車両用ナビゲーション装置及びナビゲーション方法
【課題】標高データを含む地図データを利用して道路が傾斜していても車両の進行方向を的確に表示することができる車両用ナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、車両の出発地から目的地までの経路をデータベースから探索し、車両の進行方位を案内するガイド画像を生成するナビゲータと、車両の傾き角を検出する角度センサと、ガイド画像を表示する表示装置と、データベースから標高データを取得し進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合に、道路の傾斜角と車両の傾き角に応じてガイド画像の進行方位の角度を補正する補正部と、を具備する。
【解決手段】道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、車両の出発地から目的地までの経路をデータベースから探索し、車両の進行方位を案内するガイド画像を生成するナビゲータと、車両の傾き角を検出する角度センサと、ガイド画像を表示する表示装置と、データベースから標高データを取得し進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合に、道路の傾斜角と車両の傾き角に応じてガイド画像の進行方位の角度を補正する補正部と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運転者の前方視野領域に運転支援用のナビゲーション画像を表示する車両用ナビゲーション装置及びナビゲーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目的地までの運転を支援する、いわゆる車両用ナビゲーション装置は、出発地又は現在地から目的地までの地図情報を車両に設けた液晶パネル等のディスプレイに表示するものである。また近年では、ナビゲーション用の地図情報を車両のフロントガラスに表示するヘッドアップデイスプレイ（以下、ＨＵＤと称す）を設け運転者の視認性を向上した装置もある。
【０００３】
ところで従来のナビゲーション装置では、進行方向を案内する際に地図方位に基づいて表示するのが一般的である。しかし、ＨＵＤのように実景上に重ねて進行方向を表示したり、或いは液晶等のディスプレイ画面においてカメラ等で撮影した実景画像に進行方向を重ねて表示する場合は、道路状況によっては運転者に対して誤解を与えることがある。例えば、右折又は左折する先に陸橋（坂道）と平行して別の道路がある場合、進行方向を表示する矢印がどちらの道を指しているのか分からず、間違って走行することがある。
【０００４】
特許文献１には、運転者の視野内に車両の進むべき方向を動画像の矢印で表示し、交通状況等に応じて矢印の表示態様を変更するようにした運転支援情報表示システムが開示されている。また特許文献２には、前方地図情報から進路誘導指標画像を生成し、指標画像を立体表示する移動体用進路誘導装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の例では高低差の異なる道路が平行しているような場合、進行方向を示す矢印がどっちの道路を指しているのか判断するのが難しく、運転者に誤解を与えることがある。このため現在地からみた案内表示を最適化することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８４４５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の車両用ナビゲーション装置では、高低差の異なる道路が平行しているような場合に、進行方向を的確に指示することができず運転者に対して誤解を与えることがあり、案内表示を最適化することができなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、地図情報に予め道路の高さデータ(標高、海抜等)を付加し、この高さデータと車両に搭載された角度センサを用いて進行方向を案内表示することにより、進行方向を的確に表示することができる車両用ナビゲーション装置及びナビゲーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の車両用ナビゲーション装置は、道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、出発地及び目的地を入力するコマンド入力部と、前記出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成するナビゲータと、前記車両の傾き角を検出する角度センサを含み車両情報を生成する車両情報生成部と、前記ナビゲーション画像を表示する表示装置と、前記データベースから前記標高データを取得し、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差から進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合、前記傾斜角と前記車両の傾き角に応じて前記ガイド画像の進行方位の角度を補正して前記表示装置に表示する補正部と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の車両用ナビゲーション方法は、道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースを備え、コマンド入力部によって入力した出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビション画像を生成し、前記車両の傾き角を前記車両に搭載した角度センサで検出し、前記データベースから前記標高データを取得して、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差をもとに前記進行先の道路の傾斜角を算出し、前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有し、前記傾斜角と前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正し、前記補正したガイド画像を含むナビゲーション画像を表示装置に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用ナビゲーション装置によれば、車両の進路を示すガイド画像の方位矢印を進行先の道路の傾斜に応じて補正することにより、運転者に対して適切に進行方向を案内することができる。また車両の傾き角に応じて方位矢印を補正するため、より正確に進行方向を案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】表示装置の構成を示すブロック図。
【図３】表示装置（ＨＵＤ）の光学系を示す構成図。
【図４】表示されたナビゲーション画像の一例を示す説明図。
【図５】ガイド画像（矢印）の補正を説明する説明図。
【図６】ガイド画像（矢印）の他の表示例を示す説明図。
【図７】ガイド画像の各種の表示例を示す説明図。
【図８】車両の傾きによって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図９】車両の進行によって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１０】車両の進行先の標高が異なる場合の補正角の算出方法を示す説明図。
【図１１】車両の進行と標高差によって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１２】車両の進行方向の方位角が９０度以外のときのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１３】車両の進行方向の方位角が９０度以外で傾斜しているときのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１４】道路状況が異なる状態でのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１５】道路状況が異なる状態でのガイド画像の他の表示例を示す説明図。
