(57)【要約】【課題】  鳥瞰地図の空の背景を周囲状況とマッチして表示するナビゲーション装置を提供すること。【解決手段】  ナビゲーション装置４４は、ディスプレイ２に鳥瞰地図を表示し、鳥瞰地図の上部領域に空の背景を表示する。交通情報受信機１０により天気情報を取得する。ナビゲーション４４は、取得した天気情報が晴天のときは空の背景を空色で表示し、雨天や曇りのときは空の背景を灰色で表示する。【選択図】        図３１
2005258455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域の地図を描画するために必要な地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した文字データから所定属性の文字列を選択する文字データ選択手段と、
前記文字選択手段で選択した文字データを透視変換し鳥瞰図表示する文字データ表示手段と、
前記記憶手段から読み出したベクトルデータを透視変換し鳥瞰図表示するベクトルデータ表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記文字データ選択手段は、異なる文字列間の重なりを判定する文字重なり判定手段と、前記文字重なり判定手段で重なると判定された文字列につき所定属性の文字列を選択する文字列選択手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項３】
請求項１において、前記文字データ選択手段は、異なる文字列間の重なりを判定する文字重なり判定手段と、前記文字重なり判定手段で重なると判定された文字列につき視点近傍の文字列を選択する文字列選択手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項４】
請求項１において、前記文字データ選択手段は、異なる文字列間の重なりを判定する文字重なり判定手段と、前記文字重なり判定手段で重なり判定された文字列を小さなフォントに置き換えるフォント置換手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかにおいて、前記文字重なり判定手段は、文字列に外接する矩形領域情報を用い文字列の重なりを判定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項６】
請求項２ないし４のいずれかにおいて、前記文字重なり判定手段は、文字列に外接する矩形より所定量内側に入った矩形領域情報を用い文字列の重なりを判定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項７】
請求項２ないし４のいずれかにおいて、前記文字重なり判定手段は、文字列を取り囲む多角形より所定量内側に入った多角形領域情報を用い文字列の重なりを判定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項８】
所定領域の地図を描画するために必要な地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した文字データから同じ文字列を選択する同一文字列選択手段と、
前記同一文字列選択手段で選択した同一文字列から所定文字列を選択する文字データ選択手段と、
前記文字データ選択手段で選択した文字列を透視変換し鳥瞰図表示する文字データ表示手段と、
前記記憶手段から読み出したベクトルデータを透視変換し鳥瞰図表示するベクトルデータ表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項９】
請求項８において、前記文字データ選択手段は、視点近傍の文字列を選択することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１０】
請求項８において、前記同一文字列選択手段は、同一文字列と判定された文字列間の距離が所定範囲内であるとき同一文字列であると判定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１１】
請求項８において、前記同一文字列選択手段は、同一文字列と判定された文字列を透視変換し鳥瞰図表示したとき、文字列間の距離が所定範囲内であれば同一文字列と判定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１２】
所定領域の地図を描画するために必要な地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図を表示する地図表示手段と、
現在地と目的地を結ぶ最適な道路を選択する経路演算手段と、
前記経路演算手段で計算された経路を透視変換し鳥瞰図地図に重ねて表示するベクトルデータ表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記ベクトルデータ表示手段は、視点遠方の経路より視点近傍の経路の線幅を太く表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記ベクトルデータ表示手段は、前記経路演算手段で計算された経路を表示する領域によって経路を表示する線幅を決定，表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１５】
所定領域の地図を描画するために必要な地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図を表示する地図表示手段と、
自車の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、
前記走行軌跡記憶手段に記憶した複数の軌跡を透視変換し鳥瞰図表示したとき、軌跡点列が等間隔になるよう表示する走行軌跡表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記走行軌跡表示手段は、前記走行軌跡記憶手段に記憶した複数の軌跡を透視変換し鳥瞰図表示したとき、軌跡点列が等間隔になるよう軌跡データを間引き表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１７】
請求項１５において、前記走行軌跡表示手段は、前記走行軌跡記憶手段に記憶した複数の軌跡を透視変換し鳥瞰図表示したとき、軌跡点列が等間隔になるよう軌跡データの補間点を計算し、表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項１８】
所定領域の地図を描画するために必要な地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した背景データにおいてパターンが存在するものは各頂点を透視変換し、平面図地図表示に使用するパターンを用い表示する背景データ表示手段と、
前記記憶手段から読み出した文字データを透視変換し鳥瞰図表示する文字データ表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項１９】
請求項１８において、前記背景データ表示手段は、ベクトルデータで構成される背景データにおいてパターンが存在するものは、そのベクトルの各頂点を透視変換し、平面図地図表示に使用するパターンを用いベクトル表示する手段を備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項２０】
請求項１８において、前記背景データ表示手段は、多角形データによって囲まれる多角形内部においてパターンが存在するものは、その多角形を構成する各頂点を透視変換し、平面図地図表示に使用するパターンを用い多角形を表示する手段を備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項２１】
所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図を表示する地図表示手段と、
鳥瞰図地図を表示する領域を透視変換の消失点より手前に制約する表示領域制限手段と、
前記表示領域制限手段によって地図表示が制約された領域に地平線や空などの疑似背景を表示する背景表示手段と、
前記背景表示手段にて疑似背景領域の色及びパターンを変化させる背景領域制御手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項２２】
請求項２１において、前記背景領域制御手段は、地図表示装置を搭載した車両からの信号ないし状態によって疑似背景領域の色ないしパターンを変化させることを特徴とする地図表示装置。
【請求項２３】
請求項２１において、前記背景領域制御手段は、地図表示装置を搭載した車両のライト点灯状態によって疑似背景領域の色ないしパターンを変化させることを特徴とする地図表示装置。
【請求項２４】
所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図及び平面図地図を表示する地図表示手段と、
鳥瞰図地図ないし平面図地図に重ねて表示するマークを選択するマーク選択手段と、
鳥瞰図地図及び平面図地図にマークを重ねて表示するマーク表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項２５】
請求項２４において、前記マーク選択手段は、平面図地図の表示中は平面図表示を示すマークを、鳥瞰図地図の表示中は鳥瞰図表示を示すマークを選択，表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項２６】
