(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスデューサ組立体であって、
水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジングと、
前記ハウジング内に配置されて下方に向けられ、ファン形ビームの形態のソナーパルスを前記水域表面に対応する平面に対して少なくとも略直交する方向に送波するように構成され、更に、前記ソナーパルスからのソナーリターンを受波し、該ソナーリターンの音響エネルギを、該音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンデータへ変換するように構成される、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と、
前記ハウジング内に配置されて外方及び下方に向けられて、前記ソナーパルスからのソナーリターンを受波し、該ソナーリターンの音響エネルギを、該音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータへ変換するように構成される少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と、
を備える、トランスデューサ組立体。
【請求項２】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信し、送波信号を前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素へ伝送して該線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素に前記ソナーパルスを送波させるように構成されるトランスミッタ回路と、
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信し、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素からの前記ソナーリターンデータを処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するために伝送するように構成されるレシーバ回路と、
を更に備える、請求項１に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項３】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、上面、底面、及び対向する側面を有する実質的に矩形形状を規定し、前記トランスデューサ組立体は、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される音波減衰材料を更に備え、該音波減衰材料は前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の前記上面に近接して配置され、前記対向する側部及び底面には前記音波減衰材料がなく、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、前記上面から前記ソナーパルスを送波することなく、前記底面及び対向する側面からソナーパルスを送波するように構成される、請求項１に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項４】
ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される遮蔽体を更に備え、該遮蔽体は、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の前記上面に近接する前記音波減衰材料に隣接して配置され、前記対向する側部及び底面には前記遮蔽体がない、請求項３に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項５】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の前記底面及び対向する側面の各々から生成されるそれぞれのソナーパルスは、共同して、前記船の片側から前記船の反対側まで実質的に連続するソナー有効範囲を提供する、請求項３に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項６】
前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備え、該第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、実質的に前記船の左舷の方を向き、該第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、実質的に前記船の右舷の方を向く、請求項１に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項７】
前記第１及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、線形トランスデューサ要素である、請求項６に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項８】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素、及び前記第１及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、前記ハウジング内で相互に横並びに配置され、前記トランスデューサの各々の長手方向長さが相互に略平行である、請求項６に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項９】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、該線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の垂直方向の下方における深さデータ、水柱データ、及び海底データの１つ又はそれ以上を表わすダウンスキャンソナーリターンデータを生成する、請求項１に記載のトランスデューサ組立体。
【請求項１０】
ソナーシステムであって、
請求項１から９のいずれかによるトランスデューサ組立体と、
前記ソナーリターンデータを受波して、使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するように構成されるプロセッサと、
を備える、ソナーシステム。
【請求項１１】
前記ソナー画像データを表わす画像を表示するように構成されるディスプレイを更に備え、該ディスプレイは、前記ソナー画像データに関して異なる情報を表わす異なる画像を同時に表示するように構成される、請求項１０に記載のソナーシステム。
【請求項１２】
前記ディスプレイは、さらに、時間、温度、ＧＰＳ情報、又は中継点の少なくとも１つを表示する、請求項１１に記載のソナーシステム。
【請求項１３】
水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジング内に配置される線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素からソナーパルスを、各々が少なくとも前記水域表面に対応する平面に対して略直交する方向にファン形ビームとして送波する段階と、
前記ソナーパルスからのソナーリターンを、該ソナーリターンの音響エネルギを該音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンに変換するように構成される、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素で受波する段階と、
前記ソナーパルスからのソナーリターンを、前記ソナーリターンの音響エネルギを該音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータに変換するように構成される、前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素で受波する段階と、
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素から受波した前記ダウンスキャンソナーリターンデータ、及び前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素から受波した前記サイドスキャンソナーリターンデータを、プロセッサで処理して、使用者へ表示するためのソナー画像データを生成する段階と、
を含む方法。
【請求項１４】
送波信号を、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信するトランスミッタ回路を経由して伝送して前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素に前記ソナーパルスを送波させる段階と、
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素が受波した前記ソナーリターンを示す前記ダウンスキャンソナーデータを、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信する第１のレシーバ回路を経由して前記プロセッサへ伝送する段階と、
前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素が受波した前記ソナーリターンを示す前記サイドスキャンソナーデータを、前記少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信する第２のレシーバ回路を経由して前記プロセッサへ伝送する段階と、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素からソナーパルスを送波する段階は、前記ソナーパルスを前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面からではなく、底面及び対向する側面から送波する段階を含み、前記線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接して、ソナーパルスの伝達を減衰するように構成される音波減衰材料を配置する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、全体的にはソナーシステムに関し、詳細にはソナー信号を送波及び受波するために使用するトランスデューサの各要素の間の干渉を低減するように構成されたソナー組立体（アセンブリ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソナー（水中音波探知装置機）は、長い間、水上又は水中の物体を探知するために使用さてきた。例えば、ソナーデバイスは、深さ及び海底地形を測定するために、魚群を探知するために、難破船を探すために使用することができる。これに関し、水中視界は極端に制限されるので、通常、ソナーは水中の物体を探す最も正確な方法である。ソナートランスデューサ要素、又は単にトランスデューサは、電気エネルギを特定周波数で音又は振動に変換することができる。ソナー音波ビームは、水中へ伝達され、遭遇する物体から反射される。トランスデューサは、反射音波（「ソナーリターン」）を受波して、音響エネルギを電気エネルギに変換することができる。既知の音速に基づいて、水上又は水中の物体までの距離及び／又は物体の位置を測定することができる。また、ソナーリターン信号を処理して表示デバイスにグラフ形状で表示し、使用者に水中環境の「画像」を与えることができる。信号プロセッサ及びディスプレイは、「ソナーヘッド」として知られているユニットの一部とすることができ、ソナーヘッドから離れて取り付けられたトランスデューサへ配線で接続される。もしくは、ソナートランスデューサは、ＧＰＳ、レーダ等の他の特徴部をもたらす統合海洋電子システムに関する付属物とすることができる。
【０００３】
