JP2023178121A - 水中探知装置および水中探知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチピング方式の送受波処理が用いられる場合に、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じることを抑制することが可能な水中探知装置および水中探知方法を提供する。【解決手段】水中探知装置１は、送信波を送波する送波器２と、送信波の反射波を受波する受波器３と、送波器２および受波器３を互いに同期させて回転させる駆動部４と、互いに異なる周波数の複数の送信波を所定の単位回転角ごとに順番に送波器２から送波させる制御部と、単位回転角の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する信号処理部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標を探知する水中探知装置および水中探知方法に関する。

従来、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標を探知する水中探知装置が知られている。この種の水中探知装置では、たとえば、狭いビームを形成可能な超音波振動子を回転させることにより、自船周囲の物標の位置が探知される。

この種の水中探知装置では、１つまたは複数の超音波振動子を有する送波器と、複数の超音波振動子を有する受波器とが、個別に配置される。水中探知装置は、送波器を回転させつつ、受波器を送波器に同期させて回転させる。このとき、受波器に配置された複数の超音波振動子からそれぞれ出力される信号に対するビームフォーミングにより、受信ビームが深さ方向にスキャンされる。こうして、自船周囲の全範囲において、エコー信号が生成される。生成されたエコー信号に基づいて、受波器からの位置とその位置のエコー強度とを対応付けたエコー画像が生成される。

特許文献１には、この種の水中探知装置が開示されている。

国際公開第２０１８／１６３８４４号

上記のような水中探知装置では、互いに異なる周波数の複数の送信波を送波する、いわゆるマルチピング方式の送受波処理が用いられ得る。この方式では、所定周波数の送信波を送波および受波する期間に、他の周波数の送信波が送波される。受波器の超音波振動子から出力される信号から、各周波数の信号がフィルタにより抽出される。これにより、１つの周波数の送信波を送受波する期間に、この周波数のエコー信号とともに、他の周波数のエコー信号をさらに取得できる。このため、送波器および受波器を高速で回転させることができ、エコー画像の更新周期を短くできる。１周期に送波される送信波の数（周波数の数）を増やすほど、送波器および受波器の回転速度を高めることができ、エコー画像の更新期間を短くできる。

しかし、その一方で、上記のように受波器が回転すると、所定周波数の受信信号の取得方向が、受波器の回転に伴い変化することになる。すなわち、本来、１つの方位に対して得られるべき受信信号に、この方位とは異なる他の方位の受信信号が含まれる。このため、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じてしまう。この問題は、送波器および受波器の回転速度を高めるほど、すなわち、１周期に送波される送信波の数（周波数の数）を増やすほど、顕著となる。

かかる課題に鑑み、本発明は、マルチピング方式の送受波処理が用いられる場合に、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じることを抑制することが可能な水中探知装置および水中探知方法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。この態様に係る水中探知装置は、送信波を送波する送波器と、前記送信波の反射波を受波する受波器と、前記送波器および前記受波器を互いに同期させて回転させる駆動部と、互いに異なる周波数の複数の前記送信波を所定の単位回転角ごとに順番に前記送波器から送波させる制御部と、前記単位回転角の範囲から取得される前記各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する信号処理部と、を備える。

本態様に係る水中探知装置によれば、単位回転角の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号が生成される。このため、単位回転角の範囲以外の受信信号がエコー信号の生成に用いられることが抑制される。よって、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じることを抑制できる。

本態様に係る水中探知装置において、前記信号処理部は、前記単位回転角の範囲を回転軸から離れる方向に前記周波数の数に分割した複数の区画からそれぞれ取得される前記各周波数の受信信号のうち、前記区画において最も信号成分が多い前記周波数の前記受信信号から、前記表示用のエコー信号を生成するよう構成され得る。

この構成によれば、各区画において最も信号成分が多い周波数の受信信号がエコー信号の生成に用いられるため、その区画のエコーの状態がエコー信号に適正に反映される。よって、表示用のエコー信号の生成を適正に行うことができる。

この場合、前記区画は、前記単位回転角の範囲を前記回転軸から離れる方向に均等に前記周波数の数に分割して形成され得る。

この構成によれば、同一期間に含まれる各周波数の受信信号から、単位回転角の方位の表示用のエコー信号を生成できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

また、前記信号処理部は、前記各周波数の受信信号から、ビームフォーミングにより、各俯角の中間エコー信号を前記周波数ごとに算出し、前記単位回転角に対応する期間の信号部分を、前記各周波数の中間エコー信号から抽出し、抽出した前記信号部分を受信タイミングが遅い順に並べて当該単位回転角の方位における前記表示用のエコー信号を生成する処理を、前記各俯角について行うよう構成され得る。

この構成によれば、各周波数の中間エコー信号から信号部分を抽出して並べるといった簡易な処理により、単位回転角の方位における各俯角の表示用のエコー信号を生成できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

この場合、前記信号部分は、前記各周波数の前記中間エコー信号の全範囲を周波数の数に均等に分割したときの分割部分のうち、前記単位回転角に対応する前記期間に含まれる分割部分とされ得る。

この構成によれば、中間エコー信号に対する信号部分の抽出範囲が特定されるため、各周波数の中間エコー信号から容易に信号部分を抽出できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

本発明の第２の態様は、水中探知方法に関する。この態様に係る水中探知方法は、送信波を送波する送波器および前記送信波の反射波を受波する受波器を互いに同期させて回転させ、互いに異なる周波数の複数の前記送信波を所定の単位回転角ごとに順番に前記送波器から送波させ、前記単位回転角の範囲から取得される前記各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する。

本態様に係る水中探知方法によれば、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、マルチピング方式の送受波処理が用いられる場合に、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じることを抑制することが可能な水中探知装置および水中探知方法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、実施形態に係る水中探知装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る、送波器によって形成される送信ビームを模式的に示す図である。 図３は、実施形態に係る、受信ビームが電子的に走査される範囲であるファンエリアを模式的に示す図である。 図４は、実施形態に係る、信号処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、それぞれ、比較例に係る、エコー画像の表示例を示す図である。 図６は、実施形態に係る、マルチピング方式において、エコー信号の生成に用いられる各周波数の反射波の範囲を模式的に示す図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る、表示用のエコー信号を生成する処理を説明する図である。 図８は、実施形態に係る、各俯角のエコー信号の生成方法を示すタイミングチャートである。 図９（ａ）は、実施形態に係る、送信パルス波の送信処理を示すフローチャートである。図９（ｂ）は、実施形態に係る、エコー画像用データの生成処理を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態に係る、表示用のエコー信号の生成処理を示すフローチャートである。 図１１（ａ）は、実施形態に係る、エコー画像の表示例を示す図である。図１１（ｂ）は、比較例に係る、エコー画像の表示例を示す図である。 図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、それぞれ、実施形態に係る、エコー画像の表示例を示す図である。 図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、変更例に係る、単位回転角の範囲の分割方法を示す図である。 図１４は、他の変更例に係る、エコー信号の生成方法を説明する図である。

