JP3501390B2 - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車載用ナビゲーシ
ョン装置に係り、特に道路・建造物等を３次元的に表示
できるようにした車載ナビゲーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスプレイ画面に描画される地図は真
上から見た全面同一縮尺の平面地図であり、このため運
転者が実際に見る風景と感じが異なる。そこで、実際に
見た風景に近い感じで地図を描画する方法が特開平３−
２２５３９１号公報で提案されている。この地図描画方
法は、自動車の進行方位θを求め、自動車位置を中心に
θ分地図を回転させるように地図データに回転変換処理
を施し、進行方向を視線方向とし、かつ自動車位置より
後方で所定の高さにあるポイントを視点とみなした時、
自動車進行方向に垂直で自動車位置を含む平面に回転変
換後の地図を投影するように回転処理後の地図データに
投影変換処理を施し、投影変換して得られた地図データ
に基づいて地図をディスプレイ画面に描画する。これに
よって、図１０に示すように遠近感を有する地図（俯瞰
図）を表示できる。

【０００３】また、遠近法表示された道路地図をフロン
トガラス上でしかも実際の風景に重ねて表示するように
した車載用ナビゲーションシステムの表示装置が特開平
１−２１９８８３号公報で提案されている。この表示装
置は、画像表示装置に描画された平面地図表示を光ファ
イバを用いて構成された座標変換手段を介して遠近法表
示の道路地図に座標変換し、座標変換された遠近法表示
の道路地図を投影手段を介してフロントガラスに運転者
がフロントガラスを通して見る実景と重なるように投影
し、ヘッドアップディスプレイとして表示する構成であ
る。

【０００４】さらに、所定の場所の風景を画面表示する
ことで道路事情を認識できるようにした車載ナビゲーシ
ョン装置が特公平５−６６５９５号公報で提案されてい
る。この車載ナビゲーション装置は、光ディスク，光カ
ード，磁気ディスク等の記憶手段に、運転者側から見た
所定の場所の風景（または特徴部分を抜き出した風景）
を画像データとして記憶しておき、車両が所定の場所に
接近した場合にその場所に対応する風景の画像データを
読み出して画面表示する構成である。運転者側から見た
風景を表示するために、各曲がり角のそれぞれについて
進行方向別に複数の画像データを準備している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】遠近感を有する地図
（俯瞰図または鳥瞰図）を表示させることで、風景を実
際に眺めた感じに近い状態で地図表示を行なうことがで
きる。しかしながら、従来の道路地図は道路、鉄道、河
川、主要構築物等の位置データを備えているだけである
から、例えば立体交差道路の形状や主要構築物の外観等
の風景を３次元的に表示することはできない。このた
め、実際の風景に近い形で地図表示ができるナビゲーシ
ョン装置が要望されていた。また、実際の風景に近い形
で地図表示ができれば、運転の擬似体験を効果的に行な
うことができる。

【０００６】特公平５−６６５９５号公報で提案されて
いるように、交差点等の所定の地点の風景を画像データ
として予め記録しておくことで、所定地点の風景を表示
させることができるが、運転者側から見た風景（車両の
進行方向に応じた風景）を表示するためには、進行方向
毎に対応して複数の画像データを準備しなければなら
ず、１地点あたりの画像データ量が多大となってしま
う。また、３つ先までの交差点等の複数の地点の風景を
合成して同一画面に表示させることは困難である。

【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、道路や主要建造物、交差点等の風景を
３次元的に表示できるようにした車載用ナビゲーション
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１に係る本願発明は、道路・建造物等を３次
元的に表示するためのデータを備えた３次元デジタル道
路地図データベースと、指定された地点から指定された
視線方向を見た３次元的画像情報を生成する画像生成処
理部と、この画像生成処理部で生成した３次元的画像情
報を可視表示する画像表示装置とを備え、車両に装備さ
れる車載用ナビゲーション装置であり、３次元デジタル
道路地図データベースは、上空から見た平面地図、所定
の地点、所定の高さから所定の方向を見た俯瞰図、車内
から外部を見た案内図に係るデータを含み、車両が進路
変更を行う可能性のある道路地図上の分岐点に係る分岐
点コードであって、道路種別に係るコードとその道路に
おける分岐点番号コードとからなる分岐点コードを備
え、画像生成処理部は、車両が任意の分岐点に近づく
と、この分岐点に係る分岐点コードに基づいて３次元デ
ジタル道路地図データベースから対応する道路・建造物
等に係る３次元的表示データを取り出し、この３次元的
表示データに基づき分岐点周辺の複数の３次元画像情報
を生成し、画像表示装置に表示させることを特徴とす
る。

【０００９】 請求項２に係る本願発明は、上記の構成
において、画像生成処理部は、車両が分岐点に近づく
と、画像表示装置の画面を２つの表示領域に分け、一方
の表示領域に車両の現在位置を含む平面地図を表す画像
を表示させ、他方の表示領域に車両の走行案内を可能に
する分岐点周辺の３次元的画像情報を表す画像を表示さ
せることを特徴とする。

【００１０】 請求項３に係る本願発明は、上記の構成
において、好ましくは、画像生成処理部は、車両が分岐
点に近づくと、画像表示装置の画面を２つの表示領域に
分け、一方の表示領域に高所から車両の前方を見た俯瞰
図を表す画像を表示させ、他方の表示領域に車両の走行
案内を可能にする分岐点の３次元的画像情報を表す画像
を表示させることを特徴とする。さらに請求項４に係る
本願発明は、上記の構成において、好ましくは、画像生
成処理部は、画像表示装置に表示される、分岐点周辺の
３次元画像情報に基づく俯瞰図内に進路案内表示を示し
た情報を表示させることを特徴とする。

