特開 2023-3895 魚群探知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023003895

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】魚群探知装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 15/96 20060101AFI20230110BHJP

   G01S 7/62 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

G01S15/96

G01S7/62 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021105260

(22)【出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000243364

【氏名又は名称】本多電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174757

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 伸一郎

(72)【発明者】

【氏名】樋口 和樹

【テーマコード（参考）】

5J083

【Ｆターム（参考）】

5J083AA02

5J083AB01

5J083AB05

5J083AC05

5J083AC06

5J083AD01

5J083AD04

5J083AE04

5J083AF15

5J083AF16

5J083BA02

5J083BA13

5J083BE11

5J083CA01

5J083EA01

5J083EB01

(57)【要約】

【課題】探知性能を上げつつ不感帯の距離を短くできる魚群探知装置を提供すること。
【解決手段】固定された第１周波数ｆ０にて超音波ビームＴＢを振動子１６より第１時間Ｔ１送信し、その反射波を振動子１６にて受信するように制御する第１制御手段２１ａと、第１制御手段２１ａによる制御後に、第１時間Ｔ１よりも長い第２時間Ｔ２かけて第２周波数ｆ２から第３周波数ｆ３の間で周波数を変化させながら超音波ビームＴＢを振動子１６より送信し、その反射波を振動子１６にて受信するように制御する第２制御手段２１ｂと、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を水中に送信し、その反射波を受信可能な振動子と、
その振動子により送信された超音波の反射波を前記振動子が受信して生じる受信信号に基づいて探知画像を形成する形成手段と、
その形成手段により形成される前記探知画像を表示する表示手段と、
固定された第１周波数にて前記超音波を前記振動子より第１時間送信し、その反射波を前記振動子にて受信するように制御する第１制御手段と、
前記第１制御手段による制御後に、前記第１時間よりも長い第２時間かけて第２周波数から第３周波数の間で周波数を変化させながら前記超音波を前記振動子より送信し、その反射波を前記振動子にて受信するように制御する第２制御手段と、を備えることを特徴とする魚群探知装置。

【請求項2】

前記第１制御手段の制御により反射波を受信する第３時間は、前記第２制御手段の制御により前記超音波が前記第２時間かけて送信されることによってその反射波が受信困難な深度からの反射波を受信するのに十分な時間に設定されることを特徴とする請求項１記載の魚群探知装置。

【請求項3】

前記第３時間は、前記第２制御手段の制御により反射波を受信する第４時間よりも短い時間に設定されることを特徴とする請求項２記載の魚群探知装置。

【請求項4】

前記第１周波数は、前記第２周波数から第３周波数の範囲外に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の魚群探知装置。

【請求項5】

前記第１周波数は、前記第２周波数及び前記第３周波数よりも高い周波数に設定されることを特徴とする請求項４記載の魚群探知装置。

【請求項6】

前記第１周波数の前記超音波の前記振動子における受信感度が、前記第２周波数から前記第３周波数の範囲内の前記超音波の前記振動子における受信感度よりも低くなるように、前記第１周波数が設定されることを特徴とする請求項４又は５記載の魚群探知装置。

【請求項7】

前記形成手段は、第１深度に対応する位置において、前記第２制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号よりも前記第１制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて前記探知画像を形成し、前記第１深度よりも深い第２深度に対応する位置において、前記第１制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号よりも前記第２制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて前記探知画像を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の魚群探知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中に送信された超音波の反射波を受信して得られた受信信号に基づく探知画像を表示する魚群探知装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

超音波の送受信によって水中の魚群などの探知対象物を探知する装置として魚群探知装置が知られている（例えば、特許文献１）。魚群探知装置は、例えば船舶の船底などに配置される振動子から細いビーム状の超音波を水中や水底に向けて送信（照射）し、そのビーム状の超音波の反射波を振動子が受信するように構成されている。魚群探知装置は、その反射波を振動子が受信して得られた受信信号に基づいて、超音波を反射した物体の存在位置とその反射強度（レベル）を示す探知画像を形成し表示装置に表示する。

【0003】

探知性能を上げるべく、探知対象物からの反射強度（レベル）を高くするためには、振動子から送信される超音波の電力（音圧）を大きくする必要がある。その１つの方法として、超音波の振幅を大きくすることが挙げられるが、振動子が耐えられる電圧に限界がある。そこで、振動子より送信される超音波の時間（パルス長）を長くすることで、超音波の電力を大きくする方法が知られている。

【0004】

ところで、振動子より超音波を送信する方式として、従来よりパルス方式が知られている。パルス方式は、固定の周波数で超音波を所定時間（所定のパルス長）送信する方式である。パルス方式において、送信する超音波の電力を大きくするために前記所定時間を長時間に設定した場合、探知対象物から反射してくる反射波の長さ（時間）も長くなる。よって、複数の探知対象物が接近していた場合、各々から反射してくる反射波が混ざり合い、各探知対象物を切り分けて表示することが難しくなる。従って、魚群探知装置の使用者が、精度よく探知対象物を見分けることが困難となる場合が生じる。

