JP3942811B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車位置周辺の地図画像表示や誘導経路の案内等を行うナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車載用のナビゲーション装置は、自車の現在位置を検出し、その近傍の地図データをＣＤ、ＤＶＤ等のデータ蓄積媒体から読み出して画面上に表示する。また、画面上には自車位置を示す車両位置マークが表示されており、この車両位置マークを中心に自車の進行にしたがって近傍の地図データがスクロールされ、常時自車位置周辺の地図情報がわかるようになっている。
【０００３】
また、最近の車載用ナビゲーション装置のほとんどには、利用者が所望の目的地に向かって道路を間違うことなく走行できるようにした経路誘導機能や、地図画像の表示位置を移動させる地図スクロール機能が搭載されている。
経路誘導機能によれば、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが小さな経路を自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶しておく。そして、走行中に、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、次に自車が進入する交差点の拡大図表示や案内音声出力を行うことにより、利用者を目的地まで案内するようになっている。また、地図スクロール機能によれば、利用者は、自車がこれから走行する予定の道路などについて、道路形状やその周辺の施設等の情報を画面上で確認することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した地図スクロール機能には、利用者が操作部に備わったジョイスティック等を操作することにより手動でスクロールを行う方法と、誘導経路等に沿って自動的にスクロールを行う方法がある。
【０００５】
自動的にスクロールを行う方法では、所定のスクロール指示が与えられると、予め設定されている誘導経路に沿って所定位置（例えば、目的地）までの間、地図画像が自動的にスクロールされるので、利用者が所望の地点でスクロールを停止して周辺情報を取得するといった細かい操作を行うことができないという欠点があった。
【０００６】
これに対して、手動でスクロールを行う方法では、利用者が所望の地点でスクロールを停止することができるが、誘導経路等の所望の道路に沿ったスクロールを行おうとした場合に、着目している道路周辺を見失わずに確実に地図を表示させるためには、表示画面をある程度注視しながらジョイスティック等を上下左右に細かく操作する必要があり、地図スクロール時の操作が煩雑であった。
【０００７】
このため、例えば、運転者が交差点で停車中にこのような操作を行うことを考えると、それほど長くない交差点での停車時間内で、しかも、信号が「青」になったか否か等の交通状況にも気を配りながら上述したような煩雑な操作を行う必要があり、地図スクロール時の操作性が悪かった。
【０００８】
また、助手席等の搭乗者に操作を行ってもらうことも考えられるが、助手席の搭乗者が車酔いをしやすい者であり、地図画像を注視しながらのスクロールを行いたくない場合もある。このような者は、なるべく地図画像を見ないようにしながら煩雑な操作を行う必要があるので、やはり、地図スクロール時の操作性が悪かった。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、地図スクロール時の操作性を向上させることができるナビゲーション装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置では、車両の走行道路に沿った着目地点の周辺の所定範囲の地図画像を地図表示手段によって表示するとともに、スクロール処理手段によって地図画像のスクロール動作を行っており、このスクロール動作による着目地点の移動指示を操作部材を操作して与える際に、操作制限手段によってその操作方向が道路形状に基づいて制限されている。操作部材を用いた操作方向が道路形状に基づいて制限されることにより、利用者は、地図画像を注視しなくとも、操作部材を操作する際に手に伝わる感触に基づいて道路形状に沿ったスクロールを容易に行うことができ、スクロール時の操作性を向上させることができる。また、地図画像を注視しなくとも、操作時に手に伝わる感触から道路形状を概略的に把握することができる。
【００１１】
上述した操作制限手段は、地図表示手段によって表示される地図画像に含まれる走行道路の形状を道路形状抽出手段によって抽出するとともに、この抽出された走行道路の形状に基づいて操作範囲設定手段によって操作部材の操作範囲を設定し、この設定された内容から操作部材の操作範囲が外れている場合に、抵抗力発生手段によって操作部材を用いた操作に対して抵抗力を生じさせることが望ましい。操作部材を操作する際に道路形状に基づいた抵抗力が発生するため、利用者は、手に加わるこの抵抗力の方向性に応じて走行しようとする道路形状を容易に把握することができる。
【００１２】
また、所定の探索条件にしたがって誘導経路の探索を行う経路探索手段をさらに備えるとともに、上述した操作制限手段によって、この経路探索手段によって探索された誘導経路を上述した走行道路として操作方向の制限動作を行うことが望ましい。
【００１３】
