バーチャル・ナビゲーション・システムおよび携帯端末機
【課題】 現在位置から実際に移動させない状態においてルート案内を提供することが可能なバーチャル・ナビゲーション・システムを提供する。
【解決手段】 現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部２と、バーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段３と、入力操作に応じて操作データを出力する操作部４と、前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部６と、バーチャル空間の所定位置または指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部４の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部６に表示させる中央処理部５とを備えている。
【解決手段】 現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部２と、バーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段３と、入力操作に応じて操作データを出力する操作部４と、前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部６と、バーチャル空間の所定位置または指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部４の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部６に表示させる中央処理部５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーチャル空間などを利用してこれから通行するルートを予め案内するバーチャル・ナビゲーション・システムに係り、特に、現在位置から目的地までの道のりを案内するカー・ナビゲーション・システム、携帯電話機またはその他のナビゲーション・システムなどに好適に利用可能となるバーチャル・ナビゲーション・システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ナビゲーション・システムは、自動車やオートバイ等の移動体や携帯電話機等に搭載され、それを操作して利用する者（以下、「利用主体」という。）を目的地まで誘導するシステムとして用いられている。このナビゲーション・システムのルート案内によって、その利用主体は、一度も行ったことのない目的地であったとしても、迷わずにその目的地に到着するため、安心して目的地に向かうことができるようになった。また、このナビゲーション・システムのルート案内によって、たとえその目的地を一度以上訪ねたことがあったとしても、最短距離のルート、最短時間のルート、最安値のルート、道路渋滞のないルートなど各種ルート情報を考慮して自分の好みのルートを選択することができるようになった。以下に、従来のナビゲーション・システムの一例を説明する。
【０００３】
従来のナビゲーション・システムは、地図表示処理、位置算出処理、推奨ルート算出処理、ルート案内処理などの各種演算処理を行なうＣＰＵ、地図データを有するＤＶＤもしくはＨＤＤなどの記憶部、ＧＰＳ受信機などの位置特定手段、位置特定手段を補助する３Ｄジャイロセンサなどの方位センサ、および、液晶ディスプレイなどの画像表示部をＢｕｓケーブルにて相互に通信可能なように連接することによって形成されている。そして、従来のナビゲーション・システムは、そのＣＰＵが、記憶部の地図データを読み込み、測位された地点（現在位置）を地図データに整合させながら測位された地点を起点とした目的地までの推奨ルートを演算処理し、また、その画像表示部がＣＰＵの処理によって得た地図および推奨ルートを表示することによって、その利用主体を目的地まで誘導することが可能となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１５０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のナビゲーション・システムは、測位された地点（現在位置）を地図データに整合させながらその利用主体を目的地まで誘導するため、そのナビゲーション・システムが搭載されている自動車等の移動体若しくは携帯電話機を実際に現在位置から移動させない限り、ルート案内を行なうことができないという問題が生じた。この問題は、その利用主体にとって通行しやすいルートなのか、案内されるルート周辺にどのような店があるかなど、そのルート自体もしくはルート周辺を予め調べておきたい場合に不都合なものであった。また、自動車やオートバイの運転時のように、ルート案内が行なわれていてもルートを間違えたり見落としたりしやすい時に、その間違い等を回避するために、そのルート案内を予習しておきたい場合などにも、前述した問題があり不都合なものであった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ナビゲーションを利用する利用主体に対して、ナビゲーション・システムを現在位置から実際に移動させない状態においてルート案内を提供することが可能なバーチャル・ナビゲーション・システムを得ることを本発明の目的としている。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムによるルート案内機能の利便性を拡張させることが可能となる携帯用端末機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明であるバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の態様として、現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部と、現実空間の現在位置と対応させて前記バーチャル空間の地図データ上にあるバーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段と、入力操作に応じて操作データを出力する操作部と、前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部と、前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部に表示させる中央処理部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、記憶部が記憶しているバーチャル空間の画像データとは、３Ｄポリゴンなど現在空間を表示するために本質的に必要な画像データを意味しており、地図データとは、現実空間に連結しているバーチャル空間上の緯度および経度によって特定されるその空間の座標データを意味している。
【００１０】
また、操作部とは、このバーチャル・ナビゲーション・システムの利用主体によって、前記バーチャル空間上の利用主体の進行方向を積極的に操作するためのものである。
【００１１】
そして、中央処理部は、ＣＰＵ（中央演算処理手段）、ＲＡＭ、記憶部用デコーダやユーザインターフェースなどの外部機器接続部およびグラフィック・レンダ（画像描写処理手段）などによって形成されており、画像データ、地図データおよび操作部の操作データに基づいて、マップ・マッチング（位置算出）に関する処理を行なうものである。
【００１２】
そして、画像表示部は、前記中央処理部によって処理されたバーチャル空間などの画像データを表示するものである。この画像表示部としては、ＣＲＴディスプレイや、ＴＦＴディスプレイなど画像を表示するすべての画像表示手段を用いることが可能である。
【００１３】
なお、前述した起点（バーチャル・ナビゲーション・システムを利用するときにおいて、その画像表示部の画面上に表示されるスタート地点）としては、前記バーチャル空間の現在位置に限らず、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置をも用いることが可能となっている。
【００１４】
第１の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムによって、利用主体は操作部によって操作されたバーチャル空間上の利用主体の存在位置からバーチャル空間上を移動することが可能となる。つまり、現実の世界（現実空間）においてその利用主体が、バーチャル・ナビゲーション・システムと一緒に実際に移動せずにその場で停止していたとしても、バーチャル空間上の利用主体がバーチャル空間上を移動することが可能となっている。また、このバーチャル・ナビゲーション・システムは、バーチャル空間上の利用主体からみた風景を表示しているため、これから通行するルートを実際に通行しているかのような人工現実感（バーチャル・リアリティ）をその利用主体に与えることが可能となっている。
【００１５】
本発明の第２の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記記憶部が前記バーチャル空間のルート案内用データを記憶しており、前記中央処理部が前記存在位置を算出する位置算出処理と、前記存在位置から前記バーチャル空間上に任意に指定された任意の位置までの推奨ルートを算出する推奨ルート算出処理と、前記存在位置および前記推奨ルートを整合させながら前記ルート案内用データを用いて前記推奨ルートを案内するルート案内処理とを有していることを特徴としている。
【００１６】