【0005】

これに対し、振動子より超音波を送信する別の方式として、チャープ方式がある。チャープ方式は、周波数が徐々に高くなるように、又は、周波数が徐々に低くなるように、周波数を変化させながら、超音波を所定時間送信する方式である。チャープ方式は、時間とともに周波数を変化させるために前記所定時間としてある程度の長さが必要となるが、逆に前記所定時間を長時間とすることで、超音波の電力を大きくすることができる。さらに、チャープ方式は周波数が徐々に変化するものであるので、前記所定時間を長時間に設定することで、近接する探知対象物からの反射波が混ざり合ったとしても、反射してくる周波数の時間的なずれから、これら探知対象物を切り分けることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－７９８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、一般的な魚群探知装置では、超音波の送受信を１つの振動子で行うものが多く、探知対象物からの反射強度を上げつつ近接する探知対象物を精度よく探知できるように、振動子からチャープ方式にて超音波を長時間送信したとしても、次のような問題が生じる。即ち、超音波が送信される間、その振動子において探知対象物からの反射波を受信できないため、振動子が取り付けられた位置から所定の距離は探知対象物の不感帯となり、探知対象物の探知が不可能となる。そして、超音波の送信時間を長くすればするほど、この不感帯も長くなるという問題点があった。

【0008】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、探知性能を上げつつ不感帯の距離を短くできる魚群探知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的を達成するために請求項１記載の魚群探知装置は、超音波を水中に送信し、その反射波を受信可能な振動子と、その振動子により送信された超音波の反射波を前記振動子が受信して生じる受信信号に基づいて探知画像を形成する形成手段と、その形成手段により形成される前記探知画像を表示する表示手段と、固定された第１周波数にて前記超音波を前記振動子より第１時間送信し、その反射波を前記振動子にて受信するように制御する第１制御手段と、前記第１制御手段による制御後に、前記第１時間よりも長い第２時間かけて第２周波数から第３周波数の間で周波数を変化させながら前記超音波を前記振動子より送信し、その反射波を前記振動子にて受信するように制御する第２制御手段と、を備える。

【0010】

請求項２記載の魚群探知装置は、請求項１記載の魚群探知装置において、前記第１制御手段の制御により反射波を受信する第３時間は、前記第２制御手段の制御により前記超音波が前記第２時間かけて送信されることによってその反射波が受信困難な深度からの反射波を受信するのに十分な時間に設定される。

【0011】

請求項３記載の魚群探知装置は、請求項２記載の魚群探知装置において、前記第３時間は、前記第２制御手段の制御により反射波を受信する第４時間よりも短い時間に設定される。

【0012】

請求項４記載の魚群探知装置は、請求項１から３のいずれかに記載の魚群探知装置において、前記第１周波数は、前記第２周波数から第３周波数の範囲外に設定される。

【0013】

請求項５記載の魚群探知装置は、請求項４記載の魚群探知装置において、前記第２周波数及び前記第３周波数よりも高い周波数に設定される。

【0014】

請求項６記載の魚群探知装置は、請求項４又は５記載の魚群探知装置において、前記第１周波数の前記超音波の前記振動子における受信感度が、前記第２周波数から前記第３周波数の範囲内の前記超音波の前記振動子における受信感度よりも低くなるように、前記第１周波数が設定される。

【0015】

請求項７記載の魚群探知装置は、請求項１から６のいずれかに記載の魚群探知装置において、第１深度に対応する位置において、前記第２制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号よりも前記第１制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて前記探知画像を形成し、前記第１深度よりも深い第２深度に対応する位置において、前記第１制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号よりも前記第２制御手段の制御により前記振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて前記探知画像を形成する。

【発明の効果】

【0016】

請求項１記載の魚群探知装置によれば、まず第１制御手段の制御により、固定された第１周波数にて振動子より超音波が第１時間送信され、その反射波が該振動子によって受信される。次に、第２制御手段の制御により、第１時間よりも長い第２時間かけて第２周波数から第３周波数の間で周波数を変化させながら、超音波が振動子より送信され、その反射波が該振動子によって受信される。そして、これらの反射波を振動子が受信して生じる受信信号に基づいて、探知画像が形成手段により形成され、表示手段に表示される。第２制御手段の制御によって、超音波が第１時間よりも長い第２時間かけて送信されるので、反射波の強度を高くできる。また、周波数が変化しながら超音波が送信されるので、探知対象物が近接していたとしても、各々の探知対象物を切り分けて表示することができる。これらにより、探知性能を上げることができる。一方、第１制御手段の制御による超音波の送受信では、超音波が第２時間よりも短い第１時間だけ振動子から送信されるので、該振動子において反射波が受信できない期間を短くできる。よって、不感帯を短くできる。また、第１制御手段によって送信される超音波の送信時間が短いことによって、探知対象物が近接していたとしても、これらの探知対象物からの反射波が混ざり合うことも抑制できるので、各々の探知対象物を切り分けて表示することができる。よって、探知性能を上げつつ不感帯の距離を短くできるという効果がある。

【0017】

請求項２記載の魚群探知装置によれば、請求項１記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第１制御手段の制御により反射波を受信する第３時間は、第２制御手段の制御により超音波が第２時間かけて送信されることによってその反射波が受信困難な深度からの反射波を受信するのに十分な時間に設定される。よって、第２制御手段の制御によって、超音波の送信時間が長いために長い距離となる不感帯における探知対象物の探知を、第１制御手段の制御による超音波の送受信によって、その第１制御手段の制御による不感帯を除いて確実に行うことができるという効果がある。

