(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
経路探索のための探索用ネットワークデータと３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースを有する経路探索サーバと、ネットワークを介して前記経路探索サーバに接続され、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段を有する端末装置とを備えたナビゲーションシステムであって、
前記経路探索サーバは、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、前記経路探索手段は、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信し、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、を備え、表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示する、ように構成したことを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記案内経路データ作成手段は、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記案内経路データ作成手段は、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする請求項２に記載のナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記端末装置は、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記端末装置は、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路、案内経路ポリゴンに基づいて、視線の向きを決定して当該案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記端末装置は、二次元表示または鳥瞰図表示を行う場合、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路のデータから高さ成分を除去して当該案内経路を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項７】
経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段と、を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバにおいて、
前記経路探索サーバは、経路探索のための探索用ネットワークデータと、３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースと、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、経路探索手段は、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信することを特徴とする経路探索サーバ。
【請求項８】
前記案内経路データ作成手段は、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項９】
前記案内経路データ作成手段は、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする請求項８に記載の経路探索サーバ。
【請求項１０】
前記案内経路データ作成手段は、前記２次元案内経路に基づいて、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項１１】
経路探索のための探索用ネットワークデータと、３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースと、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、経路探索手段は、端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段と、を備え、前記表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする端末装置。
【請求項１２】
前記端末装置は、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路、案内経路ポリゴンに基づいて、視線の向きを決定して当該案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１１に記載の端末装置。
【請求項１３】
前記端末装置は、二次元表示または鳥瞰図表示を行う場合、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路のデータから高さ成分を除去して当該案内経路を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１１に記載の端末装置。
【請求項１４】
経路探索のための探索用ネットワークデータと３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースを有する経路探索サーバと、ネットワークを介して前記経路探索サーバに接続され、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段を有する端末装置とを備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記経路探索サーバは、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、前記経路探索手段が、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索するステップと、
前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップと、
前記配信データ編集手段が、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信するステップを有し、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、を備え、
表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示するステップ
を有することを特徴とする地図表示方法。
【請求項１５】
前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成する処理を含むことを特徴とする請求項１４に記載の地図表示方法。
【請求項１６】
前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１７】
前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記２次元案内経路に基づいて、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを作成する処理を含むことを特徴とする請求項１４に記載の地図表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者や自動車の運転者に出発地から目的地までの最適な経路を探索して案内するナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。本発明は、特に、道路や案内経路を立体的に表示するために道路をポリゴンで表現したポリゴンデータベースを備え、案内経路画像をポリゴンデータに基づいて経路探索サーバが作成し、端末装置に配信するようにしたナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、見知らぬ土地において目的地となる場所を訪れる場合、地図帳等を頼りに当該地図に描かれた交通機関、道路やランドマーク及び住所を確認しながら到達していた。また、カーナビゲーションシステム（以後単にカーナビと言う）を搭載した自動車においては、該カーナビを起動して目的地を入力することによりナビゲーションシステムからモニタ画面に表示される案内や音声出力される案内（ナビゲーション情報）を得ながら目的地に到達していた。
