JP6722521B2 - 水中探知システム - Google Patents

Description

本発明は、物標を探知するための水中探知システムに関するものである。

例えば特許文献１には、超音波ビームを水中に送信して３次元領域をスキャンし、受信したエコーに基づいてスキャン領域内の水中情報（例えば魚群）を３次元画像として表示する水中探知装置（ソナー）が開示されている。特許文献１に開示されるソナーでは、所定の３次元領域に対して無指向性の送信ビームが形成される。一方、受信時には、ビーム幅が狭い受信ビームとしてのペンシルビームが形成され、その受信ビームが３次元領域内においてスキャンされる。また、これと同様のソナーは、特許文献２、特許文献３等にも開示されている。これらのソナーでも、ビーム幅が広い送信ビームが形成され、ビーム幅が狭い受信ビームが形成される。

また、一般的なスキャニングソナーでは、鉛直方向のビーム幅が狭い送信波が自船を中心とした全方位に一度に送波された後、同じく鉛直方向のビーム幅が狭い受信ビームが自船を中心として回転させられる。これにより、ソナーが搭載された自船を基準とした所望のチルト角方向付近に存在する魚群を探知することができる。

また、既知のスキャニングソナーでは、探知領域から得られた受信信号に基づいて生成された画像用信号を上方から視た水平面画像が表示されていた。

特許第５０８９３１９号公報 特開昭６０−７８３７２号公報 特許第２８８５９８９号公報

ところで、上述した一般的なスキャニングソナーを用いて３次元的な広がりを持つ領域を探知しようとした場合、鉛直方向に狭いビーム幅を有するビームのチルト角を徐々に変化させることにより、３次元領域をスキャンすることが考えらえる。しかしそうすると、通常のスキャニングソナーと比べて演算負荷が極端に大きくなる。そうすると、装置が大型化し、製造コストも高くなってしまう。一方、装置を大型化することなく上述のように３次元領域をスキャンすることも考えられるが、そうすると、画像の更新周期が長くなるため、リアルタイムな情報を得にくい、という問題がある。

また、上述した既知のスキャニングソナーのように、画像用信号を上方から視た水平面画像だけでは、魚群が上下方向に重なって存在していた場合に、下側の魚群を見逃してしまう可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、システム全体のコストを抑えつつ、ユーザにとって利便性の高い水中探知システムを提供することである。

また、本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、魚群の探知漏れを防止可能な水中探知システムを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る水中探知システムは、複数の送受波素子を有する送受波器と、第１送信波及び該第１送信波よりも鉛直方向におけるビーム幅が広い第２送信波を送波する前記複数の送受波素子を駆動する送信回路部と、前記第１送信波の反射波に基づいて第１受信信号を生成し前記第２送信波の反射波に基づいて第２受信信号を生成する受信回路部と、前記第１送信波の基となる第１駆動信号を前記送信回路部に生成させる第１制御部と、前記受信回路部から出力された前記第１受信信号に基づいて第１画像を生成する第１画像生成部と、前記第２送信波の基となる第２駆動信号を前記送信回路部に生成させる第２制御部と、前記受信回路部から出力された前記第２受信信号に基づいて第２画像を生成する第２画像生成部と、を備えている。

また、上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る水中探知システムは、複数の送受波素子を有する送受波器と、３次元的領域に伝搬する３次元送信波を送波する前記複数の送受波素子を駆動する送信回路部と、前記３次元送信波の反射波に基づいて受信信号を生成する受信回路部と、前記受信信号に基づいて生成され、前記３次元的領域に含まれる各位置に対応して得られた、それぞれの３次元的な位置情報及びエコー強度情報を有する３次元領域画像用データ、を生成する３次元領域画像用データ生成部と、前記３次元領域画像用データの前記３次元的な位置よりも上方に位置する上側水平面に前記３次元領域画像用データが投影された上側水平面画像、及び前記３次元領域画像用データの前記３次元的な位置よりも下方に位置する下側水平面に前記３次元領域画像用データが投影された下側水平面画像、をそれぞれ生成する画像生成部と、を備えている。

本発明によれば、システム全体のコストを抑えつつ、ユーザにとって利便性の高い水中探知システムを提供できる。また、本発明によれば、魚群の探知漏れを防止可能な水中探知システムを提供できる。

本発明の実施形態に係る水中探知システムの構成を示すブロック図である。 送受波器から送波される第１送信波の送波範囲を模式的に示す図である。 送受波器から送波される第２送信波の送波範囲を模式的に示す図である。 受信機の構成を示すブロック図である。 第１表示装置に表示される表示画面の一例を模式的に示す図である。 処理装置の構成を示すブロック図である。 上側水平面画像の一例を模式的に示す図である。 下側水平面画像を生成する過程で生成される下方視水平面画像を模式的に示す図である。 下側水平面画像の一例を模式的に示す図である。 第２画像生成部が生成する上側水平面画像及び下側水平面画像の生成過程を模式的に示す図である。 水中探知システムの動作を説明するためのフローチャートである。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される３次元領域画像の一例を示す図である。 変形例に係る水中探知システムの構成を示すブロック図である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される２つの３次元領域画像の一例を示す図であって、（Ａ）は上側水平面画像を示す図、（Ｂ）は鉛直面画像を示す図である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像の一例を示す図である。 図１５に示す上側水平面画像に対応して表示される鉛直面画像であって、（Ａ）は後方視鉛直面画像、（Ｂ）は左方視鉛直面画像である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される後方視鉛直面画像の一例を示す図である。 図１７に示す後方視鉛直面画像に対応して表示される上側水平面画像である。 図１７に示す後方視鉛直面画像に対応して表示される下側水平面画像である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像の一例を示す図である。 図２０に示す上側水平面画像に対応して表示される鉛直面画像であって、（Ａ）は後方視鉛直面画像、（Ｂ）は左方視鉛直面画像である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像の一例を示す図である。 図２２に示す上側水平面画像に対応して表示される鉛直面画像であって、（Ａ）は後方視鉛直面画像、（Ｂ）は左方視鉛直面画像である。 変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される下側水平面画像の一例を示す図である。 図２４に示す下側水平面画像に対応して表示される鉛直面画像であって、（Ａ）は後方視鉛直面画像、（Ｂ）は左方視鉛直面画像である。 実施形態に係る水中探知システムの他の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る水中探知システム１について、図面を参照しつつ説明する。

［水中探知システムの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る水中探知システム１の構成を示すブロック図である。本実施形態の水中探知システム１は、例えば、漁船などの船舶に設けられている。以下では、水中探知システム１を備えている船舶を「自船」という。なお、図１では、受信機８及び処理装置５が有する構成要素のうちの一部のみを図示している。

図１に示すように、本実施形態に係る水中探知システム１は、スキャニングソナー１０と、処理装置５と、第２表示装置６とを備えている。水中探知システム１は、一般的に知られているスキャニングソナー１０に、処理装置５及び第２表示装置６が外付けされた構成となっている。

