JP7093284B2 - 水中探知装置、および、水中探知方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中を探知するための水中探知装置、および、水中探知方法に関する。

水中探知装置として、３次元ソナーが知られている（例えば、非特許文献１参照）。３次元ソナーは、送信用の素子でビームを送信し、受信用の素子でエコーを受信する。そして、エコーを受信することで得られた受信信号を処理することで、水中の物標である水中ターゲットのエコー強度を表す３次元画像データを生成し、その３次元画像データに基づいて、表示画面にエコーの３次元画像を表示する。また、非特許文献１に記載の構成では、３次元ソナーは、エコーの３次元画像において、海底の深度を示すグリッドラインを表示する。

ECHO PILOT FLS 3D FORWARD LOOKING SONAR PRODUCT Brochure、Page 2、［online］、ECHO PILOT 、［平成３０年４月２０日検索］、インターネット<URL: https://echopilot.com/wp-content/uploads/2017/10/Brochure_FLS_3D_FLS3D-B01Issue01_D0561_18102017.pdf>

しかしながら、上述の構成では、エコーの３次元画像におけるグリッドラインは、単に水深を示すのみである。このため、エコーの３次元画像において、魚群等の水中ターゲットの水深を視覚的に把握し難い。例えば、ユーザがマウス操作を行うことによってエコーの３次元画像を表示画面上で回転させることで、水中ターゲットの水深をより視認させ易くすることも考えられる。しかしながら、ユーザによるエコーの３次元画像を回転させる操作は、ユーザにとって手間がかかり、頻繁な画像回転操作をユーザに期待することは難しい。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、エコーの３次元画像において、水中ターゲットの水深をユーザが視覚的により容易に把握できる水中探知装置、および、水中探知方法を提供する。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る水中探知装置は、送信波を送信する送信トランスデューサと、水中ターゲットからの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成する複数の受信素子を有する受信トランスデューサと、少なくとも各前記受信素子が生成した前記受信信号に基づいて、前記水中ターゲットのエコー強度を表す３次元画像データを生成する画像データ生成部と、前記３次元画像データで示される水深が所定の水深と等しい前記３次元画像データの前記エコー強度を表すエコー強度色を、前記３次元画像データの水深を表す深度色であって前記エコー強度色とは異なる色の深度色に変更することによって、前記３次元画像データに水深を示すマーキングを付す深度案内処理部と、を備えている。

（２）前記画像データ生成部は、等値面処理を行うことで前記３次元画像データを生成する場合がある。

（３）前記深度案内処理部は、前記３次元画像データの前記エコー強度が所定のエコー強度である場合に、前記３次元画像データに前記マーキングを付す場合がある。

（４）前記所定のエコー強度は、前記３次元画像データにおける最大エコー強度未満である場合がある。

（５）前記深度案内処理部は、前記３次元画像データにおいて複数の異なるエコー強度部分がある場合、前記複数の異なるエコー強度部分のうち、一つの前記エコー強度部分にのみ前記マーキングを付す場合がある。

（６）前記画像データ生成部は、ボリュームレンダリング処理を行うことで前記３次元画像データを生成する場合がある。

（７）前記水中探知装置は、前記所定の水深を設定するユーザインターフェースをさらに備えている場合がある。

（８）前記深度案内処理部は、前記３次元画像データの水深に応じて前記深度色を設定する場合がある。

（９）前記深度案内処理部は、複数の前記所定の水深において前記マーキングを付す場合がある。

（１０）前記深度案内処理部は、等深度面を前記３次元画像データに付す場合がある。

（１１）前記画像データ生成部は、各前記受信素子が生成した前記受信信号に対して行われたビームフォーミング処理の結果に基づいて、前記３次元画像データを生成する場合がある。

（１２）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る水中探知方法は、複数の受信素子を用いて、水中ターゲットからの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成し、少なくとも各前記受信素子が生成した前記受信信号に基づいて、前記水中ターゲットのエコー強度を表す３次元画像データを生成し、前記３次元画像データで示される水深が所定の水深と等しい前記３次元画像データの前記エコー強度を表すエコー強度色を、前記３次元画像データの水深を表す深度色であって前記エコー強度色とは異なる色の深度色に変更することによって、前記３次元画像データに水深を示すマーキングを付す。

本発明によれば、エコーの３次元画像において、水中ターゲットの水深をユーザが視覚的により容易に把握できる。

本発明の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。 送受波器から送信される送信波の送信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。 図４の下側の図は、画像データ生成部で生成される３次元画像データで特定される３次元画像を示す模式図であり、境界処理が施される前の状態を示しており、図４の上側の図は、３次元画像を水平方向に沿って一側面から見た画像である側面画像であり、境界処理が施される前の状態を示している。 図５の下側の図は、３次元画像を示す模式図であり、境界処理が施された後の状態を示しており、図５の上側の図は、側面画像であり、境界処理が施された後の状態を示している。 魚群探知機の送受波器から送信される送信波を模式的に示す図である。 図７の下側の図は、境界処理が施された後の３次元画像を示す模式図であり、さらに、等深度線が表示された状態を示しており、図７の上側の図は、境界処理が施された後の側面画像であり、さらに、等深度線が表示された状態を示している。 高強度エコー像および中強度エコー像のそれぞれに等深度線が付加された場合を示す、３次元画像の一例を示す図である。 図７に示す３次元画像に等深度面が付加された状態を示す図である。 水中探知装置の動作を説明するためのフローチャートである。 境界処理後の３次元画像および側面画像の変形例を示す図である。 図１２（Ａ）は、送受波器の変形例を示す図であり、図１２（Ｂ）は、送受波器の別の変形例を示す図であり、図１２（Ｃ）は、送受波器のさらに別の変形例を示す図である。 本発明のさらなる別の変形例の主要部を示す図である。 図１３に示す送受波器によって形成される送信ビームおよび受信ビームを模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る水中探知装置１および水中探知方法について、図面を参照しつつ説明する。

［水中探知装置の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る水中探知装置１の構成を示すブロック図である。図２は、送受波器２から送信される送信波の送信範囲を模式的に示す図である。図１および図２を参照して、本実施形態の水中探知装置１は、例えば、漁船等の船舶Ｓに設けられている。以下では、水中探知装置１を備えている船舶Ｓを「自船Ｓ」という。なお、図１では、受信機８が有する構成要素のうちの一部のみを図示している。

本実施形態に係る水中探知装置１は、スキャニングソナーである。本実施形態に係る水中探知装置１は、自船Ｓ付近の３次元状の送信波領域である３次元的領域Ｚ１に含まれる水中ターゲットが投影された画像を生成する。水中探知装置１は、以下で説明するような動作を行うことにより、自船Ｓ付近の３次元的領域Ｚ１に含まれる水中ターゲットが投影された３次元画像およびその側面画像を生成する。

水中探知装置１は、送受波器２（送信トランスデューサ、または、受信トランスデューサとも呼ばれる）と、送受信装置３（送受信回路とも呼ばれる）と、表示装置４と、操作部５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。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信素子としての超音波振動子２ａと、を有している。超音波振動子２ａ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（受信信号）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では、自船Ｓに搭載された送受波器２から送信される送信波の送信範囲が、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、図２に示すような送信波が送信される。送受波器２は、自船Ｓを中心とする水平方向の全方位へ送信波を送信する。送信波のビーム幅θ_２は、例えば数十度である。