請求項２４において、前記マーク選択手段は、鳥瞰図地図及び平面図地図で現在地を示すマーク形状を変化させることを特徴とする地図表示装置。
【請求項２７】
請求項２４において、前記マーク選択手段は、鳥瞰図地図において視点位置及び投射角度に応じ現在地を示すマーク形状を変化させることを特徴とする地図表示装置。
【請求項２８】
請求項２４において、前記マーク選択手段は、平面図地図にて地図の縮尺を表すマークを表示し、鳥瞰図地図表示にて地図の縮尺を表すマークを消去することを特徴とする地図表示装置。
【請求項２９】
所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、
目的地を設定する目的地入力手段と、
目的地が表示画面の所定方向に表示されるよう視点位置及び投射角度を決定する係数決定手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを前記係数決定手段で求めた視点位置及び投射角度で透視変換し鳥瞰図地図を表示する地図表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項３０】
請求項２９において、前記係数決定手段は、車両の現在位置を検出する現在位置検出手段から得られた現在位置を、前記地図表示手段の画面の下１／３領域にある所定の一点に固定し表示するよう視点位置及び投射角度を決定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項３１】
所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、
車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
前記現在位置検出手段で得られた現在地の画面表示位置を決定する現在地表示位置設定手段と、
前記現在地表示位置設定手段で設定した画面表示位置に現在地が鳥瞰図表示されるよう視点位置及び投射角度を決定する係数決定手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを前記係数決定手段で求めた視点位置及び投射角度で透視変換し鳥瞰図地図を表示する地図表示手段とを備えたことを特徴とする地図表示装置。
【請求項３２】
請求項３１において、前記現在地表示位置設定手段は、同一属性のオブジェクトが少なくなるよう現在地の画面表示位置を決定することを特徴とする地図表示装置。
【請求項３３】
請求項３１において、前記現在地表示位置設定手段は、表示するオブジェクトが多くなるよう現在地の画面表示位置を決定することを特徴とする地図表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置を測定しユーザに現在位置を知らせるナビゲーションシステムに使用する地図表示装置、特に地図をより理解しやすくユーザに提示する鳥瞰図地図表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体に搭載するナビゲーション装置では、各種センサからの情報を演算処理することで移動体の位置を測定し、ユーザにその位置を知らせるといった処理を実行する。このナビゲーション装置は、移動体の絶対位置を測定する位置測定装置，道路や構造物等の地上の点をユニバーサル横メルカトル投影でメッシュ分割した平面に投射し、得られた２次元ベクトルデータとこれらに付随する文字データで構成される地図データが格納された記憶装置，ユーザからの指示を受ける入力装置，入力装置から入力された指示に従い記憶装置に格納された地図メッシュから必要なベクトルデータを読み出し、そのデータを変換処理することでディスプレイに地図を表示する表示装置で構成される。ここでデータ変換処理には、地図の表示位置を変更する移動変換，地図を任意の縮尺で表示するために用いる拡大／縮小といった縮尺変換，地図の表示する向きを変更する回転変換がある。これら処理により、ディスプレイ上には地面を真上からの正射影で描いた平面地図が表示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来ナビゲーション装置では、地図を表示する際に地面を真上からの正射影で描いた平面地図表示を行っていた。そのため、互いに距離の離れた２地点間を同時に表示しようとすると必然的に縮尺が大きくなり詳細な情報が表示できなくなるという問題があった。この問題を解決する一手法に、地面よりある高さの地点から斜め方向に見おろしたとき平面に投射される鳥瞰図表示方式がある。しかし、鳥瞰図表示をナビゲーション装置に適用するには、次のような課題を解決する必要がある。
【０００４】
第１に、平面図地図より広範囲の領域を表示する鳥瞰図地図表示では、始点遠方では縮尺が大きくなるため、より大量の情報を表示するようになる。従来は、このように縮尺が大きくなる領域の文字列を表示しない、あるいは単に視点近傍の文字列を上側に表示するように処理していたため、文字抜けや複数の文字列の重なり発生が避けられなかった。これらは、ユーザの文字認識性を劣化させるという課題があった。
【０００５】
第２に、地図データベースでは、平面図地図を表示したときに最も表示品質が高くなるよう背景データや文字データが構成されるため、より広範囲の領域を表示する鳥瞰図地図表示では、同一文字列が複数箇所に表示される頻度が高くなる。従来は、同一文字列について何ら対策していなかった為、不必要に同一文字列が表示され、そのために道路やその他背景データを文字列が覆い隠してしまい、表示品質が劣化するという課題があった。
【０００６】
第３に、目的地への経路は一般的に背景道路と異なる色で地図に重ねて表示するが、経路を表現するベクトルデータには道幅といった概念が存在しないため、従来、全て同一線幅で経路データを表示していた。しかし、鳥瞰図表示では地図を３次元的に表現するため、全ての経路を同一線幅で表示すると３次元的な奥行き感が失われてしまうという課題があった。
【０００７】
第４に、走行軌跡の表示において、従来ある一定距離間隔で走行した位置情報を記憶し、記憶した位置情報をもとに走行軌跡を表す点を表示していた。しかし、従来手法にて鳥瞰図地図上に軌跡を表示すると、縮尺が小さくなる視点近傍では軌跡を表す点列の間隔が広がってしまい、どの道路を走行したか認識しにくくなるという課題があった。一方、縮尺が大きくなる視点遠方では軌跡を表す点列の間隔が必要以上に狭くなってしまい、背景の道路や文字列といった情報を隠してしまうため、地図情報が認識しにくくなるという課題があった。
【０００８】
第５に、地図データベースには、道路や鉄道，行政界といったベクトル情報を表示するときに使用する実線や破線といったパターン情報、及び水系や緑地帯を表現する多角形を表示するときに使用するチェックや市松模様といったパターン情報が登録されている。従来、これらパターン情報が含まれた地図を鳥瞰図表示する場合には、線及び多角形を構成する各頂点座標を透視変換するのみならず、パターンも透視変換し表示していたため、処理時間が膨大になり、鳥瞰図地図を表示するまでに必要な時間が長くなるという課題があった。
【０００９】
第６に、鳥瞰図地図表示では、消失点と呼ばれる無限遠点付近にて表示する地図データの発散を防止するため、従来は消失点より所定距離手前の領域で地図を表示するのを制限し、その奥には仮想的な地平線や空といった疑似背景情報を表示している。しかし、従来これら疑似背景情報は固定パターン、ないし固定色で、周囲状況と疑似背景情報がマッチしないという課題があった。
【００１０】
第７に、鳥瞰図地図表示と平面図地図表示を切り替えた場合において、実際に描画するオブジェクトが少ない場合は、表示している地図が鳥瞰図，平面図いずれの地図を表示しているのかわかりにくいという課題があった。それに加え、鳥瞰図地図表示では視点位置をユーザが操作し変化させることが可能で、かつ視点位置や視野方向によって実際に表示される地図領域が大きく変化する。しかし従来は、視点位置や視野方向を変化させた場合においても視点位置などの情報を提供する手段が無く、使いにくいという課題があった。
【００１１】
第８に、鳥瞰図地図を表示する場合、地図を表示する方向は、従来特開平2−244188号に記載されているよう画像の表示する方向を進行方向と一致させるように表示していたが、目的地が設定されている場合には進行方向と目的地の方向が必ずしも一致しないため、画面上から目的地が消えてしまい、ユーザが常に目的地の方向を確認しながら地図を認識することができないという課題があった。
【００１２】
第９に、従来鳥瞰図地図表示において、ある特定方向の地図情報密度が低かったり、特定方向が特定属性の情報のみで構成される場合でも、視点位置すなわち現在地を画面上で表示する位置は変化しない。よって限られた面積しかないディスプレイ領域に、あまり意味を持たない情報が多く表示される場合があり、情報提供の効率化という点で課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の課題を解決するため、文字列や記号の間で重なりが発生するかを判定し、重なりが存在する場合には所定属性の文字列，記号を選択，表示する、ないし視点近傍の文字列，記号を選択，表示する、ないし重なり合う文字列，記号を表示に推奨されたフォントサイズより小さなフォントサイズに置き換え表示するような手段を用いる。また文字の重なり判定手段は、文字列に外接する矩形領域情報を用い、互いの外接矩形が重なったとき文字列が重なると判定する、ないし文字列に外接する矩形より所定量内側に入った矩形領域情報を用い、互いの矩形領域が重なったとき文字列が重なると判定するような手段を用いる。