スキャニングソナー１０は、送受波器２と、送受信装置３と、第１表示装置４とを備えている。

送受波器２は、超音波を送受信する機能を有し、自船の船底に取り付けられている。例えば一例として、送受波器２は、略円筒形状であって、その軸方向が鉛直方向に沿い、半径方向が水平方向に沿うように配置されている。

詳細には、送受波器２は、略円筒形状の筐体と、この筐体の外周面に取り付けられた複数の送受波素子としての超音波振動子（図示省略）とを有している。超音波振動子は、超音波を水中に送信するとともに、エコーを受信し、このエコーを電気信号に変換して受信機８へ出力する。なお、本実施形態において、送受波器２は、筐体が円筒形の場合を示したが、形状は特に限定されるものではなく、例えば、球形等のように他の形状とすることもできる。

図２は、送受波器２から送波される第１送信波の送波範囲を模式的に示す図である。また、図３は、送受波器２から送波される第２送信波の送波範囲を模式的に示す図である。図２及び図３では、自船Ｓに搭載された送受波器２から送波される送信波の送波範囲が、ドットハッチングが施された箇所によって模式的に表されている。

本実施形態では、送受波器２からは、２種類の送信波、具体的には図２に示すような第１送信波、及び図３に示すような第２送信波が送波される。送受波器２は、自船を中心とする水平方向の全方位へ送信波を送波する。

第１送信波は、鉛直方向におけるビーム幅θ_１が比較的狭い送信波である。第１送信波のビーム幅θ_１は、例えば一例として８度程度であるが、これに限らず、２０度未満であればよい。第１送信波が送波される領域を、以下では２次元的領域Ｚ１と称する。このように、第１送信波が送波される領域を２次元的領域Ｚ１と称する理由は、以下の通りである。すなわち、第１送信波の鉛直方向におけるビーム幅θ_１は、送受波器２で実現可能な最小の鉛直方向のビーム幅、或いはそれに近い値である。よって、第１送信波が送波される領域は、空間的な拡がりが比較的狭い領域であるため、本明細書では、その領域を、２次元的領域Ｚ１と称する。

第２送信波は、鉛直方向におけるビーム幅θ_２が第１送信波よりも広い送信波である。第２送信波のビーム幅θ_２は、例えば一例として３０度程度であるが、これに限らず、２０度以上であればよい。第２送信波が送波される領域を、以下では３次元的領域Ｚ２と称する。このように、第２送信波が送波される領域を３次元的領域Ｚ２と称する理由は、以下の通りである。すなわち、第１送信波の鉛直方向におけるビーム幅θ_１は、上述のように比較的狭いビーム幅であるのに対し、２０度以上のビーム幅θ_２を有する第２送信波は、第１送信波と比べて十分にビーム幅が広いと考えることができる。よって、本明細書では、このように十分にビーム幅が広い第２送信波が送波される３次元的な拡がりが比較的大きい領域を、３次元的領域Ｚ２と称する。

送受波器２では、例えば一例として、第１送信波の送信及び該第１送信波の反射波の受信が行われる送受信が複数回行われた後、第２送信波の送信及び該第２送信波の反射波の受信が行われる送受信が１回、行われる。すなわち、本実施形態では、第２送信波が送波される頻度は、第１送信波が送波される頻度よりも少ない。

送受信装置３は、送受切替部３ａと、送信機７と、受信機８とを備えている。送受信装置３は、ハードウェア・プロセッサ９（例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）、アナログ回路、及び不揮発性メモリ等のデバイスで構成される。ハードウェア・プロセッサ９は、以下で詳しく説明する第１制御部７ｂ、直交検波部１３、第１ビーム形成部１４、フィルタ部１５、及び第１画像生成部１６として機能する。例えば、ＣＰＵが不揮発性メモリからプログラムを読み出して実行することにより、ハードウェア・プロセッサ９が、第１制御部７ｂ、直交検波部１３、第１ビーム形成部１４、フィルタ部１５、及び第１画像生成部１６として機能する。

送受切替部３ａは、送受波器２に対する信号の送信と受信とを切り替えるためのものである。具体的には、送受切替部３ａは、送受波器２を駆動させるための駆動信号を送受波器２へ送信するときは、送信機７が出力する駆動信号を送受波器２へ出力する。一方、送受切替部３ａは、受信信号を送受波器２から受信するときは、送受波器２が受信した受信信号を受信機８へ出力する。

送信機７は、送受波器２から送波される送信波の基となる駆動信号を生成するためのものである。送信機７は、送信回路部７ａと、第１制御部７ｂとを有している。

送信回路部７ａは、第１制御部７ｂ、及び詳しくは後述する処理装置５の第２制御部２０によって制御されることにより、駆動信号を生成する。具体的には、送信回路部７ａは、各超音波振動子に対応して設けられている送信回路（図示省略）を有し、各送信回路が第１制御部７ｂによって適宜、制御されることにより、第１駆動信号を生成する。第１駆動信号とは、送受波器２から送波される第１送信波（上述したような、鉛直方向におけるビーム幅が８度程度の送信波）の基となる信号である。また、送信回路部７ａは、各送信回路が第２制御部２０によって制御されることにより、第２駆動信号を生成する。第２駆動信号とは、送受波器２から送波される第２送信波（上述したような、鉛直方向におけるビーム幅が３０度程度の送信波）の基となる信号である。

第１制御部７ｂは、送信回路部７ａが有する複数の送信回路のそれぞれを適宜、制御することにより、送信回路部７ａに第１駆動信号を生成させる。

図４は、受信機８の構成を示すブロック図である。受信機８は、アナログ部１１と、Ａ／Ｄ変換部１２と、直交検波部１３と、第１ビーム形成部１４と、フィルタ部１５と、第１画像生成部１６とを有している。アナログ部１１及びＡ／Ｄ変換部１２は、送信波の反射波に基づいて受信信号を生成する受信回路部として設けられている。

アナログ部１１は、送受波器２からの電気信号を増幅するとともに、その帯域を制限することで不要な周波数成分を除去する。アナログ部１１は、第１送信波の反射波から得られた電気信号、及び第２送信波の反射波から得られた電気信号、の双方に対して処理を行う。

Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログ部１１で生成された電気信号を、デジタル信号としての受信信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１２は、第１送信波の反射波から得られた電気信号を処理して第１受信信号を生成し、第２受信波の反射波から得られた電気信号を処理して第２受信信号を生成する。

直交検波部１３は、各超音波振動子から得られた第１受信信号及び第２受信信号に直交検波処理を適用して、Ｉ信号及びＱ信号を生成する。これらの信号は、Ｉ信号を実部、Ｑ信号を虚部とする複素信号として処理される。直交検波部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２から出力される受信信号が第１受信信号である場合、生成した複素信号を、第１複素信号として第１ビーム形成部１４へ出力する。一方、直交検波部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２から出力される受信信号が第２受信信号である場合、生成した複素信号を、第２複素信号として処理装置５へ出力する。なお、直交検波部１３から処理装置５への第２複素信号の出力は、それらの第２複素信号が、送受信装置３が有する記憶部（図示省略）に一旦記憶された後に行われてもよい。

