(57)【要約】【課題】チャート表示において、所定の表示モードにしたがってチャート映像データが記憶された表示メモリからそのチャート映像データを読み出し、任意の角度に映像を回転して表示すること。【解決手段】メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元領域毎にデータを同時に書き込み、読み出し可能なデータを記憶する表示メモリおよびこのメモリへの所定の表示モードでのデータの書き込み、およびこのメモリから所定の角度でのデータの読み出しに際し、所定単位の２次元方形領域毎に読み出し或いは読み出し再書き込みし処理するキャッシュを設ける。これにより、任意の角度でのラスタスキャン表示走査で表示メモリから読み出し、任意の角度だけ表示映像を回転させて表示器に直接表示する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元方形領域毎に、データを同時に書き込み、読み出し可能な表示メモリに、所定の表示モードで所定の表示データを記憶させ、かつ、
前記表示メモリから、指定された中心位置と角度でラスタスキャンして前記方形領域毎にデータを読み出し、キャッシュで処理することにより、
指定の中心位置で、指定の表示角度で回転させた映像を表示することを特徴とする表示方法。
【請求項２】
メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元領域毎にデータを同時に書き込み、読み出し可能であり、所定の表示データを記憶する表示メモリ手段と、
所定２次元方形領域毎の表示データを読み出す第１キャッシュ手段と、
前記表示メモリ手段から、指定された中心位置と角度でラスタスキャンして、前記所定２次元方形領域毎にデータを読み出し、前記ラスタスキャンのラインに沿ってデータを処理する第２キャッシュ手段と、
この第２キャッシュ手段からのデータを受け、表示する表示器手段とを備え、前記表示メモリ手段に記憶された表示データを前記指定された中心位置と角度で回転させた映像を表示することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラフィックデータを表示する装置に関し、
特に移動体に搭載されるチャート（海図）表示装置に関する。
以下においては、船舶に搭載されるレーダのチャート表示装置を例に挙げて説明する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチャート表示装置を図４に示して説明する。
【０００３】
ＣＰＵ回路２０は、ジャイロインターフェース回路１７から自身の進行方位（針路）データを、また位置情報入力回路１８から自身の存在位置データを取り込むことができる。位置データは主に地球固定の緯度経度情報が使用される。
【０００４】
ＣＰＵ回路２０は、指定された中心位置と縮尺の海図（チャート）データソースをチャートデータベース１９から読込、グラフィック制御回路２１経由でグラフィックフレームメモリ２２に書き込む。グラフィック制御回路２１を経由せず、グラフィックフレームメモリ２２に直接書き込む方法もある。
【０００５】
グラフィックフレームメモリ２２は表示走査で読み出され、Ｄ／Ａ変換回路２３で表示ビデオ信号に変換された後、表示器２４で表示される。
【０００６】
一般的に、海図を含む地図は北が真上で表示（ノースアップ表示、以下ＮＵＰ）されることが多いが、本表示装置が移動体に搭載される場合、自身の針路が表示真上に固定されるヘッドアップ表示（以下ＨＵＰ）や、設定した針路が表示真上に固定されるコースアップ表示（以下ＣＵＰ）が使用されることが多い。
【０００７】
方向表示には、以上の３種類のモードがある。
【０００８】
ＨＵＰでは、表示画面の真上が自船の舳先と一致する。したがって、自船のブリッジから観測者が眺めているのと同じ表示をしている。つまり、固定物標などは、自船が回頭するとその回頭した方向と反対の方向へ回転したように表示される。
【０００９】
ＮＵＰでは、表示画面の真上が常に北を指す。つまり、島などの固定物標は、自船の回頭に関係なく、その表示される画面上の位置が固定される。