第２の課題を解決するため、ある鳥瞰図地図を表示した画面中に同一文字列、ないし記号が存在するかを判定し、同一文字列、ないし記号が存在したときは視点近傍の文字列を選択，表示するような手段を用いる。一方、同一文字列、ないし記号が存在する場合でも、互いの距離が離れている場合には両者共表示することが有効である。従って、同一文字列、ないし記号の互いの距離、ないしは鳥瞰図地図表示したときの互いの距離が所定範囲内であると判定したときは視点近傍の文字列を選択，表示し、距離が所定範囲外であると判定したときは、両方の文字列ないし記号を表示するような手段を用いる。
第３の課題を解決するため、鳥瞰図地図上に経路を表示する場合には、視点近傍の経路は視点遠方の経路より線幅を太く表示するような手段を用いる。あるいは、鳥瞰図地図上を複数の領域に分割し、それぞれの領域に重なって表示する経路につき、領域固有の線幅で経路を表示するような手段を用いる。
第４の課題を解決するため、視点近傍の走行軌跡については記憶された軌跡情報を補完するような軌跡を求め、軌跡を鳥瞰図地図に重ねて表示するような手段を用いる。視点遠方の走行軌跡については記憶された軌跡情報を間引く処理を行い、間引かれた軌跡を鳥瞰図地図に重ねて表示するような手段を用いる。
第５の課題を解決するため、地図データを構成する線及び多角形を構成する各頂点座標を透視変換し、透視変換した座標値を用い、パターンについては平面図地図表示で使用するパターンを用い多角形ないし線を表示するような手段を用いる。
第６の課題を解決するため、消失点より所定距離手前の領域で地図を表示するのを制限し、その奥に仮想的に表示する地平線や空といった疑似背景の色やパターンを変化させる手段を用いる。具体的には、疑似背景情報の色やパターンを、車両の状態を表す信号、つまり車両のライト点灯状態信号を用い、ライト非点灯時には空を表す水色で、ライト点灯時には暗闇を表す黒色や灰色に疑似背景を変化させる手段を用いる。
第７の課題を解決するため、ユーザ要求に従い地図表示制御部は鳥瞰図地図と平面図地図を切り替えるが、地図に重ねてマークを表示するメニュー表示部は地図の表示状態の変化を受け、鳥瞰図地図から平面図地図に切り替わったときに平面図地図を表示していることを知らせるマークを地図に重ねて表示する手段を用いる。また、平面図地図から鳥瞰図地図に切り替わったときは、鳥瞰図を表示していることを知らせるマークを地図に重ねて表示するように動作する。また、鳥瞰図地図を表示している最中にユーザが視点位置を変化させた場合は、視点位置に応じて現在地を示すマーク形状を変形し地図に重ねて表示する手段を用いる。
第８の課題を解決するため、まずユーザに目的地の設定を促す。目的地の設定終了後、視点位置から目的地方角に視点方向を一致させ、所定領域の地図が鳥瞰図表示されるよう視点位置／方向及び、投射角度を演算する。現在位置が更新される場合でも、視点位置を現在地に合わせ、常に上記処理を繰り返し実行し鳥瞰図地図を表示する手段を用いる。
第９の課題を解決するため、表示する鳥瞰図地図内において地図情報密度が低い領域や、特定属性の情報のみで構成される領域を検索する。これら領域が検索された場合は、地図情報密度が低い領域や、特定属性の情報のみで構成される領域が表示画面上に占める面積が少なくなるよう視点位置を変化させる。得られた視点位置情報、及び投射角度を用い鳥瞰図地図を表示する手段を用いる。
（作用）
第１の手段により、鳥瞰図地図表示において、文字列と文字列の重なりが有る場合には、その一方が表示される、ないし重なった文字列が小さなフォントに置き換え表示されるように作用する。
第２の手段により、鳥瞰図地図表示において、同一文字列、ないし記号が存在するときは、視点近傍の文字列が選択，表示されるように作用する。
第３の手段により、鳥瞰図地図表示において、視点遠方に存在する誘導経路より視点近傍の誘導経路の線幅が太く表示されるように作用する。
第４の手段により、鳥瞰図地図表示において、走行軌跡を表す点列が視点近傍と視点遠方で適切な間隔で表示されるように作用する。
第５の手段により、鳥瞰図地図表示において、パターン線及び内部にパターンが存在する多角形の表示が高速化されるように作用する。
第６の手段により、鳥瞰図地図表示において、車両状況に応じて疑似背景が異なった色及びパターンで表示されるように作用する。
第７の手段により、鳥瞰図地図及び平面図地図を切り替えた場合、及び視点位置や視野方向に、地図に重ねて表示するマーク形状が変化するように動作する。
第８の手段により、鳥瞰図地図表示において、自車の進行方向によらず目的地が常に所定方向に表示されるよう動作する。
第９の手段により、鳥瞰図地図表示において、地図情報密度が低かったり特定属性の情報のみで構成される領域が表示される面積が少なくなるように動作する。
【発明の効果】
【００１４】
第１の手段により、鳥瞰図地図表示において、文字列の重なりが削減され、ユーザが前後文字列の関係より表示されている文字列が何であるか推測する必要がなくなり、文字列や記号が読みやすくなる。よってユーザが運転中であっても鳥瞰図地図を容易に認識可能になるため、より安全性が向上する。
第２の手段により、鳥瞰図地図表示において、同一文字列の表示が削減され、よりシンプルに鳥瞰図地図を表示することが可能になる。よってユーザが運転中であっても鳥瞰図地図を容易に認識可能になるため、より安全性が向上する。
第３の手段により、鳥瞰図地図表示において、視点遠方の経路より視点の経路が線幅が太く表示されるため、より３次元的に地図が表現できる。これによりユーザは鳥瞰図地図の奥行き感を容易に得ることが出来、わかりやすい地図を得ることができる。
第４の手段により、鳥瞰図地図表示において、走行軌跡を表す点列が視点遠方、及び視点近傍いずれにおいても適切な間隔で表示されるため、視点近傍で発生する軌跡を表す点列の間隔が広がる現象、及び視点遠方で発生する軌跡を表す点列の間隔が必要以上に狭くなる現象が回避され、鳥瞰図地図及び走行軌跡の表示品質が向上する。
第５の手段により、鳥瞰図地図表示において、線や面に含まれるパターンの表示品質が多少悪くなるが、表示時間が短縮されるため、鳥瞰図地図を表示するまでに必要な時間が短くなる。よって鳥瞰図地図の再表示周期が短くなり、よりリアルに鳥瞰図地図を表示できるようになる。
第６の手段により、鳥瞰図地図表示において、仮想的な空や地平線を表す疑似背景が周囲状況と一致するよう動作するため、ユーザに不要な戸惑いを与えないようになる。
第７の手段により、ユーザは今表示されている地図が鳥瞰図地図なのか、平面図地図なのかを容易に班別出来るようになる。また、視点位置の変化に応じて現在の状況が表示されるように動作するため、使い勝手が向上し、よっては安全性向上に寄与する。
第８の手段により、目的地が常に所定方向に表示されるように動作するため、運転者は目的地の方向を常に確認しながら運転することができる。
第９の手段により、運転者が欲しい情報を優先的に表示されるため、運転中でも余計な操作をする必要性が低くなり、よっては安全性向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、図１に示す地図の鳥瞰図表示に関する発明の一実施例を説明する。
【００１６】
まず、本発明の特徴である鳥瞰図表示の概要を図２を用いて説明する。
【００１７】
印刷された地図帳や従来のナビゲーションシステムでは、地図を表示するとき、着目した地点の上方にある無限遠点から見たときに得られる平面地図表示で表現している。平面地図表示では、同一画面内はその地点によらず縮尺が一定になるという利点があるため距離感を掴みやすい。しかし、ある２地点間を同一画面に表示しようとすると、地図を表示する縮尺が最適になるように調整するという操作が必要になるとともに、その２地点間の距離が離れていると一度に表示可能な情報量はディスプレイの大きさや精細度によって制約されるため限られた情報しか表示できないという欠点がある。この問題を解決する手段として鳥瞰図表示がある。図２から明らかなように鳥瞰図表現を行うと視点に近い部分の情報は拡大し、視点から遠い部分の情報は縮小し表現される。これにより、ある２地点間を同一画面に表示する場合には、より詳細な情報を得たい地点を視点の近くに、もう一方を視点の遠くとし、２地点を同一画面に表示することで互いの位置関係をわかりやすく表現できると共に、視点近傍の情報についてはより大量の情報をユーザに提供することが可能になる。鳥瞰図表示は、平面Ａの２次元的ないし３次元的な地図情報を、平面Ａとある角度θをなす平面Ｂに投射するという透視変換を行うことで実現される。使用する地図情報に２次元的な地図データを使用することが可能なので、従来のナビゲーションシステムに透視変換機能を付加することで、新たな地図データ量を加えることなく鳥瞰図表示は実現可能であるが、実現にあたっては様々な工夫が必要である。
【００１８】
図４は、本発明を適用した移動体ナビゲーション装置の一構成例である。
【００１９】
