超音波探査装置
【目的】
構成が簡易・安価であるという利点を保ったまま、船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除し、確度と精度を向上させた超音波探査装置を提供する。
【解決手段】
本発明の超音波探査装置は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして画面表示する表示処理部とを備えた超音波探査装置であって、受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えた構成となっている。
構成が簡易・安価であるという利点を保ったまま、船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除し、確度と精度を向上させた超音波探査装置を提供する。
【解決手段】
本発明の超音波探査装置は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして画面表示する表示処理部とを備えた超音波探査装置であって、受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えた構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魚体などの反射物体の二次元または三次元位置を検知可能な超音波探査装置に関するものであり、特に、簡易・安価な構成を保ったまま、検出の確度と精度の向上を図った超音波探査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の簡易な魚群探知機は、船底などに取り付けた超音波トランスジューサから水中に超音波を放射し、魚体など水中の反射物体で生じた反射波を受信し、送信から受信までに要した時間、すなわち超音波の往復の伝搬所要時間から反射物体までの距離を検出している。この簡易な魚群探知機では、反射物体の方位を検出できないため、反射物体が全て船舶の真下にあるかのように取り扱っている。以上を第１従来技術という。
【０００３】
本出願人の先願（特開２００１−９９９３１号公報）には、少数の超音波ト
ランスジューサを用いて海中の魚体などの反射物体の二次元または三次元位置を検知できるようにした超音波探査装置が開示されている。この超音波探査装置は、送信された超音波の反射波を複数の受信素子で受信し、各受信素子の形状と配置で定まる方位関数と、各受信素子の受信信号の位相差とから反射波を発生させた物体の方位を検出する方位検出部を備えている。また、この装置は、超音波を送信してから反射波を受信するまでの所要時間と受信した反射波の振幅とから反射物体までの距離と反射強度とを検出する距離検出部と、上記各検出部で検出済みの方位と距離とを組合せて二次元または三次元表示する表示部とを備えている。このように、従来の反射物体までの距離と大きさとに加えて、反射物体の方位を検出することにより、反射物体の多次元位置が検知される。以上を第２従来技術という。
【０００４】
この第２従来技術の超音波探査装置では、例えば、図６に示すように、ｘ軸方向（船舶の舷側）に矩形状の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２が距離Ｌだけ離して船底などに配置される。各超音波トランスジューサから同時に同一の送信信号が放射される。一方のトランスジューサＴＤ１の中心からＲ離れた方位角θｘの方向に反射物体Ｗが存在するものとする。他方の超音波トランスジューサＴＤ２と反射物体Ｗとの距離をＲ＋δＲとすれば、δＲ＝Ｌsinθｘで与えられる。反射物体Ｗで発生した超音波の伝搬速度をｃとする。一方の超音波トランスジューサＴＤ１が反射波を受信してから他方の超音波トランスジューサＴＤ２が反射波を受信するまでの時間差δｔとすれば、δｔ＝δＲ／ｃ＝Ｌsinθｘ／ｃを得る。
【０００５】
上記時間差δｔが超音波受信信号の半周期よりも小さくなるように超音波信号の周波数を設定しておくことにより、上記受信時点の時間差をそれぞれの超音波トランスジューサの受信信号の位相差から検出できる。送信信号としては、数十kHz乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形などが使用される。反射物体の多次元表示は、例えば船舶の場合、舷側方向をｘ軸、深度方向をｙ軸、船舶の進行方向をｚ軸（時間軸ｔ）とすると、ｘ−ｙ断面、ｔ−ｙ断面、一定深度のｔ−ｘ断面などによって表示される。
【０００６】
上記第２従来技術の超音波探査装置によれば、最小限２個の超音波トランスジューサを用いて舷側方向などのある角度範囲にわたって反射物体の二次元あるいは三次元的な位置を検出することができる。
【０００７】
上述の第２従来技術とはべつに、反射物体までの距離だけでなくその方位も検出するには、多数の超音波トランスジューサを配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を行うか、単一の超音波トランスジューサの向きを変化させる機械走査を行うことが必要になる。上記電子走査の構成では多数の超音波トランスジューサが必要になり、装置が複雑・高価になる。また、上記機械走査の構成では機械的な走査機構が必要になるので、やはり装置が複雑・高価になる。以上を第３従来技術という。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０９９９３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記第１従来技術では、反射物体の方位を検出することができないため、超音波トランスジューサの傾きを検出する必要がない。
上記第２従来技術の超音波探査装置では、超音波信号を送信し、反射物体で生じた反射信号を２個の超音波トランスジューサで受信するという超音波信号の送受信動作を１回だけ行うことにより、ある角度範囲にわたる広い空間から２次元の位置データが取得される。ところで、上記第２従来技術の超音波探査装置を使用する船は、波やうねり等動揺の影響を常に受けており、送受信素子も常に鉛直方向を向いているわけではない。そのため、受信信号の位相差から物体の方位を検出しても、船の動揺による送受信素子の傾斜によりその測定方位には誤差が含まれることとなる。このため、表示用データの確度や精度が低下するという問題がある。
【００１０】