【００１０】
ＣＵＰでは、表示画面の真上が、ＣＵＰのリセットスイッチなどで方位固定した瞬間の針路となる。したがって、この方位固定した瞬間はＨＵＰの表示と同じであるが、船が回頭するとその影響はＮＵＰと同様な表示となる。
【００１１】
この３つの方向表示モードで、ＣＵＰとＮＵＰは固定物標が表示画面に固定され、ＨＵＰでは自船の回頭にしたがって固定物標は別の位置に表示される表示であるといえる。
【００１２】
これら方向表示モードとは別に、自船が移動した場合に、自船の位置を固定して表示するか、或いは自船位置の表示を動かして表示するかによって、運動表示モードが、相対運動表示モード（以下、ＲＭ）と真運動表示モード（以下、ＴＭ）の２種類に分けられる。
【００１３】
ＲＭは、自船表示位置（座標変換の中心）を固定して表示する方式で、自船の移動に伴って、固定物標が自船の移動と逆方向に相対的に移動して表示される方式である。このＲＭでは、通常ブリッジで観測者が自分の周りの景色を見回すのと同様の映像が表示される。
【００１４】
ＴＭは、自船表示位置を自船の移動（距離、方向）にしたがって移動させて表示する方式で、固定物標は表示位置で固定して表示される。ＴＭでは、海図上に自船が移動した方向と距離に応じて移動して表示される。
【００１５】
したがって、船舶用の表示方式としては、方向表示モードのＨＵＰ，ＮＵＰ，ＣＵＰと、運動表示モードのＲＭ、ＴＭとの組み合わせで、例えば、ＲＭ−ＨＵＰ（相対運動のヘッドアップ表示モード）や、ＴＭ−ＮＵＰ（真運動のノースアップ表示モード）などのように、表示モードが決まることになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、海図表示を前述したＨＵＰで表示している場合、自船の針路が変更された場合は、画面真上がその時点での針路と一致するようにグラフィックフレームメモリの内容を全て書き換える必要がある。
【００１７】
グラフィックフレームメモリの書換は、チャートデータベースからチャートデータの読込と、グラフィクフレームメモリヘの表示データの書き込みの２段階処理が必要であり、チャート表示がＸＧＡやＳＸＧＡの高解像度である場合、高速なＣＰＵとグラフィック制御回路を使用した場合でも数秒かかる。
【００１８】
針路変更から表示データの書換終了までに数秒かかった場合、時々刻々と針路が変化する移動体の場合には、瞬時的にチャート表示の真上が自船針路と一致するものの、書換が完了するまでの間、一致しないことになり、真の意味でのＨＵＰではあり得ない。
【００１９】
また、書換周期毎にチャート表示方位が不連続に飛ぶため、視認性が低下する。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みて創案されたもので、主たる目的は、自船の動きを無視できない状況や、自船の針路を絶えず変更（回頭）する状況でも、海図が正しい方向に表示できるようにするとともに、自船の回頭に応じて滑らかに表示を回転させ表示できるようにすることである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の表示方法は、メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元方形領域毎に、データを同時に書き込み、読み出し可能な表示メモリに、所定の表示モードで表示データを記憶させ、かつ、前記表示メモリから、指定された中心位置と角度でラスタスキャンして前記所定２次元方形領域毎にデータを読み出し、キャッシュで処理することにより、指定の表示角度で回転させた映像を表示することを特徴とする。
【００２２】
請求項２の表示装置は、メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元領域毎にデータを同時に書き込み、読み出し可能であり、所定の表示モードで表示データを記憶する表示メモリ手段と、前記表示メモリ手段から、前記所定２次元方形領域毎の表示データを読み出す第１キャッシュ手段と、前記表示メモリ手段から、指定された角度でラスタスキャンして、前記方形領域毎にデータを読み出し、前記ラスタスキャンのラインに沿ってデータを処理する第２キャッシュ手段と、