また、ソナーの開発以来、ディスプレイ技術は、ソナーデータを良好に判読できるよう改良されてきた。例えば、帯状記録紙記録計及び他の機械的出力装置は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等のデジタル表示器に取って代わっている。現行のディスプレイ技術は継続的に改良され、多色高解像度ディスプレイ上に、例えば、初期のソナーシステムが生成できるものよりも更に直観的な出力を有する、高品質のソナーデータを提供するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、高画質の改良されたソナーシステムを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
十分に詳細な情報を表示できる程度に進歩した表示能力に対して、表示用の高品質データを提供するトランスデューサ組立体に再注目した。さらに、トランスデューサ及びディスプレイ性能が進化するにつれて、ソナーシステムに関して追加的な用途が開発されている。例えば、ソナーシステムは、釣り人が魚群及び／又は魚群を引き付ける特徴を特定するのを助けるために開発されている。歴史的に、これらの形式のソナーシステムは、主として船の下方の水柱を、円錐形ビームトランスデューサ又は単に円形トランスデューサで公知の円錐ビームを生成する円筒形圧電要素（円筒形要素の面の形状を指す）で解析する。しかしながら、サイドスキャンソナー技術の出現が、船の下方の水柱を観察するのみでなく、船の両側の水中環境を観察することを可能にした。
【０００６】
いくつかのソナーシステムは、全体として下方に向いた（例えば、ダウンスキャン）トランスデューサ要素と、全体として側方に向いた（例えば、サイドスキャン）１つ又はそれ以上のトランスデューサ要素とを含む、多数のトランスデューサ要素を実装する。このシステムにより、高度なソナーリターンが可能になるので画像品質が向上する。しかしながら、多数ビームソナーシステムは、通常、多数ビームソナーシステムを形成するために使用した複数のトランスデューサを支持するために非常に複雑なシステムを必要とする。更に、複数トランスデューサ要素システムは、各トランスデューサ要素の間の干渉につながる場合が多い。例えば、サイドスキャントランスデューサ要素の１つが生成した音波は、ダウンスキャントランスデューサ要素が生成した音波と干渉する場合があり、その逆も同様である。このような干渉は、ソナーリターンの表示品質に悪影響を与える場合がある。
【０００７】
従って、本発明の実施形態は、実質的に干渉が低減された品質の画像を生成するソナーシステムを提供する。例示的な実施形態において、トランスデューサ組立体が提供される。トランスデューサ組立体は、水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジングを含む。トランスデューサ組立体は、さらに、ハウジング内に配置されて下方を向けられた線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素を含む。線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、ファン形ビームの形態のソナーパルスを水域表面に対応する平面に対して略直交する方向に送波するように構成され、さらに、ソナーパルスからのソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンデータへ変換するように構成される。トランスデューサ組立体は、さらに、ハウジング内に配置されて外方及び下方に向けられた少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を含む。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、ソナーパルスからのソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータへ変換するように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体は、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信するトランスミッタ回路を備える。トランスミッタ回路は、送波信号を線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素へ伝送して、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素にソナーパルスを送波させるように構成することができる。トランスデューサ組立体は、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信するレシーバ回路を備えることができる。レシーバ回路は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素からのソナーリターンデータを処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するために伝送するように構成することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、上面、底面、及び対向する側面をもつ実質的に矩形形状を規定することができる。トランスデューサ組立体は、さらに、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰させるように構成される音波減衰材料を備えることができる。音波減衰材料は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接して配置することができ、対向する側部及び底面には音波減衰材料がなく、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、上面からソナーパルスを送波することなく、底面及び対向する側面からソナーパルスを送波するように構成される。更に、トランスデューサ組立体は、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰させるように構成される遮蔽体を備えることができる。遮蔽体は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接する音波減衰材料に隣接して配置することができ、対向する側部及び底面には遮蔽体は存在しない。
【００１０】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素とは異なる材料を備えることができる。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備えることができる。
【００１１】
別の実施形態において、ソナーシステムが提供される。ソナーシステムは、水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジングを含む。ソナーシステムは、さらに、ハウジング内に配置されて下方に向けられた線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素を備える。線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、ファン形ビームの形態のソナーパルスを水域表面に対応する平面に対して略直交する方向に送波するように構成され、さらに、ソナーパルスからのソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンデータに変換するように構成される。ソナーシステムは、さらに、ハウジング内に配置され、外方及び下方に向けられた少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備える。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、ソナーパルスからのソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータに変換するように構成される。ソナーシステムは、さらに、ソナーリターンデータを受波して、使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するように構成されるプロセッサを備える。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ソナーシステムは、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信するトランスミッタ回路を備えることができる。トランスミッタ回路は、送波信号を、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素へ伝送して、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素にソナーパルスを送波させるように構成することができる。ソナーシステムは、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信するレシーバ回路を備えることができる。レシーバ回路は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素からのソナーリターンデータを処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するためにプロセッサへ伝送するように構成することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態において、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、上面、底面、及び対向する側面をもつ実質的に矩形形状を規定することができる。ソナーシステムは、さらに、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される音波減衰材料を備えることができる。音波減衰材料は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接して配置することができ、対向する側部及び底面には音波減衰材料がなく、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、上面からソナーパルスを送波することなく、底面及び対向する側面からソナーパルスを送波するように構成することができる。更に、ソナーシステムは、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される遮蔽体を備えることができる。遮蔽体は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接する音波減衰材料に隣接して配置することができ、対向する側部及び底面には遮蔽体が存在しない。
【００１４】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素とは異なる材料を備えることができる。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備えることができる。
【００１５】
