JP3888432B2 - 携帯ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は携帯ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ユーザの現在位置と進むべき方向とを地図上に示した経路画像をＧＰＳ、方位センサ等を用いて画面表示する携帯ナビゲーション装置が知られている。例えば特開２００１−９９６６４号公報に開示されている携帯ナビゲーション装置によると、ユーザの進む方向が画面上で常に上方向になるように経路画像が画面表示される。ユーザは画面表示された経路画像と眼前の景色とを見比べて自分の進むべき方向を判断する。ユーザが経路画像と眼前の景色とを見比べて進むべき方向を判断できる程度の縮尺で画面に経路画像を表示する場合、現在地からある程度離れた目的地はその画面内に表示されない。特に画面サイズが小さいときには、目的地にかなり接近しなければその経路画像に目的地が表示されることはない。目的地を表示するには画面を切り替えることでより広い範囲を表す経路画像を表示する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、経路画像と眼前の景色とを見比べて自分の進むべき方向を判断するとき、経路画像から目を離して周囲の景色を見渡すことになる。このとき、現実空間のいずれの方向が経路画像に進むべき方向として示されている方向であるかは、画面表示された２次元画像の地図、眼前の３次元画像の景色、目的地のおおまかな方角、辿ってきた経路等の認識に基づいて総合的に判断される。しかし、ユーザが経路画像と眼前の景色とを見比べて進むべき方向を判断できる程度の縮尺で目的地が表示される状況は限られている。また、画面に目的地が表示されているとしても、画面表示された２次元画像の地図と眼前の３次元画像の景色を見比べることのみによって現実空間での目的地の方角を認識することは不慣れな者にとって困難である。したがって、経路画像を画面表示する従来の携帯ナビゲーション装置によると、自分の進むべき方向を判断することは不慣れな者にとって困難である。
【０００４】
また、特開２００１−７４４９３号公報に開示されるようなヘッドマウントディスプレイ及びイヤホンを用いた携帯ナビゲーション装置では、経路画像と眼前の景色とを見比べる必要がない。しかし、ヘッドマウントディスプレイに表示されるアイコンやイヤホンから出力される音像が定位している仮想空間は、ユーザが首を回すことでヘッドマウントディスプレイを透過して認識される現実空間に対してずれるため、携帯ナビゲーション装置から出力される画像や音の情報をユーザが誤って認識し、方向感覚を喪失するおそれがある。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するために創作されたものであって、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することを容易にする携帯ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る携帯ナビゲーション装置は、画面を有する本体と、前記本体に設けられる第一方位センサと、両耳にそれぞれ装着されるスピーカーと、頭部に装着される第二方位センサと、現在地の位置情報を取得する手段と、目的地の位置情報を入力する手段と、前記現在地から前記目的地までの経路を表し前記画面に表示されると画像内の方位が現実空間の方位に一致する経路画像を前記現在地の位置情報と前記目的地の位置情報と前記第一方位センサの出力とに基づいて生成し、前記経路画像を前記画面に表示する表示制御手段と、前記第二方位センサの出力に基づいて前記現在地から前記目的地までの中継地の現在方位又は前記目的地の現在方位に前記スピーカーから出力される音の音像を定位させる音制御手段と、を備える。この携帯ナビゲーション装置によると、目的地等の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて楽音の出力条件が変更されるため、ユーザはスピーカーから出力される楽音によって現実空間において目標とすべき方位を容易に認識できる。したがって、この携帯ナビゲーション装置によると、ユーザは経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。尚、頭部正面方向とは顔面が向いている方向をいう。
【０００８】
また、この携帯ナビゲーション装置によると、現実空間において目標とすべき方位をユーザに常時認識させておくことができるため、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することがさらに容易になる。
【０００９】
さらに、本発明に係る携帯ナビゲーション装置によると、音制御手段は、中継地又は目的地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて楽音の音量を変更することを特徴とする。この携帯ナビゲーション装置によると、現実空間において目標とすべき方位をユーザに常時認識させておくことができるため、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することがさらに容易になる。
【００１０】
さらに、本発明に係る携帯ナビゲーション装置によると、表示制御手段は、経路画像を生成するための地図情報を無線通信で取得することを特徴とする。この携帯ナビゲーション装置によると、大容量の記憶装置が不要である。
【００１１】
尚、本発明に係る携帯ナビゲーション装置に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源とプログラムにより機能が特定されるハードウェア資源との任意の組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例について図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例によるナビゲーションシステムを示す模式図である。本実施例のナビゲーションシステムは、携帯ナビゲーション装置１０、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２、基地局４、サーバ・コンピュータ６等から構成されている。ＧＰＳ衛星２は携帯ナビゲーション装置１０に軌道情報を発信する。サーバ・コンピュータ６は基地局４を通じ携帯ナビゲーション装置１０等の端末と通信する。
【００１３】
図３は、携帯ナビゲーション装置１０の外観を示す模式図である。携帯ナビゲーション装置１０は、装置本体１２とヘッドホン１４とを備える。
装置本体１２は、携帯電話機、ＰＨＳ機器、ＰＤＡ機器等の通信機能を備えた携帯型電子機器として構成されている。装置本体１２は表示装置２２、複数の入力キー２６、ＬＣＤ方位センサ２８、ＧＰＳアンテナ３０及び送受信アンテナ３２を備え、表示装置２２及び複数の入力キー２６は携帯型電子機器のハウジング２０の一面に組み込まれている。
【００１４】
表示装置としてのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２２は、概ね矩形の画面２４を有する。ＬＣＤ２２の画面２４上の上方向がＬＣＤ２２の基準方向である。ＬＣＤ２２は、地図画像、地図画像に経路案内用のアイコンを重ね合わせた経路画像等を画面に表示する。ＬＣＤ２２としてはモノクロ表示式、カラー表示式のいずれを使用してもよく、またバックライトを備えた透過型、バックライトを省略可能な反射型又は半透過型のいずれを使用してもよい。また携帯型電子機器と一体化したものではなく、ＬＣＤの代わりにエレクトロルミネセンスディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを表示装置として使用してもよい。ユーザの頭部に装着可能なヘッドマウントディスプレイを表示装置として使用してもよい。
【００１５】
複数の入力キー２６は、ＬＣＤ２２の画面２４の下方に配列されている。各入力キー２６は、携帯ナビゲーション装置１０によるナビゲーション機能の開始を指示したり目的地の位置情報を入力したりするための入力手段として機能する。入力キー２６としては、プッシュキーや十字キーを使用してもよいし、画面一体型のタッチパネルを使用してもよい。
【００１６】
ＬＣＤ方位センサ２８はハウジング２０内に収容されている。ＬＣＤ方位センサ２８はＬＣＤ２２の基準方向の方位を検出し、検出した方位に応じたアナログ信号を出力する。ＬＣＤ方位センサ２８としては各種の地磁気センサを使用でき、例えば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子あるいはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子を互いに垂直な２軸に１つずつ、例えばＬＣＤ２２の基準方向軸とこれに垂直な方向軸とに１つずつ配置し各軸に配置された素子から出力信号を取り出すものを使用する。
【００１７】
ＧＰＳアンテナ３０はハウジング２０から突出してもしくは内蔵して設けられている。ＧＰＳアンテナ３０は、現在地の位置情報を特定するための軌道情報をＧＰＳ衛星２から受信する。
送受信アンテナ３２はハウジング２０から突出して設けられている。送受信アンテナ３２は、サーバ・コンピュータ６に通信回線で接続された基地局４と無線通信するためのものである。送受信アンテナ３２が基地局４との無線通信を通じてサーバ・コンピュータ６から取得する情報は地図情報、経路情報、楽音情報等である。
【００１８】
ヘッドホン１４は、ヘッドバンド３６、スピーカー手段としての一対のイヤホン３８Ｌ，３８Ｒ及び頭部方位センサ３４を有する。イヤホン３８Ｌ，３８Ｒ及び頭部方位センサ３４と装置本体１２とはケーブル４０で電気的に接続してもよいし、ワイヤレス接続してもよい。
【００１９】
ヘッドバンド３６は約半周の円弧状に湾曲した弾性変形可能な帯状部材で構成されている。ヘッドバンド３６はその両端部の対向方向がユーザの頭部の左右方向軸に平行となる姿勢で頭部に装着され、ヘッドバンド３６の姿勢で頭部正面方向が判別される。
一対のイヤホン３８Ｌ，３８Ｒはヘッドバンド３６の両端部にそれぞれ設けられ、ヘッドバンド３６が頭部に装着されることで左右の耳に押し当てられる。イヤホン３８Ｌ，３８Ｒは電気信号を音響信号に変換し楽音を出力する。
【００２０】
頭部方位センサ３４はヘッドバンド３６の長手方向中央部に設けられ、ヘッドバンド３６が頭部に装着されることで頭部の頂部に位置させられる。頭部方位センサ３４は、ヘッドバンド３６の姿勢を検出することで頭部の正面方向の方位を検出し、検出した方位に応じたアナログ信号を出力する。頭部方位センサ３４としてはＬＣＤ方位センサ２８の場合と同様に各種の地磁気センサを使用でき、例えば互いに垂直な２軸に１つずつ、例えば頭部正面方向軸とこれに垂直な方向軸とに１つずつ配置したＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子から出力信号を取り出すものを使用する。尚、頭部方位センサ３４は頭部正面方向の方位を検出できる位置であればヘッドバンド３６のどの位置に設けてもよい。また頭部方位センサ３４はイヤホン３８Ｌ又は３８Ｒに設けてもよい。この場合、イヤホン３８Ｌ及び３８Ｒのいずれか一方に頭部方位センサ３４を設けることになるので、ヘッドバンド３６は必須ではなくなる。またこの場合、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒは頭部の側部に位置するので、イヤホン３８Ｌ又は３８Ｒの姿勢で頭部正面方向を判別する。
【００２１】
