JP4381205B2 - ナビゲーション装置およびその装置における地図表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、目的地までの経路を探索したり、車両位置周辺の地図を表示する機能を備えたナビゲーション装置に関し、特に、ディスプレイへ表示される地図の表示方法に関する。

ナビゲーション装置は、自車の現在位置を検出し、地図データベースから自車位置周辺の地図データを読み出し、ディスプレイに地図を描画するとともに該地図上に車両マークを重ねて表示する。車両の移動により現在位置が変化すると、地図がスクロールし、それに併せて車両マークが移動する。

ディスプレイ上への地図の表現方式は、道路や建物を二次元的に表示するものや、現実感を増すためにドライバーの視線から道路や建物を三次元的に表示するものがある。しかし、市街地等のビルが乱立するような混雑した地域の場合、それらを忠実に表現しようとすると、情報量が多すぎて却って道路が見にくくなってしまうことがある。徳に三次元表示の場合には、ビルの陰に隠れてしまうことがある。

特許文献１は、こうした不具合を解消するために、運転者から見た景観を三次元的に表示するにあたって、視点に応じた適切な情報のみを表示することのより、より分かり易い地図の表示を行うものである。

特開平２００３−１５７０００号

しかしながら、上記従来のナビゲーション装置における地図表示には、次のような課題がある。特許文献１に示すように運転者からの視点で三次元的な地図表示を行う場合、道路進行方向が直線的でないとその進行方向が見難かったり、自車位置から目標とする交差点までの距離感が分かりずらいという課題がある。さらに、目標とする交差点において右左折をするようなときに、道路が建物の影に隠れてしまい、その結果、道路の形状や交差点内または交差点を通過後の進行方向を容易に認識することができないという課題がある。

そこで本発明は、上記従来技術の課題を解決し、進行している道路の形状や方向やおよびその周辺環境を認識することができ、かつ交差点における道路の形状や進行方向等を容易に把握することができるナビゲーション装置およびその装置における地図表示方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、ランドマークや建物名称がどの建物を指しているのかを一見して認識することができるナビゲーション装置およびその装置における地図表示方法を提供することを目的とする。

本発明に係るナビゲーション装置は、目的地までの経路を探索し、探索された経路を誘導する機能を備え、さらに、自車位置を検出し、検出結果である自車位置検出信号を出力する位置検出手段と、地図データを記憶する地図データ記憶手段と、地図等を表示するディスプレイと、自車位置検出信号に基づき地図データ記憶手段から地図データを読出し、自車が走行する道路周辺のみを放射三次元表示によりディスプレイに表示させる表示制御手段とを有する。

好ましくはナビゲーション装置はさらに、自車が交差点に進入することを判定する判定手段を有し、判定手段により自車が交差点に進入すると判定されたとき、表示制御手段は当該交差点を放射三次元表示で表示する。

さらに本発明のナビゲーション装置におけるディスプレイへの地図表示方法は、自車位置周辺の地図をディスプレイに表示するときに、自車が走行している道路周辺のみを放射三次元表示により表示し、それ以外を平面図または鳥瞰図で表示するものである。

本発明にいう放射三次元表示は、ある地点から所定の高さの位置を視点とし、該視点から右前方、左前方、右後方および左後方に視線を変えて下方を眺めたときの表示として定義される。図１を用いて説明すると、ある地点Ｏからの高さをＨの位置とし、該地点Ｏを通過する垂線Ｖを基準にそこから右前方（領域１）、左前方（領域２）、左後方（領域３）、右後方（領域４）にそれぞれθ１、θ２、θ３、θ４の角度の視線方向で見下ろしたときの表示である。好ましくはθ１、θ２、θ３、θ４の角度をそれぞれ等しくすることで、地点Ｏを中心に放射状の三次元表示を得ることができる。但し、これらの角度を必ずしも等しくなくとも良い。図２（ａ）は、交差点２００の中心Ｏ１を基準にその真上から見たときの二次元表示（平面図）であり、これを放射三次元表示により表すと図２（ｂ）のような景観になる。つまり、高さのない道路は平面的に表されるが、一定の高さのある建物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、中心Ｏ１から放射状に傾斜するように表される。なお、本出願人は、放射三次元表示についての詳細を平成１４年１１月１２日出願の特願２００２−３２８１４９号において開示している。