なお、ここでは、直交検波部１３で第２複素信号を生成した後、その第２複素信号を処理装置５へ出力する例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、Ａ／Ｄ変換部１２で生成された第２受信信号が処理装置５へ出力された後、処理装置５内で直交検波処理が行われてもよい。

第１ビーム形成部１４は、特定の複数の超音波振動子から得られた第１複素信号にビーム形成処理（具体的には、整相加算）を行って、特定の方向に鋭い指向性を有する単一の超音波振動子によって得られるものと等価な信号である第１ビーム信号を生成する。第１ビーム形成部１４は、ビーム形成処理を行う対象となる超音波振動子の組合せを変えながらこの処理を繰り返し行うことによって、各方位に指向性を有する多数の第１ビーム信号を生成する。第１ビーム形成部１４は、図２を参照して、鉛直方向に比較的狭いビーム幅θ_１（例えば一例として８度程度）を有する第１ビーム信号を生成する。

フィルタ部１５は、第１ビーム形成部１４が形成した第１ビーム信号に、帯域制限フィルタ、或いはパルス圧縮フィルタの処理を施すことにより、後述する第１画像（２次元領域画像）を生成するための２次元画像用信号を生成する。

第１画像生成部１６は、フィルタ部１５で生成された２次元画像用信号の振幅（具体的には、複素信号の絶対値）に基づいて、自船周囲における物標の分布を示す２次元領域画像を生成する。具体的には、第１画像生成部１６は、自船の送受波器２の位置を頂点とした円錐面上の分布を上方から視た画像（以下、水平モード画像Ｈ１と称する場合もある）、或いは、送受波器２を含む鉛直面上の分布を示す画像（以下、垂直モード画像Ｖ１と称する場合もある）、を生成する。なお、第１画像生成部１６で生成される画像は、ビーム幅が比較的狭い第１送信波から得られる信号に基づいて生成される画像であり、空間的な拡がりのない２次元的な面状の領域から得られた画像である。なお、水平モード画像Ｈ１が得られる領域は、図２におけるドットハッチングが施された領域である。

図５は、第１表示装置４に表示される表示画面４ａの一例を模式的に示す図である。第１表示装置４の表示画面４ａには、第１画像生成部１６で生成された水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１が表示される。例えば一例として、本水中探知システム１が有するキーボード等の操作機器（図示省略）をユーザが適宜、操作することにより、第１表示装置４に、水平モード画像Ｈ１と垂直モード画像Ｖ１とを切り替えて表示したり、或いはこれらを同時に表示したりすることができる。図５では、自船Ｓを基準とした２時の方位に魚群が存在している例が図示されている。

第１表示装置４では、エコー強度が高い信号が得られたエリアが高密度のドットハッチングが付されたエリアで示され、エコー強度が中程度の信号が得られたエリアが中密度のドットハッチングが付されたエリアで示され、エコー強度が低い信号が得られたエリアが低密度のドットハッチングが付されたエリアで示されている。以下では、高密度のドットハッチングが付されたエリアを高エコー強度エリアと称し、中密度のドットハッチングが付されたエリアを中エコー強度エリアと称し、低密度のドットハッチングが付されたエリアを低エコー強度エリアと称する。なお、実際の第１表示装置４では、高エコー強度エリアは赤色で示され、中エコー強度エリアは緑色で示され、低エコー強度エリアは青色で示されている。

処理装置５は、スキャニングソナー１０の送受信装置３とケーブル等により接続された機器であって、例えば一例としてＰＣ（パーソナルコンピュータ）で構成されている。処理装置５は、詳しくは後述するが、送受信装置３で処理された受信信号のうちの一部を処理するためのものである。

ところで、本実施形態に係る水中探知システム１は、スキャニングソナー１０によって自船付近の２次元的領域Ｚ１に含まれる物標が投影された画像（具体的には、水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１）を生成できるだけでなく、以下で詳しく説明する処理装置５によって、自船付近の３次元状の領域である３次元的領域Ｚ２（図３参照）に含まれる物標が投影された画像をも生成することができる。本水中探知システム１では、操作機器（図示省略）を介したユーザからの所定指示がない限りは、スキャニングソナー１０によって、２次元的領域Ｚ１に含まれる物標が投影された画像が生成される。一方、本実施形態に係る水中探知システム１では、ユーザからの所定指示があった場合には、処理装置５及びスキャニングソナー１０等が以下で説明するような動作を行うことにより、自船付近の３次元的領域Ｚ２に含まれる物標が投影された画像が生成される。なお、ここで説明したユーザの所定指示とは、図３のドットハッチングで示されるような３次元的領域Ｚ２に含まれる物標が投影された画像を生成させる指示である。以下では、この所定指示を、３次元領域画像生成指示と称する。

図６は、処理装置５の構成を示すブロック図である。処理装置５は、第２制御部２０と、第２ビーム形成部２１と、フィルタ部２２と、第２画像生成部２３とを有している。

第２制御部２０は、ユーザによる３次元領域画像生成指示を受けて、送信回路部７ａが有する複数の送信回路のそれぞれを適宜、制御することにより、送信回路部７ａに第２駆動信号を生成させる。第２制御部２０は、例えば送受波器２の形状が円筒形である場合には、鉛直方向のシェーディング係数の関数がシンク関数になるように、駆動信号の振幅と位相とを制御する。

第２ビーム形成部２１には、直交検波部１３からの第２複素信号が入力される。第２ビーム形成部２１は、特定の複数の超音波振動子から得られた第２複素信号にビーム形成処理（具体的には、整相加算）を行って、特定の方向に鋭い指向性を有する単一の超音波振動子によって得られるものと等価な信号である第２ビーム信号を生成する。第２ビーム形成部２１は、ビーム形成処理を行う対象となる超音波振動子の組合せを変えながらこの処理を繰り返し行うことによって、各方位に指向性を有する多数の第２ビーム信号を生成する。第２ビーム形成部２１は、第２送信波のビーム幅θ_２よりも狭いビーム幅を有する第２ビーム信号を生成し、そのチルト角を徐々に変えることにより、第２送信波が送波された範囲をスキャンする。なお、これらのビーム信号に基づいて生成される各３次元領域画像用データ（詳しくは後述する）の位置情報は、第２送信波が送波されてから受波されるまでの時間から得られる送受波器２から反射対象までの距離、及び第２ビーム信号の方位、に基づいて算出される。

フィルタ部２２は、第２ビーム形成部が形成した第２ビーム信号に、帯域制限フィルタ、或いはパルス圧縮フィルタの処理を施すことにより、後述する第２画像（３次元領域画像）を生成するための３次元領域画像用データを生成する。この３次元領域画像用データは、３次元的領域Ｚ２に含まれる各位置から得られた信号であって、各信号が得られた３次元的な位置及びエコー強度を情報として有している。

第２画像生成部２３は、フィルタ部２２で生成された３次元領域画像用データの振幅（具体的には、複素信号の絶対値）に基づいて、自船周囲における物標の分布を示す画像を生成する。具体的には、第２画像生成部２３は、３次元的領域Ｚ２（図３参照）から得られる信号に基づいて、第２画像としての３次元領域画像を生成する。

