定できる。

　この構成において、前記制御回路は、現在の送信電圧により測定された前記送信電力および前記送信電流がそれぞれの前記上限値を超えた場合には、送信電圧を所定電圧だけ低減させて、当該上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御を行うよう構成され得る。

　また、前記制御回路は、前記送信電圧を所定電圧だけ低減させて、当該上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御を行った後に前記条件が満たされている場合に、前記送信電圧の最適化を完了とするよう構成され得る。

　これらの構成によれば、送信電力および送信電流が各々の上限値を超えない範囲において、なるべく高い電圧値に送信電圧を設定できる。

　この場合、前記所定電圧は、前記送信電圧を増減可能な最小幅の電圧に設定され得る。

　これにより、送信電力および送信電圧が各々の上限値からやや低い値にある状態から送信電圧を所定電圧だけ高めた場合に、送信電力および送信電流が各々の上限値を大きく超えてしまうことを抑制できる。よって、過度の送信電力および送信電流が超音波振動子に印加されて超音波振動子に破損等の不具合が生じることを防ぐことができる。

　また、前記制御回路は、前記送信電力および前記送信電流が、前記超音波の送波に用いられる複数の送信周波数において前記それぞれの上限値を超えない範囲で、前記送信電圧を前記所定電圧だけ高める制御を繰り返し実行するよう構成され得る。

　この構成によれば、他船から送波された超音波との干渉等により、超音波振動子の送信周波数を他の送信周波数に切り替えた場合であっても、他の送信周波数においてなるべく高い電圧値に設定された（最適化された）送信電圧での超音波の送波を適正に行うことができる。

　本態様に係る水中探知装置において、前記制御回路は、前記送信条件の最適化として、送信周波数の最適化を行うよう構成され得る。

　この場合、前記制御回路は、前記送信信号の周波数を変化させながら、前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路から前記送信電圧および前記送信電流を取得し、前記周波数ごとに取得した前記送信電圧および前記送信電流から等価並列抵抗を算出し、算出した前記等価並列抵抗の値が最小となる前記周波数を前記送信周波数の最適値として取得するよう構成され得る。

　この構成によれば、超音波振動子に対し最も効率よく送信電力を印加できる送信周波数を、水中探知装置に設定できる。

　本態様に係る水中探知装置において、前記制御回路は、探知のために前記超音波の送波および受波を行う１シーケンスにおいて、さらに、前記送信条件の最適化のための送信信号を前記送信回路に出力させるよう構成され得る。

　この場合、前記制御回路は、探知のための前記超音波の送波とは異なるタイミングで、前記送信条件の最適化のための送信信号を前記送信回路に出力させるよう構成され得る。

　これらの構成によれば、送受波の１シーケンスにおいて、最適化のための送信信号を並行して送信回路に出力でき、送信電圧測定回路および送信電流測定回路により送信電圧および送信電流を測定できる。よって、実際の水中探知動作時にリアルタイムで、送信条件を最適化できる。

　本発明の第２の態様は、水中に対して超音波を送波するための超音波振動子の送信条件を自動で最適化する送信条件の最適化方法に関する。この態様に係る送信条件の最適化方法は、実使用時に前記超音波振動子に供給される送信電圧および送信電流を測定し、測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う。

　本態様に係る送信条件の最適化方法によれば、上記第１の態様と同様の効果が奏され得る。

　本発明の第３の態様は、送信電圧および送信電流を超音波振動子に供給する送信回路と、前記送信電圧を測定する送信電圧測定回路と、前記送信電流を測定する送信電流測定回
路と、を備える水中探知装置の制御回路に所定の機能を実行させるプログラムに関する。この態様に係るプログラムは、実使用時に前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路により測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う機能を実行させる。

　本態様に係るプログラムによれば、上記第１の態様と同様の効果が奏され得る。

　以上のとおり、本発明によれば、送受波器に含まれる超音波振動子の送信条件を簡易且つ精度良く最適化することが可能な水中探知装置、送信条件の最適化方法およびプログラムを提供することができる。

　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る、魚群探知装置の使用形態を示す図である。図２は、実施形態に係る、魚群探知装置の構成を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る、超音波振動子の送信条件を最適化するための基本的な処理を示すフローチャートである。図４は、実施形態に係る送信周波数を最適化するための処理を示すフローチャートである。図５（ａ）は、実施形態に係る、超音波振動子における周波数－インピーダンス特性の一例を示すグラフである。図５（ｂ）は、実施形態に係る、超音波振動子における周波数－位相特性の一例を示すグラフである。図５（ｃ）は、実施形態に係る、超音波振動子における周波数－等価並列抵抗特性の一例を示すグラフである。図６は、実施形態に係る、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。図７は、変更例１に係る、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。図８は、変更例２に係る、送信周波数の最適化処理を行うために１シーケンスに追加されるテスト期間を模式的に示す図である。図９は、変更例２に係る、送信周波数を最適化するための処理を示すフローチャートである。図１０は、変更例２に係る、送信電圧の最適化処理を行うために１シーケンスに追加されるテスト期間を模式的に示す図である。図１１は、変更例２に係る、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、水中探知装置の一例として、魚群探知装置が示されている。

　図１は、魚群探知装置の使用形態を示す図である。

　本実施形態では、船１の船底に送受波器２が設置され、送受波器２から水中に送信ビーム３（超音波）が送波される。送信ビーム３は、頂角が小さい円錐の形状で、鉛直下方向にパルス状に送波される。送信ビーム３は、水底４や魚群５により反射され、反射波（エコー）が、送受波器２で受波される。１回の送信ビーム３の送波に基づく反射波の受信信
号により、水深方向の探知範囲に受信信号の信号強度（エコー強度）が分布するエコーデータが生成される。

　所定時間分のエコーデータが蓄積されることにより、水深方向における信号強度（エコー強度）の分布を示すエコー画像が生成される。エコー画像には、各物標からのエコーの強度分布が含まれる。生成された水中のエコー画像は、船１の操舵室等に設置された表示部に表示される。これにより、ユーザは、水中に存在する物標（水底４や魚群５など）を確認できる。