【0018】

請求項３記載の魚群探知装置によれば、請求項２記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第１制御手段の制御では、探知範囲すべてからの反射波を待つことがないため、第１制御手段の制御により反射波を受信する第３時間は、第２制御手段の制御により反射波を受信する第４時間よりも短い時間に設定される。よって、単純に２つの方式にて超音波を送受信する場合と比較して、探知範囲に係る探知時間を短くできるという効果がある。

【0019】

請求項４記載の魚群探知装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第１制御手段の制御により送信される超音波の第１周波数は、第２制御手段の制御により送信される超音波の第２周波数から第３周波数の範囲外に設定されるので、第２制御手段の制御において反射波を振動子にて受信する場合に、第１制御手段の制御にて送信された超音波の反射波が重畳してノイズとなって表示されることを抑制できるという効果がある。

【0020】

請求項５記載の魚群探知装置によれば、請求項４記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第１制御手段の制御により送信される超音波の第１周波数は、第２制御手段の制御により送信される超音波の第２周波数及び第３周波数よりも高い周波数に設定される。超音波の周波数が高い場合、同一時間内において振動子内部で受信した反射波の反射する回数が多くなる。超音波は反射面でのエネルギー損失が大きいため、単位時間当たりのエネルギーの減衰量が大きくなる。ここで、振動子の受信回路には、一般的に初段において保護回路が設けられ、反射波を振動子が受信することで発生した電圧が、安全なレベルの電圧を超えている間、その保護回路にて後段の回路に伝搬しないようになっており、その期間も不感帯となる。第１周波数が高い周波数に設定されることで、振動子にて受信した反射波のエネルギーが早く減衰するため、受信によって発生する電圧も早期に減衰することになるので、保護回路の動作による不感帯となる期間も短くできるという効果がある。

【0021】

請求項６記載の魚群探知装置によれば、請求項４又は５記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第１制御手段の制御により送信される第１周波数の超音波の振動子における受信感度が、第２制御手段の制御により送信される第２周波数から第３周波数の範囲内の超音波の振動子における受信感度よりも低くなるように、第１周波数が設定される。第１制御手段の制御では、第２制御手段の制御によって不感帯となる深度の浅い探知範囲からの反射波を受信することになるため、振動子の受信感度が低くても有効に機能する。よって、使用する振動子として、受信感度が高い領域を、少なくとも第２周波数から第３周波数を含むように狭いものを使用することができるという効果がある。また、振動子における第１周波数の受信感度が低いため、受信によって得られる電圧は低くなるので、上記した保護回路の動作による不感帯となる期間も短くできるという効果がある。

【0022】

請求項７記載の魚群探知装置によれば、請求項１から６のいずれかに記載の魚群探知装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、深度の浅い第１深度に対応する位置において、第２制御手段の制御により振動子が受信して生じる受信信号よりも第１制御手段の制御により振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて探知画像が形成される。一方、深度の深い第２深度に対応する位置において、第１制御手段の制御により振動子が受信して生じる受信信号よりも第２制御手段の制御により振動子が受信して生じる受信信号を強く反映させて探知画像が形成される。これにより、探知性能が高く且つ不感帯の距離が短い探知画像を表示手段に表示させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態である魚群探知装置の構成を概略的に示す概略図である。

【図2】同魚群探知装置が搭載された船舶によって水中の探知を行う場合の状態を側面より示す模式図である。

【図3】同魚群探知装置の機能的構成を示したブロック図である。

【図4】（ａ）は、同魚群探知装置によりパルス方式にて送信される超音波ビームの波形を模式的に示した図であり、（ｂ）は、同魚群探知装置によりチャープ方式にて送信される超音波ビームの波形を模式的に示した図である。

【図5】同魚群探知装置の制御装置により実行される魚群探知処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。よって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。従って、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0025】

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る魚群探知装置１２の概略構成について説明する。図１は、その魚群探知装置１２の構成を概略的に示す概略図であり、図２は、魚群探知装置１２が搭載された船舶１１によって水中の探知を行う場合の状態を側面より示す模式図である。

【0026】

図１及び図２に示す通り、魚群探知装置１２は船舶１１に搭載され、該船舶１１直下又は周囲の水中に対し、魚群などの探知対象物Ｇの探知を行うものである。魚群探知装置１２は、本体１３と、本体１３に設けられ使用者からの入力を受け付ける操作ボタン１４と、本体１３に一体形成された表示装置１５と、超音波ビームＴＢを送受信する振動子１６とにより構成される。

【0027】

振動子１６は、船舶１１の船底又は船尾に固着され、ケーブルによって本体１３と電気的に接続されている。振動子１６は、本体１３の送信回路３０（図３参照）から送信される信号によって、細いビーム状の超音波ビームＴＢを１つの方向（例えば、船舶１１の真下方向）に送信（照射）する。また、振動子１６は、探知対象物Ｇや、海底，湖底，川底，池の底といった水底などから反射された超音波ビームＴＢの反射波を受信し、その受信によって得られた受信信号を本体１３の受信回路３１（図３参照）へ送信する。