さらに別の例示的な実施形態において、方法が提供される。本方法は、水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジング内に配置される線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素からソナーパルスを送波する段階を含む。ソナーパルスの各々は、少なくとも水域表面に対応する平面に対して略直交する方向にファン形ビームとして送波される。本方法は、ソナーパルスからのソナーリターンを線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素で受波する段階を更に含む。線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンに変換するように構成される。本方法は、ソナーパルスからのソナーリターンを少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素で受波する段階を更に含む。サイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータに変換するように構成できる。本方法は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素から受波したダウンスキャンソナーリターンデータ、及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素から受波したサイドスキャンソナーリターンデータをプロセッサで処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成する段階を更に含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本方法は、送波信号を、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信するトランスミッタ回路を経由して伝送して、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素にソナーパルスを送波させる段階を更に含むことができる。本方法は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素が受波したソナーリターンを示すダウンスキャンソナーデータを、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信する第１のレシーバ回路を経由してプロセッサへ伝送する段階を更に含むことができる。本方法は、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素が受波したソナーリターンを示すサイドスキャンソナーデータを、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信する第２のレシーバ回路を経由してプロセッサへ伝送する段階を更に含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素からソナーパルスを送波する段階は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素のソナーパルスを上面からではなく、底面及び対向する側面から送波する段階を含む。線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素の上面に近接して、音波減衰材料を配置することができる。音波減衰材料は、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素でソナーパルスからのソナーリターンを受波する段階は、第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素でソナーパルスからのソナーリターンを受波する段階を含むことができる。
【００１９】
別の例示的な実施形態において、トランスデューサ組立体が提供される。トランスデューサ組立体は、水域表面を航行可能な船に固定可能なハウジングを含む。トランスデューサ組立体は、さらに、ハウジング内に位置し、下方を向いた線形ダウンスキャントランスデューサ要素を更に備える。線形ダウンスキャントランスデューサ要素は、ソナーパルスを送波するように構成される。線形ダウンスキャントランスデューサ要素は、上面、底面、及び対向する側面をもつ実質的に矩形形状を規定する。トランスデューサ組立体は、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される音波減衰材料を更に備える。音波減衰材料は線形ダウンスキャントランスデューサ要素の上面に近接して配置され、対向する側部及び底面には音波減衰材料がなく、線形ダウンスキャントランスデューサ要素は、上面からソナーパルスを送波することなく、底面及び対向する側面からソナーパルスを送波するように構成される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体は、ソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される遮蔽体を更に備える。遮蔽体は、線形ダウンスキャントランスデューサ要素の上面に近接する音波減衰材料に隣接して配置され、対向する側部及び底面には遮蔽体が存在しない。
【００２１】
いくつかの実施形態において、線形ダウンスキャントランスデューサ要素は、少なくとも水域表面に対応する平面に対して略直交する方向にファン形ビームの形態のソナーパルスを送波するように構成される線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素を備えることができる。線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素は、さらに、ソナーパルスからのソナーリターンを受波し、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンデータに変換するように構成することができる。トランスデューサ要素は、さらに、ハウジング内に配置され、外方及び下方を向けられた少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備えることができる。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、ソナーパルスからのソナーリターンを受波し、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータに変換するように構成することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体は、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と通信するトランスミッタ回路を備えることができる。トランスミッタ回路は、送波信号を線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素へ伝送して、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素にソナーパルスを送波させるように構成することができる。トランスデューサ組立は、さらに、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素と通信するレシーバ回路を備えることができる。レシーバ回路は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素及び少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素からのソナーリターンデータを処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するために伝送するように構成することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素とは異なる材料を備えることができる。少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素は、第１のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素及び第２のサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素を備えることができる。
【００２４】
本発明は、縮尺通りではない添付図面を参照して概略的に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ボートからソナーパルスを放出するソナートランスデューサの実施例を説明する概略図である。
【図２】本明細書に記載の例示的な実施形態による、ソナーシステムを示す基本ブロック図である。
【図２Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、別のソナーシステムを説明する基本ブロック図である。
【図２Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、別のソナーシステムを示す基本ブロック図である。
【図３】本明細書に記載の例示的な実施形態による、トランスデューサ組立体の詳細図を示す。
【図４Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図３に示すトランスデューサ組立体により生成されるビームパターンを示す側面図である。
【図４Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図３に示すトランスデューサ組立体により生成されるビームパターンを示す上面図である。
【図５】本明細書に記載の例示的な実施形態による、トランスデューサ組立体に関するハウジングの格納容積内の構成要素の断面を示す。
【図６Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図５に示すトランスデューサ組立体の作動周波数８００ｋＨｚにおける一次エネルギレベルに関するビーム有効範囲の実施例を示す。
【図６Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図５に示すトランスデューサ組立体の作動周波数４５５ｋＨｚにおける一次エネルギレベルに関するビーム有効範囲の実施例を示す。
【図７Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図５に示すトランスデューサ組立体の作動周波数８００ｋＨｚに関するビームパターン極座標グラフの実施例を示す。
【図７Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図５に示すトランスデューサ組立体の作動周波数４５５ｋＨｚに関するビームパターン極座標グラフの実施例を示す。
【図８】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的なトランスデューサ組立体に関するハウジングの格納容積内の構成要素の透明斜視図である。
【図８Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８のライン８Ａに沿って切り取ったトランスデューサ組立体の断面図である。
【図８Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８の線８Ａに沿って切り取った図８に示すトランスデューサ組立体の断面図であり、ビーム有効範囲の実施例を示す。
【図８Ｃ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８のライン８Ａに沿って切り取ったトランスデューサ組立体の別の断面図であり、ビーム有効範囲の実施例を示す。
【図９Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８に示すトランスデューサ要素組立体の作動周波数８００ｋＨｚにおける一次エネルギレベルに関するビームパターンの実施例を示す。
【図９Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８に示すトランスデューサ要素組立体の作動周波数４５５ｋＨｚにおける一次エネルギレベルに関するビームパターンの実施例を示す。
【図１０Ａ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図８に示すトランスデューサ組立体からのデータに基づき生成することができるソナー画像の実施例を示す。
【図１０Ｂ】本明細書に記載の例示的な実施形態による、図５に示すトランスデューサ組立体からのデータに基づき生成することができるソナー画像の実施例を示す。
【図１１】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的なトランスデューサ組立体を作動させる例示的な方法を示す。
