(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極座標系で受信したデータを直交座標系に変換して探知画像データを生成する手段と、
所定探知範囲の前記探知画像データを記憶する画像メモリと、
該画像メモリの内容を表示器上に表示する表示手段と、
前記画像メモリ内の拡大すべき領域、および拡大結果を表示すべき領域を指定する手段と、
前記画像メモリの前記直交座標系の各画素に対応する各記憶部に対して新たな探知画像データである通常画像データを順次書き込む通常画像データ書き込みタイミング以外のタイミングであって、前記所定探知範囲に対して通常画像データを書き込む期間中の前記通常画像データ書き込みタイミング間に存在する空タイミングで、前記画像メモリの拡大すべき領域からデータを読み出し、前記拡大結果を表示すべき領域へ書き込む手段とを備えたレーダ装置および類似装置。
【請求項２】
前記通常画像データ書き込みタイミングは、複数の隣接する各スイープ上の各サンプルデータが直交座標の対応画素のデータへ変換される時に、各画素につき最初にアクセスされるタイミングまたは最後にアクセスされるタイミングである請求項１に記載のレーダ装置および類似装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ装置、ソナー装置、魚群探知器等の舶用機器において、目標物を部分的に拡大して表示する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置等の探査信号を受信して画像表示する装置について、図１０を参照して説明する。
【０００３】
図１０は従来のレーダ装置のブロック図である。
図１０において、１はアンテナ、２は受信回路、３はＡ／Ｄ変換器、４は一次メモリ、５，７はセレクタ、６は座標変換部、８は中心座標設定部、９は表示アドレス発生部、１０は表示タイミング発生部、１１は画像メモリ、１２は表示器である。
【０００４】
図１０に示すように、アンテナ１から発射した電波は、目標物により反射してアンテナ１で受信される。この受信信号は受信回路２を介して増幅され、Ａ／Ｄ変換器３にてサンプルクロックでアナログ信号からデジタル信号に変換される。一次メモリ４は、Ａ／Ｄ変換された１スイープ分のデータを実時間で記憶し、次の送信により上書きされるまで、後段の画像メモリ１１に書き込む際のバッファとして用いられる。
中心座標設定部８により中心座標を設定すると、座標変換部６は、中心座標を開始番地として、中心から周辺に向かって、以下に示す式を用いて番地を作成する。
Ｘ＝Ｘｓ＋ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋ｒ・ｃｏｓθ
但し、
Ｘ，Ｙ：画像メモリの画素を示す番地
Ｘｓ，Ｙｓ：中心番地
ｒ：中心からの距離
θ：アンテナ方位
また、表示タイミング発生部１０および表示アドレス発生部９は、表示のための読み出し位置の設定、および表示制御を行い画像メモリ１１の内容を表示器１２へ表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のレーダ装置等の探知信号を受信して表示する装置においては、次に示す解決すべき課題があった。
【０００６】
従来のレーダ装置等の探査信号を受信して表示する装置において、画面内の画像の大きさは、探知レンジにより決定される。すなわち、広い範囲を探知しようとする場合、単位画素当たりの実距離が長くなるようにレンジを大きくする。しかし、単位画素当たりの実距離が長くなれば、それに応じて目標物が小さく表示される。一方、小さな目標物を大きく表示しようするためには、レンジを小さくするのであるが、前述とは逆に探知範囲が狭くなる。このため、遠方に存在する目標物を大きくして探知しようとしても、画面内に表示できない場合が生じる。
【０００７】
このような遠方に存在する小さな目標物を拡大表示する機能を備えるレーダ装置等があった。
【０００８】
小さな目標物を拡大し表示する方法としては、図１１に示すように、自船と目標物との間を、画面全面に拡大して表示していた。
【０００９】