図７は、上側水平面画像Ｈ２_Ｕの一例を模式的に示す図である。また、図８は、下側水平面画像Ｈ２_Ｌを生成する過程で生成される下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を模式的に示す図である。また、図９は、下側水平面画像Ｈ２_Ｌの一例を模式的に示す図である。本実施形態では、第２画像生成部２３は、３次元領域画像として、図７に一例として示す上側水平面画像Ｈ２_Ｕ、及び図９に一例として示す下側水平面画像Ｈ２_Ｌ、を生成する。

図１０は、第２画像生成部２３が生成する上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌの生成過程を模式的に示す図である。図１０では、３次元直交座標にプロットされた３次元領域画像用データＳｇが所定平面（具体的には、上下前後方向に拡がる平面）で切断された断面が図示されている。図１０に示す３次元領域画像用データＳｇは、上述した場合と同様、赤色で示された（図１０では高密度のドットハッチングが付された）高エコー強度エリアＳ_Ｈと、緑色で示された（図１０では中密度のドットハッチングが付された）中エコー強度エリアＳ_Ｍと、青色で示された（図１０では低密度のドットハッチングが付された）低エコー強度エリアＳ_Ｌと、で構成される。

上側水平面画像Ｈ２_Ｕは、３次元領域画像用データＳｇが該３次元領域画像用データＳｇよりも上方に位置する上側水平面Ｐ_ＨＵに投影されることにより生成される。一方、下側水平面画像Ｈ２_Ｌは、３次元領域画像用データＳｇが該３次元領域画像用データＳｇよりも下方に位置する下側水平面Ｐ_ＨＬに投影されることにより生成される。

より詳しくは、第２画像生成部２３は、以下のようにして上側水平面画像Ｈ２_Ｕを生成する。具体的には、第２画像生成部２３は、図１０を参照して、３次元領域画像用データＳｇを上方から視た場合において、最も手前側（上側）に見える色を上側水平面Ｐ_ＨＵに付すことにより、上側水平面画像Ｈ２_Ｕを生成する。但し、本実施形態では、緑色及び青色で示されるエリアＳ_Ｍ，Ｓ_Ｌについて適当な透過度を設定することにより、手前側が青色で覆われている緑色のエリアＳ_Ｍが上側水平面Ｐ_ＨＵに投影され、手前側が青色及び緑色の少なくともいずれか一方に覆われている赤色のエリアＳ_Ｈが上側水平面Ｐ_ＨＵに投影される。なお、手前側が青色及び緑色の少なくともいずれか一方に覆われている赤色のエリアＳ_Ｈについては、赤色とは別の色（例えば一例として黄土色）で表示される。これにより、図７に示すような上側水平面画像Ｈ２_Ｕが生成される。

また、第２画像生成部２３は、以下のようにして下側水平面画像Ｈ２_Ｌを生成する。まず、第２画像生成部２３は、下側水平面画像Ｈ２_Ｌの基となる下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を生成する。

具体的には、第２画像生成部２３は、図１０を参照して、３次元領域画像用データＳｇを下方から視た場合において、最も手前側（下側）に見える色を下側水平面Ｐ_ＨＬに付すことにより、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を生成する。但し、本実施形態では、上述した場合と同様、緑色及び青色で示されるエリアＳ_Ｍ，Ｓ_Ｌについて適当な透過度を設定することにより、手前側が青色で覆われている緑色のエリアＳ_Ｍが下側水平面Ｐ_ＨＬに投影され、手前側が青色及び緑色の少なくともいずれか一方に覆われている赤色のエリアＳ_Ｈが下側水平面Ｐ_ＨＬに投影される。なお、手前側が青色及び緑色の少なくともいずれか一方に覆われている赤色のエリアＳ_Ｈについては、赤色とは別の色（例えば一例として黄土色）で表示される。これにより、図８に示すような下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’が生成される。

そして、第２画像生成部２３は、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’に基づき、下側水平面画像Ｈ２_Ｌを生成する。具体的には、第２画像生成部２３は、図８を参照して、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’における、自船Ｓに対応する位置を通り且つ前後方向に延びる前後軸Ｌに対して、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を鏡映させる。これにより、下側水平面画像Ｈ２_Ｌが生成される。

第２表示装置６には、第２画像生成部２３によって生成された３次元領域画像が表示される。本実施形態の場合、第２表示装置６には、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌが表示される。

［水中探知システムの動作］
図１１は、水中探知システム１の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図１１を参照して、水中探知システム１が有するスキャニングソナー１０及び処理装置５の動作を説明する。

まず、水中探知システム１が起動されると、スキャニングソナー１０が通常動作を開始する（ステップＳ１）。スキャニングソナー１０の通常動作とは、以下で説明するような一連の動作である。通常動作では、まず、送受波器２から狭いビーム幅θ_１を有する第１送信波が送波され、その反射波が送受波器２によって受波される。送受波器２によって受波された反射波が、受信機８の各構成要素によって処理されることにより、水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１が生成される。第１表示装置４には、図５に示すように、これらの水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１が表示される。なお、垂直モード画像Ｖ１を生成するために送信される送信波は、鉛直方向におけるビーム幅が比較的広い送信波である。

上述のような通常動作中において、ユーザによる３次元領域画像生成指示がない場合（ステップＳ３のＮｏ）、スキャニングソナー１０は引き続き通常動作を行う。一方、ユーザによる３次元領域画像生成指示があった場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、水中探知システム１は、以下のステップＳ４からステップＳ６で示すように動作する。具体的には、ステップＳ２で３次元領域画像生成指示があると、第２制御部２０が送信回路部７ａに第２駆動信号を生成させる。そうすると、ステップＳ４では、送受波器２がその第２駆動信号に基づき第２送信波を送波する。第２送信波の反射波は、送受波器２によって受波された後、アナログ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、及び直交検波部１３によって処理され、第２複素信号が生成される（ステップＳ５）。これらの第２複素信号は、生成される毎に、或いは記憶部（図示省略）に一旦記憶された後にまとめて、処理装置５の第２ビーム形成部２１に転送される（ステップＳ６）。

なお、ステップＳ６において、第２複素信号が処理装置５へ転送される時間の少なくとも一部と、通常動作中における第１画像が生成される時間の少なくとも一部とは、重なっている。本実施形態では、第２複素信号の転送処理と通常動作とが並行して行われる。当該第２複素信号の転送処理を行う間にスキャニングソナー１０が通常動作を行うことにより、通常動作時に生成される画像（具体的には、水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１）の更新レートをほとんど低下させることなく、３次元領域画像を生成するためのデータの転送処理を行うことができる。