【０００３】
上記カーナビは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を利用したものであり、地球上を周回している複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナで受信し、該ＧＰＳ信号に含まれる衛星位置や時計情報等を解析して位置の特定を行うものである。該複数のＧＰＳ衛星の個数は少なくとも４個以上必要である。ＧＰＳの単独測位精度は一般的に１０ｍ強であるが、ＤＧＰＳ（Differential GPS：ディファレンシャルＧＰＳ）を採用することにより５ｍ以下に向上する。特に、現在は一部の携帯電話にしか搭載されていないＧＰＳ受信機が、第三世代と称される携帯電話では全ての機種に搭載されるようになってきている。
【０００４】
このような測位機能を有する携帯端末の利用技術としては、種々の分野の技術が提案されており、例えば、自動車用のナビゲーション装置（カーナビ）を発展させ、携帯電話を端末として地図・経路情報を情報配信サーバ（経路探索サーバ）から配信する歩行者用の通信型ナビゲーションシステムが提案されている。
【０００５】
近年、携帯電話、ＰＨＳ等の携帯通信端末機器の性能は飛躍的に向上し、また、多機能化が進んでいる。特に通話機能の他にデータ通信機能が強化され、ユーザに対してインターネットを介した種々のデータ通信サービスが提供されている。ナビゲーションサービスもその１つであり、自動車の運転者のみならず携帯電話ユーザに対して現在位置から目的地までの経路案内を提供する通信ナビゲーションシステムが実用化されている。
【０００６】
一般的なナビゲーション装置、通信ナビゲーションシステムに使用される経路探索装置、経路探索方法は、例えば、下記の特許文献１（特開２００１−１６５６８１号公報）に開示されている。このナビゲーションシステムは、携帯ナビゲーション端末から出発地と目的地の情報を情報配信サーバに送り、情報配信サーバで道路網や交通網のデータから探索条件に合致した経路を探索して案内するように構成されている。探索条件としては、出発地から目的地までの移動手段、例えば、徒歩、自動車、鉄道と徒歩の併用などがあり、これを探索条件の１つとして経路探索する。
【０００７】
情報配信サーバは、地図データの道路（経路）をその結節点、屈曲点の位置をノードとし、各ノードを結ぶ経路をリンクとし、全てのリンクのコスト情報（距離や所要時間）をデータベースとして備えている。そして、情報配信サーバは、データベースを参照して、出発地のノードから目的地のノードに至るリンクを順次探索し、リンクのコスト情報が最小となるノード、リンクをたどって案内経路とすることによって最短の経路を携帯ナビゲーション端末に案内することができる。このような経路探索の手法としてはラベル確定法あるいはダイクストラ法と言われる手法が用いられる。上記特許文献１には、このダイクストラ法を用いた経路探索方法も開示されている。
【０００８】
ところで、経路探索サーバなどの情報配信サーバから案内経路の配信を受けた端末装置は液晶表示装置などの表示手段を備えており、表示手段に地図および案内経路を表示するとともに歩行者や自動車の現在位置（端末装置の現在位置）を案内経路上に表示して歩行者や自動車を目的地まで案内する。一般的に表示手段に表示する地図は平面図、すなわち、２次元図形の表示であるが、表示画像に遠近感をもたせた平面鳥瞰図やランドマークや建物の様子を視認し易くするため建物を擬似的に３次元的表現した鳥瞰図を表示する方法や、道路や建物をＺバッファ法により３次元ポリゴン画像として表示する方法も提案されている。
【０００９】
例えば、下記の特許文献２（特開２００１−２７５３５号公報）には、建物や道路を立体的に表示するようにした地図表示装置が開示されている。この特許文献２に開示された地図表示装置においては、３次元地図表示を行う際に、道路に経路案内線に影をつけて立体的に表示するように構成している。また、経路案内線が建物に隠れる位置関係となる場合、その経路案内線の重複部分について重複しない部分と色を変えて表示する。特に、ＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）上で経路案内線の表示色と建物の表示色とを画素単位に互い違いに設定する半透過の手法で描画し、経路案内線と建物との相対的な位置関係を明確にして経路案内線の視認性を向上するようにしている。
【００１０】
上記のような表示を行うため、特許文献２に開示された地図表示装置において、地図データには、建物の形状データと高さ情報が記憶され、また、立体交差なども道路の形状データとして記憶されている。この地図データに基づいて、建物や道路の立体交差部を描画部に３次元的に描画し、車両が進行し経路案内すべき位置に来ると描画部に所望の画像を描画した、音声出力部に所定の音声を発声させて、使用者を目的地へ案内するように構成している。
【００１１】
同様に、下記の特許文献３（特開平１０−２６７６８０）に開示されたナビゲーション装置においては、道路を立体的に表示した交差点付近の案内経路を、道路の表面から高さをもたせて表示する。さらには影を付加して、高さが判りやすくなるように表示する。道路と他の道路の一方または両方が高架道路であるときには、案内経路の高さを一層高く見えるように表示するように構成している。
【００１２】
地図や経路だけでなく建物を３次元表示すると建物の図形により道路や経路が隠れてしまう。このため右左折すべき交差点などが建物のかげになって視認しにくくなってしまう。このような不都合を解消するため、例えば、下記の特許文献４（特開２０００−１１２３４３号公報）には、交差点手前の建物の３次元表示を透明にする「ナビゲーション用立体表示方法」の技術が開示されている。
【００１３】
この特許文献４に開示されたナビゲーション用立体表示方法は、建物を立体表示するとき、画面上の地図に右左折予定の交差点があるか否かを判別し、右左折予定の交差点があるときには、当該交差点の曲がる側の手前に立体表示する建物があるか否かを判別する。ある時には当該建物をフレームで立体表示すると共に、その内部を透明な赤色をつける等、透明着色化し、それ以外の建物を通常の立体表示、あるいは単なるワイヤフレーム表示を行って区別する。これにより、建物の図形により道路や経路が隠れてしまう不都合を回避している。
【００１４】
更に、下記の特許文献５（特開平１０−２３２６０５号公報）には、道路データを構成するノード（交差点や屈曲点など）に位置情報（緯度・経度）とともに高度情報（海抜）を付加した経路探索用の地図データベースを備え、探索した案内経路の地図データ（位置および高度情報）に基づいて、３次元の道路描画情報（画像データ）および案内経路描画情報（画像データ）を演算、生成して道路、道路および案内経路を立体表示するように構成した交差点道路案内表示装置が開示されている。
【００１５】
また、２次元の表示モード、３次元の表示モードを備え、利用者が何れかの表示モードを選択もしくは所定の条件により自動的に切り替えるように構成された地図表示装置も、例えば、下記の特許文献６（特開２００４−１５１７５２号公報）、特許文献７（特開平１１−２４５５６号公報）に開示されている。
【００１６】