【図１２】本明細書に記載の例示的な実施形態による、他の例示的なトランスデューサ組立体の詳細図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下において、本発明の例示的な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明するが、本発明の全てではない一部の実施形態を示すものである。実際、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができるので、ここに記載した例示的な実施形態に限定されると解釈すべきではなく、むしろこれらの実施形態は、この開示が、適用できる法的要求事項を満たすために提供される。全体を通じて、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【００２７】
水深測定器、サイドスキャンソナー、ダウンスキャンソナー、及びソナー魚群探知器等のソナーシステムは、ボートの乗員、スポーツフィッシングをする人、救難隊、調査員、測量士等が一般に使用する。図１を参照すると、ボート１０は、トランシーバから電気パルスを生成するように構成されたソナーシステムを含む。次に、トランシーバは電気パルスを音波１２に変換し、音波は水中へ送られる。図示の実施形態において、扇形の音波ビーム（例えば、１つ又はそれ以上の長方形状のトランスデューサで生成したビーム形状）を水中へ送波するが、当業者であればこの開示から理解できるように、他の形状（例えば、円錐形状、楕円形状、多数の円錐形状等）の音波ビームを送波することができる。
【００２８】
音波１２は、音響インピーダンスが異なる何らかの物体（例えば、海底又は海底の上方にある海中浮遊物）にぶつかると、音波はその物体で反射する。このエコー又はソナーリターンは、トランスデューサ（又は、場合によっては、別個の送波要素）にぶつかり、エコーは変換されて電気信号に戻り、電気信号は、プロセッサ（例えば、図２に示すソナー信号プロセッサ３２）で処理され、ボート内のキャビン又は他の好都合な場所に取り付けられたディスプレイ（例えば、ＬＣＤ）へ送られる。このプロセスは、多くの場合「深浅調査」と呼ばれる。水中での音速は一定なので（淡水では１秒当たり約４８００フィート）、送波信号と受波エコーとの時間差を計測することができ、物体までの距離を測定する。このプロセスを１秒当たり多数回繰り返す。多数の深浅調査の結果を利用して水中世界の画像をディスプレイ上に表示するようになっている。
【００２９】
例えば、音波１２は、水域の海底１４ではね返り、ボートへ反射することができるので、その場所における水深を示す。海底１４は、不均一な地形（例えば、隆起面１６）を有し異なる各場所で異なる水深を示す場合がある。そのような環境において、音波１２は、種々の海底面で反射してボート１０へ戻る。隆起面１６がボートにより近くなると音波１２はボートにより早く到達し、ソナーシステムは、隆起面１６の深さが表面１４よりも浅いと計算することになる。更に、海底にある物体（例えば、沈んだ丸太、岩、難破船等）がソナービームを反射し、地形上の特徴として探知される。また、水中の魚群は、それらに独自の特徴的なソナーリターンを生成する。
【００３０】
トランスデューサの能動要素は、少なくとも１つの人工水晶振動素子（例えば、ジルコン酸鉛又はチタン酸バリウム）を含むことができる。水晶振動素子の側部には導電層が塗布される。これらの層に配線をはんだ付けして、トランスミッタからの電気エネルギを水晶振動素子に伝達するケーブルに水晶振動素子を取り付けることができる。例示的に、電気信号の周波数が水晶振動素子の機械的共振周波数と同じである場合、水晶振動素子は運動してその周波数で音波を生成する。水晶振動素子の形状は、共振周波数と、放出音波ビームの形状及び角度とを決定する。円形水晶振動素子に関し、厚さがその周波数を決定し、直径が円錐角又は受信可能範囲の角度を決める。例えば、２００ＫＨｚに関し、円錐角２０度の水晶振動素子は直径が約１インチであり、８度の円錐角は直径が約２インチの水晶振動素子を必要とする。一つの方向（ｘ方向）に広いが、直交する方向（ｙ方向）に狭い有効範囲をもつことが望ましい場合もある。このファン形ビームは、通常、長方形状の要素又は楕円形状の要素（例えば、適切な長さ対幅比をもつ要素）で生成される。さらに、いくつかの実施形態において、大きな又は強化された音波有効範囲を生成するために、１つ以上のトランスデューサを使用することができる。同様に、いくつかの実施形態において、大きな又は強化された音波有効範囲を生成するために、１つ以上の水晶振動素子を使用することができる。形の異なるトランスデューサ要素による音響エネルギの生成に関する更なる情報は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから発行された文献「ＩＴＣ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  Ｓｏｕｎｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」１９９５、Ｒｅｖ．８／００に見出すことができ、その開示内容全体は引用によって本明細書に組み込まれている。
【００３１】
ソナーデバイスで使用する周波数は様々であるが、最も一般的なものは、用途に応じて５０ＫＨｚから９００ＫＨｚを越える範囲に及ぶ。いくつかのソナーシステムは、「チャープ」技術を用いて各ソナーパルスの周波数を変化させる。これらの周波数は、超音波スペクトル内にあり人間には聞こえない。
【００３２】
図２は、本発明の多数の例示的な実施形態とともに使用できるソナーシステム３０を説明する基本ブロック図である。図示するように、ソナーシステム３０は、多数の異なるモジュール又は構成要素を含むことができ、各々が、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせの何れかで具体化した１つ又はそれ以上の対応する機能を達成するように構成した、任意のデバイス又は手段を備える。例えば、ソナーシステム３０は、ソナー信号プロセッサ３２、トランシーバ３４及びトランスデューサ組立体３６及び／又は１つ又はそれ以上の多機能のディスプレイ３８等の多数の他の周辺デバイスを備える。モジュールの１つ又はそれ以上は、他のモジュールの１つ又はそれ以上と通信して、データ、情報等を処理及び／又は表示するように構成することができる。また、モジュールは、例えばネットワーク４０の介在を含む多数の異なる方法の中の任意の方法で相互に通信するように構成することができる。これに関し、ネットワーク４０は、例えば、イーサネット（登録商標）、ＮＭＥＡ２０００フレームワーク、又は他の適切なネットワークを含む、多数の異なる通信バックボーン又はフレームワークのうちの任意のものとすることができる。また、ネットワークは、ＧＰＳ、オートパイロット、エンジンデータ、コンパス、レーダ等の他のデータソースをサポートすることができる。
【００３３】
ディスプレイ３８は、画像を表示するように構成されて、使用者から入力を受け取るように構成したユーザインタフェース３９を含むこと、又はユーザインタフェース３９と通信することができる。例えば、ディスプレイ３８は、従来のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、タッチスクリーンディスプレイ、又はその上に画像がレンダリングされる他の公知の適切なディスプレイとすることができる。図２の各ディスプレイ３８は、ネットワークを介して及び／又はイーサネット（登録商標）ハブを介してソナー信号プロセッサ３２に接続するように示されるが、代わりに、いくつかの実施形態において、ディスプレイ３８は、ソナー信号プロセッサ３２に直接接続することもでき、又は、ディスプレイ３８、ソナー信号プロセッサ３２、及びユーザインタフェース３９は単一のハウジング内にあることもできる。ユーザインタフェース３９は、例えば、キーボード、キーパッド、ファンクションキー、マウス、スクロールデバイス、入力／出力ポート、タッチスクリーン、又は他の機構を含むことができ、使用者は、これを用いてシステムとインタフェース接続する。さらに、場合によっては、ユーザインタフェース３９は、１つ又はそれ以上のディスプレイ３８の一部とすることもできる。
【００３４】
例示的な実施形態において、ソナー信号プロセッサ３２、トランシーバ３４及びイーサネット（登録商標）ハブ４２又は他のネットワークハブは、ソナーモジュール４４を形成することができる。従って、例えば、場合によっては、トランスデューサ組立体３６は、それ自体が船内に配置される（しかしながら、固定配置で取り付けることは必須ではない）モバイルデバイスであるソナーモジュール４４と単純に通信状態になることができ、各々が相互に離間して配置され、互いに独立して作動可能である１つ又はそれ以上のディスプレイ３８の取り付けが容易になる。これに関し、例えば、イーサネット（登録商標）ハブ４２は、ネットワーク４０をプラグアンドプレイ方式で各ディスプレイ３８と通信状態する１つ又はそれ以上の対応するインタフェースポートを含むことができる。従って、例えば、イーサネット（登録商標）ハブ４２は、該イーサネット（登録商標）ハブ４２を介してディスプレイ３８をネットワーク４０に接続するために必要なハードウェアを単に含むだけでなく、イーサネット（登録商標）ハブ４２は、ソナーモジュール４４が、型式又は表示形式が同じであること又は異なることができ、同じ又は異なる情報を表示することができるディスプレイ３８の１つ又はそれ以上の異なる実例と通信することを可能にする情報を提供するソフトウェアモジュールを含むこと、又はこれと通信することができる。換言すれば、ソナーモジュール４４は、互換性のある予め設定された表示形式セットを定義するデバイス構成設定値を記憶することができるので、任意の予め設定された表示形式セットがソナーモジュール４４と通信状態になると、ソナーモジュール４４は対応する表示形式とプラグアンドプレイ方式で作動する。従って、ソナーモジュール４４は、イーサネット（登録商標）ハブ４２にアクセス可能で、イーサネット（登録商標）ハブ４２が互換性のあるディスプレイと共に作動するデバイスドライバを記憶するメモリを含むことができる。また、ソナーモジュール４４は、追加的なデバイスドライバ又はトランシーバでアップグレードして、ソナーモジュール４４と互換性をもつことができるデバイスの数及び形式を拡張することができる。場合によっては、使用者は表示形式を選択してディスプレイ形式がサポートされているか否かを確認することができ、ディスプレイ形式がサポートされていない場合、使用者は、ネットワークエンティティに連絡を取って、ソフトウェア及び／又はドライバに対応する表示形式のサポートが可能となるように依頼する。
【００３５】
ソナー信号プロセッサ３２は、ソフトウェアで作動するか、又はハードウェア、並びにハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具体化されるデバイス又は回路等の任意の手段とすることができ（例えば、ソフトウェア制御の下で作動するプロセッサ、又は本明細書に記載の作動を実現するように特別に構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で具体化したプロセッサ、又はそれらの組み合わせ）、結果的に、本明細書に記載のソナー信号プロセッサ３２の対応する機能を実現するためのデバイス又は回路を構成することができる。これに関し、ソナー信号プロセッサ３２は、トランシーバ３４が伝達する電気信号を解析するように構成することができ、ソナーシステム３０が探知した物体の大きさ、位置、形状等を表わすソナーデータを提供するようになっている。例えば、ソナー信号プロセッサ３２は、ソナーリターンデータを受波し、ソナーリターンデータを処理して使用者へ表示する（例えば、ディスプレイ３８上）ためのソナー画像データを生成するように構成することができる。さらに、いくつかの実施形態において、ソナー信号プロセッサ３２は、ダウンスキャンソナーリターンデータ及びサイドスキャンソナーリターンデータを受波して処理して使用者へ表示するためにソナー画像データを生成するように構成することができる。
【００３６】