送受波器２は、送受信装置３によって駆動されて送信波を送信し、魚群Ｔ１および海底Ｔ２等の水中ターゲットからの送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成する。

送受信装置３は、送受切替部３ａと、送信機７と、受信機８（処理回路とも呼ばれる）とを備えている。

図３は、受信機８の構成を示すブロック図である。図１～図３を参照して、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、およ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制御部７ｂ、直交検波部１３、ビーム形成部１４、フィルタ部１５、画像データ生成部１６、取得部１７、境界設定部１８、および、深度案内処理部１９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、制御部７ｂ、直交検波部１３、ビーム形成部１４、フィルタ部１５、および、画像データ生成部１６、取得部１７、境界設定部１８、および、深度案内処理部１９として機能する。これら制御部７ｂ、直交検波部１３、ビーム形成部１４、フィルタ部１５、および、画像データ生成部１６、取得部１７、境界設定部１８、および、深度案内処理部１９は、信号処理部２０に含まれている。

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から送信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、制御部７ｂとを有している。

送信回路部７ａは、制御部７ｂ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２ａに対応して設けられている送信回路（図示省略）を有し、各送信回路が制御部７ｂによって適宜、制御されることにより、駆動信号を生成する。駆動信号とは、送受波器２から送信される送信波の基となる信号である。

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に駆動信号を生成させる。制御部７ｂ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。

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、ビーム形成部１４と、フィルタ部１５と、画像データ生成部１６と、取得部１７と、境界設定部１８と、深度案内処理部１９と、を有している。アナログ部１１およびＡ／Ｄ変換部１２は、送信波の反射波に基づいて生成された受信信号を処理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からの電気信号としての受信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、送信波の反射波から生成された電気信号としての受信信号を処理する。

Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログ部１１で処理された電気信号としての受信信号を、デジタル信号としての受信信号に変換する。即ち、Ａ／Ｄ変換部１２は、送信波の反射波に基づいて生成された電気信号としての受信信号を処理してデジタル信号としての受信信号に変換する。

直交検波部１３は、各超音波振動子２ａで生成されてアナログ部１１及びＡ／Ｄ変換部１２で処理された受信信号に直交検波処理を適用して、Ｉ信号および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、生成した複素信号をビーム形成部１４へ出力する。

ビーム形成部１４には、受信機８の直交検波部１３からの複素信号が入力される。ビーム形成部１４は、特定の複数の超音波振動子２ａ（少なくとも一部の超音波振動子２ａ）から得られた複素信号にビームフォーミング処理（具体的には、整相加算または適応ビームフォーミング処理）を行う。これにより、ビーム形成部１４は、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受信ビーム信号を生成する。本実施形態では、このビーム信号が形成される領域を、受信ビーム領域という。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２ａ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受信ビーム信号を生成する。ビーム形成部１４は、送信波のビーム幅θ_２よりも狭いビーム幅を有する受信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、送信波が送信された範囲をスキャンする。なお、これらの受信ビーム信号に基づいて生成される各３次元データ（詳しくは後述する）の位置情報は、送信波が送信されてから受信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、および、受信ビーム信号の方位に基づいて算出される。

フィルタ部１５は、ビーム形成部１４が形成した受信ビーム信号に、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。フィルタ部１５で処理された受信ビーム信号は、３次元的領域Ｚ１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次元的な位置およびエコー強度をエコー像情報として有している。

画像データ生成部１６は、フィルタ部１５でフィルタ処理された受信ビーム信号の振幅（具体的には、複素信号の絶対値）に基づいて、自船周囲における水中ターゲットの分布を示す３次元データを生成する。具体的には、画像データ生成部１６は、３次元的領域Ｚ１から得られる信号に基づいて、３次元データを生成する。そして、画像データ生成部１６は、この３次元データを２次元平面に投影することによって、エコーの３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４を特定する３次元画像データＤ３を生成する。

上述のように、画像データ生成部１６は、少なくとも各超音波振動子（各受信素子）２ａが生成した受信信号に基づいて、水中ターゲットの位置およびエコー強度をエコー像として表す３次元画像データＤ３であって色情報を含む３次元画像データＤ３を生成する。また、３次元画像データＤ３を生成するために、画像データ生成部１６は、例えば一例として、エコー強度が同じ個所であるエコーの集合を等値面で表す。即ち、本実施形態の例では、画像データ生成部１６は、等値面処理を行うことで３次元画像データＤ３を生成する。また、画像データ生成部１６は、各超音波振動子２ａが生成した受信信号に対してビーム形成部１４にて行われたビームフォーミング処理の結果に基づいて、３次元画像データＤ３を生成する。

図４の下側の図は、画像データ生成部１６で生成される３次元画像データＤ３で特定されるエコーの３次元画像ＩＭ３を示す模式図であり、境界処理が施される前の状態を示しており、図４の上側の図は、エコーの３次元画像ＩＭ３を水平方向に沿って一側面から見た画像である側面画像ＩＭ４であり、境界処理が施される前の状態を示している。図１～図４を参照して、画像データ生成部１６で生成された３次元画像データＤ３は、表示装置４へ出力される。表示装置４は、与えられた３次元画像データＤ３で特定される画像を、表示装置４の画面に表示する。

表示装置４には、例えば、３次元画像ＩＭ３、および、３次元画像ＩＭ３の側面画像ＩＭ４等が適宜表示される。３次元画像ＩＭ３と側面画像ＩＭ４とは、択一的に表示されてもよいし、同時に表示されてもよい。３次元画像ＩＭ３と側面画像ＩＭ４とが同時に表示されるときは、例えば、３次元画像ＩＭ３の上方に側面画像ＩＭ４が表示される。ユーザが操作部５の例えばマウスを操作することで３次元画像ＩＭ３をドラッグする指令を行うと、画像データ生成部１６は、表示装置４の画面上で３次元画像ＩＭ３を回転させる処理を行う。

３次元画像ＩＭ３は、自船位置マーカＩＭ３０を基準として、水平方向および水深方向に拡がる３次元空間を画像で表示している。３次元画像ＩＭ３において、ｘ軸およびｙ軸が水平方向であり、ｚ軸が水深方向となっている。

説明の便宜上、３次元画像ＩＭ３では、エコー強度に応じて、エコー画像に２段階の濃さが与えられている。本実施形態では、エコー強度が最も高いエコー像が斜線のハッチングで示され、エコー強度が２番目に高いエコー像がドットのハッチングで示されている。以下では、斜線のハッチングが付されたエコー像を高強度エコー像ＩＭ３７と称し、ドットのハッチングが付されたエコーを中強度エコー像ＩＭ３８と称する。なお、実際の表示装置４では、高強度エコー像ＩＭ３７は濃い赤色で示され、中強度エコー像ＩＭ３８は透明な薄い水色で示されるけれども、他の色で表示されてもよい。

３次元画像ＩＭ３では、比較的浅い水深ＷＤに対応する浅深度領域ＩＭ３５と、海底深度ＷＤ１に対応する海底深度領域ＩＭ３６のそれぞれに、高強度エコー像ＩＭ３７と、この高強度エコー像ＩＭ３７の周囲を取り囲む中強度エコー像ＩＭ３８と、が存在している。このように、高強度エコー像ＩＭ３７の外郭には、中強度エコー像ＩＭ３８が存在しており、高強度エコー像ＩＭ３７を中強度エコー像ＩＭ３８が包むように位置している。図４で一例として示す３次元画像ＩＭ３では、浅深度領域ＩＭ３５における高強度エコー像ＩＭ３７の数と比べて、海底深度領域ＩＭ３６における高強度エコー像ＩＭ３７の数が多い場合が示されている。本実施形態では、浅深度領域ＩＭ３５における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８は、魚群Ｔ１を示す魚群エコー像ＩＭ３１であり、海底深度領域ＩＭ３６における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８は、海底Ｔ２を示す海底エコー像ＩＭ３２である。