この第２キャッシュ手段からのデータを受け、表示する表示器手段とを備え、
前記表示メモリ手段に記憶された表示データを前記指定された角度だけ回転させた映像を表示することを特徴とする。
【００２３】
本発明では、メモリアクセス１サイクルの動作で、所定２次元領域毎にデータを同時に書き込み、読み出し可能なチャートデータを記憶する表示メモリおよびこのメモリへの所定の表示モードでのチャートデータの書き込み、およびこのメモリから所定の角度でのチャートデータの読み出しに際し、所定単位の２次元方形領域毎に読み出し或いは読み出し再書き込みし処理するキャッシュを設けることにより、任意の角度でのラスタスキャン表示走査で表示メモリから読み出し、任意の角度だけ表示映像を回転させて表示器に直接表示することが出来る。もちろん、船首方向を常に一定方向に固定することも出来、さらに自船の旋回に応じて滑らかに表示映像を回転させることが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態にかかる船舶用チャート表示装置の全体構成を示す図であり、図２は、表示メモリの構成図であり、図３は、表示メモリからの読み出し動作を説明する図である。
【００２６】
図１において、データ書き込みキャッシュ６，表示アドレス発生回路７，メモリアドレス変換回路８，メモリアドレス変換回路９，メモリ制御回路１０，表示データキャッシュ１１，表示データバッファ１２，が設けられており、また表示メモリ１３はそのメモリ構造が従来のグラフィックフレームメモリ２２とは大きく異なっている。なお、図４に示した符号と同じ符号のものは同一の構成要素を示している。
【００２７】
表示メモリ１３は、図２（ａ）に示されるように、横方向にＮドット、縦方向にＭドットで、全体としてＮ×Ｍドットの記憶容量を有しており、各メモリアクセス１サイクルでアクセスされる１単位には、ｋ＝８として、２次元方形領域８ドット×８ドットの６４ドットが配置されている。
ＳＤＲＡＭ等の同期バースト転送が可能なメモリの場合、１バースト単位で所定２次元方形領域の全ドットをアクセスすることもできる。
この２次元方形領域は例として示す同図（ｂ）に示されるように、ドットＤ０からドットＤ６３のデータを持っている。したがって、表示メモリ１３からは各２次元方形領域Ａ０〜ＡＮ／Ｋ−１〜Ａｎ・・・が指定されると、その方形領域に含まれる６４ドットのデータが一度に読み出され、或いは一度に書き込まれる。この２次元方形領域としては、８×８ドットの外、４×４ドット、２×２ドット等の正方領域でよく、また正方領域に限らず、長方領域とすることも出来る。
【００２８】
データ書き込みキャッシュ６は、表示メモリ１３に比較してその動作速度が著しく速いメモリ素子、例えばレジスタ、バッファやＳＲＡＭ（スタティックＲＡＭ）などが用いられる。この処理データキャッシュ６に、メモリ制御回路１０を介して、ＣＰＵ回路２０が指定するアドレスに対応した表示メモリ１３の所定の２次元方形領域のデータが読み出される。また、この２次元方形領域のデータはＣＰＵ回路２０から、目的のアドレスに対応するドットの内容を所定のデータに変更された上で、再びメモリ制御回路１０を介して表示メモリ１３の所定の、つまり読み出されたアドレスに再書き込みされる。メモリアドレス変換回路８は、ＣＰＵ回路からの書き込みアドレスを、表示メモリ１３の各２次元方形領域Ａ０〜ＡＮ／Ｋ−１〜Ａｎ・・・のアドレスに変換するものであり、この変換アドレスがメモリ制御回路１０を介して表示メモリ１３に与えられる。
【００２９】
表示アドレス発生回路７は、ＣＰＵ回路２０からの表示中心位置データと表示角度データを受けて、その時点のアドレスを発生して、メモリアドレス変換回路９に供給する。メモリアドレス変換回路９は、表示アドレス発生回路７での表示アドレスを、表示メモリ１３の各２次元方形領域Ａ０〜ＡＮ／Ｋ−１〜Ａｎ・・・のアドレスに変換するものであり、この変換アドレスがメモリ制御回路１０を介して表示メモリ１３に与えられる。この表示中心データは、図３（ａ）の中央の黒点で示されており、表示角度データは同図（ａ）の実線矢印で示されているラスタスキャンの方向である。