一般に、誘導経路が設定されている場合というのは、よく知らない土地を走行している場合であり、これから走行する予定の道路やその周辺にある施設などの情報を得るために地図のスクロールを行うことが多い。したがって、誘導経路に対応する道路に基づいて操作部材の操作方向に制限を加えることにより、誘導経路に沿った地図スクロールを容易に行うことができるようになり、スクロール時の操作性をさらに向上することができる。また、誘導経路としての道路の形状を容易に把握することができる。
【００１４】
また、上述したスクロール処理手段によるスクロール動作によって着目地点を走行道路に沿って移動させた場合に、着目地点の位置が所定の振動条件を満たしたときに、振動発生手段によって操作部材を振動させることが望ましい。例えばスクロール動作中に、走行時間に換算して一定時間間隔で、あるいは所定の走行距離毎に操作部材を振動させることにより、走行道路の実際の距離感を、地図画像を注視しなくとも知ることができる。これにより、地図スクロール時の操作性をさらに向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
（１）ナビゲーション装置の全体構成
図１は、本発明を適用した一実施形態の車載用ナビゲーション装置の全体構成を示す図である。図１に示すナビゲーション装置は、全体を制御するナビゲーションコントローラ１と、地図表示や経路探索等に必要な地図データを記録したＤＶＤ２と、このＤＶＤ２に記録された地図データを読み出すディスク読取装置３と、利用者が各種の指示を入力する操作部４と、自車位置と自車方位の検出を行うＧＰＳ受信機５および自律航法センサ６と、地図画像や誘導経路等を表示するディスプレイ装置７と、経路案内時などに所定の音声を出力するオーディオ部８とを備えている。
【００１６】
上述したディスク読取装置３は、１枚あるいは複数枚のＤＶＤ２が装填可能であり、ナビゲーションコントローラ１の制御によっていずれかのＤＶＤ２から地図データの読み出しを行う。なお、装填されるディスクは必ずしもＤＶＤでなくてもよく、ＣＤでもよい。また、ＤＶＤとＣＤの双方を選択的に装填可能としてもよい。
【００１７】
操作部４は、ナビゲーションコントローラ１に対して各種の操作指示を与えるためのものである。操作部４の詳細については後述する。
ＧＰＳ受信機５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算し（車両方位は現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）、これらを測位時刻とともに出力する。また、自律航法センサ６は、車両回転角度を相対方位として検出する振動ジャイロ等の角度センサと、所定走行距離毎に１個のパルスを出力する距離センサとを備えており、車両の相対位置および方位を計算する。
【００１８】
ディスプレイ装置７は、ナビゲーションコントローラ１から出力される描画データに基づいて、自車周辺の地図画像を車両位置マークや出発地マーク、目的地マーク等とともに表示したり、この地図上に誘導経路等を表示したりする。
（２）地図データの詳細内容
次に、ＤＶＤ２に記録された地図データの詳細について説明する。ＤＶＤ２に記録された地図データは、所定の経度および緯度で区切られた矩形形状の図葉を単位としており、各図葉の地図データは、図葉番号を指定することにより特定され、読み出すことが可能となる。また、各図葉毎の地図データには、▲１▼地図表示に必要な各種のデータからなる描画ユニットと、▲２▼マップマッチングや経路探索、経路誘導等の各種の処理に必要なデータからなる道路ユニットと、▲３▼交差点等の詳細データからなる交差点ユニットが含まれている。
【００１９】
また、上述した道路ユニットにおいて、道路上の任意の２点間を結ぶ線をリンクといい、２本以上のリンクを結ぶ隣接点をノードという。道路ユニットには、道路ユニットであることを識別するためのユニットヘッダと、全ノードの詳細データを納めた接続ノードテーブルと、接続ノードテーブルの格納位置を示すノードテーブルと、隣接する２つのノードによって特定されるリンクの詳細データを納めたリンクテーブルとが含まれている。
【００２０】
図２は、道路ユニットに含まれる各種のテーブルの詳細な内容を示す図である。ノードテーブルは、図２（Ａ）に示すように、着目している図葉に含まれる全ノードに対応したノードレコード＃０、＃１、…を格納している。各ノードレコードは、その並び順に＃０から順にノード番号が与えられており、各ノードに対応する接続ノードテーブルの格納位置を示す。
【００２１】
また、接続ノードテーブルは、図２（Ｂ）に示すように、存在するノードのそれぞれ毎に、
ａ．正規化経度・緯度
ｂ．このノードが交差点ノードであるか否かを示す交差点ノードフラグ、他の図葉との境界にあるノードであるか否かを示す隣接ノードフラグ、このノードにおいてリンクが分岐しているか否か、分岐しているとしたら分岐の形状がＴ字路あるいはＹ字路に該当するか否かを示す分岐路情報などからなる「ノードの属性フラグ」、
ｃ．このノードをリンクの一方端とするリンクがある場合に各リンクの他方端を構成するノードの数を示す「接続しているノードの数」、
ｄ．このノードに接続されているリンクに右折禁止やＵターン禁止等の交通規制が存在する場合にはその「交通規制の数」、
ｅ．このノードが一方端となっている各リンクのリンク番号を示すリンク本数分の接続ノードレコード、
ｆ．上述した交通規制が存在する場合にはその数に対応した交通規制の具体的な内容を示す交通規制レコード、
ｇ．このノードが他の図葉との境界にあるノードである場合には、隣接する図葉の対応するノードの接続ノードテーブルの位置を示す「隣接ノードレコード」、
ｈ．このノードが交差点ノードである場合には、交差点ユニットにおける対応する交差点レコードの格納位置およびサイズ、
等が含まれる。