３次元画像ＩＭ３と同様に、側面画像ＩＭ４では、比較的浅い水深ＷＤに対応する浅深度領域ＩＭ４５と、海底深度ＷＤ１に対応する海底深度領域ＩＭ４６のそれぞれに、高強度エコー像ＩＭ４７と、この高強度エコー像ＩＭ４７の周囲を取り囲む中強度エコー像ＩＭ４８と、が存在している。このように、高強度エコー像ＩＭ４７の外郭には、中強度エコー像ＩＭ４８が存在しており、中強度エコー像ＩＭ４８は、高強度エコー像ＩＭ４７を包むように位置している。図４で一例として示す側面画像ＩＭ４では、浅深度領域ＩＭ４５における高強度エコー像ＩＭ４７の数と比べて、海底深度領域ＩＭ４６における高強度エコー像ＩＭ４７の数が多い。本実施形態では、浅深度領域ＩＭ４５における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８は、魚群エコー像ＩＭ４１であり、海底深度領域ＩＭ４６における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８は、海底エコー像ＩＭ４２である。

３次元画像ＩＭ３では、浅深度領域ＩＭ３５における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８と、海底深度領域ＩＭ３６における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８とは、同様のエコー強度で示されており、見分けが付きにくい。同様に、側面画像ＩＭ４では、浅深度領域ＩＭ４５における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８と、海底深度領域ＩＭ４６における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８とは、同様のエコー強度で示されており、見分けが付きにくい。このため、本実施形態では、海底深度領域ＩＭ３６における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８と、海底深度領域ＩＭ３６以外における高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８とを視覚的に識別し易くするための構成として、境界処理を行う。この境界処理は、海底深度領域ＩＭ４６における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８と、海底深度領域ＩＭ４６以外における高強度エコー像ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ４８とを視覚的に識別し易くするための処理を含んでもよい。

図５の下側の図は、３次元画像ＩＭ３を示す模式図であり、境界処理が施された後の状態を示しており、図５の上側の図は、側面画像ＩＭ４であり、境界処理が施された後の状態を示している。

図１～図５を参照して、次に、境界処理について具体的に説明する。本実施形態では、受信機８の取得部１７が、自船Ｓの直下の海底深度ＷＤ１（すなわち水深データ）を取得可能なように構成されている。そして、境界設定部１８は、取得した海底深度ＷＤ１と実質的に等しい水深ＷＤを有する基準点Ｐ１を通過する境界Ｂ１であって、水平方向と所定の角度θＢ１をなす境界Ｂ１を設定する。

次に、画像データ生成部１６は、３次元画像データＤ３で特定される３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４における色情報が少なくとも境界Ｂ１に対する水中ターゲットＴ１，Ｔ２の位置に基づくように、３次元画像データＤ３を処理する。

海底深度ＷＤ１は、自船Ｓから真下の位置における海底Ｔ２の表面（海底面）と自船Ｓ（海表面）との距離をいう。厳密には、送受波器２が海表面より所定深さ下に位置するため、後述する魚群探知機３１等から得られた水底深度から、上記所定深さを差し引いた値を海底深度ＷＤ１として用いる。しかしながら、本実施形態では、説明の簡略化のため、魚群探知機３１等から得られた海底深度ＷＤ１を、水中探知装置１における海底深度ＷＤ１として用いる。本実施形態では、取得部１７は、海底深度ＷＤ１を、送受波器２からの受信信号とは別の外部情報源としての魚群探知機３１から得るか、または、ユーザが操作部５を操作することによる手入力操作を受けて得る。

例えば 、ユーザが表示装置４に表示される側面画像ＩＭ４を見て、海底深度ＷＤ１を操作部５経由で入力することができる。ユーザが操作部５を操作することによる手入力操作を受けて取得部１７が海底深度ＷＤ１を得る場合、自船Ｓの直下の海底深度ＷＤ１は、操作部５から画像データ生成部１６へ与えられる。

次に、画像データ生成部１６が、魚群探知機３１から海底深度ＷＤ１を得る構成を説明する。

図６は、魚群探知機３１の送受波器３２から送信される送信波ＵＳを模式的に示す図である。図６を参照して、魚群探知機３１は、送受波器３２および信号処理部（図示せず）を有している。

送受波器３２は、電気信号を超音波としての送信波ＵＳに変換して、所定のタイミング毎に（すなわち、所定の周期で）水中へ送信波ＵＳを送信するとともに、受波した超音波を電気信号に変換する。送受波器３２は、自船Ｓから鉛直方向下方に向けて超音波を送信する。超音波は、例えば、円錐状の領域に送信される。

魚群探知機３１の信号処理部は、送信波ＵＳの発射後に送受波器３２で受信された受信波を処理することで、海底深度ＷＤ１を算出する。この信号処理部は、例えば、所定値以上のエコー強度が水平に一様に拡がる箇所から自船Ｓ（送受波器３２）までの距離を、海底深度ＷＤ１として算出する。魚群探知機３１の信号処理部は、海底深度ＷＤ１を、境界設定部１８へ出力する。

図１～図５を参照して、画像データ生成部１６は、ユーザによる操作部５の操作によって、操作部５から、境界Ｂ１に対する水中ターゲットの位置に基づいて色情報を設定する指令を受けたとき、境界処理を行う。

境界処理においては、まず、境界設定部１８が、境界Ｂ１を設定する。境界Ｂ１は、円錐面であって直線を含んだ形状を有している。

境界Ｂ１は、水平方向と所定の角度θＢ１をなしている。この角度θＢ１は、斜角である。このように角度θＢ１がつけられている理由は、以下の通りである。すなわち、実際の海底Ｔ２が平坦であっても、水中探知装置１の解像度等に起因して、自船Ｓの直下の海底Ｔ２から距離方向に遠ざかるに従い海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２の上端位置が上方に位置してしまうためである。

図５に示されているように、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４に、基準点Ｐ１に対応する基準点像Ｐ３が表示され、境界Ｂ１に対応する境界像Ｂ３が表示されてもよい。境界像Ｂ３は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において設定される境界であり、３次元画像ＩＭ３においては円錐面として表示され、側面画像ＩＭ４においては直線を含む略Ｖ字形状として表示される。境界像Ｂ３は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、水平方向に対して所定の角度θＢ１をなしている。尚、境界像Ｂ３は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、表示されていなくてもよい。

境界設定部１８は、境界像Ｂ３が海底エコー像ＩＭ４２の上端位置に沿って延びるように、角度θＢ１を設定することが好ましい。境界設定部１８は、受信信号を生成するために形成される、送信波に対する受信波の受信ビーム幅に基づいて、角度θＢ１を設定する。