【００３０】
また、図３（ａ）においてＮ×Ｍドットの表示メモリ１３のメモリ領域の中の小さい四角形がラスタスキャンする表示領域である。この表示領域は、表示中心位置（黒点）を中心として、表示角度データにしたがって回転され、指定された方向を上部にこの表示領域内のデータが表示される。したがって、表示メモリ１３のメモリ領域は、少なくともその表示領域が任意の角度に回転できるだけの寸法を有している。例えば、一般的なＸＧＡ画面の場合には、例えば１０２４×７６８ドットであるから、この場合、表示メモリ１３のメモリ領域は２０４８×２０４８としている。
【００３１】
表示データキャッシュ１１は、データ書き込みキャッシュ６と同様に、表示メモリ１３に比較してその動作速度が著しく速いメモリ素子、例えばレジスタ、バッファやＳＲＡＭ（スタティックＲＡＭ）などが用いられる。この表示データキャッシュ１１に、メモリ制御回路１０を介して表示メモリ１３の所定の２次元方形領域のデータが読み出される。読み出された２次元方形領域のデータのうち、その時点での表示角度に沿ったデータが読み出され、表示データバッファ１２を介して、表示器２４に表示される。
【００３２】
さて、本実施の形態では、ＮＵＰの表示モードで表示メモリ１３にチャートデータが書き込まれ、また指定された表示角度でラスタスキャン表示周期毎にチャート映像を回転表示させる動作について説明する。
【００３３】
表示メモリ１３へのチャートデータの書き込み動作は、従来のチャート表示装置と同様に、指定されたメモリの中心位置とチャートの緯度経度を合わせ、指定された縮尺で行われる。
【００３４】
ＣＰＵ回路２０から出力される書き込みアドレスは、メモリアドレス変換回路８に供給される。メモリアドレス変換回路８では、供給された書き込みアドレスを表示メモリ１３の実メモリアドレス（即ち段落「００２９」で述べた「Ａ０〜ＡＮ／Ｋ−１〜Ａｎ・・・」）に変換し、メモリ制御回路１０を介して表示メモリ１３に供給する。
【００３５】
表示メモリ１３からは、指定された特定の実メモリアドレスに該当する方形領域データがデータ書き込みキャッシュ６に同時に転送される。
【００３６】
データ書き込みキャッシュ６にはＣＰＵ回路２０からの書き込み用アドレスが供給されており、転送され記憶されている方形領域データの中のＣＰＵ回路２０からの書き込みデータと対応するドットのデータが書き換えられる。
チャート描画は近接したドットを連続的に行われるため、一度の方形領域データの読み出しで複数回のデータ書き込みキャッシュ６への書き込み動作が行われ、表示メモリ１３へのアクセス頻度を低減できる。
【００３７】
書き込みアドレスが移動し、データ書き込みキャッシュ６内のデータに、書き込みアドレスに該当するデータがなくなった場合には、データ書き込みキャッシュ６内のデータを表示メモリ１３へ書き戻した後、次の該当する書き込みアドレスに対応した表示メモリ１３内の方形領域データがデータ書き込みキャッシュ６に読み込まれ、チャートデータの書き込み動作が行われる。
【００３８】
なお、メモリ制御回路１０は、処理動作による表示メモリ１３のアクセスと表示動作による表示メモリ１３のアクセスが同時に行われないように調停し、１個の表示メモリ１３に対し両方のアクセスが行えるようにする。
【００３９】
次に、表示メモリ１３に書き込まれたチャートを、任意に指定された角度だけ回転させて表示する動作について説明する。以下の説明では、ＨＵＰ表示することを前提としているが、もちろん他の表示モードで表示することも可能である。
【００４０】