図１１の（ａ）は通常の画像表示を示す図であり、図１１の（ｂ）は拡大した画像表示を示す図である。
【００１０】
図１１の（ａ）に示すように、拡大する前の自船位置の座標が（ｘ０，ｙ０）であり、拡大したい目標物の位置座標が（ｘ１，ｙ１）であった場合、サンプルクロックの周波数を所定の倍率（例えばａ倍）にし、座標変換回路にて、自船位置（開始座標）を
Ｘ＝ｘ１−ａ・（ｘ１−ｘ０）
Ｙ＝ｙ１−ａ・（ｙ１−ｙ０）
として、座標変換することにより、図１１の（ｂ）に示したような自船位置が移動した拡大画像が得られる。
【００１１】
また、拡大したい目標物を画面の中央（自船位置）に表示する場合には、
Ｘ＝ｘ０−ａ・（ｘ１−ｘ０）
Ｙ＝ｙ０−ａ・（ｙ１−ｙ０）
とすることにより、目標物を中心に拡大表示した画像が得られる。
【００１２】
しかし、このような方法で拡大表示した場合には、探知レンジを変更する操作でないのに、レンジを変更した場合と同じ画像になってしまう。これは、目標物までの距離、目標物の大きさ等が間違って認識される可能性がある。
また、自船の表示位置を変更する操作をしていないにもかかわらず、自船位置が移動する。このため、拡大したい目標物の位置、拡大位置を画面上に表示する位置、拡大率等により、自船位置が表示画面外に設定されて、自船位置が表示されない場合がある。
また、例えば、３ｎｍレンジの状態で、２倍ズームを実施した場合、１．５ｎｍレンジで自船位置を移動させた画像と同じになる。
【００１３】
また、拡大位置を切り替える場合には、新たに中心位置を設けて画像の表示アドレスに関連付けし、画像メモリに伝送するので、既存の拡大表示画面をＯＦＦにし、改めて通常画面において位置を指定し、新たな拡大表示画面を表示しなければならない。
【００１４】
また、拡大表示を行うためには、サンプルクロック周波数を変更して、画面全体を書き換えるため、拡大表示画面を作成するためには、アンテナ１スキャン分の時間が必要となる。例えば、アンテナ回転数が２４ｒｐｍであった場合には、拡大画像が表示されるまでに２．５秒要することになる。
【００１５】
この発明の目的は、探知レンジおよび画面上の自船位置を変更することなく、目標物の拡大画像をリアルタイムに表示するレーダ装置等の探知信号を受信して表示する装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、極座標系で受信したデータを直交座標系に変換して探知画像データを生成する手段と、所定探知範囲の前記探知画像データを記憶する画像メモリと、画像メモリの内容を表示器上に表示する表示手段と、前記画像メモリ内の拡大すべき領域、および拡大結果を表示すべき領域を指定する手段と、前記画像メモリの前記直交座標系の各画素に対応する各記憶部に対して新たな探知画像データである通常画像データを順次書き込む通常画像データ書き込みタイミング以外のタイミングであって、前記所定探知範囲に対して通常画像データを書き込む期間中の前記通常画像データ書き込みタイミング間に存在する空タイミングで、前記画像メモリの拡大すべき領域からデータを読み出し、前記拡大結果を表示すべき領域へ書き込む手段とを備えたレーダ装置および類似装置を構成する。
【００１７】
また、この発明は、複数の隣接する各スイープ上の各サンプルデータが直交座標の対応画素のデータへ変換される時に、各画素につき最初にアクセスされるタイミングまたは最後にアクセスされるタイミングで通常画像データを書き込むようにしてレーダ装置および類似装置を構成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係るレーダ装置の構成について、図１〜図９を参照して説明する。
【００１９】
図１はレーダ装置のブロック図である。
図２は、通常画像描写のタイミングチャートを示した図である。
【００２０】
図１において、１はアンテナ、２は受信回路、３はＡ／Ｄ変換器、４は一次メモリ、５，７，１４，２０，２１はセレクタ、６は座標変換部、８は中心座標設定部、９は表示アドレス発生部、１０は表示タイミング発生部、１１は画像メモリ、１２は表示器、１３はバッファ、１５は拡大タイミング発生部、１６は読み出しアドレス発生部、１７は書き込みアドレス発生部、１８は拡大領域指定部、１９は拡大表示領域指定部である。
