JP3568357B2 - ナビゲーション装置における地図情報表示装置及び地図情報表示方法並びにナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の移動体の移動における経路や当該経路近辺の著名地物の名称等を地図と共に表示して当該移動体の移動を補助するナビゲーション装置における当該地図表示の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、車両、航空機、船舶等の各種の移動体のための測位装置として、移動体が現在存在している地点を含む地図を、CRT(Cathode Ray Tube)表示装置やLCD(Liquid Crystal Display)装置などの画面に表示し、更に地図上の当該地点に移動体の位置を示す位置マークを重畳して表示し、これに基づいて目的地までの経路誘導等を行う、いわゆるナビゲーション装置が知られている。
【0003】
これらのナビゲーション装置のうち、車両に搭載されている車両ナビゲーション装置には、大別して自立型ナビゲーション装置とGPS(Global Positioning System)型ナビゲーション装置がある。
【0004】
前者は、移動体に備えられた速度センサ、角速度センサ、方位センサ等により移動体の移動方向及び移動距離を求め、それを基準地点に加算して現在位置を算出し、算出した現在位置に基づいて、表示画面上に位置マーク及び該当する地図を表示するものである。
【0005】
また、後者は、宇宙空間に打ち上げられている複数個のGPS衛星からの電波を受信し、受信結果に基づいて3次元測量法または2次元測量法により移動体の現在位置を算出し、算出した現在位置に基づいて、表示画面上に位置マーク及び該当する地図を表示するものである。
【0006】
更に最近では、上述の自立型とGPS型の双方の機能を備えた車両ナビゲーション装置が一般化しつつある。
【0007】
このようなナビゲーション装置では、使用者が初めて通過する地域であっても迷うことなく目的地まで到達できるように、使用者の自己の現在位置と当該現在位置付近の地図とを関連付けて把握するできるように、地図表示を行っている。
【0008】
近年においては、この地図表示として一度に表示できる範囲が拡大されており、更により臨場感のある地図表示を行うことを目的として、いわゆる鳥瞰図により地図を表示することが行われている。
【0009】
ここで、前記鳥瞰図による地図表示とは、例えば、道路地図を上空から斜めに見下ろしたように、即ち、地図に対応する地形を空中の一点から透視した一点透視投影図により地図を表示させるものであり、一般には、例えばフライトシュミレータ等で広く用いられている。
【0010】
この鳥瞰図表示について図9及び図10を用いて概要を説明する。図9において、平面Pは地図を、長方形abcdは地図を表示するディスプレイの表示範囲を示している。そして、視点を図9に示す位置に設定すると、この視点から長方形abcdを通して見ることのできる地図範囲は、図9における平面P上の台形ABCDである。即ち、視点位置からは長方形abcdの範囲よりもはるかに広い範囲の地図を見ることができる。そこで、図9の視点の位置からあたかも台形ABCDを見ているかのような画像をディスプレイ上に表示させるのが鳥瞰図表示である。
【0011】
より具体的に図10を用いて説明すると、図10は車両の現在位置から目的地までの経路周辺の道路地図を、ディスプレイ上に鳥瞰図表示させた例を示している。この図10は、現在位置を基準として目的地と反対方向の上空に視点を置き、そこから目的地方向を見下ろしたものである。このような位置に視点を置くと、図10に示すように、目的地から現在位置に近付くにつれて地図の縮尺率が連続的に増加する画像が表示される。即ち、地図を平面的に見る場合に比して現在位置周辺が拡大表示されると共に、経路を目的地近くまでの広い範囲にわたって表示することができる。
【0012】
上述の鳥瞰図表示を用いれば、地図を平面的に表示する場合に比して、格段に広い範囲を一度に表示できると共に、より実際の運転に近い臨場感のある地図表示が可能となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の鳥瞰図表示は、平面的に表示された地図に比べてより広範囲の地図を表示することは可能であるが、正確な道路形状や距離感が認識しずらいといった問題点がある。
【0014】
また、平面的な地図表示は、鳥瞰図表示とは逆に正確な道路形状や距離感が認識し易いが、広範囲の地図を表示することはできない。
【0015】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、正確な道路形状や距離感を認識させることができ、かつ、広範囲の地図を表示することのできるナビゲーション装置における地図表示装置、地図表示方法、及びナビゲーション装置における地図表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを課題としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の地図表示装置は、前記課題を解決するために、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示装置であって、地図データを、当該地図データに対応する地形を空中の一視点から該地形の所定の基準点に対して所定の俯角で透視して、該一視点から所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面に投影させた描画データに変換する地図データ変換手段と、前記視平面上に設けられた表示領域の第1領域においては、前記俯角を所定の鋭角とする点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定手段と、前記地図データ変換手段と前記視点設定手段により、前記第1領域と第2の領域の各領域における前記描画データを取得する描画データ取得手段と、前記描画データ取得手段より取得した前記表示領域の前記描画データに対応する地図を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【0017】