【0028】

ここで、振動子１６の受信感度は、後述するチャープ方式にて送信される超音波ビームＴＢの周波数（本実施形態では、１３０～２２０ｋＨｚ）において最もよい特性を示すものが使用される。換言すれば、チャープ方式における超音波ビームＴＢの周波数は、振動子１６の受信感度が高い周波数に設定される。一方で、後述するパルス方式にて送信される超音波ビームＴＢの周波数（本実施形態では、２４０ｋＨｚ）は、振動子１６の受信感度が低い周波数となるように設定される。

【0029】

魚群探知装置１２の本体１３は、例えば船舶１１の操舵室内に配置され、振動子１６が超音波ビームＴＢの反射波を受信することによって得られた受信信号に基づいて探知画像を形成し、この探知画像を表示装置１５に表示することで、水中の探知結果を使用者に示す。

【0030】

次いで、図３を参照して、魚群探知装置１２の機能的構成について説明する。図３は、魚群探知装置１２の機能的構成を示したブロック図である。魚群探知装置１２は、本体１３内部に制御装置２０を有している。制御装置２０は、魚群探知装置１２の動作を制御するものであり、図示しない演算処理装置としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、不揮発性のメモリであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）又は／及びフラッシュメモリと、揮発性のメモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を少なくとも有して構成される。

【0031】

ＣＰＵは、ＲＯＭ又は／及びフラッシュメモリに記憶されたプログラムデータや固定値データ等に基づいて、ＲＡＭに各種データを一時的に記憶し、また、読み出しながら、魚群探知装置１２の動作を制御する。このＣＰＵの動作によって、制御装置２０は、超音波制御手段２１と、形成手段２４として機能する。また、ＣＰＵは、その動作によって、ＲＡＭをパルス受信バッファ２２とチャープ受信バッファ２３として機能させる。

【0032】

また、制御装置２０は、上述した操作ボタン１４及び表示装置１５と接続されるほか、本体１３内部に設けられた送信回路３０及び受信回路３１と接続され、振動子１６は、送信回路３０及び受信回路３１を介して制御装置２０により制御される。

【0033】

超音波制御手段２１は、操作ボタン１４による使用者からの入力（例えば、探知対象物Ｇの探知範囲（探知深度）等）に基づいて、振動子１６から所定条件で超音波ビームＴＢを送受信するように、送信回路３０及び受信回路３１を介して振動子１６を制御する。

【0034】

ここで、本実施形態の魚群探知装置１２では、１回の探知において、２つの方式で超音波ビームＴＢを順次送受信するように制御される。即ち、超音波制御手段２１は、第１制御手段２１ａと第２制御手段２１ｂとを有しており、まず第１制御手段２１ａにてパルス方式にて超音波ビームＴＢの送受信を行い、次に第２制御手段２１ｂにてチャープ方式にて超音波ビームＴＢの送受信を行うように、振動子１６を制御する。

【0035】

ここで、図４を参照してパルス方式の超音波ビームＴＢと、チャープ方式の超音波ビームＴＢとを説明する。図４（ａ）は、パルス方式にて送信される超音波ビームＴＢの波形を模式的に示した図であり、図４（ｂ）は、チャープ方式にて送信される超音波ビームＴＢの波形を模式的に示した図である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）は、各々の方式の超音波ビームＴＢの特徴を分かりやすく示すため、波形の時間軸（横軸）と強度軸（縦軸）のスケールをそれぞれで異ならせている。

【0036】

パルス方式の超音波ビームＴＢは、図４（ａ）に示す通り、周波数が第１周波数ｆ１に固定されて、第１時間Ｔ１だけ送信されるように、送信回路３０を介して振動子１６が制御される。本実施形態に係る第１制御手段２１ａでは、第１周波数ｆ１として２４０ｋＨｚが設定され、第１時間Ｔ１として１００マイクロ秒が設定される。そして、第１制御手段２１ａは、このようなパルス方式の超音波ビームＴＢを送信した後、第３時間（本実施形態では１０ミリ秒間）、探知対象物Ｇからの反射波を振動子１６にて受信するよう受信回路３１を制御する。

【0037】

つまり、パルス方式の超音波ビームＴＢでは、振動子１６から距離７．５ｃｍ（＝音速１５００ｍ／秒×１００マイクロ秒÷２（超音波ビームＴＢの往復））までが超音波ビームＴＢの送信に起因する不感帯となり、振動子１６からおよそ７．５ｃｍ～７．５ｍ（＝１５００ｍ／秒×１０ミリ秒÷２）の範囲で探知対象物Ｇの探知が行われる。

【0038】

一方、チャープ方式の超音波ビームＴＢは、図４（ｂ）に示す通り、周波数が第２周波数ｆ２から第３周波数ｆ３の間で徐々に高くなるように変化しながら、第２時間Ｔ２だけ送信されるように、送信回路３０を介して振動子１６が制御される。本実施形態に係る第２制御手段２１ｂでは、第２周波数ｆ２として１３０ｋＨｚが設定され、第３周波数ｆ３として２２０ｋＨｚが設定され、第２時間Ｔ２として５ミリ秒が設定される。