以下ナビゲーション装置の各構成ユニットについて説明する。演算処理部１は６〜９の各種センサから出力される情報を基に現在位置を検出し、得られた現在位置情報から表示に必要な地図情報を地図記憶装置３から読み込むと共に、地図データをグラフィックス展開し、そこに現在地マークを重ねディスプレイ２へ表示したり、ユーザから指示された目的地と現在地を結ぶ最適な道路を選択し、音声入出力装置４やディスプレイ２を用いてユーザを誘導する、等といった様々な処理を行う中心的なユニットである。ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットで、ＣＲＴや液晶ディスプレイで構成される。また演算処理部とディスプレイ間の信号Ｓ１は、ＲＧＢ信号やNTSC（National Television System Committee）信号で接続するのが一般的である。地図記憶装置３は、ＣＤ−ＲＯＭやＩＣカードといった大容量記憶媒体で構成され、必要とする地図データを読み出し／書き込む処理を行う。また音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力すると共に、ユーザが発した声を認識し演算処理部１にその内容を転送する処理を行う。入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットで、例えば図６に示すようなスクロールキー４１，縮尺キー４２，角度変更キー４３などのハードスイッチ，ジョイスティック，ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。また移動体ナビゲーションで位置を検出するために使用するセンサは、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する車輪速センサ６，地球が保持している磁場を検知し移動体が向いている方角を検出する地磁気センサ７，光ファイバジャイロや振動ジャイロといった移動体が回転した角度を検出するジャイロ８，ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在位置，進行方向及び進行方位を測定するＧＰＳ受信装置９で構成される。また、道路の渋滞，工事，通行止め情報や駐車場情報といった交通情報を発するビーコン送信機やＦＭ多重放送からの信号を受信する交通情報受信装置１０を備える。さらに、車両の様々な情報、例えばドアの開閉情報，点灯しているライトの種類と状況，エンジンの状況や故障診断結果などを受ける車内ＬＡＮ装置１１を備える。
【００２０】
図５は処理演算部のハードウェア構成について説明した図である。
【００２１】
以下各構成要素について説明する。演算処理部１は、各デバイス間がバスで接続された構成になる。各構成要素は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ２１，地図や演算データを格納するＲＡＭ２２，プログラムやデータを格納するＲＯＭ２３，高速にメモリとメモリ間及びメモリと各デバイス間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４，ベクトルデータを画素情報に展開するといったグラフィックス描画を高速に実行し、かつ表示制御を行う描画コントローラ２５，グラフィックスイメージデータを蓄えるVRAM26，イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７，アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２８，シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ２９，パラレル信号と同期をとりバス上にのせるＰＩＯ３０，パルス信号を積分するカウンター３１で構成される。
【００２２】
図７は処理演算部１の機能構成について説明した図である。
【００２３】
以下各構成要素について説明する。現在位置演算手段６６は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータＳ５、及びジャイロ８で計測される角加速度データＳ７を各々積分した結果得られる距離データ及び角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）から移動体走行後の位置（Ｘ′，Ｙ′）を演算する処理を行う。ここで、移動体の回転した角度と進む方位の関係を一致させるため、地磁気センサ７から得られる方位データＳ６と、ジャイロ８から得られる角加速度データＳ７を積分した角度データを１対１の関係にマッピングし、移動体が進行している方向の絶対方位を補正する。また上述したセンサから得られたデータを積分してゆくとセンサの誤差が蓄積するため、ある時間周期でＧＰＳ受信装置９から得られた位置データＳ８をもとに蓄積した誤差をキャンセルするという処理を施し現在位置情報を出力する。このようにして得られた現在位置情報にはセンサの誤差が含まれているため、さらに位置精度を高めることを目的に、マップマッチ処理６７を行う。これは、データ読み込み処理手段６８によって読み込まれた現在地周辺の地図に含まれる道路データと、現在位置演算手段６６から得られた走行軌跡を互いに照らし合わせ、形状の相関が最も高い道路に現在地を合わせ込むという処理である。マップマッチ処理を施すことで現在地は多くの場合走行道路と一致するようになり、精度よく現在位置情報を出力することができる。このようにして演算された現在位置情報は、所定距離走行する度に軌跡記憶手段６９に記憶される。軌跡データは、これまで走行してきた道路につき、対応する地図上の道路に軌跡マークを描画するために用いられる。一方、ユーザ操作解析手段６１は、ユーザからの要求を入力装置５で受け、その要求内容を解析し、対応する処理が実行されるよう各ユニットを制御する。例えばユーザが目的地までの経路誘導を要求したときは、目的地を設定するため地図を表示する処理を地図描画手段６５に要求し、さらに現在地から目的地までの経路を演算する処理を経路計算手段６２に要求する。経路計算手段６２は、ダイキストラ法等を用い指定された２地点間の結ぶノードを地図データから検索し、その結果得られた経路を経路記憶手段６３に蓄える。このとき、２地点間の距離が最短になる経路、もしくは最も短い時間で到達可能な経路、あるいは最もコストが安くなる経路等をそれぞれ求めることも可能である。経路誘導手段６４は、経路記憶手段６３に蓄えられた誘導経路のリンク情報と現在位置演算手段６６及びマップマッチ処理手段６７で求められる現在位置情報を比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかを音声入出力装置４を用い音声でユーザに通知したり、ディスプレイ上に表示された地図上に進行すべき方向を表示し、ユーザに経路を通知する。データ読み込み処理手段６８は、要求された領域の地図データを地図記憶装置３から読み込み準備するように動作する。また地図描画手段６５は、表示が要求された地点周辺の地図データをデータ読み込み処理手段６８から受け取り、指定された縮尺，描画方位，描画方式で、指定されたオブジェクトを描画するコマンドをグラフィック処理手段７１に転送するように動作する。一方、メニュー描画手段７０は、ユーザ操作解析手段６１から出力される命令を受け、要求される様々な種類のメニューや地図に重ねて表示するマークを描画するコマンドをグラフィック処理手段７１に転送するように動作する。グラフィックス処理手段７１は地図描画手段６５及びメニュー描画手段７０で生成される描画コマンドを受け、VRAM26にイメージ展開する。
【００２４】
図８は地図描画手段６５の機能について説明した図である。
【００２５】
以下各構成要素について説明する。表示領域判定手段８１は、地図の表示縮尺や、地図データのどの地点を中心に、どの領域を表示するか決定する。初期データクリップ手段８２は、データ読み込み処理手段６８によって地図記憶装置３より取り込まれた地図データの各メッシュから、以後の処理に必要な道路や建物といったオブジェクトを表現する線データ，面データ及び文字データ，経路記憶手段６３に蓄えられた推奨経路で構成される線データ、軌跡記憶手段６９に蓄えられた走行軌跡で構成される点データから、表示に必要なデータを表示領域判定手段８１で設定された情報を基にクリップ処理で選択する。ここで使用するクリップ処理アルゴリズムとして、線及び点データに関してはCohen−Sutherland 線クリップアルゴリズム、面及び文字データに関してはSutherland−Hodgman ポリゴンクリップアルゴリズム等がある（Foley, van Dam, Feiner, Hughes：ComputerGraphics：Addison−Wesley Publishing Company pp１１１−１２７)。この処理により、以後の座標変換や描画処理をすべきデータ量を削減することが可能になり、処理の高速化が見込まれる。座標変換手段８３では、クリップ処理により得られた地図データを目的の大きさに拡大縮小したり、回転して表示する場合には地図データの各座標値をアフィン変換するように動作する。描画判定手段８４は、座標変換手段８３で得られた地図データで実際に描画する必要のあるデータを選択するように働く。例えば、縮尺が大きくなったときは実質的に描画するデータ量が増えるため、細い道路や省略可能な地名などを削除したり、互いに重なって表示される文字列がなくなるように動作する。データクリップ手段８５は、描画判定手段８４でによって得られる地図データから描画領域に関する地図データをクリップ処理により選択するように動作する。ここで使用するクリップ処理アルゴリズムは初期データクリップ手段と同じアルゴリズムを使用可能である。また、本処理は省略することも可能である。疑似背景設定手段８６は、鳥瞰図地図表示において必要になる機能で、描画データ量の削減と画面認識性向上を目的に地平線や空といった擬似的な背景を表示する。描画命令発行手段８７では、得られた点，線及び面データ，文字データを指定された色やパターンで描画するため，ライン，ポリゴン，文字等を描画するコマンドや色，模様を設定するコマンドをグラフィックス処理手段７１に発行するように動作する。
【００２６】
それでは、基本的な鳥瞰図地図の表示方式について図３，図９を用いて説明する。
【００２７】