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。

以下の実施形態では、いわゆるマルチピング（multi-ping）方式の処理が行われる。マルチピング（multi-ping）方式は、マルチパルス（multi-pulse）方式と呼ばれる場合もある。

たとえば、一般的なパルス方式の水中探知装置では、送信パルス波が送波された後、その送信パルス波が探知レンジを往復する間に、受波部がその送信パルス波の反射波を受波する。そして、送信パルス波が探知レンジを往復する時間を経過した後、次の送信パルス波が送波される。

これに対し、マルチピング方式の水中探知装置では、最初に所定周波数の送信パルス波が送波された後、その送信パルス波が探知レンジを往復する前に、前記所定周波数とは異なる周波数を有する次の送信パルス波が送波される。各送信パルス波の反射波は、各周波数に対応したフィルタによって抽出される。これにより、マルチピング方式の水中探知装置によれば、送信パルス波の送波間隔を狭くすることができる。このため、一般的なパルス方式の水中探知装置と比べて、物標の探知速度を速めることができる。

水中探知装置１の送波器および受波器は船底に装備される。水中探知装置１は、主に魚および魚群等の対象物標の探知に用いられる。水中探知装置１は、他にも、岩礁のような海底の起伏、人工漁礁のような構造物の探知などに用いられる。

以下では、受波器の超音波振動子から出力される信号を「受信信号」と称し、これら超音波振動子からの受信信号にビームフォーミングを適用して生成される各俯角のエコー強度の変化を示す信号を「エコー信号」と称する。

図１は、水中探知装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、水中探知装置１は、送波器２と、受波器３と、駆動部４と、送受信装置５と、信号処理ユニット１０と、表示ユニット８とを備える。

送波器２は、１つまたは複数の超音波振動子を備える。送波器２は、３次元状の送信ビームＴＢを形成可能に構成される。送波器２は、パルス状の超音波（送信パルス波）を水中に送波する。

図２は、送波器２によって形成される送信ビームＴＢを模式的に示す図である。

図２において、Ｚ軸は、送波器２から鉛直下向きに降ろした軸であり、Ｙ軸は、水平面に平行で且つ自船Ｓ１の進行方向を示す軸である。Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に垂直な軸である。ここでは、鉛直方向に見て送信パルス波（送信波）がＸ軸に平行な方向に送波されるタイミングの送信ビームＴＢの状態が示されている。

送波器２は、送信ビームＴＢの中心軸Ａｘが鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して斜めになるように、船底に設置される。送信ビームＴＢは、水平方向に角度α１１の広がりを有し、かつ、Ｚ軸を中心とする周方向に見て略扇形状を有する。角度α１１は、たとえば３０度である。これに限らず、角度α１１は、たとえば、６～９０度の範囲内に設定され得る。

送信ビームＴＢは、鉛直下方向を０度として鉛直上方向に角度θ１の範囲で広がっている。角度θ１は、たとえば、９０度である。角度θ１は、９０度に限られるものではなく、たとえば、６０度程度であってもよい。また、送信ビームＴＢの鉛直方向の広がりは、必ずしも、鉛直下方向が境界でなくてもよい。たとえば、鉛直下方向に対して鉛直方向に３０～９０度の範囲で送信ビームＴＢが鉛直方向に広がっていてもよい。また、鉛直下方を挟んで±６０度の範囲に送信ビームＴＢが広がっていてもよい。

図１に戻り、受波器３は、複数の超音波振動子３ａを有する。これら超音波振動子３ａは、受波器３の受波素子である。受波器３は、送波器２に対して分離して設置される。超音波振動子３ａの受波面３ｂは、たとえば、長方形状に形成される。なお、図１の例では、受波器３が８つの超音波振動子３ａを備えている。受波器３に装備される超音波振動子３ａの数は、８つに限らず、他の数であってもよい。なお、図１では、各受波面３ｂの形状および向きが、模式的に示されている。

各超音波振動子３ａは、送波器２から送波された送信パルス波の反射波を受波して、反射波のエコー強度に応じた受信信号を生成する。これら超音波振動子３ａは、直線状に配列されている。すなわち、受波器３は、リニアアレイである。リニアアレイの受波面に垂直な方向であって受信ビームＲＢが形成される側の方向と、水平面とがなす角度は、俯角方向を正とした場合、たとえば３０度である。ただし、この角度は、リニアアレイが鉛直方向に沿って配列されている場合の角度である０度から、リニアアレイが水平方向に沿って配列されている場合の角度である９０度までの範囲内において、他の角度であってもよい。

駆動部４は、モータ４ａと、回転角度検出部４ｂとを備える。モータ４ａは、鉛直方向に平行な回転軸について、送波器２を回転させる。これにより、送信ビームＴＢが、図２の自船Ｓ１（Ｚ軸）を中心とした水平方向の全方位に亘って回転される。また、モータ４ａは、送波器２の回転に同期するように、受波器３を、鉛直方向に平行な回転軸について回転させる。送波器２と受波器３は、互いに同じ方向を向くように回転する。これにより、送波器２から送波された超音波（送信パルス波）の反射波が、受波器３によって受波される。送波器２は、受波器３よりも先行して回転する。

回転角度検出部４ｂは、モータ４ａの回転角を検出する。回転角度検出部４ｂは、モータ４ａに取り付けられている。回転角度検出部４ｂは、たとえば、ロータリーエンコーダである。ただし、モータ４ａの回転角を検出する方法は、これに限られるものではない。たとえば、モータ４ａがステッピングモータである場合、基準位置からのステップ数に基づいて、モータ４ａの回転角が検出されてもよい。モータ４ａの回転角により、水平面内における所定の基準軸に対する送波器２および受波器３の角度位置が検出され得る。この基準軸は、たとえば、図２のＸ軸正側の軸に設定される。

送波器２は、上記のようにモータ４ａによって回転させられながら、基準軸に対して所定の角度ごとに、送信ビームＴＢを形成して、超音波（送信パルス波）を送波する。また、受波器３は、送波器２から送信ビームＴＢが送波される各角度位置において、受信ビームＲＢを形成して反射波のエコー信号を生成する。受波器３は、各角度位置において、送受信装置５および信号処理ユニット１０とともに、複数の超音波振動子３ａに対するビームフォーミングを行うことにより、鉛直方向（俯角方向）に受信ビームＲＢを電子的に走査させる。受信ビームＲＢは、ファンエリアＦＡ内において鉛直方向（俯角方向）に電子的に走査される。