【００２２】
また、リンクテーブルは、図２（Ｃ）に示すように、着目している図葉に含まれる全てのリンクに対応したリンク番号順に複数のリンクレコードを含んでいる。これらの各リンクレコードは、
ａ．主に探索経路表示用に各リンクに付されたコードであるリンクＩＤ、
ｂ．リンクの両端に位置する２つのノードを特定するノード番号１およびノード番号２、
ｃ．リンクの距離
ｄ．このリンクを走行する場合のコスト
ｅ．このリンクに付随した道路の属性情報（一方通行の有無、この道路が探索処理対象であるか否か等）を含む各種の道路属性フラグ、
ｆ．このリンクに対応した実際の道路が高速道路であるか一般道であるかといった道路の種類や、道路の幅が何メートルあるかといった道路の幅員を示す道路種別フラグ、
ｇ．このリンクに対応した道路に付された番号、
等が含まれる。
【００２３】
（３）ナビゲーションコントローラの詳細構成
次に、図１に示したナビゲーションコントローラ１の詳細構成について説明する。ナビゲーションコントローラ１は、地図バッファ１０、地図読出制御部１２、地図描画部１４、ＶＲＡＭ１８、読出制御部２０、交差点案内部２２、画像合成部２４、車両位置計算部３０、経路探索処理部３２、誘導経路メモリ３４、誘導経路描画部３６、マーク画像描画部３８、入力処理部４０、カーソル位置計算部４２、操作画面発生部４４、可動範囲設定部４６、到着予定位置計算部４８を含んで構成されている。
【００２４】
地図バッファ１０は、ディスク読取装置３によってＤＶＤ２から読み出された地図データを一時的に格納するものである。
地図読出制御部１２は、車両位置計算部３０によって算出される自車位置やカーソル位置計算部４２によって算出されるカーソル位置等に基づき、自車位置またはカーソル位置を含む所定範囲の地図データの読み出し要求をディスク読取装置３に出力する。また、地図読出制御部１２は、経路探索処理部３２からの要求に応じて、経路探索を行うために必要な地図データの読み出し要求をディスク読取装置３に出力する。
【００２５】
地図描画部１４は、地図バッファ１０に格納された地図データに基づいて、表示に必要な地図描画データを作成するものであり、背景描画部１５と道路描画部１６を含んで構成されている。
背景描画部１５は、地図を構成する各種の施設、山、川等の背景を表示するための背景描画データを作成する。また、道路描画部１６は、地図を構成する道路を表示するための道路描画データを作成する。
【００２６】
ＶＲＡＭ１８は、地図描画部１４によって作成された地図描画データ（背景描画データと道路描画データ）や誘導経路描画部３６によって作成された誘導経路描画データを格納する。
読出制御部２０は、車両位置またはカーソル位置を中心とする１画面分の描画データをＶＲＡＭ１８から読み出す。読出制御部２０による描画データの読み出しは、車両位置またはカーソル位置の変化に伴って随時行われるので、上述した地図描画部１４は、読出制御部２０による描画データの読み出し範囲がＶＲＡＭ１８に格納されている範囲を超えないように、随時、地図描画データを更新する。
【００２７】
交差点案内部２２は、自車が接近中の交差点に関する案内を表示画像および音声で行うものであり、経路誘導時に、自車が誘導経路前方にある交差点から所定距離内に接近したときに、この接近中の交差点の案内図（交差点拡大図、進行方向矢印）に対応する描画データを作成するとともに、オーディオ部８を通して進行方向等を音声で案内する。
【００２８】
画像合成部２４は、読出制御部２０によってＶＲＡＭ１８から読み出された地図描画データや、交差点案内部２２、マーク画像描画部３８、操作画面発生部４４のそれぞれから出力される描画データを重ねて画像合成を行い、合成描画データをディスプレイ装置７に出力する。
【００２９】
車両位置計算部３０は、ＧＰＳ受信機５および自律航法センサ６の各検出データに基づいて自車位置を計算するとともに、計算した自車位置が地図データの道路上にない場合には、自車位置を修正するマップマッチング処理を行う。
経路探索処理部３２は、あらかじめ設定された目的地と出発地との間を所定の条件下で結ぶ走行経路を探索する。例えば、距離最短、時間最短等の各種の条件下で、コストが最小となる走行経路が誘導経路として設定される。経路探索の代表的な手法としては、ダイクストラ法や横型探索法が知られている。このようにして経路探索処理部３２によって設定された誘導経路は、出発地から目的地までのノードの集合として表されて誘導経路メモリ３４に記憶される。
【００３０】
誘導経路描画部３６は、経路探索処理部３２によって設定されて誘導経路メモリ３４に記憶された誘導経路データ（出発地から目的地までのノードの集合）の中から、その時点でＶＲＡＭ１８に描画された地図エリアに含まれるものを選び出し、誘導経路を地図画像上に重ねて表示するための誘導経路描画データを作成する。
【００３１】
マーク画像描画部３８は、マップマッチング処理された後の自車位置に車両位置マークを表示したり、カーソル位置に所定のカーソルマークを表示するための描画データを作成する。
入力処理部４０は、操作部４から入力される各種操作指示に対応する動作を行うための命令をナビゲーションコントローラ１内の各部に向けて出力するとともに、操作画面の表示が必要な場合には、操作画面発生部４４に対してその旨を指示する。
【００３２】
カーソル位置計算部４２は、入力処理部４０からの指示にしたがって、カーソル位置を計算する。具体的には、例えば、カーソル位置計算部４２は、地図画像をスクロールする旨の指示が与えられた場合に、車両位置計算部３０から現在の自車位置を取得してカーソル位置の初期位置として設定し、以後、操作部４から与えられる操作指示に対応して変化するカーソル位置（緯度、経度）を計算する。