上記第３従来技術では、上記第２従来技術と同様この種の装置を使用する船は、波やうねり等動揺の影響を常に受けており、多数の超音波トランスジューサを配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を行う時に、この電子走査による方位の指定が動揺の影響を受け指定した方位への超音波の放射と、その方位からの受信ができないという課題がある。また、単一の超音波トランスジューサの向きを変化させる機械走査を行う時も上記と同様、方位の指定が動揺の影響を受け指定した方位への超音波の放射と、その方位からの受信ができないという課題がある。このため、上記第３従来技術では、船の動揺の影響を避けるため、船の傾斜を検出し、電子走査による方位の指定、また機械走査による方位の指定を行っている。
【００１１】
このため上記第３従来技術では、装置が電子走査、機械走査などにより複雑・高価になるという課題と共に、送信時、受信時共に船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除するため、電子走査、機械走査などの複雑な制御を行わなければならないという課題がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、構成が簡易・安価であるという利点を保ったまま、船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除し、確度と精度を向上させた超音波探査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の超音波探査装置は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、移動体に搭載され、移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして前記断面を画面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
表示処理部は、前記傾斜検出部の出力により前記方位検出部の出力を補正することと、補正は、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに前記方位検出部の出力と、傾斜検出部の出力とを別々に蓄積し、前記表示処理部が画面表示する時に演算すること、または、補正は、前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを演算し、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに蓄積する構成となっている。
【００１４】
さらに請求項２の発明は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、移動体に搭載され、移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして断面表示する表示処理部とを備える構成となっている。
【００１５】
また、請求項３の発明では、断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正する構成となっている。さらに請求項４の発明では、断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正する構成となっている。
【００１６】
続いて、請求項５の発明では、断面の表示状態を補正し表示されるｘ−ｙ断面図は、所定の時間のｘ−ｙ断面図を重ね合わた表示である構成となっている。また、請求項６の発明では、表示処理部は、傾斜検出部の出力を、所定深度毎に読み取ること構成となっている。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳細に説明したように、本発明の超音波探査装置は、検出された方位を船の動揺などによる送受信素子の傾斜を検出して、この傾斜データをメモリに蓄積して画面表示をする構成であるから、船の動揺による方位精度の問題点が有効に解決され、表示データの確度と精度が向上する。
【００１８】
また、断面表示特に、ｘ−ｙ断面表示を傾斜データにより補正する構成となっているため、実際の海中の反射物の状態を表すこととなるため、判断しやすい表示となる。更に、過去の表示を重ねて表示するため、広角度の海底の様子が把握できる効果を奏する。
【実施例】
【００１９】
この発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。この超音波探査装置は、制御部ＣＮＴ、送信部ＴＸ、単行回路ＩＳ１，ＩＳ２、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、増幅回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，複素合成回路ＣＭＰＸ１，ＣＭＰＸ２、位相差検出回路ＡＲＧ、加算回路ＡＤＤ、絶対値回路ＡＢＳ、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰ、傾斜角センサＧＲＡ、表示装置ＤＩＳを備えている。
【００２０】
制御部ＣＮＴの制御のもとに送信部ＴＸで超音波の送信信号が発生される。この送信信号は、数十kHz乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形を有する。この超音波送信信号は、信号を一方向にだけ伝達する単行回路ＩＳ１，ＩＳ２を通過して２個の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに供給され、それぞれから同時に外部の海中などに放射される。海中に放射されて海中の魚体などで生じた反射波は、送受共用の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに受信され、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅される。
【００２１】
増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅された受信反射信号ａ1，ａ2は、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２において、第１，第２のサンプリング信号ｓｐｉ，ｓｐqによってサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。第１のサンプリング回路ＳＰＬ１から出力されるディジタル受信信号ｐ1，ｑ1は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ１においてディジタル複素信号ｒ1＝ｐ1＋ｊｑ1に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。同様に、第２のサンプリング回路ＳＰＬ２から出力されるディジタル受信信号ｐ2，ｑ2は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ２においてディジタル複素信号ｒ2＝ｐ2＋ｊｑ2に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。