本発明によれば、自車が走行する道路周辺のみを放射三次元表示により表示することで、道路形状を含む周辺の状況および道路の進行方向を容易に認識することができる。また、自車が交差点に接近したときに、交差点を放射三次元表示により表示することで、交差点内における道路形状を建物により遮断されることなく認識するができ、さらに、自車位置から交差点までの距離感も容易に把握することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図３は本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機１０は、人工衛星（ＧＰＳ衛星）からの電波を受信し車両の現在位置と現在方位を測定する。自立航法用センサ１１は、車両の移動距離を検出する車速センサや車両の回転角度を検出する角度を含む。ＧＰＳ受信機１０および自立航法用センサ１１の位置検出信号は、制御部８０に供給され、制御部８０はこれらの位置検出信号に基づき車両の現在位置および方位を算出する。

ＶＩＣＳ・ＦＭ多重レシーバ１２は、アンテナ１３を介して車両外部の現在の道路交通情報を逐次受信する。操作パネル２０、音声入力部２１およびリモコン操作部２２は、ナビゲーション装置１の入力を構成する。操作パネル２０は、例えば、ディスプレイ５１の下部に設けられた複数の操作キー５２やディスプレイのタッチパネル等を含み、音声入力部２１は、図示されないマイクから音声を入力する。リモコン操作部２２は複数の入力キーを含み、ユーザによる入力キーの操作が無線を通して入力インターフェース２３へ伝達される。入力インターフェース２３は、これらユーザからの入力情報を制御部８０に伝える。

記憶装置３０は、好ましくはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）から構成され、地図データ、住所、電話や施設等のデータ、さらに、ナビゲーションの各種の機能を実行するためのプログラムを記憶する。

地図データには、施設や建物等を描画するための描画データおよび道路データ等が含まれている。描画データは、市街地の建物、道路、信号などを実際の景観と同等に表示できるような位置、平面形状、高さ、ポリゴン／ラインの種別、色情報などを含んでいる。道路データは、リンク情報とリンクに接続されるノード情報とを有し、リンク情報は、リンクの位置情報を初めとする道幅、距離、道路種別等の情報を含み、ノード情報は、交差点の位置、種別、交差点のレーン情報等を含んでいる。

データ通信制御部３１は、無線によりデータの送受信を行う。データ通信制御部３１は、データの送受信を行う通信装置をナビゲーション装置に内蔵するものであってもよいし、携帯電話や通信機能を有する電子装置をナビゲーション装置に外付けするものであってもよい。

音声出力部４０はスピーカ４１を含み、制御部８０の制御によりスピーカ４１から音声を出力させる。例えば、目的地に到達するまでの情報として交差点の手前で進路方向の注意を促す音声を出力する。

表示制御部５０は、ディスプレイ５１に接続され、制御部８０の制御下において、記憶装置３０またはデータメモリ７０から読み出された地図データに基づきディスプレイ５１へ地図を表示したり、地図上に車両の現在位置を示す車両マーク、目的地までのルート、交差点の案内表示あるいは施設のランドマーク等を合成して表示させる。さらに本実施例では、表示制御部５０は、読み出された地図データについて画像処理を施し、放射三次元画像を生成する。表示制御部５０は、好ましくはＦＩＦＯ等のＶＲＡＭを含み、記憶装置３０やデータメモリ７０から読み出された地図、道路、案内表示に関するデータをＶＲＡＭに記憶し、ＶＲＡＭから読み出された地図データに各種データを合成させる。