【図１６】ガイド画像を動画表示する例を示す説明図。
【図１７】ガイド画像の方位角度の補正処理の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。車両用ナビゲーション装置１００は、車両の運転者を対象として、任意の出発地から目的地に至る経路に沿ってナビゲーション画像を表示するもので、主制御部１０、コマンド入力部１６、スピーカ１８、表示装置２０、ナビゲータ３０、センサ部４０を含み、バスライン１７によって互いに接続されている。
【００１５】
主制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、主記憶部１４を含むコンピュータシステムであり、バスライン１５を介して互いに接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたプログラムにしたがって、ナビゲーション装置１００の全体の動作を制御し、表示装置２０にナビゲーション用の画像を表示する。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１の制御のもとに各種の演算結果を記憶する。
【００１６】
コマンド入力部１６は、操作ボタン（図示せず）を有し、運転者の操作によってナビゲーションを指示するコマンド、例えば出発地と目的地の情報を入力するものである。尚、コマンド入力部１６は、ディスプレイをタッチするタッチパネル式のものであってもよい。
【００１７】
スピーカ１８は、音声によって進行方向などを報知する。表示装置２０は、車両のダッシュボード中央部に配置された液晶ディスプレイ等の表示器であり、地図情報、経路案内情報、現在位置等のナビゲーション画像を表示する。また表示装置２０としてヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いることもできる。ＨＵＤは、例えば車両ダッシュボードの運転席に対応する位置に配置されたプロジェクターであり、運転席前方のフロントガラスに画像を投影するものである（詳細は後述する）。
【００１８】
ナビゲータ３０は、データベース３１とＧＰＳ３４を含み、データベース３１は、地図データベース３２と、指標データベース３３を有している。地図データベース３２には地図データが記憶されている。地図データとしては、全国の道路地図や地域情報のほかに、道路地図の各ポイントの高さ情報（標高、海抜）が含まれている。地域情報としては、地域名（県名、都市名など）や、道路名、鉄道等や、各交差点間の距離等の情報が含まれている。
【００１９】
指標データベース３３には、予め設定された経路案内サービス用の指標が道路地図と対応付けて記憶されている。指標は、運転者が交差点等を視認する際の目標物となるものであり、建築物（役所、学校、図書館、駅、美術館等）、店舗、モニュメント、ポスト、バス停等のマークや名前が記憶されている。
【００２０】
ＧＰＳ（Global Positioning System ）３４は、アンテナ（図示せず）によって複数のＧＰＳ衛星から送信された信号を受信し、その信号に基づいて車両の現在位置情報を取得する。ＧＰＳ３４による現在位置の測定技術は、一般のナビゲーションシステムで使用されているため詳細な説明は省略する。
【００２１】
センサ部４０は車両情報を得るためのもので、例えば加速度センサ４１、ジャイロ４２、車速センサ４３等を含む。加速度センサ４１は、車両の移動に伴う進行方向の加速度を測定し、ジャイロ４２は、車両のピッチ方向の傾き（ε）及びロール方向の傾き（σ）を測定する。加速度センサ４１とジャイロ４２は、車両の移動に合わせて傾き角を検出する角度センサを構成する。車速センサ４３は、車両の速度を測定するものであり、測定した車両の速度情報は、所定距離を走行する際の所要時間の算出等に利用される。
【００２２】
尚、主制御部１０の主記憶部１４は、ＧＰＳ３４が搭載されていない場合に使用されるもので、車両情報（例えば車両の移動距離、移動速度、進行方向等の情報）を基に現在位置を算出する際の各種の情報を記憶する。
【００２３】
ナビゲータ３０は、コマンド入力部１６によって入力された出発地と目的地に基づいて経路を探索し、地図データベース３２から経路上の地図データを取得する。地図データには緯度・経度のほかに高さ（標高）を表すデータが含まれており、入力された出発地と目的地間の経路を緯度経度によって特定する。また経路上の高さを求める。
【００２４】
またナビゲータ３０は、探索した経路に存在する所定の指標を指標データベース３３から抽出する。指標データベース３３には、所定の指標が２次元地図での緯度経度と対応付けて記憶されているため、経路に存在する指標（例えば学校、郵便局、市役所等のマークや建物名、道路名など）を抽出して表示することができる。
【００２５】
さらにナビゲータ３０は、現在位置に応じて車両を経路に沿って誘導する各種のガイド画像を作成する。例えば、交差点での進行方位を案内する「直進」，「右折」，「左折」といったガイド画像（矢印）を生成する。また主制御部１０と協働して、現在位置と次の交差点までの距離情報や進行先の道路の方位や高さ情報をもとに矢印の角度を補正する。またナビゲータ３０は、ＧＰＳ３４で取得した車両の現在位置の情報と、探索した経路の緯度経度情報とを比較し、車両が経路上のどの位置を走行しているかを検出して車両の現在位置を示す情報を生成する。
【００２６】
こうして表示装置２０には、２次元地図と、経路上の指標と、現在位置と、進行方向を示すガイド画像とを複合して表示することができる。
【００２７】
図２は、表示装置２０の概要を示す図である。表示装置２０は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いて運転席前方のフロントガラスＦＧにナビゲーション画像２０１を投影する。或いは、車両のダッシュボード中央部に配置されたＬＣＤディスプレイ等の表示器２０２で構成される。
【００２８】
図３は、表示装置２０としてＨＵＤを用いた場合の光学系の構成図である。図３においてＨＵＤは、光束生成部２１、照射レンズ２２、照射範囲を制御する光学レンズ２３、照射位置を制御するミラー２４、画像を拡大するレンズ２５、ミラー２４の角度を制御する駆動部２６を含む。
【００２９】
光束生成部２１には、ナビゲータ３０からのナビゲーション画像が供給され、光束生成部２１は画像情報を表示する光束を出力する。光束は、照射レンズ２２及び光学レンズ２３を介してミラー２４に照射される。ミラー２４で反射した光束は、拡大レンズ２５で拡大され、フロントガラスＦＧに投影される。
【００３０】
投影された画像の表示範囲は、光学レンズ２３によって制御することができ、照射位置はミラー２４の角度を調整することによって制御することができる。駆動部２６は、ミラー２４の角度を調整するものである。尚、フロントガラスＦＧのナビゲーション画像２０１を表示する領域は、半透明な反射部材とすることで、運転手Ｄは投影された画像と前方の風景を視認することができる。
【００３１】
次に図４、図５を参照してナビゲーション画像の表示例を説明する。尚、以下の例では表示装置２０としてＨＵＤを用いた場合を説明する。図４は、フロントガラスに表示されたナビゲーション画像２０１の一例を示し、実景として、例えば車両の進行方向の前方に交差点とビルの間に延びる道路があり、左折方向に陸橋（坂道）と平坦な道路が平行に延びている状態を示している。（地図上の平面図で見たとき、陸橋（坂道）と平坦な道路は平行になる）。
【００３２】