【００２２】
位相差検出回路ＡＲＧでは、ディジタル複素信号ｒ1とｒ2との複素共役積ｒ1・ｒ2*から受信反射信号ａ1，ａ2の偏角ｇが算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル加算回路ＡＤＤでは、ディジタル複素信号ｒ1とｒ2が加算され、この加算値ｈの絶対値ｓが絶対値回路ＡＢＳで算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、絶対値ｓとその出現時点と、偏角ｇとから二次元の表示データを作成し、表示部ＤＩＳに供給し、表示させる。
【００２３】
受信信号ａ1，ａ2の包絡線振幅をA(t)、搬送波の角周波数をω、位相をそれぞれφ1，φ2とおくと、
ａ1＝A(t)cos(ωｔ＋φ1）
ａ2＝A(t)cos(ωｔ＋φ2）
となる。
【００２４】
受信信号ａ1を、標本化回路ＳＰＬ1において、標本化信号ｓｐiと、遅延回路ＤＬＹにより、標本化信号ｓｐiよりもτだけ遅延させた標本化信号ｓｐqとによって標本化する。時刻ｔに出現する標本化信号ｓｐiによる標本化受信信号ｐ1(t)と、時刻ｔ＝ｔ＋τに出現する標本化信号による標本化受信信号ｑ(t)は、
ｐ1(t) ＝A(t)cos(ωｔ＋φ1)
ｑ1(t) ＝ａ1(t＋τ)
＝A(ｔ＋τcos〔ω(t＋τ)＋φ1〕
≒A(t)cos〔ω(t＋τ）＋φ1〕
となる。ここで、τを、
ωτ＝π／２
とすると、
ｑ1(t) ≒A(t)cos〔(ωｔ＋φ1) ＋π／２〕
＝−A(t)sin(ωｔ＋φ1)
となる。
【００２５】
複素合成器ＣＭＰＸ１において、ｐ1(t) を実部とし、ｑ1(t) を虚部とする複素数ｒ1が合成される。すなわち、この複素数ｒ1は、
ｒ1＝ｐ1(t)−ｊｑ1(t)
＝A(t)cos(ωｔ＋φ1) ＋jA(t)sin(ωｔ＋φ1)
＝A(t)exp〔j( ωｔ＋φ1) 〕
である。ｒ1は受信信号ａ1の位相角(ωｔ＋φ1)を偏角とする複素数となっている。
【００２６】
同様に、
ｒ2＝ｐ2(t)−ｊｑ2(t)
＝A(t)cos(ωｔ＋φ2)＋j A(t)sin(ωｔ＋φ2)
＝A(t)exp〔j(ωｔ＋φ2) 〕
となる。ｒ2は受信信号ａ2の位相角(ωｔ＋φ2)を偏角とする複素数となっている。
【００２７】
従って、位相角計算部ＡＲＧにより、この複素数ｒ1とｒ2の複素共役積を計算し、その偏角ｇを計算すると、ＡＲＧの出力ｇは、
ｇ＝Ａｒｇ〔ｒ1・ｒ2*〕
＝φ1−φ2
＝Δφ
となる。このように、受信信号ａ1，ａ2間の位相差Δφが求まると、トランスジューサからみた魚体の方位角θｘが判明する。
【００２８】
加算回路ＡＤＤによる加算結果は、
ｈ＝ｒ１＋ｒ2
＝A(t)〔exp j(ωｔ＋φ1)＋exp j(ωｔ＋φ2) 〕
となる。絶対値算定部ＡＢＳで算定されるｈの絶対値をｓとすれば、
ｓ＝A(t)ABS（exp jφ1＋exp jφ2）
＝２A(t)cos〔（φ1−φ2）/２〕
となる。
このｓは、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を並列接続した大口径受信による受信信号の包絡線を与えることを示している。
【００２９】
傾斜角センサＧＲＡは、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の極近傍に取り付けられ、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の鉛直からの傾き角度（本実施例では、舷側方向の傾き）を出力する。この出力をディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、各深度に対応するサンプル時間毎に取り込みメモリに記憶する。
【００３０】
図２は、本実施例における、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの一例を示している。ａ，ｂ，ｃ・・・は受信信号の振幅値すなわち反射物体の反射強度を示し、θａ，θｂ，θｃ・・・は反射物体の方位角を示し、ｙｎは超音波トランスジューサからの深度（距離）に対応するメモリアドレスを示している。ここで、θＡ、θＢ、θＣは傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データである。各表示用データに付加された添え字の１，２，３、・・・・は送受信が行われた時刻ｔ０、ｔ０＋T、ｔ０＋２T、・・・に対応する。送受信が行われた各時刻の表示用データは、深度（ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰで超音波信号の送信時点からの所定信号ごとにサンプリングされることにより決まる距離）ｙ１、ｙ２、・・・ｙｎ−１、ｙｎ、ｙｎ＋１・・・・の順にメモリに配列される。
【００３１】
図３は、本発明における、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の位置データと傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの他の実施例を示す概念図である。ａ，ｂ，ｃ・・・は受信信号の振幅値すなわち反射物体の反射強度を示し、反射物体の方位角θａ，θｂ，θｃ・・・を傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データθＡ、θＢ、θＣで補正した方位データをθα，θγ，θβ・・・としてメモリへ書き込みを行った様子を示す。また、ｙｎは超音波トランスジューサからの深度（距離）に対応するメモリアドレスを示している。
【００３２】
図４は、本実施例における角度を含む物体位置の三次元表示の画面の一例である。直行三軸として船舶の舷側方向にｘ軸、深度方向にｙ軸、船舶の進行方向にｚ軸または時間軸ｔがそれぞれ設定される。左上の表示画面ａ）は船舶のｔ−ｙ断面、右上の表示画面ｂ）はｘ−ｙ断面、左下の表示画面ｃ）は、ａ）のｔ−ｙ断面を任意の深度ｙ１で水平に切断して示すｔ−ｘ断面のそれぞれの表示例である。各断面中のａ１，ｂ１，ｃ１は、現時点で検出された同一の反射物体である。この表示例では、傾斜角センサＧＲＡの出力による補正は行われていない。
【００３３】