ここで、ルート案内用データは、方向指示（音声出力がある場合は音声指示も含む）や推奨ルートをなぞる線などルート案内時に必要なデータを意味している。
【００１７】
なお、推奨ルート算出処理は、前記バーチャル空間上の利用主体の存在位置を起点として算出するものであり、バーチャル空間上の現在位置のみを起点として算出するものではない。
【００１８】
本発明の第２の態様によって、前述した利用主体はバーチャル空間上の起点から自由に移動することができるばかりでなく、バーチャル空間上のその起点から目的地までの推奨ルートを算出し、その推奨ルートをバーチャル空間上で案内されることが可能となる。
【００１９】
本発明の第３の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１または第２の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部に映し出すカメラを有していることを特徴としている。
【００２０】
第３の態様によって、３Ｄポリゴンのようなバーチャル空間の画像だけでなく、現実の世界（現実空間）の映像を画像表示部に表示することが可能となり、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムによるルート案内が行なわれないときにおいても、その画像表示部を見ながら移動することが可能となる。
【００２１】
本発明の第４の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第３のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記中央処理部が、前記記憶部もしくは前記カメラが走査した電子タグによって得られた前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）を、前記カメラが走査した現実空間の映像に付与して前記画像表示部に表示する画像処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
この第４の態様によって、カメラが走査した現実空間の映像にＰＯＩデータを強化することが可能となる。また、現実世界での事物と人間との関係を強化する強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）をその利用主体に与えることが可能となる。
【００２３】
本発明の第５の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第４のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記記憶部に記憶された画像データや地図データを含む各種データに関連したデータを有線または無線通信網を経由して各種データサーバと双方向に通信し、前記各種データに関連したデータを前記中央処理部に提供するデータ通信部を有していることを特徴としている。
【００２４】
第５の態様によって、画像データ、地図データを含む各種データを更新することが可能となる。
【００２５】
本発明の第６の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第５のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記画像表示部が、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されていることを特徴としている。
【００２６】
この第６の態様によって、利用主体に対して人工現実感（バーチャル・リアリティ）の没入感を拡張することが可能となる。ゆえに、その利用主体が現在位置を移動しなくとも、その位置から目的地までのルートをあたかも移動しているような感覚を向上させることが可能となっている。
【００２７】
本発明の第７の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第６のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部が、伸縮性のある検出用基板と、前記検出用基板の裏面、外周、もしくは裏面および外周の両方に配設されている複数の荷重センサとを有してシート状に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
この第７の態様によって、シート状に形成された操作部をその利用主体の足によって操作することが可能となり、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に必要なバーチャル空間への対話性を向上させることが可能となる。
【００２９】
本発明の第８の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第７のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部が、操舵角を測定する位置センサを有する乗物用ハンドルと、操作量を検出する位置センサを有する乗物用加速装置（アクセル）とを組み合わせて形成されていることを特徴としている。
【００３０】
この第８の態様によって、現実的に移動はしていないが、その操作部をその利用主体の人工現実感的な運転にて操作することが可能となり、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に必要なバーチャル空間への対話性を向上させることが可能となる。なお、第８の態様の操作部は、本物の乗物のハンドルとアクセルとを利用せず、シミュレートゲーム用コントローラなど本物の乗物に近い態様のハンドルとアクセルとを利用しても良い。
【００３１】
また、本発明の第９の態様である携帯端末機は、第１から第５のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵していることを特徴としている。
【００３２】
この第９の態様によって、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に近い感覚を与えることが難しくなるが、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの携帯性を向上させることが可能となる。
【００３３】
そして、本発明の第１０の態様である携帯端末機は、本発明の第９の態様の携帯端末機において、前記操作部が、静電容量式または感圧式タッチパネル状に形成されていることを特徴としている。
【００３４】
この第１０の態様によって、操作部に対して様々な入力が可能となる。また、この第１０の態様に係る操作部を携帯端末機の画像表示部に配設することによって、バーチャル・ナビゲーション・システムを有する携帯端末機との対話性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムは、利用主体が現在位置を移動することなくバーチャル空間上を移動することが可能となっている。それによって、その利用主体が、当該ナビゲーション・システムと一緒に現在位置から移動せずとも人工現実感的（バーチャル・リアリティ）に移動体験を受けることが可能となり、その人工現実感的な移動体験を受けたその利用主体に大きな安心感を与えるという作用効果を奏する。そして、そのバーチャル・ナビゲーション・システムにルート案内機能が付加されているならば、利用主体が希望する目的地までの推奨ルートを予め予習することが可能となるため、その利用主体に対して、より大きな安心感を与えるという作用効果を奏する。
【００３６】
また、バーチャル空間上の利用主体からみた風景に相当する画像データを表示してそのルート案内を行うことにより、現実空間のルートを本当に通行しているかのような人工現実感的体験をその利用主体に与えることが可能となる。そのため、その利用主体はさらなる安心感を得られるという作用効果を奏する。
【００３７】
さらに、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムおよび携帯端末機は、前述した様々な特徴を有することによって、人工現実感（バーチャル・リアリティ）、強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）を向上させる作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図１から図５を用いて、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの２つの実施形態を説明する。ここで、図１は本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの構成を、図２（ａ）（ｂ）は操作部の一例であるシート状入力装置を、図３は画像表示部の一例であるヘッドマウントディスプレイを、図４（ａ）（ｂ）は画像表示部に表示されたバーチャル空間の画像を、図５は本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムを搭載する携帯端末機を示している。
【００３９】
本発明の第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１は、図１に示すように、記憶部としてのＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）２と、位置特定手段としてのＧＰＳ受信機３と、データ通信部としてのデータ受信機１４と、操作部としてのコントローラ４と、中央処理部としてのメインユニット５と、画像表示部としての液晶ディスプレイ６と、カメラ１５と、スピーカ１３とを有している。
