(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球を模した球形の地球体と、前記地球体を回転可能に支持する地球儀本体と、前記地球体の表面に描かれた地形図の一部の領域を撮像する撮像手段と、前記地形図に対応する地形情報が格納された地形情報メモリと、前記地球体に非接触で対向して配置される画像表示手段と、前記撮像手段から出力される撮像画像データを処理して前記画像表示手段に前記地形情報を表示させる制御手段を備え、
前記制御手段は、撮像した画像データを画像認識することにより、前記撮像された前記地形図の一部の領域の位置情報を検出し、前記撮像手段と前記画像表示手段との相対的な位置関係に基づいて、前記地形情報の一部を前記地形情報メモリから抽出し、その抽出された前記地形情報を前記画像表示手段の画面上に表示することを特徴とする地球儀。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記地球体の表面に描かれた地形図の一部分である第１の領域を撮像し、
前記画像表示手段は、前記地形図の前記第１の領域とは異なる領域である第２の領域に対向して配置され、
前記制御手段は、前記撮像画像データを画像認識することにより前記地形図上の前記第１の領域の位置情報を検出し、その後に、その前記第１の領域の位置情報に基づいて前記第２の領域に相当する地形情報を前記地形情報メモリから抽出し、その抽出された前記第２の領域に相当する地形情報を前記画像表示手段の画面上に表示することを特徴とする請求項１に記載の地球儀。
【請求項３】
前記地球体は前記地球儀本体に対して着脱可能であり、
前記地球儀本体は、前記地球体を取り外し交換可能に支持する支持手段と、前記地球体の装着を検知する装着検知手段を更に備え、
前記装着検知手段により、前記地球体の装着が検知された時に、前記撮像手段が駆動され、前記地球体の装着が検知されていない時に、前記撮像手段の駆動が停止されることを特徴とする請求項２に記載の地球儀。
【請求項４】
前記地球体は前記地球儀本体に対して着脱可能であり、
前記地球体が前記地球儀本体から取り外し交換可能に支持され、
前記地球体の装着に連動して、交換前の前記地形図に対応する前記地形情報が、交換後の前記地球体の表面に描かれた地形図に適合する前記地形情報に置き換えられることを特徴とする請求項２に記載の地球儀。
【請求項５】
前記地球体が所定の一つの位置にあるときの前記第１の領域と前記第２の領域を、それぞれ第１の基準領域と第２の基準領域と定め、
前記制御手段は、前記撮像画像データを画像認識することにより前記地形図上の前記第１の領域の位置情報を検出し、前記第１の基準領域の位置情報から前記第１の領域の位置情報を導出する位置情報変換式を求め、その位置情報変換式を前記第２の基準領域の位置情報に適用することによって前記第２の領域の位置情報を演算し、その演算された前記第２の領域の位置情報に相当する地形情報を前記地形情報メモリから抽出し、その抽出された地形情報を前記画像表示手段の画面上に表示することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の地球儀。
【請求項６】
前記画像表示手段の画面上に表示された画像を拡大または縮小させる倍率変更操作部材を更に備え、
前記画像表示手段の画面上に最初に表示される地形情報は、前記地球体の表面に描かれた地形図と略同一の画像で構成される標準地形図データであり、
前記制御手段は、前記倍率変更操作部材の操作に応じて表示されている地形情報の画像を拡大または縮小させ、その拡大率または縮小率が所定の閾値を超えた場合には、前記標準地形図データとは異なる画像で構成される詳細地形図データを、前記地形情報メモリから抽出し、抽出された詳細地形図データを前記画像表示手段の画面上に表示することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の地球儀。
【請求項７】
前記第１の領域と前記第２の領域は、あらかじめ設定された所定の位置関係になっていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の地球儀。
【請求項８】
前記画像表示手段が前記地球体に非接触で接近した空間上で移動可能に設置され、
前記第１の領域と前記第２の領域の位置関係が変更可能になっていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の地球儀。
【請求項９】
前記画像表示手段の画面上に表示された画像を移動させる操作部材を更に備え、
前記画像表示手段が前記空間上のいずれかの位置に固定された後に、前記制御手段は、前記操作部材の操作に応じて前記第２の領域に相当する地形情報の画像を移動させ、移動後の地形情報の画像の位置を前記第２の領域の位置に置き換えることを特徴とする請求項８に記載の地球儀。
【請求項１０】
前記画像表示手段の空間上の位置を特定する情報を入力する地点情報入力手段を更に備え、
前記画像表示手段が前記空間上のいずれかの位置に固定された後に、前記制御手段は、前記地点情報入力手段から入力された地点情報に基づいて、前記第２の領域の位置を設定することを特徴とする請求項８に記載の地球儀。
【請求項１１】
前記画像表示手段が前記地球体及び前記地球儀本体から分離された状態で、前記地球体に非接触で接近した空間上の位置に設置され、
前記画像表示手段と前記地球儀本体のどちらか一方側に磁界発生器を、他方側にその磁界発生器の位置を検出する磁気センサを備えると共に、前記画像表示手段と前記地球儀本体とを結ぶ有線あるいは無線による通信手段を備え、