【００２１】
アンテナ１から発射された電波は、目標物により反射してアンテナ１で受信される。この受信信号は受信回路２を介して増幅され、Ａ／Ｄ変換器３にてサンプルクロックでアナログ信号からデジタル信号に変換される。一次メモリ４は、Ａ／Ｄ変換された１スイープ分のデータを実時間で記憶し、次の送信により、上書きされるまで、バッファとして用いられる。一方、座標変換部６において、極座標系から直交座標系に変換された信号は、一つの画素を最初にアクセスする場合をＦＩＲＳＴとして検出するＦＩＲＳＴ検出部２２に伝送される。ＦＩＲＳＴ検出部２２は、ＦＩＲＳＴの状態を検出すると、図２に示すように、１スイープ分の距離方向のクロックである座標変換クロック（以下、”ＲＣＬＫ”と示す）の１周期分、ＦＩＲＳＴ信号を発生して、セレクタ１４へ与える。
セレクタ１４は、図２に示すように、ＦＩＲＳＴのタイミングで、一次メモリ４に記憶された通常画像のデータを選択し、画像メモリ１１へ書き込みデータとして与える。ここで、書き込みアドレスは座標変換部６から出力され、セレクタ２１を介して画像メモリ１１へ与えられる。これにより、画像メモリ１１に通常表示のための画像データが書き込まれる。
【００２２】
表示アドレス発生部９、表示タイミング発生部１０、セレクタ７の構成は図１０に示したものと同様である。このようにして、表示器１２に通常表示がなされる。
【００２３】
次に、拡大処理について説明する。
図３は拡大タイミング発生部のブロック図であり、図４は拡大動作のタイミングチャートを示した図である。
【００２４】
また、図５は拡大読み出し領域と拡大表示領域との関係を示した図である。
【００２５】
拡大タイミング発生部１５では、図３に示すようにＲＣＬＫとＦＩＲＳＴ信号が入力され、ＦＩＲＳＴ期間以外のＲＣＬＫであるＲ’ＣＬＫを生成し、これを２分周して２Ｒ’ＣＬＫを発生する。また、この２Ｒ’ＣＬＫを基に、２Ｒ’ＣＬＫの数をカウントして、所定の開始トリガからＴ１，Ｔ２信号を発生する。
ここで、Ｔ１は、拡大表示領域のｘ方向の画素数分だけ２Ｒ’ＣＬＫをカウントして発生するものである。例えば、図５に示すように、拡大読み出し領域に対して拡大表示領域がｘ方向にＡ倍であった場合は、Ｔ１は２Ｒ’ＣＬＫがＡ×ａの間信号を発生する。また、Ｔ２は拡大表示領域のｙ方向の画素数分だけＴ１をカウントして発生する。例えば、図５に示すように、拡大読み出し領域に対して拡大表示領域がｙ方向にＡ倍であった場合は、Ｔ２はＴ１がＡ×ｂの間信号を発生する。
【００２６】
このように出力した２Ｒ’ＣＬＫ，Ｔ１，Ｔ２信号は、読み出しアドレス発生部１６、および書き込みアドレス発生部１７へ出力される。
【００２７】
ここで、画像メモリ１１が一つであるため、通常画像と拡大画像とを同じタイミングで処理することができない。よって、ＦＩＲＳＴ信号の発生していない期間でかつ２Ｒ’ＣＬＫの”Ｈ”期間に拡大領域のデータを読み出す処理を行い、ＦＩＲＳＴ信号の発生していない期間でかつ２Ｒ’ＣＬＫの”Ｌ”期間に拡大領域のデータを書き込む処理を行う。
【００２８】
図６は読み出しアドレス発生部のブロック図である。
【００２９】
図６に示すように、読み出しアドレス発生部１６は、加算回路とラッチ回路とで構成した累算部と、累算により発生するキャリーをカウントするカウンタとにより構成している。
累算部Ａでは、拡大表示領域のｘ方向の画素数の倍率の逆数に当たるΔｘを、２Ｒ’ＣＬＫの１サイクル当たりにｘ方向に進めるために、２Ｒ’ＣＬＫ毎に累算する。カウンタＡは、通常動作の描画領域内で拡大したい領域のアドレス初期値を設定する拡大領域指定部１８から入力される読み出し開始番地からｘ方向に累算した結果発生するキャリーパルス毎に、Ｘアドレスを進めていき出力する。
また、累算部Ｂでは、拡大表示領域のｙ方向の画素数の倍率の逆数に当たるΔｙをＴ１の１サイクル当たりにｙ方向に進めるために、Ｔ１毎に累算する。カウンタＢは、拡大領域指定部１８から入力される読み出し開始番地からｙ方向に累算した結果発生するキャリーパルス毎に、Ｙアドレスを進めていき出力する。
【００３０】
ここで、開始番地を（Ｘｓ，Ｙｓ）とすると、開始番地Ｘｓからｘ方向にｎ回目、開始番地Ｙｓからｙ方向にｍ行目のアクセス点の座標を（Ｘｎ，Ｙｍ）とすると、