図５により、海底線の表示を例として方位補正表示について説明する。船に取り付けられた送受信素子は、波の影響を受けて船が動揺すると、図５ａ）のように時刻によって送受信素子は鉛直方向から傾く。ここで、視野ａ１は時刻ｔ０時のθＡ１、θＢ１、θＣ１・・・すなわち傾きが０度、視野ａ２はｔ０＋T時のθＡ２、θＢ２、θＣ２・・・すなわち傾きが３０度、視野ａ３はｔ０＋２T時のθＡ３、θＢ３、θＣ３・・・すなわち傾きが−３０度を表している。
【００３４】
反射物体の位相差から方位を検出したデータだけでは、送受信素子の傾きが判らない。このため補正を行わないと図５ｂ）における視野ｂ１（時刻ｔ０時）、視野ｂ２（時刻ｔ０＋T時）、視野ｂ３（時刻ｔ０＋２T）の表示となる。上述のように、船の動揺により送受信素子が傾いていると図５ａ）の実際の海底傾斜と異なって表示されてしまう。
【００３５】
これに対して、傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データで各視野ｂ１、ｂ２、ｂ３の表示を補正すると、図５ｃ）における視野ｃ１（時刻ｔ０時）視野ｃ２（時刻ｔ０＋T時）視野ｃ３（時刻ｔ０＋２T）のように実際の海底地形の傾斜に近いものが表示される。
【００３６】
しかし、図５ｃ）の補正をされた表示では、視野ｃ１では問題無いが、視野ｃ２、視野ｃ３では、視野が鉛直方向を向いているとして補正表示しているため、実際とは異なる海底の傾斜を見ることになる。このため、図５ｄ）のように、傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データ分、表示するｘ−ｙ断面表示を傾けることによって実際の海底地形が表示できる。ここで、視野ｄ１（時刻ｔ０時）視野ｄ２（時刻ｔ０＋T時）視野ｄ３（ｔ０＋２T）は傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データ分ｘ−ｙ断面を傾けた表示を表している。
【００３７】
図５ｅ）は、視野ｄ１、ｄ２、ｄ３を重ねあわせた表示である。このように過去の表示を重ね合わせることにより、広視野角となる。また、実際の海底状態を表すこととなるため、更に判断しやすい表示となる。
【００３８】
上記の説明では、もっぱらｘ−ｙ断面表示について説明を行ったが、図４ｃ）のｔ−ｘ断面表示についても同様に補正を行い表示できることは言うまでもない。
【００３９】
これまでの説明では、θＡ１、θＢ１、θＣ１・・・＝０°すなわち、船の動揺は１回の送受信の間変化がないとして説明した。しかし、実際には船の動揺は連続的であり、送受信素子も連続的に傾いている。そのため、傾斜角センサＧＲＡで検出した傾斜データも連続的に変化する。この連続的に変化する傾斜データを深度（ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰで超音波信号の送信時点からの所定信号ごとにサンプリングされることにより決まる距離）ｙ１、ｙ２、・・・ｙｎ−１、ｙｎ、ｙｎ＋１・・・・の順にメモリに取り込み、補正データとすることもできる。
【００４０】
計測した方位の補正は、前述の図２、および図３に示したように表示用データを作成する時、表示用データをメモリに書き込む時どちらで行っても良いことは言うまでもない。
【００４１】
以上、魚群探知機への応用を例にとって本発明の超音波探査装置を説明した。しかしながら、本発明は魚群探知機への応用に限定されず、空中に超音波を送信する探査装置についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの一例を示す概念図。
【図３】図１のディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの他の実施例を示す概念図。
【図４】図１の超音波探査装置による多次元的な表示画面の例を示す概念図。
【図５】海底線の表示を例に方位補正表示の意義を説明する表示画面の一例。
【図６】２個の受信信号の位相差に基づく反射物体の方位角の検出の原理を説明するための概念図。
【符号の説明】
【００４３】
CNT コントローラ
TX 送信回路
TD1,TD2 超音波トランスジューサ
SPL1,SPL2 サンプリング回路
CPMX1,CMPX2 複素合成回路
ARG 位相差検出回路
ADD 加算回路
ABS 絶対値回路
DPS ディジタル・プロセッサ
DIS 表示装置
LM ラインメモリ
AD ベクトル加算器
GRA 傾斜角センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魚体などの反射物体の二次元または三次元位置を検知可能な超音波探査装置に関するものであり、特に、簡易・安価な構成を保ったまま、検出の確度と精度の向上を図った超音波探査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の簡易な魚群探知機は、船底などに取り付けた超音波トランスジューサから水中に超音波を放射し、魚体など水中の反射物体で生じた反射波を受信し、送信から受信までに要した時間、すなわち超音波の往復の伝搬所要時間から反射物体までの距離を検出している。この簡易な魚群探知機では、反射物体の方位を検出できないため、反射物体が全て船舶の真下にあるかのように取り扱っている。以上を第１従来技術という。
【０００３】
本出願人の先願（特開２００１−９９９３１号公報）には、少数の超音波ト
ランスジューサを用いて海中の魚体などの反射物体の二次元または三次元位置を検知できるようにした超音波探査装置が開示されている。この超音波探査装置は、送信された超音波の反射波を複数の受信素子で受信し、各受信素子の形状と配置で定まる方位関数と、各受信素子の受信信号の位相差とから反射波を発生させた物体の方位を検出する方位検出部を備えている。また、この装置は、超音波を送信してから反射波を受信するまでの所要時間と受信した反射波の振幅とから反射物体までの距離と反射強度とを検出する距離検出部と、上記各検出部で検出済みの方位と距離とを組合せて二次元または三次元表示する表示部とを備えている。このように、従来の反射物体までの距離と大きさとに加えて、反射物体の方位を検出することにより、反射物体の多次元位置が検知される。以上を第２従来技術という。
【０００４】
この第２従来技術の超音波探査装置では、例えば、図６に示すように、ｘ軸方向（船舶の舷側）に矩形状の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２が距離Ｌだけ離して船底などに配置される。各超音波トランスジューサから同時に同一の送信信号が放射される。一方のトランスジューサＴＤ１の中心からＲ離れた方位角θｘの方向に反射物体Ｗが存在するものとする。他方の超音波トランスジューサＴＤ２と反射物体Ｗとの距離をＲ＋δＲとすれば、δＲ＝Ｌsinθｘで与えられる。反射物体Ｗで発生した超音波の伝搬速度をｃとする。一方の超音波トランスジューサＴＤ１が反射波を受信してから他方の超音波トランスジューサＴＤ２が反射波を受信するまでの時間差δｔとすれば、δｔ＝δＲ／ｃ＝Ｌsinθｘ／ｃを得る。