　図２は、魚群探知装置１００の構成を示すブロック図である。

　魚群探知装置１００は、送受波器２の他、制御回路１０１と、メモリ１０２と、送信回路１０３と、受信回路１０４と、切替回路１０５と、入力部１０６と、表示部１０７と、送信電圧測定回路１０８と、送信電流測定回路１０９と、図１に示した送受波器２と、を備える。

　制御回路１０１、メモリ１０２、送信回路１０３、受信回路１０４、切替回路１０５、入力部１０６、表示部１０７、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９は、船１の操舵室等に設置される。送受波器２を除く構成が、１つの筐体にユニット化されてもよく、あるいは、表示部１０７等の一部の構成要素が別体とされてもよい。切替回路１０５は、信号ケーブルによって、送受波器２に通信可能に接続される。

　送受波器２は、超音波の送波に用いられる送波素子と、超音波の受波に用いられる受波素子と、を備える。本実施形態では、送受波器２の送波素子および受波素子が、１つの超音波振動子２１により構成されている。

　送信回路１０３は、制御回路１０１から入力される制御信号から超音波振動子２１を駆動するための送信信号を生成し、生成した送信信号を、切替回路１０５を介して送受波器２の超音波振動子２１に出力する。

　より詳細には、制御回路１０１は、所定の制御周波数で矩形に振幅する周波数制御信号と、制御電圧を規定する電圧制御信号とを、上述の制御信号として送信回路１０３に出力する。送信回路１０３は、入力された周波数制御信号の制御周波数と同様の周波数を有し、且つ、入力された電圧制御信号の制御電圧と同様の送信電圧を有する送信信号を生成する。制御回路１０１は、生成した制御信号を、切替回路１０５を介して超音波振動子２１に出力する。

　超音波振動子２１は、入力された送信信号に基づいて水中に超音波（送信ビーム３）を送波する。また、超音波振動子２１は、送波した超音波の反射波を受波し、反射波の強度に応じた大きさの受信信号を、切替回路１０５を介して受信回路１０４に出力する。切替回路１０５は、超音波振動子２１に対する信号の送受を切り替える。

　受信回路１０４は、超音波振動子２１からの受信信号から送波の周波数成分を抽出するフィルタや、受信信号を増幅するための増幅回路を備える。受信回路１０４は、フィルタにより抽出した周波数成分の受信信号に基づいて、深度ごとのエコー強度を示すエコーデータを生成する。具体的には、受信回路１０４は、超音波（送信ビーム３）を送波したタイミングからの経過時間と、反射波の強度とを対応付けたデータをエコーデータとして生成し、生成したエコーデータを制御回路１０１に出力する。

　ここで、超音波を送信したタイミングからの経過時間は、深度に対応する。なお、反射
波の強度は、深度が大きくなるほど減衰する。したがって、受信回路１０４は、経過時間に応じて減衰する反射波の強度を補正し、強度を補正したエコーデータを制御回路１０１に出力する。

　制御回路１０１は、ＣＰＵ等の演算処理回路や、ＦＰＧＡ等の集積回路により構成される。メモリ１０２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等により構成される。メモリ１０２には、各種のプログラムが記憶されている。これらプログラムには、エコーデータを処理して画像を生成する機能、および、超音波振動子２１の送信条件を最適化する機能を制御回路１０１（コンピュータ）に実行させるプログラムが含まれている。

　また、メモリ１０２は、制御回路１０１の処理の際にワーク領域として用いられる。制御回路１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムにより各部を制御する。超音波振動子２１の送信条件を最適化する処理は、追って、図３～図６を参照して説明する。

　入力部１０６は、マウスやキーボード等の入力手段により構成され、ユーザからの入力を受け付ける。入力部１０６は、表示部１０７に一体化されたタッチパネルであってもよい。表示部１０７は、ＣＲＴモニタや液晶パネル等の表示器により構成され、制御回路１０１によって生成された画像を表示する。上述のように、表示部１０７には、エコーデータに基づいて生成されたエコー画像が表示される。

　制御回路１０１は、超音波（送信ビーム３）の送波タイミングごとに、深度とエコー強度とを対応づけたエコーデータを取得する。制御回路１０１は、連続的に取得した１フレーム分のエコーデータに基づいて、エコー画像を生成し、表示部１０７に表示させる。エコー画像は、エコーダイアグラムと呼ばれることもある。

　エコー画像は、深度と時間とを２軸とする座標領域にエコー強度が分布する画像である。エコー画像では、画素ごとに、反射波の信号強度に応じた階調で色付けまたは濃淡付けが施される。漁師等のユーザは、表示部１０７に表示されたエコー画像を参照することで、水中における魚群の位置および範囲を把握できる。

　送信電圧測定回路１０８は、送信回路１０３から超音波振動子２１に供給される送信電圧を測定する。送信電流測定回路１０９は、送信回路１０３から超音波振動子２１に供給される送信電流を測定する。送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９の構成は、電源回路等の送信電圧および送信電流の測定に用いられる送信電圧測定回路および送信電流測定回路の構成と同様である。送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９は、超音波振動子２１に供給されることが想定され得る送信電圧および送信電流の大きさに適合するように、各素子のパラメータ（抵抗値等）が調整されている。

　本実施形態では、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９により測定された送信電圧および送信電流によって、超音波振動子２１の送信条件を最適化する処理が実行される。

　図３は、超音波振動子２１の送信条件を最適化するための基本的な処理を示すフローチャートである。

　図３の処理は、たとえば、魚群探知装置１００の起動直後や、動作中断時、または、ユーザからの任意の指示により実行される。ユーザからの指示によりこの処理が実行される場合、この処理の間、エコーデータの生成およびエコー画像の更新は中断される。

　まず、制御回路１０１は、制御周波数および制御電圧を変化させながら、送信回路１０
３に制御信号を出力する。これにより、制御回路１０１は、送信周波数および送信電圧を変化させながら、送信回路１０３に送信信号を出力させる（Ｓ１１）。