【００１１】さらに、画像生成処理部は、車両が分岐点
に近づくと俯瞰図内に進路案内表示を示した３次元的画
像情報を生成することを特徴とする。この発明に係る車
載用ナビゲーション装置は、建造物や立体交差道路等を
複数の３次元のポリゴンの組み合わせで表記した３次元
デジタル道路地図データベースを備えるとともに、指定
された地点から指定された視線方向を見た３次元的画像
情報を生成する画像生成処理部を備えたので、例えば、
真上から見た平面地図画像を画面表示させながら走行経
路の設定や確認をしたり、走行中には所定の高さから所
定の方向を見た俯瞰図を画面に表示させたり、交差点等
の進路変更地点が近づいたときは車両内から交差点等の
進路変更地点をみた３次元的案内画像を表示させたりす
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図１はこの発明に係る車載用ナビ
ゲーション装置のブロック構成図である。この発明に係
る車載用ナビゲーション装置１は、３次元デジタル道路
地図データベース（以下単に道路地図データベースと記
す）２と、自車位置検出装置３と、入力操作部４と、全
体制御部５と、ナビゲーション制御部６と、画像生成処
理部７と、画像合成／出力部８と、画像表示装置９と、
音声合成出力装置１０とからなる。

【００１３】道路地図データベース２は、地図データを
記録した記録媒体２ａ（例えばＣＤ−ＲＯＭ）とその再
生装置２ｂを利用して構成している。記録媒体２ａに
は、道路地図データと、各種の建造物（官公庁，銀行，
学校，駅舎，空港，ホテル，ビル，各種施設等）を３次
元的に表示するためのデータを予め記録している。な
お、道路地図データベース２は、磁気ディスク装置や光
磁気ディスク装置とその再生装置、ＩＣカードメモリと
その読み出し制御部等を用いて構成してもよい。

【００１４】道路地図データは次のように構成してい
る。すべての分岐点（交差点，分岐路，インターチェン
ジ等の進路変更可能地点）には分岐点コードを付与して
いる。分岐点コードは道路種別（例えば○○高速，国道
△号線，県道×××号線等）に係るコードとその道路に
おける分岐点番号コードとからなる。道路種別コードに
対応して道路名称を文字表示させるためのテキスト情報
を備える。それぞれの分岐点について、位置データと標
高データとを備える。位置は経度，緯度で指定してい
る。特定の地点を地図座標の原点とし、その原点座標で
の位置を指定するようにしてもよい。各分岐点は、進入
禁止，右左折禁止，通行制限時間等の通行規則に関する
データを備える。各分岐点は、隣接する（道路が接続さ
れている）分岐点のデータを有する。また、必要に応じ
て交差点等の名称を文字表示するためのテキスト情報を
分岐点コードとの対応を付けて設けている。

【００１５】隣接する２つの分岐点間の道路は、その道
路区間の線分データ（道路の曲折形状に係るデータ）
と、区間距離データ、その道路区間での標高変化が単調
でない場合はその道路区間内の１または複数の位置と標
高とを対応させたデータ、道路形状に関するデータ（道
路幅、車線数、中央分離帯の有無、歩道の有無、街路樹
の有無、トンネル区間、高架区間等）とを備える。道路
形状に関するデータを備えずに、各道路区間毎に道路形
状を複数のポリゴンを組み合わせて表現した道路区間ポ
リゴンデータを備えるようにしてもよい。なお、道路区
間毎に道路表示優先度を付与して、広域地図表示や広域
俯瞰図表示では主要道路のみを抽出して表示できるよう
している。

【００１６】建造物を３次元的に表示するためのデータ
（３次元データ）は次のように構成している。各分岐点
の周囲に存在し、分岐点の特徴や進路案内に際して目印
（ランドマーク）となる建造物については、１または複
数の建造物のそれぞれの位置データと、それらの建造物
の３次元的形状を複数のポリゴンで表記したポリゴンデ
ータとを備える。各ポリゴン毎にその色や模様，質感等
を表現するためのテキスチャ情報もしくはテキスチャ情
報を指定するためのテキスチャ指定情報を備える。これ
らの位置データ，ポリゴンデータ，テキスチャ情報もし
くはテキスチャ指定情報は、分岐点コードとの対応を付
けて記録している。なお、分岐点の道路形状をポリゴン
データとして備えるようにしてもよい。また、分岐点が
立体交差構造の場合は、その立体交差構造を３次元的に
表示するためのポリゴンデータを備える。必要に応じ
て、建造物の名称等を文字表示するためのテキスト情報
を備える。

【００１７】分岐点の周囲とは無関係に目印（ランドマ
ーク）となる主要な建造物は、その位置と建造物の特徴
を３次元的に表示するためのポリゴンデータとを備え
る。鉄道等の駅舎、踏切、河川等に係る橋等について
も、その特徴を３次元的に表示するためのポリゴンデー
タと、位置データとを備える。各建造物には表示の優先
度合を規定する建造物表示優先度データを備える。例え
ば、東京タワーや超高層ビル等のようにかなり遠方から
も目標物となるものは表示優先度を高く、比較的近くに
なれば目標物となるものは表示優先度を中に、すぐ近く
にくれば目印となるものは表示優先度を低く設定してい
る。各建造物のそれぞれについて、その名称（呼称）を
文字表示させるためのテキスト情報を備える。また、各
建造物にはその種別を示す建造物種別コード（例えば、
官公庁，銀行，学校，ホテル，レジャー施設等の区分に
係る記号）を付与することで、例えば銀行のみを抽出し
て表示できるようにしている。