【０００５】
上記時間差δｔが超音波受信信号の半周期よりも小さくなるように超音波信号の周波数を設定しておくことにより、上記受信時点の時間差をそれぞれの超音波トランスジューサの受信信号の位相差から検出できる。送信信号としては、数十kHz乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形などが使用される。反射物体の多次元表示は、例えば船舶の場合、舷側方向をｘ軸、深度方向をｙ軸、船舶の進行方向をｚ軸（時間軸ｔ）とすると、ｘ−ｙ断面、ｔ−ｙ断面、一定深度のｔ−ｘ断面などによって表示される。
【０００６】
上記第２従来技術の超音波探査装置によれば、最小限２個の超音波トランスジューサを用いて舷側方向などのある角度範囲にわたって反射物体の二次元あるいは三次元的な位置を検出することができる。
【０００７】
上述の第２従来技術とはべつに、反射物体までの距離だけでなくその方位も検出するには、多数の超音波トランスジューサを配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を行うか、単一の超音波トランスジューサの向きを変化させる機械走査を行うことが必要になる。上記電子走査の構成では多数の超音波トランスジューサが必要になり、装置が複雑・高価になる。また、上記機械走査の構成では機械的な走査機構が必要になるので、やはり装置が複雑・高価になる。以上を第３従来技術という。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０９９９３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記第１従来技術では、反射物体の方位を検出することができないため、超音波トランスジューサの傾きを検出する必要がない。
上記第２従来技術の超音波探査装置では、超音波信号を送信し、反射物体で生じた反射信号を２個の超音波トランスジューサで受信するという超音波信号の送受信動作を１回だけ行うことにより、ある角度範囲にわたる広い空間から２次元の位置データが取得される。ところで、上記第２従来技術の超音波探査装置を使用する船は、波やうねり等動揺の影響を常に受けており、送受信素子も常に鉛直方向を向いているわけではない。そのため、受信信号の位相差から物体の方位を検出しても、船の動揺による送受信素子の傾斜によりその測定方位には誤差が含まれることとなる。このため、表示用データの確度や精度が低下するという問題がある。
【００１０】
上記第３従来技術では、上記第２従来技術と同様この種の装置を使用する船は、波やうねり等動揺の影響を常に受けており、多数の超音波トランスジューサを配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を行う時に、この電子走査による方位の指定が動揺の影響を受け指定した方位への超音波の放射と、その方位からの受信ができないという課題がある。また、単一の超音波トランスジューサの向きを変化させる機械走査を行う時も上記と同様、方位の指定が動揺の影響を受け指定した方位への超音波の放射と、その方位からの受信ができないという課題がある。このため、上記第３従来技術では、船の動揺の影響を避けるため、船の傾斜を検出し、電子走査による方位の指定、また機械走査による方位の指定を行っている。
【００１１】
このため上記第３従来技術では、装置が電子走査、機械走査などにより複雑・高価になるという課題と共に、送信時、受信時共に船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除するため、電子走査、機械走査などの複雑な制御を行わなければならないという課題がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、構成が簡易・安価であるという利点を保ったまま、船の動揺による送受信素子の傾斜による影響を排除し、確度と精度を向上させた超音波探査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の超音波探査装置は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、移動体に搭載され、移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして前記断面を画面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
表示処理部は、前記傾斜検出部の出力により前記方位検出部の出力を補正することと、補正は、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに前記方位検出部の出力と、傾斜検出部の出力とを別々に蓄積し、前記表示処理部が画面表示する時に演算すること、または、補正は、前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを演算し、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに蓄積する構成となっている。
【００１４】
さらに請求項２の発明は、超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、移動体に搭載され、移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして断面表示する表示処理部とを備える構成となっている。
【００１５】
また、請求項３の発明では、断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正する構成となっている。さらに請求項４の発明では、断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正する構成となっている。
【００１６】
続いて、請求項５の発明では、断面の表示状態を補正し表示されるｘ−ｙ断面図は、所定の時間のｘ−ｙ断面図を重ね合わた表示である構成となっている。また、請求項６の発明では、表示処理部は、傾斜検出部の出力を、所定深度毎に読み取ること構成となっている。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳細に説明したように、本発明の超音波探査装置は、検出された方位を船の動揺などによる送受信素子の傾斜を検出して、この傾斜データをメモリに蓄積して画面表示をする構成であるから、船の動揺による方位精度の問題点が有効に解決され、表示データの確度と精度が向上する。