前記制御手段は、前記通信手段を介して前記磁気センサと前記磁界発生器を制御し、前記磁気センサの出力を処理することにより、前記地球儀本体に対する前記画像表示手段の相対的な位置関係を検出し、その検出された相対的な位置関係に基づいて、前記第１の領域と前記第２の領域の位置関係を設定することを特徴とする請求項８に記載の地球儀。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地形図上の観察領域に対応した拡大地図画像や詳細な地理情報を画像表示装置に表示する地球儀に関する。
【背景技術】
【０００２】  地球儀は、学習用や室内装飾品として広く使用されている。地球儀には、地球上の国や都市などの位置を俯瞰的に観察できるという特徴がある反面、地球儀の縮尺は非常に小さいため、印刷される図形や文字の情報量が小さく制限されてしまい、地球儀の地形の一部を観察しようとすると、細かい図形や文字のために見辛いという本質的な問題がある。
このため、従来から、地球儀に描かれている地形図の観察しようとする部分を拡大して観察する方法が提案されている。その一つの方法として、拡大レンズを地球儀の表面近くに配置して、ルーペの如くに、レンズを通して地形図を見ることによって、拡大像を観察する方法がある（例えば、特許文献１、２、３参照）。この拡大レンズを用いる方法は、１枚のレンズを付加するだけの簡素な構成でありながら、慣れたルーペの使い方で、観察しようとする部分の拡大像を素早く観察することができるという利点がある。しかし、その拡大像は、印刷された地形図の図形や文字の像であるので、印刷された図形や文字以上の情報を観察することはできない。また、拡大像の焦点合わせ操作も、観察者によっては面倒に感じる場合もある。【０００３】  もう一つの方法として、地形図の観察しようとする部分の位置データを取得して、その位置データに対応する拡大された地図画像を、電子表示装置を用いて表示させる方法がある。この方法では、適切な地図画像データを備えていれば、印刷された図形や文字とは異なる、より細かな地形図や、国の特産物などの、地形以外の地理情報も表示することが可能になる。これは、上記拡大レンズを用いる方法ではなし得ない機能であるが、その反面、拡大レンズを用いる方法では不要であった、観察しようとする部分の位置データを取得するための手段が必要になる。【０００４】  その位置データ取得の一つの方法として、地球表面にタッチセンサを敷き詰め、指かタッチペンで接触することによって、タッチセンサに接触された地形図上の位置データを読み取る方法が提案されている。この方法は、地形図を見ながら、所望の目標地点を、手動で手軽に指定して、その地点の詳細な地図画像を電子表示装置で観察することができる。しかし、この方法では、地球球体の表面にタッチセンサを設ける必要があり、全球体を覆う曲面形状のタッチセンサであることが望ましいが、複雑高価なものになってしまう。そこで、多数個のタッチセンサを複数の地域に分散して配置するようにしたり（特許文献４）、地球球体を球状多面体にして、平面のタッチパネルを多面体の各面に配置する方法（特許文献５）などが提案されているが、それらのどちらも、地球球体の表面の任意の位置を指定できる構成にはなっていない。【０００５】  その位置データ取得の別の方法として、地球儀上の地点に、目標地点の位置データをコード化したバーコード等のパターンを設けて、コード読み取り装置を用いてそのパターンを読み取ることにより、目標地点の位置データを読みとる方法が提案されている（特許文献６、７）。この方法は、地球球体にセンサ等の回路は設けず、ペン状のコード読み取り装置を操作して、非接触、または、接触状態で、目標地点に印刷されたバーコードを読み取ることによって、所望の目標地点を指定して、その地点の詳細な地図画像を電子表示装置で観察することができる。しかし、この方法では、バーコードが設けられている地点しか指定できないという問題や、地球球体に、地形図の地図データとは異なるバーコードパターンを印刷することになるので、バーコードを目立たなくする必要もあり、バーコードの配置構成が困難になるという問題もある。【０００６】  その位置データ取得のさらに別の方法として、地球儀の回転量と回転方向を回転センサを用いて検出し、回転後の目標地点の位置データを求める方法が提案されている（特許文献８）。この方法は、手動や自動によって回転された地球球体の、基準位置からの回転量と回転方向を求めることによって、観察する目標地点の位置データを取得し、その地点の詳細な地図画像を電子表示装置で観察することができる。しかし、この方法では、地球球体や回転軸に回転センサを組み込む必要があるので、機構が複雑で高価なものになるなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭４９−０４０５６５
【特許文献２】実開昭５２−１３４３４７
【特許文献３】実開平０２−１４６６７８
【特許文献４】特開２００２−１８２５５５
【特許文献５】特開２００３−３２３１４０
【特許文献６】特開２００６−０４３０９３
【特許文献７】特開２０１０−０２７０１７