【0039】

そして、第２制御手段２１ｂは、このようなチャープ方式の超音波ビームＴＢを送信した後、第４時間、探知対象物Ｇからの反射波を振動子１６にて受信するように受信回路３１を制御する。この第４時間は、使用者が操作ボタン１４を操作することにより設定された探知範囲（探知深度）に応じて設定される。

【0040】

つまり、チャープ方式の超音波ビームＴＢでは、振動子１６から距離３．７５ｍ（＝１５００ｍ／秒×５ミリ秒÷２）までが超音波ビームＴＢの送信に起因する不感帯となり、振動子１６からおよそ３．７５ｍ～使用者に設定された探知深度の範囲で、探知対象物Ｇの探知が行われる。

【0041】

なお、本実施形態に係る魚群探知装置１２は、使用者により設定される探知範囲（探知深度）が、第１制御手段２１ａの制御によって探知可能な最大深度である７．５ｍよりも深い深度に設定されるように構成されている。

【0042】

ただし、使用者により設定される探知範囲（探知深度）が、第１制御手段２１ａの制御によって探知可能な最大深度である７．５ｍよりも浅い深度に設定されるように構成されることも当然可能である。この場合、使用者により設定される探知範囲（探知深度）が、第１制御手段２１ａの制御によって探知可能な最大深度である７．５ｍよりも浅い深度に設定されたときには、第１制御手段２１ａの制御のみによって、つまり、パルス方式の超音波ビームＴＢのみを用いて、探知対象物Ｇの探知を行うようにしてもよい。

【0043】

また、図４（ｂ）では、周波数が第２周波数ｆ２から第３周波数ｆ３の間で徐々に高くなるように変化するチャープ方式の超音波ビームＴＢについて説明したが、チャープ方式の超音波ビームＴＢとして、周波数が第３周波数ｆ３から第２周波数ｆ２の間で徐々に低くなるように変化するものを採用してもよい。

【0044】

送信回路３０は、超音波ビームＴＢを送信するように振動子１６を駆動制御する回路である。

【0045】

例えば、送信回路３０は、第１制御手段２１ａから、送信モードとしてパルスモード、送信周波数として２４０ｋＨｚ、送信時間として１００マイクロ秒、その他送信の諸条件（例えば、振幅等）が指示されると、その諸条件に従いながら、周波数２４０ｋＨｚのパルス方式の超音波ビームＴＢを１００マイクロ秒送信するように、振動子１６を駆動制御する。

【0046】

また、送信回路３０は、第２制御手段２１ｂから、送信モードとしてチャープモード、送信周波数として１３０～２２０ｋＨｚ、送信時間として５ミリ秒、その他送信の諸条件が指示されると、その諸条件に従いながら、周波数１３０ｋＨｚから２２０ｋＨｚの間で周波数が徐々に高くなるチャープ方式の超音波ビームＴＢを５ミリ秒送信するように、振動子１６を駆動制御する。

【0047】

受信回路３１は、振動子１６が超音波ビームＴＢの反射波を受信して生じる受信信号を、振動子１６より受信して、制御装置２０へ送信する回路である。振動子１６から見て、受信回路３１の初段には図示しない保護回路が設けられている。反射波を振動子１６が受信することで発生した受信信号の電圧が安全なレベルの電圧を超えている間、その保護回路にて後段の回路に伝搬しないようになっており、制御装置２０全体を保護している。つまり、保護回路の動作により受信信号が公団の回路に伝搬しない期間も不感帯となる。保護回路を伝搬した受信信号は、受信回路に設けられた図示しない増幅回路にて増幅され、同じく受信回路に設けられた図示しないＡＤ変換回路にてディジタル信号に変換されて、制御装置２０へ送信される。

【0048】

受信回路３１は、送信回路３０の制御によって振動子１６からの超音波ビームＴＢの送信が終了した後、第１制御手段２１ａ又は第２制御手段２１ｂより指示された時間、超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信して生じる受信信号を、制御装置２０へ送信する。

【0049】

つまり、第１制御手段２１ａにより、パルス方式の超音波ビームＴＢが振動子１６より送信された場合は、その送信後１０ミリ秒間、超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信することによって生じる受信信号が受信回路３１により受信され、制御装置２０へ送信される。

【0050】

また、第２制御手段２１ｂにより、チャープ方式の超音波ビームＴＢが振動子１６より送信された場合は、その送信後、使用者が操作ボタン１４を操作することにより設定された探知範囲（探知深度）に応じて設定された時間、超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信することによって生じる受信信号が受信回路３１により受信され、制御装置２０へ送信される。

【0051】

パルス受信バッファ２２は、パルス方式の超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信することによって生じる受信信号に基づいて算出される各深度からの反射波の強度を、深度毎に記憶するメモリである。制御装置２０は、第１制御手段２１ａの制御に基づき、受信回路３１を介して振動子１６からの受信信号を受信すると、その受信信号に基づいて各深度からの反射波の強度を算出して、その算出した強度を深度毎にパルス受信バッファ２２に記憶する。

【0052】

チャープ受信バッファ２３は、チャープ方式の超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信することによって生じる受信信号に基づいて算出される各深度からの反射波の強度を、深度毎に記憶するメモリである。制御装置２０は、第１制御手段２１ａの制御に基づき、受信回路３１を介して振動子１６からの受信信号を受信すると、その受信信号に基づいて各深度からの反射波の強度を算出して、その算出した強度を深度毎にチャープ受信バッファ２３に記憶する。