【００１８】各建造物のポリゴンデータは、予め設定し
た特定の視点（例えば南から北方向を所定の視線高さ）
から見たものを登録している。ビル，駅舎等は、それら
が構築されている向きを除外すれば外観構造がほぼ同一
のものが多数あるので、それらを代表する数種類のポリ
ゴンデータを部品として登録し、登録部品を使用できる
建造物については建造物の位置データと、登録部品名称
ならびに登録部品がその位置にどのような向きで配置さ
れるかを示すデータとを対応付けて記録するようにして
もよい。登録部品を利用することで、３次元デジタル地
図データベース２に登録するポリゴンデータのデータ量
を少なくすることができる。桜並木，杉並木等の区別を
必要しない場合は、街路樹を模式化したポリゴンデータ
を部品登録しておくことで、データ量を少なくできる。

【００１９】図２は自車位置検出装置の一具体例を示す
ブロック構成図である。この自車位置検出装置３は、ジ
ャイロや地磁気センサ等の方位センサ３１からの方位信
号３１ａと、車輪回転センサ等の走行距離センサ３２か
ら例えば所定の単位走行距離毎に出力されるパルス信号
等の距離信号３２ａとに基づいて車両の位置を順次演算
する推測航法装置３３と、ＧＰＳ受信アンテナ３４で受
信した複数のＧＰＳ衛星からの信号に基づいて位置を検
出するＧＰＳ位置測定装置３５とを併用する構成とする
ことで、ＧＰＳ衛星からの電波が受信不可能な場合でも
現在位置を推測できる構成としている。

【００２０】また、この自車位置検出装置３は、推測航
法装置３３から順次出力される車両位置データ３３ａに
基づいて走行軌跡を求める走行軌跡演算手段３６と、こ
の走行軌跡演算手段３６から出力される走行軌跡データ
３６ａと道路地図データベース２から読み出された道路
地図データ２ｃとを比較し、交差点や屈折点等の走行軌
跡の特徴部分に着目して車両の現在位置を道路上に修正
するマップマッチング手段３７を備える。

【００２１】さらに、この自車位置検出装置３内の車両
位置検出制御手段３８は、車両の現在位置（初期位置）
の設定操作がなされていない場合は、ＧＰＳ測定装置３
５から出力された位置データ３５ａを初期位置もしくは
暫定位置データ３８ａとして推測航法装置３３へ供給す
るとともに、それを自車位置データ３ａとして出力する
よう構成している。また、この車両位置検出制御手段３
８は、マップマッチング手段３７から出力される位置修
正データ３７ａを推測航法装置３３へ供給して車両の現
在位置データを修正させ、さらに、推測航法装置３３か
ら順次出力される最新の車両位置データ３３ａを自車位
置データ３ａとしてナビゲーション制御部６へ供給する
構成としている。

【００２２】また、この自車位置検出装置３は、路側ビ
ーコン装置から光や電波を利用して送信されている交差
点名称や交差点位置に係るデータをビーコン受信装置３
９を介して受信した場合は、受信した交差点名称や交差
点位置に係るデータに基づいて車両の現在位置を修正で
きる構成としている。さらに、ビーコン受信装置３９で
受信した渋滞情報，事故情報，交通規制情報等の最新の
交通情報３９ａをナビゲーション制御部６へ供給する構
成としている。

【００２３】図１に示すように入力操作部４は、動作モ
ード選択部４ａと、表示視点選択部４ｂと、詳細項目設
定部４ｃとを備える。この車載用ナビゲーション装置１
は、大きく分けて３つの動作モードを有する。経路設定
・確認モードと、ナビゲーション（車両誘導）モード
と、擬似体験モードの３つである。動作モード選択部４
ａに設けた動作モード選択キー（図示しない）の操作に
よって各動作モードを選択できる。

【００２４】表示視点選択部４ｂは、画面に表示する地
図の視点を選択するためのキー等を備える。この車載用
ナビゲーション装置１は３種類の表示視点を選択でき
る。表示視点を選択することで、上空から見た平面地図
と、所定の地点，所定の高さから所定の方向を見た（例
えば車両の現在位置もしくはその少し後方で地上高数１
０メートルの位置から車両の進行方向を見た）俯瞰図
（鳥瞰図）と、車両内から外部を見た風景に相当する案
内図（案内風景）との３種類の地図表示形態を切替える
ことができる。

【００２５】平面地図の表示状態では、北を画面上の上
に表示する標準表示状態以外に、利用者が所望する方向
へ地図を回転させて表示できる。俯瞰図の表示状態で
は、視点位置、視点高さ、視点方向を任意に設定でき
る。案内図の表示状態では、交差点や立体交差部分での
進路案内を行なうために車両内から車両の進行方向を見
た風景を表示するのを原則としているが、視線方向を変
更して例えば進行方向左側の風景を表示させることもで
きる。

【００２６】詳細項目設定部４ｃは、平面地図の縮尺
（高域，中域，詳細）を指定するためのキーや、俯瞰図
の表示範囲，視点位置，視点高さ，視点方向を設定する
ためのキーや、案内図表示状態における運転車等の視線
高さ（運転席の地上高）を設定するキーを備える。乗用
車と大型車両とでは運転席から見える風景が少し異なる
ので、視線高さ（運転席の地上高）を設定することで実
際の風景により近い表示ができる。また、詳細項目設定
部４ｃは、目的地，経由地、目標とする建造物を指定す
るためのカーソル移動キー，カーソル位置決定キー等を
備える。詳細項目設定部４ｃは、出発時刻や到着予定時
刻等を設定するためのキー等を備える。詳細項目設定部
４ｃは、表示対象にする建造物の種別を指定するキー等
を備える。