図３は、受信ビームＲＢが電子的に走査される範囲であるファンエリアＦＡを模式的に示す図である。図３のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２と同様である。

ファンエリアＦＡは、周方向の広がり角が６度程度と比較的薄く、自船Ｓ１から鉛直方向（俯角方向）に扇形状に広がっている。図３では、角度位置が第１角度位置α２１のときのファンエリアＦＡがＦＡ（α２１）で示され、角度位置が第２角度位置α２２のときのファンエリアＦＡがＦＡ（α２２）で示されている。

ファンエリアＦＡの鉛直方向の角度θ２は、たとえば約９０度である。ファンエリアＦＡは、鉛直下方から水平方向に亘る範囲に形成される。ファンエリアＦＡ内を電子的に走査される受信ビームＲＢは、ファンエリアＦＡとともに、図１のモータ４ａによって、水平面に沿ってα方向に回転させられる。これにより、自船Ｓ１を中心とした半球状の３次元空間内において物標が探知され、当該空間内における物標の３次元的な位置が推定され得る。

なお、角度θ２は、９０度に限られるものではない。また、角度θ２の境界が鉛直下方向でなくてもよい。たとえば、角度θ２が、鉛直下方向に対して３０度から９０度に亘る角度範囲であってもよい。また、角度θ２が、鉛直下方向に対し±６０度の範囲であってもよい。

本実施形態では、上記のように、いわゆるマルチピング（multi-ping）方式によって、送波と受波が行われる。具体的には、送波器２から送波される送信パルス波の周波数が、隣り合う角度位置において相違するように、各角度位置において送信パルス波が送波される。

たとえば、送信パルス波に対して４つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が準備され、これら周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４がサイクリックに、各角度位置に設定される。各角度位置において受波器３から出力される信号から、当該角度位置に設定された周波数の信号が抽出され、抽出された信号に基づいて、エコー信号が生成される。上記のように、エコー信号は、ビームフォーミングにより形成される受信ビームＲＢに基づいて生成される。

なお、マルチピング（multi-ping）方式による信号処理の詳細は、出願人が先に出願した国際公開第２０１８／１６３８４４号に記載されている。国際公開第２０１８／１６３８４４号の開示が、参照により組み込まれ得る。

図１に戻り、送受信装置５は、送信部６と、受信部７とを備えている。

送信部６は、信号処理ユニット１０で生成された送信パルス信号を増幅し、増幅後の送信パルス信号を送波器２に印加する。これにより、送波器２から、増幅後の送信パルス信号に対応する送信パルス波が送波される。具体的には、送波器２からは、周波数ｆ１の送信パルス信号に対応する第１送信パルス波と、周波数ｆ２の送信パルス信号に対応する第２送信パルス波と、周波数ｆ３の送信パルス信号に対応する第３送信パルス波と、周波数ｆ４の送信パルス信号に対応する第４送信パルス波とが、所定の時間間隔（送信周期）で送波される。この送波は、その後も所定の時間間隔（送信周期）でサイクリックに繰り返される。これにより、上記のように、送波器２の隣り合う角度位置（送波タイミングの角度位置）において、互いに周波数が異なる送信パルス波が送波される。

受信部７は、受波器３から出力される受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換する。反射波（エコー）の強度は、距離が長くなるほど減衰するため、受信信号は、この減衰が解消されるように、距離が長くなるほど大きく増幅される。その後、受信部７は、デジタル信号に変換された受信信号を、信号処理ユニット１０に出力する。より具体的には、受信部７は、複数の受信回路を有し、各受信回路が、対応する超音波振動子３ａによって受波された反射波の各受信信号に対して上述した所定の処理を行い、各受信信号を信号処理ユニット１０に出力する。

信号処理ユニット１０は、上述の送信パルス信号を生成し、生成した送信パルス信号を送信部６に出力する。また、信号処理ユニット１０は、受信部７から入力される受信信号を処理し、物標の画像データを生成するための処理を行う。信号処理ユニット１０の構成は、追って、図４を参照して説明する。

表示ユニット８は、画像を表示するためのモニタを備え、信号処理ユニット１０から出力された画像データに応じた画像を表示する。本実施形態では、表示ユニット８には、自船下方における海中の状態が３次元的に表示される。これにより、使用者は、当該画像を参照することにより、自船下方における海中の状態（たとえば、単体魚および魚群、海底の起伏、人工漁礁のような構造物の有無及び位置）を把握できる。なお、画像データの生成処理および当該画像データに基づく画像の表示例については、追って、図６ないし図１２（ｃ）を参照して説明する。

図４は、信号処理ユニット１０の構成を示すブロック図である。

信号処理ユニット１０は、たとえば、パーソナルコンピュータにより構成される。信号処理ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路と、ＲＯＭ（ReadOnly Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等の記憶媒体を備える。記憶媒体には、水中探知のための処理を実現するためのプログラムが記憶されている。信号処理ユニット１０は、このプログラムにより、図４に示す各部の機能を実行する。すなわち、図４には、プログラムに基づき信号処理ユニット１０が実行する機能ブロックが示されている。

なお、図４の各ブロックの機能は、必ずしも、プログラムによるソフトウエアにより実現されなくてもよい。すなわち、図４に示す機能の一部が、プログラムによる機能ではなく、ロジック回路等のハードウエアによって実現されてもよい。

図４に示すように、信号処理ユニット１０は、制御部１１と、送信タイミング設定部１２と、送信信号生成部１３と、フィルタ係数生成部１４と、信号取得部１５と、信号処理部２０と、を備える。

制御部１１は、上記プログラムに従って各部を制御する。制御部１１は、図１に示した回転角度検出部４ｂからの検出結果に基づいて、送波器２の角度位置を検出する。制御部１１は、検出した角度位置に基づいて、送信パルス波を送波すべきタイミングを送信タイミング設定部１２に通知する。このとき同時に、制御部１１は、各タイミングにおける送信パルス波の周波数、すなわち、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の何れかに関する情報（以下、「周波数情報」という）を、送信信号生成部１３に出力する。

送信タイミング設定部１２は、制御部１１から入力されるタイミング通知に従って、各周波数の送信パルス信号を出力させるためのトリガ信号を、送信信号生成部１３に出力する。