【００４０】
この記憶部２には、バーチャル空間に係る画像データ、地図データおよびルート案内用データが記憶されている。このバーチャル空間の画像データは現実空間（現実の世界）に基づいて作成された３Ｄポリゴンの画像データである。その結果、その画像データ容量は大きくなりやすいことから、本実施形態においては記憶部２としてＨＤＤを用いている。なお、これらの画像データ容量をすべて記憶することができるようであるならば、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭを利用した外部記録装置によってこの記憶部２を構成しても良い。
【００４１】
位置特定手段３は、衛星からのＧＰＳ（全地球測位システム）電波を受信して、現実空間の現在位置に対応した前記バーチャル空間上の現在位置を測位するように形成されている。この位置特定手段３はＧＰＳの電波を受信するＧＰＳ受信機を用いている。
【００４２】
操作部４は、バーチャル空間上に存在する自動車等の移動体や人物等の利用主体の進行方向を操作するため、靴底などに取り付けて使用するシート状入力装置、もしくは自動車用ハンドルおよび加速装置形状の入力装置のようなコントローラ状に形成されている。
【００４３】
この操作部４のシート状入力装置は、図２に示すように、靴底に取り付けられた伸縮性のある検出用基板４ａと、複数の荷重センサ４ｂと、検出した荷重の移動方向を演算する移動方向演算部（図示せず）とを有して形成されている。この検出用基板４ａの伸縮を加重センサ４ｂが検出するために、この検出用基板４ａはゴム弾生体などの高い伸縮性を有するものが好ましい。そして、シート状入力装置の検出用基板４ａの裏面（靴底側に貼り付けられる面、図２（ｂ）を参照）には、複数の荷重センサ４ｂが各部分に配設されており、検出用基板４ａ内のどの方向に荷重が変化したかを検出することが可能になっている。なお、荷重センサ４ｂは、検出用基板４ａの裏面以外の場所に配設しても同様の作用を得ることが可能である。
【００４４】
また、この利用主体が自動車の運転による進行を予定している場合、自動車用ハンドルおよびアクセルペダルに位置センサを取り付けることによって操作部４を形成すると良い。
【００４５】
なお、この操作部４としては、ジョイスティック状コントローラなどの既存の形状のコントローラを用いても良い。
【００４６】
中央処理部５は、演算処理を行なう中央演算処理装置としてのＣＰＵ７と、ＨＤＤ２内の画像データの一部分を記憶してＣＰＵ７が直接的に読み書きするメモリ８と、ＨＤＤ２などから送られた符号化されたデータを復号化し、もとの画像データを取り出すデコーダ９と、コントローラ（操作部４）から中央処理部５への操作データを入力するユーザインタフェース１０と、画像データを描写処理する画像ＬＳＩ１１と、音声データを処理する音声ＬＳＩ１２とを有している。これら中央処理部５内の各部はシステムバスによって相互に接続されている。また、中央処理部５内のＣＰＵ７は位置特定手段３と、デコーダ９は記憶部２およびデータ通信部としてのデータ受信機１４と、ユーザインタフェース１０はコントローラ４と、画像ＬＳＩ１１は画像表示部６と、音声ＬＳＩ１２はスピーカ１３と接続されている。このため、中央処理部５は、マップ・マッチング（位置算出）、推奨ルート算出、ルート案内および地図表示に関する処理を行ない、中央処理部５に接続しているこれら各部を集中制御することが可能となっている。
【００４７】
中央処理部５のＣＰＵ７に接続しているデータ通信部１４は、有線または無線通信網によって前記記憶部２に記憶された各種データに関連したデータを双方向に通信するように形成されており、記憶部２の画像データ、地図データおよびルート案内用データを最新のものに更新することが可能となっている。
【００４８】
中央処理部５の画像ＬＳＩ１１に接続している画像表示部６は、中央処理部５によって処理された画像データを表示するように形成されている。本実施形態の画像表示部６は、人工現実感（バーチャル・リアリティ）における没入感を向上させるために、図３に示すように、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されている。なお、本実施形態の中央処理部５はさらに音声ＬＳＩ１２を有しているため、図３に示すように、音声ＬＳＩ１２に接続されたスピーカ１３として、ヘッドホンをこのヘッドマウントディスプレイとともに有して形成されている。
【００４９】
そして、この中央処理部５には、前記操作部４を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部６に映し出すカメラ１５が配設されている。このカメラ１５は、図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイと共に配設することによって、その利用主体の目線の位置に合わせられている。また、当該カメラ１５は、前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）が記録されている電子タグを走査することが可能なように形成されている。
【００５０】
次に、第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１の作用を説明する。
【００５１】
第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１の中央処理部５は、ＨＤＤ２に記憶されたバーチャル空間の画像データおよび地図データに基づいて、バーチャル空間上の利用主体に対してルート案内を提供するための処理を開始する。
【００５２】
まずはじめに、中央処理部５は、マップ・マッチング（位置算出）処理を開始する。このマップ・マッチング（位置算出）処理は、３つの起点のうちのいずれか１の起点に、操作部４によって得られた操作データを加えて、バーチャル空間上の利用主体の存在位置を算出するものである。この３つの起点としては、前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を利用することが可能となっている。この３つの起点をさらに詳しく説明する。
【００５３】
前記バーチャル空間の現在位置は、ＧＰＳ受信機３によって測定された現実空間の現在位置に対応した位置である。つまり、利用主体が現に存在する位置と対応したバーチャル空間上の現在位置を意味している。
【００５４】
前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置とは、例えば、本実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１を以前に利用して特定された所定位置から利用主体が移動するために、記憶部２などに記憶された所定の位置のことである。以前にバーチャル空間上のルートを目的地の途中まで移動して本実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１を終了したが、再度、このバーチャル・ナビゲーション・システム１を利用して、途中まで移動した所定の位置からバーチャル空間上を移動したい場合などに、当該所定位置は用いられる。
【００５５】
前記位置特定手段３に依存することなく指定された指定位置とは、利用主体が任意に指定したバーチャル空間上の位置のことである。この指定位置は、例えば現在位置から目的地までのルートにおいて途中のルートまでは知っているがその先のルートが分からないためにその地点からバーチャル空間上を移動したい場合に用いられる。
【００５６】
また、これら３つの起点のうちのいずれか１の起点に加えられる操作データは、ベクトルデータとしてマップ・マッチング（位置算出）処理に利用される。つまり、バーチャル空間の座標軸上において、前述した３つの起点のうちのいずれか１の起点を原点とし、その原点からベクトルデータである操作データを加えて、バーチャル空間上の存在位置を算出している。
【００５７】
ここで、操作データを出力する操作部４としては、歩行を前提としている場合はシート状入力装置を用い、自動車の運転など乗物の運転を前提としている場合はハンドルおよび加速装置状入力装置を用いている。これは、実際に移動しなくともバーチャル空間上を移動しているかのような人工現実感を利用主体に与えることを可能にするためである。これによって、図２に示すシート状の入力装置４を有する靴を履いた利用主体がつま先側に体重をかけたときに前進したり、かかと側に体重をかけたときに後退するといったような進行方向の入力が可能となるとともに、歩行や運転の際に必要となる部材に操作部４を内蔵して操作部４の携帯性も向上させることが可能となる。また、自動車やオートバイの運転を行う場合には、それらに取り付けられているハンドルとアクセルによって操作することが可能となる。つまり、操作部４として個別に携帯しなければならないといったことを意識することなく、普段から使用している部材の一部に取り入れてバーチャル・ナビゲーション・システム１を利用することが可能となっている。
【００５８】
マップ・マッチング（位置算出）処理によってその存在位置が特定された後、中央処理部５は推奨ルート算出処理を行なう。この推奨ルート算出処理は、バーチャル空間上の存在位置からバーチャル空間上の任意の地点までの推奨ルートを算出するものである。
【００５９】
推奨ルート算出処理によって案内されるルートが決定すると、中央処理部５はルート案内処理を行なう。このルート案内処理は、存在位置および推奨ルートを整合し、バーチャル空間上の利用主体の進行方向を案内する。
【００６０】