【００２７】なお、動作モード選択部４ａ、表示視点選
択部４ｂ、詳細項目設定部４ｃは、選択，設定操作を行
なうための各種機能キーを設けずに、画面に選択，設定
のためのメニューを表示させ、カーソル移動キーの操作
やマウス等のポインティングデバイス（画像位置指示装
置）を用いて動作モードを選択したり、ＣＲＴ画面上に
設けた透明タッチパネルを用いて動作モードを選択した
りするようにしてもよい。また、音声認識装置（図示し
ない）を利用して音声による入力操作を可能にしてもよ
い。

【００２８】全体動作制御部５は、この車載用ナビゲー
ション装置１の全体動作を制御するもので、要求認識部
５ａと、メニュー情報生成部５ｂと、設定条件記憶部５
ｃとを備える。要求認識部５ａは、入力操作部２から入
力された各種の要求ならびにナビゲーション制御部６か
ら出力される各種の要求を認識し、予め設定した優先順
序に基づいて画像生成指令ならびに画像表示指令を出力
する。要求認識部５ａは、入力操作部４から入力された
各種の選択要求，設定要求が、選択，設定のためのメニ
ュー画面を必要とする場合は、メニュー情報生成部５ｂ
を起動して必要なメニュー情報を生成させ、生成したメ
ニュー情報を画像表示させる。

【００２９】設定条件記憶部５ｃは、初期データ格納部
とユーザ設定データ格納部とを備える。初期データ格納
部には、標準的な動作・表示条件等の予め準備したデー
タを格納している。これにより、利用者による詳細項目
設定がなされなくても各種の動作・表示が行なえる。使
用者が自分に適した動作条件や表示条件を設定した場
合、それらの設定データはユーザ設定データ格納部に記
録される。例えば、俯瞰図表示の条件設定データ（表示
範囲，視点位置，視点高さ，視線方向）や案内画像表示
での視線高さ（運転席地上高）の設定データ等は、ユー
ザデータ格納部に記録される。そして、ユーザデータ格
納部にユーザデータが設定されている場合、要求認識部
５ａは利用者が設定した条件を優先する。

【００３０】ナビゲーション制御部６は、目的地時刻等
記憶部６ａと、経路自動設定部６ｂと、設定経路記憶部
６ｃと、誘導制御部６ｄとを備える。経路設定・確認モ
ードで、画面表示された平面地図上の位置をカーソルで
指定することで、出発地，経由地，目的地の設定がなさ
れると、それらの位置データは全体動作制御５からナビ
ゲーション制御部６へ供給され、目的地時刻等記憶部６
ａに格納される。建造物を経由地，目的地として設定す
ることもできる。また、建造物を目標物（目印）として
登録することもできる。出発予定時刻，経由地到着予定
時刻，経由地出発予定時刻，目的地到着予定時刻等の設
定がなされると、それらの時刻データは各地点との対応
を付けて目的地時刻等記憶部６ａに格納される。

【００３１】全体動作制御部５から経路入力終了の通知
がナビゲーション制御部６に供給されると、経路自動設
定部６ｂは道路地図データベース２から読み出した道路
地図データ２ｃを解析し、目的地へ至る経路を探索す
る。ナビゲーション制御部６は、探索した経路に沿って
各分岐点コードと主要分岐点の通過予定時刻のデータを
設定経路記憶部６ｃに格納する。また、設定された経路
データは、全体動作制御部５を介して画像生成処理部７
へ供給され、設定経路が合成された平面地図が画像表示
装置９に表示される。これによって、利用者は経路を確
認できる。

【００３２】誘導制御部６ｄは、設定経路記憶部６ｃに
格納されている経路データと、車両の走行に伴って自車
位置検出装置３から順次出力される自車位置データ３ａ
とを比較し、次の分岐点コードとその分岐点までの距離
データならびにその分岐点での進路に係るデータを全体
動作制御部５を介して画像生成部７へ供給する。なお、
分岐点までの距離データを供給せずに、次の分岐点まで
の距離が予め設定した所定の値となった時点で案内図の
表示指令を与えるようにしてもよい。

【００３３】誘導制御部６ｄは、次の分岐点が進路変更
地点である場合は、次の進路変更地点までの距離が予め
設定した値になると、音声合成出力装置１０を用いて例
えば「１００メートル先の交差点 左折です。」等の進
路案内に係る音声メッセージを出力させる。なお、車速
に応じて音声メッセージを出力するタイミングを制御す
るようにしてもよい。例えば高速道路走行等で高速走行
している場合は、次の進路変更地点の１キロメートル程
度手前で音声メッセージを出力させる。

【００３４】ナビゲーション制御部６はカレンダー機能
付きの時計装置（図示しない）を備える。誘導制御部６
ｄは、通過予定時刻と実際の通過時刻とを比較しその差
が予め設定した値以上の場合は、経路自動設定部６ｂを
起動して残りの経路の妥当性をチェックさせる。通行時
間制限を受ける分岐点がある場合、経路自動設定部６ｂ
は経路を再設定し、設定経路記憶部６ｃ内の経路データ
を更新する。これにより、実際の走行地点と時刻に対応
して妥当な経路の設定ができる。車両が設定経路を逸脱
した場合、誘導制御部６ｄは逸脱地点と逸脱方向に係る
データを経路自動設定部６ｂへ供給して復帰経路の探索
を指示する。経路自動設定部６ｂは、復帰経路を探索し
その探索結果に基づいて設定経路記憶部６ｃ内の経路デ
ータを更新する。なお、設定自動設定部６ｂは、次の分
岐点で経路を逸脱した場合を想定してその場合の復帰経
路を事前に探索しておき、コース逸脱時に速やかに対応
できる構成としてもよい。

【００３５】ナビゲーション制御部６は、自車位置検出
装置３内のビーコン受信装置３９で受信した交通情報３
９ａの解析手段（図示しない）を備えており、これから
走行する経路に関して渋滞や通行規制がある場合は、渋
滞区間や通行規制に関する情報を経路自動設定部６ｂへ
供給して経路を再設定する構成としている。