ソナー信号プロセッサ３２は、場合によっては、プロセッサ、処理要素、コプロセッサ、コントローラ、又は集積回路を含む、種々の他の処理手段又はデバイスを備えることができ、集積回路は、例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はハードウェアアクセラレータであり、メモリデバイスに記憶した種々のプログラムされた動作又は命令を実行するように構成される。追加的に又は他の方法で、ソナー信号プロセッサ３２は、多数の互換性のある追加ハードウェア、又はハードウェア及びソフトウェアアイテムを具体化して、信号処理又は拡張機能を実行し、表示特性又はデータ又は画像を改善し、時間、温度、ＧＰＳ情報、中継地の指定等の追加データを収集又は処理すること、又は外部データをフィルタ処理して収集データのより良い解析を行うことができる。さらに、ソナー信号プロセッサ３２は、使用者が決定又は調整した通知又は警告を実行して、深さ、魚群の存在、他の水上船の接近等を示すことができる。さらに、プロセッサは、適切なメモリと組み合わせて、その後の再生又は伝送のために到来するトランスデューサデータ又はスクリーン画像を記憶すること、又は追加的な処理で拡大又は側方移動を実行するために、又は魚群又は海底の特徴等のデータをＧＰＳ位置又は温度と相互に関連付けるために画像を変更することができる。例示的実施形態において、ソナー信号プロセッサ３２は、トランシーバ３４及び／又はトランスデューサ組立体３６を制御して受信したデータを処理するために市販のソフトウェアを実行することができる。
【００３７】
トランシーバ３４は、ソフトウェアで作動するか、又はハードウェア、並びにソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで具体化されるデバイス又は回路等の任意の手段とすることができ（例えば、ソフトウェアの制御の下で作動するプロセッサ、又は本明細書に記載の作動を実現するように特別に構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で具体化したプロセッサ、又はそれらの組み合わせ）、結果的に、本明細書に記載のトランシーバ３４の対応する機能を実行するためのデバイス又は回路を構成することができる。これに関し、例えば、トランシーバ３４は、ソナーパルスとして送波することになる供給された電気信号に基づいて、音圧信号に変換される１つ又はそれ以上の送信電気信号をトランスデューサ組立体３６に供給するための回路（例えば、図２Ａに示すトランスミッタ回路７１）を含むこと、又はこれと通信することができる。また、トランシーバ３４は、トランスデューサ組立体３６で生成した１つ又はそれ以上の電気信号を受信するための回路（例えば、図２Ａに示すレシーバ回路７２）を含むこと、又はこれと通信することができ、電気信号は、トランスデューサ組立体３６で受波した音波信号に応答して、ソナーパルスの送波に応答して受波したエコー又はリターン信号に基づき生成される。トランシーバ３４は、ソナー信号プロセッサ３２と通信することができ、ソナー信号の送波に関する命令を受信し、ソナーリターン情報を解析するためにソナー信号プロセッサ３２に供給し、最終的にソナーリターンに基づいてディスプレイ３８の１つ又はそれ以上を駆動するようになっている。いくつかの実施形態において、トランスミッタ回路７１及び／又はレシーバ回路７２は、トランシーバ３４又はソナーモジュール４４内に置くことができる。他の実施形態において、トランスミッタ回路７１及び／又はレシーバ回路７２は、トランスデューサモジュール３６内に置くことができる。同様に、いくつかの実施形態において、トランスミッタ回路７１及び／又はレシーバ回路７２は、トランスデューサモジュール３６及びトランシーバ３４／ソナーモジュール４４から離れて配置することができる。
【００３８】
例示的な実施形態によるトランスデューサモジュール３６は、１つ又はそれ以上のハウジング内に設けることができ、それにより船の船体に関するソナーシステム３０が使用される船の船体に対して柔軟性のある取り付けが可能になる。これに関し、例えば、ハウジングは、船体、又は複数の軸方向に調整可能で、ハウジングの全方向移動を可能にするブラケットを含む、船体に取り付け可能な機器又は構成要素（例えば、船体に対して固定可能なトローリング用モータ又は他の操舵装置、又は別の構成要素）に固定することができる。
【００３９】
トランスデューサモジュール３６は、以下に詳細に説明するように、ハウジング内に配置される１つ又はそれ以上のトランスデューサ要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、トランスデューサ要素の各々は、船の下方又は側方の異なる領域に向くようにハウジング内に配置することができ、る。例えば、いくつかの例示的なトランスデューサ組立体は（例えば、図５又は図８示す）、ハウジング内でトランスデューサ要素が、１つのトランスデューサ要素（例えば、ダウンスキャントランスデューサ要素）が概して下方を向き、２つの他のトランスデューサ要素（例えば、サイドスキャントランスデューサ要素）が概して外方かつ下方を向くように構成される。
【００４０】
トランスデューサ要素は、電気エネルギを音響エネルギに変換する（即ち、送波する）ことができ、また音響エネルギ（例えば、検知した圧力変化を介して）を電気信号に変換する（即ち、受波する）ことができ、いくつかのトランスデューサは、トランスミッタとして作動することなく、音響エネルギを電気信号に変換する水中聴音器としてのみ作動すること、又はレシーバとして作動することなく、電気信号を音響エネルギに変換するためにのみ作動することができる。トランスデューサ組立体の所望の作動に基づいて、トランスデューサ要素の各々は、要望通りに、ソナーパルス送波する及び／又はソナーリターンを受波するように構成することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体３６は、ソナーパルスを送波しソナーリターンを受波するようになったトランスデューサ要素と、ソナーリターンを受波するだけのトランスデューサ要素とを組み合わせたものを備えることができる。例えば、図２Ａを参照して、トランスデューサ組立体３６は、第１のトランスデューサ要素６６、第２のトランスデューサ要素６２、及び第３のトランスデューサ要素６４を備えることができる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６は、送波／受波トランスデューサ要素として構成することができる。そのような送波／受波トランスデューサ要素は、ソナーパルスを送波するように構成し、ソナーリターンを受波するように構成することができる。更に、送波／受波トランスデューサ要素は、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気エネルギの形態のソナーリターンデータに変換するように構成することができる。例えば、図２Ａに図示した実施形態において、トランシーバ３４及び／又はソナー処理プロセッサ３２は、送波信号を第１のトランスデューサ要素６６へ伝送して、第１のトランスデューサ要素６６にソナーパルスを送波させるように構成することができる。いくつかの実施形態において、送波信号は、トランスミッタ回路７１を介して伝送することができる。しかしながら、送波／受波トランスデューサ要素なので、第１のトランスデューサ要素６６は、同様にソナーリターンデータをトランシーバ３４及び／又はソナー処理プロセッサ３２へ処理して使用者へ表示するための（例えば、ディスプレイ３８によって）ソナー画像データを生成するために伝送するように構成することができる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、第２及び第３のトランスデューサ要素６２、６４は、受波専用トランスデューサ要素として構成することができる。この受波専用トランスデューサ要素は、ソナーパルスを送波することなく、ソナーリターンを受波するように構成することができる。特に、受波専用トランスデューサ要素は、ソナーパルス（例えば、第１のトランスデューサ要素６６が送波したソナーパルス）からソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のソナーリターンデータに変換するように構成することができる。例えば、図２Ａに示す実施形態において、第２のトランスデューサ要素６２及び第３のトランスデューサ要素６４は、ソナーリターンデータをトランシーバ３４及び／又はソナー処理プロセッサ３２へ処理し使用者へ表示するための（例えば、ディスプレイ３８によって）ソナー画像データを生成するために伝送するように構成することができる。いくつかの実施形態において、ソナーリターンデータは、レシーバ回路７２を介してトランシーバ／プロセッサへ伝送することができる。従って、いくつかの実施形態において、受波専用トランスデューサ要素は、レシーバ回路７２だけを介してトランシーバ／プロセッサと通信し、トランスミッタ回路７１を介してトランシーバ／プロセッサと通信しないようにすることができる。図８には、図２Ａに示したトランスデューサ組立体３６に適合するトランスデューサ組立体の別の実施例が示されている。
【００４４】
他の実施形態において、トランスデューサ組立体３６は、ソナーパルスを送波する及び／又はソナーリターンを受波するように構成された任意の組み合わせ又は任意の個数のトランスデューサ要素（例えば、４つの受波専用及び１つの送波／受波トランスデューサ要素、２つの受波専用及び２つの送波／受波トランスデューサ要素等）を備えることができる。さらに、トランスデューサ要素は、相互に任意の向きで構成することができる。例えば、トランスデューサ組立体は、送波／受波トランスデューサとして構成した２つのサイドスキャントランスデューサ要素と、受波専用トランスデューサ要素として構成した１つのダウンスキャントランスデューサ要素とを備えることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体３６は、各々がソナーパルスを送波すると共にソナーリターンを受波するように構成される１つ又はそれ以上のトランスデューサ要素６０を備えることができる。例えば、図５、６Ａ、及び６Ｂに示した実施形態において、トランスデューサ組立体９６は、ソナーパルスを送波すると共にソナーリターンを受波するように構成された、第１のトランスデューサ要素６６’、第２のトランスデューサ要素６２’、及び第３のトランスデューサ要素６４’を備えることができる。そのようなトランスデューサ組立体の例示的な概略図を図２Ｂに示す。
【００４６】
図３は、例示的な実施形態によるトランスデューサ組立体３６の更なる詳細図を示す概略図である。図３に示すように、トランスデューサ組立体３６は、ハウジング５０を取り付けブラケット、船に取り付けたデバイス、又は船の船体自体に固定するために、ねじ、リベット、ボルト、又は他の固定デバイスが貫通することができる取り付け穴５２を含むハウジング５０を含むことができる。しかしながら、場合によっては、ハウジング５０は、溶接、接着剤、スナップ方式、又は他の結合手段により固定することができる。ハウジング５０は、船の一部分、又は船に取り付けた機器に固定することができ、船の両側部に比較的遮るものがない眺めをもたらす。このように、例えば、ハウジング５０は、船のキール（又は中心線）の上に又はその近くに、船のキール（又は中心線）の深部の下方に延びる固定又は調節可能なブラケットに、又は船首又は船尾からオフセットした固定機器上に取り付けることができる。
【００４７】
ハウジング５０は、トランスデューサ要素６０（例えば、図５において、第１、第２、及び第３のトランスデューサ要素６６’、６２’、６４’）を保持する収容容積５４を規定する凹部を含むことができる。収容容積を規定する凹部は、ハウジング５０が取り付けられる船の船体から離れて延びることができるので、船が航行する（又は曳航体又は他の潜水デバイスにトランスデューサ組立体３６を取り付けた場合にはその中を船が航行する）水中に突出する。ハウジング５０の上方の不均一な流れによるキャビテーション又は泡の発生を防止するため、ハウジング５０（及び特にハウジングの収容容積部分）は、漸次的な、曲線的な、さもなければ流線形の輪郭を有することができ、ハウジング５０の上方で水の層流が得られる。いくつかの実施例において、絶縁ケーブル５８は、配線（例えば、トランスミッタ回路７１又はレシーバ回路７２）の電線管を提供することができ、トランスデューサ要素６０の各々をソナーモジュール４４に接続する。