ナビゲーション画像２０１としては、例えば車両が進むべき進路を案内するガイド画像５１（矢印）と、交差点名５２と、陸橋の名前５３、及び道路名５４が表示される。尚、以下の説明ではガイド画像５１を矢印５１と呼ぶこともある。
【００３３】
本発明では、進行方向に高低の異なる２本の道路が平行に延びているような場合に、運転者に対して車両が進むべき方向を矢印５１で案内するが、道路が傾斜している場合、傾斜角に応じて矢印５１の角度を補正する点に特徴がある。
【００３４】
図５は、車両５５が交差点の手前にさしかかった状態を示しており、太線で示すようにＡ点からＢ点（方位変更点）を経てＣ点に至る経路で進行するものとし、交差点（Ｂ点）を左折して坂道の道路（Ｃ点）に進む場合を例示している。
【００３５】
このとき、車両５５と方位変更点（Ｂ点）までの距離をＬ、坂道の傾斜角をα、方位変更点（Ｂ点）とその進行先に設定した目標地点（Ｃ点）との標高差をＵとし、Ｂ点からＣ点までの地図上の経緯度の距離をＴ、走行距離をＳとしている。傾斜角αは、経緯度の距離Ｔと車両の走行距離Ｓと標高差Ｕをもとに主制御部１０で算出する。主制御部１０は、進行先の道路の傾斜角αを算出する算出部を構成する。
【００３６】
直行した交差点を車両が右・左折する場合、地図上の方位角は９０度であるため、通常ではガイド画像（矢印５１）は直角（９０度）で示されるが、進行経路上の道路が傾斜している場合、矢印５１は、傾斜角α分だけ補正され鈍角で表示される。即ち、矢印５１の表示角度は、次の（１）式で補正される。
表示角度＝（方位角−センサ検出角ａ）＋傾斜角α …（１）
ここで、センサ検出角ａは、ジャイロ４２で検出した車両５５の傾き角を示す。センサ検出角ａ（ピッチ角ε、ロール角σ）がゼロであれば、方位角（９０度）に道路の傾斜角αが加算された角度で矢印５１の角度が補正される。図５では、表示装置２０に表示されたガイド画像５１を拡大して示している。
【００３７】
一方、図６で示すように、Ａ点からＤ点を経てＥ点に至る場合（太線）は、交差点で左折して平坦な道路へ進むため、傾斜角αはゼロとなり、ガイド画像（矢印５１）は方位角（９０度）に相当する角度で表示される。
【００３８】
また図４のような交差点でのガイド画像５１の表示形態としては、図７（ａ）で示すように、角度の補正に加えて進行方向の道路が傾斜していることを示すシンボル５６（SCOPE）を表示したり、矢印５１の先端の色を変えて表示しても良い。また高低の異なる道路が平行して場合には、図７（ｂ）で示すように進むべき道路を強調して表示し、他方（点線）を薄く表示して区別してもよい。或いは図７（ｃ）で示すように、（ｂ）の表示に加えて道路名５４を合わせて表示してもよい。
【００３９】
こうして、運転者が視覚的に識別可能な形態でガイド画像５１を表示することにより運転者に適切に進行方位を案内することができる。尚、ガイド画像５１の方位矢印を傾斜角α及びセンサ検出角ａに応じて補正するのは、主制御部１０がセンサ部４０と協働して行うため、主制御部１０はガイド画像５１を補正する補正部を構成する。
【００４０】
図８は、ジャイロ４２によって車両の傾き角が検出されたときのガイド画像５１の表示を説明する図である。即ち、検出された車両の傾きをセンサ検出角ａ（ピッチ角εに相当）とすると、センサ検出角ａと進行中の道路の傾斜角αの差が所定の閾値以下である場合は、ガイド画像５１の補正は行わない。
【００４１】
つまり、図８の例では、車両がＢ点を通過してＣ点に向かうと、上り坂になるため車両が傾き、ジャイロ４２によるセンサ検出角ａは、道路の傾斜角αに近似し傾斜角αとの差が所定の閾値以下になる。したがって、車両は経路に沿って正しくＣ点に向かって左折したことになる。このため、ガイド画像５１の補正は解除され通常通りの表示に戻る訳である。
【００４２】
図９は、ガイド画像５１の他の表示形態を示す説明図である。図９では、方位変更点が近づくに従って表示を変える例を示している。即ち、前方の交差点で左折して陸橋（坂道）へ至る経路を辿る場合であって、途中のＡ点とＢ点間の標高差がほとんど無い状態を例示している。
【００４３】
この例では、方位変更点（Ｂ点）から所定の距離（Ｌ１）離れている地点Ａ１では９０度に曲がった矢印５１を表示する。これにより次の交差点を左折することを事前に運転者に知らせることができる。そして、交差点に所定の距離（Ｌ２）まで近づいた地点Ａ２で矢印５１の角度を傾斜角α分だけ補正して表示する。これにより運転者に対して傾斜した道路へ左折すべきであると知らせることができる。
【００４４】
図１０は、ガイド画像５１の補正角（つまり方位角９０度に加算される傾斜角αに相当）の算出方法を示す説明図である。図１０（ａ）の縦軸は進行地点Ｃの標高を示し、横軸は距離を示している。車両の位置Ａと方位変更点Ｂとの標高差がほぼ等しく、Ｃ点とＢ点間の標高差をｙとし、Ｂ点からＣ点までの経緯度距離をｘとすると、補正角αは、
α＝tan−１（ｙ／ｘ）…（２）
で求めることができる。
【００４５】
図１０（ｂ）は、車両（位置Ａで示す）が方位変更点Ｂの手前（距離Ｌ）にいる状態を示している。Ａ点からＢ点間に標高差Ｐがあり、Ｃ点とＢ点間の標高差をｙとし、Ｂ点からＣ点までの経緯度距離をｘとすると、補正角αは前述した（２）式で求められる。この例では、ジャイロ４２によるセンサ検出角ａ（ピッチ角ε、ロール角σ）があるため、（１）式から分かるように、補正角αがセンサ検出角ａ分だけ修正される。但し、センサ検出角ａが所定の閾値以下の場合は誤差と見做して修正は行わない。
【００４６】
またＡ点からＢ点までの標高の違いを示すピッチ角βは、
β＝tan−１（Ｐ／Ｌ）…（３）
で求めることができる。さらにジャイロ４２で検出したピッチ角をεとしたとき、運転者から表示画面２０１までの焦点距離をＦとすると、画像移動距離Ｍを、
Ｍ＝Ｆ×tan（β+ε）…（４）
で求めることができる。（４）式で算出した画像移動距離Ｍに応じてナビゲーション画像２０１の表示位置をシフトすれば、運転者に見やすいナビゲーション画像を提示することができる。
【００４７】
図１１（ａ）は、図１０（ｂ）で示すようにＡ点とＢ点との間（距離Ｌ）に標高差Ｐがあるときのガイド画像５１の表示形態を示す説明図である。この例ではＡ点からＢ点までに標高差Ｐがある。しかしセンサ検出角ａは僅か（センサ検出角ａ≒水平）であり、標高差Ｐによる傾斜角α’も小さいため、ガイド画像５１の補正は行わない。つまりＡ点からＢ点間のように傾斜角α’が傾斜判定の閾値よりも小さい場合は矢印５１の補正は行わない。
【００４８】
一方、Ｂ点に近付くとセンサ検出角ａは小さい（センサ検出角ａ≒水平）が、進行先の傾斜角αが大きくなるため、（１）式に基づきガイド画像５１の補正を行う。つまり傾斜角αが傾斜判定の閾値よりも大きいため矢印５１の角度を変えて表示する。
【００４９】
図１１（ｂ）は、センサ検出角ａ≠水平で、車両が進行方向に向かって下っている場合のガイド画像５１の補正を示す説明図である。この例では車両が下っているため、センサ検出角ａが大きく方向が逆（−）になる。このため（１）式に基づきガイド画像５１が補正され、補正角αにセンサ検出角ａが加算されて修正され、鋭角に補正される。
【００５０】
例えば、図１１（ａ）において、Ｂ点からＣ点（陸橋）に向かうべきところを側道（図６のＤ点からＥ点）に左折し、Ｄ点からＥ点に向かって下り坂になっている場合、矢印５１は図１１（ｂ）のように鋭角に補正される。したがって、運転者は進路を間違ったことに気が付く。
【００５１】
次に車両の進行方向の方位角が９０度以外の場合のガイド画像５１の表示について説明する。図１２（ａ）は、車両５５が標高差のないＹ字路を右折する場合のガイド画像５１を示している。この場合、（ｂ）に示す地図上の横軸ｘと縦軸ｙのベクトルから、ガイド画像５１の補正角γは、
γ＝tan−１｛ｙ／（ｘ＋ｋ）｝ ｋは定数 …（６）
で求めることができる。車両のセンサ検出角ａとしてロール角σ（横揺れ）が検出された場合は、ロール角σを補正角γに加算すると良い。
【００５２】