プログラムメモリ６０は、ナビゲーション装置において実行される各種プログラムを記憶し、これらのプログラムが制御部８０によって実行される。プログラムメモリ６０は、例えば書き換え可能なＲＡＭを用いて構成され、記憶装置３０に記憶されたプログラムを読み出すようにしても良いし、あるいは、予めプログラムを記憶したＲＯＭを用いることもできる。プログラムは、例えば、目的地までの経路を探索するプログラム６１、ディスプレイ５１に表示される地図等の各種の設定・変更を行うプログラム６２、放射三次元表示により地図の表示を行うための放射三次元表示プログラム６３等を有している。

データメモリ７０は、制御部８０によって処理された各種演算の処理結果や記憶装置３０から読み出された地図データ７１等を記憶する。さらに、データメモリ７０は、目的地までの経路の探索が行われたとき、探索された誘導経路データ７２や、車両が実際に走行した経路の軌跡を示す走行軌跡データ７３を記憶する。さらに、放射三次元表示のために画像処理された放射三次元画像７４を記憶する。データメモリ７０は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等を用いることができ、データメモリ７０の内容を記憶装置３０に転送するようにしてもよい。また、ナビゲーション装置１に装着可能な外部メモリ７６をデータメモリ７０と併用するものであってもよい。

次に、本実施例に係るナビゲーション装置における放射三次元表示の動作を図４のフローチャートに示す。本例では、好ましい態様として、目的地までのルートが設定されているときの地図表示を説明する。

制御部８０は、ＧＰＳ受信機１０または／および自立航法用センサ１１からの位置検出信号に基づき自車位置を検出する（ステップＳ１０１）。ユーザから目的地までの設定が入力されると、制御部８０は現在位置から目的地までの最適なルートを探索し（ステップＳ１０２）、探索された経路データをデータメモリ７２に保存する（ステップＳ１０３）。

自車の走行に伴い、制御部８０は、位置検出信号に基づき自車位置周辺の地図データを記憶装置３０から読み出す（ステップＳ１０４）。このとき、制御部８０は放射三次元表示プログラム６３に従い、表示制御部５０に対して所定の地図表示領域についての放射三次元画像を生成させる。すなわち、表示制御部５０は、読み出した地図データのうち、自車が走行する道路の一定の範囲を放射三次元表示させ、それ以外を二次元表示させるように地図データについての画像処理を行う（ステップＳ１０５）。画像処理は、例えば図１に示したように、自車位置を中心にそこからの高さＨを視点とし、進行方向Ｓを基準にそこから右前方、左前方、左後方、右後方にそれぞれθ１、θ２、θ３、θ４の角度の視線方向で見下ろしたときの放射三次元画像を生成する。この場合、角度θ１、θ２、θ３、θ４は等しくてもよい。

表示制御部５０は、放射三次元画像に基づきディスプレイ５１上に、自車が走行する道路周辺のみを放射三次元表示で表示し、それ以外を平面図で表示する。さらに、地図上には、誘導経路の表示と自車位置を示すマークが重ねて描画される。そして、自車位置が変化すると、地図画面がスクロールし、それとともに自車位置周辺の放射三次元表示が移動する。

図５は、ディスプレイ５１の地図の表示例である。誘導経路Ｙ上に自車位置マークＭが表示され、さらに自車位置Ｍを中心に、そこから一定の矩形状の範囲１００内が放射三次元表示により表わされる。道路１０２は平面的であるが、その両側の建物Ｅが自車位置を中心に放射状にあるいは開けるように表示される。領域１００以外については上方から見た二次元的な平面図で表されている。このような地図表示により、自車位置を中心とする道路および建物の立体的な景観をより現実的に視認することができる。放射三次元表示すべき範囲１００は、例えば、ディスプレイ５１の縦および横のサイズに比例する大きさ、例えば、縦および横の１／３の範囲を放射三次元表示とすることができる。また、地図の縮尺に応じて設定を変更するようにしてもよい。さらに、ユーザによって自在にその範囲１００を変更できるようにしてもよい。

次に、制御部８０は、経路データに基づき自車が交差点に進入するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御部８０は、例えば、位置検出信号を監視することで自車が交差点の手前一定距離（例えば２００メートル手前）に到達したとき、自車が交差点に進入すると判定する。