図４は、携帯ナビゲーション装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御部６０は、ＣＰＵ６２と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるメモリ６４と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）６５とを備えたマイクロコンピュータで構成されている。制御部６０はバスを介して入力検出部５０、ＬＣＤ方位検出部５２、頭部方位検出部５４、受信部５６、通信部５８、画像処理部６６及び楽音処理部６８に接続されている。制御部６０はメモリ６４に予め記憶された制御プログラムをＣＰＵ６２で実行することにより、携帯ナビゲーション装置１０の全体を制御してナビゲーション機能を実現する。
【００２２】
制御部６０のメモリ６４にはそのＲＯＭ部分に、携帯ナビゲーション装置１０の各種機能を実現するための制御プログラムが記憶される他、そのＲＡＭ部分に地図情報、ＬＣＤの基準方向（ＬＣＤ基準方向）の方位情報、頭部正面方向の方位情報、現在地での進むべき方位を示す案内情報、楽音情報、現在地の位置情報、目的地の位置情報、目的地の方位情報等が記憶される。尚、通信部５８を通じて地図情報及び楽音情報を適時サーバ・コンピュータ６からその都度必要な分だけダウンロードしてメモリ６４のＲＡＭ部分に記憶することでメモリ６４の小容量化を実現してもよいし、大容量のＲＯＭで構成されているメモリ６４に広範囲の地図情報及び楽音情報を一括して記憶しておくようにしてもよい。
【００２３】
入力検出部５０は、入力キー２６から入力される各種の指示、目的地の位置情報等を検出して後段の制御部６０等へ送出する。
ＬＣＤ方位検出部５２及び頭部方位検出部５４はそれぞれ、例えば増幅器、Ａ／Ｄ変換器、論理回路等から構成される。ＬＣＤ方位検出部５２は、ＬＣＤ方位センサ２８の２つの出力信号にそれぞれ増幅，Ａ／Ｄ変換等の処理を施し、論理演算によりＬＣＤ基準方向の方位を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。頭部方位検出部５４は、頭部方位センサ３４の２つの出力信号にそれぞれ増幅，Ａ／Ｄ変換等の処理を施し、論理演算により頭部正面方向の方位を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。
【００２４】
受信部５６は例えば、同調回路，局部発信器，周波数変換器，ミキサ等を備えたＲＦフロントエンド、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、マイクロコンピュータ等から構成される。受信部５６は、ＧＰＳアンテナ３０で受信した複数のＧＰＳ衛星２の軌道情報に基づいて緯度及び経度等の現在地の位置情報を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。尚、受信した軌道情報をサーバ・コンピュータ６に送信しサーバ・コンピュータ６で携帯ナビゲーション装置１０の現在地の位置情報を生成して返信してもよい。
【００２５】
通信部５８は、制御部６０から出力される情報を搬送波で搬送可能な信号に変調し送受信アンテナ３２から基地局４に送信する。また通信部５８は、基地局４から送信され送受信アンテナ３２で受信した信号を復調して生成されるディジタル情報を制御部６０に出力する。
【００２６】
画像処理部６６は、ＬＣＤ２２の駆動回路、ＤＳＰ等から構成される。画像処理部６６は、メモリ６４に記憶されている地図情報等に基づき地図画像等をＬＣＤ２２の画面２４に表示させる。画像処理部６６は、地図情報がBitmap形式等のラスタデータである場合、ラスタデータの所定範囲分をメモリ６４から読み出して地図画像を画面２４に表示させる。また画像処理部６６は、地図情報がベクトルデータである場合、メモリ６４から読み出したベクトルデータに基づいてラスタデータを生成し、生成したラスタデータに基づいて地図画像を画面２４に表示させる。また画像処理部６６は例えば図１に示すように、ユーザの現在地及び進むべき方向を示す案内アイコン８０や、目的地を示す目的地アイコン８２等を地図画像に重ねて画面２４に表示させる。
【００２７】
楽音処理部６８は、音源回路７０、音響信号処理部７２等で構成される。楽音処理部６８は、メモリ６４に記憶されている楽音情報が表す楽音を所定の出力条件でイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。
音源回路７０は、メモリ６４に記憶されている楽音情報に基づいてイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する楽音信号を生成する。楽音情報がモノラル記録の曲データを表している場合、音源回路７０は１チャンネルの楽音信号を生成し、また楽音情報がステレオ記録の曲データを表している場合、音源回路７０は例えば２チャンネルの楽音信号を生成する。音源回路７０による楽音信号の生成方式としては、波形メモリ方式、ＦＭ方式、物理モデル方式、高調波合成方式、フォルマント合成方式、アナログシンセサイザ方式、アナログシミュレーション方式等を採用できる。
【００２８】
音響信号処理部７２は音源回路７０から出力される楽音信号に対し、制御部６０から指定される出力条件にしたがって、音像を定位させる処理、あるいは音量レベルを調節する処理等を行う。音像を定位させる処理では、ヘッドホン１４の基準方向、例えば頭部正面方向に対し左右方向の所定の角度差θで交わる方向に音像が定位するように楽音信号に対して音像定位制御処理を施し、処理した信号をイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。角度差θは、制御部６０で目的地の方位と頭部正面方向の方位との角度差として求められる。ヘッドホン１４の基準方向は、ヘッドホン１４がユーザの頭部に正常に装着されることでユーザの頭部の正面方向に一致するように設定される。したがってヘッドホン１４の基準方向に対し角度差θで交わる方向に音像を定位させることで目的地の方位に音像が定位する。以下、音像を定位させる音像定位制御処理について、楽音情報がモノラル記録された楽曲を表している場合を例に採り詳細に説明する。
【００２９】
音響信号処理部７２は、音源回路７０で生成された１チャンネルの楽音信号を左右の耳用に２つのディジタルフィルタで処理し、一方のディジタルフィルタの出力信号を左のイヤホン３７Ｌに他方のディジタルフィルタの出力信号を右のイヤホン３８Ｒに入力する。各ディジタルフィルタは係数乗算器を備えたＦＩＲ型又はＩＩＲ型のフィルタであり、入力された楽音信号を楽音の伝達特性（インパルス応答）で畳み込み演算する。ここで伝達特性とは、音像を定位させる位置からユーザの鼓膜までの楽音の伝達特性をいい、例えば頭部伝達関数等で表すことができる。音響信号処理部７２は、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音についての伝達特性がそれぞれ、ヘッドホン１４の基準方向に対し角度差θで交わる方向に音像を定位させたときの特性となるように各ディジタルフィルタの係数乗算器の係数値を設定する。これにより各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒへの音響信号の周波数位相特性が変化し、音像の定位状態が変化する。
【００３０】
図５は、制御部６０が制御プログラムを実行することで実現されるナビゲーション処理の流れを示すフローチャートである。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持した状態（図１参照）にあることを前提として図５の流れに沿って説明する。
【００３１】
はじめに、入力キー２６を用いて目的地の緯度及び経度を表す目的地の位置情報をユーザに入力させる（Ｓ１１）。目的地の位置情報の入力方法としては、画面２４に表示した地図画像上で目的地の位置をユーザに選択させあるいは目的地の住所をユーザに入力させることで目的地の緯度及び経度を算定してもよいし、目的地の緯度及び経度をユーザに直接入力させてもよい。尚、地図画像上で目的地の位置を選択させるには、例えば予めメモリ６４のＲＡＭ部分に記憶された目的地周辺の地図情報を読み出す方法がある。また目的地の位置を選択させるとき地図画像における北が画面２４の上側となるように地図画像を表示することで目的地の位置情報の入力を容易にすることができる。
【００３２】
次に制御部６０は受信部５６を用いて現在地の位置情報を取得する（Ｓ１２）。尚、装置本体１２にＰＨＳ通信用の送受信機能を備えることでＰＨＳ通信網の基地局から現在地の位置情報を取得するようにしてもよい。また、ＧＰＳによる位置情報の取得は屋内や地下街では困難であることから、屋外ではＧＰＳにより位置情報を取得し、屋内や地下街ではＰＨＳ通信により位置情報を取得するようにしてもよい。
【００３３】
続いて制御部６０は目的地の位置情報と現在地の位置情報とに基づき目的地の現在方位を算定する（Ｓ１３）。尚、目的地の現在方位についてサーバ・コンピュータ６に算定させるようにしてもよい。
続いて制御部６０は通信部５８を用いて案内情報及び地図情報をサーバ・コンピュータ６から受信する（Ｓ１４）。この処理については後に詳述する。
【００３４】
続いて制御部６０はＬＣＤ方位検出部５２からＬＣＤ基準方向の現在方位を取得する（Ｓ１５）。ＬＣＤ基準方向の現在方位は例えば８方位のいずれかに近似して取得する。ＬＣＤ基準方向の現在方位をある程度大まかに取得することで、経路画像が安定して表示されることとなり経路画像が見易くなる。
【００３５】
続いて制御部６０は画像処理部６６を用いてユーザの現在地及び進むべき方向を示す案内アイコン８０を現在地周辺の地図画像に重ねた経路画像を画面２４に表示する（Ｓ１６）。このとき画像処理部６６は、地図画像においてＬＣＤ基準方向の現在方位に一致する方位が現実空間のＬＣＤ基準方向の方位に一致するように地図画像を回転させ、現在地が画面中央に位置するように現在地周辺の地図画像を画面２４に表示させる。また制御部６０は案内アイコン８０が画面２４上で指示する方向を次のように算定する。すなわち制御部６０は、案内情報が表すユーザの進むべき現実空間の方位を案内アイコン８０が画面２４上で指示するように、案内情報が示す方位及びＬＣＤ基準方向の方位に基づいて案内アイコン８０の指示方向を算定する。地図画像においてＬＣＤ基準方向の現在方位に一致する方位が現実空間のＬＣＤ基準方向の方位に一致しているため、案内アイコン８０は現実空間で進むべき方位を指示するとともに地図画像においても進むべき方位を指示する。また、地図画像に表されている領域内に目的地が入っていれば目的地アイコン８２を地図画像に重ねて目的地として表示する。
【００３６】
続いて制御部６０は頭部方位検出部５４から頭部正面方向の現在方位を取得する（Ｓ１７）。頭部正面方向の現在方位をある程度細かな精度で、例えば０．５〜１秒毎に取得することで音響信号処理部７２によるディジタルフィルタの係数値の変更を頭部正面方向の変化に敏感に追従させることができ、それによりユーザは音像定位の方位から目的地方位を頭部の向きが体の向きと異なっているときでも正確に認識できる。
続いて制御部６０はＳ１３で算定した目的地の現在方位とＳ１７で頭部方位検出部５４から取得した頭部正面方向の現在方位の角度差を、音響信号処理部７２に指定する角度差θとして算定する（Ｓ１８）。
【００３７】