上記特許文献６に開示された電子地図表示装置は、複数種の表示形式の地図情報を記憶する地図情報記憶部と、表示部と、表示部の表示画面もしくは電子地図表示装置の傾斜角度を感知する傾斜感知部とを備え、感知された傾斜角度に基づいて、制御部は地図情報記憶部より対応する表示形式の地図情報を読み出して表示するように構成されている。
【００１７】
また、上記特許文献７に開示された地図表示装置は、平面地図と、平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換した鳥瞰地図と、この鳥瞰地図の地表面を複数の地点の高さを加味して立体表示する立体鳥瞰地図と、住宅地図とを選択的に表示する地図表示装置において、（ａ）平面地図が表示されている場合には、鳥瞰地図および住宅地図のいずれかに表示を切換え、（ｂ）鳥瞰地図が表示されている場合には、立体鳥瞰地図および平面地図のいずれかに表示を切換え、（ｃ）立体鳥瞰地図が表示されている場合には、鳥瞰地図および平面地図のいずれかに表示を切換え、（ｄ）住宅地図が表示されている場合には、平面地図に表示を切換えるように構成したものである。
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−１６５６８１号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開２００１−２７５３５号公報（図１、図４、段落［００５４］）
【特許文献３】特開平１０−２６７６８０号公報（図３、図６）
【特許文献４】特開２０００−１１２３４３号公報（図１４、図１５）
【特許文献５】特開平１０−２３２６０５号公報（図４、図１１、図１２）
【特許文献６】特開２００４−１５１７５２号公報（図４）
【特許文献７】特開平１１−２４５５６号公報（図２３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ナビゲーションシステムにおいては、地図データに基づいて所望の出発地から目的地までの最適経路を探索し案内経路を特定する。そしてＧＰＳ受信機等の測位手段により現在位置を測位し、地図や案内経路を表示する際に現在位置を示す現在位置マークや進行方向を示す方位マークなどを重ね合わせて表示し、利用者に現在位置や進行方向を知らせる。また、案内経路データに交差点などのガイダンスポイントが設定され、そのガイダンスポイントにおけるガイダンスとして音声ガイド（例えば、「この先、３００ｍ交差点です。左折して下さい」などの音声メッセージ）のデータが付加されている場合は、スピーカを介して音声メッセージを再生出力してユーザをガイドする。
【００２０】
一般に、自動車に搭載され自動車用による移動経路を専用に探索するナビゲーション装置は、プロセッサの演算処理能力も高く地図データや経路探索のための道路データを蓄積する記憶装置の容量も大きい。従って、上記特許文献５のように地図データに位置および高度情報を記憶しておき、探索した案内経路情報における位置、高度情報を利用して、３次元表示のための道路描画情報、案内経路描画情報を演算して生成し、立体的な表示を行うことができる。
【００２１】
一方、携帯電話などの携帯端末装置をナビゲーションシステムの端末装置とする通信型のナビゲーションシステムにおいて、端末装置を構成するプロセッサの演算処理能力は車載用のナビゲーション装置のように高くなく、また、このプロセッサはナビゲーションの機能だけでなく、端末装置が備える他の機能の実行も制御する。例えば、携帯電話を端末装置とする場合、プロセッサは本来の携帯電話の機能である通話機能の実行にも使用される。
【００２２】
このため、携帯型の端末装置を用いたナビゲーションシステムにおいて、上記特許文献５に開示されたような方法を適用して道路や案内経路を３次元表示するためには、端末装置側のプロセッサは、経路探索サーバから配信された案内経路情報の位置、高度情報から道路の３次元描画データの演算、案内経路の３次元描画データの演算を行う必要がある。また、端末装置の表示手段に表示する場合には、利用者の視線の高さに合わせて３次元画像を表示するため、道路や案内経路の３次元描画データを演算する際に利用者の視点位置（視線の高さ）に応じた演算をする必要がある。
【００２３】
従って、このような演算を、携帯電話などの端末装置に搭載されている演算処理能力の小さなプロセッサにおいて実行するのは事実上困難であるという問題点があった。仮にこのような演算を端末装置側で実行するように構成した場合、描画速度が遅くなったり、端末装置の他の機能の処理が滞ったりするという不都合を生じるという問題点があった。
【００２４】
また、端末装置から経路探索要求を受けて経路探索して案内経路を端末装置に配信する経路探索サーバにおいても、次のような問題点がある。すなわち、経路探索サーバが経路
探索するために必要とする道路ネットワークのデータは、ノードとノード間をつなぐリンクの位置データがあればよいのであって、ノードの高度情報は必要ない。経路探索サーバは従来どおりの平面（２次元）の経路探索も行う必要があり、位置情報のみを有する道路ネットワークのデータ（平面地図データ）も必要である。この平面地図データに加えて、特許文献５のように高度情報を持った道路ネットワークのデータを同時に備えるのは探索やデータの保守上負担になるという問題点がある。
【００２５】
従って、３次元の道路や案内画像を表示する場合、演算処理能力が高いプロセッサを有する経路探索サーバにおいて経路探索するとしても、道路ネットワークのデータは、従来の位置情報のみから構成され高度情報を持たないものを利用して経路探索することか好ましい。しかしながら、その結果求められた案内経路の情報は、当然のことながら高さ情報を持たないので、そのまま３次元表示の処理に使用して描画に用いる案内経路の描画データを生成すると、高さ（標高）が０で表される。
【００２６】
経路探索サーバに探索用の道路ネットワークデータとは別に、道路の３次元描画のためのポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースを備え、案内経路に該当する道路のポリゴンを端末装置に配信するように構成してもそれだけでは、立体表示された道路画像の上に案内経路画像を表示することができないという問題点がある。すなわち、端末装置が経路探索サーバから配信されたポリゴンに基づいて道路を３次元表示しても、高度情報を持たない案内経路情報から３次元の案内経路描画データを算出することはできず、案内経路の画像を道路上に描画することはできない。
【００２７】
図８は上記の問題点を模式的に表した図である。図８に示すように、案内経路ＲＴに該当する道路ＲＤＲＴを３次元表示するためのポリゴンデータは、道路の傾斜（道路面の向き）に応じた法線ベクトルを持つ面ＲＤ０〜ＲＤＮ３・・・のように連続したポリゴンデータで表現され、これを表示手段に表示すると、図８のように道路が実際の傾斜に従って３次元的に表示される。ところが、案内経路ＲＴは高さを持たないため、道路ＲＤＲＴを平面に投影した画像上に描画されてしまう。
【００２８】
すなわち、道路ＲＤＲＴのポリゴンの面が水平な部分では高さの差がなく、道路画像上に案内経路画像が表示されるが、連続するポリゴン（道路）が上に向かって傾斜した面であり、このような面が連続的に続いている部分では、案内経路の描画データが高さ０であるから、道路ポリゴンを平面投影した図８に点線で示す投影面上に案内経路ＲＴが描画され、道路画像ＲＤＲＴの下側に案内経路ＲＴが表示されてしまうという問題点があった。
【００２９】
この案内経路の画像を３Ｄポリゴン（道路ポリゴン）の表面まで持ち上げて描画する演算処理を端末装置が行うには、携帯型の端末装置の処理能力では十分な表示速度が得られないという問題点があった。この問題は、道路が立体交差するような場所で特に問題となる。なぜなら、立体交差する道路は３次元的に表示できても、案内経路がどちらの道路上にあるのかが不明になってしまうからである。
【００３０】