交差点に進入すると判定されたとき、制御部８０は表示制御部５０に対して交差点の放射三次元画像を生成する旨の指令を送る。これにより、表示制御部５０は、記憶装置３０から読み出された交差点周辺の地図データを画像処理することで放射三次元画像を生成し（ステップＳ１０８）、これをデータメモリ７０に保存する。そして、図６に示すように、自車位置の前方に、交差点の一定の範囲１１０について放射三次元表示が行われる（ステップＳ１０９）。併せて、交差点内における誘導経路の案内Ｙが表示される。これにより、自車位置から交差点に至るまでの経路に加えて、交差点内の建物Ｆや道路の形状および交差点通過後の経路を一目で認識することができる。

自車位置から交差点までの距離が一定以下（例えば５０メートル手前）に到達すると（ステップＳ１１０）、交差点の放射三次元画像の表示が拡大される（ステップＳ１１１）。拡大図は、好ましくは、図６で表示されていた交差点の領域１１０の倍率を拡大する。これにより、ユーザはたとえ表示が切り替わったとしても、違和感をもたずに容易に地図の認識を行うことができる。図７は、交差点を拡大したときの表示例である。好ましくは、交差点において右左折をするときの目安となる目標物Ｔを識別表示するようにする（図では目標物Ｔにハッチングが施してある）。目標物Ｔは、交差点の角に位置するビルやその他の施設を用いることができ、目標物Ｔを色分けしたり、目標物Ｔのコントラストを大きくしたり、あるいは、目標物以外の建物等を白くぼかすことによって目標物Ｔを際立たせるようにしてもよい。

自車が交差点を通過するまで、拡大表示が行われる（ステップＳ１１２）。交差点の通過後は、再び図５に示すように、自車位置を中心とするその道路周辺の領域１００が放射三次元表示によって表示される。こうして目的地に到達するまで、放射三次元表示が行われる（ステップＳ１１３）。

本実施例によれば、ディスプレイ５１上に、自車位置を中心とする限定された領域のみを放射三次元表示し、ユーザにとって必要な情報だけを分かり易く詳細に提示するようにしたので、ユーザは一目で自車位置周辺の道路形状や建物状況を把握することができる。さらに、一定の条件の下で、交差点周辺についての放射三次元表示を表示するようにしたので、自車位置から交差点までの距離感および交差点の付近の建物や施設の状況も視認し易くなり、かつ、誘導経路が建物によって隠れることもなくなり、交差点までの経路のみならず交差点通過後の経路の把握がより一層容易なものとすることができる。

上記実施例では、誘導経路の案内時に放射三次元表示を行うようにしたが、これに限らず誘導経路の案内を行っていないときに、自車位置を中心にその周辺を放射三次元表示にすることも可能である。この場合にも、自車が進行する方向に交差点が存在するとき、交差点の周辺について放射三次元表示をするようにしてもよい。

さらに、放射三次元表示を行うか否かはユーザの指示によって選択できるようにしてもよい。例えば、誘導経路案内時に、放射三次元表示を停止したい場合には、ユーザからの入力に応じて、通常の地図表示にしてもよいし、その反対に、通常の地図表示を行っているときにユーザからの入力に応じて放射三次元表示を行うようにしてもよい。

さらに上記実施例では、交差点の拡大表示（図７）を行うときに、図５の交差点の周辺領域１１０のみを拡大するようにしたが、この領域１１０を拡張し、その拡大地図を表示するようにしてもよい。

さらに、交差点の拡大表示を行うとき、ディスプレイ５１を二画面表示に分割し、一方に現状の地図表示を行い、他方に交差点の拡大表示を行うようにしてもよい。さらに、放射三次元表示される領域以外は、平面図に限らず、鳥瞰図であってもよい。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、放射三次元表示された建物上にランドマークを表示する方法を詳述する。一般に、広域スケールにより地図を表示する場合、地図上に建物の外観は表示されないが、建物の位置や種類等を識別するためのランドマークが表示される。地図の倍率が高くなるとき、例えば市街地スケールにより地図を表示するとき、建物の二次元もしくは三次元の外観形状とともに、ランドマークが合成して表示される。