【００３６】図３は画像生成処理部７の一具体例を示す
ブロック構成図である。画像生成処理部７は、表示範囲
設定部７ａと、画像抽出・変換部７ｂと、画像生成部７
ｃと、生成画像情報記憶部７ｄとからなる。

【００３７】表示範囲設定部７ａは、表示する地図の種
類ならびに詳細項目の設定内容に基づいて画像表示装置
９の画面に表示する地図の領域および表示内容を設定す
るものである。全体動作制御部５から表示する地域の指
定なしで例えば広域の平面地図の表示要求が与えられる
と、表示範囲設定部７ａは自車位置を中心とし、指定さ
れた地図縮尺（広域，中域，詳細等の種別）に基づいて
画面表示する地図範囲を求め、求めた地図範囲を画像抽
出・変換部７ｂへ出力する。さらに、指定された地図縮
尺（広域，中域，詳細等の種別）に応じて予め設定した
表示優先度を画像抽出・変換部７ｂへ出力する。利用者
が建造物種別を指定している場合（例えば銀行だけの表
示を所望している）場合、表示範囲設定部７ａは指定さ
れた建造物種別コードを画像抽出・変換部７ｂへ与え
る。平面地図表示のスクロール要求を受けると、表示範
囲設定部７ａは要求されたスクロール方向に対応して新
たな表示範囲を求め、求めた表示範囲を画像抽出・変換
部７ｂへ出力する。

【００３８】俯瞰図表示モードでは、自車位置３ａなら
びに視線高さ，視線方向等の表示条件に基づいて、平面
地図上において図４（ａ）に示すように、車両の現在位
置に近い辺よりも車両から遠く離れた辺の方が長い台形
の俯瞰領域、または、図４（ｂ）に示すような扇形の俯
瞰領域を求め、求めた俯瞰領域を画像抽出・変換部７ｂ
へ与える。入力操作部４から地点ならびに視線条件を指
定して俯瞰図の表示要求が入力された場合、表示範囲設
定部７ａは指定された条件での俯瞰範囲を求める。視線
高さを高く設定することでより遠方まで俯瞰できる。視
線高さを低く設定すると俯瞰範囲は狭くなる。俯瞰範囲
もしくは視線高さに応じて道路ならびに建造物の表示優
先度を予め設定している。広い範囲を俯瞰する場合は、
建造物表示優先度の高い建造物のみを表示対象とする。
俯瞰範囲が狭い場合は、表示優先度が低いものを含めて
表示対象とすることで、建造物の表示内容を充実させ
る。利用者が建造物種別を指定している場合は指定され
た建造物だけを表示対象とする。視点から距離に応じて
建造物表示優先度ならびに道路表示優先度を異ならしめ
るようにして、近くにあるものは詳細に、遠方にあるも
のは主要な道路，建造物を表示するようにしてもよい。

【００３９】ナビゲーションモードならびに視線方向の
指定が省略されている場合、表示範囲設定部７ａは、設
定した経路が俯瞰図表示の略中央でその経路の主たる方
向が画面の上方になるよう視線方向を設定する。車両の
進行方向が表示画面の上方になるよう視線方向を設定し
てもよいが、この場合は車両の走行に伴って俯瞰図の表
示方向の変更が頻繁になる虞れがある。目的地もしくは
次の経由地が表示画面の上方になるよう視線方向を設定
してもよい。車速に応じて俯瞰範囲の広狭を自動的に切
替えるようにしてもよい。高速道路等を高速走行してい
る場合はかなり遠方までの俯瞰図が表示され、市街地等
を中〜低速走行している場合は比較的狭い範囲で建造物
等の表示が充実した俯瞰図が表示される。

【００４０】ナビゲーションモードでは車両の走行に伴
い次の交差点とその交差点までの距離データとがナビゲ
ーション装置６から出力され、全体動作制御部５を介し
て表示範囲設定部７ａに供給される。全体動作制御部５
は、案内画像を表示する際の視線高さ（運転席地上高）
のデータを表示範囲設定部７ａへ供給する。表示範囲設
定部７ａは、次の交差点とその交差点までの距離データ
ならびに視線高さデータとに基づいて案内画像の表示範
囲を求め、求めた表示範囲を画像抽出・変換部７ｂへ供
給する。

【００４１】画像抽出・変換部７ｂは、表示対象抽出部
１１と、抽出データ一時記憶部１２と、道路生成部１３
と、座標変換部１４と、投影／透視変換部１５と、ソー
ト処理部１６とを備える。

【００４２】表示対象抽出部１１は、表示範囲設定部２
ａから供給される表示範囲に係る指定情報に基づいて道
路地図データベース２から表示範囲内のすべての道路地
図データとすべての建造物の３次元データ（ポリゴンデ
ータ）を読み出し、読み出したデータを抽出データ一時
記憶部１２に格納する。なお、建造物表示優先度が指定
されている場合は、指定条件を満足する建造物のみを抽
出し、抽出したデータを抽出データ一時記憶部１２に格
納する。建造物種別が指定されている場合は指定された
建造物のみを抽出する。道路表示優先度が指定されてい
る場合は、表示対象となる道路のみを抽出する。なお、
経由地，目的地ならびに目印として建造物が指定されて
いる場合は、建造物の表示優先度にかかわらず指定され
た建造物を抽出する。

【００４３】道路生成部１３は、抽出データ一時記憶部
１２に格納されている道路地図データに基づいて道路地
図を生成する。広域表示地図や広域俯瞰図では、道路幅
の違いや歩道，街路樹の有無を表現できないので、道路
幅に応じて線幅を異ならしめた線分で表現した道路地図
を生成する。なお、道路がポリゴンデータで表記されて
いる場合は道路生成部１３は不要である。