続いて制御部６０は楽音処理部６８を用いて目的地方位に音像が定位するようにイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから楽音を出力させる（Ｓ１９）。このとき楽音処理部６８に角度差θを指定する情報及び楽音情報が制御部６０から送出される。尚、楽音情報は、ナビゲーション処理の開始前に予めメモリ６４に記憶しておいてもよいし、ナビゲーション処理の開始後にサーバ・コンピュータ６からダウンロードしてメモリ６４に記憶しておいてもよいし、ストリーム方式で配信されるものをナビゲーション処理に並行してダウンロードしつつメモリ６４に逐次記憶して利用するようにしてもよい。ストリーム配信を利用することで一層小容量のメモリ６４を使用できる。音響信号処理部７２に角度差θを指定する情報が入力されると、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音の音像がヘッドホンの基準方向に対し角度差θをなす方向に定位するように各ディジタルフィルタの係数値が設定される。音響信号処理部７２は音源回路７０で生成される楽音信号を処理し各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。これにより、音像が現実空間における目的地の現在方位に定位した楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。楽音の出力は、後述のＳ２０で終了判定が為されるまで継続させる。
【００３８】
続いてナビゲーション処理の終了判定を行う（Ｓ２０）。目的地と現在地が一致している場合にはナビゲーション処理を終了し、目的地と現在地が一致していない場合にはＳ１２に戻り、Ｓ１２〜Ｓ２０を繰り返し実行する。
以上、図５に基づいてナビゲーション処理の流れを説明した。
【００３９】
図６は、上記Ｓ１４における処理を示すシーケンス図である。以下、ナビゲーション装置１０がサーバ・コンピュータ６から地図情報及び案内情報を受信する流れを図６に基づいて説明する。
ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、現在地の位置情報及び目的地の位置情報をサーバ・コンピュータ６に送信し現在地周辺の地図情報及び案内情報をサーバ・コンピュータ６に要求する（Ｓ３１）。
【００４０】
ナビゲーション装置１０の現在地及び目的地の位置情報を受け取ったサーバ・コンピュータ６は、地図情報及び案内情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信するための処理を次のように行う。まず携帯ナビゲーション装置１０から取得する現在地の位置情報、目的地の位置情報及びサーバ・コンピュータ６のデータベース（ＤＢ）で管理している路線情報に基づき、現在地から目的地までの推奨経路情報を作成し、現在地の位置情報及び推奨経路情報に基づいてナビゲーション装置１０の現在地からユーザが進むべき方位を示す案内情報を作成する（Ｓ４１）。続いて携帯ナビゲーション装置１０の現在地の位置情報に基づきＤＢから携帯ナビゲーション装置１０の現在地周辺の地図情報を読み出す（Ｓ４２）。続いて、案内情報と地図情報とを基地局４を通じて携帯ナビゲーション装置１０に送信する（Ｓ４３）。
【００４１】
携帯ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、サーバ・コンピュータ６から案内情報及び地図情報を受信する（Ｓ３２）。
以上、図６に基づいて地図情報及び案内情報を受信する流れを説明した。
【００４２】
図１は、携帯ナビゲーション装置１０の画面２４及び楽音の音像について説明するための模式図である。ユーザの体位と携帯ナビゲーション装置１０の姿勢を示す紙面左側の列では、真北が紙面上で０時の方向に一致するように方位を固定して図示している。頭部の正面方向と目的地の方向との角度差を表す紙面中央の列では、頭部の正面方向を紙面上で０時の方向に固定して図示している。画面２４を示す紙面右側の列では、ＬＣＤ基準方向が紙面上で０時の方向に一致するように画面２４の上方向を固定して図示している。尚、図１において一点鎖線の矢印は頭部の正面方向を示し、実線の矢印は目的地の方向を示している。また三角形の案内アイコン８０は経路画像上でのユーザの現在地及び進むべき方向を示し、四角形の目的地アイコン８２は経路画像上での目的地を示している。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持していることを前提として、ユーザが（Ａ）〜（Ｅ）に示すように動作した場合の画面２４及び音像の変化について図１に基づき説明する。
【００４３】
（Ａ）に示す状態はユーザが頭部の正面及び胸の正面を共に北に向けた状態であり、頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが共に北となっている。
案内アイコン８０に従ってユーザが（Ａ）に示す状態から方向転換しようとまず首だけを回転させ頭部の正面を北西に向けることで、ユーザの体位は（Ｂ）に示すようになる。この動作による頭部正面方向の変化に伴い、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向の方位が変化する。変化した頭部正面方向の方位と目的地方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、頭部正面方向に一致するヘッドホン１４の基準方向と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の目的地方位に音像が定位する。尚、この動作ではＬＣＤ基準方向の方位に変化がないため、画像処理部６６は画面２４を変化させない。
【００４４】
ユーザが（Ｂ）に示す状態から体を回転させ胸の正面を北西に向けると、ユーザの体位は（Ｃ）に示すようになる。この動作によるＬＣＤ基準方向の変化に伴い、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化する。画像処理部６６は、経路画像において変化後のＬＣＤ基準方向の方位である北西が現実空間での北西に一致するように経路画像を回転させる。ユーザはＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持しているため、経路画像において画面２４の上方向に一致する方位と胸の正面方向の現実空間における方位は一致する。尚、この動作では頭部の正面方向が変化しないため、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させない。
【００４５】
ユーザが（Ｃ）に示す状態からさらに首だけを回転させ頭部の正面を西に向けると、ユーザの体位は（Ｄ）に示すようになる。この動作によると、上記（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態への動作の場合と同様に、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向が変化するので、楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることでヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の目的地方位に音像が定位する。尚、この動作ではＬＣＤ基準方向の方位に変化はないため、画像処理部６６は経路画像を回転させない。
【００４６】
ユーザが（Ｄ）に示す状態からさらに体を回転させ胸の正面を西に向けることで方向転換を終えると、ユーザの体位は（Ｅ）に示すようになる。この動作によると、上記（Ｂ）の状態から（Ｃ）の状態への動作の場合と同様に、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化するので、画像処理部６６は経路画像を回転させて経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間の胸正面方向の方位に一致させる。尚、この動作では頭部正面方向に変化がないので、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させない。
【００４７】
第１実施例の携帯ナビゲーション装置１０によると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力する楽音の音像の定位状態を変化させることで目的地の方位に音像を定位させたまま維持するので、ユーザは目的地の方位を常時正確に把握することができる。したがってユーザは方向感覚を失うことなく眼前の景色と携帯ナビゲーション装置１０の画面２４とを見比べながら進むことができるため、経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００４８】
また携帯ナビゲーション装置１０によると、経路画像において画面２４の上方向に一致する方位が常にユーザの胸の正面方向の方位に一致するように画像表示するので、ユーザは自分の進むべき方向を容易に判断できる。さらには経路画像の表示が頻繁に動く頭部に追従して回転しないため画像が静止している状態が長い。したがってユーザにとって見易い地図画像を表示できる。
【００４９】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置は、楽音の音像を目的地の方位ではなく、現在地から目的地までの中継地の方位に定位させる。以下、第２実施例の携帯ナビゲーション装置について第１実施例と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
中継地は、現在地から目的地までの推奨経路上でユーザが方向転換すべき例えば交差点やカーブ上の一地点に設定される。中継地は推奨経路上に少なくとも１つ設定される。以下、携帯ナビゲーション装置１０がサーバ・コンピュータ６から案内情報、地図情報及び中継地の位置情報を受信して中継地の方位に楽音の音像を定位させる処理について説明する。
【００５１】
第１実施例と同様にして現在地及び目的地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０から受け取ったサーバ・コンピュータ６はまず推奨経路情報を作成する。次にサーバ・コンピュータ６は、その推奨経路情報に基づき案内情報を作成するとともに推奨経路上で現在地に最も近い中継地の位置（緯度及び経路）を特定する。次にサーバ・コンピュータ６は案内情報及び地図情報とともに中継地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信する。尚、ユーザが目的地に接近した結果、現在地と目的地との間に中継地が存在しなくなった場合には、中継地の位置情報の代わりに目的地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信する。
【００５２】
携帯ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、サーバ・コンピュータ６からの案内情報、地図情報、現在地に最も近い中継地（直近中継地）の位置情報を受信する。制御部６０は、直近中継地の位置情報と現在地の位置情報とに基づき直近中継地の現在方位を算定する。尚、直近中継地の現在方位はサーバ・コンピュータ６で算定するようにしてもよい。
【００５３】
また図７に示すように、第１実施例と同様に画像処理部６６は現在地及び進むべき方向を示すアイコン８０を地図画像に重ね、さらに直近中継地の位置情報に基づいてその中継地を表す中継地アイコン９０を地図画像に重ねて画面２４に表示させる。
【００５４】
制御部６０は、直近中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差を音響信号処理部７２に指定する角度差θとして算定し、算定した角度差θを指定する情報と楽音情報とを楽音処理部６８に送出する。音響信号処理部７２に角度差θを指定する情報が入力されると、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音の音像が、ヘッドホンの基準方向に対し角度差θをなす方向に定位するように各ディジタルフィルタの係数値が設定される。音響信号処理部７２は音源回路７０で生成される楽音信号を処理し、処理された信号を各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。これにより、現実空間における直近中継地の現在方位に音像定位する楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。尚、ユーザが目的地に接近した結果、現在地と目的地との間に中継地が存在しなくなった場合には、音像が現実空間における目的地の現在方位に定位した楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。