まず最初に、表示領域判定手段８１で、視点の位置と視野方角、そして図２の平面Ａと平面Ｂがなす角度θ（投射角度）から鳥瞰図表示すべき領域を決定する（図３ステップ１）。矩形ディスプレイに鳥瞰図を表示すると、視点近傍は狭い領域の、視点遠方は広い領域の地図データが必要になるので、図中でメッシュを施した台形領域の地図データが最終的に描画されることになる。次に、鳥瞰図表示すべき領域を含む地図メッシュデータから、実際に描画する台形領域に外接する矩形領域を用い、初期データクリップ手段８２により必要な地図データを抽出する（図３ステップ２）。次に座標変換手段８３にて、抽出されたデータを拡大ないし縮小した後アフィン変換し、台形が正立するようにする。さらに透視変換を行い地図データの各座標値を３次元的に表したデータに変換する（図３ステップ３）。このとき視点の位置座標を（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）、平面Ａと平面Ｂがなす角度をθ、変換前の地図データ座標値を（ｘ，ｙ）、変換後の地図データ座標値を（ｘ′，ｙ′）とすると、透視変換は数１，数２で表現される。
【００２８】
【数１】
2005258455.tif 000003
【００２９】
【数２】
2005258455.tif 000004
【００３０】
図３ステップ２に示した台形は透視変換を施すことで図３ステップ３に示す矩形領域に、図３ステップ２における台形に外接する矩形は透視変換を施すことで図３ステップ３に示す矩形に外接する変形四角形内に座標変換されるが、矩形領域外の部分は描画する必要がないため、データクリップ手段８５で矩形領域外をクリップ処理する（図４ステップ４）。このようにして得られた地図データを用い、描画命令発行手段８７で描画コマンドを生成しグラフィックス処理手段７１でVRAM26に描画することで図１に示した鳥瞰図地図が表示される。
【００３１】
次に、鳥瞰図地図表示での透視変換パラメータ、つまり地図と投射面のなす角θ（投射角度）、及び地図平面が含まれる物体座標系から見た投射面が含まれる視点座標系の原点座標（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）、即ち投射面の位置の演算方法について図９，図１９を用いて説明する。ナビゲーション装置では、ユーザが現在走行している地点、即ち現在地周辺を詳細に表示することが望まれている。そこで、現在地を図１９ｃ）に示すように画面中央下側に表示した場合について以下説明する。図１９ｃ）のような鳥瞰図表示を実現するため、まず図１９ａ）に示すように進行方向ベクトルと地図メッシュの底辺がなす角度φを図９ステップ1004で求め、さらに描画する地図データについて角度φだけ回転するというアフィン変換を地図を構成する各データに対して行う（ステップ１００５）。ステップ１００６では鳥瞰図表示すると判定されるので、投射角度θ及び視点位置を演算する処理に移る（ステップ１００８，１００９）。投射角度θの設定方法については、例えば視点近傍と視点遠方の縮尺の差が小さくなるように表示したいときは投射角度θを０度の近傍にとり、一方視点近傍と視点遠方の縮尺の差が大きくなるように表示したいときは投射角度θを９０度の近傍にとる。通常は投射角度θを３０度から４５度程度の所定の投射角度を設定する。また、鳥瞰図地図表示で表示すべき地図領域をユーザが任意に設定できることも望まれるため、図６に示すナビゲーション装置に設けられた投射角度変更キー４３により投射角度θを設定できるようにした。これにより角度を増加すると操作された場合は投射角度θが増えるためより遠方の地図が表示される。また投射角度を減少すると操作された場合は投射角度θが減るために現在地近傍の地図が表示されるようになる。次に投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）については、現在地（ｘ，ｙ，ｚ）から投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を引いた差分値（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が常に一定値になるようにステップ１００９で演算する。また絶対量としては、Δｘは０を、Δｚには地図を表示する縮尺に合わせ小さな縮尺で表示するときはΔｚに小さな値を、大きな縮尺で表示するときはΔｚに大きな値を設定する。通常は平面図の縮尺と鳥瞰図表示の中央付近のある一点の縮尺が一致するようにΔｚを決定すると良い。また、地図の縮尺はユーザの要求に応じ変更できることが望まれるため、図６に示すナビゲーション装置に設けられた縮尺キー４２に応じ、ユーザが小さな縮尺を指定した場合はΔｚに小さな値を、大きな縮尺を指定した場合はΔｚに大きな値をセットするようステップ１００９は動作する。また、Δｙについては、負値と正値いずれでも演算可能であるが、ここでは負値を用いることにし、画面の下１／３の位置に現在地が表示されるような値に決定する。このようにして得られた投射角度θ及び投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用い、ステップ１０１０で地図データの各座標値を透視変換する。透視変換演算の詳細を図１０を用いて説明する。まず、水系や緑地帯などの多角形で構成される面データが有るかを判定し（ステップ１０２０）、有ると判定されたときは多角形を構成する各ノードについて透視変換する（ステップ１０２１）。これを全ての多角形につき実施す���（ステップ１０２２）。次に、道路や鉄道，行政界といった地図を構成する線データ、及び現在地から目的地までの最適な経路が計算されている場合には経路を表す線データが有るかを判定し(ステップ１０２３)、有ると判定されたときは線を構成する各ノードについて透視変換する(ステップ１０２４)。これを全ての線につき実施する（ステップ１０２５）。さらに、地域名や記号等の地図を構成する文字データ、及び軌跡を表示する場合には軌跡を表す点データが有るかを判定する（ステップ１０２６）。なお、地域名や記号といった文字列については、その文字列を代表する一点、例えば文字列左上端点を点データとして扱うとよい。これら点データが有ると判定されたときは、点を構成する各ノードについて透視変換し（ステップ１０２７）、これを全ての点につき実施する（ステップ１０２８）。得られた地図データを用いてグラフィックス処理手段７１で描画処理することで、図１９ｃ）に示す地図の鳥瞰図表示において、進行方向が常に画面上方向で、かつ現在地が画面上の同一地点に表示されるようになる。
【００３２】
次に、ある目的地が入力装置５によって地図や検索画面から指定された場合、運転者が認識しやすい鳥瞰図地図の表示方法について図９，図２０を用いて説明する。ナビゲーション装置では、ユーザが現在走行している地点、即ち現在地周辺を詳細に表示することが望まれている。そこで、現在地を図２０ｃ）に示すように画面中央下側、具体的には画面下１／３の領域の横中央部になるように鳥瞰図表示することにする。図２０ｃ）のような鳥瞰図表示を実現するため、まず図２０ａ）に示すように現在地と目的地を結ぶ線分に垂直な線と地図メッシュの底辺がなす角度φを図９ステップ１００４で求め、さらに描画する地図データの各座標値を角度φだけアフィン変換する（ステップ１００５）。ステップ１００６では鳥瞰図表示すると判定されるので、投射角度θ及び視点位置を演算する処理に移る（ステップ１００８，１００９）。投射角度θの設定方法については、例えば視点近傍と視点遠方の縮尺の差が小さくなるように表示したいときは投射角度θを０度の近傍にとり、一方視点近傍と視点遠方の縮尺の差が大きくなるように表示したいときは投射角度θを９０度の近傍にとる。通常は投射角度θを３０度から４５度程度の所定の投射角度を設定する。また、鳥瞰図地図表示で表示すべき地図領域をユーザが任意に設定できることが望まれるため、図６に示すナビゲーション装置に設けられた投射角度変更キー４３により投射角度θを設定できるようにした。これにより角度を増加すると操作された場合は投射角度θが増えるためより遠方の地図が表示される。また投射角度を減少すると操作された場合は投射角度θが減るために現在地近傍の地図が表示されるようになる。次に投射面の位置(Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ)については、現在地（ｘ，ｙ，ｚ）から投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を引いた差分値（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が常に一定値になるようにステップ１００９で演算する。また絶対量としては、Δｘは０を、Δｚには地図を表示する縮尺に合わせ小さな縮尺で表示するときはΔｚに小さな値を、大きな縮尺で表示するときはΔｚに大きな値を設定する。通常は平面図の縮尺と鳥瞰図表示の中央付近のある一点の縮尺が一致するようにΔｚを決定すると良い。また、地図の縮尺はユーザの要求に応じ変更できることが望まれるため、図６に示すナビゲーション装置に設けられた縮尺キー４２に応じ、ユーザが小さな縮尺を指定した場合はΔｚに小さな値を、大きな縮尺を指定した場合はΔｚに大きな値をセットするようステップ１００９は動作する。また、Δｙについては、負値と正値いずれでも演算可能であるが、ここでは負値を用いることにし、画面の下１／３の位置に現在地が表示されるような値を求める。このようにして得られた投射角度θ及び投射面の位置(Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ)を用い、ステップ１０１０で地図データの各座標値を透視変換し、得られた地図データを用いてグラフィックス処理手段７１で描画処理することで、図２０ｃ）に示す地図の鳥瞰図表示において、目的地が常に上方向で、かつ現在地が画面上の同一地点に表示されるようになる。また、目的地が画面内に表示されるような位置になるまで移動したとき、目的地と現在地を常に画面内のある２地点に固定し、鳥瞰図地図表示するモードに切り替えることで、より使い勝手が向上する。