　これに応じて、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から、送信電圧および送信電流の測定値が制御回路１０１に出力される。制御回路１０１は、送信周波数（制御周波数）および送信電圧（制御電圧）の組合せごとに、これらの測定値を取得する（Ｓ１２）。そして、制御回路１０１は、取得した送信電圧および送信電流の測定値に基づき、超音波振動子２１の送信条件の最適化を行う（Ｓ１３）。

　ここで、送信条件の最適化は、送信周波数および送信電圧の最適化を含む。以下、送信周波数の最適化および送信電圧の最適化の具体的処理について説明する。

　なお、以下の処理では、送信条件の最適化のために、送信に使用可能な周波数の範囲（以下、「公称帯域」という）、送信電圧の初期値、送信電流の上限値および送信電力の上限値が用いられる。

　ここで、送信電圧の初期値は、たとえば、当該送受波器２（超音波振動子２１）が送波において適正に動作し得る送信電圧の範囲（適正動作範囲）の最小値が用いられ得る。送信電圧の初期値は、適正動作範囲の他の電圧値であってもよい。また、送信電流の上限値は、送信回路１０３を含む送信系のハード的な制約から規定される送信電流の定格値であり、送信電力の上限値は、超音波振動子２１の定格電力である。送信電流の上限値が上記定格値よりやや低く設定されてもよく、送信電力の上限値が上記定格値よりやや低く設定されてもよい。

　これらの値は、たとえば、魚群探知装置１００の設置時（送受波器２以外の構成を交換する場合を含む）に、入力部１０６を介してサービスマンによって入力される。この場合、サービスマンは、たとえば、予めこれらの値が送受波器２の型式や魚群探知装置１００の型式に対応付けられた対応表等を参照して、対象の送受波器２および魚群探知装置１００に対応する値を入力する。なお、送信電流の上限値（送信系の定格電流）は、予めメモリ１０２に記憶されていてもよい。

　図４は、送信周波数を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　制御回路１０１は、対象周波数を、公称帯域内の所定の周波数に設定する（Ｓ１０１）。制御回路１０１は、設定した対象周波数かつ初期値の送信電圧に応じた制御信号を送信回路１０３に出力し、送信電圧の測定値および送信電流の測定値を、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から取得する（Ｓ１０２）。制御回路１０１は、取得した送信電圧の測定値および送信電流の測定値から、等価並列抵抗を算出する（Ｓ１０３）。

　ステップＳ１０３において、制御回路１０１は、送信電圧の測定値Ｖｍおよび送信電流の測定値Ｉｍから、以下の式（１）により、超音波振動子２１のインピーダンスＺを算出する。

　　Ｚ＝Ｖｍ／Ｉｍ　…（１）

　さらに、制御回路１０１は、制御電圧と送信電圧との位相θを取得し、取得した位相θと上記インピーダンスＺから、以下の式により、等価並列抵抗Ｒｐの値を算出する。

　　Ｒｐ＝Ｚ／ｃｏｓθ　…（２）

　制御回路１０１は、算出した等価並列抵抗Ｒｐの値を、ステップＳ１０１で設定した対象周波数に対応付けてメモリ１０２に記憶させる（Ｓ１０４）。制御回路１０１は、公称帯域内において所定の周波数間隔で設定される全ての周波数について、ステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５の判定がＮＯである場合、制御回路１０１は、ステップＳ１０１において、公称帯域内の次の周波数を対象周波数に設定し、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理を同様に実行する。制御回路１０１は、この処理を、ステップＳ１０５の判定がＹＥＳとなるまで繰り返し実行する。

　こうして、公称帯域内において所定の周波数間隔で設定される全ての周波数について等価並列抵抗の値を取得すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御回路１０１は、メモリ１０２に記憶させた各対象周波数の等価並列抵抗の値を互いに比較する（Ｓ１０６）。そして、制御回路１０１は、これら等価並列抵抗の値のうち最小の等価並列抵抗の値が得られた対象周波数を、送信周波数の最適値に設定する（Ｓ１０７）。これにより、制御回路１０１は、図４の処理を終了する。

　なお、図４の処理では、全ての対象周波数に対する等価並列抵抗の値を全てメモリ１０２に記憶させ、その後、記憶された全ての等価並列抵抗の値を比較して、最小の等価並列抵抗の値を抽出したが、最小の等価並列抵抗の値を抽出する方法は、これに限られない。

　たとえば、制御回路１０１は、等価並列抵抗の値を算出するごとに、それまでに最小であるとしてメモリ１０２に記憶させた等価並列抵抗の値と算出された等価並列抵抗の値とを比較し、算出された等価並列抵抗の値の方が小さければ、それまでに最小であった等価並列抵抗の値に代えて、算出された等価並列抵抗の値をメモリ１０２に記憶させていく処理により、最小の等価並列抵抗の値とその対象周波数とを取得してもよい。

　図５（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図４のステップＳ１０３において算出される各対象周波数のインピーダンスＺ、位相θおよび等価並列抵抗Ｒｐの一例を示すグラフである。

　図５（ａ）には、超音波振動子２１における周波数－インピーダンス特性の一例が示され、図５（ｂ）には、この超音波振動子２１における周波数－位相特性の一例が示され、図５（ｃ）には、この超音波振動子２１における周波数－等価並列抵抗特性の一例が示されている。

　ここでは、公称帯域が１５０～２４０ｋＨｚ程度に設定されている。図５（ａ）のインピーダンス特性は、上記のように、各対象周波数において得られた送信電圧の測定値Ｖｍおよび送信電流の測定値Ｉｍを上記式（１）に適用して算出されたものである。また、図５（ｃ）の等価並列抵抗特性は、図５（ａ）の各対象周波数のインピーダンスＺの値と、図５（ｂ）の各対象周波数の位相θとを、上記式（２）に適用して算出されたものである。