請求項1に記載の地図情報表示装置によれば、視点設定手段により、地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域が設けられる。この表示領域中の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対する俯角が所定の鋭角となる点に第1視点が設定され、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点が設定される。次に、地図データは、地図データ変換手段により、前記のように設定された各視点から前記俯角で透視され、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影されて描画データに変換される。そして、描画データ取得手段により、前記第1領域と第2の領域の各領域における描画データが取得され、表示手段により、前記取得した前記表示領域の前記描画データに対応する地図が表示される。その結果、表示された地図は、表示方向遠方の第1領域においては、前記俯角が鋭角となるいわゆる鳥瞰図表示となり、該第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角が直角となる平面図表示となる。従って、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示されると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示され、かつ、距離感の認識が容易となる。
また、前記第1領域が複数の連続した領域に分割され、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点が設定されるので、表示方向遠方側ほど、広い範囲にわたって経路の表示が行われる。
【0020】
請求項2に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置は、前記請求項1に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置において、前記視点設定手段は、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように、各領域の視点を設定することを特徴とする。
【0021】
請求項2に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置によれば、前記視点設定手段により、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように、各領域の視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性が確保される。
【0022】
請求項3に記載の地図表示方法は、前記課題を解決するために、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示方法であって、地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域を設け、該表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定工程と、地図データを、前記視点設定工程により設定された各視点から前記俯角で透視して、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影させて描画データに変換する地図データ変換工程と、前記地図データ変換工程より得られた前記第1領域及び第2領域の描画データに対応する地図を表示する表示工程と、を備えたことを特徴とする。
【0023】
請求項3に記載の地図情報表示方法によれば、まず、地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域が設けられる。次に、この表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に第1視点が設定され、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点が設定される。そして、地図データが、前記のように設定された各視点から前記俯角で透視され、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影されて描画データに変換される。このようにして得られた前記第1領域と第2の領域の各領域における描画データが表示されることにより、前記表示領域に前記描画データに対応する地図が表示される。その結果、表示された地図は、表示方向遠方の第1領域においては、前記俯角が鋭角となるいわゆる鳥瞰図表示となり、該第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角が直角となる平面図表示となる。従って、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示されると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示され、かつ、距離感の認識が容易となる。
また、前記第1視点の設定が行われる際に、前記第1領域が複数の連続した領域に分割され、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点が設定される。従って、移動体の進行方向である表示方向前方側ほど、広い範囲にわたって経路の表示が行われる。
【0026】