図１３（ａ）は、車両５５が標高差のあるＹ字路を右折する場合のガイド画像５１を示している。この場合、右折先の道路が傾斜しているので、（ｂ）に示す地図上の横軸ｘと縦軸ｙだけでなくｚ軸（高さ）のベクトルも関係する。このため傾斜角αの算出は求めにくくなる。そこで、方位変更点ＢからＮ（ｍ）先の地点座標Ｑをｘｚ面へ正射影した座標点Ｑ’の補正角α’を算出する。α’は、
α’＝tan−１（ｚ／ｘ） …（７）
で求められる。α’≒αであるため補正角αは、α’を流用することで算出が容易になる。車両のセンサ検出角としてロール角σが検出された場合は、ロール角σを補正角α’に加算すると良い。こうして車両の進行方向の方位角が９０度以外の場合でも矢印５１の方位角を適切に補正することができる。
【００５３】
図１４は、道路状況が異なる状態でのガイド画像５１の表示形態を示す説明図である。図１４は、車両の進行方向の前方に交差点があり、左折方向に傾斜角αの陸橋（坂道）があり、陸橋の奥側に平坦な道路が陸橋と平行に延びている。また車両５５が交差点の手前にさしかかり、Ａ点からＢ点を経てＣ点に至る経路（太線）で進行する場合を例示している。
【００５４】
このときのナビゲーション画像２０１としては、例えば車両が進むべき進路を案内するガイド画像（直角に曲がった太い矢印５１）を表示し、手前の坂道に向かう矢印が点線５１’で表示される。したがって、運転者は自車が進むべき道が坂道ではなく、奥側に左折する道路であると知ることができる。
【００５５】
また、図１４において手前側の道路（坂道）に進行する場合は、図１５（ａ）に示すように、傾斜角αに応じて角度が補正されたガイド画像５１（太い矢印５１）を表示し、奥側の平坦道路に向かう矢印が点線５１’で表示される。したがって、運転者は自車が進むべき道が手前の坂道へ左折する道路であると知ることができる。
【００５６】
このように、高低の異なる道路が平行にある場合に、進むべき進路を強調して表示し他方を薄く（点線）表示して区別することで、運転者に進行方向を的確に指示することができる。尚、ガイド画像５１の他の表示形態としては、図１５（ａ）で示すように、角度の補正に加えて進行方向の道路が傾斜していることを示すシンボル５６（SCOPE）を表示したり、或いは矢印の先端の色を変えて表示してもよい。また図１５（ｂ）で示すように、道路名５４を合わせて表示してもよい。
【００５７】
またガイド画像５１の表示形態として、図１６に示すように進行方向を動画として表示してもよい。即ち、図１６の（ａ）〜（ｅ）の順に長さ（及び色）が変化するガイド画像５１を繰り返し表示すれば、動画として表示することができる。
【００５８】
図１７は、ガイド画像５１の角度補正の動作を示すフローチャートである。ステップＳ０で動作がスタートすると、ステップＳ１では次案内として車両の方位変更があるか否かを判断する。方位変更がある場合はステップＳ２に進み、現在位置、方位変更点、方位変更点からＮ（ｍ）先についてのそれぞれの標高データを地図データベース３２から取得する。
【００５９】
ステップＳ３では、方位補正角αとピッチ角βを（２）式、（３）式から算出する。次のステップＳ４では、センサ部４０からのデータをもとに車両のロール角σとピッチ角εを取得する。ステップＳ５では走行道路に対してロール方向のセンサ検出角（ロール角σ）が閾値以上か否かを判断する。ロール角σが閾値以下であれば、ステップＳ６でσ＝０に設定しステップＳ７に進む。またステップＳ５でロール角σが閾値以上であればステップ７に進む。
【００６０】
ステップＳ７ではガイド画像５１の矢印の補正角を（α＋σ）に補正する。さらにステップＳ８では、走行道路に対してピッチ方向のセンサ検出角（ピッチ角ε）が閾値以上か否かを判断する。ピッチ角εが閾値以下であれば、ステップＳ９で（β＋ε＝０）に設定しステップＳ１０に進む。またステップＳ８でピッチ角εが閾値以上であればステップ１０に進む。ステップＳ１０ではガイド画像５１の方位矢印に（β＋ε）を反映させて矢印の角度を補正し、ステップＳ１１で終了する。
【００６１】
以上説明したように本発明の実施形態によれば、進路を示すガイド画像の方位矢印を進行先の道路の傾斜に応じて補正することにより、運転者に対して適切に進行方向を案内することができる。またセンサ部によって測定したセンサ検出角をもとに車両の傾きに応じて方位矢印を修正するため、より正確に進行方向を案内することができる。
【００６２】
尚、本発明の実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…ナビゲーション装置
１０…主制御部
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
１４…主制御部
１５、１７…バスライン
１６…コマンド入力部
１８…スピーカ
２０…表示装置
２０１…ナビゲーション画像
２０２…表示器
３０…ナビゲータ
３１…データベース
３２…地図データベース
３３…指標データベース
３４…ＧＰＳ
４０…センサ部
４１…加速度センサ
４２…ジャイロ
４３…車速センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運転者の前方視野領域に運転支援用のナビゲーション画像を表示する車両用ナビゲーション装置及びナビゲーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目的地までの運転を支援する、いわゆる車両用ナビゲーション装置は、出発地又は現在地から目的地までの地図情報を車両に設けた液晶パネル等のディスプレイに表示するものである。また近年では、ナビゲーション用の地図情報を車両のフロントガラスに表示するヘッドアップデイスプレイ（以下、ＨＵＤと称す）を設け運転者の視認性を向上した装置もある。
【０００３】
ところで従来のナビゲーション装置では、進行方向を案内する際に地図方位に基づいて表示するのが一般的である。しかし、ＨＵＤのように実景上に重ねて進行方向を表示したり、或いは液晶等のディスプレイ画面においてカメラ等で撮影した実景画像に進行方向を重ねて表示する場合は、道路状況によっては運転者に対して誤解を与えることがある。例えば、右折又は左折する先に陸橋（坂道）と平行して別の道路がある場合、進行方向を表示する矢印がどちらの道を指しているのか分からず、間違って走行することがある。
【０００４】
特許文献１には、運転者の視野内に車両の進むべき方向を動画像の矢印で表示し、交通状況等に応じて矢印の表示態様を変更するようにした運転支援情報表示システムが開示されている。また特許文献２には、前方地図情報から進路誘導指標画像を生成し、指標画像を立体表示する移動体用進路誘導装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の例では高低差の異なる道路が平行しているような場合、進行方向を示す矢印がどっちの道路を指しているのか判断するのが難しく、運転者に誤解を与えることがある。