【００３３】
ところで、図２１ａ）に示すように、皇居を表す多角形や、緑地帯，海や湖等の水系は、車両等に取りつけられたナビゲーション装置を用い走行する運転者にとって、それほど有益な情報ではない。それより、道路等といった運転に直接必要な情報を、限られた画面上により多く表示することが望まれる。この問題を解決する手段を、図１１を用いて説明する。道路や背景等の情報はノードによって表現されているが、緑地帯，海や湖等の水系を表すポリゴンのノード密度は、道路等の線のノード密度に比較すると密度が低くなる傾向にある。よって、画面縦方向では表示する領域は初期値に従い、画面横方向での表示領域を最適化することで道路等の情報が最も多く表示されるように操作する。この処理は、図９ステップ１０１１の表示位置演算ルーチンにて実行される。まず表示位置の最適化を実行するモードかを判定する（ステップ１０４０）。最適化を実行すると判断されたときは、ステップ１０４１にて透視変換された線及び多角形を構成するノードから、画面に実際に表示されるノードをクリップ演算で抜き出す（ステップ１０４１）。さらに、選別された線及び多角形を構成する各ノードのｘ座標相加平均値ｘ１を計算する（ステップ１０２２）。さらに、ステップ１０２２において得られたｘ座標相加平均値と画面中央のｘ座標値ｘ２の差分値Δｘを演算する（ステップ１０２３）。ステップ１０２４では、ステップ１０２３で得られた差分値Δｘを、線及び多角形を構成するノードのｘ座標値に加算する。このようにして得られた地図データを用いてグラフィックス処理手段７１で描画処理することで、図２１ｂ）に示したように、道路等といった運転に直接必要な情報を、限られた画面上により多く表示することができる鳥瞰図地図表示が達成される。
【００３４】
次に、より具体的に鳥瞰図地図を構成するオブジェクトの描画処理方法につき説明する。図１２に示す描画判定手段８４では、地図を構成する面データ，線データ，文字データ、及びユーザからの要求で計算する経路データと、これまで走行したルートを表す軌跡データを、それぞれ最適に表示するように動作する。
【００３５】
まず、描画データ中に面データが存在するかを判定する（ステップ１０６０）。面データが存在すると判定されると、図１３（ａ）の面データ描画処理（ステップ１０６１）に処理が移る。面データ描画処理では、実際に描画する多角形の内部に面パターンが存在するのか、あるいは全面塗りつぶすのかを判定する（ステップ１０８０）。面パターンが無いと判断されたときは、多角形内部を全て塗りつぶすようパターン設定を行い処理を終える（ステップ１０８１）。面パターンがあると判定されたときは、面パターンについて透視変換を実施するか判定する（ステップ１０８２）。面パターンを透視変換し表示すると、図２７ａ）に示すように奥行き感が出るため、より３次元的に表現されるようになるが、処理量が増えるために描画時間は長くなる。一方、平面図地図表示に用いる面パターンで表示すると、図２７ｂ）に示すように平面的な表示になってしまうが、面パターンを２次元的に扱えるため高速に処理することが可能になる。よって処理の高速化が要求される場合には、ステップ１０８２でパターンの透視変換は不要と判定し、指定されたパターンそのものがパターンデータとして設定される（ステップ１０８３）。一方、表示品質を優先した場合には、ステップ１０８２でパターンの透視変換が必要と判定され、パターンを透視変換し、変換された結果をパターンデータとして設定するように動作する（ステップ１０８４）。また、この処理を高速化する手法として、図２７ｃ）の方法が考えられる。これは、奥行き方向に多角形を複数の領域に分割し（図中では４つの領域）、それぞれの領域で面パターンを透視変換したときの平均的パターンを用い、このパターンデータで各領域を２次元的に塗りつぶす方法である。これによれば領域内では２次元的な面パターンになるため、高速化が可能になる。
【００３６】
次に、描画データ中に線データが存在するかを判定する（ステップ１０６２）。線データが存在すると判定されると、図１３（ｂ）の線データ描画処理（ステップ１０６３）に処理が移る。線データ描画処理では、実際に描画する線分に線パターンが存在するのか、あるいは実線で塗りつぶすのかを判定する（ステップ１０８５）。線パターンが無いと判断されたときは、実線を描画するようパターン設定を行い処理を終える(ステップ１０８６)。線パターンがあると判定されたときは、線パターンについて透視変換を実施するか判定する(ステップ１０８７)。線パターンを透視変換し表示すると、図２７ａ）に示すように奥行き感が出てるため、より３次元的に表現されるようになるが、処理量が増えるために描画時間は長くなる。一方、平面図地図表示に用いる線パターンで表示すると、図２７ｂ）に示すように平面的な表示になってしまうが、線パターンを１次元的に扱えるため高速に処理することが可能になる。よって処理の高速化が要求される場合には、ステップ１０８７でパターンの透視変換は不要と判定され、指定されたパターンそのものがパターンデータとして設定される（ステップ１０８８）。一方、表示品質を優先した場合には、ステップ１０８７でパターンの透視変換が必要と判定され、パターンを透視変換し、変換された結果をパターンデータとして設定するように動作する（ステップ１０８９）。
【００３７】
次に、描画データ中に文字データが存在するか判定する（ステップ１０６４）。文字データが存在すると判定されると、図１４の文字データ描画処理（ステップ１０６５）に処理が移る。文字データ描画処理では、地名，建物名称，地図記号など複数の属性で構成される地図中の文字列がどの属性にあるのかを判定し（ステップ１１００）、必ず表示しなければならない所定属性の文字列を選択し、ステップ１１０１に処理を移す。ステップ１１０１では、必ず表示しなければならない属性の文字列が選択されるため、この文字列を表示するようにバッファリングする。次に、文字列と文字列の重なりを判定する（ステップ１１０２）。文字列と文字列の重なりを判定するには、複数の方法がある。まず第１に、図２２に示すように、文字列を取り囲む多角形を計算し（図２２のｂで示した多角形の外枠）、その多角形より所定ドット数内側にいった領域で構成される多角形領域情報（図２２のｂで示した多角形の斜線パターン領域）を用いて文字の重なり判定を行う方法である。この方法によれば、図２２ｃ）に示したように文字列の重なり判定領域（多角形の斜線パターン領域）が重なったとき文字列は重なったと判定される。また、図２２ｄ）に示したように文字の重なり判定領域が重ならないときは文字列は重ならないと判定される。通常、多少の文字の重なりが発生しても、それぞれの文字列を識別するのは可能であり、本方式によれば多少の文字列の重なりは文字列が重なったと判定されないように動作する。よって、必要以上に重なった文字列を削除することがなくなり、運転者に伝えることが可能な情報量が増加する。次に第２の方法を図２３を用いて説明する。この手法では文字列に外接する矩形領域を計算し（図２３のｂで示した矩形）、この矩形領域情報（図２３のｂで示した矩形の斜線パターン領域）を用いて文字列の重なり判定を行う方法である。この方法によれば、図２３ｃ）に示したように文字列の重なり判定領域（矩形の斜線パターン領域）が重なったとき文字列は重なったと判定される。また、図２３ｄ）に示したように文字の重なり判定領域が重ならないときは文字列は重ならないと判定される。この方法によれば、矩形といったシンプルな形状で複数の文字列間の重なりを判定できるため、ｘ軸方向及びｙ軸方向の矩形の最小値及び最大値を重なった文字列間で比較すればよく、演算時間の短縮化が図られる。最後に第３の方法を図２４を用いて説明する。この手法では文字列に外接する矩形領域を計算し（図２４のｂで示した外枠の矩形）、その矩形より所定ドット数内側にいった領域で構成される矩形領域情報（図２４のｂで示した矩形の斜線パターン領域）を用いて文字の重なり判定を行う方法である。この方法によれば、図２４ｃ）に示したように文字列の重なり判定領域（矩形の斜線パターン領域）が重なったとき文字列は重なったと判定される。また、図２４ｄ）に示したように文字の重なり判定領域が重ならないときは文字列は重ならないと判定される。通常、多少の文字の重なりが発生しても、それぞれの文字列を識別するのは可能であり、本方式によれば多少の文字列の重なりは文字列が重なったと判定されないように動作する。よって、必要以上に重なった文字列を削除することがなくなり、運転者に伝えることが可能な情報量が増加する。さらに、矩形といったシンプルな形状で複数の文字列間の重なりを判定するため、ｘ軸方向及びｙ軸方向の矩形の最小値及び最大値を複数の文字列間で比較すればよく、演算時間の短縮が図られる。以上示した３種類の文字重なり判定手段で文字列の重なりを判定した後、文字列の重なりがあると判定されると、重なった文字列の属性が調べられる（ステップ１１０３）。重なる文字列の属性が異なると判断されると、その中から優先的に表示すると決められた属性の文字列を選択しバッファリングする（ステップ１１０４）。その一実施例を図２５に示す。ここで初期状態がａ）のような画面構成で、二重丸や郵便マークといった記号で構成される記号属性と、文字列で構成される文字列属性からなるとする。