請求項4に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法は、前記請求項3に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法において、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点を設定する工程を更に備えたことを特徴とする。
【0027】
請求項4に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法によれば、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性が確保される。
【0028】
請求項5に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記課題を解決するために、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域を設け、該表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定工程と、地図データを、前記視点設定工程により設定された各視点から前記俯角で透視して、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影させて描画データに変換する地図データ変換工程と、前記地図データ変換工程より得られた前記第1領域及び第2領域の描画データに対応する地図を表示する表示工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0029】
請求項5に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることにより、まず、地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域が設けられる。次に、この表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に第1視点が設定され、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点が設定される。そして、地図データが、前記のように設定された各視点から前記俯角で透視され、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影されて描画データに変換される。このようにして得られた前記第1領域と第2の領域の各領域における描画データが表示されることにより、前記表示領域に前記描画データに対応する地図が表示される。その結果、表示された地図は、表示方向遠方の第1領域においては、前記俯角が鋭角となるいわゆる鳥瞰図表示となり、該第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角が直角となる平面図表示となる。従って、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示されると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示され、かつ、距離感の認識が容易となる。
また、当該記録媒体を、コンピュータに読み取らせることにより、前記一視点の設定が行われる際に、前記第1領域が複数の連続した領域に分割され、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点が設定される。従って、表示方向遠方側ほど、広い範囲にわたって経路の表示が行われる。
【0032】
請求項6に記載のナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記請求項5に記載のナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各視点を設定する工程を、更にコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0033】
請求項6に記載のナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることにより、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性が確保される。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明を自動車等における車両ナビゲーション装置に適用した場合について説明する。
【0035】
まず、本実施形態の車両ナビゲーション装置の全体構成について図1を用いて説明する。
【0036】
図1に示すように、本実施形態の車両ナビゲーション装置Sは、自車の方向変換時の角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する角速度センサ1と、車輪の回転に伴って出力される所定周期のパルス信号におけるパルス数をカウントすることにより車輪一回転当たりのパルス数を算出し、当該一回転当たりのパルス数に基づく走行距離データを出力する走行距離センサ2と、GPS衛星からの電波を受信してGPS測位データを出力すると共に、自車の進行方向の絶対方位データを出力するGPSレシーバ3と、相対方位データ、角速度データ、走行距離データ、GPS測位データ及び絶対方位データに基づいて、ナビゲーション装置全体の制御を行うシステムコントローラ4と、各種データを入力するためのリモコン装置等の入力装置10と、システムコントローラ4による制御の下、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)ディスクDKから車線数、道幅等を示す道路データを含む地図データや各施設の名称あるいは詳細情報を示すデータ等の各種データ、並びに後述する地図情報表示制御プログラムを読み出し、出力するCD−ROMドライブ11と、システムコントローラ4による制御の下、各種表示データを表示する表示ユニット12と、システムコントローラ4による制御の下、各種音声データを再生し、出力する音響再生ユニット17とを備えて構成されている。