ステップＳ７では、第２複素信号を受けた処理装置５が、該第２複素信号の処理を行う。具体的には、ステップＳ７では、第２ビーム形成部２１によって第２複素信号から第２ビーム信号が生成され、フィルタ部２２によってその第２ビーム信号に対してフィルタ処理が施された３次元領域画像用データＳｇが生成される。そして、その３次元領域画像用データＳｇに基づいて、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌが生成される。このように生成された上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌは、第２表示装置６に表示される（ステップＳ８）。その後、ユーザによる３次元領域画像生成の停止指示がない場合（ステップＳ９のＮｏ）、３次元領域画像の生成が引き続き行われる。一方、ユーザによる３次元領域画像生成の停止指示があった場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、３次元領域画像の生成が停止される。なお、第２画像（上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌ）が生成される時間の少なくとも一部と、通常動作中における第１画像が生成される時間の少なくとも一部とは、重なっている。これにより、各画像を並行して生成できるため、各画像の更新レートの低下を防止できる。

ところで、従来より、超音波ビームを水中に送信して３次元的領域をスキャンし、受信したエコーに基づいてスキャン領域内の水中情報（例えば魚群）を３次元画像として表示する水中探知装置（例えばソナー）が開示されている。特許文献１に開示されるソナーでは、所定の３次元的領域に対して無指向性の送信ビームが形成される。一方、受信時には、ビーム幅が狭い受信ビームとしてのペンシルビームが形成され、その受信ビームが３次元的領域内においてスキャンされる。

また、一般的なスキャニングソナーでは、鉛直方向のビーム幅が狭い送信波が自船を中心とした全方位に一度に送波された後、同じく鉛直方向のビーム幅が狭い受信ビームが自船を中心として回転させられる。これにより、ソナーが搭載された自船を基準とした所望のチルト角方向付近に存在する魚群を探知することができる。

上述した一般的なスキャニングソナーを用いて３次元的な広がりを持つ領域を探知しようとした場合、鉛直方向に狭いビーム幅を有するビームのチルト角を徐々に変化させることにより、３次元的領域をスキャンすることが考えらえる。しかしそうすると、通常のスキャニングソナーと比べて演算負荷が極端に大きくなる。そうすると、装置が大型化し、製造コストも高くなってしまう。一方、装置を大型化することなく上述のように３次元領域をスキャンすることも考えられるが、そうすると、画像の更新周期が長くなるため、リアルタイムな情報を得にくい、という問題がある。

［効果］
この点につき、本実施形態に係る水中探知システム１では、鉛直方向において比較的狭いビーム幅θ_１を有する第１送信波の反射波から得られた第１受信信号に基づいて、従来のスキャニングソナーと同程度の更新速度で水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１を生成することができる。しかも、水中探知システム１では、第１送信波のビーム幅θ_１よりもビーム幅θ_２が広い第２送信波の反射波から得られた第２受信信号に基づいて、３次元的領域Ｚ２に含まれる物標の画像Ｈ２_Ｕ，Ｈ２_Ｌをも得ることができる。こうすると、従来と同等の更新速度で水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１を得つつ、３次元的領域Ｚ２に含まれる物標の分布についても把握することができる。

従って、水中探知システム１によれば、システム全体のコストを抑えつつ、ユーザにとって利便性の高い水中探知システムを提供することができる。

また、水中探知システム１によれば、第１送信波の反射波から得られた第１受信信号に基づいて２次元領域画像（本実施形態の場合、水平モード画像Ｈ１及び垂直モード画像Ｖ１）が生成される一方、第１送信波とはビーム幅が異なる第２送信波の反射波から得られた第２受信信号に基づいて３次元領域画像（本実施形態の場合、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌ）が生成される。

水中探知システムにおいて、物標を探知できるエリアは送信波のビーム幅に依存するため、水中探知システム１のようにビーム幅が広い送信波を用いて物標探知を行えば、３次元的な広がりを持つ空間に含まれる物標を探知できる。そして、その３次元空間で探知された物標を３次元領域画像に投影させることができる。よって、水中探知システム１によれば、それぞれが異なるビーム幅を有する各送信波に対応する各受信信号に基づいて、異なる特性を有するエコー画像を生成することができる。具体的には、狭いビーム幅θ_１を有する第１送信波によって得られた２次元領域画像によれば、空間的な拡がりのない２次元的な領域（本実施形態の場合、２次元的領域Ｚ１）から物標を探知できる。これにより、物標の位置を正確に把握できる。一方、広いビーム幅θ_２を有する第２送信波によって得られた３次元領域画像によれば、空間的な拡がりを有する３次元的な領域（本実施形態の場合、３次元的領域Ｚ２）から物標を探知できる。これにより、広範囲な空間において物標を探知できる。すなわち、水中探知システム１によれば、例えばユーザが３次元領域画像を確認して所望の魚群の位置を大まかに把握した後、２次元領域画像を確認してその魚群のより正確な位置を把握することなどが可能となるため、利便性に優れた水中探知システムを提供することができる。

また、水中探知システム１によれば、第１送信波のビーム幅が２０度未満（具体的には、約８度）に設定される一方、第２送信波のビーム幅が２０度以上（具体的には、約３０度）に設定される。これにより、第１送信波によって探知される２次元的領域、及び第２送信波によって探知される３次元的領域を設定することができる。

また、水中探知システム１によれば、従来から知られているスキャニングソナー１０に、ＰＣ等で構成された処理装置５を接続することにより、容易に３次元的領域から得られた信号に基づく画像（３次元領域画像）を生成することが可能になる。すなわち、水中探知システム１によれば、大幅な設備の変更を伴うことなく、低コストで、３次元領域画像を生成可能な水中探知システムを提供できる。

また、水中探知システム１では、スキャニングソナー１０から処理装置５へ受信信号が転送されている間、スキャニングソナー１０が通常動作を行う。これにより、通常動作時に生成される２次元領域画像の更新レートをほとんど低下させることなく、３次元領域画像を生成するためのデータの転送処理を行うことができる。

また、水中探知システム１では、２次元的領域Ｚ１から得られたエコー信号に基づく２次元領域画像が第１表示装置４に表示される一方、３次元領域画像が第２表示装置６に表示される。これにより、ユーザは、各領域Ｚ１，Ｚ２から得られた画像を視認することができる。

また、水中探知システム１では、処理装置５がＰＣ（パーソナルコンピュータ）で構成されている。これにより、比較的安価に処理装置５を構成することができる。

また、水中探知システム１では、第２送信波が送波される頻度は、第１送信波が送波される頻度よりも少ない。これにより、スキャニングソナー１０の更新レートを大きく低下させることなく、３次元領域画像を生成することができる。

また、水中探知システム１では、第１画像は、第１送信波が送波される２次元的領域Ｚ１に含まれる物標のエコーに基づいて得られる画像であり、第２画像は、第２送信波が送波される３次元的領域Ｚ２に含まれる物標のエコーに基づいて得られる画像である。これにより、水中探知システム１では、３次元的なボリュームの少ない２次元的領域Ｚ１から得られたエコーに基づく第１画像と、３次元的領域Ｚ２から得られたエコーに基づく第２画像とを得られるため、利便性に優れた水中探知システムを提供できる。