そして、前述の処理を図３に示すヘッドマウントディスプレイなど画像表示部６に画像として表示するために、中央処理部５は地図表示処理を行なう。この地図表示処理は、バーチャル空間の全画像データ内から画像表示に必要な画像データを選択し、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、利用主体から見た風景に相当する画像を得る画像処理を施すことが可能となっている。たとえば、ある地点から階段を下りて目的地に歩いていくルートを案内された場合、画像表示部６においては、図４（ａ）に示すような階段や、図４（ｂ）に示すような目的地が表示される。
【００６１】
前述した処理を中央処理部５が行なうことによって、その利用主体は実際に移動することなく、その利用主体の目の前に広がっている現実空間に相当するようなバーチャル空間上を移動することが可能となっている。そのため、中央処理部５によるルート案内に従いながら操作部４を操作して、ある地点（現在位置もしくはバーチャル空間の存在位置）から目的地までのルートを予め調べることが可能となっている。また、バーチャル空間上のルートを間違えた場合、３つの起点（前述した現在位置、所定位置もしくは指定位置）のいずれかに瞬時に戻ることが可能である。このような処理によって、その利用主体は案内される未知のルートに対して、不安を抱くことなく歩行もしくは運転することが可能となる。
【００６２】
さらに、このバーチャル・ナビゲーションシステム１は、バーチャル空間をルート案内するばかりでなく、図３に示すように現実空間を映し出すカメラ１５を有することによって、その画像表示部６に現実空間の映像を映し出すことも可能となっている。このカメラ１５によって現実空間の映像を撮影し、同時にヘッドマウントディスプレイの画像表示部６に当該現実空間の映像を映し出すことにより、ヘッドマウントディスプレイを装着しながら現実空間における実際の歩行や運転をすることが可能となっている。
【００６３】
また、カメラ１５によって映し出された映像には、中央処理部５による処理によって、ＰＯＩデータ（前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ）を付与することが可能である。例えば、その利用主体が現実空間上のある飲食店を見た時に、記憶部２に記憶されているＰＯＩデータを利用して、カメラ１５が走査したその飲食店の映像にメニューデータを同時に表示することが可能となる。また、現実空間に埋め込まれた電子タグをカメラ１５が走査すると、その電子タグから得られたＰＯＩデータをカメラ１５が走査した現実空間の映像に重ねて表示することが可能となっている。すなわち、カメラ１５が走査した現実空間の映像を利用して、バーチャル・ナビゲーション・システム１の中央処理部５がその利用主体に強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）を与えるような処理を行なうことが可能となっている。
【００６４】
第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１は、前述したような作用を及ぼすことにより、利用主体に対してバーチャル・ナビゲーション・システム１と一緒に利用主体が実際に移動することなくバーチャル空間におけるルート案内を提供することができ、利用主体がこれから通行するルートを予め学習することが可能となるため、利用主体が今後案内されるルートを間違わずにすむという効果を奏する。
【００６５】
なお、第１の実施形態においては、中央処理部５が推奨ルート算出処理およびルート案内処理をおこなうように形成されているが、この２つの処理は付属的な機能であるため、当該処理を省いて中央処理部５を形成しても良い。これによって、前述した３つの起点をマップ・マッピング処理によって特定し、それら３つの起点のいずれか１の起点から操作部４を操作することによって、バーチャル空間上を自由に移動することのみに機能を選定したバーチャル・ナビゲーション・システム１を形成することが可能となる。
【００６６】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６７】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第２の実施形態の携帯端末機１６は、公知の携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末機）にバーチャル・ナビゲーション・システムが備わっている。このバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の実施形態とほぼ同様に形成されている。第１の実施形態と異なっている点は、第２の実施形態の画像表示部６が、ヘッドマウントディスプレイではなく携帯端末機１６の表示画面を利用していることである。また、第２の実施形態の操作部４は、シート状コントローラなどではなく静電容量式または感圧式のタッチパネルを用いていることである。なお、記憶部においては、ＨＤＤやＤＶＤドライブ等の寸法が大きいために第２の携帯端末機１６に搭載することが困難であることが多いことから、メモリーカードなどを利用することが好ましい。
【００６８】
このような第２の実施形態の携帯端末機１６によって、第１の実施形態よりも人工現実感が薄れてしまうものの、携帯端末機１６にバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵することが可能となるため、バーチャル・ナビゲーション・システムに係る携帯性を向上させることが可能となっている。
【００６９】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの１実施形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明の操作部の一例であるシート状入力装置を示す図であり、（ａ）はシート状入力装置を靴底に用いた例の斜視図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ線に沿った拡大断面図
【図３】本発明の画像表示部の一例であるヘッドマウントディスプレイを示す概略図
【図４】本発明の画像表示部に表示されたバーチャル空間の画像を示す概略図；（ａ）は下り階段、（ｂ）は目的地の画像を示している。
【図５】本発明であるバーチャル・ナビゲーション・システムを搭載する携帯端末機を示す概略図；（ａ）は携帯電話機、（ｂ）は携帯情報端末機（ＰＤＡ）を示している。
【符号の説明】
【００７１】
１ バーチャル・ナビゲーション・システム
２ 記憶部
３ 位置特定手段
４ 操作部
５ 中央処理部
６ 画像表示部
１３ スピーカ
１４ データ通信部
１５ カメラ
１６ 携帯端末機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーチャル空間などを利用してこれから通行するルートを予め案内するバーチャル・ナビゲーション・システムに係り、特に、現在位置から目的地までの道のりを案内するカー・ナビゲーション・システム、携帯電話機またはその他のナビゲーション・システムなどに好適に利用可能となるバーチャル・ナビゲーション・システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ナビゲーション・システムは、自動車やオートバイ等の移動体や携帯電話機等に搭載され、それを操作して利用する者（以下、「利用主体」という。）を目的地まで誘導するシステムとして用いられている。このナビゲーション・システムのルート案内によって、その利用主体は、一度も行ったことのない目的地であったとしても、迷わずにその目的地に到着するため、安心して目的地に向かうことができるようになった。また、このナビゲーション・システムのルート案内によって、たとえその目的地を一度以上訪ねたことがあったとしても、最短距離のルート、最短時間のルート、最安値のルート、道路渋滞のないルートなど各種ルート情報を考慮して自分の好みのルートを選択することができるようになった。以下に、従来のナビゲーション・システムの一例を説明する。
【０００３】
従来のナビゲーション・システムは、地図表示処理、位置算出処理、推奨ルート算出処理、ルート案内処理などの各種演算処理を行なうＣＰＵ、地図データを有するＤＶＤもしくはＨＤＤなどの記憶部、ＧＰＳ受信機などの位置特定手段、位置特定手段を補助する３Ｄジャイロセンサなどの方位センサ、および、液晶ディスプレイなどの画像表示部をＢｕｓケーブルにて相互に通信可能なように連接することによって形成されている。そして、従来のナビゲーション・システムは、そのＣＰＵが、記憶部の地図データを読み込み、測位された地点（現在位置）を地図データに整合させながら測位された地点を起点とした目的地までの推奨ルートを演算処理し、また、その画像表示部がＣＰＵの処理によって得た地図および推奨ルートを表示することによって、その利用主体を目的地まで誘導することが可能となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１５０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のナビゲーション・システムは、測位された地点（現在位置）を地図データに整合させながらその利用主体を目的地まで誘導するため、そのナビゲーション・システムが搭載されている自動車等の移動体若しくは携帯電話機を実際に現在位置から移動させない限り、ルート案内を行なうことができないという問題が生じた。この問題は、その利用主体にとって通行しやすいルートなのか、案内されるルート周辺にどのような店があるかなど、そのルート自体もしくはルート周辺を予め調べておきたい場合に不都合なものであった。