【特許文献８】特開２０１１−０１８００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  上記の如く、電子表示装置を用いて詳細な地図情報を観察する方法は、地球球体に印刷された地形図の図形や文字だけでなく、印刷された図形や文字とは異なる、より詳細な地図画像を表示することも可能になるので、これまでの地球儀にはなかった新しい形態や使い方を実現するものであるが、観察する地形図の位置を特定するための、位置データの取得手段が必要であり、操作性が良く、任意の位置を指定できる、位置データの簡素な取得手段が望まれる。しかし、上記の従来の位置データの取得方法では、地球球体や地形図に、タッチセンサやバーコードや回転センサを組み込む必要があるので、構造が複雑で、コストが高くなる。また、これまで使用されてきたような、地球球体と印刷地図を、そのまま利用することは困難であり、指定できる位置も限定されてしまうことなどの課題があるため、上記電子表示装置を用いる方法の特徴を十分に発揮した地球儀はまだ広く普及するには至っていない。【０００９】  そこで、本発明は、地球球体や地形図に、位置データを取得するための特別な回路や機構やパターンを施さない形態でありながら、観察地点を素早く指定できる、位置データの簡素な取得手段を備えて、観察地点の拡大地図画像や詳細な地理情報を電子表示装置に表示させて観察できる地球儀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】
【００１０】  この目的を達成するために、本発明の地球儀は、地球体と、地球体が回転可能に載置される地球儀台と、地球体の表面の一部を照明して撮像する撮像ブロックと、撮像される地球体の地形図の地点とは離れた地点に接近して置かれた画像表示装置とを備え、撮像画像を画像認識することによって、撮像された地形図の領域の位置や向きを検出し、画像表示装置と撮像ブロックとの相対的な位置関係に基づいて、撮像された領域の図形を画像変換することにより、画像表示される画像表示領域の図形の位置や向きを求め、その画像表示領域に相当する地形図の画像を、撮像ブロック内の地図画像メモリに予め記憶されている地図画像から抽出して、画像表示装置の画面に表示することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、地球儀の地球体や地球体の表面に描かれた地形図に、地点データを取得するための特別な回路や機構やパターンなどの細工を施さない形態でありながら、地球体表面の観察する地点に接近して置かれた画像表示装置に、観察する地点の拡大地図画像や詳細な地理情報を表示させて観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例に係る地球儀の外観図である。
【図２】撮像ユニットと画像表示ユニットの位置関係を示す概略図である。
【図３】第１実施例の回路ブロック図である。
【図４】地球儀の座標系と、撮像及び表示画像の関係を表す図である。
【図５】表示画像抽出処理の概略フローチャートである。
【図６】第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】拡大縮小表示処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図８】標準表示画像データと詳細表示画像データの画像表示倍率との関係を示す模式図である。
【図９】移動表示処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図１０】撮像同期モードと撮像非同期モードにおける、拡大縮小画像表示状態を示す模式図である。
【図１１】第２実施例に係る地球儀の外観図である。
【図１２】第２実施例の回路ブロック図である。
【図１３】相対表示領域指定方式による第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１４】絶対表示領域指定方式による第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第３実施例の外観図である。
【図１６】第３実施例の回路ブロック図である。
【図１７】第３実施例における、画像表示領域の位置を特定する方法を説明するための模式図である。
【図１８】第３実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１９】第３実施例の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の地球儀について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る地球儀の外観図であり、図１（Ａ）は地球を模した球体（以下、地球体と呼ぶ）を地球儀台に取り付けた状態、図１（Ｂ）は地球体を地球儀台から取り外した状態を表している。
【００１４】  ３本の足を持つ地球儀台２に、３個の自由回転可能な支持ボール４が設置されていて、その支持ボール４上に、地球体３が載置されて、図１（Ａ）のように、地球体３の装着状態となる。装着状態での地球体３の直下には、地球儀台２の一部分となる撮像ユニット５が配置されている。地球儀台２の別の一部分には、画像表示ユニット６が配置されている。地球球体３は、地球儀台２から取り外し可能にすることもでき、取り外し可能になっている場合には、図１（Ｂ）のように、地球体３が脱着状態となる。装着と脱着状態は、支持ボール４に対する装脱着状態に連動した、接触式或いは非接触式の装着検知スイッチ３０（不図示）により検知される。
【００１５】  地球体３の装着状態では、支持ボール４と地球体３が接触しており、支持ボール４が自由回転可能であるので、地球体３を手などで触れて任意方向に回転させることができる。
【００１６】  図２は、撮像ユニット５と画像表示ユニット６の位置関係の概略図を示している。地球体３の装着状態では、開口７と地球体３とは非接触であり、所定の距離だけ隔離されている。この状態で、開口７を通して、照明光源３２によって地球体３が照明され、地球体３の一部の地形図が、レンズ８によって撮像素子９に結像されて撮像される。
【００１７】  撮像ユニット５の開口７と地球体３とは、地球体３が支持ボール４によって位置決めされるために、非接触状態になっており、開口７を通して、地球球体３の一部の地形図が撮像される。