ところで、従来の水中探知システムの表示装置では、探知領域から得られた受信信号に基づいて生成された画像用信号を上方から視た水平面画像が表示されていた。しかしこの場合、魚群が上下方向に重なって存在していた場合に、下側の魚群を見逃してしまう可能性がある。

この点につき、水中探知システム１では、鉛直方向に魚群が重なって位置している場合であっても、上側の魚群の位置については上側水平面画像Ｈ２_Ｕで把握でき、且つ下側の魚群の位置については下側水平面画像Ｈ２_Ｌで把握できる。具体的には、図７及び図９を参照して、図７におけるエコー像Ａ、及び図９におけるエコー像Ｃはともに魚群からのエコーである。本水中探知システム１のように、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌを表示装置に表示することで、上下方向に重なる２つの魚群をともに把握することができる。すなわち、水中探知システム１によれば、魚群の探知漏れを防止できる。なお、図７におけるエコー像Ｂは、自船の航跡を示すエコー像である。

ところで、３次元領域画像用データＳｇを単に下方から視た下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’では、その画像において、自船右舷側の魚群が画面上における左側に表示され、自船左舷側の魚群が画面上における右側に表示される。そうすると、ユーザがこの画像を見た場合、魚群の位置を直感的に把握しにくくなる。具体的には、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を示す図８におけるエコー像Ｃは、実際には自船の左舷側に位置しているが、下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’では右側に位置することになる。

この点につき、水中探知システム１では、上述のような下方視水平面画像Ｈ２_Ｌ’を鏡映させることにより、下側水平面画像Ｈ２_Ｌを生成している。こうすると、自船右舷側の魚群が画面上における右側に表示され、自船左舷側の魚群が画面上における左側に表示される。これにより、ユーザが魚群の位置を直感的に把握しやすくなる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（１）図１２は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される３次元領域画像の一例を示す図である。上述した実施形態では、３次元領域画像として、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌの双方を第２表示装置６に表示したが、これに限らず、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌのいずれか一方だけであってもよい。或いは、３次元領域画像として、図１２に示すような斜視画像Ｈ２_Ｔを表示してもよい。斜視画像Ｈ２_Ｔとは、３次元領域画像用データＳｇを、鉛直面及び水平面の双方に交差する傾斜面に投影して得られた画像である。すなわち、斜視画像Ｈ２_Ｔとは、３次元領域画像用データＳｇを斜め方向から視た画像である。このように、斜視画像Ｈ２_Ｔを第２表示装置６に表示することで、魚群の位置をより直感的に把握しやすくなる。なお、斜視画像Ｈ２_Ｔは、３次元領域画像用データＳｇを斜め上方から視た画像であってもよく、又は、３次元領域画像用データＳｇを斜め下方から視た画像であってもよい。

（２）図１３は、変形例に係る水中探知システム１ａの構成を示すブロック図である。上記実施形態では、従来から知られているスキャニングソナー１０とは別体のＰＣ等で構成された処理装置５をスキャニングソナー１０と接続することにより水中探知システム１を構成する例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、図１３に示すように、上記実施形態に係る水中探知システム１で説明した処理装置５が有する各構成要素を、スキャニングソナー１０ａ内に組み込んだ構成としてもよい。図１３に示す送受信装置３ｂは、送信機７ｃに第２制御部２０が組み込まれ、受信機８ａに第２画像生成部２３が組み込まれた構成を有している。なお、図１３での図示は省略しているが、上記実施形態における第２ビーム形成部２１及びフィルタ部２２は、受信機８ａに組み込まれている。また、水中探知システム１ａでは、２次元領域画像及び３次元領域画像が、第１表示装置４に表示される。

以上のように、本変形例に係る水中探知システム１ａによれば、上記実施形態に係る水中探知システム１で必要であったＰＣ等で構成された処理装置５が不要となり、この処理装置５を構成する各構成要素をスキャニングソナー１０ａ中に組み込むことができる。これにより、水中探知システムを小型化することができる。

（３）図１４は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される２つの３次元領域画像の一例を示す図であって、図１４（Ａ）は上側水平面画像Ｈ２_Ｕを示す図、図１４（Ｂ）は鉛直面画像Ｖ２を示す図である。

本変形例の第２表示装置には、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂが表示される。後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂは、３次元領域画像用データＳｇが、該３次元領域画像用データＳｇよりも後方に位置していて上下左右方向に拡がる鉛直面に投影されることにより生成される画像である。

そして、本変形例に係る水中探知システムでは、図１４（Ａ）を参照して、ユーザが、第２表示装置に表示された上側水平面画像Ｈ２_Ｕにおける任意の１点（例えば図１４（Ａ）における点Ｐ１）をマウス等の操作機器を用いて選択すると、双方の画像Ｈ２_Ｕ，Ｖ２_Ｂにカーソルが表示される。具体的には、上側水平面画像Ｈ２_Ｕには、ユーザによって選択された点Ｐ１を通過する上側水平面十字カーソルＣＳ１（第１マーク）が表示されるとともに、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂには、点Ｐ１に対応する位置を通過し画面上において上下方向に延びる垂直カーソルＣＳ_ＢＨ（第２マーク）が表示される。上側水平面十字カーソルＣＳ１は、画面上において上下方向に延びる垂直バーＢｖと、左右方向に延びる水平バーＢｈとで構成されている。

以上のように、本変形例によれば、３次元領域画像用データＳｇに基づいて、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び鉛直面画像Ｖ２が生成されるため、それらを対応付けて視認することにより、所望の魚群の水中における位置を把握することができる。

また、本変形例によれば、ユーザによって選択された点Ｐ１を通過する十字カーソルＣＳ１が上側水平面画像Ｈ２_Ｕに表示されるとともに、その点Ｐ１に対応する位置を通過する垂直カーソルＣＳ_ＢＨが後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂに表示される。これにより、それらのカーソルを基準として、所望の魚群の位置を正確に把握することができる。

（４）図１５は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像Ｈ２_Ｕの一例を示す図である。また、図１６は、図１５に示す上側水平面画像Ｈ２_Ｕに対応して表示される鉛直面画像Ｖ２であって、図１６（Ａ）は後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、図１６（Ｂ）は左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌである。

本変形例の第２表示装置には、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌが表示される。左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌは、３次元領域画像用データＳｇが、該３次元領域画像用データＳｇよりも左方（左舷側）に位置していて上下前後方向に拡がる鉛直面に投影されることにより生成される。

そして、本変形例に係る水中探知システムでは、図１５を参照して、ユーザが、第２表示装置に表示された上側水平面画像Ｈ２_Ｕにおける任意の１点（例えば図１５における点Ｐ２）をマウス等の操作機器を用いて選択すると、上述した３つ全ての画像Ｈ２_Ｕ，Ｖ２_Ｂ，Ｖ２_Ｌにカーソルが表示される。具体的には、上側水平面画像Ｈ２_Ｕには、ユーザによって選択された点Ｐ２を通過する上側水平面十字カーソルＣＳ１（第１マーク）が表示される。また、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌには、それぞれ、点Ｐ２に対応する位置を通過し画面上において上下方向に延びる垂直カーソルＣＳ_ＢＨ，ＣＳ_ＬＨ（第２マーク）が表示される。