送信信号生成部１３は、送信タイミング設定部１２から入力されたトリガ信号および制御部１１から入力された周波数情報に応じて、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の何れかの周波数の送信パルス信号を送信部６に出力する。これにより、送信パルス波を送波すべき各角度位置において、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の何れかの周波数の送信パルス波が送波器２から送波される。

また、制御部１１は、送信信号生成部１３に対して周波数情報を出力する際に、同様の周波数情報をフィルタ係数生成部１４へ出力する。このとき同時に、制御部１１は、フィルタ処理で用いられるフィルタ係数を生成するためのフィルタ仕様（たとえば、通過帯域の中心周波数、通過帯域の帯域幅、阻止域の低減レベル、フィルタ長、等）を、フィルタ係数生成部１４へ出力する。

フィルタ係数生成部１４は、制御部１１から入力された周波数情報およびフィルタ仕様に基づいて、周波数情報により指定される周波数の受信信号を抽出するためのフィルタ係数を生成する。すなわち、フィルタ係数生成部１４は、周波数情報により指定される周波数が周波数ｆ１である場合、フィルタ係数Ｃ１を生成する。同様に、フィルタ係数生成部１４は、周波数情報により指定される周波数が周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４である場合、フィルタ係数Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をそれぞれ生成する。フィルタ係数生成部１４は、生成したフィルタ係数（フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の何れか）を信号取得部１５に通知する。

なお、フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、必ずしも、周波数情報およびフィルタ仕様から都度生成されなくてもよく、予めメモリにフィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応づけて保持されていてもよい。この場合、周波数情報により指定される周波数に対応づけられたフィルタ係数がメモリから読み出され、信号取得部１５に通知される。

信号取得部１５は、受波器３に配置された超音波振動子３ａと同じ数の信号抽出部１６を有している。各信号抽出部１６は、各超音波振動子３ａに対応して設けられている。１～ｍ番目の超音波振動子３ａから出力される受信信号が、それぞれ、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍを介して、対応する信号抽出部１６に入力される。各信号抽出部１６は、入力された受信信号から周波数情報により指定される周波数の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を、処理対象の受信信号として、信号処理部２０に出力する。

信号抽出部１６は、バッファ処理部１７とフィルタ処理部１８とを備える。バッファ処理部１７は、周波数ｆ１～ｆ４にそれぞれ対応するバッファ領域を備える。バッファ処理部１７は、周波数ｆｋの周波数情報が通知された後、次に同じ周波数ｆｋの周波数情報が通知されるまでの間、対応するチャンネルから入力された受信信号を一時記憶し、記憶した受信信号をフィルタ処理部１８に出力する。

フィルタ処理部１８は、バッファ処理部１７から入力された受信信号に対して、フィルタ係数生成部１４から入力されたフィルタ係数（フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の何れか）、すなわち、当該受信信号に対応する周波数ｆｋのフィルタ係数を適用し、入力された受信信号からフィルタ係数に対応する周波数ｆｋ（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の何れか）の周波数成分を抽出する。フィルタ処理部１８は、抽出した周波数成分を、処理対象の受信信号として、信号処理部２０に出力する。

以上の処理により、各角度位置において送波された所定周波数（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の何れか）の送信パルス波に対する受信信号が、各信号抽出部１６によりチャンネルごとに抽出される。したがって、送波器２および受波器３が水平方向に１回転する間に、自船Ｓ１を中心とした半球状の３次元空間内からのエコーに対する受信信号がチャンネルごとに取得され、取得された受信信号が、信号処理部２０に出力される。

信号処理部２０は、信号取得部１５から入力された各チャンネルの受信信号を処理して、画像データ（エコー画像）を生成する。信号処理部２０は、各回転位置においてチャンネルごとに取得される受信信号にデシメーションおよび帯域制限フィルタを適用させた後、ビームフォーミングを適用して、受信ビームＲＢごとに、エコー信号を取得する。受信ビームＲＢは、所定の分解能で、図３のθ方向（俯角方向）にスキャンされる。したがって、エコー信号は、１つのファンエリアＦＡに対して、図３のθ方向（俯角方向）における受信ビームＲＢの分解能と同じ分解能で取得される。

各俯角のエコー信号は、その俯角における受波器３からの距離（送波からの経過時間）と、反射波（エコー）の強度との関係を示す信号である。所定の回転角ごとに、各俯角のエコー信号が取得される。

ところで、上記のような水中探知装置１では、送受波の１周期（送信パルス波が探知レンジを往復する期間）に送波される送信パルス波の数（周波数の数）を増やすほど、送波器２および受波器３の回転速度を高めることができ、エコー画像の更新期間を短くできる。

しかし、その一方で、上記のように受波器３が回転すると、所定周波数の受信信号の取得方向が、受波器３の回転に伴い変化することになる。すなわち、本来、１つの方位に対して得られるべき受信信号に、この方位とは異なる他の方位の受信信号が含まれることになる。このため、各角度位置に対応する１つの周波数（ｆ１～ｆ４の何れか）の受信信号からエコー信号が生成されると、エコー画像上に表示される物標の位置にずれが生じてしまう。この問題は、送波器２および受波器３の回転速度を高めるほど、すなわち、１周期に送波される送信パルス波の数（周波数の数）を増やすほど、顕著となる。

図５（ａ）～（ｃ）は、各角度位置に対応する１つの周波数の受信信号からエコー信号が生成された場合のエコー画像の表示例を示す図である。

図５（ａ）～（ｃ）には、鉛直下向きに水中を見たときのエコー画像が示されている。便宜上、図５（ａ）～（ｃ）では、赤が最もエコー強度が高く、青が最もエコー強度が低いエコー画像が、グレースケールで示されている。この例では、探知範囲に岸壁と桟橋が存在している。図５（ａ）～（ｃ）には、エコー画像上において、岸壁と桟橋に対応する領域が破線で囲まれている。

図５（ａ）は、送波の１周期に２つの周波数の送信パルス波が送波された場合のエコー画像を示している。図５（ｂ）は、送波の１周期に４つの周波数の送信パルス波が送波された場合のエコー画像を示している。図５（ｃ）は、送波の１周期に８つの周波数の送信パルス波が送波された場合のエコー画像を示している。したがって、図５（ａ）では、マルチピング方式でない場合に比べて２倍の速度で送波器２および受波器３が回転し、図５（ｂ）および図５（ｃ）では、マルチピング方式でない場合に比べて、それぞれ、４倍、８倍の速度で送波器２および受波器３が回転している。