【００３３】
操作画面発生部４４は、入力処理部４０からの指示にしたがって、操作画面を表示するための描画データを作成する。
可動範囲設定部４６は、地図画像上に表示されている道路の形状に対応して、操作部４の操作時における可動方向に制限を与える際の可動範囲を設定する。可動範囲設定部４６の詳細動作については後述する。
【００３４】
到着予定位置計算部４８は、誘導経路に沿った地図のスクロールが行われる際に、初期位置（スクロール指示が与えられた時点での自車位置）から所定の時間間隔毎の到着予定位置を計算する。具体的には、到着予定位置については、上述した地図データの道路ユニットから、リンクのコストなどの情報を取得することにより計算することができる。本実施形態では、例えば、初期位置から２時間後までの到着予定位置が１０分間隔毎に計算されるものとする。なお、到着予定位置を何時間後まで計算するか、何分間隔毎に計算するか等については、利用者が任意に設定できるものとする。また、到着予定位置計算部４８は、実際にスクロールが行われて、カーソル位置がいずれかの到着予定位置に一致した場合には、その旨を操作部４に通知する。
【００３５】
（４）操作部４の詳細構成
図３は、本実施形態の操作部４の外観を示す図である。本実施形態の操作部４は、車両のフロントコンソールの所定位置に設置されており、同図に示すように、コマンダ６０、複数の押しボタンスイッチ６２、ボリュームつまみ６４等を備えている。
【００３６】
コマンダ６０は、利用者が手のひらで包みこんで任意の方向に揺動することにより種々の操作指示、例えば、カーソル位置の移動方向等を入力するためのポインティングデバイスであり、図３に示すように、パーソナルコンピュータ等における入力装置として広く用いられているマウスに類似した形状を有している。本実施形態では、ディスプレイ装置７の画面上に表示される操作画面にしたがってコマンダ６０を操作することにより、ナビゲーション装置に対する各種の操作指示を行うことができるようになっている。
【００３７】
また、本実施形態の操作部４は、ナビゲーション装置の操作部としての役割だけでなく、車載用の各種機器（例えば、エアコンやオーディオ装置等）に対する操作部としての役割も兼用している。操作部４が操作指示を送る対象となる機器は、複数（図３では６個）の押しボタンスイッチ６２のいずれかを押下することにより選択される。
【００３８】
ボリュームつまみ６４は、各種の調整値、例えば、オーディオ装置（図示せず）によって再生される音楽等の音量値などを設定するためのものである。
図４は、操作部４の内部構成について説明する図である。同図に示すように、操作部４は、上述したコマンダ６０、複数の押しボタンスイッチ６２、ボリュームつまみ６４の他に、操作レバー６６、変換部６７、２つのギヤ部６８、６９、２つのモータ７０、７１、２つのポテンショメータ７２、７３、制御部８０を含んで構成されている。
【００３９】
操作レバー６６は、上述したコマンダ６０と結合されており、コマンダ６０に与えられた操作をギヤ部６８、６９を介してポテンショメータ７２および７３に伝達する。
変換部６７は、操作レバー６６の傾斜角度および傾斜方向を互いに垂直に配置された２つの回転体６７ａおよび６７ｂの回転量に変換する。また、変換部６７は、モータ７０および７１が発生した駆動力が各ギヤ部６８、６９を介して各回転体６７ａおよび６７ｂに伝達された場合には、この駆動力を操作レバー６６の傾斜角度および傾斜方向に変換する。
【００４０】
モータ７０は、ギヤ部６８を介して変換部６７に含まれる一方の回転体６７ａに対して駆動力を伝達する。同様に、モータ７１は、ギヤ部６９を介して変換部６７に含まれる他方の回転体６７ｂに対して駆動力を伝達する。なお、本実施形態のモータ７０および７１は、モータ軸の回転角度や回転速度をある程度精密に制御することができるステッピングモータ等のモータによって実現されているものとする。
【００４１】
ポテンショメータ７２は、一方の回転体６７ａの回転量を電気信号に変換する。同様に、ポテンショメータ７３は、他方の回転体６７ｂの回転量を電気信号に変換する。
また、制御部８０は、操作部４全体の動作を制御するものであり、移動量算出部８１、可動範囲メモリ８２、反力算出部８３、モータ制御部８４、操作内容出力部８５を含んで構成されている。
【００４２】
移動量算出部８１は、２つのポテンショメータ７２、７３のそれぞれから出力される信号に基づいて、操作レバー６６の移動量（傾斜角度、傾斜方向）を算出する。
可動範囲メモリ８２は、上述したナビゲーションコントローラ１内の可動範囲設定部４６によって設定された可動範囲に関するデータを格納する。
【００４３】
反力算出部８３は、移動量算出部８１によって算出された移動量と可動範囲メモリ８２に格納された可動範囲のデータに基づいて、操作レバー６６に対して加える反力を算出する。ここで、本明細書では、コマンダ６０に対して与えられた操作に対応して操作レバー６６の傾斜角度および傾斜方向が変化した時に、元の位置へ操作レバー６６を戻そうとする抵抗力のことを「反力」と称している。反力算出部８３の詳細動作については後述する。
【００４４】
モータ制御部８４は、反力算出部８３によって算出された反力を実際に発生させるために、モータ７０および７１の駆動制御を行う。
また、モータ制御部８４は、カーソル位置が到着予定位置に達した旨の通知がナビゲーションコントローラ１内の到着予定位置計算部４８から出力されている場合には、モータ７１の回転方向を所定周期で正転および逆転させるよう制御する。これによりコマンダ６０を振動させることができ、コマンダ６０を操作する利用者に対して、到着予定位置であることを知らせることができる。なお、モータ７１ではなくモータ７０の回転方向を所定周期で正転および逆転させるようにして振動を生じさせてもよい。