　図５（ｃ）の例では、１６０ｋＨｚ付近において、等価並列抵抗Ｒｐの値が最小となっている。したがって、この例では、１６０ｋＨｚが、送信周波数の最適値に設定される。

　等価並列抵抗Ｒｐが最小となる周波数では、最も効率的に、超音波振動子２１の送信電力を高めることができる。よって、図４の処理により、等価並列抵抗Ｒｐが最小となる周波数を送信周波数の最適値に設定することで、最も効率良く、超音波を送波できる。

　図６は、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　制御回路１０１は、図４の処理により最適化された周波数に送信周波数を設定し（Ｓ２０１）、さらに、送信電圧を初期値に設定する（Ｓ２０２）。ここで、初期値は、上記のように、送信電圧の適正動作範囲の最小値とされる。制御回路１０１は、設定した送信周波数および送信電圧に応じた制御信号を送信回路１０３に出力して、送信回路１０３にこれら送信周波数および送信電圧に応じた送信信号を出力させ、送信電圧および送信電流の測定値を、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から取得する（Ｓ２０３）。

　制御回路１０１は、取得した送信電流が上限値を超えているか否かを判定する（Ｓ２０４）。この上限値は、上記のように、送信回路１０３を含む送信系のハード的な制約から規定される送信電流の定格値である。送信電流が上限値を超えていない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、制御回路１０１は、取得した送信電圧および送信電流から算出される送信電力が上限値を超えているか否かを判定する（Ｓ２０５）。この上限値は、上記のように、超音波振動子２１の定格電力である。

　送信電流および送信電力の何れもそれぞれの上限値を超えていない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、制御回路１０１は、送信電圧が、許容される最大値に収束したか否かを判定する（Ｓ２０６）。すなわち、制御回路１０１は、ステップＳ２０８において送信電圧が所定電圧だけ低減された後、ステップＳ２０５の判定がＮＯとなってステップＳ２０６に移行したか否かを判定する。

　ステップＳ２０６の判定がＮＯの場合、すなわち、未だステップＳ２０８で送信電圧を低減させていない場合、制御回路１０１は、現在の制御電圧を所定電圧だけ増加させることにより、現在の送信電圧を所定電圧だけ増加させて（Ｓ２０９）、処理をステップＳ２０３に戻す。ここで、所定電圧は、たとえば、送信電圧を増減可能な最小幅の電圧に設定される。すなわち、所定電圧は、送信電圧をステップ状に増減させる際の１ステップ分の電圧に設定される。なお、送信周波数は、ステップＳ２０１で設定された最適値に維持される。

　こうして、制御回路１０１は、ステップＳ２０４、Ｓ２０５の何れかの判定がＹＥＳとなるまで、送信電圧を所定電圧ずつ高めていき、それぞれの送信電圧に対して、ステップＳ２０３～Ｓ２０６の処理を繰り返し実行する。その後、ステップＳ２０４、Ｓ２０５の何れかの判定がＹＥＳとなると、制御回路１０１は、制御電圧を所定電圧だけ低減させることにより、送信電圧を所定電圧だけ低減させ（Ｓ２０８）、処理をステップＳ２０３に戻す。この所定電圧は、ステップＳ２０９の所定電圧と同じに設定される。

　その後、制御回路１０１は、低減後の送信電圧によりステップＳ２０３以降の処理を実行する。この場合、低減後の送信電圧の電圧値は、前々回のステップＳ２０３以降の処理に供された電圧値であり、この電圧値は、前々回の処理においてステップＳ２０４、Ｓ２０５の判定がＮＯとなっている。このため、通常は、今回も、ステップＳ２０４、Ｓ２０５の判定はＮＯになると想定される。但し、例外的に、今回のステップＳ２０４、Ｓ２０５の判定の何れかがＹＥＳである場合、制御回路１０１は、ステップＳ２０８により再度、送信電圧を所定電圧だけ低減させて、ステップＳ２０３以降の処理を実行する。

　こうして、低減後の送信電圧によりステップＳ２０４、Ｓ２０５の判定が何れもＮＯとなると、制御回路１０１は、ステップＳ２０６の判定を行う。この場合、制御回路１０１は、既に、ステップＳ２０８により送信電圧を低減させているため、ステップＳ２０６の判定をＹＥＳとする。このときの送信電圧は、送信電流および送信電力の両方がそれぞれの上限値を超えない範囲で最大の電圧値となる。

　制御回路１０１は、ステップＳ２０６の判定をＹＥＳとすると、このときの送信電圧（制御電圧）を最適値に設定し（Ｓ２０７）、処理を終了する。その後、制御回路１０１は、図４の処理によって設定した送信周波数の最適値と、図６の処理により設定した送信電圧の最適値とを適用した送信信号を送信回路１０３に出力させて、実動作時における超音波の送波を行う。これにより、効率的かつ適正に、超音波の送波を行うことができ、エコー画像の表示動作を円滑かつ適正に行うことができる。

　なお、ステップＳ２０８、Ｓ２０９で規定される所定電圧は、必ずしも、送信電圧を増減可能な最小幅の電圧でなくてもよい。たとえば、ステップＳ２０９の所定電圧は、送信電圧を増加させる回数に応じて変化してもよい。すなわち、送信電圧を増加させる回数が所定回数（たとえば数回）に到達するまでは、送信電圧をステップ状に増減させる際の複数ステップ分の電圧が所定電圧に設定され、送信電圧を増加させる回数が所定回数（たとえば数回）に到達した後は、送信電圧をステップ状に増減させる際の１ステップ分の電圧が所定電圧に設定されてもよい。

　また、ステップＳ２０９、Ｓ２０８の所定電圧は、必ずしも同じでなくてもよい。たとえば、ステップＳ２０８の所定電圧の方が、ステップＳ２０９の所定電圧より大きくてもよい。

　＜実施形態の効果＞
　本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

　図２に示したように、魚群探知装置１００（水中探知装置）は、送信電圧および送信電流を超音波振動子２１に供給する送信回路１０３と、超音波振動子２１に供給される送信電圧を測定する送信電圧測定回路１０８と、超音波振動子２１に供給される送信電流を測定する送信電流測定回路１０９と、制御回路１０１とを備える。図３に示したように、制御回路１０１は、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９でそれぞれ測定された送信電圧および送信電流に基づいて、超音波振動子２１の送信条件の最適化を行う（Ｓ１３）。