図５（ａ）～（ｃ）に示すように、エコー画像上の岸壁および桟橋の位置は、送波器２および受波器３の回転速度の増加に伴い時計方向に回転している。すなわち、送波器２および受波器３の回転速度の増加に伴い、エコー画像上における物標の位置に大きなずれが生じることが分かる。

図６は、マルチピング方式において、エコー信号の生成に用いられる各周波数の反射波の範囲を模式的に示す図である。

図６には、エコー信号の生成に用いられる反射波の範囲が、周波数ごとに、異なるハッチングで示されている。Ｒ０は、送波器２および受波器３の回転軸である。図６には、探知レンジＳＲ０が鉛直下向きに俯瞰された状態が示されている。便宜上、探知レンジＳＲ０は、半周のみ示されている。

各周波数において、エコー信号の生成に用いられる反射波の範囲は、送信パルス波が送波された後の経過時間、すなわち、受波器３からの距離におけるファンエリアＦＡの回転方向の幅を連続的に重ねた範囲となる。ファンエリアＦＡは、回転方向に所定の角度（たとえば６度）を有するため、ファンエリアＦＡの回転方向の幅は、受波器３（回転軸Ｒ０）から離れるほど広くなる。このため、図６に示すように、各周波数において、エコー信号の生成に用いられる反射波の範囲の回転方向の幅も、回転軸Ｒ０から離れるほど広くなる。

Ｗ１は、送信ビームＴＢの角度範囲であり、Ｗ２は、ファンエリアＦＡの角度範囲である。図６には、角度範囲Ｗ１に周波数ｆ４の送信パルス波が送波された直後の状態が示されている。ここでは、送波器２および受波器３が、反時計方向に回転している。但し、送波器２および受波器３の回転方向は、これに限られるものではなく、時計方向であってもよい。

図６において、周波数ｆ１の送信パルス波が最後に送波された直後のタイミングにおいて、受波器３（ファンエリアＦＡ）は、方位Ｄ１を向いている。したがって、このタイミングでは、方位Ｄ１からの周波数ｆ１の反射波によって、周波数ｆ１のエコー信号が生成される。これに対し、図６に示した周波数ｆ４の送信パルス波が送波されたタイミングでは、受波器３（ファンエリアＦＡ）は、角度範囲Ｗ２の方位（方位Ｄ２）を向いている。したがって、このタイミングでは、方位Ｄ２からの周波数ｆ１の反射波によって、周波数ｆ１のエコー信号が生成される。また、これら２つのタイミング間の他のタイミングでは、方位Ｄ１、Ｄ２の間の方位からの周波数ｆ１の反射波によって、周波数ｆ１のエコー信号が生成される。

このように、１つの周波数ｆ１について生成される１周期分のエコー信号は、様々な方位からの反射波（エコー）に基づくエコー信号が繋ぎ合わされて構成される。この場合、１周期分のエコー信号の生成に用いられる方位の範囲は、送波器２および受波器３の回転速度が高まるほど広くなる。このため、図５（ａ）～（ｃ）に示したように、送波器２および受波器３の回転速度が高くなるほど、エコー画像上における物標の位置ずれが大きくなる。

このような問題を解消するために、本実施形態では、表示用のエコー信号を生成するための処理が改良されている。以下、この処理について説明する。

＜エコー信号の生成方法＞
図７（ａ）、（ｂ）は、表示用のエコー信号を生成する処理を説明する図である。図７（ａ）、（ｂ）には、図６と同様の図が、１／４周の範囲のみ示されている。

図７（ａ）、（ｂ）において、単位回転角Δα０４、Δα０１は、各周波数の送信パルス波の送信周期に対応する回転角である。図７（ａ）の単位回転角Δα０４は、探知レンジＳＲ０を往復する周波数ｆ４の送信パルス波の受信が完了した時点の単位回転角である。図７（ｂ）の単位回転角Δα０１は、探知レンジＳＲ０を往復する周波数ｆ１の送信パルス波の受信が完了した時点の単位回転角である。単位回転角は、たとえば、６度である。

図７（ａ）に示すように、単位回転角Δα０４の範囲からは、周波数ｆ４の受信信号とともに、周波数ｆ１～ｆ３の受信信号がそれぞれ取得される。また、図７（ｂ）に示すように、単位回転角Δα０１の範囲からは、周波数ｆ１の受信信号とともに、周波数ｆ２～ｆ４の受信信号がそれぞれ取得される。その他の単位回転角の範囲についても、同様に、周波数ｆ１～ｆ４の受信信号がそれぞれ取得される。

本実施形態では、図７（ａ）の単位回転角Δα０４の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角Δα０４の方位における表示用のエコー信号が生成される。また、図７（ｂ）の単位回転角Δα０１の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角Δα０１の方位における表示用のエコー信号が生成される。その他の単位回転角についても、各単位回転角の範囲から取得される各周波数の受信信号から、各単位回転角の方位における表示用のエコー信号が生成される。

ここで、単位回転角の方位は、たとえば、当該単位回転角の回転方向の終了位置に対応する方位とされる。たとえば、図７（ａ）では、方位Ｄ０４が、単位回転角Δα０４の方位であり、図７（ｂ）では、方位Ｄ０１が、単位回転角Δα０１の方位である。但し、単位回転角の方位の設定方法は、これに限られるものではない。たとえば、単位回転角の回転方向の中間位置に対応する方位が、当該単位回転角の方位に設定されてもよく、あるいは、単位回転角の回転方向の開始位置に対応する方位が、当該単位回転角の方位に設定されてもよい。

単位回転角の方位のエコー信号は、たとえば、単位回転角の範囲を回転軸Ｒ０から離れる方向に周波数の数に分割した複数の区画からそれぞれ取得される各周波数の受信信号のうち、各区画において最も信号成分が多い周波数の受信信号から生成され得る。本実施形態では、周波数ｆ１～ｆ４の４つの周波数が送信パルス波の送波に用いられるため、単位回転角の範囲は、回転軸Ｒ０から離れる方向に４つに分割されて、４つの区画Ｓ１～Ｓ４が設定される。

各区画は、たとえば、単位回転角の範囲を回転軸Ｒ０から離れる方向に、均等に、周波数の数で分割して設定される。図７（ａ）、（ｂ）の例では、単位回転角Δα０４、Δα０１の範囲が回転軸Ｒ０から離れる方向に均等に４分割されて、区画Ｓ１～Ｓ４が設定されている。したがって、区画Ｓ１～Ｓ４は、回転軸Ｒ０から離れる方向において、互いに同じ幅となる。但し、区画の設定方法は、これに限られるものではなく、回転軸Ｒ０から離れる方向において、複数の区画の幅が互いに異なっていてもよい。