そのとき、ステップ１１０４の処理を実行したとき、記号属性を優先的に表示するとしたときは、ａ）のように文字列と記号が重なったときに記号属性を表示するように動作する。つまり"二重丸"と"丸の内"が重なったところは"二重丸"で表示し、"〒"と"神田橋"が重なったところは"〒"を表示する。次に、重なった文字列の属性を調べた結果（ステップ１１０３）、文字列の属性が同一と判断されると、文字列につき奥行き方向にソーティングする（ステップ１１０５）。さらに、現在地に近い文字列を選択しバッファリングするように動作する(ステップ１１０６)。その一実施例を図２５に示す。ここで、ステップ１１０６の処理を実行したとき、ｂ）で文字列が重なったときは現在地近傍の文字列を表示するように動作する。つまり"東京"と"丸の内２"が重なったところは"東京"を表示し、"一ッ橋"と"大手町"が重なったところは"大手町"を表示する。以上、文字列の表示が重なったとき、文字列を選択，表示する方法について述べたが、これ以外の手法として図２６に示すように表示が重なった文字列につき小さなフォントに置き換え、表示する方法がある。これは図１４のステップ１１０２で文字列重なりがあると判定されたとき、それら文字列を指定されたフォントサイズより小さなフォントサイズで表示するように動作するものである。例えば指定された文字のフォントサイズが２４×２４画素であれば、１６×１６画素、ないし１２×１２画素のフォントサイズで表示するように動作する。これにより図２６のｂ）に示したように文字列の重なりが少なくなるように動作するため、文字列の認識性が向上する。次に、文字列中に同一文字を同一順で表現した同一文字列が存在するかを判定する（ステップ１１０７）。同一文字列があると判定されると、次に文字列間の距離を計算する（ステップ１１０８）。ここで文字列間の距離とは、地図データ上に記述された文字の位置データの差分、あるいは文字列を鳥瞰図地図で表示したときの文字の位置データの差分をいう。なお距離を計算する場合には、文字列を代表する一点、すなわち文字列の左上端点や文字列の中心点のデータを用いるとよい。このようにして計算された文字列間の距離が所定地以内であるかを判定し（ステップ１１０９）、所定値以内であると判定された時は現在地近傍の文字列をバッファリングするように動作する（ステップ１１１０）。動作例を図２７を用いて説明する���ａ）の初期状態ではインターチェンジを表す文字列が４つ存在する。ｂ）に示したように文字列間の距離を互いに計算し、距離が短いものについては現在地近傍の文字列が選択され、距離が長いものについては両方の文字列が算宅されるように動作する。よって、ｃ）に示すように文字列が表示されることになる。この図から明らかなように、情報として不要な文字列は削除され、絶対に必要な文字列のみが残るように動作するため、運転者は文字が認識しやすくなる。
【００３８】
次に、描画データ中に経路データが存在するかを判定する(ステップ１０６６)。経路記憶手段６３に経路データが存在すると判定されると、図１５の経路データ描画処理（ステップ１０６７）に処理が移る。経路データ描画処理１１６７では、実際に地図を表示する領域を奥行き方向に複数の区間に分割し、それぞれの領域で必要な処理を加える。ここでは領域を４つに分割した例で説明する。まず、現在地を含みもっとも手前にある領域１に経路データが存在するか判定し（ステップ１１２０）、存在すると判定されたときは経路を表示する線幅がもっとも太くなるよう（例えば９ドット幅）に設定する（ステップ１１２１）。次に、その上にある領域２に経路データが存在するか判定し（ステップ１１２２）、存在すると判定されたときは経路を表示する線幅をステップ１１２１より細く、かつステップ１１２５より太くなるよう（例えば７ドット幅）に設定する（ステップ１１２３）。次に、その上にある領域３に経路データが存在するか判定し（ステップ１１２４）、存在すると判定されたときは経路を表示する線幅をステップ１１２３より細く、かつステップ１１２７より太くなるよう(例えば５ドット幅)に設定する（ステップ１１２５）。そして最後に最も奥にある領域４に経路データが存在するか判定し（ステップ１１２６）、存在すると判定されたときは経路を表示する線幅をステップ１１２５より細くなるよう（例えば３ドット幅）に設定する（ステップ１１２７）。このように描画することにより従来方式では図２９ａ）のように経路データに３次元的な奥行き感がなかったが、本方式を用いることでｂ）のように手前の経路は細く、奥の経路は太く表示されるように動作するため、３次元的な表示になり、運転者はごく自然に経路データを認識できるようになる。なお、ここでは領域を分割し、その領域に応じて線幅を変える方式について説明したが、現在地からの距離に応じて、現在地に近い経路を太い線幅で、遠くなるにつれて細い線幅で表示する方法もある。
【００３９】
次に、描画データ中に軌跡データが存在するかを判定する(ステップ１０６８)。軌跡データが存在すると判定されると、図１６の軌跡データ描画処理（ステップ１０６９）に処理が移る。なお軌跡データは、走行した位置を所定の距離間隔で軌跡記憶手段６９に記憶されている。通常、鳥瞰図地図表示により、上記軌跡データを地図上に表示すると、現在地近傍では軌跡を表す点の間隔が広くなる。一方、現在地より遠方では軌跡を表す点の間隔が小さくなり、場合によっては軌跡の点同士が重なってしまうケースも発生する。この問題を解決するため、軌跡データ描画処理（ステップ１０６９）では軌跡を描画する領域が現在地遠方かを判定する軌跡間引領域判定手段（ステップ１１４０）により、現在地遠方の軌跡であればステップ１１４１に処理が移るように動作する。間引きデータ量演算手段（ステップ１１４１）では、鳥瞰図地図表示を実行したとき軌跡を表す点の間隔が見やすいデータ量になるように表示する軌跡データの間引き量を決定する（ステップ１１４１）。軌跡間引き処理（ステップ１１４２）では、ステップ１１４１で決定された軌跡データの間引き量に従い、表示するデータから表示する必要のない軌跡データを間引くことによって、必要以上に軌跡データを現在地遠方で表示しないように動作する。次に、軌跡を描画する領域が現在地近傍かを判定する軌跡補間領域判定手段（ステップ１１４３）により、表示する軌跡が現在地近傍かを判定し、現在地近傍の軌跡であればステップ１１４４に処理が移るように動作する。補間データ量演算手段（ステップ１１４４）では、鳥瞰図地図表示を実行したとき軌跡を表す点の間隔が見やすいデータ量になるよう軌跡と軌跡の間に新たに補間すべき軌跡データ量を決定する（ステップ１１４４）。軌跡補間処理では、ステップ１１４４で決定された軌跡データの補間量に従い、軌跡と軌跡の間で、かつ走行した道路上に新たに表示する軌跡データを設定することによって、軌跡データ間がひらいてしまうのを防ぎ、現在地近傍で走行した道路がわかるように軌跡データが表示されるように動作する（ステップ１１４５）。次に、軌跡を表示した例を図３０のａ）ｂ）に示す。従来方式では、ａ）で示したように○印で表した軌跡データは現在地近傍で広がり、現在地遠方で狭くなるように表示されたが、本方式を用いることでｂ）で示したように現在地遠方でも近傍でも等間隔になるように表示されるので表示品質が向上し、かつ軌跡が含まれる道路を識別しやすくなる。よって運転者の軌跡認識率が向上するようになる。
【００４０】
以上、鳥瞰図地図を構成するオブジェクトの描画処理方法につき説明してきたが、次に空や地平線といった疑似背景を描画する方法について説明する。鳥瞰図地図を表示するときに問題になるのは、図３１のａ）に示したように現在地遠方の地図を表示しようとしたとき、その縮尺が小さくなり、描画において非常に膨大な地図データ量が要求され、表示に時間を必要とし、高速な応答性能が得られなくなってしまうことにある。この問題点を解決するために、鳥瞰図地図の表示において図３１のｂ）に示したような現在地遠方で地図を表示すべき領域を制約し、地図データ量を削減する一方、その領域に擬似的な地平線や空といったオブジェクトを表示する方法を提案してきた。具体的には、図８に示した表示領域判定手段８１で、実際に地図を表示する領域を決定する。以降の処理８２〜８５によって鳥瞰図地図が表示された後、疑似背景設定手段８６で疑似背景のデータ設定を実施する。その処理内容を図１７を用いて説明する。まず疑似背景領域演算（ステップ１１６１）は、表示領域判定手段８１で地図を表示すると決定された領域情報を読み出し、画面サイズ情報との差分から疑似背景を表示する領域を決定する。次に疑似背景色決定手段（ステップ１１６２）及び疑似背景パターン設定手段（ステップ１１６３）は、車両情報や時刻情報といった様々な情報をもとに背景領域の色やパターンを決定する。その一実施例として、車両情報をもとに色を決定する方法を説明する。車両情報Ｓ１０は車内ＬＡＮ１１を経由し、演算処理部に取り込まれる。このときスモールランプが点灯しているときは、周囲は暗く夜の状態と判断できるので、疑似背景を黒や灰色で表示するように設定する。またスモールランプが点灯していないときは、昼の状態と判断できるので、疑似背景を空色で表示するように設定する。なお、カラーパレットの関係で空色が表示できないときは、青色と白色が順番に表示されるようパターンを設定するディザー処理を行うとよい。次に、異なる手法で同様効果を得る一実施例を説明する。ナビゲーション装置では、ＧＰＳ衛星からの信号を受信・解析することで日付や時刻を得ることが出来る。この情報を用い、昼間であると判定された時は空色を、夜間であると判定されたときは黒色ないし灰色で疑似背景を表示するように設定するとよい。なお、朝及び夕方は朝焼けや夕焼けを表す赤色で疑似背景を表示してもよい。