　このように、魚群探知装置１００（水中探知装置）は、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９によって、送受波器２に含まれる超音波振動子２１の送信電圧および送信電流を測定できるため、これらの測定結果から、超音波振動子２１の送信条件を最適化できる。また、送受波器２に個体差があったとしても、その送受波器２に含まれる超音波振動子２１の実際の送信電圧および送信電流を測定できるため、超音波振動子２１に最適な送信条件を魚群探知装置１００（水中探知装置）に設定できる。さらに、水中の温度等、水中の環境が変化しても、その環境下において、超音波振動子２１の送信電圧および送信電流を測定できるため、水中の環境に応じた最適な送信条件を魚群探知装置１００（水中探知装置）に設定できる。よって、送受波器２に含まれる超音波振動子２１の送信条件を、簡易且つ精度良く最適化できる。

　図６に示したように、制御回路１０１は、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９で実使用条件（ステップＳ２０４、Ｓ２０５の上限値）のもとで、それぞれ測定された送信電圧および送信電流に基づいて、超音波振動子の送信条件の最適化を行う。この処理によれば、実使用の条件のもとで超音波振動子２１の送信条件が最適化されるため、魚群探知装置１００（水中探知装置）の実使用に、最適化された送信条件で適正に超音波振動子２１から送波を行うことができる。

　図６に示したように、制御回路１０１は、送信条件の最適化として、送信電圧の最適化
を行う。この場合、制御回路１０１は、送信電圧および送信電流から算出される送信電力と、送信電流とが、それぞれの上限値を超えない範囲内において（Ｓ２０４：ＮＯ、Ｓ２０５：ＮＯ）、送信電圧を高めることにより（Ｓ２０９）、送信電圧の最適化を行う。これにより、送信電力および送信電流がそれぞれの上限値を超えない範囲において、なるべく高い送信電圧を送信電圧の最適値に設定できる。

　図６に示したように、制御回路１０１は、現在の送信電圧により測定された送信電力および送信電流がそれぞれの上限値に満たないことを条件に（Ｓ２０４：ＮＯ、Ｓ２０５：ＮＯ）、超音波振動子２１に印加される送信電圧を、現在の送信電圧より所定電圧だけ高める制御（Ｓ２０９）を、繰り返し実行する。これにより、送信電圧の増加に伴い、送信電力および送信電流を徐々に各々の上限値に近づけることができ、なるべく高い電圧値に送信電圧を円滑に設定できる。

　図６に示したように、制御回路１０１は、現在の送信電圧により測定された送信電力および送信電流がそれぞれの上限値を超えた場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳまたはＳ２０５：ＹＥＳ）、送信電圧を所定電圧だけ低減させて、当該上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御（Ｓ２０８）を行う。

　また、制御回路１０１は、送信電圧を所定電圧だけ低減させて、上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御を行った後に（Ｓ２０８）、条件（Ｓ２０４、Ｓ２０５）が満たされている場合に（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、送信電圧の最適化を完了とする（Ｓ２０７）。

　この場合、ステップＳ２０９の所定電圧は、送信電圧を増減可能な最小幅の電圧に設定され得る。これにより、送信電力および送信電圧が各々の上限値からやや低い値にある状態から送信電圧を所定電圧値だけ高めた場合に、送信電力および送信電流が各々の上限値を大きく超えてしまうことを抑制できる。よって、過度の送信電力および送信電流が超音波振動子２１および送信系に印加されて超音波振動子２１および送信系に破損等の不具合が生じることを防ぐことができる。

　図４に示したように、制御回路１０１は、送信条件の最適化として、送信周波数の最適化を行う。この場合、制御回路１０１は、送信信号の周波数を変化させながら送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から送信電圧および送信電流を取得し（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、周波数ごとに取得した送信電圧および送信電流から等価並列抵抗を算出し（Ｓ１０３）、算出した等価並列抵抗の値が最小となる周波数を送信周波数の最適値として取得する（Ｓ１０７）。これにより、超音波振動子２１に対し最も効率よく電力を印加できる送信周波数を、水中探知装置に設定できる。

　＜変更例１＞
　上記実施形態では、送信周波数および送信電圧の最適化が行われたが、変更例１では、他船と送信周波数が重複した場合に他の送信周波数に適宜切り替え可能とするための処理が、送信電圧の最適化の処理においてさらに実行される。

　図７は、変更例１に係る、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　図７では、便宜上、ステップＳ２０４以降の処理フローが示されている。ステップＳ２０１～Ｓ２０３の処理は、図６の対応する処理と同様である。図７のフローチャートでは
、図６のフローチャートにステップＳ２１０が追加されている。図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２１０以外のステップの処理は、図６の対応するステップと同様である。

　ステップＳ２０４、Ｓ２０５の判定が何れもＮＯの場合、制御回路１０１は、さらに、超音波の送波に用いられ得る複数の送信周波数、すなわち、上述の公称帯域における全ての周波数おいて、現在の送信電圧により取得される送信電力および送信電流がそれぞれの上限値を超えないか否かを判定する（Ｓ２１０）。

　ステップＳ２１０において、制御回路１０１は、公称帯域内において送信周波数を所定周波数間隔で変化させながら、現在の送信電圧で送信信号を送信回路１０３に出力させ、各周波数における送信電圧および送信電流をそれぞれ送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から取得する。制御回路１０１は、取得した各周波数の送信電圧および送信電流について、周波数ごとに送信電力を算出する。そして、制御回路１０１は、各周波数の送信電流および送信電力に対してステップＳ２０４、Ｓ２０５と同様の判定を行う。

　制御回路１０１は、何れかの周波数において、送信電流および送信電力の何れかがそれぞれの上限値（ステップＳ２０４、Ｓ２０５と同様の上限値）を超えていれば、ステップＳ２１０の判定をＮＯとして、現在の送信電圧を所定電圧だけ低減させる（Ｓ２０８）。他方、何れかの周波数においても、送信電流および送信電力の何れもそれぞれの上限値（ステップＳ２０４、Ｓ２０５と同様の上限値）を超えていなければ、ステップＳ２１０の判定をＹＥＳとして、処理をステップＳ２０６に進める。ステップＳ２０６以降の処理は、上記実施形態における図６の処理と同様である。