このため現在地からみた案内表示を最適化することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８４４５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の車両用ナビゲーション装置では、高低差の異なる道路が平行しているような場合に、進行方向を的確に指示することができず運転者に対して誤解を与えることがあり、案内表示を最適化することができなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、地図情報に予め道路の高さデータ(標高、海抜等)を付加し、この高さデータと車両に搭載された角度センサを用いて進行方向を案内表示することにより、進行方向を的確に表示することができる車両用ナビゲーション装置及びナビゲーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の車両用ナビゲーション装置は、道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、出発地及び目的地を入力するコマンド入力部と、前記出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成するナビゲータと、前記車両の傾き角を検出する角度センサを含み車両情報を生成する車両情報生成部と、前記ナビゲーション画像を表示する表示装置と、前記データベースから前記標高データを取得し、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差から進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合、前記傾斜角と前記車両の傾き角に応じて前記ガイド画像の進行方位の角度を補正して前記表示装置に表示する補正部と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の車両用ナビゲーション方法は、道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースを備え、コマンド入力部によって入力した出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビション画像を生成し、前記車両の傾き角を前記車両に搭載した角度センサで検出し、前記データベースから前記標高データを取得して、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差をもとに前記進行先の道路の傾斜角を算出し、前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有し、前記傾斜角と前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正し、前記補正したガイド画像を含むナビゲーション画像を表示装置に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用ナビゲーション装置によれば、車両の進路を示すガイド画像の方位矢印を進行先の道路の傾斜に応じて補正することにより、運転者に対して適切に進行方向を案内することができる。また車両の傾き角に応じて方位矢印を補正するため、より正確に進行方向を案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】表示装置の構成を示すブロック図。
【図３】表示装置（ＨＵＤ）の光学系を示す構成図。
【図４】表示されたナビゲーション画像の一例を示す説明図。
【図５】ガイド画像（矢印）の補正を説明する説明図。
【図６】ガイド画像（矢印）の他の表示例を示す説明図。
【図７】ガイド画像の各種の表示例を示す説明図。
【図８】車両の傾きによって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図９】車両の進行によって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１０】車両の進行先の標高が異なる場合の補正角の算出方法を示す説明図。
【図１１】車両の進行と標高差によって変化するガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１２】車両の進行方向の方位角が９０度以外のときのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１３】車両の進行方向の方位角が９０度以外で傾斜しているときのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１４】道路状況が異なる状態でのガイド画像の表示例を示す説明図。
【図１５】道路状況が異なる状態でのガイド画像の他の表示例を示す説明図。
【図１６】ガイド画像を動画表示する例を示す説明図。
【図１７】ガイド画像の方位角度の補正処理の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。車両用ナビゲーション装置１００は、車両の運転者を対象として、任意の出発地から目的地に至る経路に沿ってナビゲーション画像を表示するもので、主制御部１０、コマンド入力部１６、スピーカ１８、表示装置２０、ナビゲータ３０、センサ部４０を含み、バスライン１７によって互いに接続されている。
【００１５】
主制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、主記憶部１４を含むコンピュータシステムであり、バスライン１５を介して互いに接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたプログラムにしたがって、ナビゲーション装置１００の全体の動作を制御し、表示装置２０にナビゲーション用の画像を表示する。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１の制御のもとに各種の演算結果を記憶する。
【００１６】
コマンド入力部１６は、操作ボタン（図示せず）を有し、運転者の操作によってナビゲーションを指示するコマンド、例えば出発地と目的地の情報を入力するものである。尚、コマンド入力部１６は、ディスプレイをタッチするタッチパネル式のものであってもよい。
【００１７】
スピーカ１８は、音声によって進行方向などを報知する。表示装置２０は、車両のダッシュボード中央部に配置された液晶ディスプレイ等の表示器であり、地図情報、経路案内情報、現在位置等のナビゲーション画像を表示する。また表示装置２０としてヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いることもできる。ＨＵＤは、例えば車両ダッシュボードの運転席に対応する位置に配置されたプロジェクターであり、運転席前方のフロントガラスに画像を投影するものである（詳細は後述する）。
【００１８】
ナビゲータ３０は、データベース３１とＧＰＳ３４を含み、データベース３１は、地図データベース３２と、指標データベース３３を有している。地図データベース３２には地図データが記憶されている。地図データとしては、全国の道路地図や地域情報のほかに、道路地図の各ポイントの高さ情報（標高、海抜）が含まれている。地域情報としては、地域名（県名、都市名など）や、道路名、鉄道等や、各交差点間の距離等の情報が含まれている。
【００１９】
指標データベース３３には、予め設定された経路案内サービス用の指標が道路地図と対応付けて記憶されている。指標は、運転者が交差点等を視認する際の目標物となるものであり、建築物（役所、学校、図書館、駅、美術館等）、店舗、モニュメント、ポスト、バス停等のマークや名前が記憶されている。
【００２０】
ＧＰＳ（Global Positioning System ）３４は、アンテナ（図示せず）によって複数のＧＰＳ衛星から送信された信号を受信し、その信号に基づいて車両の現在位置情報を取得する。ＧＰＳ３４による現在位置の測定技術は、一般のナビゲーションシステムで使用されているため詳細な説明は省略する。
【００２１】
センサ部４０は車両情報を得るためのもので、例えば加速度センサ４１、ジャイロ４２、車速センサ４３等を含む。加速度センサ４１は、車両の移動に伴う進行方向の加速度を測定し、ジャイロ４２は、車両のピッチ方向の傾き（ε）及びロール方向の傾き（σ）を測定する。加速度センサ４１とジャイロ４２は、車両の移動に合わせて傾き角を検出する角度センサを構成する。車速センサ４３は、車両の速度を測定するものであり、測定した車両の速度情報は、所定距離を走行する際の所要時間の算出等に利用される。
【００２２】
尚、主制御部１０の主記憶部１４は、ＧＰＳ３４が搭載されていない場合に使用されるもので、車両情報（例えば車両の移動距離、移動速度、進行方向等の情報）を基に現在位置を算出する際の各種の情報を記憶する。
【００２３】