【００５５】
図７及び図８は、画面２４及び楽音の音像について説明するための模式図である。ユーザの体位と携帯ナビゲーション装置１０の姿勢を示す紙面左側の列では、紙面上で真北が０時の方向に一致するように方位を固定して図示している。画面２４を示す紙面右側の列では、ＬＣＤ基準方向が紙面上で０時の方向に一致するように画面２４の上方向を固定して図示している。尚、図７及び図８において実線の矢印は目的地の方向を示している。また三角形の案内アイコン８０は経路画像上でのユーザの現在地及び進むべき方向を示し、四角形の目的地アイコン８２は経路画像上での目的地を示し、丸形の中継地アイコン９０は経路画像上での直近中継地を示している。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持していることを前提として、ユーザが（ａ）〜（ｅ）に示すように動作した場合の画面２４及び楽音の変化について図７及び図８に基づき説明する。
【００５６】
図７に示す状態（ａ）はユーザが頭部及び胸の正面を共に北に向けた状態であり、頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが共に北となっている。
案内アイコン８０に従ってユーザが（ａ）に示す状態から方向転換し直近中継地の方位である西に頭部及び胸の正面を向けることで、ユーザの体位は（ｂ）に示すようになる。この動作による頭部正面方向の変化に伴い、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向の方位が変化する。変化した頭部正面方向の方位と直近中継地の方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の直近中継地の方位に音像が定位する。またこの動作によるＬＣＤ基準方向の変化に伴い、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化する。画像処理部６６は、経路画像において変化後のＬＣＤ基準方向の方位である西が現実空間でのＬＣＤ基準方向の方位に一致するように経路画像を回転させ、経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間における直近中継地の方位に一致させる。
【００５７】
案内アイコン８０に従いユーザが直近中継地に向かって西に進行しているとき、ユーザは（ｃ）に示すように（ｂ）の状態のまま前進する。この動作のとき頭部及び胸の正面方向の方位は変化しないので、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させず、また画像処理部６６は経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間における直近中継地の方位に一致させたまま維持する。
【００５８】
ユーザが目標の中継地に到着したとき、ユーザの体位は（ｄ）に示すように（ｂ）の状態と実質的に同様である。このとき制御部６０は推奨経路上にある次の中継地の位置情報を直近中継地のそれとして取得しその次の中継地の現在方位を算定する。またこのとき直近中継地の現在方位が変化するので、頭部正面方向の方位と変化後の直近中継地の方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させる。それにより、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、次の中継地の方位である北に音像が定位する。尚、このときにはＬＣＤ基準方向の方位に変化はないので、画像処理部６６は経路画像を回転させない。
【００５９】
案内アイコン８０に従って次の直近中継地に向かうためにユーザが（ｄ）に示す状態から方向転換し次の直近中継地の方位である北に頭部及び胸の正面を向けると、ユーザの体位は（ｅ）に示すようになる。この動作によると、上記（ａ）の状態から（ｂ）の状態への動作の場合と同様に、頭部方位検出部５４とＬＣＤ方位検出部５６とでそれぞれ検出される頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが変化する。よって、楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間でユーザが向かう次の直近中継地の方位に音像が定位する。また画像処理部６６は経路画像を回転させ経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間の直近中継地の方位に一致させる。
【００６０】
このように第２実施例の携帯ナビゲーション装置によると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力する楽音の音像を頭部の動きによらず直近中継地の方位に定位させるので、ユーザは音像の定位している方位に向かって進めばよいことになる。したがって第２実施例の携帯ナビゲーション装置によると、ユーザは方向感覚を失うことなく経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００６１】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による携帯ナビゲーション装置は、楽音の出力条件としての音量レベルを中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて変更する。以下、第３実施例の携帯ナビゲーション装置について第２実施例と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
音響信号処理部６８は、音源回路７０で生成された楽音信号を可変ゲイン増幅器で増幅してイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される楽音の音量レベルは可変ゲイン増幅器のゲインに応じて変化する。制御部６０は、中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位の角度差θを算出し、算出された角度差θに応じて音量が変わるように音響信号処理部６８の可変ゲイン増幅器のゲインを設定する。増幅器のゲインは、角度差θの数値変化に対し単調増加等、連続的に変化するように設定してもよいし、角度差θの所定の数値範囲に応じて基準音量から段階的に音量レベルが増大するように設定してもよい。以下、後者の方法の一例として、音量が基準音量から角度差θの数値範囲に応じて３段階に増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定する処理について説明する。
【００６３】
図９は、制御部６０が音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定する処理（出力条件変更ルーチン）の流れを示すフローチャートである。以下、図９のフローチャートに従って説明する。
はじめに、通信部５８を用いてサーバ・コンピュータ６から受信した中継地の現在方位と、頭部方位検出部５４から取得した頭部正面方向の現在方位とに基づいて、中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差θが±２２．５°以内であるか否かを判定する（Ｓ５１）。尚、中継地方位を基準に時計回りを正として頭部正面方向をみることで角度差θを求める。角度差θが±２２．５°以内である場合には出力条件変更ルーチンを終了する。すなわち音量レベルを変化させない。
【００６４】
続いて角度差θが±４５°以内であるか否かを判定する（Ｓ５２）。すなわち角度差θが＋２２．５＜θ≦＋４５°又は−２２．５＜θ≦−４５°の範囲内にあるか否かを判定する。角度差θが±４５°以内である場合、音量が基準音量から１段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５３）。
【００６５】
角度差θが±４５°を超えている場合、角度差θが±９０°以内であるか否かを判定する（Ｓ５４）。すなわち角度差θが＋４５＜θ≦＋９０°又は−４５＜θ≦−９０°の範囲内にあるか否かを判定する。角度差θが±９０°以内である場合には音量が基準音量から２段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５５）。
角度差θが±９０°を超えている場合、音量が基準音量から３段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５６）。
【００６６】
第３実施例によるナビゲーション機能では、ユーザの頭部が動くことにより頭部正面方向の現在方位が中継地の現在方位に対して変化すると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される楽音の音量レベルが変化する。したがって第３実施例の携帯ナビゲーション装置によれば、ユーザは現実空間において目標とすべき中継地の方位を常時容易に認識できる。このため、ユーザは経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００６７】
尚、上記複数の実施例では音像を定位させる方位及び楽音の音量レベルについて出力条件を変更する例を説明したが、楽音のテンポ、曲の種類、楽音の生成音源、楽音に加えるノイズについて出力条件を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１実施例によるナビゲーションシステムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置の外観を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置で実行されるナビゲーション処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施例によるナビゲーション装置がサーバーから案内情報及び地図情報を取得する流れを示すシーケンス図である。
【図７】本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図８】本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図９】本発明の第３実施例による携帯ナビゲーション装置で音響信号処理部の増幅器のゲインを設定する処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 携帯ナビゲーション装置
１２ 装置本体
１４ ヘッドホン
２２ ＬＣＤ
２６ 入力キー
２８ ＬＣＤ方位センサ
３０ ＧＰＳアンテナ
３２ 送受信アンテナ
３４ 頭部方位センサ
３８Ｌ，３８Ｒ イヤホン
５２ ＬＣＤ方位検出部
５４ 頭部方位検出部
５６ 受信部
５８ 通信部
６０ 制御部
６６ 画像処理部
６８ 楽音処理部
【発明が属する技術分野】