【0037】
また、システムコントローラ4は、GPSレシーバ3等の外部センサとのインターフェース動作を行うインターフェース部5と、システムコントローラ4全体を制御するCPU6と、システムコントローラ4を制御する制御プログラム等が格納されたROM(Read Only Memory)7と、図示しない不揮発性メモリ等を有し、入力装置10を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納するRAM8とを備えており、入力装置10、CD−ROMドライブ11、表示ユニット12及び音響再生ユニット17とは、バスライン9を介して接続されている。
【0038】
表示ユニット12は、バスライン9を介してCPU6から送られる制御データに基づいて表示ユニット12全体の制御を行うグラフィックコントローラ13と、VRAM(Video RAM)等のメモリからなり、即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ14と、グラフィックコントローラ13から出力される画像データに基づいて、LCD装置、CRT表示装置等のディスプレイ16を表示制御する表示制御部15とを備えて構成されている。
【0039】
音響再生ユニット17は、CD−ROMドライブ11またはRAM8からバスライン9を介して送られる音声ディジタルデータのD/A変換を行うD/Aコンバータ18と、D/Aコンバータ18から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器19と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して外部出力するスピーカ20とを備えて構成されている。
【0040】
本実施形態のナビゲーション装置は、以上のような構成により、使用者が入力装置10により目的地点等を入力すると、この入力情報を基にシステムコントローラ4によりCD−ROMディスクDK内に記憶された地図データ等が読み出され、表示ユニット12に表示するようになっている。
【0041】
そして、この地図表示の方法には、道路地図を上空から斜めに見下ろしたように、地図に対応する地形を空中の一点から透視した3次元表示による方法と、平面的に表示する2次元表示による方法がある。
【0042】
前者は広範囲の地図を表示できるが、道路形状や距離感が認識しにくく、後者は道路形状や距離感の認識は容易であるが、広範囲の地図を表示できないという、互いに長所と短所を補い合う関係にある。
【0043】
そこで、本実施形態においては、地図の描画領域を、2次元描画領域と、3次元描画領域とに分け、ディスプレイ16上に2次元表示と3次元表示とを同時に行うように構成したものである。
【0044】
前記2次元描画領域と3次元描画領域の分割は、それぞれの地図表示の特質をふまえて行われる。つまり、広範囲の地図表示が可能な3次元表示地図を自車前方方向の領域に表示し、道路形状や距離感を認識し易い2次元表示地図を自車位置周辺の領域に表示するようにした。
【0045】
以下、本実施形態における地図表示処理について説明する。
【0046】
まず、図2のフローチャートを用いて、本実施形態における地図表示処理の全体を説明する。なお、以下に説明する地図表示処理は、地図データ変換手段、視点設定手段、描画データ取得手段として機能するCPU6またはグラフィックコントローラ13等において実行されるものであり、車両ナビゲーション装置S全体を制御してナビゲーション動作を実行するメインナビゲーションプログラムの一部として実行される。従って、メインナビゲーションプログラム実行中に所定の指定操作が入力装置10において行われたとき、以下の地図表示処理が行われることになる。
【0047】
また、以下の処理を実現するための制御プログラムは、記録媒体としてのCD−ROMディスクDKに予め格納されており、必要に応じてCD−ROMドライブ11を介して読み出されるものである。
【0048】
まず、入力装置10において、地図表示を2次元表示と3次元表示の合成表示にする旨の指示が入力されたとき、所定のメインナビゲーションプログラムから次の処理が実行される。
【0049】
始めに、現在地から目的地までの通過予定経路としての設定経路が設定され、RAM8に記憶されているか否かが判定される。そして、設定経路が設定されている場合には、当該設定経路がより遠方まで表示されるように3次元地図変換における視線の方位(以下、表示方位という)が当該設定経路を含むように算出される(ステップS1)。次に、当該算出された表示方位と車両の現在位置を考慮して、当該現在位位置を含み、かつ、表示方位で示される方向の表示位置周辺の地図データ(地点名称等の名称データを含む)がCD−ROMディスクDKからCD−ROMディスクドライブ11を介して読み出され、RAM8に一時的に記憶される(ステップS2)。
【0050】
また、設定経路が設定されていない場合には、車両の現在位置及び現在の進行方向を考慮して当該進行方向が前記表示方位として算出され、上述と同様に表示位置周辺の地図データの読み込みが行われる。
【0051】
必要な地図データがRAM8に記憶されると、次に、記憶されている地図データから当該地図データに含まれる道路データ、背景データ、及び名称データ(地点名称、著名施設名、道路名等を表す文字そのもの及び学校、警察署、工場等の地図記号を表す図形並びにコンビニエンスストア、ガソリンスタンド等を示す指標(ランドマーク)を表す図形を含む)が抽出され、前記合成表示に必要な基本地図データの座標変換処理が行われる(ステップS3)。具体的には境界線より前方の領域については3次元地図データを生成し、また、境界線より後方の領域については2次元地図データを生成し、更に3次元描画領域については、名称データについても3次元表示データを生成して、一時的にRAM8に格納する。この処理の詳細については、後述する。
【0052】