【００１８】
また、断面表示特に、ｘ−ｙ断面表示を傾斜データにより補正する構成となっているため、実際の海中の反射物の状態を表すこととなるため、判断しやすい表示となる。更に、過去の表示を重ねて表示するため、広角度の海底の様子が把握できる効果を奏する。
【実施例】
【００１９】
この発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。この超音波探査装置は、制御部ＣＮＴ、送信部ＴＸ、単行回路ＩＳ１，ＩＳ２、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、増幅回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，複素合成回路ＣＭＰＸ１，ＣＭＰＸ２、位相差検出回路ＡＲＧ、加算回路ＡＤＤ、絶対値回路ＡＢＳ、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰ、傾斜角センサＧＲＡ、表示装置ＤＩＳを備えている。
【００２０】
制御部ＣＮＴの制御のもとに送信部ＴＸで超音波の送信信号が発生される。この送信信号は、数十kHz乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形を有する。この超音波送信信号は、信号を一方向にだけ伝達する単行回路ＩＳ１，ＩＳ２を通過して２個の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに供給され、それぞれから同時に外部の海中などに放射される。海中に放射されて海中の魚体などで生じた反射波は、送受共用の超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２のそれぞれに受信され、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅される。
【００２１】
増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅された受信反射信号ａ1，ａ2は、サンプリング回路ＳＰＬ１，ＳＰＬ２において、第１，第２のサンプリング信号ｓｐｉ，ｓｐqによってサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。第１のサンプリング回路ＳＰＬ１から出力されるディジタル受信信号ｐ1，ｑ1は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ１においてディジタル複素信号ｒ1＝ｐ1＋ｊｑ1に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。同様に、第２のサンプリング回路ＳＰＬ２から出力されるディジタル受信信号ｐ2，ｑ2は後段の複素信号合成回路ＣＭＰＸ２においてディジタル複素信号ｒ2＝ｐ2＋ｊｑ2に変換され、位相差検出回路ＡＲＧと加算回路ＡＤＤとに供給される。
【００２２】
位相差検出回路ＡＲＧでは、ディジタル複素信号ｒ1とｒ2との複素共役積ｒ1・ｒ2*から受信反射信号ａ1，ａ2の偏角ｇが算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル加算回路ＡＤＤでは、ディジタル複素信号ｒ1とｒ2が加算され、この加算値ｈの絶対値ｓが絶対値回路ＡＢＳで算定され、ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰに供給される。ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、絶対値ｓとその出現時点と、偏角ｇとから二次元の表示データを作成し、表示部ＤＩＳに供給し、表示させる。
【００２３】
受信信号ａ1，ａ2の包絡線振幅をA(t)、搬送波の角周波数をω、位相をそれぞれφ1，φ2とおくと、
ａ1＝A(t)cos(ωｔ＋φ1）
ａ2＝A(t)cos(ωｔ＋φ2）
となる。
【００２４】
受信信号ａ1を、標本化回路ＳＰＬ1において、標本化信号ｓｐiと、遅延回路ＤＬＹにより、標本化信号ｓｐiよりもτだけ遅延させた標本化信号ｓｐqとによって標本化する。時刻ｔに出現する標本化信号ｓｐiによる標本化受信信号ｐ1(t)と、時刻ｔ＝ｔ＋τに出現する標本化信号による標本化受信信号ｑ(t)は、
ｐ1(t) ＝A(t)cos(ωｔ＋φ1)
ｑ1(t) ＝ａ1(t＋τ)
＝A(ｔ＋τcos〔ω(t＋τ)＋φ1〕
≒A(t)cos〔ω(t＋τ）＋φ1〕
となる。ここで、τを、
ωτ＝π／２
とすると、
ｑ1(t) ≒A(t)cos〔(ωｔ＋φ1) ＋π／２〕
＝−A(t)sin(ωｔ＋φ1)
となる。
【００２５】
複素合成器ＣＭＰＸ１において、ｐ1(t) を実部とし、ｑ1(t) を虚部とする複素数ｒ1が合成される。すなわち、この複素数ｒ1は、
ｒ1＝ｐ1(t)−ｊｑ1(t)
＝A(t)cos(ωｔ＋φ1) ＋jA(t)sin(ωｔ＋φ1)
＝A(t)exp〔j( ωｔ＋φ1) 〕
である。ｒ1は受信信号ａ1の位相角(ωｔ＋φ1)を偏角とする複素数となっている。
【００２６】
同様に、
ｒ2＝ｐ2(t)−ｊｑ2(t)
＝A(t)cos(ωｔ＋φ2)＋j A(t)sin(ωｔ＋φ2)
＝A(t)exp〔j(ωｔ＋φ2) 〕
となる。ｒ2は受信信号ａ2の位相角(ωｔ＋φ2)を偏角とする複素数となっている。
【００２７】
従って、位相角計算部ＡＲＧにより、この複素数ｒ1とｒ2の複素共役積を計算し、その偏角ｇを計算すると、ＡＲＧの出力ｇは、
ｇ＝Ａｒｇ〔ｒ1・ｒ2*〕
＝φ1−φ2
＝Δφ
となる。このように、受信信号ａ1，ａ2間の位相差Δφが求まると、トランスジューサからみた魚体の方位角θｘが判明する。
【００２８】
加算回路ＡＤＤによる加算結果は、
ｈ＝ｒ１＋ｒ2
＝A(t)〔exp j(ωｔ＋φ1)＋exp j(ωｔ＋φ2) 〕
となる。絶対値算定部ＡＢＳで算定されるｈの絶対値をｓとすれば、
ｓ＝A(t)ABS（exp jφ1＋exp jφ2）
＝２A(t)cos〔（φ1−φ2）/２〕
となる。
このｓは、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を並列接続した大口径受信による受信信号の包絡線を与えることを示している。
【００２９】
傾斜角センサＧＲＡは、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の極近傍に取り付けられ、超音波トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の鉛直からの傾き角度（本実施例では、舷側方向の傾き）を出力する。この出力をディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰは、各深度に対応するサンプル時間毎に取り込みメモリに記憶する。