本発明は携帯ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ユーザの現在位置と進むべき方向とを地図上に示した経路画像をＧＰＳ、方位センサ等を用いて画面表示する携帯ナビゲーション装置が知られている。例えば特開２００１−９９６６４号公報に開示されている携帯ナビゲーション装置によると、ユーザの進む方向が画面上で常に上方向になるように経路画像が画面表示される。ユーザは画面表示された経路画像と眼前の景色とを見比べて自分の進むべき方向を判断する。ユーザが経路画像と眼前の景色とを見比べて進むべき方向を判断できる程度の縮尺で画面に経路画像を表示する場合、現在地からある程度離れた目的地はその画面内に表示されない。特に画面サイズが小さいときには、目的地にかなり接近しなければその経路画像に目的地が表示されることはない。目的地を表示するには画面を切り替えることでより広い範囲を表す経路画像を表示する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、経路画像と眼前の景色とを見比べて自分の進むべき方向を判断するとき、経路画像から目を離して周囲の景色を見渡すことになる。このとき、現実空間のいずれの方向が経路画像に進むべき方向として示されている方向であるかは、画面表示された２次元画像の地図、眼前の３次元画像の景色、目的地のおおまかな方角、辿ってきた経路等の認識に基づいて総合的に判断される。しかし、ユーザが経路画像と眼前の景色とを見比べて進むべき方向を判断できる程度の縮尺で目的地が表示される状況は限られている。また、画面に目的地が表示されているとしても、画面表示された２次元画像の地図と眼前の３次元画像の景色を見比べることのみによって現実空間での目的地の方角を認識することは不慣れな者にとって困難である。したがって、経路画像を画面表示する従来の携帯ナビゲーション装置によると、自分の進むべき方向を判断することは不慣れな者にとって困難である。
【０００４】
また、特開２００１−７４４９３号公報に開示されるようなヘッドマウントディスプレイ及びイヤホンを用いた携帯ナビゲーション装置では、経路画像と眼前の景色とを見比べる必要がない。しかし、ヘッドマウントディスプレイに表示されるアイコンやイヤホンから出力される音像が定位している仮想空間は、ユーザが首を回すことでヘッドマウントディスプレイを透過して認識される現実空間に対してずれるため、携帯ナビゲーション装置から出力される画像や音の情報をユーザが誤って認識し、方向感覚を喪失するおそれがある。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するために創作されたものであって、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することを容易にする携帯ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る携帯ナビゲーション装置は、画面を有する本体と、前記本体に設けられる第一方位センサと、両耳にそれぞれ装着されるスピーカーと、頭部に装着される第二方位センサと、現在地の位置情報を取得する手段と、目的地の位置情報を入力する手段と、前記現在地から前記目的地までの経路を表し前記画面に表示されると画像内の方位が現実空間の方位に一致する経路画像を前記現在地の位置情報と前記目的地の位置情報と前記第一方位センサの出力とに基づいて生成し、前記経路画像を前記画面に表示する表示制御手段と、前記第二方位センサの出力に基づいて前記現在地から前記目的地までの中継地の現在方位又は前記目的地の現在方位に前記スピーカーから出力される音の音像を定位させる音制御手段と、を備える。この携帯ナビゲーション装置によると、目的地等の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて楽音の出力条件が変更されるため、ユーザはスピーカーから出力される楽音によって現実空間において目標とすべき方位を容易に認識できる。したがって、この携帯ナビゲーション装置によると、ユーザは経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。尚、頭部正面方向とは顔面が向いている方向をいう。
【０００８】
また、この携帯ナビゲーション装置によると、現実空間において目標とすべき方位をユーザに常時認識させておくことができるため、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することがさらに容易になる。
【０００９】
さらに、本発明に係る携帯ナビゲーション装置によると、音制御手段は、中継地又は目的地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて楽音の音量を変更することを特徴とする。この携帯ナビゲーション装置によると、現実空間において目標とすべき方位をユーザに常時認識させておくことができるため、ユーザが経路画像に基づいて進むべき方向を判断することがさらに容易になる。
【００１０】
さらに、本発明に係る携帯ナビゲーション装置によると、表示制御手段は、経路画像を生成するための地図情報を無線通信で取得することを特徴とする。この携帯ナビゲーション装置によると、大容量の記憶装置が不要である。
【００１１】
尚、本発明に係る携帯ナビゲーション装置に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源とプログラムにより機能が特定されるハードウェア資源との任意の組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例について図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例によるナビゲーションシステムを示す模式図である。本実施例のナビゲーションシステムは、携帯ナビゲーション装置１０、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２、基地局４、サーバ・コンピュータ６等から構成されている。ＧＰＳ衛星２は携帯ナビゲーション装置１０に軌道情報を発信する。サーバ・コンピュータ６は基地局４を通じ携帯ナビゲーション装置１０等の端末と通信する。
【００１３】
図３は、携帯ナビゲーション装置１０の外観を示す模式図である。携帯ナビゲーション装置１０は、装置本体１２とヘッドホン１４とを備える。
装置本体１２は、携帯電話機、ＰＨＳ機器、ＰＤＡ機器等の通信機能を備えた携帯型電子機器として構成されている。装置本体１２は表示装置２２、複数の入力キー２６、ＬＣＤ方位センサ２８、ＧＰＳアンテナ３０及び送受信アンテナ３２を備え、表示装置２２及び複数の入力キー２６は携帯型電子機器のハウジング２０の一面に組み込まれている。
【００１４】
表示装置としてのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２２は、概ね矩形の画面２４を有する。ＬＣＤ２２の画面２４上の上方向がＬＣＤ２２の基準方向である。ＬＣＤ２２は、地図画像、地図画像に経路案内用のアイコンを重ね合わせた経路画像等を画面に表示する。ＬＣＤ２２としてはモノクロ表示式、カラー表示式のいずれを使用してもよく、またバックライトを備えた透過型、バックライトを省略可能な反射型又は半透過型のいずれを使用してもよい。また携帯型電子機器と一体化したものではなく、ＬＣＤの代わりにエレクトロルミネセンスディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを表示装置として使用してもよい。ユーザの頭部に装着可能なヘッドマウントディスプレイを表示装置として使用してもよい。
【００１５】
複数の入力キー２６は、ＬＣＤ２２の画面２４の下方に配列されている。各入力キー２６は、携帯ナビゲーション装置１０によるナビゲーション機能の開始を指示したり目的地の位置情報を入力したりするための入力手段として機能する。入力キー２６としては、プッシュキーや十字キーを使用してもよいし、画面一体型のタッチパネルを使用してもよい。
【００１６】
ＬＣＤ方位センサ２８はハウジング２０内に収容されている。ＬＣＤ方位センサ２８はＬＣＤ２２の基準方向の方位を検出し、検出した方位に応じたアナログ信号を出力する。ＬＣＤ方位センサ２８としては各種の地磁気センサを使用でき、例えば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子あるいはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子を互いに垂直な２軸に１つずつ、例えばＬＣＤ２２の基準方向軸とこれに垂直な方向軸とに１つずつ配置し各軸に配置された素子から出力信号を取り出すものを使用する。
【００１７】
ＧＰＳアンテナ３０はハウジング２０から突出してもしくは内蔵して設けられている。ＧＰＳアンテナ３０は、現在地の位置情報を特定するための軌道情報をＧＰＳ衛星２から受信する。
送受信アンテナ３２はハウジング２０から突出して設けられている。送受信アンテナ３２は、サーバ・コンピュータ６に通信回線で接続された基地局４と無線通信するためのものである。送受信アンテナ３２が基地局４との無線通信を通じてサーバ・コンピュータ６から取得する情報は地図情報、経路情報、楽音情報等である。
【００１８】
ヘッドホン１４は、ヘッドバンド３６、スピーカー手段としての一対のイヤホン３８Ｌ，３８Ｒ及び頭部方位センサ３４を有する。イヤホン３８Ｌ，３８Ｒ及び頭部方位センサ３４と装置本体１２とはケーブル４０で電気的に接続してもよいし、ワイヤレス接続してもよい。
【００１９】
ヘッドバンド３６は約半周の円弧状に湾曲した弾性変形可能な帯状部材で構成されている。ヘッドバンド３６はその両端部の対向方向がユーザの頭部の左右方向軸に平行となる姿勢で頭部に装着され、ヘッドバンド３６の姿勢で頭部正面方向が判別される。
一対のイヤホン３８Ｌ，３８Ｒはヘッドバンド３６の両端部にそれぞれ設けられ、ヘッドバンド３６が頭部に装着されることで左右の耳に押し当てられる。イヤホン３８Ｌ，３８Ｒは電気信号を音響信号に変換し楽音を出力する。
【００２０】
頭部方位センサ３４はヘッドバンド３６の長手方向中央部に設けられ、ヘッドバンド３６が頭部に装着されることで頭部の頂部に位置させられる。頭部方位センサ３４は、ヘッドバンド３６の姿勢を検出することで頭部の正面方向の方位を検出し、検出した方位に応じたアナログ信号を出力する。頭部方位センサ３４としてはＬＣＤ方位センサ２８の場合と同様に各種の地磁気センサを使用でき、例えば互いに垂直な２軸に１つずつ、例えば頭部正面方向軸とこれに垂直な方向軸とに１つずつ配置したＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子から出力信号を取り出すものを使用する。尚、頭部方位センサ３４は頭部正面方向の方位を検出できる位置であればヘッドバンド３６のどの位置に設けてもよい。また頭部方位センサ３４はイヤホン３８Ｌ又は３８Ｒに設けてもよい。この場合、イヤホン３８Ｌ及び３８Ｒのいずれか一方に頭部方位センサ３４を設けることになるので、ヘッドバンド３６は必須ではなくなる。またこの場合、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒは頭部の側部に位置するので、イヤホン３８Ｌ又は３８Ｒの姿勢で頭部正面方向を判別する。
【００２１】
図４は、携帯ナビゲーション装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御部６０は、ＣＰＵ６２と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるメモリ６４と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）６５とを備えたマイクロコンピュータで構成されている。制御部６０はバスを介して入力検出部５０、ＬＣＤ方位検出部５２、頭部方位検出部５４、受信部５６、通信部５８、画像処理部６６及び楽音処理部６８に接続されている。制御部６０はメモリ６４に予め記憶された制御プログラムをＣＰＵ６２で実行することにより、携帯ナビゲーション装置１０の全体を制御してナビゲーション機能を実現する。