ビル等の建物を二次元もしくは三次元で表示するには、記憶装置３０に記憶されている描画データが用いられる。描画データは、建物の位置データに加えて、家計図を示す面データと高さデータを含んでいる。例えば図８に示すように、建物１５０を三次元表示する場合、家計図の面データ（Ｘ、Ｙ方向）１５２を使って平面が描画され、さらに高さデータ（Ｚ方向）１５４を使ってこれを垂直に持ち上げ、立体的な建物１５０が表現される。二次元表示の場合には、面データ１５２のみを用いればよい。建物１５０を放射三次元表示する場合には、高さデータを放射する方向に変換することで、建物１５０が傾斜して表示される。

ここで、二次元表示された建物上にランドマークを合成する場合には、図９（ａ）に示すように、ランドマークＬＭが家計図の面データ１５２の中心座標に一致するように位置決めされている。一方、建物１５０が放射三次元表示される場合、ランドマークＬＭの位置を面データ１５２の中心座標に一致させてしまうと、ランドマークＬＭが建物の最下部に表示されてしまい、ランドマークＬＭがどの建物を指しているのか分かりづらくなってしまう。このため、本実施例では、図９（ｂ）に示すように、ランドマークＬＭを建物の頂部に表示させる。

ランドマークＬＭを建物の頂部に表示するためには、図１０（ａ）に示すように、建物の高さデータ１５４を利用する。すなわち、ランドマークＬＭを面データ１５２の中心座標から高さデータ分だけＺ方向にオフセットさせればよい。また、放射三次元表示の場合には、さらに放射角θに応じた水平方向の距離の補正を行い、ランドマークＬＭが建物の頂部中央に位置するようにする。

ランドマーク以外にも、例えば、建物の名称を高さデータ１５４に基づき表示するようにしてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、放射三次元表示された建物１５０の頂部の中央に建物名称１６０（ＡＢＣビル）と表示しても良い。あるいは、図１１（ｂ）に示すように、建物の頂部と同程度の高さに建物名称１６０を表示するようにしてもよい。

また、建物名称以外に、建物についての付記出し位置についても、同様に建物の頂部に表示するようにしてもよい。付記出しは、例えば、ビルの各階のテナント名や施設の案内等を表示するものである。一方、ビルの地下を示すような名称の場合には、位置補正の対象外とする。地下の表示をビルの頂部に表示すると、ユーザに誤解を与え不適切となるからである。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明に係るナビゲーション装置は、移動体用のナビゲーション装置、ナビゲーションシステム、あるいはこれらの機能を含む電子機器において利用することができる。また、移動体に搭載可能なナビゲーション機能を含む電子装置や、ナビゲーション機能に加えてオーディオ機能やＴＶ放送受信機能等を有するマルチメディア対応の電子装置またはそのような機能を備えた複数の電子機器から構成される電子システムによっても利用することができる。

放射三次元表示を説明する図である。 二次元表示と放射三次元表示の比較例を示す図である。 本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 本実施例に係るナビゲーション装置における放射三次元表示の動作を説明するフローチャートである。 本実施例における自車位置の周辺を放射三次元表示で表示した例を示す図である。 本実施例における交差点の周辺を放射三次元表示で表示した例を示す図である。 図６の交差点周辺を拡大した図である。 建物の描画データを説明する図である。 ランドマークの表示例を示す図である。 ランドマークの位置補正を説明する図である。 ビルの名称等の位置補正を説明する図である。

符号の説明

１：ナビゲーション装置、１０：ＧＰＳ受信機、１１：自立航法用センサ、
１２：ＶＩＣＳレシーバ、２０：操作パネル、２１：音声入力部、
２２：リモコン、２３：入力ＩＦ、３０：記憶部、４０：音声出力部、
４１：スピーカ、５０：表示制御部、５１：ディスプレイ、
６０：プログラムメモリ、７０：データメモリ、８０：制御部、
１００：自車位置周辺の領域、１１０：交差点の周辺の領域
２００：交差点