また、自動車やオートバイの運転時のように、ルート案内が行なわれていてもルートを間違えたり見落としたりしやすい時に、その間違い等を回避するために、そのルート案内を予習しておきたい場合などにも、前述した問題があり不都合なものであった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ナビゲーションを利用する利用主体に対して、ナビゲーション・システムを現在位置から実際に移動させない状態においてルート案内を提供することが可能なバーチャル・ナビゲーション・システムを得ることを本発明の目的としている。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムによるルート案内機能の利便性を拡張させることが可能となる携帯用端末機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明であるバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の態様として、現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部と、現実空間の現在位置と対応させて前記バーチャル空間の地図データ上にあるバーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段と、入力操作に応じて操作データを出力する操作部と、前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部と、前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部に表示させる中央処理部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、記憶部が記憶しているバーチャル空間の画像データとは、３Ｄポリゴンなど現在空間を表示するために本質的に必要な画像データを意味しており、地図データとは、現実空間に連結しているバーチャル空間上の緯度および経度によって特定されるその空間の座標データを意味している。
【００１０】
また、操作部とは、このバーチャル・ナビゲーション・システムの利用主体によって、前記バーチャル空間上の利用主体の進行方向を積極的に操作するためのものである。
【００１１】
そして、中央処理部は、ＣＰＵ（中央演算処理手段）、ＲＡＭ、記憶部用デコーダやユーザインターフェースなどの外部機器接続部およびグラフィック・レンダ（画像描写処理手段）などによって形成されており、画像データ、地図データおよび操作部の操作データに基づいて、マップ・マッチング（位置算出）に関する処理を行なうものである。
【００１２】
そして、画像表示部は、前記中央処理部によって処理されたバーチャル空間などの画像データを表示するものである。この画像表示部としては、ＣＲＴディスプレイや、ＴＦＴディスプレイなど画像を表示するすべての画像表示手段を用いることが可能である。
【００１３】
なお、前述した起点（バーチャル・ナビゲーション・システムを利用するときにおいて、その画像表示部の画面上に表示されるスタート地点）としては、前記バーチャル空間の現在位置に限らず、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置をも用いることが可能となっている。
【００１４】
第１の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムによって、利用主体は操作部によって操作されたバーチャル空間上の利用主体の存在位置からバーチャル空間上を移動することが可能となる。つまり、現実の世界（現実空間）においてその利用主体が、バーチャル・ナビゲーション・システムと一緒に実際に移動せずにその場で停止していたとしても、バーチャル空間上の利用主体がバーチャル空間上を移動することが可能となっている。また、このバーチャル・ナビゲーション・システムは、バーチャル空間上の利用主体からみた風景を表示しているため、これから通行するルートを実際に通行しているかのような人工現実感（バーチャル・リアリティ）をその利用主体に与えることが可能となっている。
【００１５】
本発明の第２の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記記憶部が前記バーチャル空間のルート案内用データを記憶しており、前記中央処理部が前記存在位置を算出する位置算出処理と、前記存在位置から前記バーチャル空間上に任意に指定された任意の位置までの推奨ルートを算出する推奨ルート算出処理と、前記存在位置および前記推奨ルートを整合させながら前記ルート案内用データを用いて前記推奨ルートを案内するルート案内処理とを有していることを特徴としている。
【００１６】
ここで、ルート案内用データは、方向指示（音声出力がある場合は音声指示も含む）や推奨ルートをなぞる線などルート案内時に必要なデータを意味している。
【００１７】
なお、推奨ルート算出処理は、前記バーチャル空間上の利用主体の存在位置を起点として算出するものであり、バーチャル空間上の現在位置のみを起点として算出するものではない。
【００１８】
本発明の第２の態様によって、前述した利用主体はバーチャル空間上の起点から自由に移動することができるばかりでなく、バーチャル空間上のその起点から目的地までの推奨ルートを算出し、その推奨ルートをバーチャル空間上で案内されることが可能となる。
【００１９】
本発明の第３の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１または第２の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部に映し出すカメラを有していることを特徴としている。
【００２０】
第３の態様によって、３Ｄポリゴンのようなバーチャル空間の画像だけでなく、現実の世界（現実空間）の映像を画像表示部に表示することが可能となり、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムによるルート案内が行なわれないときにおいても、その画像表示部を見ながら移動することが可能となる。
【００２１】
本発明の第４の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第３のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記中央処理部が、前記記憶部もしくは前記カメラが走査した電子タグによって得られた前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）を、前記カメラが走査した現実空間の映像に付与して前記画像表示部に表示する画像処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
この第４の態様によって、カメラが走査した現実空間の映像にＰＯＩデータを強化することが可能となる。また、現実世界での事物と人間との関係を強化する強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）をその利用主体に与えることが可能となる。
【００２３】
本発明の第５の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第４のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記記憶部に記憶された画像データや地図データを含む各種データに関連したデータを有線または無線通信網を経由して各種データサーバと双方向に通信し、前記各種データに関連したデータを前記中央処理部に提供するデータ通信部を有していることを特徴としている。
【００２４】
第５の態様によって、画像データ、地図データを含む各種データを更新することが可能となる。
【００２５】
本発明の第６の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第５のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記画像表示部が、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されていることを特徴としている。
【００２６】
この第６の態様によって、利用主体に対して人工現実感（バーチャル・リアリティ）の没入感を拡張することが可能となる。ゆえに、その利用主体が現在位置を移動しなくとも、その位置から目的地までのルートをあたかも移動しているような感覚を向上させることが可能となっている。
【００２７】
本発明の第７の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第６のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部が、伸縮性のある検出用基板と、前記検出用基板の裏面、外周、もしくは裏面および外周の両方に配設されている複数の荷重センサとを有してシート状に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
この第７の態様によって、シート状に形成された操作部をその利用主体の足によって操作することが可能となり、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に必要なバーチャル空間への対話性を向上させることが可能となる。
【００２９】