【００４５】
操作内容出力部８５は、コマンダ６０、押しボタンスイッチ６２、ボリュームつまみ６４のそれぞれに対して与えられた操作指示に対応して、操作内容を示す操作指示データをナビゲーションコントローラ内の入力処理部４０、あるいは他の車載用機器（図示せず）に出力する。
【００４６】
上述したコマンダ６０、操作レバー６６が操作部材に、入力処理部４０、カーソル位置計算部４２、読出制御部２０がスクロール処理手段に、ディスプレイ装置７、地図バッファ１０、地図読出制御部１２、地図描画部１４、ＶＲＡＭ１８、読出制御部２０、画像合成部２４、誘導経路描画部３６が地図表示手段に、可動範囲設定部４６、操作部４が操作制限手段にそれぞれ対応する。また、可動範囲設定部４６が道路形状抽出手段および操作範囲設定手段に、変換部６７、２つのギヤ部６８、６９、２つのモータ７０、７１、移動量算出部８１、反力算出部８３、モータ制御部８４が抵抗力発生手段に、経路探索処理部３２が経路探索手段にそれぞれ対応している。また、到着予定位置計算部４８、変換部６７、ギヤ部６９、モータ７１、モータ制御部８４が振動発生手段に対応している。
【００４７】
（５）ナビゲーション装置の動作
本実施形態のナビゲーション装置はこのような構成を有しており、次にその動作について説明する。
ａ．道路形状に対応してコマンダ６０の可動範囲を設定する動作
図５は、地図画像上に表示されている道路の形状に対応してコマンダ６０の可動範囲を設定する場合の動作手順を示す流れ図であり、主に可動範囲設定部４６において行われる動作内容が説明されている。
【００４８】
可動範囲設定部４６は、地図のスクロールを行う旨の指示（スクロール指示）がなされたか否かを判定する（ステップ１００）。スクロール指示がなされない間は、ステップ１００の判定が繰り返される。
スクロール指示がなされると、ステップ１００で肯定判断がなされ、次に可動範囲設定部４６は、経路誘導モードであるか否かを判定する（ステップ１０１）。なお、経路誘導モードとは、利用者により設定された出発地および目的地を結ぶ経路が探索され、この経路に従って経路誘導が行われている状態をいうものとする。
【００４９】
経路誘導モードである場合には、ステップ１０１で肯定判断がなされ、可動範囲設定部４６は、誘導経路描画部３６から、現在表示対象となっている誘導経路の描画データを取得する（ステップ１０２）。
また、経路誘導モードでない場合には、上述したステップ１０２で否定判断がなされ、可動範囲設定部４６は、地図描画部１４内の道路描画部１６から、現在の表示範囲内に含まれる全ての道路の描画データを取得する（ステップ１０３）。
【００５０】
ステップ１０２またはステップ１０３の処理が行われ、誘導経路あるいは全道路の描画データを取得すると、可動範囲設定部４６は、取得した描画データに基づいて可動範囲テーブルを作成し、操作部４内の可動範囲メモリ８２に格納する（ステップ１０４）。
【００５１】
ここで、可動範囲テーブルの作成方法について具体的に説明する。図６は、経路誘導モードの場合における可動範囲テーブルの作成方法を示す図である。図６（Ａ）は、ディスプレイ装置７の画面上に表示されている地図画像の一例であり、誘導経路が太線で強調表示されている様子が示されている。また、図６（Ｂ）は、可動範囲設定部４６によって作成される可動範囲テーブルについて説明する図である。図６（Ｂ）に示すように、可動範囲設定部４６によって作成される可動範囲テーブルは、表示画面上の位置と１対１に対応したマトリクス状のデータテーブルであり、誘導経路描画部３６から取得した描画データに基づいて、誘導経路に近接する領域（ハッチングにより示されている領域）が「移動可能な範囲（可動範囲）」として設定される。このような可動範囲テーブルが設定されて操作部４に出力されると、設定された可動範囲に含まれる位置にしかコマンダ６０を操作できないように可動方向が制御されることとなる。操作部４における可動方向の制御動作の詳細は後述する。
【００５２】
図７は、非経路誘導モードの場合における可動範囲テーブルの作成方法を示す図である。図７（Ａ）は、ディスプレイ装置７の画面上に表示される地図画像の一例を示し、図７（Ｂ）は、可動範囲設定部４６によって作成される可動範囲テーブルについて示している。
【００５３】
非経路誘導モードの場合における可動範囲テーブルも、基本的には、上述した経路誘導モードの場合と同様にしてその内容が設定される。ただし、非経路誘導モードの場合には、図７に示すように、地図描画部１４内の道路描画部１６から取得した描画データに基づいて、地図画像内に含まれる全ての道路（細街路等、背景として表示されているものは除く）に近接する領域が「可動範囲」として設定される。
【００５４】
なお、上述した図６（Ｂ）および図７（Ｂ）では、図が煩雑になるのを避けるため、可動範囲テーブルのマトリクス数を少なめに表現しているが、実際には、より多いマトリクス数で可動範囲テーブルが設定されているものとする。
次に、可動範囲設定部４６は、コマンダ６０が操作されてカーソル位置が移動したか否かを判定する（ステップ１０５）。カーソル位置が移動すると、ステップ１０５で肯定判断がなされ、可動範囲設定部４６は、上述したステップ１０１に戻り、以降の処理を繰り返すことによって可動範囲テーブルの内容を更新する。
【００５５】