本願の発明者は上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、経路探索サーバにおいて、道路を形成する連続する面のデータであるポリゴンデータの表示面側に案内経路ポリゴンを生成して案内経路データとし、道路のポリゴンデータとともに端末装置に配信し、端末装置でこれを表示すれば、容易に道路および案内経路を正しく３次元表示し得ることに想到して本発明を完成するに至ったものである。
【００３１】
すなわち、本発明は前述の問題点を解消することを課題とし、道路をポリゴンで表現した道路ポリゴンデータを蓄積したデータベースを備え、道路を３次元表示できるようにした経路探索サーバを用い、案内経路ポリゴンを前記道路ポリゴンデータに基づいて生成して端末装置に配信するようにし、端末装置が容易に道路および案内経路を正しく３次元表示できるようにしたナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
前記課題を解決するために、本願の請求項１にかかる発明は、
経路探索のための探索用ネットワークデータと３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースを有する経路探索サーバと、ネットワークを介して前記経路探索サーバに接続され、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段を有する端末装置とを備えたナビゲーションシステムであって、
前記経路探索サーバは、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、前記経路探索手段は、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信し、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、を備え、表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示する、ように構成したことを特徴とする。
【００３３】
本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成することを特徴とする。
【００３４】
本願の請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする。
【００３５】
本願の請求項４にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記端末装置は、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００３６】
本願の請求項５にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記端末装置は、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路、案内経路ポリゴンに基づいて、視線の向きを決定して当該案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００３７】
本願の請求項６にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記端末装置は、二次元表示または鳥瞰図表示を行う場合、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路のデータから高さ成分を除去して当該案内経路を前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００３８】
また、本願の請求項７にかかる発明は、
経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段と、を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバにおいて、
前記経路探索サーバは、経路探索のための探索用ネットワークデータと、３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースと、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、経路探索手段は、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信することを特徴とする。
【００３９】
本願の請求項８にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成することを特徴とする。
【００４０】
本願の請求項９にかかる発明は、請求項８にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする。
【００４１】
本願の請求項１０にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記２次元案内経路に基づいて、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを作成することを特徴とする。
【００４２】
また、本願の請求項１１にかかる発明は、
経路探索のための探索用ネットワークデータと、３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースと、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、経路探索手段は、端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、前記案内経路データ作成手段は、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、前記配信データ編集手段は、前記案内経路ポリゴンを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段と、を備え、前記表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００４３】
本願の請求項１２にかかる発明は、請求項１１にかかる発明において、前記端末装置は、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路、案内経路ポリゴンに基づいて、視線の向きを決定して当該案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００４４】
本願の請求項１３にかかる発明は、請求項１１にかかる発明において、前記端末装置は、二次元表示または鳥瞰図表示を行う場合、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路のデータから高さ成分を除去して当該案内経路を前記表示手段に表示することを特徴とする。
【００４５】
また、本願の請求項１４にかかる発明は、
経路探索のための探索用ネットワークデータと３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースを有する経路探索サーバと、ネットワークを介して前記経路探索サーバに接続され、前記経路探索サーバから配信される案内経路データに基づいて案内経路を表示する表示手段を有する端末装置とを備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記経路探索サーバは、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、前記経路探索手段が、前記端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索するステップと、
前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップと、
前記配信データ編集手段が、前記案内経路ポリゴンを前記端末装置に配信するステップを有し、