【００１８】  画像表示ユニット６は、画像表示ユニット枠１４に画像表示素子１０とモードボタン１１と十字ボタン１２と拡大ボタン１３ａと縮小ボタン１３ｂなどの画像表示ユニットスイッチ２９と、ＬＥＤなどの画像表示ユニット表示素子２８が取り付けられている（図１０参照）。画像表示ユニット６は、地球球体３に非接触で接近して配置されており、画像表示素子１０に対面している地球球３の地点に関する画像が表示されるようになっている。
【００１９】  図３は、第１実施例の回路ブロック図である。撮像ユニット５では、地球体３の一部がＬＥＤなどからなる照明光源３２によって照明され、地球体３の光学像がレンズ８によって撮像素子９に結像され、光電変換される。撮像素子９は、ＴＧ２３で生成される駆動パルス信号により駆動される。光電変換された信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ１５で前処理されて、Ａ／Ｄ１６でデジタル信号に変換され、撮像画像処理回路１７で画像処理されて、メモリ制御回路１９により撮像画像メモリ１８に記憶される。回路全体はＣＰＵ２２によって制御され、照明光源３２を駆動する光源駆動回路３３や、電源２５を制御する電源制御回路２４や、電源スイッチなどの撮像ユニットスイッチ２６や、ＬＥＤなどの撮像ユニット表示素子２７が制御される。地球体３が取り外し可能になっている場合には、地球体３の装着を検知する装着検知スイッチ３０もＣＰＵ２２によって制御される。画像表示ユニット６は、画像表示制御回路２１により制御される画像表示素子１０や、各ボタンに連動する各種画像表示ユニットスイッチ２９や、ＬＥＤなどの画像表示ユニット表示素子２８で構成され、ＣＰＵ２２によって制御される。
【００２０】  上記撮像画像メモリ１８に記憶された撮像データは、メモリ制御回路１９によって読み出され、地図画像メモリ２０内に予め記憶されている参照地図画像と比較され、後述する表示画像抽出処理により表示画像が決定され、その決定された表示画像データが、表示画像処理回路３１により画像表示制御回路２１に送られ、表示画像が画像表示素子１０の画面に表示される。
【００２１】  上記地図画像メモリ２０は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成され、地球体３の表面に描かれた地形図と同等の参照地図画像や、その地形図よりも詳細な参照地図画像のデータや、その地形図に対応するその他の地形情報などが予め記憶されている。また、地図画像メモリ２０は、表面に描かれた地形図が異なる、複数種の地球体３に適合するように、複数種の地形図に対応する複数種の参照地図画像のデータを格納することができる。この場合には、装着されている地球体３に応じて、それら複数種の参照地図画像のデータの中から、必要な参照地図画像のデータが自動もしくは手動にて選択される。自動で選択するには、地球体３の装着に連動して、上記撮像データと参照地図画像が最初に比較される際に、その複数種の参照地図画像の全データが比較対象とされるようにして、合致する参照地図画像が存在する一種類のデータを、以降の比較処理で用いる参照地図画像のデータとして選択すればよい。その選択された参照地図画像のデータが、交換前の参照地図画像のデータに置き換えられて上記比較処理が実行される。手動で選択するには、メニュー画面などを用いて、ユーザーにより必要な参照地図画像データを選択すればよい。
また、地図画像メモリ２０は、その全部または一部のメモリ領域をリムーバブルメモリで構成することができる。地球体３が交換された場合に、その交換された地球体３に適合する参照地図画像データが格納されているリムーバブルメモリに交換することにより、必要な参照地図画像データに迅速に置き換えることができる。
【００２２】  次に、本発明の動作原理について説明する。図４は、地球儀の座標系と、撮像及び表示画像の関係を表す図である。図４（Ａ）は、基準位置における撮像及び表示領域の位置関係を示す図、図４（Ｂ）は、基準位置における撮像及び表示画像を示す模式図、図４（Ｃ）は、回転位置における撮像及び表示領域の位置関係を示す図、図４（Ｄ）は、回転位置における撮像及び表示画像を示す模式図である。
【００２３】  ここでは、地球儀の座標系を、地球体３の中心を原点とする、地球体３の位置に無関係に固定されたＸ、Ｙ、Ｚ軸で定められる３次元空間の直交座標系（以下、固定座標系と呼ぶ）と、地球体３の中心を原点とする、地球体３に設定されたＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸で定められる３次元空間の直交座標系（以下、地球体座標系と呼ぶ）の２つの座標系で表す。固定座標系の座標は（ｘ、ｙ、ｚ）で、地球体座標系の座標は（ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ）で表されるが、地球体座標系の座標（ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ）は、よく知られた緯度角φと経度角λの座標（φ、λ）に変換することができるので、以下、地球体座標系の座標は、座標（φ、λ）で表す。
【００２４】  ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸は、地球体３に固定されているので、地球体３が回転すると、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸は、固定されたＸＹＺ軸に対して相対的に、地球体３の中心の周りに回転することになる。この固定座標系と地球体座標系が取り得る相対的な位置関係の中で、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸が、ＸＹＺ軸に対して置かれる一つの位置を基準位置と定め、その位置にある地球体３の状態を、基準位置にある状態とする。