なお、角度θＢ１は、操作部５が操作されることでユーザの指示によって手入力で設定または微調整されてもよい。角度θＢ１がユーザの手入力によって設定される場合、ユーザによって操作部５の数値キーが操作されることで設定されてもよい。また、ユーザのマウス操作による基準点像Ｐ３のドラッグ＆ドロップ操作により海底深度ＷＤ１が合わされ，境界像Ｂ３のドラッグ＆ドロップ操作により，角度θＢ１が設定されてもよい。また、表示装置４にタッチパネル機能を設け、このタッチパネルが操作部５として用いられることでユーザの指操作によって角度θＢ１が設定されてもよい。数値キーの操作による入力方法、ドラッグ＆ドロップ操作による入力方法、及びタッチパネル式の入力方法のいずれにおいても、角度θＢ１の変更操作を直ぐに表示装置４の表示内容に反映させることができ、調整作業をより容易にできる。なお、海底深度ＷＤ１がユーザの手入力で入力される場合も、上述したタッチパネル操作による入力が行われてもよい。

画像データ生成部１６は、境界Ｂ１の水深ＷＤよりも深い深度に位置する水中ターゲットとしての海底Ｔ２の色情報を、境界Ｂ１の水深ＷＤよりも浅い水深ＷＤに位置する水中ターゲットとしての魚群Ｔ１等の色情報とは独立して設定する。また、画像データ生成部１６は、境界Ｂ１の水深ＷＤよりも深い深度に位置し且つ受信信号の信号レベルが所定のしきい値以上（例えば、中強度エコー像の信号レベル以上）である水中ターゲットとしての海底Ｔ２の色情報を、受信信号の信号レベルとは独立して設定する。

本実施形態では、画像データ生成部１６は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、境界像Ｂ３の下方に位置するエコー像ＩＭ３７，ＩＭ３８，ＩＭ４７，ＩＭ４８（海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２）の色を、境界像Ｂ３の上方に位置するエコー像ＩＭ３７，ＩＭ３８，ＩＭ４７，ＩＭ４８（魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１）の色とは異なる色に設定する。画像データ生成部１６は、境界像Ｂ３の下方に位置するエコー像ＩＭ３７，ＩＭ３８，ＩＭ４７，ＩＭ４８（海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２）の色を、例えば薄い灰色等の単一色に設定する。図５では、便宜上、画像データ生成部１６が、境界像Ｂ３の下方に位置するエコー像ＩＭ３７，ＩＭ３８，ＩＭ４７，ＩＭ４８（海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２）を、ハッチング有り表示からハッチング無し表示に変更したことを示している。なお、境界像Ｂ３の下方に位置する海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２は、グラデーション表示されてもよい。

画像データ生成部１６、取得部１７、および、境界設定部１８は、操作部５から境界処理を行う指令を受けた場合、上述の処理を境界処理として行う。そして、画像データ生成部１６は、境界像Ｂ３の位置を示す境界画像データを生成し、この境界画像データを３次元画像データＤ３に付加する。このとき、上記３次元画像データＤ３は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４に境界像Ｂ３を示すデータを含んでいる。

また、本実施形態では、画像データ生成部１６は、３次元画像ＩＭ３と、側面画像ＩＭ４とを表示装置４で並列表示させるように３次元画像データＤ３を生成する。なお、画像データ生成部１６は、３次元画像ＩＭ３と、側面画像ＩＭ４とを表示装置４で択一的に表示させるように３次元画像データＤ３を生成してもよい。

図５によく示されているように、境界処理が行われた３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４は、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１と対応する海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２とを識別し易くされている。しかしながら、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１が示す水深ＷＤがどの水深ＷＤであるかということと、複数の魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１間の相対位置関係と、を、ユーザがより容易に視認できるようにすることが好ましい。

そこで、本実施形態では、図４に示す境界処理前の３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４と、図５に示す境界処理後の３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４と、の少なくとも一方に、水深ＷＤを示す等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示可能に構成されている。等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示するための構成について、以下に説明する。以下では、図５に示す境界処理後の３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４における等深度線Ｌ３，Ｌ４の表示について説明するけれども、図４に示す境界処理前の３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４における等深度線Ｌ３，Ｌ４の表示についても同様である。

図７の下側の図は、境界処理が施された後の３次元画像ＩＭ３を示す模式図であり、さらに、等深度線Ｌ３が表示された状態を示しており、図７の上側の図は、境界処理が施された後の側面画像ＩＭ４であり、さらに、等深度線Ｌ４が表示された状態を示している。

図２、図３および図７を参照して、深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３に１または複数の等深度線Ｌ３を表示するデータ（マーキングとも呼ばれる）と、側面画像ＩＭ４に１または複数の等深度線Ｌ４を表示するデータ（マーキングとも呼ばれる）と、を３次元画像データＤ３に付加する。即ち、本実施形態では、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３に、水深ＷＤを示すマーキングとして等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付すように構成されている。

より具体的には、本実施形態では、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３で示されるエコー強度が所定のしきい値Ｔｈ以上であり、且つ、３次元画像データＤ３で示される水深ＷＤが所定の水深ＷＤｘ（ｘは変数）と等しい３次元画像データＤ３のエコー強度を表すエコー強度色ＣＬ１を、３次元画像データＤ３の水深ＷＤを表す深度色ＣＬ２であってエコー強度色ＣＬ１とは異なる色の深度色ＣＬ２に変更することによって、３次元画像データＤ３に、水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。３次元画像データＤ３にマーキングが付されることで、マーキングが付された３次元画像データＤ３によって特定される３次元画像ＩＭ３及び３次元画像ＩＭ３の側面画像ＩＭ４において、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される。尚、深度案内処理部１９において用いられる上記のしきい値Ｔｈとして、超音波振動子２ａで受信される受信信号のあるレベル（例えば一例として、中強度エコー像ＩＭ３８のエコー強度のレベル）を例示できる。

深度案内処理部１９は、操作部５（ユーザーインターフェースとも呼ばれる）に含まれている例えばマウスをユーザが操作することで与えられる深度線表示指令を受け付ける。深度線表示指令の一例として、（ａ）３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４への等深度線Ｌ３，Ｌ４表示のオン／オフを指示する指令と、（ｂ）等深度線Ｌ３，Ｌ４のそれぞれの本数を指示する指令と、（ｃ）等深度線Ｌ３，Ｌ４の水深位置を指示する指令と、（ｄ）等深度線Ｌ３間の間隔および等深度線Ｌ４間の間隔を指示する指令と、（ｅ）３次元画像ＩＭ３への等深度面表示のオン／オフを指示する指令と、（ｆ）等深度面Ｆ３の水深位置を指示する指令と、を示すことができる。水中探知装置１は、上述のように、深度線表示指令を深度案内処理部１９に受け付けさせる操作がユーザによって行われる操作部５を備えている。これにより、水中探知装置１は、所定の水深ＷＤｘを設定するユーザインターフェースとしての操作部５を備えている。

上記（ａ）のオン／オフ指令は、例えば、操作部５に含まれているキーボードの所定のキーをユーザが押操作することで、与えられる。操作部５からオン指令を受けた深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３に、水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。これにより、深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されていない状態から、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されるように、３次元画像データＤ３を処理する。一方、操作部５からオフ指令を受けた深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３から、水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを削除する。これにより、深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示された状態から、等深度線Ｌ３，Ｌ４が削除されるように、３次元画像データＤ３を処理する。

上記（ｂ）の等深度線Ｌ３，Ｌ４のそれぞれの本数を指示する指令は、例えば、操作部５のキーボードにおける所定のキーをユーザが押操作することで、与えられる。操作部５から等深度線Ｌ３，Ｌ４のそれぞれの本数を指示する指令を受けた深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３に表示される等深度線Ｌ３の本数と、側面画像ＩＭ４に表示される等深度線Ｌ４の本数と、を設定する。図７では、一例として、３本の等深度線Ｌ３（Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３）および３本の等深度線Ｌ４（Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３）が水深方向（３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４における鉛直方向）に等間隔に表示されている。