図７（ａ）において、単位回転角Δα０４の区画Ｓ１からは、周波数ｆ４の受信信号と周波数ｆ１の受信信号とが取得される。この区画Ｓ１において、周波数ｆ４の受信信号が取得される範囲と、周波数ｆ１の受信信号が取得される範囲とを比較すると、周波数ｆ４の受信信号が取得される範囲の方が、周波数ｆ１の受信信号が取得される範囲より広い。したがって、区画Ｓ１では、周波数ｆ４の受信信号の信号成分が最も多い。よって、区画Ｓ１のエコー信号は、区画Ｓ１から取得される周波数ｆ４の受信信号から生成される。

同様に、図７（ａ）の区画Ｓ２では、周波数ｆ１の受信信号の方が周波数ｆ２の受信信号よりも信号成分が多いため、区画Ｓ２から取得される周波数ｆ１の受信信号からエコー信号が生成される。図７（ａ）の区画Ｓ３では、周波数ｆ２の受信信号の方が周波数ｆ３の受信信号よりも信号成分が多いため、区画Ｓ３から取得される周波数ｆ２の受信信号からエコー信号が生成される。図７（ａ）の区画Ｓ４では、周波数ｆ３の受信信号の方が周波数ｆ４の受信信号よりも信号成分が多いため、区画Ｓ４から取得される周波数ｆ３の受信信号からエコー信号が生成される。

同様に、図７（ｂ）の区画Ｓ１では、区画Ｓ１から取得される周波数ｆ１の受信信号からエコー信号が生成される。図７（ｂ）の区画Ｓ２では、区画Ｓ２から取得される周波数ｆ２の受信信号からエコー信号が生成される。図７（ｂ）の区画Ｓ３では、区画Ｓ３から取得される周波数ｆ３の受信信号からエコー信号が生成される。図７（ｂ）の区画Ｓ４では、区画Ｓ４から取得される周波数ｆ４の受信信号からエコー信号が生成される。

各方位のエコー信号は、受信ビームの分解能で規定される所定の俯角ごとに生成される。この場合、各俯角のエコー信号は、以下の方法で生成され得る。

まず、図４のチャンネルＣＨ１～ＣＨｍについてそれぞれ抽出された各周波数の受信信号に対し、周波数ごとに、デシメーション、帯域制限フィルタおよびビームフォーミングを適用して、各俯角のエコー信号（中間エコー信号）が算出される。次に、算出された各周波数の中間エコー信号から、当該方位の単位回転角に対応する期間の信号部分が抽出される。そして、抽出された各周波数の中間エコー信号の信号部分を受信タイミングが遅い順に並べて、当該方位における各俯角の表示用のエコー信号が生成される。

図８は、各俯角のエコー信号の生成方法を示すタイミングチャートである。

図８には、１つの俯角のエコー信号の生成方法が示されている。上段には、周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波の送波タイミングが模式的に示されている。中段には、各周波数の中間エコー信号の取得期間が示されている。中段のｆ１－ｋ～ｆ１－ｋは、ｋ回目の周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波の送波に対する中間エコー信号の取得期間をそれぞれ示している。下段には、ファンエリアＦＡの機械的走査角が示されている。ファンエリアＦＡの機械的走査角は、基準位置からの受波器３の回転角に対応する。

所定の送信周期で、周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波が順番に送波される。送信周期は、１つの周波数の送信パルス波が探知レンジＳＲ０を往復する期間、すなわち、当該送信パルス波の送受波周期の１／４に設定される。送信周期は、上述の単位回転角に対応する期間である。図８では、単位回転角は６度である。この場合、機械走査角が４２度の時点で、１回目に送波された周波数ｆ４の送信パルス波の送受波周期が終了し、１回目の周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波の送波に対する全ての周波数の中間エコー信号が揃う。

ここで、２４度の機械的走査角に対応する単位回転角の範囲は、機械的走査角が１８～２４度の期間ΔＴ１－１である。したがって、この場合は、周波数ｆ１～ｆ４の中間エコー信号のうち、期間ΔＴ１－１に含まれる中間エコー信号の信号部分が抽出される。また、この単位回転角の範囲では、図７（ｂ）の場合と同様、周波数ｆ１～ｆ４の受信信号が取得される範囲が回転軸Ｒ０から遠い順に並ぶ。したがって、抽出された各周波数の信号部分は、受信タイミングが遅い順、すなわち、周波数ｆ４、ｆ３、ｆ２、ｆ１の順番で並べられて、２４度の機械的走査角の方位における表示用のエコー信号が生成される。

図８には、機械的走査角が２４度である位置の直下に、周波数ｆ４、ｆ３、ｆ２、ｆ１の中間エコー信号から抽出された信号部分が並べられて２４度の機械的走査角の方位のエコー信号が生成された状態が模式的に示されている。また、その直下には、従来の方法、すなわち、周波数ｆ１の中間エコー信号のみから機械的走査角が２４度の方位のエコー信号を生成する場合のエコー信号の状態が示されている。

次の単位走査角においても、同様に、各周波数の中間エコー信号から期間ΔＴ２－１に含まれる信号部分が抽出される。この場合、周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ１の順で送信波が受波されるため、抽出された各周波数の中間エコー信号の信号部分が、周波数ｆ１、ｆ４、ｆ３、ｆ２の順で並べられて、機械的走査角が３０度の方位における表示用のエコー信号が生成される。その後の単位走査角においても同様の処理が実行されて、各方位における表示用のエコー信号が生成される。

＜具体的処理＞
図９（ａ）は、送信パルス波の送信処理を示すフローチャートである。この処理は、図４の制御部１１において行われる。

制御部１１は、送信周期が経過するごとに（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６：ＹＥＳ）、周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波を順番に送波器２に送波させる（Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７）。周波数ｆ４の送信パルス波の送波の後（Ｓ１７）、送信周期が経過すると（Ｓ１８：ＹＥＳ）、制御部１１は、処理をステップＳ１１に戻して、同様の処理を繰り返す。これにより、周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波の送波がサイクリックに繰り返される。

図９（ｂ）は、エコー画像用データの生成処理を示すフローチャートである。この処理は、図４の信号処理部２０によって行われる。

信号処理部２０は、受波器３が単位回転角だけ回転するごとに（Ｓ２1：ＹＥＳ）、ステップＳ２２以降の処理を実行する。ステップＳ２２において、信号処理部２０は、単位回転角の範囲に含まれる周波数ｆ１～ｆ４の受信信号から、当該単位回転角の方位の表示用のエコー信号を生成する。信号処理部２０は、生成した表示用エコー信号からエコー画像用のデータを生成し（Ｓ２３）、生成したデータを表示部８２送信する（Ｓ２４）。