【００４４】座標変換部１４は、生成された道路地図な
らびに抽出データ一時記憶部１２に格納されている建造
物に対して、道路地図データベース２側で採用している
絶対座標系から指定された視点座標系への変換を行な
う。

【００４５】平面地図表示では建造物を真上から見るこ
とになるので、建造物の特徴を効果的に表現できない場
合がある。そこで、各建造物をそれぞれ斜め上方から見
た状態で座標変換することで、建造物の立体形状が表現
されたイラスト風の平面地図を作成するようにしてい
る。

【００４６】投影／透視変換部１５は、視点座標系に変
換された道路、建造物等の３次元対象物を２次元の画面
に映すための処理を行なう。平面地図表示の場合は平行
投影処理を行なう。俯瞰図や案内図表示では遠くの対象
物が小さく見えるように透視投影処理を行なう。

【００４７】ソート処理部１６は、投影処理されたポリ
ゴンを視点から近い順に並びかえ、各ポリゴンデータを
ソートした順に画像生成部７ｃへ供給する。なお、経由
地や目的地として建造物が指定されている場合、ならび
に、目印となる建造物が指定されている場合、ソート処
理部１６は、それらの指定がなされている建造物のポリ
ゴンデータに対応して目印表示指定情報を付与して出力
する。

【００４８】画像生成部７ｃは、表示画像生成部２１
と、テキスチャ情報記憶部２２と、バッファメモリ部２
３とを備える。表示画像生成部２１は、ソート処理部１
６から所定の順序で供給されるポリゴンデータならびに
ポリゴンデータに対応付けられているテキスチャ情報に
基づいて、ポリゴン内部の全ドット（ピクセル）の画像
情報を演算し、バッファメモリ部２３に書き込む。表示
画像生成部２１は、画像情報の書き込みを行なったドッ
ト（ピクセル）と非書き込みのドット（ピクセル）とを
区別して管理する。そして、ソート順に供給される次の
ポリゴンの画像情報演算は、非書き込みのドットに対し
てのみ行なう。すべてのポリゴンに対する画像情報演算
が終了した時点で、非書き込みのドット（ピクセル）が
残されている場合、残されたドット（ピクセル）に対し
て予め設定した背景色を書き込むようにしてもよい。

【００４９】バッファメモリ部２３は、２系統のビデオ
メモリを備える。１系統は通常の表示用であり、他の１
系統は手前にある建造物等の後になって見えない建造物
を特定の条件で表示するためのものである。表示画像生
成処２１は、目印表示指定情報が付与されたポリゴンデ
ータを受け取ると、そのポリゴンに対する画像情報を書
き込むべきドットが既に書き込み済であるか否かをチェ
ックすることで、目印として指定された建造物が現在の
視点から見えるか見えないかを判断し、指定建造物の一
部または全部が見えない場合、指定建造物の画像情報の
演算結果を他の１系統のビデオメモリに書き込む。目印
や目的地として指定された建造物が現在の視点から見え
ない場合でも、指定建造物の画像情報だけを別に準備し
ておくことで、画像合成により指定建造物を所定周期で
点滅表示させたり、利用者からの目印表示要求に対して
所定の時間だけ表示させることができる。

【００５０】なお、現在の視点から見えない指定建造物
は、その輪郭画像を抽出して通常表示用ビデオメモリの
該当ドット位置に書き込むようにしてもよい。また、指
定建造物の位置を示す例えば丸印等の記号を書き込むよ
うにしてもよい。このような構成をとる場合はビデオメ
モリは１系統でよい。

【００５１】テキスチャ情報記憶部２２は、予め準備し
たテキスチャ情報（ポリゴンの色，模様，質感等を表現
する情報）を格納している。なお、このテキスチャ情報
は地図データベース２内に格納しておき、表示対象の抽
出時に必要なテキスチャ情報を読み出してテキスチャ情
報記憶部２２へ転送して一時記憶する構成としてもよ
い。

【００５２】表示画像生成部２１は、ポリゴンにテキス
チャ情報を貼り付ける処理にあたって、テキスチャ座標
と現在の視点表示座標との間の座標変換を行ないなが
ら、ポリゴン内部の各ドット毎の画像処理を行なう。

【００５３】表示画像生成部２１は、全体動作制御部５
を介して供給される自車位置データ３ａならびに進行方
位データに基づいて、現在生成した画像上での自車位置
を演算し、演算した自車位置に予め登録した自車位置マ
ークと進行方向を示すマークを書き込む。また、次の分
岐点での進路方向データが供給されている場合は、該当
する分岐点位置に進路方向を示す矢印等の進路案内マー
ク等を書き込む。なお、２系統のビデオメモリを備える
構成の場合は、自車位置マーク，自車の進行方向マー
ク，分岐点等での進路案内マークを第２のビデオメモリ
に書き込み、画像合成／出力部８で地図表示画像と各種
マーク画像とを合成して表示するようにしてもよい。

【００５４】表示画像生成部２１は、図示しない文字発
生装置（キャラクタジェネレータ）を備えている。表示
画像生成部２１は、建造物の名称等を示したテキスト情
報に基づいて名称を表示するための文字フォントパター
ンを該当する建造物の近辺に書き込むことで名称表示を
行なう。なお、名称を表示するための文字フォントパタ
ーンを第２のビデオメモリに書き込み、名称表示が要求
された場合にのみ双方のビデオメモリの内容を合成して
表示するようにしてもよい。また、建造物が込入って配
置されている場合は、名称の表示位置を建造物から離
し、建造物と名称表示位置との間を適当な線分で結んで
対応を付ける表示形態としてもよい。