次に、異なる手法で同様効果を得る一実施例を説明する。これは交通情報受信機１０で受信された情報Ｓ９に含まれる天気情報を用い、晴天の時は空色で、雨天や曇りの時は灰色で疑似背景が表示されるよう設定する方式である。これらによって、疑似背景が周囲状況にマッチして表示されるように動作するため、運転者は疑似背景が何を表しているか容易に判断できるようになる。次に、鳥瞰図地図に重ねて表示するメニュー等の付加情報の表示手段について説明する。鳥瞰図地図を表示するナビゲーション装置では、現在表示している地図がどの方式で描画されたものか、といった情報を地図に重ねて表示することで、ユーザインタフェースを改善している。その処理を行うメニュー描画手段７０について、以下図１８を用いて説明する。入力装置５によってユーザが操作した内容は、ユーザ操作解析手段６１に伝えられ、ここで内容が分析される。メニュー描画手段７０を用い表示を行う必要があると判定されたときは、メッセージを用いてメニュー描画手段７０にその内容を伝える。メニュー描画手段では、メッセージを受信した後、処理を開始し、そのメッセージの要求が平面図地図の表示要求かを判定する（ステップ１１８０）。平面図地図の表示を要求するメッセージと判定された時は、図３２ａ）の左下に示したような平面図地図を表示している最中であることを示すマークを表示する（ステップ１１８１）。さらに、現在表示している地図の縮尺を表すマーク（同図右下）を表示するように動作する（ステップ１１８２）。また、上述メッセージでないときは、メッセージの要求が鳥瞰図地図の表示要求かを判定する(ステップ１１８３)。鳥瞰図地図の表示を要求するメッセージと判定された時は、図３２ｂ）の左下に示したような鳥瞰図地図を表示している最中であることを示すマークを表示する(ステップ１１８４)。さらに、現在表示している地図の縮尺を表すマークが非表示になるよう動作する（ステップ１１８５）。また、上述メッセージでないときは、メッセージの要求が鳥瞰図地図に於ける投射角度の変更要求かを判定する（ステップ１１８６）。投射角度の変更を要求するメッせージと判定された時は、図３３図中現在地マークのように、投射角度に応じて現在地を示すマークの形状を変化させるように動作する（ステップ１１８７）。この時、投射角度θが０度に近いとき、即ち平面図に近いときは、現在地マークを平面図地図表示における現在地マーク形状に一致させ、投射角度θが９０度に近づくにつれ、現在地マークを設定した投射角度θで透視変換したマークを用いて表示すればよい。上記処理によって、運転者は地図の表示モードや表示領域を容易に判断することが可能になり、よって認識性が向上する。
【００４１】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による鳥瞰図地図表示を示す図。
【図２】地図の透視変換処理を説明した図。
【図３】地図の透視変換過程を説明した図。
【図４】本発明を実現するナビゲーション装置の構成図。
【図５】本発明を実現する演算処理部のハードウェア構成図。
【図６】ナビゲーション装置の外観を説明した図。
【図７】鳥瞰図地図表示を実現する演算処理部の機能構成図。
【図８】鳥瞰図地図表示を実現する地図描画手段のフローチャート図。
【図９】鳥瞰図地図表示を実現する座標変換手段のフローチャート図。
【図１０】鳥瞰図地図表示を実現する透視変換演算のフローチャート図。
【図１１】鳥瞰図地図表示を実現する表示位置演算のフローチャート図。
【図１２】鳥瞰図地図表示を実現する描画判定手段のフローチャート図。
【図１３】鳥瞰図地図表示における多角形及び線パターン表示のフローチャート図。
【図１４】鳥瞰図地図表示における文字列表示のフローチャート図。
【図１５】鳥瞰図地図表示における経路表示のフローチャート図。
【図１６】鳥瞰図地図表示における軌跡表示のフローチャート図。
【図１７】鳥瞰図地図表示における疑似背景表示のフローチャート図。
【図１８】鳥瞰図地図表示におけるマーク表示のフローチャート図。
【図１９】鳥瞰図地図表示で視点及び投射面の設定方法を説明した図。
【図２０】鳥瞰図地図表示で視点及び投射面の設定方法を説明した図。
【図２１】鳥瞰図地図表示における現在地の最適化表示の一実施例。
【図２２】鳥瞰図地図表示における文字列重なり判定の一実施例。
【図２３】鳥瞰図地図表示における文字列重なり判定の一実施例。
【図２４】鳥瞰図地図表示における文字列重なり判定の一実施例。
【図２５】鳥瞰図地図表示における文字列重なり表示回避の一実施例。
【図２６】鳥瞰図地図表示における文字列重なり表示回避の一実施例。
【図２７】鳥瞰図地図表示における同一文字列表示の一実施例。
【図２８】鳥瞰図地図表示における多角形及び線パターン表示の一実施例。
【図２９】鳥瞰図地図表示における経路表示の一実施例。
【図３０】鳥瞰図地図表示における軌跡表示の一実施例。
【図３１】鳥瞰図地図表示における疑似背景表示の一実施例。
【図３２】鳥瞰図地図表示におけるマーク表示の一実施例。
【図３３】鳥瞰図地図表示における現在地マーク表示の一実施例。
【符号の説明】
【００４３】
１...演算処理部、２...ディスプレイ、３...地図記憶装置、４...音声入出力装置、５...入力装置、６...車輪速センサ、７...地磁気センサ、８...ジャイロ、９...ＧＰＳ受信機、１０...交通情報受信装置、１１...車内ＬＡＮ装置、２１...ＣＰＵ、２２...ＲＡＭ、２３...ＲＯＭ、２４...ＤＭＡ（Direct Memory Access）、２５...描画コントローラ、２６...ＶＲＡＭ、２７...カラーパレット、２８...Ａ／Ｄ変換器、２９...ＳＣＩ、３０...Ｉ／Ｏ(Input／Output）、３１...カウンター、４１...スクロールキー、４２...縮尺キー、４３...投射角度変更キー、４４...ナビゲーション装置、６１...ユーザ処理解析手段、６２...経路計算手段、６３...経路記憶手段、６４...経路誘導手段、６５...地図描画手段、６６...現在位置演算手段、６７...マップマッチ処理手段、６８...データ読み込み処理手段、６９...軌跡記憶手段、７０...メニュー描画手段、７１...グラフィックス処理手段、８１...表示領域判定手段、８２...初期データクリップ手段、８３...座標変換手段、８４...描画判定手段、８５...データクリップ手段、８６...疑似背景設定手段、８７...描画命令発行手段。
【図１】
2005258455.tif 000005
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月28日(2005.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナビゲーション装置であって、
所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図をディスプレイに表示する地図表示手段と、
前記鳥瞰図地図の上部領域に空の背景を表示する背景表示手段と、
天気情報を取得する天気情報取得手段とを備え、
前記背景表示手段は、前記天気情報取得手段により取得した天気情報に応じて、前記空の背景の表示を変化させることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のナビゲーション装置において、
前記背景表示手段は、前記天気情報取得手段により取得した天気情報が晴天のときは前記空の背景を空色で表示し、雨天や曇りのときは前記空の背景を灰色で表示することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のナビゲーション装置において、
前記天気情報取得手段は、前記天気情報を含む情報を無線により受信する受信手段を有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項３に記載のナビゲーション装置において、
前記受信手段は、ビーコン受信機またはＦＭ多重放送受信機であることを特徴とするナビゲーション装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記第６の課題を解決するため、請求項１の発明は、ナビゲーション装置に適用され、所定領域の地図を表示するために必要な地図データを記憶した記憶手段と、記憶手段から読み出した地図データを用い鳥瞰図地図をディスプレイに表示する地図表示手段と、鳥瞰図地図の上部領域に空の背景を表示する背景表示手段と、天気情報を取得する天気情報取得手段とを備え、背景表示手段は、天気情報取得手段により取得した天気情報に応じて、空の背景の表示を変化させることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のナビゲーション装置において、背景表示手段は、天気情報取得手段により取得した天気情報が晴天のときは空の背景を空色で表示し、雨天や曇りのときは空の背景を灰色で表示することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のナビゲーション装置において、天気情報取得手段は、天気情報を含む情報を無線により受信する受信手段を有することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載のナビゲーション装置において、受信手段は、ビーコン受信機またはＦＭ多重放送受信機であることを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
鳥瞰図地図表示において、空を表す背景が周囲状況と一致するよう動作するため、ユーザに不要な戸惑いを与えないようになる。