【００２２】
制御部６０のメモリ６４にはそのＲＯＭ部分に、携帯ナビゲーション装置１０の各種機能を実現するための制御プログラムが記憶される他、そのＲＡＭ部分に地図情報、ＬＣＤの基準方向（ＬＣＤ基準方向）の方位情報、頭部正面方向の方位情報、現在地での進むべき方位を示す案内情報、楽音情報、現在地の位置情報、目的地の位置情報、目的地の方位情報等が記憶される。尚、通信部５８を通じて地図情報及び楽音情報を適時サーバ・コンピュータ６からその都度必要な分だけダウンロードしてメモリ６４のＲＡＭ部分に記憶することでメモリ６４の小容量化を実現してもよいし、大容量のＲＯＭで構成されているメモリ６４に広範囲の地図情報及び楽音情報を一括して記憶しておくようにしてもよい。
【００２３】
入力検出部５０は、入力キー２６から入力される各種の指示、目的地の位置情報等を検出して後段の制御部６０等へ送出する。
ＬＣＤ方位検出部５２及び頭部方位検出部５４はそれぞれ、例えば増幅器、Ａ／Ｄ変換器、論理回路等から構成される。ＬＣＤ方位検出部５２は、ＬＣＤ方位センサ２８の２つの出力信号にそれぞれ増幅，Ａ／Ｄ変換等の処理を施し、論理演算によりＬＣＤ基準方向の方位を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。頭部方位検出部５４は、頭部方位センサ３４の２つの出力信号にそれぞれ増幅，Ａ／Ｄ変換等の処理を施し、論理演算により頭部正面方向の方位を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。
【００２４】
受信部５６は例えば、同調回路，局部発信器，周波数変換器，ミキサ等を備えたＲＦフロントエンド、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、マイクロコンピュータ等から構成される。受信部５６は、ＧＰＳアンテナ３０で受信した複数のＧＰＳ衛星２の軌道情報に基づいて緯度及び経度等の現在地の位置情報を表すディジタル情報を生成し制御部６０に出力する。尚、受信した軌道情報をサーバ・コンピュータ６に送信しサーバ・コンピュータ６で携帯ナビゲーション装置１０の現在地の位置情報を生成して返信してもよい。
【００２５】
通信部５８は、制御部６０から出力される情報を搬送波で搬送可能な信号に変調し送受信アンテナ３２から基地局４に送信する。また通信部５８は、基地局４から送信され送受信アンテナ３２で受信した信号を復調して生成されるディジタル情報を制御部６０に出力する。
【００２６】
画像処理部６６は、ＬＣＤ２２の駆動回路、ＤＳＰ等から構成される。画像処理部６６は、メモリ６４に記憶されている地図情報等に基づき地図画像等をＬＣＤ２２の画面２４に表示させる。画像処理部６６は、地図情報がBitmap形式等のラスタデータである場合、ラスタデータの所定範囲分をメモリ６４から読み出して地図画像を画面２４に表示させる。また画像処理部６６は、地図情報がベクトルデータである場合、メモリ６４から読み出したベクトルデータに基づいてラスタデータを生成し、生成したラスタデータに基づいて地図画像を画面２４に表示させる。また画像処理部６６は例えば図１に示すように、ユーザの現在地及び進むべき方向を示す案内アイコン８０や、目的地を示す目的地アイコン８２等を地図画像に重ねて画面２４に表示させる。
【００２７】
楽音処理部６８は、音源回路７０、音響信号処理部７２等で構成される。楽音処理部６８は、メモリ６４に記憶されている楽音情報が表す楽音を所定の出力条件でイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。
音源回路７０は、メモリ６４に記憶されている楽音情報に基づいてイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する楽音信号を生成する。楽音情報がモノラル記録の曲データを表している場合、音源回路７０は１チャンネルの楽音信号を生成し、また楽音情報がステレオ記録の曲データを表している場合、音源回路７０は例えば２チャンネルの楽音信号を生成する。音源回路７０による楽音信号の生成方式としては、波形メモリ方式、ＦＭ方式、物理モデル方式、高調波合成方式、フォルマント合成方式、アナログシンセサイザ方式、アナログシミュレーション方式等を採用できる。
【００２８】
音響信号処理部７２は音源回路７０から出力される楽音信号に対し、制御部６０から指定される出力条件にしたがって、音像を定位させる処理、あるいは音量レベルを調節する処理等を行う。音像を定位させる処理では、ヘッドホン１４の基準方向、例えば頭部正面方向に対し左右方向の所定の角度差θで交わる方向に音像が定位するように楽音信号に対して音像定位制御処理を施し、処理した信号をイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。角度差θは、制御部６０で目的地の方位と頭部正面方向の方位との角度差として求められる。ヘッドホン１４の基準方向は、ヘッドホン１４がユーザの頭部に正常に装着されることでユーザの頭部の正面方向に一致するように設定される。したがってヘッドホン１４の基準方向に対し角度差θで交わる方向に音像を定位させることで目的地の方位に音像が定位する。以下、音像を定位させる音像定位制御処理について、楽音情報がモノラル記録された楽曲を表している場合を例に採り詳細に説明する。
【００２９】
音響信号処理部７２は、音源回路７０で生成された１チャンネルの楽音信号を左右の耳用に２つのディジタルフィルタで処理し、一方のディジタルフィルタの出力信号を左のイヤホン３７Ｌに他方のディジタルフィルタの出力信号を右のイヤホン３８Ｒに入力する。各ディジタルフィルタは係数乗算器を備えたＦＩＲ型又はＩＩＲ型のフィルタであり、入力された楽音信号を楽音の伝達特性（インパルス応答）で畳み込み演算する。ここで伝達特性とは、音像を定位させる位置からユーザの鼓膜までの楽音の伝達特性をいい、例えば頭部伝達関数等で表すことができる。音響信号処理部７２は、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音についての伝達特性がそれぞれ、ヘッドホン１４の基準方向に対し角度差θで交わる方向に音像を定位させたときの特性となるように各ディジタルフィルタの係数乗算器の係数値を設定する。これにより各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒへの音響信号の周波数位相特性が変化し、音像の定位状態が変化する。
【００３０】
図５は、制御部６０が制御プログラムを実行することで実現されるナビゲーション処理の流れを示すフローチャートである。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持した状態（図１参照）にあることを前提として図５の流れに沿って説明する。
【００３１】
はじめに、入力キー２６を用いて目的地の緯度及び経度を表す目的地の位置情報をユーザに入力させる（Ｓ１１）。目的地の位置情報の入力方法としては、画面２４に表示した地図画像上で目的地の位置をユーザに選択させあるいは目的地の住所をユーザに入力させることで目的地の緯度及び経度を算定してもよいし、目的地の緯度及び経度をユーザに直接入力させてもよい。尚、地図画像上で目的地の位置を選択させるには、例えば予めメモリ６４のＲＡＭ部分に記憶された目的地周辺の地図情報を読み出す方法がある。また目的地の位置を選択させるとき地図画像における北が画面２４の上側となるように地図画像を表示することで目的地の位置情報の入力を容易にすることができる。
【００３２】
次に制御部６０は受信部５６を用いて現在地の位置情報を取得する（Ｓ１２）。尚、装置本体１２にＰＨＳ通信用の送受信機能を備えることでＰＨＳ通信網の基地局から現在地の位置情報を取得するようにしてもよい。また、ＧＰＳによる位置情報の取得は屋内や地下街では困難であることから、屋外ではＧＰＳにより位置情報を取得し、屋内や地下街ではＰＨＳ通信により位置情報を取得するようにしてもよい。
【００３３】
続いて制御部６０は目的地の位置情報と現在地の位置情報とに基づき目的地の現在方位を算定する（Ｓ１３）。尚、目的地の現在方位についてサーバ・コンピュータ６に算定させるようにしてもよい。
続いて制御部６０は通信部５８を用いて案内情報及び地図情報をサーバ・コンピュータ６から受信する（Ｓ１４）。この処理については後に詳述する。
【００３４】
続いて制御部６０はＬＣＤ方位検出部５２からＬＣＤ基準方向の現在方位を取得する（Ｓ１５）。ＬＣＤ基準方向の現在方位は例えば８方位のいずれかに近似して取得する。ＬＣＤ基準方向の現在方位をある程度大まかに取得することで、経路画像が安定して表示されることとなり経路画像が見易くなる。
【００３５】
続いて制御部６０は画像処理部６６を用いてユーザの現在地及び進むべき方向を示す案内アイコン８０を現在地周辺の地図画像に重ねた経路画像を画面２４に表示する（Ｓ１６）。このとき画像処理部６６は、地図画像においてＬＣＤ基準方向の現在方位に一致する方位が現実空間のＬＣＤ基準方向の方位に一致するように地図画像を回転させ、現在地が画面中央に位置するように現在地周辺の地図画像を画面２４に表示させる。また制御部６０は案内アイコン８０が画面２４上で指示する方向を次のように算定する。すなわち制御部６０は、案内情報が表すユーザの進むべき現実空間の方位を案内アイコン８０が画面２４上で指示するように、案内情報が示す方位及びＬＣＤ基準方向の方位に基づいて案内アイコン８０の指示方向を算定する。地図画像においてＬＣＤ基準方向の現在方位に一致する方位が現実空間のＬＣＤ基準方向の方位に一致しているため、案内アイコン８０は現実空間で進むべき方位を指示するとともに地図画像においても進むべき方位を指示する。また、地図画像に表されている領域内に目的地が入っていれば目的地アイコン８２を地図画像に重ねて目的地として表示する。
【００３６】
続いて制御部６０は頭部方位検出部５４から頭部正面方向の現在方位を取得する（Ｓ１７）。頭部正面方向の現在方位をある程度細かな精度で、例えば０．５〜１秒毎に取得することで音響信号処理部７２によるディジタルフィルタの係数値の変更を頭部正面方向の変化に敏感に追従させることができ、それによりユーザは音像定位の方位から目的地方位を頭部の向きが体の向きと異なっているときでも正確に認識できる。
続いて制御部６０はＳ１３で算定した目的地の現在方位とＳ１７で頭部方位検出部５４から取得した頭部正面方向の現在方位の角度差を、音響信号処理部７２に指定する角度差θとして算定する（Ｓ１８）。
【００３７】
続いて制御部６０は楽音処理部６８を用いて目的地方位に音像が定位するようにイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから楽音を出力させる（Ｓ１９）。このとき楽音処理部６８に角度差θを指定する情報及び楽音情報が制御部６０から送出される。尚、楽音情報は、ナビゲーション処理の開始前に予めメモリ６４に記憶しておいてもよいし、ナビゲーション処理の開始後にサーバ・コンピュータ６からダウンロードしてメモリ６４に記憶しておいてもよいし、ストリーム方式で配信されるものをナビゲーション処理に並行してダウンロードしつつメモリ６４に逐次記憶して利用するようにしてもよい。ストリーム配信を利用することで一層小容量のメモリ６４を使用できる。音響信号処理部７２に角度差θを指定する情報が入力されると、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音の音像がヘッドホンの基準方向に対し角度差θをなす方向に定位するように各ディジタルフィルタの係数値が設定される。音響信号処理部７２は音源回路７０で生成される楽音信号を処理し各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。これにより、音像が現実空間における目的地の現在方位に定位した楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。楽音の出力は、後述のＳ２０で終了判定が為されるまで継続させる。