　変更例１の処理によれば、ステップＳ２０７において設定された送信電圧の最適値は、送信周波数が、図４の処理により設定された最適値から公称帯域の範囲内で他の周波数に変更されたとしても、送信電流および送信電力がそれぞれの上限値を超えることがない電圧値に設定される。よって、他船から送波された超音波との干渉等により、超音波振動子２１の送信周波数を最適値から他の送信周波数に切り替えた場合であっても、ステップＳ２０７で得られた最適値に送信電圧が設定されることにより、他の送信周波数においてなるべく高い電圧値に設定された（最適化された）送信電圧での超音波の送波を適正に行うことができる。

　なお、図７のステップＳ２１０では、公称帯域内の全ての周波数について、ステップＳ２０４、Ｓ２０５の条件が満たされるかが判定されたが、判定対象とされる周波数は、これに限られるものではない。たとえば、公称帯域内において予め設定された数個（複数）の周波数が、ステップＳ２１０の判定対象とされてもよく、あるいは、図４の処理において、等価並列抵抗の値が上位から２～５番目程度の複数の周波数が、ステップＳ２１０の判定対象とされてもよい。

　また、変更例１では、図７に示したように、送信電圧を最適化するための処理において、予め、他船との送信周波数の干渉が生じても即座に送信周波数を変更できるようにステップＳ２１０が追加された。しかし、これに限らず、図４および図６の処理によりそれぞれ得られた最適値を送信信号の送信周波数および送信電圧に設定して実動作が行われた後、他船との送信周波数の干渉が生じたことに応じて、他船との干渉がない送信周波数により図６の処理が行われて、送信電圧の最適値が再設定されてもよい。

　＜変更例２＞
　上記実施形態では、図３、図４および図６の最適化処理が、魚群探知装置１００の起動
直後や、動作中断時、または、ユーザからの任意の指示により実行された。これに対し、変更例２では、魚群探知装置１００の実動作に並行して、これらの最適化処理が実行される。より詳細には、制御回路１０１は、魚群探知のために超音波の送波および受波を行う１シーケンスにおいて、さらに、送信条件の最適化のための送信信号を送信回路１０３に出力させる。

　図８は、送信周波数の最適化処理を行うために１シーケンスに追加されるテスト期間を模式的に示す図である。

　図８に示すように、１シーケンスは、超音波を送波するための送波期間および超音波の反射波を受波する受波期間とともに、送信周波数の最適化のための送信信号（以下、「テスト信号」という）を印加するためのテスト期間が設定されている。

　送波期間では、送信周波数および送信電圧がそれぞれ最適値ｆ０および最適値Ｖ０である送信信号により、超音波の送波が行われる。魚群探知装置１００の起動時における最適値ｆ０、Ｖ０は、たとえば、起動に応じて図４および図６の処理が行われて取得され得る。あるいは、起動時の最適値ｆ０、Ｖ０は、デフォルトの値であってもよく、前回の魚群探知装置１００の動作終了時点に取得された最適値ｆ０、Ｖ０であってもよい。その後、制御回路１０１は、最適値ｆ０、Ｖ０の送信信号で送波および受波を行いながら、テスト期間おいて、テスト信号の周波数を公称帯域内で変化させながら、送信周波数の最適化処理（図９）を実行する。

　図８を参照して、制御回路１０１は、シーケンスＳ１のテスト期間において、周波数ｆ１および電圧値Ｖｓのテスト信号を送信回路１０３に出力させる。周波数ｆ１は、たとえば、公称帯域における最小の周波数である。また、電圧値Ｖｓは、図４のステップＳ１０２において設定される初期値である。次のシーケンスＳ２のテスト期間において、制御回路１０１は、周波数ｆ２および電圧値Ｖｓのテスト信号を送信回路１０３に出力させる。周波数ｆ２は、たとえば、公称帯域における下から２番目の周波数である。

　こうして、制御回路１０１は、各シーケンスのテスト期間において周波数のみを公称帯域内で変化させたテスト信号を送信回路１０３に出力させる。制御回路１０１は、シーケンスｎのテスト期間において、公称帯域内における最後の周波数ｆｎのテスト信号を送信回路１０３に出力させることにより、送信周波数の最適化処理を行うためのテスト信号の出力を終了する。

　図９は、変更例２に係る、送信周波数を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　図９のフローチャートでは、図４のフローチャートのステップＳ１０１、Ｓ１０２がステップＳ１１１、Ｓ１１２に置き換えられている。その他のステップの処理は、図４の対応するステップと同様である。

　ステップＳ１１１において、制御回路１０１は、図８のテスト期間に公称帯域内の１つの対象周波数を設定する。ステップＳ１１２において、制御回路１０１は、１シーケンスのテスト期間において、この対象周波数かつ電圧値が初期値の送信電圧のテスト信号を送信回路１０３に出力させ、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から送信電圧および送信電流をそれぞれ取得する（Ｓ１０２）。以下、ステップＳ１０３、Ｓ１０４において、制御回路１０１は、取得した送信電圧および送信電流から等価並列抵抗の値を算出および記憶する。

　制御回路１０１は、テスト期間に設定する対象周波数を公称帯域内で変化させながら、シーケンスごとに、ステップＳ１１１～Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。こうして、公称帯域内の全ての周波数について等価並列抵抗の値の算出および記憶が完了すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御回路１０１は、そのうち最小の等価並列抵抗の値に対応する対象周波数を、送信周波数の最適値に設定し（Ｓ１０６、Ｓ１０７）、図９の処理を終了する。

　なお、変更例２においても、上記実施形態の送信周波数の最適化処理と同様、等価並列抵抗の値を算出するごとに、それまでに最小であるとしてメモリ１０２に記憶させた等価並列抵抗の値と算出された等価並列抵抗の値とを比較し、算出された等価並列抵抗の値の方が小さければ、それまでに最小であった等価並列抵抗の値に代えて、算出された等価並列抵抗の値をメモリ１０２に記憶させていく方法が用いられてもよい。