Ｘｎ＝Ｘｓ＋ｎ・Δｘ
Ｙｍ＝Ｙｓ＋ｍ・Δｙ
となる。
【００３１】
図７は書き込みアドレス発生部のブロック図である。
図７に示すように、カウンタＣは、拡大したデータを画像メモリ１１に書き込むアドレス初期値を設定する拡大表示領域指定部１９から入力される描画開始番地からｘ方向に２Ｒ’ＣＬＫ毎にｘアドレスを進めていき出力する。また、カウンタＤは、拡大表示領域指定部１９から入力される描画開始番地からＴ１毎にｙアドレスを進めていき出力する。
【００３２】
ここで、開始番地を（Ｘｔ，Ｙｔ）とすると、開始番地Ｘｔからｘ方向にｐ回目、開始番地Ｙｔからｙ方向にｑ行目のアクセス点の座標を（Ｘｐ，Ｙｑ）とすると、
Ｘｐ＝Ｘｔ＋ｐ
Ｙｑ＝Ｙｔ＋ｑ
となる。
【００３３】
例として、２倍拡大の場合を図８を参照して説明する。
図８は拡大領域と拡大表示領域との画像を示した図である。
図８は、通常表示部の拡大読み出し領域が１６画素分（ｘ方向に４画素、ｙ方向に４画素）の領域を２倍拡大し、拡大表示領域が６４画素になる場合である。ここで、Δｘ＝Δｙ＝０．５として、図中の番号順に読み出しアドレスを決定していき、これに対応して拡大表示領域に描画していけば、２倍拡大の像が描画できる。
具体的には、拡大読み出し領域の開始番地１（Ｘｓ、Ｙｓ）から各サンプル点２，３の順に６４までデータ読み出し、これに対応して、拡大表示領域の開始画素１（番地）（Ｘｔ，Ｙｔ）から各画素２，３の順に６４までデータを書き込む。このようにして、２倍拡大画像を拡大表示領域に描画する。
なお、Δｘ，Δｙの設定により任意の倍率で拡大することができる。
【００３４】
読み出しアドレス発生部１６および書き込みアドレス発生部１７は、読み出しアドレスおよび書き込みアドレスをセレクタ２０に出力する。セレクタ２０は、前述の２Ｒ’ＣＬＫの１周期の”Ｈ”期間に、読み出しアドレスを選択し、２Ｒ’ＣＬＫの１周期の”Ｌ”期間に、書き込みアドレスを選択して、セレクタ２１に出力する。セレクタ２１は、ＦＩＲＳＴの期間以外のタイミングで、読み出しアドレスまたは書き込みアドレスをセレクタ７を介して画像メモリ１１に出力する。
【００３５】
２Ｒ’ＣＬＫの１周期の”Ｈ”期間で、画像メモリ１１に入力された読み出しアドレスにより読み出された拡大領域の画像データはバッファ１３に一時的に記憶される。その後、書き込みアドレスによって指定された画像メモリ１１の指定位置に、２Ｒ’ＣＬＫの１周期の”Ｌ”期間でＦＩＲＳＴ期間以外のタイミングでセレクタ１４から画像メモリ１１にバッファ１３のデータが与えられる。これにより画像メモリ１１内の拡大表示領域への拡大表示用の画像データを書き込む。その結果、拡大画像が表示器１２に表示される。
【００３６】
図９に表示器の表示画像例を示す。
【００３７】
図９に示すように、表示器１２に表示される画像は、通常描画からなるエリアの一部に拡大領域上に重ならないように、拡大表示領域の画像が、ウィンドウ表示される。
【００３８】
具体的には、拡大領域指定部１８は、トラックボールやカーソルキー等を含む入力部で構成されており、通常表示画面上の所望の領域を拡大領域として指定する。この指定値をデータとして、拡大領域指定部１８において、拡大領域のアドレス初期値を設定する。
【００３９】
また、前述の通常画像の書き込みタイミングとしてＦＩＲＳＴのタイミングを用いているが、通常画像データ書き込みタイミングが各画素につき最後にアクセスするタイミングであるＬＡＳＴのタイミングを用いてもよい。すなわち、ＬＡＳＴのタイミングで、通常画像の書き込みを行い、ＬＡＳＴ期間以外のタイミングで拡大処理を行うことにより、通常画像と拡大画像を同時に表示することができる。また、通常画像書き込み処理と拡大処理とを画像変換クロック（ＲＣＬＫ）の所定の周期毎に、通常画像書き込み、拡大領域画像読み出し、拡大表示画像書き込みを順々に繰り返し行う時分割方式にしてもよい。
【００４０】
また、前述の方法では、通常画像領域の画素データは表示器の特性（例えば、ＶＧＡ，ＸＧＡ等）の表示画素数に対応する分解能に依存している。例えば、２倍拡大の場合、通常画像領域の１画素を、拡大画像領域の４画素に対応させているだけであり、単に画像の面積および距離を拡大したのみである。このため分解能は変化しない。