Claims (15)

1. 目的地までの経路を探索し、探索された経路を誘導する機能を備えたナビゲーション装置であって、
   自車位置を検出し、検出結果である自車位置検出信号を出力する位置検出手段と、
   地図データ等を記憶する地図データ記憶手段と、
   地図等を表示するディスプレイと、
   自車位置検出信号に基づき地図データ記憶手段から地図データを読出し、ディスプレイに表示される一つの道路地図画面内において、自車位置を中心とする一定の領域内を放射三次元表示で、当該一定の領域以外の領域を二次元表示で道路地図を表示させる表示制御手段とを有し、
   さらに表示制御手段は、前記自車位置検出信号からの自車位置の変化に応じてディスプレイの道路地図をスクロールさせ、それに伴い自車位置を中心とする放射三次元表示のための一定の領域を移動させる、
   ナビゲーション装置。
2. 前記一定の領域は、ディスプレイの縦および横のサイズに比例いたサイズである、請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記一定の領域は、ユーザによって変更可能である、請求項１または２に記載のナビゲーション装置。
4. ナビゲーション装置はさらに、自車が交差点に進入することを判定する判定手段を有し、判定手段により自車が交差点に進入すると判定されたとき、表示制御手段は当該交差点の一定の範囲を放射三次元表示で表示する、請求項１ないし３いずれか１つに記載のナビゲーション装置。
5. 表示制御手段は、自車が交差点の手前一定距離に到達したとき、交差点の放射三次元表示の倍率を拡大する、請求項４に記載のナビゲーション装置。
6. 表示制御手段は、放射三次元表示された交差点において経路誘導のために目標物に識別表示を付与する、請求項１ないし５いずれか１つに記載のナビゲーション装置。
7. 表示制御手段は、放射三次元表示された建物上にランドマークを表示させるとき、地図データ記憶手段に記憶された当該建物の高さデータに基づきランドマークの表示位置を補正する、請求項１ないし６いずれか１つに記載のナビゲーション装置。
8. 表示制御手段は、放射三次元表示された建物上に建物名称を表示させるとき、地図データ記憶手段に記憶された当該建物の高さデータに基づき建物名称の表示位置を補正する、請求項１ないし６いずれか１つに記載のナビゲーション装置。
9. ランドマークまたは建物名称は、放射三次元表示された建物の頂部に表示される、請求項７または８に記載のナビゲーション装置。
10. ナビゲーション装置におけるディスプレイへの地図表示方法であって、
    自車位置を検出し、検出結果である自車位置検出信号を出力するステップと、
    自車位置検出信号に基づき地図データ記憶手段から地図データを読出し、ディスプレイに表示される一つの道路地図画面内において、自車位置を中心とする一定の領域内を放射三次元表示で、当該一定の領域以外の領域を二次元表示で道路地図を表示するステップと、
    前記自車位置検出信号からの自車位置の変化に応じてディスプレイの道路地図をスクロールさせ、それに伴い自車位置を中心とする放射三次元表示のための一定の領域を移動させるステップと、
    を有する地図表示方法。
11. 自車が交差点に接近したとき、当該交差点の一定の範囲を放射三次元表示により表示する、請求項１０に記載の地図表示方法。
12. 放射三次元表示により表示された交差点内において経路誘導のために目標物に対して識別表示を付与する、請求項１０に記載の地図表示方法。
13. 自車位置から交差点までの距離が一定以内になったとき、交差点の放射三次元表示の倍率を拡大する、請求項１０ないし１２いずれか１つに記載の地図表示方法。
14. 放射三次元表示された建物上にランドマークを表示するとき、当該建物についての高さデータに基づきランドマークを建物の頂部に表示する、請求項１０に記載の地図表示方法。
15. 放射三次元表示された建物上に建物名称を表示するとき、当該建物についての高さデータに基づき建物名称を建物の頂部に表示する、請求項１０に記載の地図表示方法。

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