【００３０】
図２は、本実施例における、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの一例を示している。ａ，ｂ，ｃ・・・は受信信号の振幅値すなわち反射物体の反射強度を示し、θａ，θｂ，θｃ・・・は反射物体の方位角を示し、ｙｎは超音波トランスジューサからの深度（距離）に対応するメモリアドレスを示している。ここで、θＡ、θＢ、θＣは傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データである。各表示用データに付加された添え字の１，２，３、・・・・は送受信が行われた時刻ｔ０、ｔ０＋T、ｔ０＋２T、・・・に対応する。送受信が行われた各時刻の表示用データは、深度（ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰで超音波信号の送信時点からの所定信号ごとにサンプリングされることにより決まる距離）ｙ１、ｙ２、・・・ｙｎ−１、ｙｎ、ｙｎ＋１・・・・の順にメモリに配列される。
【００３１】
図３は、本発明における、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の位置データと傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの他の実施例を示す概念図である。ａ，ｂ，ｃ・・・は受信信号の振幅値すなわち反射物体の反射強度を示し、反射物体の方位角θａ，θｂ，θｃ・・・を傾斜角センサＧＲＡで検出された傾斜データθＡ、θＢ、θＣで補正した方位データをθα，θγ，θβ・・・としてメモリへ書き込みを行った様子を示す。また、ｙｎは超音波トランスジューサからの深度（距離）に対応するメモリアドレスを示している。
【００３２】
図４は、本実施例における角度を含む物体位置の三次元表示の画面の一例である。直行三軸として船舶の舷側方向にｘ軸、深度方向にｙ軸、船舶の進行方向にｚ軸または時間軸ｔがそれぞれ設定される。左上の表示画面ａ）は船舶のｔ−ｙ断面、右上の表示画面ｂ）はｘ−ｙ断面、左下の表示画面ｃ）は、ａ）のｔ−ｙ断面を任意の深度ｙ１で水平に切断して示すｔ−ｘ断面のそれぞれの表示例である。各断面中のａ１，ｂ１，ｃ１は、現時点で検出された同一の反射物体である。この表示例では、傾斜角センサＧＲＡの出力による補正は行われていない。
【００３３】
図５により、海底線の表示を例として方位補正表示について説明する。船に取り付けられた送受信素子は、波の影響を受けて船が動揺すると、図５ａ）のように時刻によって送受信素子は鉛直方向から傾く。ここで、視野ａ１は時刻ｔ０時のθＡ１、θＢ１、θＣ１・・・すなわち傾きが０度、視野ａ２はｔ０＋T時のθＡ２、θＢ２、θＣ２・・・すなわち傾きが３０度、視野ａ３はｔ０＋２T時のθＡ３、θＢ３、θＣ３・・・すなわち傾きが−３０度を表している。
【００３４】
反射物体の位相差から方位を検出したデータだけでは、送受信素子の傾きが判らない。このため補正を行わないと図５ｂ）における視野ｂ１（時刻ｔ０時）、視野ｂ２（時刻ｔ０＋T時）、視野ｂ３（時刻ｔ０＋２T）の表示となる。上述のように、船の動揺により送受信素子が傾いていると図５ａ）の実際の海底傾斜と異なって表示されてしまう。
【００３５】
これに対して、傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データで各視野ｂ１、ｂ２、ｂ３の表示を補正すると、図５ｃ）における視野ｃ１（時刻ｔ０時）視野ｃ２（時刻ｔ０＋T時）視野ｃ３（時刻ｔ０＋２T）のように実際の海底地形の傾斜に近いものが表示される。
【００３６】
しかし、図５ｃ）の補正をされた表示では、視野ｃ１では問題無いが、視野ｃ２、視野ｃ３では、視野が鉛直方向を向いているとして補正表示しているため、実際とは異なる海底の傾斜を見ることになる。このため、図５ｄ）のように、傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データ分、表示するｘ−ｙ断面表示を傾けることによって実際の海底地形が表示できる。ここで、視野ｄ１（時刻ｔ０時）視野ｄ２（時刻ｔ０＋T時）視野ｄ３（ｔ０＋２T）は傾斜角センサＧＲＡで検出した送受信素子の傾斜データ分ｘ−ｙ断面を傾けた表示を表している。
【００３７】
図５ｅ）は、視野ｄ１、ｄ２、ｄ３を重ねあわせた表示である。このように過去の表示を重ね合わせることにより、広視野角となる。また、実際の海底状態を表すこととなるため、更に判断しやすい表示となる。
【００３８】
上記の説明では、もっぱらｘ−ｙ断面表示について説明を行ったが、図４ｃ）のｔ−ｘ断面表示についても同様に補正を行い表示できることは言うまでもない。
【００３９】
これまでの説明では、θＡ１、θＢ１、θＣ１・・・＝０°すなわち、船の動揺は１回の送受信の間変化がないとして説明した。しかし、実際には船の動揺は連続的であり、送受信素子も連続的に傾いている。そのため、傾斜角センサＧＲＡで検出した傾斜データも連続的に変化する。この連続的に変化する傾斜データを深度（ディジタル・シグナル・プロセッサＤＳＰで超音波信号の送信時点からの所定信号ごとにサンプリングされることにより決まる距離）ｙ１、ｙ２、・・・ｙｎ−１、ｙｎ、ｙｎ＋１・・・・の順にメモリに取り込み、補正データとすることもできる。
【００４０】
計測した方位の補正は、前述の図２、および図３に示したように表示用データを作成する時、表示用データをメモリに書き込む時どちらで行っても良いことは言うまでもない。
【００４１】
以上、魚群探知機への応用を例にとって本発明の超音波探査装置を説明した。しかしながら、本発明は魚群探知機への応用に限定されず、空中に超音波を送信する探査装置についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの一例を示す概念図。
【図３】図１のディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で検出された反射物体の表示用データと傾斜角センサで検出された傾斜データのメモリへの書き込みの他の実施例を示す概念図。
【図４】図１の超音波探査装置による多次元的な表示画面の例を示す概念図。
【図５】海底線の表示を例に方位補正表示の意義を説明する表示画面の一例。
【図６】２個の受信信号の位相差に基づく反射物体の方位角の検出の原理を説明するための概念図。
【符号の説明】
【００４３】
CNT コントローラ
TX 送信回路