ナビゲータ３０は、コマンド入力部１６によって入力された出発地と目的地に基づいて経路を探索し、地図データベース３２から経路上の地図データを取得する。地図データには緯度・経度のほかに高さ（標高）を表すデータが含まれており、入力された出発地と目的地間の経路を緯度経度によって特定する。また経路上の高さを求める。
【００２４】
またナビゲータ３０は、探索した経路に存在する所定の指標を指標データベース３３から抽出する。指標データベース３３には、所定の指標が２次元地図での緯度経度と対応付けて記憶されているため、経路に存在する指標（例えば学校、郵便局、市役所等のマークや建物名、道路名など）を抽出して表示することができる。
【００２５】
さらにナビゲータ３０は、現在位置に応じて車両を経路に沿って誘導する各種のガイド画像を作成する。例えば、交差点での進行方位を案内する「直進」，「右折」，「左折」といったガイド画像（矢印）を生成する。また主制御部１０と協働して、現在位置と次の交差点までの距離情報や進行先の道路の方位や高さ情報をもとに矢印の角度を補正する。またナビゲータ３０は、ＧＰＳ３４で取得した車両の現在位置の情報と、探索した経路の緯度経度情報とを比較し、車両が経路上のどの位置を走行しているかを検出して車両の現在位置を示す情報を生成する。
【００２６】
こうして表示装置２０には、２次元地図と、経路上の指標と、現在位置と、進行方向を示すガイド画像とを複合して表示することができる。
【００２７】
図２は、表示装置２０の概要を示す図である。表示装置２０は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いて運転席前方のフロントガラスＦＧにナビゲーション画像２０１を投影する。或いは、車両のダッシュボード中央部に配置されたＬＣＤディスプレイ等の表示器２０２で構成される。
【００２８】
図３は、表示装置２０としてＨＵＤを用いた場合の光学系の構成図である。図３においてＨＵＤは、光束生成部２１、照射レンズ２２、照射範囲を制御する光学レンズ２３、照射位置を制御するミラー２４、画像を拡大するレンズ２５、ミラー２４の角度を制御する駆動部２６を含む。
【００２９】
光束生成部２１には、ナビゲータ３０からのナビゲーション画像が供給され、光束生成部２１は画像情報を表示する光束を出力する。光束は、照射レンズ２２及び光学レンズ２３を介してミラー２４に照射される。ミラー２４で反射した光束は、拡大レンズ２５で拡大され、フロントガラスＦＧに投影される。
【００３０】
投影された画像の表示範囲は、光学レンズ２３によって制御することができ、照射位置はミラー２４の角度を調整することによって制御することができる。駆動部２６は、ミラー２４の角度を調整するものである。尚、フロントガラスＦＧのナビゲーション画像２０１を表示する領域は、半透明な反射部材とすることで、運転手Ｄは投影された画像と前方の風景を視認することができる。
【００３１】
次に図４、図５を参照してナビゲーション画像の表示例を説明する。尚、以下の例では表示装置２０としてＨＵＤを用いた場合を説明する。図４は、フロントガラスに表示されたナビゲーション画像２０１の一例を示し、実景として、例えば車両の進行方向の前方に交差点とビルの間に延びる道路があり、左折方向に陸橋（坂道）と平坦な道路が平行に延びている状態を示している。（地図上の平面図で見たとき、陸橋（坂道）と平坦な道路は平行になる）。
【００３２】
ナビゲーション画像２０１としては、例えば車両が進むべき進路を案内するガイド画像５１（矢印）と、交差点名５２と、陸橋の名前５３、及び道路名５４が表示される。尚、以下の説明ではガイド画像５１を矢印５１と呼ぶこともある。
【００３３】
本発明では、進行方向に高低の異なる２本の道路が平行に延びているような場合に、運転者に対して車両が進むべき方向を矢印５１で案内するが、道路が傾斜している場合、傾斜角に応じて矢印５１の角度を補正する点に特徴がある。
【００３４】
図５は、車両５５が交差点の手前にさしかかった状態を示しており、太線で示すようにＡ点からＢ点（方位変更点）を経てＣ点に至る経路で進行するものとし、交差点（Ｂ点）を左折して坂道の道路（Ｃ点）に進む場合を例示している。
【００３５】
このとき、車両５５と方位変更点（Ｂ点）までの距離をＬ、坂道の傾斜角をα、方位変更点（Ｂ点）とその進行先に設定した目標地点（Ｃ点）との標高差をＵとし、Ｂ点からＣ点までの地図上の経緯度の距離をＴ、走行距離をＳとしている。傾斜角αは、経緯度の距離Ｔと車両の走行距離Ｓと標高差Ｕをもとに主制御部１０で算出する。主制御部１０は、進行先の道路の傾斜角αを算出する算出部を構成する。
【００３６】
直行した交差点を車両が右・左折する場合、地図上の方位角は９０度であるため、通常ではガイド画像（矢印５１）は直角（９０度）で示されるが、進行経路上の道路が傾斜している場合、矢印５１は、傾斜角α分だけ補正され鈍角で表示される。即ち、矢印５１の表示角度は、次の（１）式で補正される。
表示角度＝（方位角−センサ検出角ａ）＋傾斜角α …（１）
ここで、センサ検出角ａは、ジャイロ４２で検出した車両５５の傾き角を示す。センサ検出角ａ（ピッチ角ε、ロール角σ）がゼロであれば、方位角（９０度）に道路の傾斜角αが加算された角度で矢印５１の角度が補正される。図５では、表示装置２０に表示されたガイド画像５１を拡大して示している。
【００３７】
一方、図６で示すように、Ａ点からＤ点を経てＥ点に至る場合（太線）は、交差点で左折して平坦な道路へ進むため、傾斜角αはゼロとなり、ガイド画像（矢印５１）は方位角（９０度）に相当する角度で表示される。
【００３８】
また図４のような交差点でのガイド画像５１の表示形態としては、図７（ａ）で示すように、角度の補正に加えて進行方向の道路が傾斜していることを示すシンボル５６（SCOPE）を表示したり、矢印５１の先端の色を変えて表示しても良い。また高低の異なる道路が平行して場合には、図７（ｂ）で示すように進むべき道路を強調して表示し、他方（点線）を薄く表示して区別してもよい。或いは図７（ｃ）で示すように、（ｂ）の表示に加えて道路名５４を合わせて表示してもよい。
【００３９】
こうして、運転者が視覚的に識別可能な形態でガイド画像５１を表示することにより運転者に適切に進行方位を案内することができる。尚、ガイド画像５１の方位矢印を傾斜角α及びセンサ検出角ａに応じて補正するのは、主制御部１０がセンサ部４０と協働して行うため、主制御部１０はガイド画像５１を補正する補正部を構成する。
【００４０】
図８は、ジャイロ４２によって車両の傾き角が検出されたときのガイド画像５１の表示を説明する図である。即ち、検出された車両の傾きをセンサ検出角ａ（ピッチ角εに相当）とすると、センサ検出角ａと進行中の道路の傾斜角αの差が所定の閾値以下である場合は、ガイド画像５１の補正は行わない。
【００４１】
つまり、図８の例では、車両がＢ点を通過してＣ点に向かうと、上り坂になるため車両が傾き、ジャイロ４２によるセンサ検出角ａは、道路の傾斜角αに近似し傾斜角αとの差が所定の閾値以下になる。したがって、車両は経路に沿って正しくＣ点に向かって左折したことになる。このため、ガイド画像５１の補正は解除され通常通りの表示に戻る訳である。
【００４２】
図９は、ガイド画像５１の他の表示形態を示す説明図である。図９では、方位変更点が近づくに従って表示を変える例を示している。即ち、前方の交差点で左折して陸橋（坂道）へ至る経路を辿る場合であって、途中のＡ点とＢ点間の標高差がほとんど無い状態を例示している。
【００４３】
この例では、方位変更点（Ｂ点）から所定の距離（Ｌ１）離れている地点Ａ１では９０度に曲がった矢印５１を表示する。これにより次の交差点を左折することを事前に運転者に知らせることができる。そして、交差点に所定の距離（Ｌ２）まで近づいた地点Ａ２で矢印５１の角度を傾斜角α分だけ補正して表示する。これにより運転者に対して傾斜した道路へ左折すべきであると知らせることができる。
【００４４】