　図１０は、送信電圧の最適化処理を行うために１シーケンスに追加されるテスト期間を模式的に示す図である。

　図１０の各シーケンスは、図８のシーケンスＳｎに続いて行われる。図８の各シーケンスでは、各テスト期間において、テスト信号の電圧値Ｖｓは変更されずに、テスト信号の周波数がｆ１～ｆｎに変更されたが、図１０の各シーケンスでは、各テスト期間において、テスト信号の周波数ｆ０は変更されずに、テスト信号の電圧値がＶ１～Ｖｍに変更される。周波数ｆ０は、図９の処理で得られた送信周波数の最適値である。電圧値Ｖ１は、図６のステップＳ２０２における送信電圧の初期値である。

　図１１は、変更例２に係る、送信電圧を最適化するための処理を示すフローチャートである。

　図１１のフローチャートでは、図６のフローチャートのステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０８、Ｓ２０９がステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３、Ｓ２１４にそれぞれ置き換えられている。その他のステップの処理は、図６の対応するステップと同様である。

　ステップＳ２１１において、制御回路１０１は、各シーケンスのテスト期間におけるテスト信号の送信周波数を、図９の処理で得られた最適値に設定する。ステップＳ２１２において、制御回路１０１は、最初のシーケンスのテスト期間におけるテスト信号の送信電圧を初期値に設定する。その後、制御回路１０１は、最初のシーケンスのテスト期間において、ステップＳ２１１、Ｓ２１２で設定した送信周波数および送信電圧のテスト信号を送信回路１０３に出力させて、ステップＳ２０３～Ｓ２０６の処理を行う。

　ステップＳ２０４～Ｓ２０６の判定が何れもＮＯである場合、制御回路１０１は、次のシーケンスにおけるテスト信号の送信電圧を、所定電圧だけ増加させる（Ｓ２１４）。他方、ステップＳ２０４、Ｓ２０５の何れかの判定がＹＥＳである場合、制御回路１０１は、次のシーケンスにおけるテスト信号の送信電圧を、所定電圧だけ低減させる（Ｓ２１３）。

　制御回路１０１は、ステップＳ２０６の判定がＹＥＳになるまで、ステップＳ２０３～Ｓ２０６、Ｓ２１３、Ｓ２１４の処理を繰り返し実行し、各シーケンスのテスト期間に設定されるテスト信号の送信電圧を変更する。そして、ステップＳ２０６の判定がＹＥＳになると、そのときに設定されているテスト信号の送信電圧の電圧値を、送信電圧の最適値に設定し（Ｓ２０７）、図１１の処理を終了する。

　こうして、図１１の処理を終了すると、制御回路１０１は、図９および図１１の処理に
より得られた送信周波数および送信電圧の最適値を、魚群探知のその後の実動作における送信周波数および送信電圧に設定する。そして、制御回路１０１は、再び、図９の処理を実行して送信周波数の最適値を取得し、さらに図１１の処理を実行して送信電圧の最適値を取得する。制御回路１０１は、新たに取得した各最適値を、その後の実動作における送信周波数および送信電圧に再設定する。その後、制御回路１０１は、送信周波数および送信電圧を再設定する処理を繰り返し実行する。こうして、制御回路１０１は、随時得られた各最適値を実動作における送信周波数および送信電圧に再設定して、魚群探知のための送受波を行う。

　このように、図８～図１１の処理では、魚群探知のために超音波の送波および受波が行われる１シーケンスにおいて、さらに、送信条件の最適化のための送信信号（テスト信号）が送信回路１０３から出力される。すなわち、制御回路１０１は、魚群探知のための超音波の送波とは異なるタイミングで、送信条件の最適化のための送信信号（テスト信号）を送信回路１０３に出力させる。

　これにより、送受波の１シーケンスにおいて、最適化のための送信信号を送信回路１０３に並行して出力でき、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９により送信電圧および送信電流を測定できる。よって、実際の魚群探知動作に並行して、リアルタイムで、超音波振動子２１の送信条件を最適化できる。

　なお、図８および図９の処理では、各シーケンスのテスト信号により送波された超音波の反射波が、送波期間において送波された探知用の超音波の反射波とともに、受波期間において受波され得る。しかし、各シーケンスのテスト信号の周波数は、その大半が、送波期間の送信周波数と異なるため、テスト信号の反射波に基づく受信信号は、その大半が、受信回路１０４のフィルタにおいて除去される。

　また、テスト期間においては、送信電圧測定回路１０８および送信電流測定回路１０９から送信電流、送信電圧および位相が得られれば十分であるため、テスト信号の出力期間すなわちテスト期間は、顕著に短くてよい。このため、仮に、テスト信号に基づく受信信号を、送波期間の送信信号に基づく受信信号からフィルタにより除去し得ないことが生じても、エコー画像に対するテスト信号の影響は、無視し得る程度のものである。よって、図８のように、１シーケンスにテスト期間を含めてテスト信号を出力したとしても、エコー画像には、その影響が殆ど生じない。

　同様に、図１０のように、１シーケンスにテスト期間を含めてテスト信号を出力したとしても、エコー画像には、その影響が殆ど生じない。よって、変更例２の構成によれば、魚群探知の実動作を適切に行いつつ、超音波振動子２１の送信条件の最適化をリアルタイムで適正に行うことができる。

　なお、図１１の処理が、上記変更例１（図７）と同様に修正される場合、ステップＳ２１０では、各シーケンスのテスト期間において、送信周波数が公称帯域内において変更されつつ、現在の送信電圧により、ステップＳ２０４、Ｓ２０５と同様の処理が実行されればよい。これにより、図７と同様の処理が実現される。この場合も、上記変更例１と同様、ステップＳ２１０において処理対象とされる周波数は、公称帯域内の全ての周波数でなくてもよく、公称帯域に含まれる数個（複数）の周波数であってもよい。