本発明の第８の態様のバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１から第７のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムにおいて、前記操作部が、操舵角を測定する位置センサを有する乗物用ハンドルと、操作量を検出する位置センサを有する乗物用加速装置（アクセル）とを組み合わせて形成されていることを特徴としている。
【００３０】
この第８の態様によって、現実的に移動はしていないが、その操作部をその利用主体の人工現実感的な運転にて操作することが可能となり、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に必要なバーチャル空間への対話性を向上させることが可能となる。なお、第８の態様の操作部は、本物の乗物のハンドルとアクセルとを利用せず、シミュレートゲーム用コントローラなど本物の乗物に近い態様のハンドルとアクセルとを利用しても良い。
【００３１】
また、本発明の第９の態様である携帯端末機は、第１から第５のいずれか１つの態様のバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵していることを特徴としている。
【００３２】
この第９の態様によって、人工現実感（バーチャル・リアリティ）に近い感覚を与えることが難しくなるが、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの携帯性を向上させることが可能となる。
【００３３】
そして、本発明の第１０の態様である携帯端末機は、本発明の第９の態様の携帯端末機において、前記操作部が、静電容量式または感圧式タッチパネル状に形成されていることを特徴としている。
【００３４】
この第１０の態様によって、操作部に対して様々な入力が可能となる。また、この第１０の態様に係る操作部を携帯端末機の画像表示部に配設することによって、バーチャル・ナビゲーション・システムを有する携帯端末機との対話性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムは、利用主体が現在位置を移動することなくバーチャル空間上を移動することが可能となっている。それによって、その利用主体が、当該ナビゲーション・システムと一緒に現在位置から移動せずとも人工現実感的（バーチャル・リアリティ）に移動体験を受けることが可能となり、その人工現実感的な移動体験を受けたその利用主体に大きな安心感を与えるという作用効果を奏する。そして、そのバーチャル・ナビゲーション・システムにルート案内機能が付加されているならば、利用主体が希望する目的地までの推奨ルートを予め予習することが可能となるため、その利用主体に対して、より大きな安心感を与えるという作用効果を奏する。
【００３６】
また、バーチャル空間上の利用主体からみた風景に相当する画像データを表示してそのルート案内を行うことにより、現実空間のルートを本当に通行しているかのような人工現実感的体験をその利用主体に与えることが可能となる。そのため、その利用主体はさらなる安心感を得られるという作用効果を奏する。
【００３７】
さらに、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムおよび携帯端末機は、前述した様々な特徴を有することによって、人工現実感（バーチャル・リアリティ）、強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）を向上させる作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図１から図５を用いて、本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの２つの実施形態を説明する。ここで、図１は本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの構成を、図２（ａ）（ｂ）は操作部の一例であるシート状入力装置を、図３は画像表示部の一例であるヘッドマウントディスプレイを、図４（ａ）（ｂ）は画像表示部に表示されたバーチャル空間の画像を、図５は本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムを搭載する携帯端末機を示している。
【００３９】
本発明の第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１は、図１に示すように、記憶部としてのＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）２と、位置特定手段としてのＧＰＳ受信機３と、データ通信部としてのデータ受信機１４と、操作部としてのコントローラ４と、中央処理部としてのメインユニット５と、画像表示部としての液晶ディスプレイ６と、カメラ１５と、スピーカ１３とを有している。
【００４０】
この記憶部２には、バーチャル空間に係る画像データ、地図データおよびルート案内用データが記憶されている。このバーチャル空間の画像データは現実空間（現実の世界）に基づいて作成された３Ｄポリゴンの画像データである。その結果、その画像データ容量は大きくなりやすいことから、本実施形態においては記憶部２としてＨＤＤを用いている。なお、これらの画像データ容量をすべて記憶することができるようであるならば、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭを利用した外部記録装置によってこの記憶部２を構成しても良い。
【００４１】
位置特定手段３は、衛星からのＧＰＳ（全地球測位システム）電波を受信して、現実空間の現在位置に対応した前記バーチャル空間上の現在位置を測位するように形成されている。この位置特定手段３はＧＰＳの電波を受信するＧＰＳ受信機を用いている。
【００４２】
操作部４は、バーチャル空間上に存在する自動車等の移動体や人物等の利用主体の進行方向を操作するため、靴底などに取り付けて使用するシート状入力装置、もしくは自動車用ハンドルおよび加速装置形状の入力装置のようなコントローラ状に形成されている。
【００４３】
この操作部４のシート状入力装置は、図２に示すように、靴底に取り付けられた伸縮性のある検出用基板４ａと、複数の荷重センサ４ｂと、検出した荷重の移動方向を演算する移動方向演算部（図示せず）とを有して形成されている。この検出用基板４ａの伸縮を加重センサ４ｂが検出するために、この検出用基板４ａはゴム弾生体などの高い伸縮性を有するものが好ましい。そして、シート状入力装置の検出用基板４ａの裏面（靴底側に貼り付けられる面、図２（ｂ）を参照）には、複数の荷重センサ４ｂが各部分に配設されており、検出用基板４ａ内のどの方向に荷重が変化したかを検出することが可能になっている。なお、荷重センサ４ｂは、検出用基板４ａの裏面以外の場所に配設しても同様の作用を得ることが可能である。
【００４４】
また、この利用主体が自動車の運転による進行を予定している場合、自動車用ハンドルおよびアクセルペダルに位置センサを取り付けることによって操作部４を形成すると良い。
【００４５】
なお、この操作部４としては、ジョイスティック状コントローラなどの既存の形状のコントローラを用いても良い。
【００４６】
中央処理部５は、演算処理を行なう中央演算処理装置としてのＣＰＵ７と、ＨＤＤ２内の画像データの一部分を記憶してＣＰＵ７が直接的に読み書きするメモリ８と、ＨＤＤ２などから送られた符号化されたデータを復号化し、もとの画像データを取り出すデコーダ９と、コントローラ（操作部４）から中央処理部５への操作データを入力するユーザインタフェース１０と、画像データを描写処理する画像ＬＳＩ１１と、音声データを処理する音声ＬＳＩ１２とを有している。これら中央処理部５内の各部はシステムバスによって相互に接続されている。また、中央処理部５内のＣＰＵ７は位置特定手段３と、デコーダ９は記憶部２およびデータ通信部としてのデータ受信機１４と、ユーザインタフェース１０はコントローラ４と、画像ＬＳＩ１１は画像表示部６と、音声ＬＳＩ１２はスピーカ１３と接続されている。このため、中央処理部５は、マップ・マッチング（位置算出）、推奨ルート算出、ルート案内および地図表示に関する処理を行ない、中央処理部５に接続しているこれら各部を集中制御することが可能となっている。
【００４７】
中央処理部５のＣＰＵ７に接続しているデータ通信部１４は、有線または無線通信網によって前記記憶部２に記憶された各種データに関連したデータを双方向に通信するように形成されており、記憶部２の画像データ、地図データおよびルート案内用データを最新のものに更新することが可能となっている。
【００４８】
中央処理部５の画像ＬＳＩ１１に接続している画像表示部６は、中央処理部５によって処理された画像データを表示するように形成されている。本実施形態の画像表示部６は、人工現実感（バーチャル・リアリティ）における没入感を向上させるために、図３に示すように、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されている。なお、本実施形態の中央処理部５はさらに音声ＬＳＩ１２を有しているため、図３に示すように、音声ＬＳＩ１２に接続されたスピーカ１３として、ヘッドホンをこのヘッドマウントディスプレイとともに有して形成されている。
【００４９】