上記（ｃ）の等深度線Ｌ３，Ｌ４の水深位置を指示する指令は、例えば、操作部５のマウスを用いてユーザが側面画像ＩＭ４の何れかの等深度線Ｌ４をドラッグ＆ドロップすることで、与えられる。操作部５からこのドラッグ＆ドロップ操作指令を受けた深度案内処理部１９は、リアルタイムで、ドラッグ＆ドロップ操作された等深度線Ｌ４のみ、または、全ての等深度線Ｌ４について、水深位置を変更するように、３次元画像データＤ３を処理する。このとき、深度案内処理部１９は、ドラッグ＆ドロップ操作された等深度線Ｌ４に対応する等深度線Ｌ３のみ、または、全ての等深度線Ｌ３について、水深位置を変更するように、３次元画像データＤ３を処理する。

なお、等深度線Ｌ３，Ｌ４の水深位置は、各魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の図形中心を通る位置となるように、深度案内処理部１９によって設定されてもよい。

上記（ｄ）の等深度線Ｌ３間の間隔および等深度線Ｌ４間の間隔を指示する指令は、例えば、操作部５のキーボードにおける所定のキーをユーザが押操作することで、与えられる。操作部５からこの間隔指示指令を受けた深度案内処理部１９は、水深方向に隣り合う等深度線Ｌ３間の間隔および水深方向に隣り合う等深度線Ｌ４間の間隔を設定する。

なお、等深度線Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ一つの水深ＷＤｘでのみ表示する場合、上記（ｂ），（ｄ）の機能は省略されてもよい。

深度案内処理部１９は、上述の深度線表示指令に沿った等深度線Ｌ３，Ｌ４を、対応する３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４に表示するように、３次元画像データＤ３に等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータ（マーキング）を付す。境界像Ｂ３より上方に位置し、エコー強度が中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８のエコー強度以上である魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１のうち、上述（ｃ）の指令で与えられた水深ＷＤｘと等しい箇所に、水深ＷＤｘを示す等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示するように、深度案内処理部１９が３次元画像データＤ３に水深ＷＤｘを示す等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータ（マーキング）を付す。

深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３によって特定される魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の高強度エコー像ＩＭ３７，ＩＭ４７および中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８のうち、所定のエコー強度を有する中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８に、等深度線Ｌ３，Ｌ４を生成するように、３次元画像データＤ３に、等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。すなわち、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３のエコー強度が所定のエコー強度である場合に、３次元画像データＤ３にマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。そして、深度案内処理部１９は、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１における最大エコー強度未満のエコー強度を有する中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８に、等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示させるように、３次元画像データに等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。すなわち、上記の所定のエコー強度は、３次元画像データＤ３における最大エコー強度未満である。尚、一方で、深度案内処理部１９は、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の高強度エコー像ＩＭ３７，ＩＭ４７には等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示させない。

換言すれば、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３によって特定される一まとまりの魚群エコー像ＩＭ３１における複数のエコー強度部分ＩＭ３７，ＩＭ３８のうち、一つのエコー強度部分ＩＭ３８にのみ等深度線Ｌ３を生成するように、３次元画像データＤ３に等深度線Ｌ３のデータを付す。さらに、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３によって特定される一まとまりの魚群エコー像ＩＭ４１における複数のエコー強度部分ＩＭ４７，ＩＭ４８のうち、一つのエコー強度部分ＩＭ４８にのみ等深度線Ｌ４を生成するように、３次元画像データＤ３に等深度線Ｌ４のデータを付す。上記のように、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３において複数の異なるエコー強度部分がある場合、複数の異なるエコー強度部分のうち、一つのエコー強度部分にのみマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。

図８に示すように、仮に、３次元画像データＤ３によって特定される一まとまりの魚群エコー像ＩＭ３１における複数のエコー強度部分としての高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８に同じ水深ＷＤの等深度線Ｌ３’，Ｌ３がそれぞれ付加された場合、３次元画像ＩＭ３において、等深度線Ｌ３’と等深度線Ｌ３とが隣接することでこれらの等深度線Ｌ３’，Ｌ３が重畳して表示され、却って魚群エコー像ＩＭ３１の水深ＷＤをユーザが視覚的に把握し難い。図８は、高強度エコー像ＩＭ３７および中強度エコー像ＩＭ３８に等深度線Ｌ３’，Ｌ３が付加された場合を示す、３次元画像ＩＭ３の一例を示す図である。

再び図２、図３および図７を参照して、本実施形態では、３次元画像データＤ３によって特定される魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８の最外周面に、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されるように、３次元画像データＤ３に、等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータがマーキングとして付される。

深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３のエコー強度を表すエコー強度色ＣＬ１であって中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８のエコー強度値を表すために使用されるエコー強度色ＣＬ１を、３次元画像データＤ３の水深ＷＤを表すとともに魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の水深ＷＤを表すのに使用される深度色ＣＬ２であって上記エコー強度色ＣＬ１とは異なる色の深度色ＣＬ２に変更することによって、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８に等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されるように、３次元画像データＤ３に、マーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。

本実施形態では、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３の水深ＷＤに応じて深度色ＣＬ２を設定する。更に具体的には、深度案内処理部１９は、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の水深ＷＤを表す３次元画像データＤ３の水深ＷＤに応じて深度色ＣＬ２を連続的または段階的に変更するように深度色ＣＬ２を設定する。また、本実施形態では、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３に対して、複数の所定の水深ＷＤｘ（図７に示す例では、３箇所の水深ＷＤｘ）において、マーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。これにより、複数の所定の水深ＷＤｘにおいて、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８に等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される。

中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８のエコー強度色ＣＬ１は、前述したように、半透明の水色であり、図ではドットのハッチングで示している。一方で、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４における複数の等深度線Ｌ３，Ｌ４の深度色ＣＬ２は、上から順に、エコー強度色ＣＬ１とは異なる色として、例えばオレンジの深度色ＣＬ２１（図７では細い点線で図示、等深度線Ｌ３１，Ｌ４１の色を示す）、緑の深度色ＣＬ２２（図７では太い点線で図示、等深度線Ｌ３２，Ｌ４２の色を示す）、青の深度色ＣＬ２３（図７では太い実線で図示、等深度線Ｌ３３，Ｌ４３の色を示す）で示される。なお、上記で例示した色は、一つの例に過ぎず、深度色ＣＬ２は、他の色であってもよいし、操作部５がユーザによって操作されることで任意の色の組み合わせが設定されてもよい。エコー強度色ＣＬ１も同様に他の色であってもよい。

深度案内処理部１９は、等深度線Ｌ３，Ｌ４の色と水深ＷＤとの関係を示すインジケータＩＧを、３次元画像ＩＭ３に表示させるように、３次元画像データＤ３にインジケータＩＧのデータを付してもよい。インジケータＩＧは、上端から下方に進むに従い、水深ＷＤが深いことを示している。

上記の構成から明らかなように、深度案内処理部１９は、水深ＷＤｘにおいて、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１のみに等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されるように、３次元画像データＤ３に等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。このため、３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１に等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される水深ＷＤｘにおいて、エコー像が存在していない箇所には、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されない。