【００４８】
トランスデューサ要素の形状は、トランスデューサ要素がソナーパルスを送波する場合に形成されるビーム形式を大部分決定する（例えば、円形トランスデューサ要素は円錐形状ビームを放出し、線形トランスデューサ要素はファン形ビームを放出する）。いくつかの実施形態において、トランスデューサ要素は、１つのトランスデューサを形成するように配置される１つ又はそれ以上のトランスデューサ要素を備えることができる。例えば、線形トランスデューサ要素は、同一直線上にあるように相互に整列した２つ又はそれ以上の矩形トランスデューサ要素を備えることができる。いくつかの実施形態において、同一直線上に整列した３つのトランスデューサ要素は（例えば、端と端とを接続して）、１つの線形トランスデューサ要素を形成することができる。
【００４９】
同様に、トランスデューサ要素は、送波時に異なるソナーパルス特性をもたらす異なる種類の材料を備えることができる。例えば、材料の種類は、ソナーパルスの強度を決めることができる。更に、材料の種類は、トランスデューサ要素が受波するソナーリターンに影響する場合がある。従って、本発明の実施形態は、トランスデューサ要素の形状及び材料の種類の限定することは意図していない。実際には、図示及び記載した実施形態は、圧電材料で作った全体的に線形トランスデューサ要素を詳述するが、本発明の実施形態では他の形状及び材料種類も適用可能である。
【００５０】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ要素６０の各々は、線形トランスデューサとすることができる。従って、例えば、トランスデューサ要素６０の各々は、実質的に矩形の形状とすることができ、従来公知の圧電セラミックス材料等の圧電材料から作られる。
【００５１】
前述のように、トランスデューサ要素６０のいくつかは、ソナーパルスを送波又は受波するように構成することができる（例えば、送波／受波トランスデューサ要素）。本明細書では、トランスデューサ要素６０は、送波／受波トランスデューサ要素として説明できるが、いくつかの実施形態において、トランスデューサ要素６０は受波専用トランスデューサ要素として構成すること、又は他の場合には送波専用トランスデューサ要素として構成することができる。
【００５２】
送波時にソナーパルスを送波するトランスデューサ要素において、矩形に配置した圧電材料は、トランスデューサ要素の矩形面の長さ及び幅、及び作動周波数の関数であるビーム幅特性を有する線形アレイに近似うるものを提供する。例示的な実施形態において、トランスデューサ要素６０は、少なくとも２つの作動周波数に従って作動するように構成することができる。これに関し、例えば、ソナーモジュール４４は、周波数選択可能性をもたらし、使用者が少なくとも２つの作動周波数の１つを選択できる。１つの実施例において、１つの作動周波数は約８００ｋＨｚに設定することができ、別の作動周波数は約４５５ｋＨｚに設定することができる。さらに、トランスデューサ要素の幅を約３ｍｍに設定し、一方で長さを約２０４ｍｍ（又は約８インチ）に設定することができるので、８００ｋＨｚにおいて約３２度×約０．８度のファンに対応し、又は４５５ｋＨｚにおいて約５６度×約１．４度のファンに対応するビーム特性を生成する。例えば、４５５ｋＨｚで作動する場合、トランスデューサ要素６０の長さ及び幅に関して、トランスデューサ要素６０の長手方向長さ（Ｌ）と平行な方向でトランスデューサ要素６０が生成するソナービームのビーム幅は、トランスデューサ要素６０の長手方向長さと直交する方向（Ｗ）でのソナービームのビーム幅の約５％未満である。従って、いくつかの実施形態において、トランスデューサ要素には任意の長さ及び幅を使用できる。８インチ以上の長さは前述のものよりも低い作動周波数に適切であり、８インチ以下の長さは前述のものよりも高い作動周波数に適切である。
【００５３】
本明細書には種々のビーム幅を図示及び記載したが、言及した幅は水中にエネルギを加える境界を規定する実際の境界に必ずしも対応する必要はないことに留意されたい。従って、本明細書においてビームパターン、及びビームパターンの投射は、概略的に一定の、一般に何学的に形作られた、鋭角に規定された境界を有するものとして示される、それらの境界は送波ビームの−３ｄＢ点（又は半電力）に対応するにすぎない。換言すれば、示される境界の外側で測定したエネルギは、送波されるエネルギの半分以下であるが、それでもこのエネルギは存在する。従って、示される境界のいくつかは、単に理論上の半電力点境界である。
【００５４】
前述の二本立ての周波数作動は、所定長さのそれぞれの要素に関して特定のビームファンを提供するが、他の作動範囲は、対応する異なるトランスデューサ要素サイズ、及び対応する異なるビーム幅特性を代替え的に提供することを理解されたい。さらに、場合によっては、ソナーモジュール４４は、操作者が現在の作動条件に関する最適な特定の周波数を選択することを可能にする可変周波数セレクタを含むことができる。しかしながら、トランスデューサ要素６０の長手方向長さが船の中心線と略平行であるいかなる場合でも、トランスデューサ要素６０の矩形形状は、船の中心線と略平行な方向の狭いビーム幅、及び船の中心線と略直交する方向の広いビーム幅とを提供する。しかしながら、トランスデューサ組立体３６が異なる方法で取り付けるか、又は船上の回転可能な付属物（例えば、スクロール用モータマウント）に取り付けると、形成されるファン形ビームは、トランスデューサ要素６０の長手方向長さと略直交する方向の広いビーム幅、及びトランスデューサ要素６０の長手方向長さと略平行な方向の狭いビーム幅を有する。従って、ソナーは、船首船尾方向を向いたファン形ビーム、又は船の動きが必ずしも船の中心線と整列する方向でないない場合には船に対する他の向きをもたらす向きとすることができる。
【００５５】
前述のように、トランスデューサ要素６０は、ハウジング５０の内部で船の底部の異なる領域をカバーする向きにすることができる。例えば、図３、４Ａ、及び４Ｂを参照すると、トランスデューサ要素６０は、１つの要素が下方に向かうダウンスキャントランスデューサを形成し、他の２つのトランスデューサ要素の各々が外方及び下方に向かうサイドスキャントランスデューサを形成するように向きを定めることができる。線形ダウンスキャントランスデューサ要素は、送波時、ファン形ビームの形態のソナーパルスを水域表面の対応する場所と略直交する方向に送波するよう向きが定められている。線形サイドスキャントランスデューサ要素は（ソナーパルスを送波するように構成される場合）、送波時、ファン形ビームの形態のソナーパルスをサイドスキャントランスデューサ要素が向かい合う角度方向に（例えば、水平から下側に３０度に）送波するように向きが定められている。
【００５６】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明の例示的な実施形態により形成されるビーム特性を説明する側面図及び上面図である。これに関し、図４Ａは、船（例えば、ボート）の中心線の船尾端から延びるブラケットに取り付けられたトランスデューサ組立体３６を示す側面図である。図４Ａに示すように、トランスデューサ組立体３６が発生するビームは、全体的に同一平面にあるビームを得るためにトランスデューサ要素が整列される場合、船の中心線と略平行な方向では比較的狭い。また、図４Ａは、トランスデューサ組立体３６の切取図を含み、本実施例による船に対するトランスデューサ要素６０の向きを示すようになっている。
【００５７】
一方、図４Ｂは、それぞれのビームが全体的に同一平面にあるようにトランスデューサ要素が整列される場合、トランスデューサ組立体３６が発生するビームの上面図である。図４Ｂに示すように、トランスデューサ組立体が発生したビームは、船首船尾方向では比較的狭く、船の中心線と略直交する方向では比較的広く、以下に説明するように、両側の外側に広がると共に船の真下の水柱をカバーする。また、図４Ｂは、トランスデューサ組立体３６の切取図を含み、本実施例にとる船に対するトランスデューサ要素６０の向きを示すようになっている。
【００５８】
図５は、収容容積５４内における線形トランスデューサ要素６０のトランスデューサ組立体９６の一例を示す。図５に関連して記載した実施形態において、トランスデューサ要素の各々は、送波／受波トランスデューサ要素として構成する。トランスデューサ要素６０は、船の左舷側方を実質的に走査するように配置される左舷側要素６２’、船の右舷側方を実質的に走査するように配置される右舷側要素６４’、及び船の下方を実質的に走査するように配置されるダウンスキャン要素６６’を含むことができる。
【００５９】
図５に示すように、例示的な実施形態において、左舷側要素６２’及び右舷側要素６４’の両方は、船が進む水面の少し下方に向かい合うように向きを定めることができる。１つの実施例において、左舷側要素６２’及び右舷側要素６４’の両方は、それぞれのビーム幅の最大幅が水面と略平行な平面の下方３０度に集中する向きとなっている。この角度は、通常２０度から４０度まで変化するが、異なる角度であっても良い。一方で、ダウンスキャン線形要素６６’は、ダウンスキャン要素６６’のビーム幅の最大幅が水面と略平行な平面の下方９０度に集中するように配置することができる。換言すれば、ダウンスキャン要素６６’のファン形状の中心部は真っ直ぐ下方を向いている。
【００６０】
収容容積５４は、トランシーバ３４と通信するための（例えば、プリント基板６３への）電気接続部を含むことができ、線形トランスデューサ要素６０の各々をそれぞれの向きに固定するための支持部、スタッド、ロッド、又は他の支持構造も含むことができる。トランスデューサ要素６０は、接着剤又は任意の他の適切な結合材料で支持構造の所定位置に保持又は付着され、トランスデューサ要素６０がハウジング５０に対して相互に付着される角度は必要に応じて様々である、いくつかの実施形態において、収容容積５４は、トランシーバ３４及び／又はプロセッサ３２を含むこともできる。いくつかの実施形態において、プリント基板６３は、トランスミッタ回路７１及び／又はレシーバ回路７２を含むことができる。
【００６１】
図６Ａは、１つの例示的な実施形態における作動周波数８００ｋＨｚに関するビーム有効範囲を示す。従って、３つの線形トランスデューサ要素６０の各々のビーム幅（例えば、半電力点間の幅）は約３２度である。図６Ｂは、１つの例示的な実施形態における作動周波数が４５５ｋＨｚに関するビーム有効範囲を示し、３つの線形トランスデューサ要素６０の各々に関して約５６度のビーム幅を提供する。従って、少なくとも概念的には、図６Ａ及び６Ｂの例示的な実施形態の各々において、３つのファン形セグメントは、一緒になって、３つの分離したファン形ビームの非連続な組み合わせを示唆する。しかしながら、前述のように、実際には、サイドスキャントランスデューサ要素のファン形ビームとダウンスキャントランスデューサ要素のファン形ビームとは重なり、厳密に定義した３２度円弧（図６Ａに示す）又は５２度円弧（図６Ｂに示す）内に限られない。実際には、ファン形ビームを形成する各ソナーパルスは互いに重なり、ソナーパルス間の干渉が起こり、この干渉はソナーリターン内の不均一につながるのでソナー画像の表示が不完全になる。
【００６２】