しかし、画像メモリの容量を、表示器の画素数に依存させず、さらに高分解能なものにすることにより、この画像データを用いて、拡大画像の表示画面上での分解能を上げることができる。
【００４１】
また、画像メモリを複数化し、通常画像領域が存在する画像メモリと拡大画像領域書き込み処理の画像メモリとを個別にアドレッシングできるように構成すれば、拡大画像領域読み出し処理と拡大画像領域書き込み処理とを同時に行うことができる。すなわち、画像メモリが複数存在することにより、拡大画像領域読み出しと書き込みとを別々の画像メモリで処理することができる。よって、ＦＩＲＳＴの期間を除いたＲ’ＣＬＫを拡大画像処理のクロックとすることができ、２分周する必要はなくなり、回路構成が簡素になる。
【００４２】
なお、本実施例ではレーダ装置を例に示したが、探知信号を処理して、直交座標系の表示器に表示する点、および、探知信号のデータの一部を部分的に拡大して観察する点において、ソナー装置（サーチライトソナー）、魚群探知機も同様である。
【００４３】
よって、前述の回路構成をすることにより、魚群探知機やソナー装置にも前述の拡大画像の表示制御を適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、探知レンジおよび画面上の自船位置を変更することなく、目標物を別ウィンドウで表示して任意の拡大率で拡大表示することができ、このときの拡大表示に要する処理は他の処理に影響を及ぼさない。
【００４５】
また、拡大表示ウィンドウで目標物の拡大画像を見ながら、自船と目標物との位置関係は通常画像で観察するため、目標物との位置関係を間違えないで認識することができる。
【００４６】
また、自船の位置は通常画像では変化しないので、自船の表示位置を見失ったり、自船が表示画面から外れることを防止できる。
【００４７】
また、一旦、全画面を書き込んだ後、拡大画像を読み出しおよび書き込みをしており、拡大画像が通常画像と別に表示されているため、通常画像を観察しながら、リアルタイムに拡大画像を変更することができる。
【００４８】
また、この発明によれば、複数の隣接する各スイープ上の各サンプルデータが直交座標の対応画素のデータへ変換される時に、通常画像データ書き込みタイミングを各画素につき最初にアクセスされるタイミングまたは最後にアクセスされるタイミングにすることにより、通常画像の書き込みに影響を与えることなく拡大画像の読み出しおよび書き込みとを行うことができるレーダ装置および類似装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るレーダ装置のブロック図
【図２】通常画像描写のタイミングチャートを示した図
【図３】拡大タイミング発生部のブロック図
【図４】拡大動作のタイミングチャートを示した図
【図５】拡大読み出し領域と拡大表示領域との関係を示した図
【図６】読み出しアドレス発生部のブロック図
【図７】書き込みアドレス発生部のブロック図
【図８】拡大領域と拡大表示領域との画像を示した図
【図９】表示器の表示画像例を表した図
【図１０】従来のレーダ装置のブロック図
【図１１】通常の画像表示および拡大した画像表示を示す図
【符号の説明】
１−アンテナ
２−受信回路
３−Ａ／Ｄ変換器
４−一次メモリ
５，７，１４，２０，２１−セレクタ
６−座標変換部
８−中心座標設定部
９−表示アドレス発生部
１０−表示タイミング発生部
１１−画像メモリ
１２−表示器
１３−バッファ
１５−拡大タイミング発生部
１６−読み出しアドレス発生部
１７−書き込みアドレス発生部
１８−拡大領域指定部
１９−拡大表示領域指定部
２２−ＦＩＲＳＴ検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004723744.tif 000008
【図８】
0004723744.tif 000009
【図９】
0004723744.tif 000010
【図１０】
0004723744.tif 000011
【図１１】
0004723744.tif 000012