まず、ＣＰＵ回路２０から、表示中心位置データと表示角度データが表示アドレス発生回路７へ設定される。この表示中心位置データは自船位置を示す。表示メモリ１３はＮＵＰで描画されるため、自船位置は自船の移動とともに変化する。一般的な使用方法では、画面の中心位置に自船位置がくるように画面表示を行うから、ＮＵＰの表示メモリ１３に対して画面の中心がその時点の自船位置にくるように表示走査毎に表示中心位置データを更新する。また、船首方向が画面上方に固定されるためには、船首が向く真方位データから表示走査をどの角度に設定すればよいかが算出でき、この表示の傾きが表示角度データとして表示走査毎に出力される。
【００４１】
スキャン動作は、図３（ａ）に示されるように、黒点を中心とした小さい４角内の映像データを一辺が上方となるように、その一辺に平行に、ラスタスキャンされる。
【００４２】
表示アドレス発生回路７は、設定された表示中心位置データと表示角度データに基づいて、ラスタスキャン走査に応じて読み出すべき表示アドレスを順次発生させる。この表示アドレスは、書き込みアドレスと同様に、チャート映像を描画する平面において、各ドットの対応する行と列の識別値であり、この値は行方向および列方向に線形に変化する。この表示アドレスは、ラスタスキャンのスキャン密度にしたがって一定間隔での平行線にしたがって算出される。
【００４３】
この表示アドレスを、表示メモリ１３の実メモリアドレスＡ０〜ＡＮ／Ｋ−１〜Ａｎ・・・に変換する。つまり、ラスタスキャンされるスキャンラインに沿って、表示アドレスに対する実メモリアドレスを算出し、新しい実メモリアドレスに当たった時点で、当該実メモリアドレスが変換値として得られる。
【００４４】
ラスタスキャンの表示読み出しは線形走査であるから、任意の表示点の次以降の表示位置は簡単に予測がつく。実際には、読み出し走査は、決められた周期と増加値で順次表示位置を操作することなので、どの時点でどのデータを読むかは走査制御で前もって決定されることになる。
【００４５】
表示メモリ１３から、変換値として得られた実メモリアドレス（例えばＡｎ）に該当する方形領域データが表示データキャッシュ１１に転送される。
【００４６】
ラスタスキャンは直線的に行われるから、その方形領域データを表示データキャッシュ１１上に置くことで、１度のメモリ読み出しで、複数回の読み出し動作が行われ、表示メモリ１３へのアクセス頻度を低減できる。これを図３（ｂ）についてみると、一度の表示メモリ１３へのアクセスで、実メモリアドレスＡｎの方形領域に含まれている６４ドットＤ０〜Ｄ６３のデータが表示データキャッシュ１１に転送される。表示データキャッシュ１１に転送された６４ドットのデータを、読み出し方向線（すなわちラスタスキャン方向）に沿って、表示アドレスにしたがって所定間隔毎に順次読み出して、当該方形領域から複数回の表示データが出力される。この例では６ドットのデータが表示データとして出力されている。
【００４７】
ここで、高速の走査が可能となる理由を具体的に説明する。表示データを表示メモリ１３から直接読み出す場合、アドレスの設定、メモリがデータ出力できるまでの待ち、出力データの保持、の３ステップの手順が必要であり、この読み出し動作を個々のドット毎に通常必要とされる表示走査周波数で行うことは時間的に不可能である。例えば、通常のパソコン画面などに用いられるＸＧＡ画面の場合では、１ドットあたり許容される表示周期は約１３ｎＳであり、一方高速な表示メモリ（例えばＳＤＲＡＭ）でもメモリアクセス１サイクルに２０〜３０ｎＳ程度が必要であるから、必要とされる画像データを正常にメモリから直接読み出すことが出来ない。なお、ＳＲＡＭは、メモリ速度は速いものの、１セルあたりの回路構成が複雑であることからその容量が小さく、表示メモリとしては使用できない。
【００４８】
これに対して、本発明では、方形領域（８×８ドット）のデータを一括して表示データキャッシュ１１に転送することで、表示走査における各ドットデータの読み出しは、メモリアクセスではなく、キャッシュのレジスタアクセスになり、通常のＣＭＯＳプロセスのＩＣでも数ｎＳの時間で出力できる。これにより、本発明では、低速のメモリアクセス速度で高速のラスタスキャン走査に対応可能となるのである。
【００４９】