また、カーソル位置が移動しない場合には、上述したステップ１０５で否定判断がなされ、次に可動範囲設定部４６は、スクロールを終了する旨の指示がなされたか否かを判定する（ステップ１０６）。スクロールを終了する旨の指示がなされない間は、ステップ１０６で否定判断がなされ、可動範囲設定部４６は、ステップ１０５に戻って、カーソル位置が移動したか否かの判定以降の処理を繰り返す。
【００５６】
また、スクロールを終了する旨の指示がなされた場合には、上述したステップ１０６で肯定判断がなされ、可動範囲設定部４６は、可動範囲を設定する一連の処理を終了する。
次に、可動範囲テーブルを受け取った操作部４がコマンダ６０の操作方向に制限を与える動作について詳細に説明する。図８は、可動範囲テーブルを受け取った操作部４側の動作手順を示す流れ図であり、主に、制御部８０内の反力算出部８３において行われる動作内容が説明されている。
【００５７】
反力算出部８３は、スクロール指示がなされたか否かを判定する（ステップ２００）。具体的には、本実施形態では、スクロールの開始や終了が可動範囲設定部４６から反力算出部８３に対して通知されるようになっており、この通知の有無を調べることにより、反力算出部８３は、ステップ２００の判定を行う。スクロール指示がなされない間は、ステップ２００の判定が繰り返される。
【００５８】
スクロール指示がなされると、ステップ２００で肯定判断がなされ、次に反力算出部８３は、可動範囲メモリ８２に格納されている可動範囲テーブルを読み出す（ステップ２０１）。
次に、反力算出部８３は、操作レバー６６の移動量を移動量算出部８１から取得する（ステップ２０２）。具体的には、利用者がコマンダ６０を操作して地図画像のスクロールを行うと、コマンダ６０に与えられた操作に対応して操作レバー６６が移動し、この操作レバー６６の移動量が移動量算出部８１によって算出される。
【００５９】
次に、反力算出部８３は、操作レバー６６の移動量に基づいて、カーソル位置を求め、この位置を可動範囲テーブルと比較することにより、カーソル位置が可動範囲外となっているか否かを判定する（ステップ２０３）。
カーソル位置が可動範囲外となっている場合には、ステップ２０３で肯定判断がなされ、次に反力算出部８３は、カーソル位置を可動範囲内に戻す方向に加える反力を算出する（ステップ２０４）。
【００６０】
なお、反力を算出する場合に、その大きさ（各モータ７１、７２が発生するトルクの大きさ）を加減することによって、例えば、コマンダ６０を可動範囲外に動かそうとしてもほとんど動かせないような重い抵抗力を与えることができ、また、可動範囲外に動かそうとした時にある程度の抵抗力がかかりながらも動かすことが可能な状態にすることもできる。すなわち、発生させる反力の大きさを加減することにより、コマンダ６０を操作する利用者の手に伝わる感触を様々に変化させることができる。
【００６１】
反力が算出されると、モータ制御部８４は、この反力の算出結果に基づいて、実際に操作レバー６６に対して反力を発生させるためにモータ７０および７１を駆動する（ステップ２０５）。その後、上述したステップ２０２に戻り、操作レバー６６の移動量を取得する動作以降の処理が繰り返される。
【００６２】
また、カーソル位置が可動範囲内である場合には、上述したステップ２０３で否定判断がなされ、次に、反力算出部８３は、可動範囲メモリ８２に格納されている可動範囲テーブルの内容が更新されたか否かを判定する（ステップ２０６）。可動範囲テーブルが更新された場合には、ステップ２０６で肯定判断がなされ、反力算出部８３は、上述したステップ２０１に戻り、可動範囲テーブルの読み出し動作以降の処理を繰り返す。
【００６３】
また、可動範囲テーブルが更新されていない場合には、上述したステップ２０６で否定判断がなされ、次に反力算出部８３は、スクロールを終了する旨の通知がなされたか否かを判定し（ステップ２０７）、通知がなされた場合には肯定判断を行って、一連の反力算出動作を終了する。
【００６４】
また、スクロールを終了する旨の通知がなされない場合には、上述したステップ２０７で否定判断がなされ、反力算出部８３は、上述したステップ２０２に戻り、以降の処理を繰り返す。
図９は、可動範囲が設定された状態での地図スクロールの様子について説明する図であり、一例として、図中に太線で表示されている誘導経路に沿って可動範囲が設定されている場合の地図スクロールの様子が説明されている。
【００６５】
同図に示すように、スクロール指示が与えられると、その時点での自車位置をカーソル位置Ｃとし、このカーソル位置Ｃを中心に１画面分の領域Ｐが設定されて地図描画データが読み出される。そして、カーソル位置Ｃの移動に伴って領域Ｐが水平方向および垂直方向に移動して地図描画データが随時更新されることにより、地図のスクロールが行われる。この場合に、本実施形態では誘導経路に沿ってコマンダ６０の可動範囲が設定されるため、カーソル位置Ｃの移動方向は、誘導経路に沿った方向（図中において複数の矢印で示されている方向）に制限されることとなる。
【００６６】
ｂ．スクロール時に所定間隔毎の到着予定位置でコマンダ６０を振動させる動作
次に、スクロール時に所定間隔毎の到着予定位置でコマンダ６０を振動させる動作について説明する。ここでは、一例として、「走行時間に換算して一定の時間間隔毎に」という振動条件を設定して、すなわち、予め設定されている誘導経路に沿って所定の時間間隔毎の到着予定位置でコマンダ６０を振動させる動作について説明する。
【００６７】
図１０は、誘導経路に沿って所定の時間間隔毎の到着予定位置でコマンダ６０を振動させる場合の動作手順を示す図であり、主に、到着予定位置計算部４８において行われる動作内容が詳細に説明されている。