【００３８】
続いてナビゲーション処理の終了判定を行う（Ｓ２０）。目的地と現在地が一致している場合にはナビゲーション処理を終了し、目的地と現在地が一致していない場合にはＳ１２に戻り、Ｓ１２〜Ｓ２０を繰り返し実行する。
以上、図５に基づいてナビゲーション処理の流れを説明した。
【００３９】
図６は、上記Ｓ１４における処理を示すシーケンス図である。以下、ナビゲーション装置１０がサーバ・コンピュータ６から地図情報及び案内情報を受信する流れを図６に基づいて説明する。
ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、現在地の位置情報及び目的地の位置情報をサーバ・コンピュータ６に送信し現在地周辺の地図情報及び案内情報をサーバ・コンピュータ６に要求する（Ｓ３１）。
【００４０】
ナビゲーション装置１０の現在地及び目的地の位置情報を受け取ったサーバ・コンピュータ６は、地図情報及び案内情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信するための処理を次のように行う。まず携帯ナビゲーション装置１０から取得する現在地の位置情報、目的地の位置情報及びサーバ・コンピュータ６のデータベース（ＤＢ）で管理している路線情報に基づき、現在地から目的地までの推奨経路情報を作成し、現在地の位置情報及び推奨経路情報に基づいてナビゲーション装置１０の現在地からユーザが進むべき方位を示す案内情報を作成する（Ｓ４１）。続いて携帯ナビゲーション装置１０の現在地の位置情報に基づきＤＢから携帯ナビゲーション装置１０の現在地周辺の地図情報を読み出す（Ｓ４２）。続いて、案内情報と地図情報とを基地局４を通じて携帯ナビゲーション装置１０に送信する（Ｓ４３）。
【００４１】
携帯ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、サーバ・コンピュータ６から案内情報及び地図情報を受信する（Ｓ３２）。
以上、図６に基づいて地図情報及び案内情報を受信する流れを説明した。
【００４２】
図１は、携帯ナビゲーション装置１０の画面２４及び楽音の音像について説明するための模式図である。ユーザの体位と携帯ナビゲーション装置１０の姿勢を示す紙面左側の列では、真北が紙面上で０時の方向に一致するように方位を固定して図示している。頭部の正面方向と目的地の方向との角度差を表す紙面中央の列では、頭部の正面方向を紙面上で０時の方向に固定して図示している。画面２４を示す紙面右側の列では、ＬＣＤ基準方向が紙面上で０時の方向に一致するように画面２４の上方向を固定して図示している。尚、図１において一点鎖線の矢印は頭部の正面方向を示し、実線の矢印は目的地の方向を示している。また三角形の案内アイコン８０は経路画像上でのユーザの現在地及び進むべき方向を示し、四角形の目的地アイコン８２は経路画像上での目的地を示している。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持していることを前提として、ユーザが（Ａ）〜（Ｅ）に示すように動作した場合の画面２４及び音像の変化について図１に基づき説明する。
【００４３】
（Ａ）に示す状態はユーザが頭部の正面及び胸の正面を共に北に向けた状態であり、頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが共に北となっている。
案内アイコン８０に従ってユーザが（Ａ）に示す状態から方向転換しようとまず首だけを回転させ頭部の正面を北西に向けることで、ユーザの体位は（Ｂ）に示すようになる。この動作による頭部正面方向の変化に伴い、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向の方位が変化する。変化した頭部正面方向の方位と目的地方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、頭部正面方向に一致するヘッドホン１４の基準方向と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の目的地方位に音像が定位する。尚、この動作ではＬＣＤ基準方向の方位に変化がないため、画像処理部６６は画面２４を変化させない。
【００４４】
ユーザが（Ｂ）に示す状態から体を回転させ胸の正面を北西に向けると、ユーザの体位は（Ｃ）に示すようになる。この動作によるＬＣＤ基準方向の変化に伴い、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化する。画像処理部６６は、経路画像において変化後のＬＣＤ基準方向の方位である北西が現実空間での北西に一致するように経路画像を回転させる。ユーザはＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持しているため、経路画像において画面２４の上方向に一致する方位と胸の正面方向の現実空間における方位は一致する。尚、この動作では頭部の正面方向が変化しないため、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させない。
【００４５】
ユーザが（Ｃ）に示す状態からさらに首だけを回転させ頭部の正面を西に向けると、ユーザの体位は（Ｄ）に示すようになる。この動作によると、上記（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態への動作の場合と同様に、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向が変化するので、楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることでヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の目的地方位に音像が定位する。尚、この動作ではＬＣＤ基準方向の方位に変化はないため、画像処理部６６は経路画像を回転させない。
【００４６】
ユーザが（Ｄ）に示す状態からさらに体を回転させ胸の正面を西に向けることで方向転換を終えると、ユーザの体位は（Ｅ）に示すようになる。この動作によると、上記（Ｂ）の状態から（Ｃ）の状態への動作の場合と同様に、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化するので、画像処理部６６は経路画像を回転させて経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間の胸正面方向の方位に一致させる。尚、この動作では頭部正面方向に変化がないので、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させない。
【００４７】
第１実施例の携帯ナビゲーション装置１０によると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力する楽音の音像の定位状態を変化させることで目的地の方位に音像を定位させたまま維持するので、ユーザは目的地の方位を常時正確に把握することができる。したがってユーザは方向感覚を失うことなく眼前の景色と携帯ナビゲーション装置１０の画面２４とを見比べながら進むことができるため、経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００４８】
また携帯ナビゲーション装置１０によると、経路画像において画面２４の上方向に一致する方位が常にユーザの胸の正面方向の方位に一致するように画像表示するので、ユーザは自分の進むべき方向を容易に判断できる。さらには経路画像の表示が頻繁に動く頭部に追従して回転しないため画像が静止している状態が長い。したがってユーザにとって見易い地図画像を表示できる。
【００４９】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置は、楽音の音像を目的地の方位ではなく、現在地から目的地までの中継地の方位に定位させる。以下、第２実施例の携帯ナビゲーション装置について第１実施例と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
中継地は、現在地から目的地までの推奨経路上でユーザが方向転換すべき例えば交差点やカーブ上の一地点に設定される。中継地は推奨経路上に少なくとも１つ設定される。以下、携帯ナビゲーション装置１０がサーバ・コンピュータ６から案内情報、地図情報及び中継地の位置情報を受信して中継地の方位に楽音の音像を定位させる処理について説明する。
【００５１】
第１実施例と同様にして現在地及び目的地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０から受け取ったサーバ・コンピュータ６はまず推奨経路情報を作成する。次にサーバ・コンピュータ６は、その推奨経路情報に基づき案内情報を作成するとともに推奨経路上で現在地に最も近い中継地の位置（緯度及び経路）を特定する。次にサーバ・コンピュータ６は案内情報及び地図情報とともに中継地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信する。尚、ユーザが目的地に接近した結果、現在地と目的地との間に中継地が存在しなくなった場合には、中継地の位置情報の代わりに目的地の位置情報を携帯ナビゲーション装置１０に送信する。
【００５２】
携帯ナビゲーション装置１０は通信部５８を用いて、サーバ・コンピュータ６からの案内情報、地図情報、現在地に最も近い中継地（直近中継地）の位置情報を受信する。制御部６０は、直近中継地の位置情報と現在地の位置情報とに基づき直近中継地の現在方位を算定する。尚、直近中継地の現在方位はサーバ・コンピュータ６で算定するようにしてもよい。
【００５３】
また図７に示すように、第１実施例と同様に画像処理部６６は現在地及び進むべき方向を示すアイコン８０を地図画像に重ね、さらに直近中継地の位置情報に基づいてその中継地を表す中継地アイコン９０を地図画像に重ねて画面２４に表示させる。
【００５４】
制御部６０は、直近中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差を音響信号処理部７２に指定する角度差θとして算定し、算定した角度差θを指定する情報と楽音情報とを楽音処理部６８に送出する。音響信号処理部７２に角度差θを指定する情報が入力されると、各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから左右の耳に伝達される楽音の音像が、ヘッドホンの基準方向に対し角度差θをなす方向に定位するように各ディジタルフィルタの係数値が設定される。音響信号処理部７２は音源回路７０で生成される楽音信号を処理し、処理された信号を各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。これにより、現実空間における直近中継地の現在方位に音像定位する楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。尚、ユーザが目的地に接近した結果、現在地と目的地との間に中継地が存在しなくなった場合には、音像が現実空間における目的地の現在方位に定位した楽音がイヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される。
【００５５】