そして、この中央処理部５には、前記操作部４を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部６に映し出すカメラ１５が配設されている。このカメラ１５は、図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイと共に配設することによって、その利用主体の目線の位置に合わせられている。また、当該カメラ１５は、前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）が記録されている電子タグを走査することが可能なように形成されている。
【００５０】
次に、第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１の作用を説明する。
【００５１】
第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１の中央処理部５は、ＨＤＤ２に記憶されたバーチャル空間の画像データおよび地図データに基づいて、バーチャル空間上の利用主体に対してルート案内を提供するための処理を開始する。
【００５２】
まずはじめに、中央処理部５は、マップ・マッチング（位置算出）処理を開始する。このマップ・マッチング（位置算出）処理は、３つの起点のうちのいずれか１の起点に、操作部４によって得られた操作データを加えて、バーチャル空間上の利用主体の存在位置を算出するものである。この３つの起点としては、前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を利用することが可能となっている。この３つの起点をさらに詳しく説明する。
【００５３】
前記バーチャル空間の現在位置は、ＧＰＳ受信機３によって測定された現実空間の現在位置に対応した位置である。つまり、利用主体が現に存在する位置と対応したバーチャル空間上の現在位置を意味している。
【００５４】
前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置とは、例えば、本実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１を以前に利用して特定された所定位置から利用主体が移動するために、記憶部２などに記憶された所定の位置のことである。以前にバーチャル空間上のルートを目的地の途中まで移動して本実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１を終了したが、再度、このバーチャル・ナビゲーション・システム１を利用して、途中まで移動した所定の位置からバーチャル空間上を移動したい場合などに、当該所定位置は用いられる。
【００５５】
前記位置特定手段３に依存することなく指定された指定位置とは、利用主体が任意に指定したバーチャル空間上の位置のことである。この指定位置は、例えば現在位置から目的地までのルートにおいて途中のルートまでは知っているがその先のルートが分からないためにその地点からバーチャル空間上を移動したい場合に用いられる。
【００５６】
また、これら３つの起点のうちのいずれか１の起点に加えられる操作データは、ベクトルデータとしてマップ・マッチング（位置算出）処理に利用される。つまり、バーチャル空間の座標軸上において、前述した３つの起点のうちのいずれか１の起点を原点とし、その原点からベクトルデータである操作データを加えて、バーチャル空間上の存在位置を算出している。
【００５７】
ここで、操作データを出力する操作部４としては、歩行を前提としている場合はシート状入力装置を用い、自動車の運転など乗物の運転を前提としている場合はハンドルおよび加速装置状入力装置を用いている。これは、実際に移動しなくともバーチャル空間上を移動しているかのような人工現実感を利用主体に与えることを可能にするためである。これによって、図２に示すシート状の入力装置４を有する靴を履いた利用主体がつま先側に体重をかけたときに前進したり、かかと側に体重をかけたときに後退するといったような進行方向の入力が可能となるとともに、歩行や運転の際に必要となる部材に操作部４を内蔵して操作部４の携帯性も向上させることが可能となる。また、自動車やオートバイの運転を行う場合には、それらに取り付けられているハンドルとアクセルによって操作することが可能となる。つまり、操作部４として個別に携帯しなければならないといったことを意識することなく、普段から使用している部材の一部に取り入れてバーチャル・ナビゲーション・システム１を利用することが可能となっている。
【００５８】
マップ・マッチング（位置算出）処理によってその存在位置が特定された後、中央処理部５は推奨ルート算出処理を行なう。この推奨ルート算出処理は、バーチャル空間上の存在位置からバーチャル空間上の任意の地点までの推奨ルートを算出するものである。
【００５９】
推奨ルート算出処理によって案内されるルートが決定すると、中央処理部５はルート案内処理を行なう。このルート案内処理は、存在位置および推奨ルートを整合し、バーチャル空間上の利用主体の進行方向を案内する。
【００６０】
そして、前述の処理を図３に示すヘッドマウントディスプレイなど画像表示部６に画像として表示するために、中央処理部５は地図表示処理を行なう。この地図表示処理は、バーチャル空間の全画像データ内から画像表示に必要な画像データを選択し、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、利用主体から見た風景に相当する画像を得る画像処理を施すことが可能となっている。たとえば、ある地点から階段を下りて目的地に歩いていくルートを案内された場合、画像表示部６においては、図４（ａ）に示すような階段や、図４（ｂ）に示すような目的地が表示される。
【００６１】
前述した処理を中央処理部５が行なうことによって、その利用主体は実際に移動することなく、その利用主体の目の前に広がっている現実空間に相当するようなバーチャル空間上を移動することが可能となっている。そのため、中央処理部５によるルート案内に従いながら操作部４を操作して、ある地点（現在位置もしくはバーチャル空間の存在位置）から目的地までのルートを予め調べることが可能となっている。また、バーチャル空間上のルートを間違えた場合、３つの起点（前述した現在位置、所定位置もしくは指定位置）のいずれかに瞬時に戻ることが可能である。このような処理によって、その利用主体は案内される未知のルートに対して、不安を抱くことなく歩行もしくは運転することが可能となる。
【００６２】
さらに、このバーチャル・ナビゲーションシステム１は、バーチャル空間をルート案内するばかりでなく、図３に示すように現実空間を映し出すカメラ１５を有することによって、その画像表示部６に現実空間の映像を映し出すことも可能となっている。このカメラ１５によって現実空間の映像を撮影し、同時にヘッドマウントディスプレイの画像表示部６に当該現実空間の映像を映し出すことにより、ヘッドマウントディスプレイを装着しながら現実空間における実際の歩行や運転をすることが可能となっている。
【００６３】
また、カメラ１５によって映し出された映像には、中央処理部５による処理によって、ＰＯＩデータ（前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータおよびその他の目的物に関するデータ）を付与することが可能である。例えば、その利用主体が現実空間上のある飲食店を見た時に、記憶部２に記憶されているＰＯＩデータを利用して、カメラ１５が走査したその飲食店の映像にメニューデータを同時に表示することが可能となる。また、現実空間に埋め込まれた電子タグをカメラ１５が走査すると、その電子タグから得られたＰＯＩデータをカメラ１５が走査した現実空間の映像に重ねて表示することが可能となっている。すなわち、カメラ１５が走査した現実空間の映像を利用して、バーチャル・ナビゲーション・システム１の中央処理部５がその利用主体に強化現実感（アーギュメンティッド・リアリティ）を与えるような処理を行なうことが可能となっている。
【００６４】
第１の実施形態のバーチャル・ナビゲーション・システム１は、前述したような作用を及ぼすことにより、利用主体に対してバーチャル・ナビゲーション・システム１と一緒に利用主体が実際に移動することなくバーチャル空間におけるルート案内を提供することができ、利用主体がこれから通行するルートを予め学習することが可能となるため、利用主体が今後案内されるルートを間違わずにすむという効果を奏する。
【００６５】
なお、第１の実施形態においては、中央処理部５が推奨ルート算出処理およびルート案内処理をおこなうように形成されているが、この２つの処理は付属的な機能であるため、当該処理を省いて中央処理部５を形成しても良い。これによって、前述した３つの起点をマップ・マッピング処理によって特定し、それら３つの起点のいずれか１の起点から操作部４を操作することによって、バーチャル空間上を自由に移動することのみに機能を選定したバーチャル・ナビゲーション・システム１を形成することが可能となる。
【００６６】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６７】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第２の実施形態の携帯端末機１６は、公知の携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末機）にバーチャル・ナビゲーション・システムが備わっている。このバーチャル・ナビゲーション・システムは、第１の実施形態とほぼ同様に形成されている。第１の実施形態と異なっている点は、第２の実施形態の画像表示部６が、ヘッドマウントディスプレイではなく携帯端末機１６の表示画面を利用していることである。また、第２の実施形態の操作部４は、シート状コントローラなどではなく静電容量式または感圧式のタッチパネルを用いていることである。なお、記憶部においては、ＨＤＤやＤＶＤドライブ等の寸法が大きいために第２の携帯端末機１６に搭載することが困難であることが多いことから、メモリーカードなどを利用することが好ましい。