図７Ａ及び７Ｂは、サイドスキャントランスデューサ要素及びダウンスキャントランスデューサ要素の両方が同時にソナーパルスを送波するように構成される実施形態からの（例えば、図５、６Ａ及び６Ｂに示す）、ソナーパルスの送波で発生したビームパターンの干渉の兆しを示す。例えば、図７Ａは、図５に示したトランスデューサ組立体の作動周波数８００ｋＨｚに関する例示的なビームパターンを示す。ビームパターンは、ダウンスキャントランスデューサ要素の向き（例えば、約０度）及びサイドスキャントランスデューサ要素の向き（例えば、約−６０度及び約６０度）に対して最大の性能を示す。しかしながら、ビームパターンは、「リップル」の形態の干渉（例えば、リップル１７）を示す。このリップルは、異なるトランスデューサ要素のソナーパルスの音波の重なりによる加算又は相殺を示す。同様に、図７Ｂは、図５に示したトランスデューサ組立体の作動周波数４５５ｋＨｚに関する例示的なビームパターンを説明する。作動周波数８００ｋＨｚのビームパターンと同様に、作動周波数４５５ｋＨｚのビームパターンは、ダウンスキャントランスデューサ要素の向き（例えば、約０度）及びサイドスキャントランスデューサ要素の向き（例えば、約−６０度及び約６０度）に対して最大の性能を示す。さらに、図７Ｂに示すビームパターンは、「リップル」の形態の干渉（例えば、リップル１７’）を示す。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態は、ダウンスキャントランスデューサ要素及び１つ又はそれ以上のサイドスキャントランスデューサ要素（例えば、図５に関連して記載した実施形態）から送波されるソナーパルスによる干渉を低減するトランスデューサ組立体を提供するものである。この干渉を低減すると良好なソナーリターンを提供でき、このことは使用者への表示に関して、高品質ソナー画像を得るための高品質ソナー画像データと同等と見なすことができる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体は、単一の送波／受波トランスデューサ要素と、１つ又はそれ以上の受波専用トランスデューサ要素とを含むことができる。この実施形態において、送波／受波トランスデューサ要素が送波したソナーパルスは、他のトランスデューサ要素からの他のソナーパルスと重なり合わず、このことは干渉の低減と同等と見なすことができ、ソナーリターンからの高品質のソナー画像につながる。さらに、いくつかの実施形態において、送波／受波トランスデューサ要素は、多数の送波／受波トランスデューサ要素を使用するトランスデューサ組立体（例えば、図５に示す）と同じ方向及び範囲にソナーパルスを送波するように構成することができる（実質的に同じ領域をカバーする）。
【００６５】
図８は、干渉を低減したトランスデューサ組立体５６の例示的な実施形態を示す。トランスデューサ組立体５６は、第１のトランスデューサ要素６６、第２のトランスデューサ要素６２、及び第３のトランスデューサ要素６４を備えることができる。図５に関連して説明したトランスデューサ組立体９６の実施形態と同様に、第１のトランスデューサ要素６６は、ハウジング５０（例えば、図３に関連して本明細書に記載したハウジング）内に、下方を向くように（即ち、ダウンスキャントランスデューサ要素）配置することができ、第２及び第３のトランスデューサ組立体６２、６４は、ハウジング５０内に、下方及び側方を向くように（即ち、サイドスキャントランスデューサ要素）配置することができる。本明細書から分かるように、第２及び第３のトランスデューサ組立体６２、６４は水平から下方に３０度の角度で示されるが、トランスデューサ要素の向きに関しては他の角度を使用することができる。
【００６６】
図５に関連して説明したトランスデューサ組立体９６とは異なり、図８に示すトランスデューサ組立体６６は、構成が異なる第１、第２、及び第３のトランスデューサ要素６６、６２、６４を備え、少なくとも１つのトランスデューサ要素は送波／受波トランスデューサ要素として構成され、少なくとも１つのトランスデューサ要素は受波専用トランスデューサ要素として構成される。図８に示す実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６は送波／受波トランスデューサ要素として構成され、第２及び第３のトランスデューサ要素６２、６４は受波専用トランスデューサ要素として構成される。
【００６７】
第１のトランスデューサ要素６６は、水域表面に対応する平面と略直交する少なくとも１つの方向にソナーパルスを送波するように構成する（例えば、ダウンスキャントランスデューサ要素としてソナーパルスを投射する）ことができる。図２Ａに関連して前述したように、いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６はトランスミッタ回路と通信することができ、トランスミッタ回路は、送波信号を（例えば、トランシーバ／プロセッサから）第１のトランスデューサ要素６６に伝送して、第１のトランスデューサ要素６６にソナーパルスを送波させるように構成することができる。更に、第１のトランスデューサ要素６６は、ソナーパルスからのソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のダウンスキャンソナーリターンデータに変換するように構成することができる。図２Ａに関連して前述したように、いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６はレシーバ回路と通信することができ、レシーバ回路は、第１のトランスデューサ要素６６からのソナーリターンデータを処理して使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するために伝送する（例えば、トランシーバ／プロセッサへ）ように構成することができる。
【００６８】
第２及び第３のトランスデューサ６２、６４は、ソナーパルスから（例えば、第１のトランスデューサ要素６６から）のソナーリターンを受波して、ソナーリターンの音響エネルギを、音響エネルギを表わす電気信号の形態のサイドスキャンソナーリターンデータに変換するように構成することができる。図２Ａに関連して前述したように、いくつかの実施形態において、第２及び第３のトランスデューサ６２、６４は、それぞれレシーバ回路と通信することができ、レシーバ回路は、第２及び第３のトランスデューサ６２、６４の各々からのソナーリターンデータを伝送して（例えば、トランシーバ／プロセッサへ）処理し、使用者へ表示するためのソナー画像データを生成するように構成することができる。
【００６９】
前述のように、本発明の実施形態は、トランスデューサ組立体が、送波／受波要素及び受波専用トランスデューサ要素の向きの任意の組み合わせで構成されることが想定されている。例えば、いくつかの実施形態において、トランスデューサ組立体は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素と、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素とを備えることができる。同様に、図１２を参照すれば、別の実施形態において、収容容積２５４を備えるハウジング２５０は、トランスデューサ組立体２３６を含むことができる。トランスデューサ組立体２３６は、３つの線形トランスデューサ要素２６６、２６２、２６４と、円形トランスデューサ要素２６８とを備えることができる。この実施形態において、第１のトランスデューサ要素２６６及び円形トランスデューサ要素２６８は、送波／受波トランスデューサ要素として構成することができ、第２及び第３のトランスデューサ２６２、２６４は、受波専用トランスデューサ要素として構成することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態において、円形トランスデューサ要素２６８及び第１のトランスデューサ要素２６６は、異なる周波数でソナーパルスを送波するように構成することができ、ソナーパルス間の潜在的な重なり（従って、干渉）を最小限にするようになっている。追加的に又は別の方法として、円形トランスデューサ要素２６８及び第１のトランスデューサ要素２６６は、ソナーパルスを交互のタイミングで送波するように構成することができ、各ソナーパルスの間の潜在的な重なり（従って、干渉）を最小限にするようになっている。
【００７１】
従って、前述のように、円形トランスデューサ要素２６８は、ソナーパルスを、ファン形ビームでソナーパルスを送波するように構成される第１のトランスデューサ要素２６６とは異なるより広い領域に送波するように構成することができる。同様に、線形トランスデューサ要素２６６、２６２、２６４は、ソナーパルスをファン形ビーム領域で受波する（例えば、聴取する）ように構成することができる。従って、円形トランスデューサ２６８が放出したソナーパルスの一部は、トランスデューサ要素２６６、２６２、２６４の聴取領域の外側にある場合がある。しかしながら、前述のように、円形トランスデューサ要素２６８は、送波／受波トランスデューサ要素として構成することができるので、送波領域と同等の領域からソナーパルスを受波するように構成することができる。従って、本明細書の開示と一致するように、本発明のいくつかの実施形態は、カスタマイズされたソナーリターン及びソナー画像を得るために特定の範囲（例えば、ファン形ビーム範囲）を聴取するように構成されたトランスデューサ要素を備えるトランスデューサ組立体を規定することができる。
【００７２】
前述のように、トランスデューサ要素に使用する形状及び材料は様々とすることができる。図示した実施形態において、第１、第２、及び第３のトランスデューサ要素６６、６２、６４の各々は、線形トランスデューサ要素を備え、圧電材料で作ることができる。このトランスデューサ要素は、送波するように構成される場合、ファン形ビームの形態のソナーパルスを送波する。送波に関する範囲及び品質が好ましいので線形の圧電トランスデューサ要素は好都合である。しかしながら、本明細書で説明したように、トランスデューサ要素の一部は、受波専用トランスデューサ要素として構成することができる。従って、ソナーリターンの受波時に相違することが判明する場合（もっと良くなければ）（例えば、ＰＶＤＦ材料はシェーディング及びビーム形成を与える）、又は費用効果がある場合、他の材料が好ましい場合がある。従って、本発明の実施形態は、１つのトランスデューサ組立体内のトランスデューサ要素の各々に異なる材料を使用して、費用効果が大きいように及び／又は性能が向上するように構成することができる。
【００７３】
いくつかの実施形態において、送波／受波トランスデューサ要素から送波されるソナーパルスに関してより広い有効範囲を得ることが好ましい場合がある。例えば、トランスデューサ組立体５６は、ソナーパルスを送波するように構成された唯一のトランスデューサ要素（例えば、第１のダウンスキャントランスデューサ要素６６）を備える。しかしながら、これは他の２つのトランスデューサ要素（例えば、第２及び第３のサイドスキャントランスデューサ６２、６４）がソナーパルスを送波しないことを意味する（図５、６Ａ、及び６Ｂを参照して説明したトランスデューサ組立体９６の実施形態とは対照的に）。従って、ソナーパルスは、これらの方向（例えば、船の左舷及び右舷において水平から下方に３０度）に直接投射されない。有効範囲の損失を補うために、いくつかの実施形態において、単一の送波／受波トランスデューサ要素は、ソナーパルスをより広い領域に送波するように構成することができる。
【００７４】
通常、トランスデューサ要素は、トランスデューサ要素のエネルギ（従って、ソナーパルス）を集中させる音波減衰材料で部分的に取り囲まれる。この音波減衰材料（例えば、発泡体詰めもの）は、この音波減衰材料を通るソナーパルスの伝達を実質的に減衰するように構成される。これにより、ソナーパルスは、主としてトランスデューサ要素の音波減衰材料でカバー表面から送波される。また、ソナーリターンは、主としてカバーされていない表面でのみで受波される。例えば、図８Ａを参照すると、線形トランスデューサ要素（例えば、第２のトランスデューサ要素６２）は上面６２ａ、底面６２ｄ、及び２つの対向する側面６２ｃ、６２ｄを規定する。音波減衰材料７５（例えば、発泡体詰めもの）は、底面６２ｄをカバーしない状態で上面６２ａ及び対向する側面６２ｂ、６２ｃに近接して配置できる。従って、第２のトランスデューサ要素６２は、ソナーリターンを主として底面６２ｄを通してのみ受波するように構成することができる。更に、第２のトランスデューサ要素６２がソナーパルスを送波するように構成される場合（例えば、図５に示す第２のトランスデューサ要素６２’）、ソナーパルスは底面６２ｄだけから外方へ（例えば、水中へ）送波されることになる。更に、第３のトランスデューサ要素６４は音波減衰材料で部分的に取り囲むこともできる。
【００７５】