前記端末装置は、前記経路探索サーバから配信された案内経路データを記憶する配信データ記憶手段と、３次元表示制御手段と、２次元表示制御手段と、表示モード制御手段と、を備え、
表示モード制御手段が前記３次元表示制御手段を動作させる場合には、前記経路探索サーバから配信された３次元の案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示するステップ
を有することを特徴とする。
【００４６】
本願の請求項１５にかかる発明は、請求項１４にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成する処理を含むことを特徴とする。
【００４７】
本願の請求項１６にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成する処理を含むことを特徴とする。
【００４８】
本願の請求項１７にかかる発明は、請求項１４にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段が、前記ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に３次元案内経路を作成して３次元の案内経路ポリゴンを作成するステップは、前記２次元案内経路に基づいて、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを作成する処理を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
請求項１にかかる発明においては、経路探索サーバは、探索用ネットワークデータと、３次元表示のための道路ポリゴンデータを蓄積したポリゴンデータベースと、経路探索手段と、案内経路データ作成手段と、配信データ編集手段と、を備え、経路探索手段は、端末装置からの要求に応じて探索用ネットワークデータを参照して高さ情報を持たない平面状の２次元案内経路を探索し、案内経路データ作成手段は、ポリゴンデータベースに蓄積された道路ポリゴンを参照し、当該道路ポリゴン上に前記平面状の２次元案内経路を投影して得られる３次元表示用案内経路のデータに基づいて、前記３次元表示用の道路ポリゴンの表示面に３次元の案内経路ポリゴンを作成し、端末装置に配信する。
【００５０】
このような構成によれば、経路探索サーバ高度情報を有する３次元の経路探索用ネットワークデータを備えることなく、３次元表示のための道路ポリゴンデータを用いて３次元の案内経路データ、案内経路ポリゴンを作成して端末装置に配信するため、端末装置は経路探索サーバから配信された３次元の案内経路データ、案内経路ポリゴンを用いて何ら演算処理することなく３次元の地図を表示することができるようになる。
【００５１】
請求項２にかかる発明においては、請求項１の発明において、案内経路データ作成手段は、前記３次元表示用の道路ポリゴンの連続する面のデータに沿って前記３次元案内経路データを作成する。
このような構成によれば、立体的に交差する道路であっても、３次元表示のための案内経路データを該当する道路上に正しく作成することができるようになる。
【００５２】
請求項３にかかる発明においては、請求項２にかかる発明において、前記案内経路データ作成手段は、前記３次元案内経路に基づいて３次元表示用の道路ポリゴンの表示面側に前記案内経路ポリゴンを作成する。
このような構成によれば、立体的に交差する道路であっても、３次元表示のための案内経路ポリゴンを該当する道路上に正しく作成することができるようになる。
【００５３】
請求項４にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、端末装置は、視点位置を所定の高さオフッセトするオフセット値を加えた３次元案内経路、３次元案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示する。
このような構成によれば、視点の高さをオフセットして案内経路を３次元表示することができ、視認しやすい表示をすることができるようになる。
【００５４】
請求項５にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、端末装置は、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路、案内経路ポリゴンに基づいて、視線の向きを決定して当該案内経路ポリゴンを前記表示手段に表示する。
このような構成によれば、傾斜が急な道路を３次元表示した場合でも、必要な視野角内の道路を表示することができ、視認し易い表示をすることができるようになる。
【００５５】
請求項６にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、端末装置は、二次元表示または鳥瞰図表示を行う場合、前記経路探索サーバから受信した３次元案内経路のデータから高さ成分を除去して当該案内経路を前記表示手段に表示する。
このような構成によれば、端末装置が２次元の地図表示をする場合、再度経路探索サーバに２次元の経路探索を要求することなく、３次元の案内経路データを使用して２次元の地図を表示することができるようになる。
【００５６】
請求項７ないし請求項１０にかかる発明においては、それぞれ請求項１ないし請求項４にかかるナビゲーションシステムを構成する経路探索サーバを提供することができるようになる。また、請求項１１ないし請求項１３にかかる発明においては、それぞれ請求項１、請求項５、請求項６にかかるナビゲーションシステムを構成する端末装置を提供することができるようになる。更に、請求項１４ないし請求項１７にかかる発明においては、それぞれ請求項１ないし請求項４にかかるナビゲーションシステムにおける地図表示方法を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、携帯電話を端末装置とし、地図等を２次元表示する表示モード、鳥瞰図を表示する表示モードと３次元表示する表示モードを選択的に使用することができるナビゲーションシステムを具体例として説明するが、本発明はこのような実施例に限ることなく、端末装置は車載型の端末装置のような移動端末であってもよい。本明細書においては、移動端末を含めて端末装置と総称する。
【実施例１】
【００５８】
図１は、本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１０は、図１に示すようにインターネットなどのネットワーク１２を介して接続される端末装置２０と経路探索サーバ３０を備えて構成されている。経路探索サーバ３０は、経路探索手段３１６、探索用ネットワークデータ３１７、地図データを蓄積した地図データベース３１５、道路や建物の３次元ポリゴンを蓄積したポリゴンデータベース３１８を備えている。
【００５９】
端末装置２０から現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を含む経路探索要求があると、探索用ネットワークデータ３１７を参照して経路探索条件に合致した最短の案内経路あるいは経路長順に複数の案内経路を探索する。探索の結果得られた案内経路のデータは、地図データベース３１５から選択した現在位置を含む複数の単位地図データ（緯度・経度で所定の大きさのエリアに区分された地図データ）やポリゴンデータベース３１８から選択した前記単位地図データ上の道路や建物の３次元ポリゴンのデータとともに端末装置２０に配信される。
【００６０】
探索用ネットワークデータ３１７は、道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂを備えており、徒歩や自動車あるいは交通機関を利用した経路を探索することができる。道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂは、ノードの高度情報を持たない通常の平面地図に基づくネットワークデータである。従って、経路探索手段３１６によって探索された案内経路のデータは平面的な経路のデータであって、高度情報を持たない。