図１０は、ガイド画像５１の補正角（つまり方位角９０度に加算される傾斜角αに相当）の算出方法を示す説明図である。図１０（ａ）の縦軸は進行地点Ｃの標高を示し、横軸は距離を示している。車両の位置Ａと方位変更点Ｂとの標高差がほぼ等しく、Ｃ点とＢ点間の標高差をｙとし、Ｂ点からＣ点までの経緯度距離をｘとすると、補正角αは、
α＝tan−１（ｙ／ｘ）…（２）
で求めることができる。
【００４５】
図１０（ｂ）は、車両（位置Ａで示す）が方位変更点Ｂの手前（距離Ｌ）にいる状態を示している。Ａ点からＢ点間に標高差Ｐがあり、Ｃ点とＢ点間の標高差をｙとし、Ｂ点からＣ点までの経緯度距離をｘとすると、補正角αは前述した（２）式で求められる。この例では、ジャイロ４２によるセンサ検出角ａ（ピッチ角ε、ロール角σ）があるため、（１）式から分かるように、補正角αがセンサ検出角ａ分だけ修正される。但し、センサ検出角ａが所定の閾値以下の場合は誤差と見做して修正は行わない。
【００４６】
またＡ点からＢ点までの標高の違いを示すピッチ角βは、
β＝tan−１（Ｐ／Ｌ）…（３）
で求めることができる。さらにジャイロ４２で検出したピッチ角をεとしたとき、運転者から表示画面２０１までの焦点距離をＦとすると、画像移動距離Ｍを、
Ｍ＝Ｆ×tan（β+ε）…（４）
で求めることができる。（４）式で算出した画像移動距離Ｍに応じてナビゲーション画像２０１の表示位置をシフトすれば、運転者に見やすいナビゲーション画像を提示することができる。
【００４７】
図１１（ａ）は、図１０（ｂ）で示すようにＡ点とＢ点との間（距離Ｌ）に標高差Ｐがあるときのガイド画像５１の表示形態を示す説明図である。この例ではＡ点からＢ点までに標高差Ｐがある。しかしセンサ検出角ａは僅か（センサ検出角ａ≒水平）であり、標高差Ｐによる傾斜角α’も小さいため、ガイド画像５１の補正は行わない。つまりＡ点からＢ点間のように傾斜角α’が傾斜判定の閾値よりも小さい場合は矢印５１の補正は行わない。
【００４８】
一方、Ｂ点に近付くとセンサ検出角ａは小さい（センサ検出角ａ≒水平）が、進行先の傾斜角αが大きくなるため、（１）式に基づきガイド画像５１の補正を行う。つまり傾斜角αが傾斜判定の閾値よりも大きいため矢印５１の角度を変えて表示する。
【００４９】
図１１（ｂ）は、センサ検出角ａ≠水平で、車両が進行方向に向かって下っている場合のガイド画像５１の補正を示す説明図である。この例では車両が下っているため、センサ検出角ａが大きく方向が逆（−）になる。このため（１）式に基づきガイド画像５１が補正され、補正角αにセンサ検出角ａが加算されて修正され、鋭角に補正される。
【００５０】
例えば、図１１（ａ）において、Ｂ点からＣ点（陸橋）に向かうべきところを側道（図６のＤ点からＥ点）に左折し、Ｄ点からＥ点に向かって下り坂になっている場合、矢印５１は図１１（ｂ）のように鋭角に補正される。したがって、運転者は進路を間違ったことに気が付く。
【００５１】
次に車両の進行方向の方位角が９０度以外の場合のガイド画像５１の表示について説明する。図１２（ａ）は、車両５５が標高差のないＹ字路を右折する場合のガイド画像５１を示している。この場合、（ｂ）に示す地図上の横軸ｘと縦軸ｙのベクトルから、ガイド画像５１の補正角γは、
γ＝tan−１｛ｙ／（ｘ＋ｋ）｝ ｋは定数 …（６）
で求めることができる。車両のセンサ検出角ａとしてロール角σ（横揺れ）が検出された場合は、ロール角σを補正角γに加算すると良い。
【００５２】
図１３（ａ）は、車両５５が標高差のあるＹ字路を右折する場合のガイド画像５１を示している。この場合、右折先の道路が傾斜しているので、（ｂ）に示す地図上の横軸ｘと縦軸ｙだけでなくｚ軸（高さ）のベクトルも関係する。このため傾斜角αの算出は求めにくくなる。そこで、方位変更点ＢからＮ（ｍ）先の地点座標Ｑをｘｚ面へ正射影した座標点Ｑ’の補正角α’を算出する。α’は、
α’＝tan−１（ｚ／ｘ） …（７）
で求められる。α’≒αであるため補正角αは、α’を流用することで算出が容易になる。車両のセンサ検出角としてロール角σが検出された場合は、ロール角σを補正角α’に加算すると良い。こうして車両の進行方向の方位角が９０度以外の場合でも矢印５１の方位角を適切に補正することができる。
【００５３】
図１４は、道路状況が異なる状態でのガイド画像５１の表示形態を示す説明図である。図１４は、車両の進行方向の前方に交差点があり、左折方向に傾斜角αの陸橋（坂道）があり、陸橋の奥側に平坦な道路が陸橋と平行に延びている。また車両５５が交差点の手前にさしかかり、Ａ点からＢ点を経てＣ点に至る経路（太線）で進行する場合を例示している。
【００５４】
このときのナビゲーション画像２０１としては、例えば車両が進むべき進路を案内するガイド画像（直角に曲がった太い矢印５１）を表示し、手前の坂道に向かう矢印が点線５１’で表示される。したがって、運転者は自車が進むべき道が坂道ではなく、奥側に左折する道路であると知ることができる。
【００５５】
また、図１４において手前側の道路（坂道）に進行する場合は、図１５（ａ）に示すように、傾斜角αに応じて角度が補正されたガイド画像５１（太い矢印５１）を表示し、奥側の平坦道路に向かう矢印が点線５１’で表示される。したがって、運転者は自車が進むべき道が手前の坂道へ左折する道路であると知ることができる。
【００５６】
このように、高低の異なる道路が平行にある場合に、進むべき進路を強調して表示し他方を薄く（点線）表示して区別することで、運転者に進行方向を的確に指示することができる。尚、ガイド画像５１の他の表示形態としては、図１５（ａ）で示すように、角度の補正に加えて進行方向の道路が傾斜していることを示すシンボル５６（SCOPE）を表示したり、或いは矢印の先端の色を変えて表示してもよい。また図１５（ｂ）で示すように、道路名５４を合わせて表示してもよい。
【００５７】
またガイド画像５１の表示形態として、図１６に示すように進行方向を動画として表示してもよい。即ち、図１６の（ａ）〜（ｅ）の順に長さ（及び色）が変化するガイド画像５１を繰り返し表示すれば、動画として表示することができる。
【００５８】
図１７は、ガイド画像５１の角度補正の動作を示すフローチャートである。ステップＳ０で動作がスタートすると、ステップＳ１では次案内として車両の方位変更があるか否かを判断する。方位変更がある場合はステップＳ２に進み、現在位置、方位変更点、方位変更点からＮ（ｍ）先についてのそれぞれの標高データを地図データベース３２から取得する。
【００５９】
ステップＳ３では、方位補正角αとピッチ角βを（２）式、（３）式から算出する。次のステップＳ４では、センサ部４０からのデータをもとに車両のロール角σとピッチ角εを取得する。ステップＳ５では走行道路に対してロール方向のセンサ検出角（ロール角σ）が閾値以上か否かを判断する。ロール角σが閾値以下であれば、ステップＳ６でσ＝０に設定しステップＳ７に進む。またステップＳ５でロール角σが閾値以上であればステップ７に進む。
【００６０】
ステップＳ７ではガイド画像５１の矢印の補正角を（α＋σ）に補正する。さらにステップＳ８では、走行道路に対してピッチ方向のセンサ検出角（ピッチ角ε）が閾値以上か否かを判断する。ピッチ角εが閾値以下であれば、ステップＳ９で（β＋ε＝０）に設定しステップＳ１０に進む。またステップＳ８でピッチ角εが閾値以上であればステップ１０に進む。ステップＳ１０ではガイド画像５１の方位矢印に（β＋ε）を反映させて矢印の角度を補正し、ステップＳ１１で終了する。
【００６１】
以上説明したように本発明の実施形態によれば、進路を示すガイド画像の方位矢印を進行先の道路の傾斜に応じて補正することにより、運転者に対して適切に進行方向を案内することができる。またセンサ部によって測定したセンサ検出角をもとに車両の傾きに応じて方位矢印を修正するため、より正確に進行方向を案内することができる。
【００６２】
尚、本発明の実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…ナビゲーション装置
１０…主制御部
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