図１０は、図９（ｂ）のステップＳ２２における表示用のエコー信号の生成処理を示すフローチャートである。この処理は、図８を参照して説明した処理に対応する。

信号処理部２０は、各チャンネルＣＨ１～ＣＨｍについて抽出した各周波数の受信信号にデシメーション、帯域制限フィルタおよびビームフォーミングを適用して、各俯角の中間エコー信号を周波数ごとに生成し（Ｓ１０１）、生成した各周波数の中間エコー信号をバッファに保持させる（Ｓ１０２）。信号処理部２０は、バッファに保持した各俯角の中間エコー信号のうち、処理対象の俯角の中間エコー信号を参照する（Ｓ１０３）。信号処理部２０は、参照した各周波数の中間エコー信号から、当該単位回転角に対応する期間の信号部分を抽出する（Ｓ１０４）。信号処理部２０は、抽出した各周波数の信号部分を受信タイミングが遅い周波数の順に並べて、当該単位回転角の方位における所定対象の俯角の表示用のエコー信号を生成する（Ｓ１０５）。

信号処理部２０は、全ての俯角に対して、表示用のエコー信号の生成が完了したか否かを判定する（Ｓ１０６）。全ての俯角に対する処理が完了していない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、信号処理部２０は、次の俯角を処理対象の俯角に設定し、ステップＳ１０３以降の処理を実行する。これにより、当該単位回転角の方位における次の俯角の表示用のエコー信号が生成される。信号処理部２０は、全ての俯角に対する処理が完了するまで、処理対象の俯角を変更しながら、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返し実行する。こうして、当該単位回転角の方位における全ての俯角の表示用のエコー信号が生成される（Ｓ１０６：ＹＥＳ）。これにより、信号処理部２０は、図１０の処理を終了し、図９（ｂ）のステップＳ２３へと移行する。

図１１（ａ）は、図９（ｂ）および図１０の処理により生成されたエコー画像の表示例を示す図である。

図１１（ａ）には、マルチピング方式でない場合に比べて２倍の速度で送波器２および受波器３が回転した場合のエコー画像が示されている。したがって、この表示例では、２つの周波数の送信パルス波が単位回転角ごとに順番に送波され、単位回転角の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成る。比較のため、図１１（ｂ）に、従来の処理により生成された２倍速のエコー画像の表示例が示されている。図１１（ｂ）のエコー画像は、図５（ａ）のエコー画像と同じである。

図１１（ａ）に示すように、本実施形態に係る処理が用いられると、図１１（ｂ）の比較例に比べて、岸壁および桟橋の時計方向の回転が抑制されている。また、図１１（ａ）のエコー画像における岸壁および桟橋の位置は、マルチピング方式を用いない場合の、一般的なパルス方式のエコー画像における岸壁および桟橋の位置とほぼ同様である。このことから、本実施形態に係る処理によれば、比較例に比べて、エコー画像上の物標の位置ずれを抑制でき、また、マルチピング方式を用いない一般的なパルス方式の場合と同等の物標の位置精度を実現できる。

図１２（ａ）～（ｃ）は、図９（ｂ）および図１０と同様の処理により生成されたエコー画像の表示例を示す図である。

図１２（ａ）～（ｃ）には、マルチピング方式でない場合に比べて２倍、４倍および８倍の速度で送波器２および受波器３を回転させた場合のエコー画像が示されている。図１２（ａ）のエコー画像は、図１１（ａ）と同じである。図１２（ｂ）のエコー画像は、図８と同様、４つの周波数ｆ１～ｆ４の送信パルス波が単位回転角ごとに順番に送波されて生成される。図１２（ｃ）のエコー画像は、８つの周波数の送信パルス波が単位回転角ごとに順番に送波されて生成される。

図１２（ａ）～（ｃ）に示すように、本実施形態に係る処理が用いられた場合は、送波器２および受波器３の回転速度が高められても、エコー画像上における岸壁および桟橋の位置は殆ど変わらない。よって、本実施形態に係る処理によれば、送波器２および受波器３の回転速度に拘わらず、エコー画像上の物標の位置ずれを効果的に抑制できる。

＜実施形態の効果＞
実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

図７（ａ）、（ｂ）に示したように、単位回転角Δα０４、Δα０１の範囲から取得される各周波数の受信信号から、当該単位回転角Δα０４、Δα０１の方位Ｄ０４、Ｄ０１における表示用のエコー信号が生成される。このため、単位回転角Δα０４、Δα０１の範囲以外の受信信号がエコー信号の生成に用いられることが抑制される。これにより、図１１（ａ）および図１２（ａ）～（ｃ）に示したように、エコー画像上における物標の位置ずれを抑制できる。

また、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明したとおり、信号処理部２０は、単位回転角Δα０４、Δα０１の範囲を回転軸Ｒ０から離れる方向に周波数の数に分割した複数の区画Ｓ１～Ｓ４からそれぞれ取得される各周波数の受信信号のうち、各区画Ｓ１～Ｓ４において最も信号成分が多い周波数の受信信号から、表示用のエコー信号を生成する。この処理によれば、各区画Ｓ１～Ｓ４において最も信号成分が多い周波数の受信信号がエコー信号の生成に用いられるため、その区画のエコーの状態がエコー信号に適正に反映される。よって、表示用のエコー信号の生成を適正に行うことができる。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示したように、区画Ｓ１～Ｓ４は、単位回転角Δα０４、Δα０１の範囲を回転軸Ｒ０から離れる方向に均等に周波数の数に分割して形成される。これにより、図８に示したように、同一期間ΔＴ１－１、ΔＴ２－１に含まれる各周波数の受信信号から、単位回転角の方位の表示用のエコー信号を生成できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

また、図１０に示したように、信号処理部２０は、各周波数ｆ１～ｆ４の受信信号から、ビームフォーミングにより、各俯角の中間エコー信号を周波数ごとに算出し（Ｓ１０１）、単位回転角に対応する期間の信号部分を、各周波数の中間エコー信号から抽出し（Ｓ１０４）、抽出した信号部分を受信タイミングが遅い周波数の順に並べて当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する処理（Ｓ１０５）を、各俯角について行う（Ｓ１０６）。この構成によれば、各周波数の中間エコー信号から信号部分を抽出して並べるといった簡易な処理により、単位回転角の方位における各俯角の表示用のエコー信号を生成できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