TD1,TD2 超音波トランスジューサ
SPL1,SPL2 サンプリング回路
CPMX1,CMPX2 複素合成回路
ARG 位相差検出回路
ADD 加算回路
ABS 絶対値回路
DPS ディジタル・プロセッサ
DIS 表示装置
LM ラインメモリ
AD ベクトル加算器
GRA 傾斜角センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、
移動体に搭載され、
前記移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして前記断面を画面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、
前記受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力により前記方位検出部の出力を補正することと、
前記補正は、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを別々に蓄積し、前記表示処理部が画面表示する時に演算すること、または、
前記補正は、前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを演算し、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに蓄積することを特徴とする超音波探査装置。
【請求項２】
超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、
移動体に搭載され、
前記移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして断面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、
前記受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力で前記断面の表示状態を補正することを特徴とする超音波探査装置。
【請求項３】
前記断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正することを特徴とする請求項２記載の超音波探査装置。
【請求項４】
前記断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正することを特徴とする請求項２記載の超音波探査装置。
【請求項５】
前記断面の表示状態を補正し表示されるｘ−ｙ断面図は、所定の時間のｘ−ｙ断面図を重ね合わた表示であることを特徴とする請求項１記載の超音波探査装置。
【請求項６】
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力を、所定深度毎に読み取ることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の超音波探査装置。
【請求項１】
超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、
移動体に搭載され、
前記移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして前記断面を画面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、
前記受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力により前記方位検出部の出力を補正することと、
前記補正は、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを別々に蓄積し、前記表示処理部が画面表示する時に演算すること、または、
前記補正は、前記方位検出部の出力と、前記傾斜検出部の出力とを演算し、所定深度毎に記憶領域が分割されたメモリに蓄積することを特徴とする超音波探査装置。
【請求項２】
超音波信号を送信する送信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、
移動体に搭載され、
前記移動体の真横方向、垂直方向、移動方向を同順に直交三軸ｘ，ｙ，ｚ（または時間軸ｔ）とする直交座標を設定した場合に、各軸の一つに直交する（ｘ−ｙ），（ｘ−ｔ），（ｙ−ｔ）断面図中に、前記検出された方位、距離および反射強度を表示用データとして断面表示する表示処理部とを備える超音波探査装置において、
前記受信部の傾斜を検出する傾斜検出部を備えたことと、
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力で前記断面の表示状態を補正することを特徴とする超音波探査装置。
【請求項３】
前記断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正することを特徴とする請求項２記載の超音波探査装置。
【請求項４】
前記断面の表示状態を補正は、ｘ−ｙ断面表示を補正することを特徴とする請求項２記載の超音波探査装置。
【請求項５】
前記断面の表示状態を補正し表示されるｘ−ｙ断面図は、所定の時間のｘ−ｙ断面図を重ね合わた表示であることを特徴とする請求項１記載の超音波探査装置。
【請求項６】
前記表示処理部は、前記傾斜検出部の出力を、所定深度毎に読み取ることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の超音波探査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１８５５９３（Ｐ２００８−１８５５９３Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７６８６３（Ｐ２００８−７６８６３）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【分割の表示】特願２００２−８００９２（Ｐ２００２−８００９２）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（０００００１１７７）株式会社光電製作所 (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【分割の表示】特願２００２−８００９２（Ｐ２００２−８００９２）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（０００００１１７７）株式会社光電製作所 (32)
【Ｆターム（参考）】
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