以上が、等深度線Ｌ３，Ｌ４についての説明である。次に、等深度面Ｆ３について説明する。図９は、図７に示す３次元画像ＩＭ３に等深度面Ｆ３が付加された状態を示す図である。

図３および図９を参照して、前述の（ｅ）の３次元画像ＩＭ３への等深度面表示のオン／オフを指示する指令は、例えば、操作部５に含まれているキーボードの所定のキーをユーザが押操作することで、与えられる。操作部５からこのオン指令を受けた深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３において、等深度面Ｆ３が表示されていない状態から、等深度面Ｆ３が表示されるように、３次元画像データＤ３に、マーキングとしての等深度面Ｆ３（より具体的には、等深度面Ｆ３を３次元画像ＩＭ３に表示するための等深度面Ｆ３のデータ）を付す。即ち、等深度面Ｆ３のデータが付されていない３次元画像データＤ３に基づいて３次元画像ＩＭ３が表示された状態においては、図７に示すように、３次元画像ＩＭ３において等深度面Ｆ３は表示されない。この状態から、深度案内処理部１９が上記オン指令を受けると、３次元画像データＤ３に等深度面Ｆ３のデータがマーキングとして付される。そして、３次元画像ＩＭ３は、等深度面Ｆ３のデータが付された３次元画像データＤ３に基づいて表示され、図９に示すように、３次元画像ＩＭ３において等深度面Ｆ３が表示される。一方、操作部５から上記オフ指令を受けた深度案内処理部１９は、３次元画像ＩＭ３において、等深度面Ｆ３が表示された状態から、等深度面Ｆ３が表示されていない状態となるように、３次元画像データＤ３から等深度面Ｆ３のデータを削除する。即ち、等深度面Ｆ３のデータが付されている３次元画像データＤ３に基づいて３次元画像ＩＭ３が表示された状態においては、図９に示すように、３次元画像ＩＭ３において等深度面Ｆ３が表示されている。この状態から、深度案内処理部１９が上記オフ指令を受けると、３次元画像データＤ３から等深度面Ｆ３のデータを削除する。そして、３次元画像ＩＭ３は、等深度面Ｆ３のデータが付されていない３次元画像データＤ３に基づいて表示され、図７に示すように、３次元画像ＩＭ３において等深度面Ｆ３は表示されない。

上記（ｆ）の等深度面Ｆ３の水深位置を指示する指令は、例えば、操作部５のマウスを用いてユーザが３次元画像ＩＭ３の等深度面Ｆ３をドラッグ＆ドロップすることで、与えられる。操作部５からこのドラッグ＆ドロップ操作指令を受けた深度案内処理部１９は、リアルタイムで、ドラッグ＆ドロップ操作された等深度面Ｆ３の水深位置を変更するように、３次元画像データＤ３に等深度面Ｆ３のデータ（マーキング）を付す。

このように、深度案内処理部１９は、操作部５から等深度面Ｆ３の表示のオン指令を受けることで、３次元画像ＩＭ３のうちの指定された水深ＷＤｘにおいて、等深度面Ｆ３を表示させるように、３次元画像データＤ３にマーキングとしての等深度面Ｆ３のデータを付す。等深度面Ｆ３は、例えば、青色等の任意の色の半透明な面として表示される。図９の３次元画像ＩＭ３では、等深度面Ｆ３を、クロスハッチングで示している。図９では、２番目の水深位置における等深度線Ｌ３（Ｌ３２）上に等深度面Ｆ３を表示している。等深度面Ｆ３の水深ＷＤｘよりも浅い水深ＷＤの魚群エコー像ＩＭ３１は、等深度面Ｆ３より上に表示される。図９では、等深度面Ｆ３の水深ＷＤｘよりも浅い水深ＷＤの魚群エコー像ＩＭ３１は、クロスハッチングに重ならないように表示されている。一方、等深度面Ｆ３の水深ＷＤｘよりも深い水深ＷＤの魚群エコー像ＩＭ３１は、等深度面Ｆ３の下方に表示される。図９では、等深度面Ｆ３の水深ＷＤｘよりも深い水深ＷＤの魚群エコー像ＩＭ３１は、クロスハッチングに重なるように表示されている。

上記の構成から明らかなように、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３で示される水深ＷＤが所定の水深ＷＤｘと等しい３次元画像データＤ３のエコー強度を表すエコー強度色を、３次元画像データＤ３の水深ＷＤを表す深度色であって上記のエコー強度色とは異なる色の深度色に変更することによって、３次元画像データＤ３に水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度面Ｆ３のデータを付すように構成されている。

［水中探知装置の動作］
図１０は、水中探知装置１の動作を説明するためのフローチャートであり、水中探知装置１の動作の一例を例示したフローチャートである。図１０は、送受波器２から水中に送信波が送信されて、水中ターゲットからの送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号が生成され、更に、水中探知装置１による前述の処理が行われ、表示装置４に３次元画像ＩＭ３及びその側面画像ＩＭ４が表示されるまでの動作を示している。表示装置４に３次元画像ＩＭ３及び側面画像ＩＭ４が表示された後、送受波器２から水中に送信波が送信されると、再び、図１０のフローチャートに示す動作が行われる。尚、図１０に示すように、水中探知装置１の動作が行われることで、本実施形態の水中探知方法が実施される。

水中探知装置１の動作においては、まず、送受波器２が水中に送信波を送信する（ステップＳ１０１）。水中に送信された送信波は、水中のターゲットで反射し、送受波器２にて受信される。送受波器２は、複数の超音波素子（受信素子）２ａを用いて、水中ターゲットからの送信波の反射を含む反射波を受信し、受信した反射波に基づいて受信信号を生成する（ステップＳ１０２）。

送受波器２は、受信信号を生成すると、その生成した受信信号を送受信装置３の受信機８へ出力する。受信機８では、受信信号に対して、アナログ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、直交検波部１３での前述の処理が行われるとともに、ビーム形成部１４でのビームフォーミング処理が行われ、受信ビーム信号が形成される。更に、受信機８では、受信ビーム信号に対してフィルタ部１５での前述の処理が行われ、その受信ビーム信号に基づいて、画像データ生成部１６にて、前述したように、３次元画像データＤ３が生成される（ステップＳ１０３）。即ち、画像データ生成部１６によって、少なくとも各超音波振動子（各受信素子）２ａが生成した受信信号に基づいて、水中ターゲットの位置およびエコー強度をエコー像として表す３次元画像データＤ３が生成される。

また、受信機８では、画像データ生成部１６によって３次元画像データＤ３が生成される処理が終了すると、次いで、深度案内処理部１９にて、前述のように、３次元画像データＤ３に水深ＷＤｘを示すマーキングを付す処理が行われる（ステップＳ１０４）。即ち、深度案内処理部１９において、３次元画像データＤ３で示される水深ＷＤが所定の水深ＷＤｘと等しい３次元画像データＤ３のエコー強度を表すエコー強度色ＣＬ１を、３次元画像データＤ３の水深ＷＤを表す深度色ＣＬ２であってエコー強度色ＣＬ１とは異なる色の深度色ＣＬ２に変更することによって、３次元画像データＤ３に水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータが付される処理が行われる。