１４…主制御部
１５、１７…バスライン
１６…コマンド入力部
１８…スピーカ
２０…表示装置
２０１…ナビゲーション画像
２０２…表示器
３０…ナビゲータ
３１…データベース
３２…地図データベース
３３…指標データベース
３４…ＧＰＳ
４０…センサ部
４１…加速度センサ
４２…ジャイロ
４３…車速センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、
出発地及び目的地を入力するコマンド入力部と、
前記出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成するナビゲータと、
前記車両の傾き角を検出する角度センサを含み車両情報を生成する車両情報生成部と、
前記ナビゲーション画像を表示する表示装置と、
前記データベースから前記標高データを取得し、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差から進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、
前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合、前記傾斜角と前記車両の傾き角に応じて前記ガイド画像の進行方位の角度を補正して前記表示装置に表示する補正部と、
を具備したことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記算出した道路の傾斜角と前記角度センサで検出した前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに、前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正することを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記角度センサで検出した前記車両の傾き角が予め設定した角度以上のとき、前記傾斜角に前記傾き角を含めて前記ガイド画像の角度補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記車両が前記方位変更点まで所定の距離以上離れているときは前記ガイド画像の角度補正を行わず、所定の距離以内に到達したときに前記ガイド画像の角度補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記ガイド画像の角度を補正し、かつ前記進行先の道路が傾斜していることを視覚的に識別可能な形態で表示することを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項６】
道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースを備え、コマンド入力部によって入力した出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、
車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成し、
前記車両の傾き角を前記車両に搭載した角度センサで検出し、
前記データベースから前記標高データを取得して、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差をもとに前記進行先の道路の傾斜角を算出し、
前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有し、前記傾斜角と前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正し、
前記補正したガイド画像を含むナビゲーション画像を表示装置に表示することを特徴とする車両用ナビゲーション方法。
【請求項１】
道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースと、
出発地及び目的地を入力するコマンド入力部と、
前記出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成するナビゲータと、
前記車両の傾き角を検出する角度センサを含み車両情報を生成する車両情報生成部と、
前記ナビゲーション画像を表示する表示装置と、
前記データベースから前記標高データを取得し、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差から進行先の道路の傾斜角を算出する算出部と、
前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有する場合、前記傾斜角と前記車両の傾き角に応じて前記ガイド画像の進行方位の角度を補正して前記表示装置に表示する補正部と、
を具備したことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記算出した道路の傾斜角と前記角度センサで検出した前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに、前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正することを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記角度センサで検出した前記車両の傾き角が予め設定した角度以上のとき、前記傾斜角に前記傾き角を含めて前記ガイド画像の角度補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記車両が前記方位変更点まで所定の距離以上離れているときは前記ガイド画像の角度補正を行わず、所定の距離以内に到達したときに前記ガイド画像の角度補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記ガイド画像の角度を補正し、かつ前記進行先の道路が傾斜していることを視覚的に識別可能な形態で表示することを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項６】
道路地図及び道路の標高データを含む地図データを記憶したデータベースを備え、コマンド入力部によって入力した出発地から目的地までの経路を前記データベースから探索し、
車両の現在位置に応じて前記車両の進行方位を案内するガイド画像を含むナビゲーション画像を生成し、
前記車両の傾き角を前記車両に搭載した角度センサで検出し、
前記データベースから前記標高データを取得して、前記車両の方位変更点と前記方位変更点よりも進行先に設定した目標地点との標高差をもとに前記進行先の道路の傾斜角を算出し、
前記方位変更点から先の道路が所定の角度以上の傾斜角を有し、前記傾斜角と前記車両の傾き角との差分が所定の閾値以上のときに前記ガイド画像の進行方位の角度を前記傾斜角に応じて補正し、
前記補正したガイド画像を含むナビゲーション画像を表示装置に表示することを特徴とする車両用ナビゲーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−７５６２（Ｐ２０１１−７５６２Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９９２７（Ｐ２００９−１４９９２７）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５０４１１３００８）東芝アルパイン・オートモティブテクノロジー株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５０４１１３００８）東芝アルパイン・オートモティブテクノロジー株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]