この場合、ステップＳ１０４で抽出される信号部分は、図８に示したように、各周波数の中間エコー信号の全範囲を周波数の数に均等に分割したときの分割部分のうち、単位回転角に対応する期間ΔＴ１－１、ΔＴ２－１に含まれる分割部分とされる。これにより、中間エコー信号に対する信号部分の抽出範囲が期間ΔＴ１－１、ΔＴ２－１の範囲に特定されるため、各周波数の中間エコー信号から容易に信号部分を抽出できる。よって、表示用のエコー信号の生成処理を簡易に行うことができる。

＜変更例＞
本発明は、上記実施形態に制限されるものではなく、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、単位回転角の範囲から取得される前記各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する方法は、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明した方法に限られるものではなく、他の方法であってもよい。

図７（ａ）、（ｂ）の方法では、単位回転角の範囲が回転軸Ｒ０から離れる方向に周波数の数（ここでは４つ）で分割されて区画が形成されたが、単位回転角の範囲を分割する数は周波数の数でなくてもよい。たとえば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、区画Ｓ１～Ｓ４がさらに回転軸Ｒ０から離れる方向に２分割されて、８つの区画Ｓ１１～Ｓ１８が形成されてもよい。この場合も、区画Ｓ１１～Ｓ１８から取得される信号成分が最も多い周波数の受信信号が、各区画の受信信号として用いられればよい。

あるいは、単位回転角の範囲から取得される各周波数の中間エコー信号に重み付けを設定し、この重み付けにより周波数のエコー信号を重畳して、表示用のエコー信号を生成してもよい。

この場合、たとえば、図１４に示すように、単位回転角の範囲に、回転軸Ｒ０から離れる方向に延びる軸Ａ１が設定される。そして、この軸Ａ１上の各位置における各周波数の信号成分のバランスにより、この位置から取得される周波数のエコー信号が重み付けされて重畳される。

たとえば、軸Ａ１上の位置Ｐ１では、周波数ｆ４、ｆ１の信号成分の多さは、幅Ｗｆ１、Ｗｆ４で規定される。よって、この位置Ｐ１におけるエコー信号は、この位置Ｐ１における周波数ｆ４のエコー信号にＷｆ４／（Ｗｆ１＋Ｗｆ４）を乗じた値と、この位置Ｐ１における周波数ｆ１のエコー信号にＷｆ１／（Ｗｆ１＋Ｗｆ４）を乗じた値とを加算した値として算出される。また、軸Ａ１上の位置Ｐ２では、周波数ｆ１の信号成分しかない。このため、この位置Ｐ１におけるエコー信号は、この位置における周波数ｆ１のエコー信号がそのまま用いられる。

なお、各位置の重み付けは、予め、信号処理部２０に保持されていればよい。信号処理部２０は、各位置の重み付けを、各位置から取得される各周波数のエコー信号に適用して、表示用のエコー信号を生成する。

また、上記実施形態では、各俯角における各周波数のエコー信号から、単位回転角に対応する期間の信号部分が抽出されて、表示用のエコー信号が生成されたが、先に、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍについて抽出された各周波数の受信信号から、単位回転角に対応する期間の信号部分を抽出し、抽出した信号部分を受信タイミングが遅い順に並べて、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍごとに受信信号を生成してもよい。この場合、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍごとに生成された受信信号にデシメーション、帯域制限フィルタおよびビームフォーミングが適用されて、当該単位回転角に対応する方位における各俯角のエコー信号が生成される。

但し、この処理では、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍごとに生成された受信信号が複数の周波数を含むため、生成された受信信号内において、位相の連続性が損なわれる箇所が発生し得る。このため、より適正に各俯角のエコー信号を生成するためには、上記実施形態のように、ビームフォーミング後の各周波数の中間エコー信号から単位回転角に対応する信号部分を抽出して、各俯角のエコー信号を生成することが好ましい。

また、上記実施形態に例示した角度等のパラメータ値は、一例であって、適宜変更され得るものである。また、上記実施形態では、単位回転角とファンエリアＦＡの回転方向の角度とが同じ（６度）であったが、これらが互いに相違していてもよい。

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。

１ 水中探知装置
２ 送波器
３ 受波器
４ 駆動部
１１ 制御部
２０ 信号処理部
Δα１、Δα４ 単位回転角
Ｓ１～Ｓ４、Ｓ１１～Ｓ１８ 区画
Ｄ０１、Ｄ０４ 単位回転角の方位

Claims (6)

1. 送信波を送波する送波器と、
   前記送信波の反射波を受波する受波器と、
   前記送波器および前記受波器を互いに同期させて回転させる駆動部と、
   互いに異なる周波数の複数の前記送信波を所定の単位回転角ごとに順番に前記送波器から送波させる制御部と、
   前記単位回転角の範囲から取得される前記各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する信号処理部と、を備える、
   ことを特徴とする水中探知装置。
2. 請求項１に記載の水中探知装置において、
   前記信号処理部は、前記単位回転角の範囲を回転軸から離れる方向に前記周波数の数に分割した複数の区画からそれぞれ取得される前記各周波数の受信信号のうち、前記区画において最も信号成分が多い前記周波数の前記受信信号から、前記表示用のエコー信号を生成する、
   ことを特徴とする水中探知装置。
3. 請求項２に記載の水中探知装置において、
   前記区画は、前記単位回転角の範囲を前記回転軸から離れる方向に均等に前記周波数の数に分割して形成される、
   ことを特徴とする水中探知装置。
4. 請求項２に記載の水中探知装置において、
   前記信号処理部は、
   前記各周波数の受信信号から、ビームフォーミングにより、各俯角の中間エコー信号を前記周波数ごとに算出し、
   前記単位回転角に対応する期間の信号部分を前記各周波数の前記中間エコー信号から抽出し、抽出した前記信号部分を受信タイミングが遅い順に並べて当該単位回転角の方位における前記表示用のエコー信号を生成する処理を、前記俯角ごとに行う、
   ことを特徴とする水中探知装置。
5. 請求項４に記載の水中探知装置において、
   前記信号部分は、前記各周波数の前記中間エコー信号の全範囲を周波数の数に均等に分割したとき分割部分のうち、前記単位回転角に対応する前記期間に含まれる分割部分である、
   ことを特徴とする水中探知装置。
6. 送信波を送波する送波器および前記送信波の反射波を受波する受波器を互いに同期させて回転させ、
   互いに異なる周波数の複数の前記送信波を所定の単位回転角ごとに順番に前記送波器から送波させ、
   前記単位回転角の範囲から取得される前記各周波数の受信信号から、当該単位回転角の方位における表示用のエコー信号を生成する、
   ことを特徴とする水中探知方法。

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