画像データ生成部１６によって生成された３次元画像データＤ３に深度案内処理部１９によってマーキングが付されると、マーキングが付された３次元画像データＤ３が表示装置４に出力される（ステップＳ１０５）。表示装置４では、入力された３次元画像データＤ３に基づいて、図７又は図９に例示するように、３次元画像データＤ３で特定される３次元画像ＩＭ３及びその側面画像ＩＭ４等の画像を表示装置４の画面に表示する。これにより、表示装置４の画面においては、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１とともに、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される。表示装置４に３次元画像データＤ３で特定される３次元画像ＩＭ３等の画像が表示されると、水中探知装置１の図１０に示す動作が一旦終了する。水中探知装置１の図１０に示す動作が一旦終了すると、送受波器２から水中に送信波が送信され、再び、図１０に示す動作が開始される。

［効果］
以上説明したように、水中探知装置１及び本実施形態の水中探知方法によると、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３で示される水深ＷＤが指定された水深ＷＤｘと等しい３次元画像データＤ３のエコー強度を表すエコー強度色ＣＬ１を、３次元画像データＤ３の水深ＷＤを表す深度色ＣＬ２であってエコー強度色ＣＬ１とは異なる色の深度色ＣＬ２に変更することによって、３次元画像データＤ３に水深ＷＤｘを示すマーキングとしての等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータを付す。この構成によれば、３次元画像データＤ３で特定されるエコーの３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、水中ターゲットとしての魚群Ｔ１を示す魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の位置する箇所に等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される。このため、ユーザは、エコーの３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４において、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１が示す魚群Ｔ１（水中ターゲット）の水深ＷＤを、視覚的により容易に把握できる。その結果、ユーザは、魚群Ｔ１の水深ＷＤを確認するために、３次元画像ＩＭ３を表示装置４の画面上で回転させる操作をする手間をより少なくできる。よって、本実施形態によると、特に３次元画像ＩＭ３を参考に漁を行う漁船において好適な水中探知装置１及び水中探知方法を実現できる。また、本実施形態によると、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の色データの一部を変更するという簡易な処理により、等深度線Ｌ３，Ｌ４を３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４に表示することができる。

また、水中探知装置１によると、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３によって特定される魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１のうち、エコー強度が相対的に低い中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８に等深度線Ｌ３，Ｌ４を表示させるように、３次元画像データＤ３に等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータ（マーキング）を付す。この構成によれば、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１のうち外側の領域に等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されることで、ユーザは、等深度線Ｌ３，Ｌ４をより明確に視認できる。また、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１における中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８および高強度エコー像ＩＭ３７，ＩＭ４７のうちの中強度エコー像ＩＭ３８，ＩＭ４８にのみ、等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示される。このため、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１のエコー強度等のエコー情報をほとんど隠すことなく、エコーの３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４で表示できる。

また、水中探知装置１によると、等深度線Ｌ３，Ｌ４の水深ＷＤｘは、ユーザが操作部５を操作することで調整される。この構成によれば、ユーザが興味を示した魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１についての水深ＷＤを示すために、等深度線Ｌ３，Ｌ４を任意の水深位置に設定できる。

また、水中探知装置１によると、深度案内処理部１９は、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の水深ＷＤを表す３次元画像データＤ３の水深ＷＤに応じて深度色ＣＬ２を設定する。この構成によると、ユーザは、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の水深ＷＤを視覚的により容易に把握することができる。

また、水中探知装置１によると、深度案内処理部１９は、３次元画像データＤ３に対して、複数の所定の水深ＷＤｘにおいて等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータ（マーキング）を付す。この構成によると、ユーザは、魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の水深方向の高さをより明確に視認できる。また、ユーザは、複数の魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１が示す複数の魚群Ｔ１間の相対位置をより正確に把握できる。

また、水中探知装置１によると、深度案内処理部１９は、等深度面Ｆ３のデータを３次元画像データＤ３に付し、３次元画像ＩＭ３に等深度面Ｆ３が表示される。この構成によると、３次元画像ＩＭ３において、複数の魚群エコー像ＩＭ３１が等深度面Ｆ３の上方にあるか下方にあるかをユーザがより容易に視認できる。

［変形例］
本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、以下のような構成が採用されてもよい。

（１）上述の実施形態では、境界像Ｂ３の下方の海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２には等深度線Ｌ３，Ｌ４が表示されない形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。境界処理後の３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４の変形例を示す図１１に例示されているように、境界像Ｂ３の下方に位置するエコー像としての海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２に、等深度線Ｌ３（Ｌ３４，Ｌ３５，Ｌ３６），Ｌ４（Ｌ４４，Ｌ４５，Ｌ４６）が表示されてもよい。この場合、境界像Ｂ３より下方の海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２に付される等深度線Ｌ３，Ｌ４の色と、境界像Ｂ３より上方の魚群エコー像ＩＭ３１，ＩＭ４１の等深度線Ｌ３，Ｌ４の色とが異なるように設定されていることが、好ましい。

（２）また、上述の実施形態では、３次元画像ＩＭ３の水平座標上に等深度面Ｆ３が表示される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、深度案内処理部１９は、水深方向に延びる垂直面が３次元画像ＩＭ３に表示されるように、３次元画像データＤ３に垂直面のデータを付してもよい。この場合、垂直面は、自船位置から方位方向Ｒ１（方位方向Ｒ１は図２に図示）に沿って延びる面となる。そして、垂直面と等深度面Ｆ３の双方とが３次元画像ＩＭ３に表示されてもよいし、択一的に表示されてもよい。

（３）また、上述の実施形態では、マーキングの一例として、等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータおよび等深度面Ｆ３のデータを説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。等深度線Ｌ３，Ｌ４のデータおよび等深度面Ｆ３のデータに代えて、所定の形状を有する画像のデータがマーキングとして用いられてもよい。

（４）また、上述の実施形態では、画像データ生成部１６は、等値面処理を行うことで３次元画像データＤ３を生成する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。画像データ生成部１６は、等値面処理ではなくボリュームレンダリング処理を行うことで３次元画像データＤ３を生成してもよい。画像データ生成部１６は、ボリュームレンダリング処理によって３次元画像データＤ３を生成する場合は、全エコー強度を用い、エコー強度に応じて不透明度を調整することで、３次元データを生成する。そして、画像データ生成部１６は、エコー強度に応じて不透明度が調整された３次元データを２次元平面に投影することによって、エコーの３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４を特定する３次元画像データＤ３を生成する。このように、画像データ生成部１６において、等値面処理の替わりにボリュームレンダリング処理が用いられてもよい。

（５）また、上述の実施形態および変形例において、境界処理に際して、境界像Ｂ３の下方における海底エコー像ＩＭ３２，ＩＭ４２は、灰色以外の色に設定されてもよいし、対応する３次元画像ＩＭ３および側面画像ＩＭ４から削除されてもよい。

（６）また、上述の実施形態および変形例では、取得部１７は、海底深度ＷＤ１を、魚群探知機３１から得るか、または、水中探知装置１のユーザから得ていた。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、送受波器２に代えて、図１２（Ａ）に示す送受波器２Ａが用いられてもよいし、図１２（Ｂ）に示す送受波器２Ｂが用いられてもよいし、図１２（Ｃ）に示す送受波器２Ｃが用いられてもよい。

送受波器２Ａは、略円筒形状に形成されるとともに下部が半球状に形成された筐体を有している。そして、この筐体の外周面および半球面に複数の超音波振動子２ａが取り付けられている。送受波器２Ｂは、下向きの半球状に形成された筐体を有している。そして、この筐体の半球面に複数の超音波振動子２ａが取り付けられている。送受波器２Ｃは、球状の筐体を有している。そして、この筐体の表面全体に複数の超音波振動子２ａが取り付けられている。このような構成であれば、各送受波器２Ａ～２Ｃは、自船Ｓの直下に向けて送信波を出力できる。これにより、取得部１７は、受信信号から海底深度ＷＤ１を測定することができる。