【００６１】
本発明において、経路探索サーバ３０は経路探索手段３１６が探索した高度情報を持たない案内経路を３次元の案内経路として表示するため、ポリゴンデータベース３１８に蓄積された道路の３次元ポリゴンを用いて、後述する手順により道路のポリゴンデータの表示面側に案内経路ポリゴンを生成して案内経路のデータとして端末装置２０に配信する。端末装置２０は、道路や案内経路を３次元表示する場合は、経路探索サーバ３０から配信された道路のポリゴンと案内経路のポリゴンを表示手段に表示することにより、簡単に３次元の地図表示をすることができるようになる。
【００６２】
経路探索サーバ３０はまた、制御手段３１１、通信手段３１２、配信データ編集手段３１３、案内経路データ作成手段３１４を備えている。制御手段３１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭ、プロセッサを有するマイクロプロセッサであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。通信手段３１２は、ネットワーク１２を介して端末装置２０と通信するためのインターフェースである。案内経路データ作成手段３１４は前述のようにして探索された案内経路のデータや地図データ、ガイダンスポイント、ガイダンスポイントにおけるガイダンスのデータなどを作成し、配信データ編集手段３１３が案内経路などのデータを端末装置２０に配信するためのデータに編集する。
【００６３】
案内経路データ作成手段３１４は、端末装置２０が３次元地図表示を要求する場合には、先に述べたように、ポリゴンデータベース３１８に蓄積された道路の３次元ポリゴンを用いて、道路のポリゴンデータの表示面側に案内経路ポリゴンを生成して案内経路のデータとして道路ポリゴンとともに配信データ編集手段３１３に出力する。その際、ポリゴンデータベース３１８に建物の３次元ポリゴンが蓄積されている場合には、案内経路である道路周辺の建物のポリゴンも端末装置２０に配信し、道路、案内経路、周辺の建物を３次元表示できるようにする。
【００６４】
道路ネットワークデータ３１７Ａは以下のように構成されている。例えば、道路が図６に示すように道路Ａ、Ｂ、Ｃからなる場合、道路Ａ、Ｂ、Ｃの端点、交差点、屈曲点などをノードとし、各ノード間を結ぶ道路を有向性のリンクで表し、ノードデータ（ノードの緯度・経度）、リンクデータ（リンク番号）と各リンクのリンクコスト（リンクの距離またはリンクを走行するのに必要な所要時間）をデータとしたリンクコストデータとで構成される。
【００６５】
すなわち、図６において、Ｎｎ（○印）、Ｎｍ（◎印）がノードを示し、Ｎｍ（◎印）は道路の交差点を示している。各ノード間を結ぶ有向性のリンクを矢印線（実線、点線、２点鎖線）で示している。リンクは、道路の上り、下りそれぞれの方向を向いたリンクが存在するが、図６では図示を簡略化するため矢印の向きのリンクのみを図示している。
【００６６】
このような道路ネットワークのデータを経路探索用のデータベースとして経路探索を行う場合、出発地のノードから目的地のノードまで連結されたリンクをたどりそのリンクコストを累積し、累積リンクコストの最少になる経路を探索して案内する。すなわち、図６において出発地をノードＡＸ、目的地をノードＣＹとして経路探索を行う場合、ノードＡＸから道路Ａを走行して２つ目の交差点で右折して道路Ｃに入りノードＣＹにいたるリンクを順次たどりリンクコストを累積し、リンクコストの累積値が最少になる経路を探索して案内する。
【００６７】
図６ではノードＡＸからノードＣＹに至る他の経路は図示されていないが、実際にはそのような経路が他にも存在するため、ノードＡＸからノードＣＹに至ることが可能な複数の経路を同様にして探索し、それらの経路のうちリンクコストが最少になる経路を最適経路として決定するものである。この手法は、例えば、ダイクストラ法と呼ばれる周知の手法によって行われる。
【００６８】
これに対して、交通機関の経路探索のための交通ネットワークデータ３１７Ｂは以下のように構成されている。例えば、図７に示すように交通路線Ａ、Ｂ、Ｃからなる場合、各交通路線Ａ、Ｂ、Ｃに設けられた各駅（航空機の路線においては各空港）をノードとし、各ノード間を結ぶ区間を有向性のリンクで表し、ノードデータ（緯度・経度）、リンクデータ（リンク番号）をネットワークデータとしている。図７において、Ｎｎ（○印）、Ｎｍ（◎印）がノードを示し、Ｎｍ（◎印）は交通路線の乗り継ぎ点（乗換え駅など）を示し、各ノード間を結ぶ有向性のリンクを矢印線（実線、点線、２点鎖線）で示している。リンクは、交通路線の上り、下りそれぞれの方向を向いたリンクが存在するが、図７では図示を簡略化するため矢印の向きのリンクのみを図示している。
【００６９】
しかしながら、交通ネットワークは道路ネットワークと比べリンクコストが基本的に異なる。すなわち、道路ネットワークではリンクコストは固定的、静的なものであったが、交通ネットワークでは、図７に示すように交通路線を運行する列車や航空機（以下個々の列車や航空機などの各経路を交通手段と称する）が複数ある。各交通手段毎にあるノードを出発する時刻と次のノードに到着する時刻とが定まっており（時刻表データ、運行データで規定される）、かつ、個々の経路が必ずしも隣接するノードにリンクしない場合がある。例えば、急行と各駅停車の列車のような場合である。このような場合には同じ交通路線上に異なる複数のリンクが存在することになり、またノード間の所要時間が交通手段により異なる場合もある。
【００７０】
図７に例示する交通ネットワークにおいては、交通路線Ａの同じリンクに複数の交通手段（経路）Ａａ〜Ａｃ・・・、交通路線Ｃに複数の交通手段（経路）Ｃａ〜Ｃｃ・・・が存在することになる。従って、交通機関の運行ネットワークは、単純な道路ネットワークと異なり、ノード、リンク、リンクコストの各データは交通手段（個々の航空機や列車などの経路）の総数に比例したデータ量になる。このため交通ネットワークのデータは道路ネットワークのデータ量に比べて膨大なデータ量になる。従って、それに応じて、経路探索に要する時間も多くの時間が必要になる。
【００７１】
このような交通ネットワークデータを用いて、ある出発地からある目的地までの経路を探索するためには、出発地から目的地まで到達する際に使用（乗車）できる全ての交通手段を探索して探索条件に合致する交通手段を特定する必要がある。
【００７２】
例えば、図７において、出発地を交通路線ＡのノードＡＸとしてある特定の出発時刻を指定して、交通路線ＣのノードＣＹを目的地とする経路探索を行う場合、交通路線Ａ上を運行する交通手段Ａａ〜Ａｃ・・・のうち出発時刻以降の全ての交通手段を順次出発時の経路として選択する。そして交通路線Ｃへの乗り継ぎノードへの到着時刻に基づいて、交通路線Ｃ上を運行する各交通手段Ｃａ〜Ｃｃ・・・のうち、乗り継ぎノードにおいて乗車可能な時刻以降の交通手段の全ての組み合わせを探索して各経路の所要時間や乗り換え回数などを累計して案内することになる。
【００７３】
一方、端末装置２０は、例えばＧＰＳ受信機などからなるＧＰＳ測位手段２１２を搭載した携帯電話機であり、制御手段２１１、ＧＰＳ測位手段２１２、表示モード制御手段２１３、鳥瞰図表示制御手段２１４、２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６、通信手段２１７、配信要求編集手段２１８、配信データ記憶手段２１９、ＶＲＡＭ２２０、表示手段２２１、操作・入力手段２２２などを備えて構成されている。利用者は、徒歩あるいは交通機関を移動手段として選択し、徒歩や交通機関を利用した経路案内を受けることができ、また、自動車の助手席に同乗した時には移動手段として自動車を選択して経路案内を受けることができる。
【００７４】