到着予定位置計算部４８は、スクロール指示がなされたか否かを判定し（ステップ３００）、指示がなされた場合には、車両位置計算部３０から現在の自車位置を取得する（ステップ３０１）。また、到着予定位置計算部４８は、経路探索処理部３２を介して、誘導経路メモリ３４に格納された誘導経路データを取得する（ステップ３０２）。
【００６８】
次に、到着予定位置計算部４８は、現在の自車位置から誘導経路に沿って走行した場合の旅行時間を計算し（ステップ３０３）、所定の時間間隔毎の到着予定位置を求め、リストを作成する（ステップ３０４）。具体的には、誘導経路に沿った旅行時間については、地図バッファ１０に格納された地図データ（道路ユニット等）から、誘導経路に対応する道路を走行する際のコストに関する情報等を取得することにより計算することができる。
【００６９】
図１１は、到着予定位置計算部４８によって作成される到着予定位置リストの一例を示す図である。本実施形態では、例えば、現在の自車位置から１０分間隔毎に２時間後（１２０分後）までの到着予定位置（緯度、経度）がそれぞれ計算されるものとすると、同図に示すように、現在の自車位置を基準として１０分後、２０分後、……、１２０分後の到着予定位置Ｑ１（ｘ１、ｙ１）、Ｑ２（ｘ２、ｙ２）、……、Ｑ１２（ｘ１２、ｙ１２）がそれぞれ求められる。
【００７０】
次に、到着予定位置計算部４８は、カーソル位置計算部４２から現在のカーソル位置を取得し（ステップ３０５）、スクロールが行われた結果、カーソル位置が到着予定位置に一致したか否かを判定する（ステップ３０６）。具体的には、カーソル位置と到着予定位置が一致したか否かについては、カーソル位置が上述した図１１に示した到着予定位置リストに含まれるいずれかの到着予定位置に一致したか否かを調べることにより判定することができる。
【００７１】
カーソル位置が到着予定位置に一致した場合には、ステップ３０６で肯定判断がなされ、到着予定位置計算部４８は、コマンダ６０に振動を発生させるように操作部４内のモータ制御部８４に指示を出力する（ステップ３０７）。
指示を受け取ったモータ制御部８４は、振動を発生するようにモータ７１を駆動する（ステップ３０８）。具体的には、モータ制御部８４は、上述したようにモータ７１の回転方向を所定周期で正転および逆転させるように制御する。これにより、コマンダ６０に振動が発生し、利用者は、カーソル位置が所定の時間間隔毎の到着予定位置に達したことを知ることができる。その後、到着予定位置計算部４８は、上述したステップ３０５に戻り、カーソル位置の取得動作以降の処理を繰り返す。
【００７２】
また、カーソル位置と到着予定位置が一致していない場合には、上述したステップ３０６で否定判断がなされ、次に到着予定位置計算部４８は、スクロールを終了する旨の通知がなされたか否かを判定し（ステップ３０９）、通知がなされた場合には肯定判断を行って、一連の動作を終了する。
【００７３】
スクロールを終了する旨の通知がなされない間は、上述したステップ３０９で否定判断がなされ、到着予定位置計算部４８は、上述したステップ３０５に戻り、以降の処理を繰り返す。
図１２は、カーソル位置と到着予定位置との関係を概略的に説明する図である。同図に示すように、スクロール指示が与えられると、その時点での自車位置をカーソル位置Ｃとして、コマンダ６０に与えられる操作に対応したスクロール動作が行われる。また、図中に太線で表示されている誘導経路に対応して、１０分間隔毎の到着予定位置Ｑ１、Ｑ２、……が到着予定位置計算部４８によって算出される。そして、カーソル位置Ｃが移動していずれかの到着予定位置に一致した場合にコマンダ６０が振動するので、これによって利用者は、地図の表示位置が到着予定位置に達したことを手に伝わる感触により知ることができる。
【００７４】
このように、本実施形態のナビゲーション装置では、道路の形状に対応してカーソル位置を移動させることができる範囲、すなわち可動範囲を設定することによりコマンダ６０の操作方向に制限を加えており、カーソル位置が可動範囲から外れた場合には、コマンダ６０を用いた操作に対して抵抗力が発生するため、利用者は、地図画像を注視しなくとも、コマンダ６０を操作する際に手に伝わる感触に基づいて道路形状に沿ったスクロールを容易に行うことができ、スクロール時の操作性を向上させることができる。また、地図画像を注視しなくとも、走行道路の実際の距離感を知ることができるという利点もある。
【００７５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、非経路誘導モードの場合におけるコマンダ６０の可動範囲は、全道路に対応して設定されていたが、一方通行等の交通規制を考慮して設定するようにしてもよい。具体的には、交通規制については、地図データの中から交通規制に関する情報（図２（Ｃ）に示したリンクレコードに含まれる道路属性フラグ等）を読み出すことにより把握することができる。可動範囲を設定する際に交通規制の内容を反映させることにより、例えば、一方通行の交通規制が付されており現在の自車位置からは進入不可能な道路がある場合には、この道路に沿った操作をできないようにコマンダ６０の操作範囲を制限することができる。
【００７６】
また、上述した実施形態では、コマンダ６０の形状を手のひらで包んで操作するマウスに類似したものとしていたが、これに限定されるものではなく、ジョイスティック型の操作部等の場合であっても本発明を適用することができる。この場合には、ジョイスティック型の操作部材を上述した操作レバー６６に結合すればよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、走行時間に換算して一定の時間間隔毎という振動条件を設定し、誘導経路に沿って計算した到着予定位置にカーソル位置が一致した場合にコマンダ６０を振動させていたが、コマンダ６０を振動させるタイミング（振動条件）はこれに限定されるものではなく、他にも種々のバリエーションが考えられる。具体的には、例えば、地図スクロール時にカーソル位置が地図上に含まれる各交差点と一致したタイミングで振動を発生させてもよく、また、所定距離（例えば、５ｋｍ）だけカーソル位置が進行する毎に振動を発生させてもよい。また、経路誘導時において、右左折等の進路変更を行う交差点にカーソル位置が一致した場合に振動を発生させてもよい。