次に、RAM8に格納されている前記それぞれの地図データを、ディスプレイ20に表示すべき一枚の地図画像データに変換し(ステップS4)、次に、CPU6により算出された車両の現在位置に対応する現在位置指標並びに設定経路上の目的地までの距離等の付加情報に対応する画像の画像データを作成し(ステップS5)、最後にこれらの地図画像データ及び車両・付加情報画像データを画像メモリに格納し(ステップS6)、ナビゲーションプログラムに戻る。
【0053】
その後は、表示制御部15により制御されるタイミングで地図画像データ及び車両・付加情報画像データが画像メモリから読み出され、対応する表示地図がディスプレイ16に表示されることとなる。
【0054】
次に、前記ステップS3の基本地図データ座標変換処理について説明する。この処理は、図3のフローチャートに表されており、まず、ステップS2でRAM8に記憶された道路データ、川などの背景データ、名称データの描画要素数nを取得する(ステップS10)。そして、以下の処理を描画要素数nが0になるまで、つまり全描画要素について行う。つまり、描画要素数nが0でなければ(ステップS11;NO)、一つの描画要素を構成する座標点数mを取得し(ステップS12)、座標点数mが0になるまで(ステップS13;NO)、即ち全座標点について2次元地図描画領域と3次元地図描画領域のそれぞれの地図用座標変換処理が行われる。なお、これらの座標変換処理の詳細については後述する。
【0055】
まず、最初の座標点について2次元地図用に座標変換を行い(ステップS14)、座標変換後の描画座標が2次元地図描画領域内であれば(ステップS15;NO)、その座標変換後の描画座標をRAM8に格納する(ステップS18)。しかし、その座標変換後の描画座標が2次元地図描画領域外である場合は(ステップS15;YES)、3次元地図用の座標変換を行う(ステップS16)。
【0056】
そして、その座標変換後の描画座標が、3次元地図描画領域内であれば(ステップS17;NO)、その座標変換後の描画座標をRAM8に格納する(ステップS18)。しかし、3次元地図描画領域を超えた場合には(ステップS17;YES)、本実施形態における地図の描画領域外となるので、その描画座標については採用せず、座標点数Mをディクリメントして(ステップS19)、次の座標点について同様の処理を行う(ステップS14〜ステップS19)。
【0057】
そして、全座標点について上述の座標変換処理を行った後は(ステップS13;YES)、RAM8に格納済みの描画座標を使用して、描画要素を描画するための描画記述データを作成する(ステップS20)。次に、描画要素数nをディクリメントして(ステップS21)、上述した処理を繰り返す(ステップS11〜ステップS20)。
【0058】
以上のような処理により、表示位置周辺の道路データ、背景データ、及び名称データのそれぞれについて、2次元地図用描画記述データ及び3次元地図用描画記述データが作成され、図2のステップS4においてこれらの描画地図データが展開されて地図画像データへの変換が行われる。
【0059】
次に、上述の座標変換処理における2次元地図用座標変換処理及び3次元地図用座標変換処理について詳しく説明する。
【0060】
まず、2次元地図用座標変換処理を図4に基づいて詳しく説明する。この2次元地図用座標変換が行われる際には、2次元地図は、図4に示すXYZ座標軸におけるXY平面上に表現される。図4はZ軸上の点からXY平面を見た図である。このXY平面上の地図領域を、XY平面上の所定の視点からXY平面に対して垂直な方向に見下ろした映像を、その視線方向に対して垂直に配置された視平面に投影させることにより2次元地図用の座標変換が行われる。図4に示す例では、説明を簡単にするために、Z軸上に視点E(0,0,Z0)を設け、この視点EからZ軸方向に前記地図領域を見下ろした映像を、Z軸に垂直に配置された視平面Sに投影させることとする。すると、図4に示すように、視点Eと視平面Sとの距離はd、また、視点EのXY平面からの高さはh1と、それぞれ初期設定あるいは使用者の設定により既知の値なので、前記距離dと高さh1との比を求めることにより、XY平面上の任意の点の視平面Sへの座標変換、即ち2次元地図用座標変換が行われる。
【0061】
次に、3次元地図用座標変換処理を図5に基づいて詳しく説明する。図5は図4と同様にZ軸上の点からXY平面を見た図であるが、XY平面は視点Eからの視線に対してθの角度を有して傾けられているところが図4と異なる。
【0062】
3次元地図用座標変換が行われる際にも、3次元地図は、図5に示すXY平面上に表現されている。そして、3次元地図用座標変換においては、XY平面上の地図領域に対して垂直ではなく、地図領域に対して角度θの視線の方向から見下ろした映像を、その視線方向に対して垂直に配置された視平面Sに投影させる。
【0063】
このことは、2次元地図用座標変換時の視点Eと同じ位置に3次元地図用座標変換の視点Eを固定したとすると、視点Eからの視線に対してθの角度をもって傾けたXY平面の視平面Sへの投影を行うことと等価である。
【0064】
従って、例えば点Aを例にとると、点Aから視点Eまでの前記視線方向の高さh2が既知であるから、前記2次元地図用座標変換と同様に視点Eから視平面Sまでの距離dと前記高さh2との比を求めることにより、XY平面上の任意の点Aについての視平面Sへの座標変換が行われることになる。
【0065】
前記高さh2は、まず、視点Eの視線とXY平面との交点YからXY平面上の点Aまでの距離YA、及び角度θを用いて奥行き成分YBを求め、次に、この奥行き成分YBと前記高さh1とを加えることにより求められる。そして、前記距離dとこの高さh2(=h1+YB)の比を求めることにより、点Aの視平面Sへの投影が行われる。
【0066】
以上それぞれ説明した手法により、2次元地図用座標変換と3次元地図用座標変換が行われるが、本実施形態においては、図6のように、表示方向(例えば進行方向)前方に3次元地図用座標変換を施し、広範囲の領域の表示を行うと共に、自車周辺においては、2次元地図用座標変換を施して、形状と距離感を重視した表示を行うようにした。
【0067】