制御手段２１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭを有するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を備えて構成され、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。操作・入力手段２２２は、数字キーやアルファベットキー、その他の機能キー、選択キー、スクロールキーなどからなる操作・入力手段ためのものであり、出力手段である表示手段２２１に表示されるメニュー画面から所望のメニューを選択し、あるいは、キーを操作して種々の入力操作を行うものである。従って、表示手段２２１は操作・入力手段２２２の一部としても機能する。通信手段２１７は、ネットワーク１２を介して経路探索サーバ３０と通信するためのインターフェースである。
【００７５】
利用者が経路探索サーバ３０に経路探索を依頼しようとする場合、端末装置２０において操作・入力手段２２２を操作し、表示手段２２１に表示されるサービスメニューから経路探索を選択し、現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を入力する。経路探索条件は配信要求編集手段２１８で経路探索サーバ３０への配信要求に編集され、通信手段２１７を介して経路探索サーバ３０に送信される。
【００７６】
経路探索サーバ３０からの配信データは配信データ記憶手段２１９に一時記憶され、必要に応じて配信データ記憶手段２１９から読み出され、表示手段２２１に表示される。端末装置２０は、配信データに含まれる地図、案内経路、建物画像などを２次元表示する第１の表示モード（以下、２次元表示モードという）と、３次元表示する３次元表示する第２の表示モード（以下、３次元表示モードという）と、道路や建物を所定の高度に設定した視点位置から鳥瞰した鳥瞰図表示する第３の表示モード（以下、鳥瞰図表示モードという）を有しており、表示モード制御手段２１３が鳥瞰図表示制御手段２１４、２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６の何れかを選択的に動作させ表示手段２２１への表示を行う。利用者は操作・入力手段２２２を用いて所望の表示モードを指定する。
【００７７】
２次元表示制御手段２１５は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、案内経路、建物などの平面データを用いてそれらを２次元の画像（平面画像）として表示する制御を行い、３次元表示制御手段２１５は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、案内経路、建物の３次元ポリゴンのデータを用いて３次元の画像に処理して表示する制御を行う。鳥瞰図表示制御手段２１４は所定の高度の視点位置から見た鳥瞰図の画像を作成して表示する制御を行う。鳥瞰図表示制御手段２１４、２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６により作成された画像データは、描画手段であるＶＲＡＭ２２０にドット単位で展開され、表示手段２２１に所望の表示モードの画像が表示される。
【００７８】
ＧＰＳ測位手段２１２は端末装置２０の現在位置を周期的に測位し、現在位置（緯度・経度）を取得する。ＧＰＳ測位手段２１２で測位したこの現在位置を示す現在位置マークが表示手段２２１に表示される地図や案内経路などの画像に重ね合わせられて表示される。
【００７９】
次に、本発明における案内経路ポリゴンの生成方法について説明するが、それに先立って、案内経路ポリゴンの生成に用いられる、道路の３次元ポリゴンについて説明する。道路ＲＤ１を３次元的に見た場合、道路は傾斜の異なる面の連続体で構成されている。すなわち、道路ＲＤ１は図２に示すように、傾斜の異なる面（ａ）〜面（ｄ）のようになる。道路の３次元ポリゴンは、この連続する面（ａ）〜面（ｄ）のそれぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトル（図２の各矢印）とで表されている。従って、面の形状データに従って面の画像データを生成し、各面を法線ベクトルに基づいて算出した向きに沿って配置してゆけば、図２に示すような道路の立体画像を表示することができる。
【００８０】
ここで、各面の向きは、ポリゴンデータに法線ベクトルを含まなくても、一定の規則に従って面の各頂点の座標を並べておくことで算出可能である。例えば、各座標点を表側から見て左回りで並べるというような規則としておけば、法線ベクトルを持たなくても面の向きを算出することができる。
【００８１】
建物の３次元ポリゴンも同様であり、建物を、それを構成する面に分解して、それぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトルとで表すことができ、建物の各面がどちらの方位を向いているかを法線ベクトルによって知ることができる。このようなポリゴンを用いて、よく知られているＺバッファ法により陰面処理して画像データを生成する。陰面処理とは視線方向からは陰になって見えない面を消去する処理をいい、これにより建物の立体画像を表示することができる。
【００８２】
例えば、建物のポリゴンは、図３に示すように建物を構成する面の図形データから構成されている。図３において、建物Ａは面ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３などの面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。例えば、建物Ａの面ＳＡ１は法線ベクトルＡ１を有している。また、図３では建物の裏側の面は見えていないが裏側の各面ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６のポリゴンデータが同じように用意されている。例えば、面ＳＡ１の裏側の面は面ＳＡ４であり、面ＳＡ１の法線ベクトルＡ１とは逆向きの法線ベクトルＡ４を有している。
【００８３】
建物Ｂについても同様であり、面ＳＢ１〜ＳＢ６の面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。このようなポリゴン図形を、図３の視点位置Ｐから各建物の面を見た場合、視点位置から注目する面を見込むベクトルとその面の法線ベクトルから当該面が視点位置から見えている面か否かと面の向いている方向を知ることができる。
【００８４】
例えば、視点位置Ｐから注目する面が建物Ａの面ＳＡ１であるとすると、視点位置Ｐから面ＳＡ１を見込むベクトルＶＡ１をとる。このベクトルＶＡ１と法線ベクトルＡ１の成す角度θＡ１（両ベクトルの内積をとればよい）が直角未満であれば、この面の表面は視点方向に向いていることが分かる。従って、この面は表示手段に表示される面であることがわかる。ベクトルＶＢ１と法線ベクトルＢ１のように両ベクトルの成す角度が直角以上ならば、視点位置からは見えていない面であり、この面を表示手段に表示されないことがわかる。図３においてＥは視点位置の高さである。
【００８５】
一方、経路探索手段３１６が探索した案内経路のデータは高度情報を持たない位置情報（緯度・経度）のみのノード、ノード間をつなぐリンクのデータから構成されている。これを地図の道路形状に沿って描画しても、その画像は高度０であるから、図８に示すように平面画像にしかならない。そこで、本発明においては、案内経路に該当する道路ポリゴンのデータを使用して道路ポリゴンの表示面側に案内経路ポリゴンを生成する。
【００８６】
［３次元表示のための案内経路の作成］
図４は、この手順を示す模式図であり、案内経路ＲＴに該当する道路ポリゴンＲＤＲＴ上に案内経路を生成する。経路探索サーバ３０（案内経路データ作成手段３１４）は、経路探索結果である案内経路ＲＴを、当該案内経路ＲＴに該当する３次元表示用の道路ポリゴンデータＲＤＲＴに投影して、該当するポリゴンの上に３次元表示のための案内経路を作成する。
【００８７】