【0053】

形成手段２４は、超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信して生じる受信信号に基づいて、表示装置１５の表示する探知画像を形成する。本実施形態では、パルス受信バッファ２２に記憶された、パルス方式の超音波ビームＴＢの送受信により得られた各深度からの反射波の強度（以下「パルス側強度」という）と、チャープ受信バッファ２３に記憶された、チャープ方式の超音波ビームＴＢの送受信により得られた各深度からの反射波の強度（以下「チャープ側強度」）と、を合成処理することで、探知画像を形成する。

【0054】

合成処理は、例えば、深度毎に、その深度ｄにおけるパルス側強度Ｐ１（ｄ）とチャープ側強度Ｐ２（ｄ）とを、以下の（１）式によってアルファブレンドすることにより行われる。

【0055】

Ｐ（ｄ）＝α（ｄ）×Ｐ１（ｄ）＋（１－α（ｄ））×Ｐ２（ｄ） ・・・（１）
ここで、Ｐ（ｄ）は、深度ｄにおける合成後の反射波の強度である。α（ｄ）は、深度ｄ毎に、０以上１以下の値で規定されるα値である。

【0056】

α値は、第２制御手段２１ｂの制御によって送受信されるチャープ方式の超音波ビームＴＢにおいて不感帯に位置する深度ｄに対しては、「１」が設定される。つまり、当該不感帯に位置する深度ｄについては、パルス側強度Ｐ１（ｄ）がそのまま、当該深度ｄの反射波の強度Ｐ（ｄ）となる。なお、本実施形態では、チャープ方式の超音波ビームＴＢが５ミリ秒間、振動子１６より送信されるので、上述の通り、振動子１６より距離３．７５ｍが不感帯となる。

【0057】

一方、第１制御手段２１ａの制御により設定された受信時間（第３時間）よって、パルス方式の超音波ビームＴＢの反射波が受信できない深い深度ｄに対しては、α値が「０」が設定され、チャープ側強度Ｐ２（ｄ）がそのまま、当該深度ｄの反射波の強度Ｐ（ｄ）となる。なお、本実施形態では、パルス方式の超音波ビームＴＢの反射波の受信時間（第３時間）が１０ミリ秒であるので、振動子１６より距離７．５ｍ以上の深度ｄに対して、α値が「０」に設定される。

【0058】

そして、チャープ方式の超音波ビームＴＢにおける不感帯の最深深度ｄ１（３．７５ｍ）から、パルス方式の超音波ビームＴＢの反射波を受信する最深深度ｄ２（７．５ｍ）までは、両方式にて反射波を受信している。そこで、各々の深度ｄに対応するα値であるα（ｄ）を、次の（２）式で定める。

【0059】

α（ｄ）＝（ｄ２―ｄ）／（ｄ２－ｄ１）・・・（２）
このように、チャープ方式の超音波ビームＴＢにおける不感帯の最深深度ｄ１（３．７５ｍ）から、パルス方式の超音波ビームＴＢの反射波を受信する最深深度ｄ２（７．５ｍ）までの深度ｄにおけるα値であるα（ｄ）を（２）式にて定めることにより、方式の異なるパルス方式の超音波ビームＴＢの反射波に基づいて形成される探知画像と、チャープ方式の超音波ビームＴＢの反射波に基づいて形成される探知画像とを、滑らかにつなぐことが可能となり、方式の違いによる筋が探知画像に表示されることを抑制できる。

【0060】

次いで、図５を参照して、制御装置２０にて実行される魚群探知処理について説明する。図５は、その魚群探知処理を示すフローチャートである。魚群探知処理は、魚群探知装置１２の電源がオンされてときに魚群探知装置１２を構成する各デバイスの初期設定が行われた後に実行が開始され、魚群探知装置１２の電源がオフされるまで継続して実行される。

【0061】

制御装置２０は、魚群探知処理を開始すると、まずパルス方式送受信処理を実行する（Ｓ１）。このパルス方式送受信処理を実行する制御装置２０が、魚群探知装置１２の第１制御手段２１ａとして機能する。

【0062】

このパルス方式送受信処理では、送信回路３０に対して、送信モードとしてパルスモード、送信周波数として２４０ｋＨｚ、送信時間として１００マイクロ秒、その他送信の諸条件（例えば、振幅等）を指示する。この指示に基づいて送信回路３０が振動子１６を駆動することで、周波数２４０ｋＨｚのパルス方式の超音波ビームＴＢが、１００マイクロ秒送信される。

【0063】

また、パルス方式送受信処理では、振動子１６によるパルス方式の超音波ビームＴＢの送信が終了した後、超音波ビームＴＢの反射波の受信時間として１０ミリ秒を受信回路３１に指示する。これにより、受信回路３１は、１０ミリ秒間、振動子１６が超音波ビームＴＢの反射波を受信することによって発生した受信信号を振動子１６より受信し、制御装置２０へその受信信号を送信する。そして、パルス方式送受信処理は、受信回路３１より送信された受信信号に基づいて、各深度からの反射波の強度を算出し、その算出した強度を深度毎にパルス受信バッファ２２に記憶する。