また、図6におけるY軸は、2次元地図表示と3次元地図表示の表示切り換えの境界線となり、この境界線の前後では、それぞれの表示領域における縮尺が一致するので、表示の連続性が確保されている。
【0068】
以上のような3次元座標変換及び2次元座標変換を行って、地図表示を行うことにより、図8に示すように、現在の車両位置の周辺は2次元地図表示が行われ、車両の進行方向前方側においては3次元表示が行われる。
【0069】
これにより、車両位置の周辺においては、道路形状及び距離感を正確に認識することができ、進行方向前方においては目的地近くまでの広い範囲にわたって経路を認識することができる。
【0070】
また、本実施形態においては、3次元表示領域にグリッドGを表示させるようにしたので、3次元地図上における距離感等を認識し易くしている。
【0071】
なお、3次元表示領域における俯角θは、固定された値でなくても良く、多段階に設定することもできる。例えば図7に示す例では、俯角θ1、θ2(θ1<θ2)により3次元地図の座標変換を行っている。点A’を例にとると、視線とXY平面の交点Y2を求め、まず、高さh3を求める。次に、線分Y2A’と俯角θ1と先に求めた高さh3より高さh4を求める。これにより、上述した方法と同様の方法で3次元地図の座標変換を行うことができる。そして、このように複数の俯角を用いることにより、遠方方向を更に広範囲に表示することができる。
【0072】
更に、θ<…<θn<90°としたn個の俯角により3次元地図の座標変換を行うことも可能である。
【0073】
【発明の効果】
請求項1に記載の地図表示装置によれば、視平面上に設けられた表示領域を、第1領域と第2領域に分割し、第1領域では一点透視投影法における俯角を所定の鋭角とする点に第1視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域では前記俯角を直角とする点に第2視点を設定して、第1領域では3次元地図表示を、第2領域では2次元地図表示を行うようにしたので、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示することができると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示することができ、かつ、距離感の認識を容易にすることができる。
また、前記第1領域を更に複数の連続した領域に分割し、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、前記表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定するようにしたので、表示方向遠方側ほど、より一層広い範囲にわたって経路の表示を行うことができ、2次元地図表示領域に近いほど2次元地図と同様に正確な情報の認識が可能となる。
【0075】
請求項2に記載の地図情報表示装置によれば、前記視点設定手段により、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性を確保することができ、2次元地図と3次元地図とを一体として把握することができるので、経路をより一層的確に認識することができる。
【0076】
請求項3に記載の地図表示方法によれば、視平面上に設けられた表示領域を、第1領域と第2領域に分割し、第1領域では一点透視投影法における俯角を所定の鋭角とする点に第1視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域では前記俯角を直角とする点に第2視点を設定して、第1領域では3次元地図表示を、第2領域では2次元地図表示を行うようにしたので、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示することができると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示することができ、かつ、距離感の認識を容易にすることができる。
また、前記第1領域を更に複数の連続した領域に分割し、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定するようにしたので、移動体の進行方向である表示方向前方側ほど、より一層広い範囲にわたって経路の表示を行うことができ、2次元地図表示領域に近いほど2次元地図と同様に正確な情報の認識が可能となる。
【0078】
請求項4に記載の地図情報表示方法によれば、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性を確保することができ、2次元地図と3次元地図とを一体として把握することができるので、経路をより一層的確に認識することができる。
【0079】
請求項5に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、前記制御プログラムをコンピュータに読み取らせることにより、視平面上に設けられた表示領域を、第1領域と第2領域に分割させ、第1領域では一点透視投影法における俯角を所定の鋭角とする点に第1視点を設定させ、前記第1領域に連続する第2領域では前記俯角を直角とする点に第2視点を設定させて、第1領域では3次元地図表示を、第2領域では2次元地図表示を行わせるようにしたので、表示方向遠方においては、経路が目的地近くまで広い範囲にわたって表示することができると共に、移動体の現在位置周辺においては、道路形状が正確に表示することができ、かつ、距離感の認識を容易にすることができる。
また、当該記録媒体を、コンピュータに読み取らせることにより、前記第1領域を更に複数の連続した領域に分割させ、複数の視点で構成される前記第1視点の中から、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定させるようにしたので、表示方向遠方側ほど、より一層広い範囲にわたって経路の表示を行うことができ、2次元地図表示領域に近いほど2次元地図と同様に正確な情報の認識が可能となる。
【0081】