以上のように、本変形例によれば、３次元領域画像用データＳｇに基づいて、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌが生成されるため、それらを対応付けて視認することにより、所望の魚群の水中における位置をより正確に把握することができる。

また、本変形例によれば、ユーザによって選択された点Ｐ２を通過する十字カーソルＣＳ１が上側水平面画像Ｈ２_Ｕに表示されるとともに、その点Ｐ２に対応する位置を通過する垂直カーソルＣＳ_ＢＨ，ＣＳ_ＬＨが後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌに表示される。これにより、それらのカーソルを基準として、所望の魚群の位置をより正確に把握することができる。

（５）図１７は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂの一例を示す図である。また、図１８は、図１７に示す後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂに対応して表示される上側水平面画像Ｈ２_Ｕである。また、図１９は、図１７に示す後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂに対応して表示される下側水平面画像Ｈ２_Ｌである。

本変形例では、ユーザが、魚群を探知したい所望の深さ範囲を入力すると、その深さ範囲を示す深さ範囲目盛Ｒが後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂに表示されるとともに、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ及び下側水平面画像Ｈ２_Ｌについては、その深さ範囲に含まれるエコー像のみが表示される。こうすると、ユーザが探知したい深さ範囲以外に存在する魚群、或いは不要なエコー像（例えば図７における航跡に起因するエコー像Ｂ）を表示画面から除外することができるため、所望の魚群のエコー像については確実に表示しつつ、表示不要なエコー像を画面上から削除することができる。

（６）図２０は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像Ｈ２_Ｕの一例を示す図である。また、図２１は、図２０に示す上側水平面画像Ｈ２_Ｕに対応して表示される鉛直面画像Ｖ２であって、図２１（Ａ）は後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、図２１（Ｂ）は左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌである。

本変形例では、ユーザが、魚群を探知したい所望の方位範囲を入力すると、その方位範囲を示す直線Ｌ１及び直線Ｌ２が上側水平面画像Ｈ２_Ｕに表示されるとともに、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌについては、その方位範囲に含まれるエコー像のみが表示される。こうすると、ユーザが探知したい方位範囲以外に存在する魚群を表示画面から除外することができるため、所望の魚群のエコー像については確実に表示しつつ、表示不要なエコー像を画面上から削除することができる。

（７）上述した実施形態では、自船を基準とした所定の距離範囲までに含まれるエコー像を表示する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ユーザが、魚群を探知したい所望の距離範囲を入力すると、その距離範囲に含まれるエコー像のみが各３次元領域画像に表示されるような水中探知システムを構成してもよい。

（８）上述した実施形態及び変形例では、各画像での着色をエコーレベルに対応させて表示したが、これに限らない。具体的には、図示は省略するが、各画像での着色を深度に対応させてもよい。こうすると、例えば水平面画像と斜視画像とを表示することで、各魚群の深度を容易に把握できる。

（９）上述した実施形態では、自船を基準とした所定の距離範囲までに含まれる受信信号の全てを対象として信号処理を行う例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、例えばユーザが、予め、魚群を探知したい距離範囲、方位範囲、深度範囲等を入力し、それらの範囲に含まれるエコー信号のみを信号処理の対象としてもよい。これにより、ユーザが必要としない範囲から得られたエコー信号の信号処理を省略することができるため、送受信装置にかかる演算負荷を小さくすることができる。

（１０）図２２は、変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される上側水平面画像Ｈ２_Ｕの一例を示す図である。また、図２３は、図２２に示す上側水平面画像Ｈ２_Ｕに対応して表示される鉛直面画像Ｖ２であって、図２３（Ａ）は後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、図２３（Ｂ）は左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌ、である。また、図２４は、本変形例に係る水中探知システムの第２表示装置に表示される下側水平面画像Ｈ２_Ｌの一例を示す図である。また、図２５は、図２４に示す下側水平面画像Ｈ２_Ｌに対応して表示される鉛直面画像Ｖ２であって、図２５（Ａ）は後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ、図２５（Ｂ）は左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌ、である。

本変形例では、ユーザが、いずれかの３次元領域画像において、その位置を同定したい魚群のエコー像をマウスカーソル等でクリックした場合、他の３次元領域画像においてその位置が表示される。例えば、図２２及び図２３を参照して、ユーザが、図２２に示す上側水平面画像Ｈ２_Ｕの点Ｐ３の位置をクリックすると、該上側水平面画像Ｈ２_Ｕの点Ｐ３を中心とする上側水平面十字カーソルＣＳ１（第１マーク）が表示される。この上側水平面十字カーソルＣＳ１は、画面上において上下方向に延びる垂直バーＢｖと、左右方向に延びる水平バーＢｈとで構成されている。このとき、図２３（Ａ）に示す後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂにおける点Ｐ３に対応する座標位置に、該座標位置を中心とする後方視鉛直面十字カーソルＣＳ２（第２マーク）が表示され、且つ、図２３（Ｂ）に示す左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌにおける点Ｐ３に対応する座標位置に、該座標位置を中心とする左方視鉛直面十字カーソルＣＳ３（第２マーク）が表示される。これにより、各３次元領域画像に表示される魚群の対応関係をより容易に把握することができる。なお、点Ｐ３の深さ位置としては、選択された点Ｐ３が含まれるエコー強度範囲（図２２に示す例の場合、クロスハッチングで示されるエコー強度範囲）における最も上方側の深さ位置が選択される。

同様に、図２４及び図２５を参照して、ユーザが、図２４に示す下側水平面画像Ｈ２_Ｌの点Ｐ４の位置をクリックすると、該下側水平面画像Ｈ２_Ｌの点Ｐ４を中心とする下側水平面十字カーソルＣＳ４（第１マーク）が表示される。このとき、図２５（Ａ）に示す後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂにおける、点Ｐ４に対応する座標位置に、該座標位置を中心とする後方視鉛直面十字カーソルＣＳ２（第２マーク）が表示され、且つ、図２５（Ｂ）に示す左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌにおける、点Ｐ４に対応する座標位置に、該座標位置を中心とする左方視鉛直面十字カーソルＣＳ３（第２マーク）が表示される。なお、点Ｐ４の深さ位置としては、選択された点Ｐ４が含まれるエコー強度範囲（図２４に示す例の場合、クロスハッチングで示されるエコー強度範囲）における最も下方側の深さ位置が選択される。

なお、ここでは、上側水平面画像Ｈ２_Ｕ又は下側水平面画像Ｈ２_Ｌにおいてある位置が選択された場合、後方視鉛直面画像Ｖ２_Ｂ及び左方視鉛直面画像Ｖ２_Ｌにおける、前記選択された位置に対応する位置に各十字カーソルＣＳ２，ＣＳ３が表示される例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、複数の３次元領域画像のうちのいずれかにおいてある位置が選択された場合、他の３次元領域画像における、前記選択された位置に対応する位置に、第２十字カーソルが表示されてもよい。