【0064】

次に、制御装置２０は、チャープ方式送受信処理を実行する（Ｓ２）。このチャープ方式送受信処理を実行する制御装置２０が、魚群探知装置１２の第２制御手段２１ｂとして機能する。

【0065】

このチャープ方式送受信処理では、送信回路３０に対して、送信モードとしてチャープモード、送信周波数として１３０～２２０ｋＨｚ、送信時間として５ミリ秒、その他送信の諸条件（例えば、振幅等）を指示する。この指示に基づいて送信回路３０が振動子１６を駆動することで、周波数１３０ｋＨｚから２２０ｋＨｚの間で周波数が徐々に高くなるチャープ方式の超音波ビームＴＢが５ミリ秒送信される。

【0066】

また、チャープ方式送受信処理では、振動子１６によるチャープ方式の超音波ビームＴＢの送信が終了した後、超音波ビームＴＢの反射波の受信時間として、使用者が操作ボタン１４を操作することで設定された探知範囲（探知深度）に応じた時間を受信回路３１に指示する。これにより、受信回路３１は、その設定された時間、振動子１６が超音波ビームＴＢの反射波を受信することによって発生した受信信号を振動子１６より受信し、制御装置２０へその受信信号を送信する。そして、チャープ方式送受信処理は、受信回路３１より送信された受信信号に基づいて、各深度からの反射波の強度を算出し、その算出した強度を深度毎にチャープ受信バッファ２３に記憶する。

【0067】

次に、制御装置２０は、合成処理を実行する（Ｓ３）。この合成処理を実行する制御装置２０が、魚群探知装置１２の形成手段２４として機能する。

【0068】

合成処理は、上述した通り、深度毎に、その深度ｄにおけるパルス受信バッファ２２に記憶されたパルス側強度Ｐ１（ｄ）と、チャープ受信バッファ２３に記憶されたチャープ側強度Ｐ２（ｄ）とを、（１）式を用いてアルファブレンドすることにより合成し、探知画像を形成する。

【0069】

合成処理の後、制御装置２０は、その合成処理に基づいて形成された探知画像を表示装置１５に表示し（Ｓ４）、Ｓ１の処理に戻る。そして、制御装置２０は、Ｓ１～Ｓ４の処理を繰り替え実行する。

【0070】

制御装置２０は、この魚群探知処理を実行することによって、次の作用効果を奏する。

【0071】

（ア）第２制御手段２１ｂの制御によって、パルス方式の超音波ビームＴＢが送信される第１時間Ｔ１（１００マイクロ秒）よりも長い第２時間Ｔ２（５ミリ秒）かけて、チャープ方式の超音波ビームＴＢが送信されるので、反射波の強度（レベル）を高くできる。また、チャープ方式では、周波数が変化しながら超音波ビームＴＢが送信されるので、その超音波ビームＴＢの送信時間が長くして、近接する探知対象物Ｇからの反射波がまじりあったとしても、反射してくる周波数の時間的なずれから各々の探知対象物Ｇを切り分けて表示することができる。これらにより、探知性能を上げることができる。

【0072】

一方、第１制御手段２１ａの制御によるパルス方式の超音波ビームＴＢの送受信では、チャープ方式の超音波ビームＴＢが送信される第２時間Ｔ２よりも短い第１時間Ｔ１（１００マイクロ秒）だけ振動子１６から送信されるので、当該振動子１６において反射波が受信できない期間を短くできる。よって、探知対象物Ｇを探知できない不感帯を７．５ｃｍと短くできる。

【0073】

また、パルス方式の超音波ビームＴＢの送信時間が短いことによって、探知対象物Ｇが近接していたとしても、これらの探知対象物Ｇからの反射波が混ざり合うことも抑制できるので、各々の探知対象物Ｇを切り分けて表示することができる。

【0074】

以上より、魚群探知装置１２は、探知性能を上げつつ不感帯の距離を短くできる。

【0075】

（イ）第２制御手段２１ｂの制御によりチャープ方式の超音波ビームＴＢが送信される第２時間Ｔ２は５ミリ秒に設定される一方、第１制御手段２１ａの制御によりパルス方式の超音波ビームＴＢの反射波を受信する第３時間は１０ミリ秒に設定される。即ち、第１制御手段２１ａの制御によりパルス方式の超音波ビームＴＢの反射波を受信する第３時間は、第２制御手段２１ｂの制御によりチャープ方式の超音波ビームＴＢが第２時間Ｔ２かけて送信されることによってその反射波が受信困難な深度からの反射波を受信するのに十分な時間に設定される。よって、第２制御手段２１ｂの制御によって、超音波ビームＴＢの送信時間が長いために長い距離となる不感帯における探知対象物Ｇの探知を、第１制御手段２１ａの制御による超音波ビームＴＢの送受信によって、その第１制御手段２１ａの制御による不感帯を除いて確実に行うことができる。

【0076】

（ウ）第１制御手段２１ａの制御では、使用者が操作ボタン１４を操作することにより設定された探知範囲（探知深度）すべてからの反射波を待つことがなく、第１制御手段２１ａの制御により反射波を受信する第３時間（１０ミリ秒）は、第２制御手段２１ｂの制御により反射波を受信する第４時間（使用者により設定された探索範囲（探索深度＞７．５ｍ）に応じた時間＞１０ミリ秒）よりも短い時間に設定される。よって、単純に２つの方式にて超音波ビームＴＢを送受信する場合と比較して、探知範囲に係る探知時間を短くできる。