このとき、３次元の案内経路の書き始め（出発地）に複数の３次元表示用の道路ポリゴンＲＤＣＰＧが重なっている場合は、一番上のポリゴンを参照して３次元の案内経路を作る。そして、経路探索結果に従って、連続する道路ポリゴンの面上に案内経路を延ばしてゆく。
【００８８】
もし、このとき連続する道路ポリゴンの面上に３次元の案内経路が引けなくなる場合は、書き始めの道路ポリゴンが誤りであることを示している。この場合には最初に戻って、その下にある道路ポリゴンから３次元の案内経路を引く。その先における３次元の案内経路の決定においても、３次元表示用の道路ポリゴンデータ（連続する面）のつながりを追いながら３次元案内経路を引いていけば途中に立体交差があるような場合でも経路を誤ることが無い。
【００８９】
すなわち、図４において、案内経路ＲＴが立体交差の上を通る道路ＲＤＲＴを通る経路である場合、もし道路ＲＤＣが上にあるとして道路ＲＤＣの道路ポリゴン上に案内経路ポリゴンを作成し始めても、道路ＲＤＣの道路ポリゴンの連続する面を追っていくと、連続する何れかの面上に案内経路が引けなくなることになり、上述のように連続する面をたどってゆく方法によれば正しい道路ポリゴン上に案内経路を作成していくことができる。
【００９０】
［案内経路ポリゴンの作成］
次に、案内経路データ作成手段３１４は上記のようにして作成した３次元表示用の案内経路のデータに基づいて３次元表示のための案内経路ポリゴンを作成する。前述のようにして３次元の案内経路が求められると、その際に参照した３次元表示用の道路ポリゴンＲＤＰＧの表面に案内経路ポリゴンＲＴＰＧ（図４参照）を作成する。
【００９１】
ここで、案内経路ポリゴンＲＴＰＧが３次元表示用の道路ポリゴンと同一面に含まれてしまうと端末装置２０がＺバッファ法などを用いて３次元表示する際に、どちらの面が見えるか確定しないので、案内経路ポリゴンは３次元表示用の道路ポリゴンの表面方向（法線ベクトル）に僅かに離して作成する。そのとき、端末装置２０の３次元表示制御手段２１６が処理できる有効数字の最小値程度離しておけばよいので、例えば０．１ｍ程度離しておく。表示手段２２１の上では、３次元表示用の道路ポリゴンにピッタリ重なって見えるので、案内経路ポリゴンが他の道路にあるように利用者が見間違えることはない。
【００９２】
なお、この方法は３次元表示用のポリゴン特有の処理として、例えば、高架道路を下から見上げた際に、高架道路の裏面に経路を表示することにも応用できる。経路探索結果のリンクに高架や立体交差の属性が付いている場合には、道路面上に作成した案内経路ポリゴンの他に、その下にある下向きの３次元表示用の道路ポリゴンを元に道路面の下側に案内経路ポリゴンを作成しても良い。このようにすると、道を間違えて経路マッチングが外れて視点が他の場所に移動したときや、手動で視点を移動した際にも案内経路を表示することができて非常にわかりやすい。
【００９３】
端末装置２０が歩行者によって操作され、地図や案内経路の表示を行う場合、一般には歩行者の平均的な目の高さ（約１．５ｍ程度の高さ）に視点位置をオフセットしておくと、利用者の視点の高さにあった表示をすることができる。図５はこの概念を示す模式図である。図５に示すように歩行者の目の高さを視点位置Ｅとして視点までの高さをオフセット値として加え、道路ＲＤを３次元の道路ポリゴンに基づいて表示すると、道路の傾斜などが実際の道路を見たと同様の感覚で表示された道路を見ることができる。この場合、予め経路探索サーバ３０側で、歩行者の標準的な目の高さ１．５ｍ程度をオフセットとして加えて３次元表示用の道路ポリゴンや案内経路データ、案内経路ポリゴンを作成して端末装置２０に配信してもよい。
【００９４】
［端末装置２０における表示］
端末装置２０は、経路探索サーバ３０から上記のようにして作成した３次元表示用の案内経路と案内経路ポリゴンと３次元表示用の道路ポリゴンを受信することで道路、案内経路の３次元表示を行うことができる。
【００９５】
この時、例えば、デフォルトの視点は３次元の案内経路としておき、さらに端末装置２０側で利用者の操作により視点の高さを移動しても良い。また視線の方向は標準を３次元案内経路のベクトル方向とする。これによって急な斜面に遭遇しても視線の向きを追従させることができる。必要な視野角内の画像を表示することができるようになる。例えば、階段（歩道橋）のように急な傾斜角の道路を水平な視線方向に合わせて表示すると、階段を降りきった先の道路画像や階段を上りきった先の道路画像が十分に表示されず、不自然な表示になる。
【００９６】
視線の向きを３次元案内経路のベクトル方向に合わせることで、必要な視野角内の道路画像を表示して自然な道路画像を表示することができるようになる。いずれにしても、端末装置２０はＺバッファ法を用いた一般的な３次元表示を行うだけで道路、案内経路の重なりなどを気にすることなく迅速に３次元表示をすることができるようになる。
【００９７】
また、端末装置２０は、操作・入力手段２２２により表示モードを選択して、通常の３次元表示や鳥瞰図の表示を行わせることができる。この場合は二次元の案内経路のデータを経路探索サーバ３０から再受信する必要は無く、３次元案内経路のデータのうち高さデータを無視することで平面地図上に案内経路を描画することも出来る。
【００９８】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、道路をポリゴンで表現した道路ポリゴンデータを蓄積したデータベースを備え、道路を３次元表示できるようにした経路探索サーバを用い、３次元表示のための道路ポリゴンデータを用いて３次元の案内経路データ、案内経路ポリゴンを作成して端末装置に配信するため、端末装置は経路探索サーバから配信された３次元の案内経路データ、案内経路ポリゴンを用いて何ら演算処理することなく３次元の地図を表示することができるようになる。これにより端末装置は容易に道路および案内経路を正しく３次元表示できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】道路ポリゴンの構成を説明するための模式図である。
【図３】建物ポリゴンの構成を説明するための模式図である。
【図４】本発明にかかる案内経路ポリゴンの生成手順を説明するための模式図である。
【図５】利用者の視点の高さをオフセットして３次元表示する概念を示す模式図である。
【図６】経路探索のための道路ネットワークデータの概念を示す模式図である。
【図７】経路探索のための交通ネットワークデータの概念を示す模式図である。
【図８】３次元ポリゴンデータを用いて道路を３次元表示する際の２次元案内経路データとの関係を示す模式図である
【符号の説明】
【０１００】
１０・・・・ナビゲーションシステム
１２・・・・ネットワーク
２０・・・・端末装置
２１１・・・制御手段
２１２・・・ＧＰＳ測位手段
２１３・・・表示モード制御手段
２１４・・・鳥瞰図表示制御手段
２１５・・・２次元表示制御手段
２１６・・・３次元表示制御手段
２１７・・・通信手段
２１８・・・配信要求編集手段
２１９・・・配信データ記憶手段
２２０・・・ＶＲＡＭ
２２１・・・表示手段
２２２・・・操作・入力手段
３０・・・・経路探索サーバ
３１１・・・制御手段
３１２・・・通信手段
３１３・・・配信データ編集手段
３１４・・・案内経路データ作成手段
３１５・・・地図データベース
３１６・・・経路探索手段
３１７・・・探索用ネットワークデータ
３１７Ａ・・・道路ネットワークデータ
３１７Ｂ・・・交通ネットワークデータ
３１８・・・ポリゴンデータベース
【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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【図７】
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【図８】
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