図７及び図８は、画面２４及び楽音の音像について説明するための模式図である。ユーザの体位と携帯ナビゲーション装置１０の姿勢を示す紙面左側の列では、紙面上で真北が０時の方向に一致するように方位を固定して図示している。画面２４を示す紙面右側の列では、ＬＣＤ基準方向が紙面上で０時の方向に一致するように画面２４の上方向を固定して図示している。尚、図７及び図８において実線の矢印は目的地の方向を示している。また三角形の案内アイコン８０は経路画像上でのユーザの現在地及び進むべき方向を示し、四角形の目的地アイコン８２は経路画像上での目的地を示し、丸形の中継地アイコン９０は経路画像上での直近中継地を示している。以下、ユーザがヘッドホン１４を頭部に装着しＬＣＤ基準方向が胸の正面方向と一致するように装置本体１２を把持していることを前提として、ユーザが（ａ）〜（ｅ）に示すように動作した場合の画面２４及び楽音の変化について図７及び図８に基づき説明する。
【００５６】
図７に示す状態（ａ）はユーザが頭部及び胸の正面を共に北に向けた状態であり、頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが共に北となっている。
案内アイコン８０に従ってユーザが（ａ）に示す状態から方向転換し直近中継地の方位である西に頭部及び胸の正面を向けることで、ユーザの体位は（ｂ）に示すようになる。この動作による頭部正面方向の変化に伴い、頭部方位検出部５４で検出される頭部正面方向の方位が変化する。変化した頭部正面方向の方位と直近中継地の方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間の直近中継地の方位に音像が定位する。またこの動作によるＬＣＤ基準方向の変化に伴い、ＬＣＤ方位検出部５６で検出されるＬＣＤ基準方向の方位が変化する。画像処理部６６は、経路画像において変化後のＬＣＤ基準方向の方位である西が現実空間でのＬＣＤ基準方向の方位に一致するように経路画像を回転させ、経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間における直近中継地の方位に一致させる。
【００５７】
案内アイコン８０に従いユーザが直近中継地に向かって西に進行しているとき、ユーザは（ｃ）に示すように（ｂ）の状態のまま前進する。この動作のとき頭部及び胸の正面方向の方位は変化しないので、楽音処理部６８は音像の定位状態を変化させず、また画像処理部６６は経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間における直近中継地の方位に一致させたまま維持する。
【００５８】
ユーザが目標の中継地に到着したとき、ユーザの体位は（ｄ）に示すように（ｂ）の状態と実質的に同様である。このとき制御部６０は推奨経路上にある次の中継地の位置情報を直近中継地のそれとして取得しその次の中継地の現在方位を算定する。またこのとき直近中継地の現在方位が変化するので、頭部正面方向の方位と変化後の直近中継地の方位との角度差θに応じて楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させる。それにより、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、次の中継地の方位である北に音像が定位する。尚、このときにはＬＣＤ基準方向の方位に変化はないので、画像処理部６６は経路画像を回転させない。
【００５９】
案内アイコン８０に従って次の直近中継地に向かうためにユーザが（ｄ）に示す状態から方向転換し次の直近中継地の方位である北に頭部及び胸の正面を向けると、ユーザの体位は（ｅ）に示すようになる。この動作によると、上記（ａ）の状態から（ｂ）の状態への動作の場合と同様に、頭部方位検出部５４とＬＣＤ方位検出部５６とでそれぞれ検出される頭部正面方向の方位とＬＣＤ基準方向の方位とが変化する。よって、楽音処理部６８が音像の定位状態を変化させることで、ヘッドホン１４の基準方向（頭部の正面方向）と音像が定位する方向との角度差が変化し、現実空間でユーザが向かう次の直近中継地の方位に音像が定位する。また画像処理部６６は経路画像を回転させ経路画像で画面２４の上方向に一致する方位を現実空間の直近中継地の方位に一致させる。
【００６０】
このように第２実施例の携帯ナビゲーション装置によると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力する楽音の音像を頭部の動きによらず直近中継地の方位に定位させるので、ユーザは音像の定位している方位に向かって進めばよいことになる。したがって第２実施例の携帯ナビゲーション装置によると、ユーザは方向感覚を失うことなく経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００６１】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による携帯ナビゲーション装置は、楽音の出力条件としての音量レベルを中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて変更する。以下、第３実施例の携帯ナビゲーション装置について第２実施例と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
音響信号処理部６８は、音源回路７０で生成された楽音信号を可変ゲイン増幅器で増幅してイヤホン３８Ｌ，３８Ｒに出力する。各イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される楽音の音量レベルは可変ゲイン増幅器のゲインに応じて変化する。制御部６０は、中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位の角度差θを算出し、算出された角度差θに応じて音量が変わるように音響信号処理部６８の可変ゲイン増幅器のゲインを設定する。増幅器のゲインは、角度差θの数値変化に対し単調増加等、連続的に変化するように設定してもよいし、角度差θの所定の数値範囲に応じて基準音量から段階的に音量レベルが増大するように設定してもよい。以下、後者の方法の一例として、音量が基準音量から角度差θの数値範囲に応じて３段階に増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定する処理について説明する。
【００６３】
図９は、制御部６０が音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定する処理（出力条件変更ルーチン）の流れを示すフローチャートである。以下、図９のフローチャートに従って説明する。
はじめに、通信部５８を用いてサーバ・コンピュータ６から受信した中継地の現在方位と、頭部方位検出部５４から取得した頭部正面方向の現在方位とに基づいて、中継地の現在方位と頭部正面方向の現在方位との角度差θが±２２．５°以内であるか否かを判定する（Ｓ５１）。尚、中継地方位を基準に時計回りを正として頭部正面方向をみることで角度差θを求める。角度差θが±２２．５°以内である場合には出力条件変更ルーチンを終了する。すなわち音量レベルを変化させない。
【００６４】
続いて角度差θが±４５°以内であるか否かを判定する（Ｓ５２）。すなわち角度差θが＋２２．５＜θ≦＋４５°又は−２２．５＜θ≦−４５°の範囲内にあるか否かを判定する。角度差θが±４５°以内である場合、音量が基準音量から１段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５３）。
【００６５】
角度差θが±４５°を超えている場合、角度差θが±９０°以内であるか否かを判定する（Ｓ５４）。すなわち角度差θが＋４５＜θ≦＋９０°又は−４５＜θ≦−９０°の範囲内にあるか否かを判定する。角度差θが±９０°以内である場合には音量が基準音量から２段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５５）。
角度差θが±９０°を超えている場合、音量が基準音量から３段階増大するように音響信号処理部６８の増幅器のゲインを設定し、出力条件変更ルーチンを終了する（Ｓ５６）。
【００６６】
第３実施例によるナビゲーション機能では、ユーザの頭部が動くことにより頭部正面方向の現在方位が中継地の現在方位に対して変化すると、イヤホン３８Ｌ，３８Ｒから出力される楽音の音量レベルが変化する。したがって第３実施例の携帯ナビゲーション装置によれば、ユーザは現実空間において目標とすべき中継地の方位を常時容易に認識できる。このため、ユーザは経路画像に基づいて進むべき方向を容易に判断することができる。
【００６７】
尚、上記複数の実施例では音像を定位させる方位及び楽音の音量レベルについて出力条件を変更する例を説明したが、楽音のテンポ、曲の種類、楽音の生成音源、楽音に加えるノイズについて出力条件を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１実施例によるナビゲーションシステムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置の外観を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例による携帯ナビゲーション装置で実行されるナビゲーション処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施例によるナビゲーション装置がサーバーから案内情報及び地図情報を取得する流れを示すシーケンス図である。
【図７】本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図８】本発明の第２実施例による携帯ナビゲーション装置の画面及び楽音の音像について説明するための模式図である。
【図９】本発明の第３実施例による携帯ナビゲーション装置で音響信号処理部の増幅器のゲインを設定する処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 携帯ナビゲーション装置
１２ 装置本体
１４ ヘッドホン
２２ ＬＣＤ
２６ 入力キー
２８ ＬＣＤ方位センサ
３０ ＧＰＳアンテナ
３２ 送受信アンテナ
３４ 頭部方位センサ
３８Ｌ，３８Ｒ イヤホン
５２ ＬＣＤ方位検出部
５４ 頭部方位検出部
５６ 受信部
５８ 通信部
６０ 制御部
６６ 画像処理部
６８ 楽音処理部
Claims (3)
- 画面を有する本体と、
前記本体に設けられる第一方位センサと、
両耳にそれぞれ装着されるスピーカーと、
頭部に装着される第二方位センサと、
現在地の位置情報を取得する手段と、
目的地の位置情報を入力する手段と、
前記現在地から前記目的地までの経路を表し前記画面に表示されると画像内の方位が現実空間の方位に一致する経路画像を前記現在地の位置情報と前記目的地の位置情報と前記第一方位センサの出力とに基づいて生成し、前記経路画像を前記画面に表示する表示制御手段と、
前記第二方位センサの出力に基づいて前記現在地から前記目的地までの中継地の現在方位又は前記目的地の現在方位に前記スピーカーから出力される音の音像を定位させる音制御手段と、
を備えることを特徴とする携帯ナビゲーション装置。 - 前記音制御手段は、前記中継地又は前記目的地の現在方位と前記頭部正面方向の現在方位との角度差に応じて前記楽音の音量を変更することを特徴とする請求項１に記載の携帯ナビゲーション装置。
- 前記表示制御手段は、前記経路画像を生成するための地図情報を無線通信で取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯ナビゲーション装置。
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