【００６８】
このような第２の実施形態の携帯端末機１６によって、第１の実施形態よりも人工現実感が薄れてしまうものの、携帯端末機１６にバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵することが可能となるため、バーチャル・ナビゲーション・システムに係る携帯性を向上させることが可能となっている。
【００６９】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のバーチャル・ナビゲーション・システムの１実施形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明の操作部の一例であるシート状入力装置を示す図であり、（ａ）はシート状入力装置を靴底に用いた例の斜視図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ線に沿った拡大断面図
【図３】本発明の画像表示部の一例であるヘッドマウントディスプレイを示す概略図
【図４】本発明の画像表示部に表示されたバーチャル空間の画像を示す概略図；（ａ）は下り階段、（ｂ）は目的地の画像を示している。
【図５】本発明であるバーチャル・ナビゲーション・システムを搭載する携帯端末機を示す概略図；（ａ）は携帯電話機、（ｂ）は携帯情報端末機（ＰＤＡ）を示している。
【符号の説明】
【００７１】
１ バーチャル・ナビゲーション・システム
２ 記憶部
３ 位置特定手段
４ 操作部
５ 中央処理部
６ 画像表示部
１３ スピーカ
１４ データ通信部
１５ カメラ
１６ 携帯端末機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部と、
現実空間の現在位置と対応させて前記バーチャル空間の地図データ上にあるバーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段と、
入力操作に応じて操作データを出力する操作部と、
前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部と、
前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部に表示させる中央処理部と
を備えることを特徴とするバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項２】
前記記憶部は、前記バーチャル空間のルート案内用データを記憶しており、
前記中央処理部は、前記存在位置を算出する位置算出処理と、前記存在位置から前記バーチャル空間上に任意に指定された任意の位置までの推奨ルートを算出する推奨ルート算出処理と、前記存在位置および前記推奨ルートを整合させながら前記ルート案内用データを用いて前記推奨ルートを案内するルート案内処理とを有している
ことを特徴とする請求項１に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項３】
前記操作部を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部に映し出すカメラを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項４】
前記中央処理部は、前記記憶部もしくは前記カメラが走査した電子タグによって得られた前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）を、前記カメラが走査した現実空間の映像に付与して前記画像表示部に表示する画像処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項５】
前記記憶部に記憶された画像データや地図データを含む各種データに関連したデータを有線または無線通信網を経由して各種データサーバと双方向に通信し、前記各種データに関連したデータを前記中央処理部に提供するデータ通信部を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項６】
前記画像表示部は、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項７】
前記操作部は、伸縮性のある検出用基板と、前記検出用基板の裏面、外周、もしくは裏面および外周の両方に配設されている複数の荷重センサとを有してシート状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項８】
前記操作部は、操舵角を測定する位置センサを有するハンドルと、操作量を検出する位置センサを有する加速装置とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵していることを特徴とする携帯端末機。
【請求項１０】
前記操作部は、静電容量式または感圧式のタッチパネル状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の携帯端末機。
【請求項１】
現実空間に基づいて作成されたバーチャル空間の画像データおよび地図データを相互に関連づけた状態で記憶する記憶部と、
現実空間の現在位置と対応させて前記バーチャル空間の地図データ上にあるバーチャル空間の現在位置を特定する位置特定手段と、
入力操作に応じて操作データを出力する操作部と、
前記バーチャル空間の画像を表示する画像表示部と、
前記バーチャル空間の現在位置、前記バーチャル空間の現在位置に前記操作データを予め加えて得られたバーチャル空間の所定位置または前記位置特定手段に依存することなく指定された指定位置のいずれか一の位置を起点とするとともに前記起点に前記操作データを加えて得れられる存在位置を算出し、前記存在位置から前記バーチャル空間内を移動しているかのように、前記存在位置および前記操作部の入力操作に応じて前記バーチャル空間の画像データを前記画像表示部に表示させる中央処理部と
を備えることを特徴とするバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項２】
前記記憶部は、前記バーチャル空間のルート案内用データを記憶しており、
前記中央処理部は、前記存在位置を算出する位置算出処理と、前記存在位置から前記バーチャル空間上に任意に指定された任意の位置までの推奨ルートを算出する推奨ルート算出処理と、前記存在位置および前記推奨ルートを整合させながら前記ルート案内用データを用いて前記推奨ルートを案内するルート案内処理とを有している
ことを特徴とする請求項１に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項３】
前記操作部を操作する利用主体の視界に写る現実空間を前記画像表示部に映し出すカメラを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項４】
前記中央処理部は、前記記憶部もしくは前記カメラが走査した電子タグによって得られた前記現実空間に存在する目的物の物件データ、サービスデータその他の目的物に関するデータ（ＰＯＩデータ）を、前記カメラが走査した現実空間の映像に付与して前記画像表示部に表示する画像処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項５】
前記記憶部に記憶された画像データや地図データを含む各種データに関連したデータを有線または無線通信網を経由して各種データサーバと双方向に通信し、前記各種データに関連したデータを前記中央処理部に提供するデータ通信部を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項６】
前記画像表示部は、頭部に装着できるとともに画像を表示するゴーグル部を備えたヘッドマウントディスプレイ状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項７】
前記操作部は、伸縮性のある検出用基板と、前記検出用基板の裏面、外周、もしくは裏面および外周の両方に配設されている複数の荷重センサとを有してシート状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項８】
前記操作部は、操舵角を測定する位置センサを有するハンドルと、操作量を検出する位置センサを有する加速装置とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システム。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバーチャル・ナビゲーション・システムを内蔵していることを特徴とする携帯端末機。
【請求項１０】
前記操作部は、静電容量式または感圧式のタッチパネル状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の携帯端末機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２９２６１６（Ｐ２００６−２９２６１６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１５７５５（Ｐ２００５−１１５７５５）
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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