　＜その他の変更例＞
　本発明は、上記実施形態および変更例１、２に制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記構成の他に種々の変更が可能である。

　たとえば、上記実施形態および変更例１、２では、送信条件の最適化として、送信周波数の最適化および送信電圧の最適化が行われたが、送信条件の最適化はこれに限られるものではない。たとえば、送信周波数の最適化の処理および送信電圧の最適化の処理の何れか一方のみが行われ、他方は、デフォルト等で設定された値が用いられてもよい。具体的には、図４の処理が省略され、図６の処理のみが行われる場合、図６のステップＳ２０１では、たとえば、サービスマンにより設定され、メモリ１０２に記憶された、当該魚群探知装置１００および送受波器２に適する周波数が、送信周波数に設定されてもよい。

　また、送信周波数の最適化処理と送信電圧の最適化処理は、必ずしも、対として実行されなくてもよい。たとえば、送信周波数および送信電圧のそれぞれの最適化処理が行われた後、一定期間は、送信電圧の最適化処理のみが実行されてもよい。

　また、図８および図１０では、一連のシーケンスの全てにテスト期間が設定されたが、所定数のシーケンスごとにテスト期間が設定されて、図９および図１１の処理が実行されてもよい。また、魚群探知装置１００の実動作期間の全てにおいて、図９および図１１の処理が並行して行われなくてもよく、たとえば、所定時間ごと、あるいは、所定走行距離ごとに、図９および図１１の処理が魚群探知装置１００の実動作に並行して行われてもよい。

　また、図８および図１０では、各シーケンスの先頭にテスト期間が設定されたが、各シーケンスにおけるテスト期間の位置は、これに限られるものではない。たとえば、受波期間に続いてテスト期間が設定されてもよい。

　また、上記実施形態および変更例１、２では、船１に搭載される魚群探知装置１００に本発明を適用した例が示されたが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。たとえば、定置網に設置される魚群探知装置に本発明が適用されてもよく、あるいは、スキャニングソナー等、魚群探知装置以外の水中探知装置に本発明が適用されてもよい。また、送受波器は、必ずしも、１つの超音波振動子が送波と受波の両方に用いられる構成でなくてもよく、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子とを個別に備える構成であってもよい。

　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。

　なお、本発明は、特許請求の範囲に記載した水中探知装置、水中探知方法およびプログラムに係る態様以外に、超音波送受信装置、超音波送受信方法および超音波送受信装置の制御回路に所定の機能を実行させるプログラムとしても抽出され得る。この態様に係る超音波送受信装置は、特許請求の範囲に記載された送信回路、送信電圧測定回路、送信電流測定回路および制御回路と同様の構成を備え、この態様に係る超音波送受信方法およびプログラムは、特許請求の範囲に記載された方法およびプログラムと同様の工程および機能を備え得る。

　２１　超音波振動子
　１００　魚群探知装置（水中探知装置）
　１０１　制御回路
　１０８　送信電圧測定回路
　１０９　送信電流測定回路

Claims

　送信電圧および送信電流を超音波振動子に供給する送信回路と、
　前記送信電圧を測定する送信電圧測定回路と、
　前記送信電流を測定する送信電流測定回路と、
　前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路でそれぞれ測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う制御回路と、を備えた、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路で実使用条件のもとで、それぞれ測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１または２に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信条件の最適化として、前記送信電圧の最適化を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項３に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信電圧および前記送信電流から算出される送信電力と、前記送信電流とが、それぞれの上限値を超えない範囲内において、前記送信電圧を高めることにより、前記送信電圧の最適化を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項４に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、現在の送信電圧により測定された前記送信電力および前記送信電流がそれぞれの前記上限値に満たないことを条件に、前記送信電圧を、前記現在の送信電圧より所定電圧だけ高める制御を、繰り返し実行する、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項５に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、現在の送信電圧により測定された前記送信電力および前記送信電流がそれぞれの前記上限値を超えた場合には、送信電圧を所定電圧だけ低減させて、当該上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項６に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信電圧を所定電圧だけ低減させて、当該上限値を超える直前の送信電圧に戻す制御を行った後に前記条件が満たされている場合に、前記送信電圧の最適化を完了とする、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項５に記載の水中探知装置において、
　前記所定電圧は、前記送信電圧を増減可能な最小幅の電圧である、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項５に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信電力および前記送信電流が、前記超音波の送波に用いられる
複数の送信周波数において前記それぞれの上限値を超えない範囲で、前記送信電圧を前記所定電圧だけ高める制御を繰り返し実行する、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、前記送信条件の最適化として、送信周波数の最適化を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１０に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、送信信号の周波数を変化させながら、前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路から前記送信電圧および前記送信電流を取得し、前記周波数ごとに取得した前記送信電圧および前記送信電流から等価並列抵抗の値を算出し、算出した前記等価並列抵抗の値が最小となる前記周波数を前記送信周波数の最適値として取得する、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１または１０に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、探知のために前記超音波の送波および受波を行う１シーケンスにおいて、さらに、前記送信条件の最適化のための送信信号を前記送信回路に出力させる、
ことを特徴とする水中探知装置。
　請求項１２に記載の水中探知装置において、
　前記制御回路は、探知のための前記超音波の送波とは異なるタイミングで、前記送信条件の最適化のための送信信号を前記送信回路に出力させる、
ことを特徴とする水中探知装置。
　水中に超音波を送波するための超音波振動子の送信条件を自動で最適化する送信条件の最適化方法であって、
　実使用時に前記超音波振動子に供給される送信電圧および送信電流を測定し、
　測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う、
ことを特徴とする送信条件の最適化方法。
　送信電圧および送信電流を超音波振動子に供給する送信回路と、前記送信電圧を測定する送信電圧測定回路と、前記送信電流を測定する送信電流測定回路と、を備える水中探知装置の制御回路に、
　実使用時に前記送信電圧測定回路および前記送信電流測定回路により測定された前記送信電圧および前記送信電流に基づいて、前記超音波振動子の送信条件の最適化を行う機能を実行させる、プログラム。