【0077】

（エ）第１制御手段２１ａの制御により送信されるパルス方式の超音波ビームＴＢの第１周波数ｆ１（２４０ｋＨｚ）は、第２制御手段２１ｂの制御により送信されるチャープ方式の超音波ビームＴＢの第２周波数ｆ２（１３０ｋＨｚ）から第３周波数ｆ３（２２０ｋＨｚ）の範囲外に設定される。これにより、第２制御手段２１ｂの制御において反射波を振動子１６にて受信する場合に、第１制御手段２１ａの制御にて送信された超音波ビームＴＢの反射波が重畳してノイズとなって表示されることを抑制できる。

【0078】

（オ）第１制御手段２１ａの制御により送信されるパルス方式の超音波ビームＴＢの第１周波数ｆ１（２４０ｋＨｚ）は、第２制御手段２１ｂの制御により送信されるチャープ方式の超音波ビームＴＢの第２周波数ｆ２（１３０ｋＨｚ）及び第３周波数ｆ３（２２０ｋＨｚ）よりも高い周波数に設定される。超音波ビームＴＢの周波数が高い場合、同一時間内において振動子１６内部で受信した反射波の反射する回数が多くなる。超音波ビームＴＢは反射面でのエネルギー損失が大きいため、単位時間当たりのエネルギーの減衰量が大きくなる。ここで、振動子１６の受信回路３１には、保護回路が設けられ、反射波を振動子１６が受信することで発生した電圧が、安全なレベルの電圧を超えている間、その保護回路にて後段の回路に伝搬しないようになっており、その期間も不感帯となる。第１周波数ｆ１が高い周波数に設定されることで、振動子１６にて受信した反射波のエネルギーが早く減衰するため、受信によって発生する電圧も早期に減衰することになるので、保護回路の動作による不感帯となる期間も短くできるという効果がある。

【0079】

（オ）第１制御手段２１ａの制御により送信される第１周波数ｆ１（２４０ｋＨｚ）のパルス方式の超音波ビームＴＢの振動子１６における受信感度が、第２制御手段２１ｂの制御により送信される第２周波数ｆ２（１３０ｋＨｚ）から第３周波数ｆ３（２２０ｋＨｚ）の範囲内のチャープ方式の超音波ビームＴＢの振動子１６における受信感度よりも低くなるように、第１周波数ｆ１が設定される。第１制御手段２１ａの制御では、第２制御手段２１ｂの制御によって不感帯となる深度の浅い探知範囲からの反射波を受信することになるため、振動子１６の受信感度が低くても有効に機能する。よって、使用する振動子１６として、受信感度が高い領域を、少なくとも第２周波数ｆ２から第３周波数ｆ３を含むように狭いものを使用することができる。また、振動子１６における第１周波数ｆ１の受信感度が低いため、受信によって得られる電圧は低くなるので、受信回路３１に設けられた保護回路の動作による不感帯となる期間も短くできるという効果がある。

【0080】

（カ）形成手段（合成処理）２４は、浅い深度例えば第１深度の位置において、第２制御手段２１ｂの制御により振動子１６が受信して生じる受信信号よりも第１制御手段２１ａの制御により振動子１６が受信して生じる受信信号を強く反映させて探知画像が形成される。一方、形成手段（合成処理）２４は、第１深度よりも深い第２深度の位置において、第１制御手段２１ａの制御により振動子１６が受信して生じる受信信号よりも第２制御手段２１ｂの制御により振動子１６が受信して生じる受信信号を強く反映させて探知画像が形成される。これにより、探知性能が高く且つ不感帯の距離が短い探知画像を表示手段に表示させることができる。

【0081】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部又は複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部又は複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。また、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

【0082】

上記実施形態において、第１制御手段２１ａの制御により送信されるパルス方式の超音波ビームＴＢの第１周波数ｆ１が、第２制御手段２１ｂの制御により送信されるチャープ方式の超音波ビームＴＢの第２周波数ｆ２及び第３周波数ｆ３よりも高い周波数に設定される場合について説明したが、その第1周波数ｆ１が、第２周波数ｆ２及び第３周波数ｆ３よりも低い周波数に設定されても、周波数を低くしたことによる保護回路の動作に基づく不感帯の伸びが実用上問題なければよいことは言うまでもない。

【0083】

また、上記実施形態では、超音波ビームＴＢを水中の１つの方向（船舶１１の真下方向）に固定して送信し、その反射波を受信して水中の探知を行う魚群探知装置について、本発明を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、１つの方向に送信される超音波ビームＴＢの送信方向を変化させながら、所定範囲にわたり水中の探知を行うソナー型の魚群探知装置に本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0084】

１２ 魚群探知装置
１５ 表示装置（表示手段）
１６ 振動子
２１ 超音波制御手段
２１ａ 第１制御手段
２１ｂ 第２制御手段
２４ 形成手段
ｆ１ 第１周波数
ｆ２ 第２周波数
ｆ３ 第３周波数
Ｔ１ 第１時間
Ｔ２ 第２時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】