請求項6に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることにより、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点が設定されるので、隣り合う領域の連続性を確保することができ、2次元地図と3次元地図とを一体として把握することができるので、経路をより一層的確に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態における地図情報表示制御処理の全体を示すフローチャートである。
【図3】本発明の一実施形態における地図情報表示制御処理中の基本地図データ座標変換処理の詳細を示すフローチャートである。
【図4】2次元地図用座標変換を説明する図である。
【図5】3次元地図用座標変換を説明する図である。
【図6】本発明の一実施形態における2次元地図用座標変換と3次元地図用座標変換との併用例を説明する図である。
【図7】3次元地図用座標変換を複数の俯角により行う例を説明する図である。
【図8】本発明の一実施形態における地図表示例を示す図である。
【図9】3次元地図用座標変換の概要を示す図である。
【図10】3次元地図表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…角速度センサ
2…走行距離センサ
3…GPSセンサ
4…システムコントローラ
5…インターフェース
6…CPU
7…ROM
8…RAM
9…バスライン
10…入力装置
11…CD−ROMドライブ
12…表示ユニット
13…グラフィックコントローラ
14…バッファメモリ
15…表示制御部
16…ディスプレイ
17…音響再生ユニット
18…D/Aコンバータ
19…増幅器
20…スピーカ
S…ナビゲーション装置
DK…CD−ROMディスク
Claims (6)
- 地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示装置であって、
地図データを、当該地図データに対応する地形を空中の一視点から該地形の所定の基準点に対して所定の俯角で透視して、該一視点から所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面に投影させた描画データに変換する地図データ変換手段と、
前記視平面上に設けられた表示領域の第1領域においては、前記俯角を所定の鋭角とする点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定手段と、
前記地図データ変換手段と前記視点設定手段により、前記第1領域と第2の領域の各領域における前記描画データを取得する描画データ取得手段と、
前記描画データ取得手段より取得した前記表示領域の前記描画データに対応する地図を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示装置。 - 前記視点設定手段は、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点を設定することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置。
- 地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示方法であって、
地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域を設け、該表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定工程と、
地図データを、前記視点設定工程により設定された各視点から前記俯角で透視して、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影させて描画データに変換する地図データ変換工程と、
前記地図データ変換工程より得られた前記第1領域及び第2領域の描画データに対応する地図を表示する表示工程と、を備えたことを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示方法。 - 隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点を設定する工程を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法。
- 地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
地図データに対応する地形を透視する空中の一視点から、所定間隔を有して視線方向に対して垂直に設けられた視平面上に、表示領域を設け、該表示領域の第1領域においては、前記地形の所定の基準点に対して俯角が所定の鋭角となる点に複数の視点で構成された第1視点を設定するものであって当該第1領域を複数の連続した領域に分割し、表示方向遠方側の領域ほど、前記俯角を小さくする点に対応する視点を設定し、前記第1領域に連続する第2領域においては、前記俯角を直角とする点に第2視点を設定する視点設定工程と、
地図データを、前記視点設定工程により設定された各視点から前記俯角で透視して、前記視平面上の前記第1領域及び第2領域に投影させて描画データに変換する地図データ変換工程と、
前記地図データ変換工程より得られた前記第1領域及び第2領域の描画データに対応する地図を表示する表示工程とを、
コンピュータに実行させることを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、隣り合う領域の境界線における縮尺が一致するように各領域の視点を設定する工程を、更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項5に記載のナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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