いくつかの実施形態において、音波減衰材料を所定位置に保持するために、及び音波減衰材料を通るソナーパルスの送波及びソナーリターンの受波を実質的にさらに減衰するために、遮蔽体を音波減衰材料に近接して配置することができる。図８Ａに示すように、遮蔽体７６は、第２のトランスデューサ要素６２の上面６２ａ及び対向する側面６２ｂ、６２ｃに近接する音波減衰材料７５に隣接して配置することができる。更に、第３のトランスデューサ要素６４は、同様に遮蔽体７６で部分的に取り囲むことができる。
【００７６】
送波／受波トランスデューサ要素のソナーパルスの送波に関するより広い有効範囲領域を生成するために、いくつかの実施形態において、音波減衰材料及び／又は遮蔽体は、送波／受波トランスデューサ要素の一部から取り除くことができる。特に、音波減衰材料及び／又は遮蔽体でカバーされていない送波／受波トランスデューサ要素の表面は、ソナーパルスを送波することができるので、送波／受波トランスデューサ要素から送波されるソナーパルスの有効範囲領域が拡大する。
【００７７】
図８Ａは、上面６６ａだけをカバーする音波減衰材料７５及び遮蔽体７６を備えた第１のトランスデューサ要素６６（送波／受波トランスデューサ要素として構成する）を示す。従って、底面６６ｄ及び対向する側面６６ｂ、６６ｃには音波減衰材料７５及び遮蔽体７６は存在しない。
【００７８】
図８Ｂは、図８の例示的なトランスデューサ組立体の例示的なビーム有効範囲の概念的概略図である。特に、図８Ｂは、第１のトランスデューサ要素６６から音波減衰材料７５及び遮蔽体７６を取り除いたことによるビーム有効範囲の利点を説明する。図示した実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６は、ソナーパルスを上面６６ａから送波することなく、ファン形ビームの形態のソナーパルスを底面６６ｄ及び対向する側面６６ｂ、６６ｃから送波するように構成される。従って、第１のトランスデューサ要素６６は、ソナーパルスのファン形ビームを海面と略直交する方向（例えば、ビーム８０）、及び海面と略平行な反対方向（例えば、ビーム８２、８４）に放出するように構成される。これにより、ソナーパルスのより広い有効範囲が得られ、実際、図５のトランスデューサ組立体９６と同様のソナーパルスの有効範囲が得られる。一方で、図８Ｂに示したビーム８０、８２、８４は本質的に概念的である。従って、ビーム８０、８２、８４の各々の間には隙間が示されるが、いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６は、ソナーパルスを送波する場合は隙間を含まないことができので、第１のトランスデューサ要素６６の下方及び側方で全面的な有効範囲（図８Ｃにビーム８６で示す）が得られる。例えば、ビーム８０、８２、８４は、ハウジングが固定され船の片側から船の反対側まで実質的に連続したソナー有効範囲を与えることができる（例えば、図８Ｃにビーム８６で示す）。本明細書で示すように、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、本質的に概念的であり、音波減衰材料及び／又は遮蔽体の大きさ及び形状は、本発明の実施形態を限定することを意図されておらず例示目的で使用される。
【００７９】
図９Ａ及び９Ｂは、実施形態からのソナーパルスの送波で発生したビームパターンを示し、本実施形態では、サイドスキャントランスデューサ要素はソナーパルスを送波することなく、ダウンスキャントランスデューサ要素（底面及び対向する側面には音波減衰材料及び遮蔽体が存在しない）は、ソナーパルスを送波するように構成される（例えば、トランスデューサ要素６６）。図９Ａは、図８に示したトランスデューサ要素６６の作動周波数８００ｋＨｚにおける例示的なビームパターンを示す。ビームパターンは、約０度での最大性能と、３０度から６０度及び−３０度から−６０度までの僅かに減衰した持続性能とを示す。同様に、図９Ｂは、図８に示したトランスデューサ要素６６の作動周波数４５５ｋＨｚにおける例示的なビームパターンを示す。ビームパターンは、約０度における最大性能と、約−６０度及び約６０度での僅かに小さい最大性能とを示す。図７Ａ及び７Ｂのビームパターンと比較すると、このビームパターンは、同様の（しかも広い）ビーム有効範囲領域が生成されることをさらに証明する。実際には、これらのビームパターンプロットは、ダウンスキャントランスデューサ要素及び２つのサイドスキャントランスデューサ要素の両方（図５）からのソナーパルスの送波の代わりに、ダウンスキャントランスデューサ要素（図８）の底面及び対向する側面からソナーパルスを送波したことにより、少しの有効範囲の一部が失われたことを示す。
【００８０】
更に、図９Ａ及び９Ｂに示すビームパターンは、図７Ａ及び７Ｂのビームパターンと比較した場合、干渉の大幅な低減（「リップル」の低減で示されるように）を示す。特に、図９Ａ及び９Ｂのビームパターンは、図７Ａ及び７Ｂのビームパターンよりもよりも平坦に見える。これは、図５のトランスデューサ組立体９６での重なったビームの問題が、図８のトランスデューサ組立体５６では実質的に緩和されたことを示す。
【００８１】
図１０Ａ及び１０Ｂは、図５のトランスデューサ組立体９６（図１０Ｂに示す）とは対照的に、図８のトランスデューサ組立体５６が生成したソナー画像の干渉が低減したことの更なる証拠を示す（図１０Ａに示す）。
【００８２】
図１０Ａは、使用者に表示することができる、図８、８Ａ、及び８Ｂに示したトランスデューサ組立体６６からのソナーリターンのソナー画像を示す。ソナー画像は、２つの部分に分割されている。第１の部分９１（左側）は、ボートが深さ０フィートのラインに沿うように航行する場合の、ボート両側の海底の基部の概念的なサイドスキャンソナー画像を示す。海底の基部は、ボートの下の５０フィートよりも少し浅い付近に存在するとして示されている。このことは、５０フィート付近でウィンドウの最上部からウィンドウの最下部に延びる比較的に実線の白線で示されている。図１０Ａにおいて、海底の基部に近い領域（例えば、領域９３の周囲）は、均一で平坦に見える。第２の部分９２は、ボートがウィンドウの最上部にある場合の、ボートの底部からのダウンスキャンソナー視野を示す。従って、海底の基部は、４０から４５フィート付近に存在するように見える。
【００８３】
図１０Ｂは、同じ場所で使用者に表示することができる、図５のトランスデューサ組立体９６からのソナーリターンのソナー画像を示す。第１の部分９１’は、海底の基部が同様にボートの下の５０フィートよりも少し浅い付近に存在することを示す。しかしながら、サイドスキャン画像領域９３’を参照して示すように、海底の基部に近い領域はばらつき（「リップル」）があり、これは図７Ａ及び７Ｂに示すビームパターン内の「リップル」、及びダウンスキャン及びサイドスキャントランスデューサ要素の各々から送波されるソナーパルスの干渉と密接に関連する。
【００８４】
図１０Ａは、本発明の実施形態により生成することができる画像の実施例を示す。本実施例に関して、ディスプレイの最上部（矢印２１０で特定する）は最新のデータ（例えば、船の現在位置に対応する）を示し、ディスプレイの最下部（矢印２１２で特定する）は最も古いデータを示すと想定する。いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサ要素６６は、船の下方にある海底部に関する深さデータ、海底特徴データ、又は水柱データを表すソナーリターンを受波するように構成することができ、海底部は、例えば、図１０Ａで参照点ＢとＤとの間の部分である。
【００８５】
図１１は、例示的な実施形態１００に応じてトランスデューサ組立体を作動させる例示的な方法によるフローチャートを示す。破線で示した工程は、本発明の実施形態に関して必須のものである。例えば、図１１に示す工程のいくつかは、１つ又はそれ以上のプロセッサ３２又はトランシーバ３４の助けにより及び／又は制御の下で実行することができる。工程１０２は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素にソナーパルスを送波させるための送波信号を伝送する段階を含むことができる。例えば、プロセッサ３２、トランシーバ３４、又はトランスミッタ回路７１は、工程１０２を実行する手段を備えることができる。工程１０４は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素からのソナーパルスを送波する段階を含むことができる。
【００８６】
工程１０６は、線形ダウンスキャン送波／受波トランスデューサ要素によるソナーパルスからソナーリターンを受波して、ソナーリターンをダウンスキャンソナーリターンデータへ変換する段階を含むことができる。工程１０８は、少なくとも１つのサイドスキャン受波専用トランスデューサ要素によるソナーパルスからソナーリターンを受波して、ソナーリターンのサイドスキャンソナーリターンデータへ変換する段階を含むことができる。工程１１０は、ソナーリターンを表わすダウンスキャンソナーリターンデータをプロセッサへ伝送する段階を含むことができる。例えば、トランシーバ３４又はレシーバ回路７２は、工程１１０を実行する手段を備えることができる。工程１１２は、ソナーリターンを表わすサイドスキャンソナーリターンデータをプロセッサへ伝送する段階を含むことができる。例えば、トランシーバ３４又はレシーバ回路７２は、工程１１２を実行する手段を備えることができる。
【００８７】
工程１１４は、ソナーリターンデータを処理してソナー画像データを生成する段階を含むことができる。例えば、プロセッサ３２は、工程１１４を実行する手段を備えることができる。工程１１６は、ソナー画像データからのソナー画像を表示する段階を含むことができる。例えば、プロセッサ３２、ユーザインタフェース３９、又はディスプレイ３８は、工程１１６を実行する手段を備えることができる。
【００８８】
上述の明細書及び関連図面で提示された教示の利点を有する本発明の関連する当業者であれば、本明細書で記載された本発明の多くの修正及び他の実施形態も想起されるであろう。従って、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、変更例及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されていることを理解されたい。本明細書では特定の用語が用いられるが、これは一般的かつ記述的な意味で使用されているにすぎず限定する目的で使用されていない。
【符号の説明】
【００８９】
３０  ソナーシステム
３２  ソナー信号プロセッサ
３４  トランシーバ
３８  ディスプレイ
４４  ソナーモジュール
５０  ハウジング
５４  収容容積
６０  トランスデューサ要素
６２  第２のトランスデューサ要素
６４  第３のトランスデューサ要素
６６  第１のトランスデューサ要素
６２ａ  上面
６６ａ  上面
６２ｂ  側面
６２ｃ  側面
６６ｂ  側面
６６ｃ  側面
６２ｄ  底面
６６ｄ  底面
７１  トランスミッタ回路
７２  レシーバ回路
７５  音波減衰部材
７６  遮蔽体
【図１】
0005709914.tif 000002
【図２】
0005709914.tif 000003
【図２Ａ】
0005709914.tif 000004
【図２Ｂ】
0005709914.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
0005709914.tif 000009
【図６Ｂ】
0005709914.tif 000010
【図７Ａ】
0005709914.tif 000011
【図７Ｂ】
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【図９Ａ】
0005709914.tif 000013
【図９Ｂ】
0005709914.tif 000014
【図１１】
0005709914.tif 000015
【図３】
0005709914.tif 000016
【図８】
0005709914.tif 000017
【図８Ａ】
0005709914.tif 000018
【図８Ｂ】
0005709914.tif 000019
【図８Ｃ】
0005709914.tif 000020
【図１０Ａ】
0005709914.tif 000021
【図１０Ｂ】
0005709914.tif 000022
【図１２】
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