また、ここでは、第１マーク及び第２マークが十字カーソルである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば一例として、第１マーク及び第２マークは、○印或いは×印等であってもよい。

（１１）図２６は、上記実施形態に係る水中探知システム１の他の動作例を示すフローチャートである。上述した実施形態では、図１１を参照して、ユーザによる３次元領域画像生成の停止指示があるまで、３次元領域画像の生成が引き続き行われる例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、図２６のフローチャートに示すように、一旦３次元領域画像が生成された後、次にユーザから新たに３次元領域画像生成指示があるまで、その３次元領域画像を更新しないようにしてもよい。或いは、３次元領域画像の更新周期をユーザが指定できるようにしてもよい。

（１２）上述した実施形態に係る水中探知システム１に、自船のロール角及びピッチ角を検出可能なセンサを設け、処理装置５が、それらのセンサによって検出されたロール角及びピッチ角に応じた座標変換が施された座標上に３次元領域画像を表示してもよい。これにより、船体動揺の影響を受けることなく、魚群の空間分布を正しく把握できる。

（１３）上述した実施形態に係る水中探知システム１では、垂直モード画像Ｖ１を生成するための送信波として、鉛直方向に比較的広いビーム幅を有する送信波を用いた。この送信波は、垂直モード画像Ｖ１を生成するために送波される送信波である。しかし、この送信波を送信せずとも、垂直モード画像Ｖ１を生成するための送信波として、３次元領域画像を生成するために送波された第２送信波を用いてもよい。第２送信波は、鉛直方向におけるビーム幅が比較的広い送信波であるため、垂直モード画像Ｖ１を生成するための送信波としても流用することができる。このように、３次元領域画像を生成するための第２送信波を、垂直モード画像生成用の送信波として流用することにより、垂直モード画像Ｖ１を生成するためだけに送波された送信波を送波する必要がなくなる。これにより、スキャニングソナーの通常動作時における画像の更新レートの低下を抑制しつつ、３次元領域画像を表示できる。

本発明は、物標を探知する水中探知システムとして広く適用することができるものである。

１，１ａ 水中探知システム
２ 送受波器
７ａ 送信回路部
７ｂ 第１制御部
８，８ａ 受信機（受信回路部）
１６ 第１画像生成部
２０ 第２制御部
２３ 第２画像生成部

Claims (12)

1. 複数の送受波素子を有する送受波器と、
   第１送信波、及び該第１送信波よりも鉛直方向におけるビーム幅が広い第２送信波を送波する前記複数の送受波素子を駆動する送信回路部と、
   前記第１送信波の反射波に基づいて第１受信信号を生成し、前記第２送信波の反射波に基づいて第２受信信号を生成する受信回路部と、
   前記第１送信波の基となる第１駆動信号を前記送信回路部に生成させる第１制御部と、
   前記受信回路部から出力された前記第１受信信号に基づいて第１画像を生成する第１画像生成部と、
   前記第２送信波の基となる第２駆動信号を前記送信回路部に生成させる第２制御部と、
   前記受信回路部から出力された前記第２受信信号に基づいて第２画像を生成する第２画像生成部と、
   を備え、
   前記第１画像は、前記第１送信波が送波される領域から得られた前記第１受信信号に基づいて生成された２次元領域画像であり、
   前記第２画像は、前記第２送信波が送波される領域である３次元的領域から得られた前記第２受信信号に基づいて生成された３次元領域画像であり、
   前記３次元領域画像は、前記第２受信信号に基づいて生成され、前記３次元的領域に含まれる各位置から得られた、それぞれの３次元的な位置情報及びエコー強度情報を有する３次元領域画像用データ、が鉛直面に投影された鉛直面画像、及び前記３次元領域画像用データが水平面に投影された水平面画像、の少なくとも一方であることを特徴とする、水中探知システム。
2. 請求項１に記載の水中探知システムにおいて、
   前記第１送信波の前記鉛直方向におけるビーム幅は、２０度未満であり、
   前記第２送信波の前記鉛直方向におけるビーム幅は、２０度以上であることを特徴とする、水中探知システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の水中探知システムにおいて、
   前記送信回路部、前記受信回路部、前記第１制御部、及び前記第１画像生成部を有するスキャニングソナーと、
   前記第２制御部及び前記第２画像生成部を有する処理装置と、
   を更に備え、
   前記処理装置は、前記スキャニングソナーとは別体に設けられていることを特徴とする、水中探知システム。
4. 請求項３に記載の水中探知システムにおいて、
   前記処理装置へ前記第２受信信号が転送される時間の少なくとも一部と、前記第１画像が生成される時間の少なくとも一部とが重なっていることを特徴とする、水中探知システム。
5. 請求項３又は請求項４に記載の水中探知システムにおいて、
   前記スキャニングソナーは、前記第１画像が表示される第１表示装置を更に有し、
   前記第２画像が表示される第２表示装置を更に備えていることを特徴とする、水中探知システム。
6. 請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の水中探知システムにおいて、
   前記処理装置は、パーソナルコンピュータであることを特徴とする、水中探知システム。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水中探知システムにおいて、
   前記第１画像が生成される時間の少なくとも一部と、前記第２画像が生成される時間の少なくとも一部とが重なっていることを特徴とする、水中探知システム。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水中探知システムにおいて、
   前記第２送信波が送波される頻度は、前記第１送信波が送波される頻度よりも少ないことを特徴とする、水中探知システム。
9. 請求項１に記載の水中探知システムにおいて、
   前記３次元領域画像には、
   前記３次元領域画像用データを、該３次元領域画像用データの前記３次元的な位置よりも上方に位置する上側水平面に投影させた前記水平面画像としての上側水平面画像と、
   前記３次元領域画像用データを、該３次元領域画像用データの前記３次元的な位置よりも下方に位置する下側水平面に投影させた前記水平面画像としての下側水平面画像と、
   が含まれていることを特徴とする、水中探知システム。
10. 請求項９に記載の水中探知システムにおいて、
    前記下側水平面画像は、前記３次元領域画像用データを前記下側水平面に投影させた前記水平面画像を、該下側水平面の面内方向に延びる所定軸に対して鏡映させた画像であることを特徴とする、水中探知システム。
11. 請求項１に記載の水中探知システムにおいて、
    前記３次元領域画像には、
    前記鉛直面画像と、前記水平面画像と、前記３次元領域画像用データが前記鉛直面及び前記水平面の双方に交差する傾斜面に投影された斜視画像と、のうちの少なくとも２つが含まれることを特徴とする、水中探知システム。
12. 請求項１１に記載の水中探知システムにおいて、
    前記鉛直面画像、前記水平面画像、及び前記斜視画像のうちのいずれか１つにおける所定位置がユーザによって選択されることにより、選択された画像における該所定位置に第１マークが表示されるとともに、前記鉛直面画像、前記水平面画像、及び前記斜視画像のうちの前記第１マークが表示された画像以外の少なくともいずれかの画像には、前記所定位置に対応する位置に第２マークが表示されることを特徴とする、水中探知システム。
    

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