【００５５】生成画像情報記憶部７ｄは、平面地図記憶
部３１と、俯瞰図記憶部３２と、案内図記憶部３３とを
備える。表示画像生成部２１は、指定された地図表示形
態での画像を生成すると、生成した画像情報を生成画像
情報記憶部７ｄ内の該当する地図表示形態の記憶部に転
送する。

【００５６】図１に示す画像合成／出力部８は、画像合
成部と表示装置インタフェース部とを備える。画像合成
部は指定された１種類の画像情報を出力する機能と、指
定された複数の画像情報を指定された合成条件で合成し
て出力する機能を有する。表示装置インタフェース部
は、選択された画像情報もしくは合成された画像情報を
使用する画像表示装置に適した映像信号へ変換する。画
像表示装置９として例えばＣＲＴディスプレイ装置を用
いる場合、表示装置インタフェース部は画像情報をアナ
ログ映像信号へ変換するＣＲＴインタフェース回路を備
える。画像表示装置９に液晶表示装置を用いてもよい。
また、ヘッドアップディスプレイ装置を備えて例えばフ
ロントガラス面に案内図等を表示するようにしてもよ
い。

【００５７】次にこの車載用ナビゲーション装置１の動
作を説明する。入力操作部４の動作モード選択部４ａの
操作によって経路設定・確認モードが指定されると、全
体動作制御部５は車両の現在位置を含む平面地図を画像
生成部７で生成させるとともに、現時点で必要となる操
作メニューをメニュー情報生成部５ｂで生成し、平面地
図と操作メニューを画像合成／出力装置８で合成させて
画像表示装置９の画面上に表示させる。

【００５８】図５は経路設定・確認モードでの平面地図
の表示例を示す説明図である。符号Ｐは自車位置マー
ク、符号Ｋはカーソル、符号Ｍは操作メニュー表示部で
ある。各建造物はそれぞれの建造物を斜め上方から見た
状態を３次元的に表示している。視点を真上に変更指定
することで、通常の地図と同様の（建造物を３次元的に
表示しない）表示が可能である。さらに、建造物の種類
を指定することで例えば学校のみを３次元的に表示させ
たり（他の建造物は平面表示）、目標として設定した建
造物だけを３次元的に表示させることもできる。操作メ
ニュー表示部Ｍには、地図の縮尺（広域，中域，詳細）
変更、地図スクロールのためのキーもしくはアイコン
と、いくつかのメニュー項目を表示している。操作メニ
ューは多階層構造にしており、指定された項目に応じて
必要な項目が表示される。なお、図５は、建造物の種類
が学校である場合にその名称を表示するよう設定した場
合、または、目印として○○大学が設定された場合を示
しており、自車位置マークＰの近傍に位置する建造物に
対して名称表示がなされている。

【００５９】この経路設定・確認モードで、経路の新規
設定メニューを指定することで、目的地，経由地，予定
時刻等を入力するためのサブメニューが表示され、走行
経路の入力ができる。走行経路の入力終了操作を行なう
と、ナビゲーション制御部６は目的地までの経路を自動
探索する。探索された経路は、道路地図上に表示され
る。

【００６０】この車載ナビゲーション装置１が待機状態
にある時に経路設定・確認モードが起動された場合、全
体動作制御部５は経路設定が要求されたものと判断し
て、自車位置を中心とした地図を表示させる。ナビゲー
ションモード中に経路設定・確認モードが起動された場
合、全体動作制御部５は経路確認が要求されたものと判
断して自車位置よりも進行方向側が広く表示できる地図
を生成させ、同時に走行経路を含めて表示させる。

【００６１】ナビゲーションモードが選択された場合、
ならびに、経路設定操作が完了した後に車両が走行を開
始した場合、全体動作制御部５はナビゲーション動作モ
ードに入る。このナビゲーション動作モードでは、表示
視点選択部４ｂから平面地図表示の要求がなされない限
り、全体動作制御部５は俯瞰図を原則として表示させ、
次の分岐点が近づくと俯瞰図と、分岐点の案内図とを合
成して表示させる。

【００６２】図６は俯瞰図の表示例を示す説明図であ
る。図６で符号Ｍは目的地として設定した建造物であ
る。このように目的地や目印として設定した建造物が俯
瞰図の範囲内にあるときは、その位置が表示される。目
的地として設定した建造物Ｍの周辺に高い建造物等があ
り、建造物Ｍは点滅表示や点線で表示される。また、表
示画面の上下方向略中央を左右方向に横切る道路は高架
構造であることがわかる。

【００６３】図７は俯瞰図と案内図との合成表示例を示
す説明図である。車両の走行に伴い分岐点もしくは進路
変更を行なう地点が近づくと、図７に示すように、俯瞰
図と案内図の合成表示がなされる。図７は俯瞰図を下側
に、案内図を上側に表示する例を示した。俯瞰図表示で
は対象となる分岐点が丸枠で囲われるとともに、分岐点
の名称が表示される。対象となる分岐点の輝度を上げた
り、点滅させて強調表示してもよい。案内図には分岐点
周辺の建造物と進路を示す矢印が表示される。この案内
図は、車内から実際に見える風景に近い表示になるよう
運転者の視線高さから見た風景が作図・描画されるの
で、進路の理解が容易である。分岐点を通過した時点で
画面表示は俯瞰図のみの表示に戻る。

【００６４】詳細項目の設定によって案内図を単独表示
することができる。この場合は次の分岐点が近づくと、
画面表示内容は俯瞰図から案内図のみの表示へ切り替わ
り、分岐点通過で俯瞰図へ戻る。

【００６５】右折後数十メートルで左折するといったよ
うに進路変更を短い距離間隔で繰り返す場合、それらの
複数の交差点を含めた俯瞰図を表示するようにしてもよ
い。

【００６６】利用者が俯瞰図ではなく平面地図の表示を
選択指定している場合は、指定された平面地図と案内図
との合成表示、または、平面地図との案内図との切替え
表示となる。