つぎに、表示アドレスが更新され、表示データキャッシュ１１内のデータに該当する表示アドレスのデータがなくなった場合は、次の該当する表示アドレスに対応したメモリ制御回路１０内の方形領域データが表示データキャッシュ１１内に読み込まれ、ラスタスキャン表示動作が行われる。
【００５０】
表示データキャッシュ１１内に転送された方形領域からの読み出し回数は、表示場所によって異なり、最小１度の読み出しで表示データキャッシュ１１の内容が更新されなければならない場合もある。表示データキャッシュ１１から直接Ｄ／Ａ変換回路２３，表示器２４へ表示データを出力すると表示データが途切れる可能性があるため、表示データバッファ１２を設け、表示データキャッシュ１１からの読み出しを表示よりも数ドット先行して行い、常に表示データバッファ１２内に表示データが残るようバッファサイズを決定する。これにより、表示データは途切れることなくＤ／Ａ変換回路２３へ出力される。
【００５１】
この実施の形態では、ラスタスキャン走査の１画面表示毎（約１７ｍＳ）に、画面中心位置と表示角度を設定するから、ラスタスキャン走査の１画面表示毎にチャート映像が回転、移動する。したがって、船首方位を画面上方に固定した状態で、自船の移動にリアルタイムに追従し、ちらつきがなく、滑らかに回転、移動するチャート映像を表示することが出来る。
【００５２】
このように自船の移動にリアルタイムに追従したチャート映像が表示されるから、１スキャン毎にしか映像が得られなかった従来のＨＵＰ表示モードに比べて、操船、例えば船首方向にブイを投入する時の操船など、が容易になる。
【００５３】
なお、以上の実施の形態では、表示メモリ１３へはＮＵＰモードでチャートデータが書き込まれることとしているが、このモードに限ることなく、例えばＣＵＰモードで表示メモリ１３へチャートデータが書き込まれてもよい。
このように、ＮＵＰまたはＣＵＰで描画された表示メモリの内容を、ＨＵＰモードで表示可能となり、自船の移動を無視できない状況や、自船の針路を絶えず変更（回頭）する状況でも、海図を正しく表示できるようになる。
これにより、自身と海図内で指示される物標との相対位置関係を容易に認識できるようになる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の表示装置では、任意の角度に表示映像を回転させ、ラスタスキャン表示走査で表示メモリから必要なデータを直接表示可能であるから、自船の旋回に応じて滑らかに表示映像を回転させることが可能となる。
【００５５】
このように、ＮＵＰまたはＣＵＰで描画された表示メモリの内容を、ＨＵＰモードで表示可能となり、自船の移動を無視できない状況や、自船の針路を絶えず変更（回頭）する状況でも、周囲状況を正しく表示できるようになる。つまり、海図内で指示される固定物標については正しい方向に表示できる。
これにより、自身と海図内で表示される固定物標との相対位置関係を容易に認識できるようになる。この結果、船舶等の航行時に障害物の発見が確実になり、安全航行援助に大きく寄与し、有効な表示手段といえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の船舶用チャート表示装置の全体構成図
【図２】本発明の表示メモリ構成図
【図３】本発明の表示メモリ読み出し方向説明図
【図４】従来の船舶用チャート表示装置の全体構成図
【図５】従来の表示メモリ読み出し方向説明図
【図６】従来の表示メモリ構成図
【符号の説明】
６　データ書き込みキャッシュ
７　表示アドレス発生回路
８　メモリアドレス変換回路
９　メモリアドレス変換回路
１０　メモリ制御回路
１１　表示データキャッシュ
１２　表示データバッファ
１３　表示メモリ
１７　ジャイロインターフェース回路
１８　位置情報入力回路
１９　チャートデータベース
２０　ＣＰＵ回路
２１　グラフィック制御回路
２２　グラフィックフレームメモリ
２３　Ｄ／Ａ変換回路
２４　表示器
【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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