【００２５】  図４（Ａ）は、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸がＸＹＺ軸に一致する位置を基準位置とした例を示している。ここでは、ＥＹ軸は北極と南極を結ぶ軸、ＥＺ軸はＥＹ軸に直交する経度０度を通る軸、ＥＸ軸はＥＹ軸とＥＺ軸に直交する軸としている。しかし、基準位置は、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸がＸＹＺ軸に一致する位置でなくてもよく、任意の位置から選ぶことができる。また、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸も、極を通る軸であることや、経度や経度の値に限定されることなく、地球体３に任意に設定された直交座標系の軸であってもよい。
【００２６】  固定座標系において、地球体表面の任意の一つの領域を、撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）と定める。そして、撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）から所定距離だけ離れた、地球体表面の任意の一つの領域を、表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）と定める。撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）や表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）は、ここでは、球面四角形の形状になっているが、球面の一部となる任意の形状にすることができる。また、撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）や表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）の大きさや縦横比も、任意の値にすることができる。
【００２７】  地球体３が基準位置にある場合に、その撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する地球体座標系の領域を、基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）と定め、その表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する地球体座標系の領域を、基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）と定める。その基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）の中心位置を、基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ０、λｐ０）とし、その基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）の中心位置を、基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０（φｑ０、λｑ０）とする。
【００２８】  地球体３が基準位置と異なる位置にある場合には、その撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する、地球体座標系の領域を、回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）と定め、その表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する、地球体座標系の領域を、回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）と定める。その回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）の中心位置を、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）とし、その回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）の中心位置を、回転地球体表示中心位置ＣＥＱ１（φｑ１、λｑ１）とする。
【００２９】  基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ０、λｐ０）を通る軸と、基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０（φｑ０、λｑ０）を通る軸とのなす角や、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）を通る軸と、回転地球体表示中心位置ＣＥＱ１（φｑ１、λｑ１）を通る軸とのなす角は、ω０で表される。
【００３０】  表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）は、後述される、表示領域が変更されない表示領域不変方式では、表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）の位置や形が固定されるが、表示領域が変更される表示領域可変方式では、表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）の位置や形は使用条件や表示装置の形態などに応じて変化する。