（７）また、上述の実施形態および変形例では、送受波器２が自船Ｓに対して静止状態で信号を送受信する、スキャニングソナーを例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図１３に示す、可動式の送受波器２Ｄを送受波器として用いてもよい。

送受波器２Ｄは、送波部４１（送信トランスデューサとも呼ばれる）と、受波部４２（受信トランスデューサとも呼ばれる）と、これら送波部４１および受波部４２を回転させる回転駆動部としてのモータ４３と、回転角度検出部４４と、を有している。

図１４は、送波部４１によって形成される送信ビームおよび受波部４２によって受信される受信ビームを模式的に示す図である。図１３および図１４を参照して、送波部４１は、送信波を水中に送信するために設けられている。送波部４１は、筐体に超音波振動子としての送波素子４１ａが１または複数取り付けられた構成を有している。本実施形態では、送波素子４１ａは、直線状に複数配列されている。すなわち、送波部４１は、リニアアレイである。

受波部４２は、筐体に超音波振動子としての受波素子（受信素子）４２ａが１または複数取り付けられた構成を有している。受波部４２は、送波部４１から送信された超音波である各送信パルス波の反射波を受信波として受信し、電気信号としてのエコー信号に変換する。本実施形態では、受波素子４２ａは、直線状に複数配列されている。すなわち、受波部４２は、リニアアレイである。

送波部４１および受波部４２は、モータ４３によって一体回転される。モータ４３は、本実施形態では、鉛直方向に延びる中心軸線を回転軸線として、送波部４１および受波部４２を方位方向Ｒ１に回転駆動させる。

モータ４３には、回転角度検出部４４が取り付けられている。この変形例では、回転角度検出部４４によって検出されたモータ４３の回転角度に基づいて、送波部４１および受波部４２の角度位置が算出される。

送波部４１は、図１４に示すような３次元状の送信ビームを出力する領域である送信扇状領域ＴＴ１を形成する。送信扇状領域ＴＴ１は、略扇形状のファンビーム領域である。

受波部４２は、図１４に示すような３次元状の受信ビーム領域としての受信扇状領域ＲＴ１の信号を受信するように構成されている。受信扇状領域ＲＴ１は、略扇形状である。

モータ４３は、当該モータ４３の回転軸線回りにおいて、送信扇状領域ＴＴ１および受信扇状領域ＲＴ１を回転させる。具体的には、モータ４３は、送波部４１と受波部４２を回転させることで、送信扇状領域ＴＴ１および受信扇状領域ＲＴ１を回転させる。

モータ４３の回転軸線回りの全域に亘って送波部４１と受波部４２が回転することによって、すなわち、方位方向の全域に亘って送信扇状領域ＴＴ１の形成と受信扇状領域ＲＴ１での信号受信動作が行われることで、画像データ生成部１６における３次元画像データＤ３の生成に必要な受信信号が得られる。すなわち、送受波器２Ｄは、複数の受波素子（受信素子）４２ａによって３次元画像データＤ３の生成に必要な受信信号を生成する。そして、得られた受信信号にビームフォーミング処理が行われ、そのビームフォーミング処理の結果に基づいて、画像データ生成部１６が、３次元画像データＤ３を生成する。

本発明は、水中探知装置および水中探知方法として広く適用することができる。

１ 水中探知装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 送受波器（送信トランスデューサ、受信トランスデューサ）
２ａ 超音波振動子（受信素子）
５ 操作部（ユーザインターフェース）
８ 受信機
１６ 画像データ生成部
１９ 深度案内処理部
４２ａ 受波素子（受信素子）
ＣＬ１ エコー強度色
ＣＬ２ 深度色
Ｄ３ ３次元画像データ
Ｆ３ 等深度面
ＩＭ３ ３次元画像
ＩＭ４ 側面画像
Ｌ３，Ｌ４ 等深度線
Ｔ１ 魚群（水中ターゲット）
Ｔ２ 海底（水中ターゲット）
ＷＤ 水深
ＷＤｘ 所定の水深

Claims (12)

1. 送信波を送信する送信トランスデューサと、
   水中ターゲットからの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成する複数の受信素子を有する受信トランスデューサと、
   少なくとも各前記受信素子が生成した前記受信信号に基づいて、前記水中ターゲットのエコー強度を表す３次元画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記３次元画像データで示される水深が所定の水深と等しい前記３次元画像データの前記エコー強度を表すエコー強度色を、前記３次元画像データの水深を表す深度色であって前記エコー強度色とは異なる色の深度色に変更することによって、前記３次元画像データに水深を示すマーキングを付す深度案内処理部と、
   を備えてい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であって、
   前記画像データ生成部は、等値面処理を行うことで前記３次元画像データ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であって、
   前記深度案内処理部は、
   前記３次元画像データの前記エコー強度が所定のエコー強度である場合に、前記３次元画像データに前記マーキングを付すことを特徴とする、水中探知装置。
4. 請求項３に記載の水中探知装置であって、
   前記所定のエコー強度は、前記３次元画像データにおける最大エコー強度未満であることを特徴とする、水中探知装置。
5. 請求項４に記載の水中探知装置であって、
   前記深度案内処理部は、前記３次元画像データにおいて複数の異なるエコー強度部分がある場合、前記複数の異なるエコー強度部分のうち、一つの前記エコー強度部分にのみ前記マーキングを付すことを特徴とする、水中探知装置。
6. 請求項１に記載の水中探知装置であって、
   前記画像データ生成部は、ボリュームレンダリング処理を行うことで前記３次元画像データを生成することを特徴とする、水中探知装置。
7. 請求項１～請求項６の何れか１項に記載の水中探知装置であって、
   前記所定の水深を設定するユーザインターフェースをさらに備えていることを特徴とする、水中探知装置。
8. 請求項１～請求項７の何れか１項に記載の水中探知装置であって、
   前記深度案内処理部は、前記３次元画像データの水深に応じて前記深度色を設定することを特徴とする、水中探知装置。
9. 請求項１～請求項８の何れか１項に記載の水中探知装置であって、
   前記深度案内処理部は、複数の前記所定の水深において前記マーキングを付すことを特徴とする、水中探知装置。
10. 請求項１～請求項９の何れか１項に記載の水中探知装置であって、
    前記深度案内処理部は、等深度面を前記３次元画像データに付すことを特徴とする、水中探知装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の水中探知装置であって、
    前記画像データ生成部は、各前記受信素子が生成した前記受信信号に対して行われたビームフォーミング処理の結果に基づいて、前記３次元画像データを生成することを特徴とする、水中探知装置。
12. 送信波を送信し、
    複数の受信素子を用いて、水中ターゲットからの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成し、
    少なくとも各前記受信素子が生成した前記受信信号に基づいて、前記水中ターゲットのエコー強度を表す３次元画像データを生成し、
    前記３次元画像データで示される水深が所定の水深と等しい前記３次元画像データの前記エコー強度を表すエコー強度色を、前記３次元画像データの水深を表す深度色であって前記エコー強度色とは異なる色の深度色に変更することによって、前記３次元画像データに水深を示すマーキングを付す、
    ことを特徴とする、水中探知方法。

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