【００７８】
また、上述した実施形態では、到着予定位置を計算する際には、地図バッファ１０に格納された地図データから、誘導経路に対応した道路の情報（距離、コスト等）を読み出して、誘導経路に沿って走行した場合の旅行時間を求めていたが、道路交通情報センタ（ＶＩＣＳセンタ）から送られてくるＶＩＣＳ情報を受信するための受信装置をナビゲーション装置内に備えておき、受信したＶＩＣＳ情報に基づいて、旅行時間を求める際のコストに修正を加えるようにしてもよい。リアルタイムで受信されるＶＩＣＳ情報を加味して旅行時間を計算することにより、渋滞発生等の道路状況に対応して、到着予定位置をより精度良く求めることができる。
【００７９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、利用者は、地図画像を注視しなくとも、操作部材を操作する際に手に伝わる感触に基づいて道路形状に沿ったスクロールを容易に行うことができ、スクロール時の操作性を向上させることができる。また、地図画像を注視しなくとも、操作時に手に伝わる感触から道路形状を概略的に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車載用ナビゲーション装置の全体構成を示す図である。
【図２】道路ユニットに含まれる各種のテーブルの詳細な内容を示す図である。
【図３】操作部の外観を示す図である。
【図４】操作部の内部構成について説明する図である。
【図５】地図画像上に表示されている道路の形状に対応してコマンダの可動範囲を設定する場合の動作手順を示す流れ図である。
【図６】経路誘導モードの場合における可動範囲テーブルの作成方法を示す図である。
【図７】非経路誘導モードの場合における可動範囲テーブルの作成方法を示す図である。
【図８】可動範囲テーブルを受け取った操作部側の動作手順を示す流れ図である。
【図９】可動範囲が設定された状態での地図スクロールの様子について説明する図である。
【図１０】誘導経路に沿って所定の時間間隔毎の到着予定位置でコマンダを振動させる場合の動作手順を示す図である。
【図１１】到着予定位置計算部によって作成される到着予定位置リストの一例を示す図である。
【図１２】カーソル位置と到着予定位置との関係を概略的に説明する図である。
【符号の説明】
１ ナビゲーションコントローラ
４ 操作部
７ ディスプレイ装置
１０ 地図バッファ
１２ 地図読出制御部
１４ 地図描画部
１６ 道路描画部
１８ ＶＲＡＭ
２０ 読出制御部
２４ 画像合成部
３０ 車両位置計算部
３２ 経路探索処理部
３４ 誘導経路メモリ
３６ 誘導経路描画部
４０ 入力処理部
４２ カーソル位置計算部
４６ 可動範囲設定部
４８ 到着予定位置計算部
６０ コマンダ
６６ 操作レバー
６７ 変換部
６８、６９ ギヤ部
７０、７１ モータ
７２、７３ ポテンショメータ
８０ 制御部
８１ 移動量算出部
８２ 可動範囲メモリ
８３ 反力算出部
８４ モータ制御部
８５ 操作内容出力部

Claims (4)

1. 車両の走行道路に沿った着目地点の周辺の所定範囲の地図画像を表示する地図表示手段と、
   前記着目地点を移動させることにより、前記地図表示手段による表示範囲を変化させる前記地図画像のスクロール動作を行うスクロール処理手段と、
   前記着目地点の移動指示を与える操作部材と、
   前記着目地点が含まれる前記走行道路の形状に基づいて、前記操作部材の操作方向に制限を加える操作制限手段と、
   を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 請求項１において、
   前記操作制限手段は、
   前記地図表示手段によって表示される前記地図画像に含まれる前記走行道路の形状を抽出する道路形状抽出手段と、
   前記道路形状抽出手段によって抽出された前記走行道路の形状に基づいて、前記操作部材の操作範囲を設定する操作範囲設定手段と、
   前記操作部材の操作範囲が前記操作範囲設定手段によって設定された内容から外れている場合に、前記操作部材を用いた操作に対して抵抗力を生じさせる抵抗力発生手段と、
   を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
3. 請求項１または２において、
   所定の探索条件にしたがって誘導経路の探索を行う経路探索手段をさらに備えており、
   前記操作制限手段は、前記経路探索手段によって探索された前記誘導経路を前記走行道路として、前記操作方向の制限動作を行うことを特徴とするナビゲーション装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記スクロール処理手段によるスクロール動作によって前記着目地点を前記走行道路に沿って移動させた場合に、前記着目地点の位置が所定の振動条件を満たしたときに前記操作部材を振動させる振動発生手段をさらに備えることを特徴とするナビゲーション装置。

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