【００３１】  図４（Ｂ）は、地球体３が基準位置にある場合の、基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）に位置する地球図形ＥＰ０（φ、λ）と、基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）に位置する地球図形ＥＱ０（φ、λ）を模式的に示している。
【００３２】  基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）に位置する地球図形ＥＰ０（φ、λ）を撮像すれば、地球図形ＥＰ０（φ、λ）に対応する基準撮像画像ＩＰ０（φ、λ）が得られる。実際には、地球図形ＥＰ０（φ、λ）は球面四角形であるので、平面の撮像素子で撮像すると、周辺が歪んだ画像になるが、歪みを小さくする光学系を使用したり、撮像画像に対する歪み補正を行う画像処理を施すことにより、その歪みの影響を小さくすることができる。
【００３３】  基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）に位置する地球図形ＥＱ０（φ、λ）に対応する画像が、地球体３の全表面の画像から当該画像が切り出されて、基準表示画像ＩＱ０（φ、λ）として表示される。実際には、地球体３の画像は球面画像であるので、平面画像に変換された表示画像が表示される。
【００３４】  図４（Ｃ）は、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺ軸が基準位置から外れて回転した例を示している。この回転状態では、撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する地球体表面の領域は、基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）から回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）に回転移動し、表示設定領域ＡＱ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する地球体表面の領域は、基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）から回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）に回転移動する。
【００３５】  基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）から回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）への回転は、回転マトリックスＭを用いて、
ＡＥＰ１（φ、λ）＝Ｍ・ＡＥＰ０（φ、λ）      ・・・（１）
と表される。
基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）から回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）への回転も同様に、
ＡＥＱ１（φ、λ）＝Ｍ・ＡＥＱ０（φ、λ）      ・・・（２）
と表される。
【００３６】  図４（Ｄ）は、それら地球体３が回転位置にある場合の、回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）に位置する地球図形ＥＰ１と、回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）に位置する地球図形ＥＱ１（φ、λ）を模式的に示している。
【００３７】  回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）に位置する地球図形ＥＰ１（φ、λ）を撮像すれば、地球図形ＥＰ１（φ、λ）に対応する回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）が得られる。
【００３８】  回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）に位置する地球図形ＥＱ１（φ、λ）に対応する画像は、以下に詳述する表示画像抽出処理を実行することにより、地球体３の全表面の画像から当該画像が切り出されて、上記基準表示画像ＩＱ０と同様に、回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）として表示される。
【００３９】  表示画像抽出処理は、任意の回転量と回転方向の回転が複数回繰り返された地球体であっても、その回転後の地球体の位置と同じ状態を、回転回数が少ない、別の回転動作によって実現することができるという仕組みを利用して、基準撮像画像ＩＰ０（φ、λ）と回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）に基づいて、上記回転マトリックスＭを求めることにより、回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）を得る処理である。
【００４０】  この表示画像抽出処理の一実施例を図５を用いて説明する。図５は、表示画像抽出処理の概略フローチャートである。