【００６７】また、分岐点の数百メートル手前から分岐
点の周辺を俯瞰図表示することで、進路案内するように
してもよい。図８に分岐点周辺の俯瞰図表示例を示す。
立体交差構造の交差点等は、その立体交差構造が表示さ
れるので、進路理解が容易である。図９に立体交差構造
の案内図の一例を示す。

【００６８】擬似体験モードが設定されると、誘導制御
部６ｄ内に設けた擬似体験制御部（図示しない）は、設
定経路記憶部６ｃに格納された設定経路データに基づい
て擬似走行を行なう。道路区間を超高速走行し、各分岐
点で一時停止する形態で擬似走行を行なう。これによ
り、俯瞰図もしくは平面地図上で自車位置マークが高速
移動し、その移動に伴って地図表示がスクロールされる
とともに、各分岐点に達する毎に案内図が一定時間が表
示される。道路区間を指定して指定した区間のみの擬似
体験も可能である。また、進路変更を行なう分岐点だけ
案内図を表示させることもできる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る車載
用ナビゲーション装置は、３次元デジタル地図データベ
ースと、指定された地点から指定された視線方向を見た
３次元画像情報を生成する画像生成処理部と、画像表示
装置とを備えたので、視点を選択することで平面地図、
俯瞰図、車両内から交差点等の風景を見た案内図を生成
し表示できる。建造物の３次元的特徴や道路の立体交差
構造が表示された平面地図（同一縮尺地図）ならびに俯
瞰図（遠近法を適用した地図）を生成・表示し、さら
に、交差点等での進路の案内を実際の風景に近い感じで
３次元的に表示するので、走行位置，走行経路，進路を
直感的に理解できる。また、各交差点等の風景を順次表
示させることで走行を擬似体験できる。３次元的に表示
するためのデータとしてポリゴンデータを採用すること
で、道路地図データベースのデータ量を実用的な範囲に
収めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車載用ナビゲーション装置のブ
ロック構成図

【図２】自車位置検出装置の一具体例を示すブロック構
成図

【図３】画像生成部の一具体例を示すブロック構成図

【図４】俯瞰図の表示範囲指定の具体例を示す説明図

【図５】平面地図の表示例を示す説明図

【図６】俯瞰図の表示例を示す説明図

【図７】俯瞰図と案内図との合成表示例を示す説明図

【図８】分岐点周辺の俯瞰図の表示例を示す説明図

【図９】立体交差構造の案内図の表示例を示す説明図

【図１０】遠近感を有する地図表示の従来例を示す説明
図

【符号の説明】

１ 車載用ナビゲーション装置 ２ ３次元デジタル道路地図データベース ３ 自車位置検出装置 ４ 入力操作部 ４ｂ 表示視点選択部 ５ 全体動作制御部 ６ ナビゲーション制御部 ７ 画像生成処理部 ７ａ 表示範囲設定部 ７ｂ 画像抽出・変換部 ７ｃ 画像生成部 ７ｄ 生成画像情報記憶部 ８ 画像合成／出力部 ９ 画像表示装置 １０ 音声合成出力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09B 29/00 - 29/14 G01C 21/00 G06T 17/40 G08G 1/0969

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路・建造物等を３次元的に表示するた
   めのデータを備えた３次元デジタル道路地図データベー
   スと、指定された地点から指定された視線方向を見た３
   次元的画像情報を生成する画像生成処理部と、この画像
   生成処理部で生成した３次元的画像情報を可視表示する
   画像表示装置とを備え、車両に装備される車載用ナビゲ
   ーション装置において、 前記３次元デジタル道路地図データベースは、上空から
   見た平面地図、所定の地点、所定の高さから所定の方向
   を見た俯瞰図、車内から外部を見た案内図に係るデータ
   を含み、前記車両が進路変更を行う可能性のある道路地
   図上の分岐点に係る分岐点コードであって、道路種別に
   係るコードとその道路における分岐点番号コードとから
   なる前記分岐点コードを備え、 前記画像生成処理部は、前記車両が任意の分岐点に近づ
   くと、この分岐点に係る前記分岐点コードに基づいて前
   記３次元デジタル道路地図データベースから対応する前
   記道路・建造物等に係る３次元的表示データを取り出
   し、この３次元的表示データに基づき前記分岐点周辺の
   複数の３次元画像情報を生成し、前記画像表示装置に表
   示させることを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
2. 【請求項２】 前記画像生成処理部は、前記車両が前記
   分岐点に近づくと、前記画像表示装置の画面を２つの表
   示領域に分け、一方の前記表示領域に前記車両の現在位
   置を含む平面地図を表す画像を表示させ、他方の前記表
   示領域に前記車両の走行案内を可能にする前記分岐点周
   辺の前記３次元的画像情報を表す画像を表示させること
   を特徴とする請求項１記載の車載用ナビゲーション装
   置。
3. 【請求項３】 前記画像生成処理部は、前記車両が前記
   分岐点に近づくと、前記画像表示装置の画面を２つの表
   示領域に分け、一方の前記表示領域に高所から前記車両
   の前方を見た俯瞰図を表す画像を表示させ、他方の前記
   表示領域に前記車両の走行案内を可能にする前記分岐点
   の前記３次元的画像情報を表す画像を表示させることを
   特徴とする請求項１記載の車載用ナビゲーション装置。
4. 【請求項４】 前記画像生成処理部は、前記画像表示装
   置に表示される、前記分岐点周辺の前記３次元画像情報
   に基づく俯瞰図内に進路案内表示を示した情報を表示さ
   せることを特徴とする請求項１記載の車載用ナビゲーシ
   ョン装置。