【００４１】  この表示画像抽出処理では、基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ、λｐ）が、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ、λｐ）に回転移動する第１回転がなされた後に、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ、λｐ）と地球体中心とを通る軸周りに回転する第２回転がなされるとみなして、回転マトリックスＭを求めることにしている。回転マトリックスＭは、その第１回転マトリックスＭ１で表される回転がなされた後に、第２回転マトリックスＭ２で表される回転がなされるとして、
Ｍ＝Ｍ２・Ｍ１      ・・・（３）
と表すことができる。
以下、中心位置を表す位置ベクトルの大きさは、すべて１に規格化されているものとする。
【００４２】  表示画像抽出処理は、ＣＰＵ２２の内部メモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。ステップＳＴ１で、予め記憶されている基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）を設定する。ステップＳＴ２で、基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）を設定する。表示領域不変方式では、予め記憶されている基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）データが用いられ、表示領域可変方式では、表示位置の情報で補正された基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）データが用いられる。ステップＳＴ３では、現在の回転地球体撮像領域ＡＥＰ１（φ、λ）に位置する地球図形ＥＰ１（φ、λ）を撮像することにより得られた回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）データが、撮像画像メモリ１８からメモリ制御回路１９に読み出される。ステップＳＴ４では、読み出された回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）が、地図画像メモリ２０内に予め記憶されている参照地図画像と比較されて、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の画像認識が実行される。この参照地図画像は、地球体３に印刷されている地図画像と同じ画像データで構成されているので、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）に一致する画像が、参照地図画像のいずれかの場所に存在することになる。この画像比較には、公知の種々のパターンマッチング技術が利用できる。ステップＳＴ５では、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）と参照地図画像との比較の結果が一致したかどうかが判定され、一致しなければ、エラー処理される。比較の結果が一致すれば、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の中心位置に対応する参照地図画像の座標が、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ、λｐ）として抽出される。
【００４３】  ステップＳＴ６では、第１回転マトリックスＭ１が計算される。基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）の基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ０、λｐ０）は固定された位置であるので、その値は予めＣＰＵ２２の内部メモリに格納されている。基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ、λｐ）から回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）の回転軸Ｎ１ベクトルは、基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ０、λｐ０）と回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）と地球体中心を含む面に直交した、地球体中心を含む軸であるから、それぞれの位置ベクトルの外積で表され、
Ｎ１＝ＣＥＰ０×ＣＥＰ１      ・・・（４）
として求められる。
回転角ω１は、基準地球体撮像中心位置ＣＥＰ０（φｐ０、λｐ０）と地球体中心を結ぶ軸と、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）と地球体中心を結ぶ軸のなす角であるから、それぞれの位置ベクトルの内積で表され、
ｃｏｓω１＝ＣＥＰ０・ＣＥＰ１      ・・・（５）
として求められる。
それら回転軸Ｎ１ベクトルと回転角ω１を、公知の任意軸回転式に代入することにより、第１回転マトリックスＭ１を求めることができる。
【００４４】  ステップＳＴ７では、第２回転マトリックスＭ２が計算される。回転軸Ｎ２ベクトルは、回転地球体撮像中心位置ＣＥＰ１（φｐ１、λｐ１）と地球体中心を結ぶ軸であるから、
Ｎ２＝ＣＥＰ１      ・・・（６）
として求められる。
回転角θは、経度線や緯度線に対する、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の面内回転角に相当するので、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）を画像解析することにより検出される。例えば、画像の上下境界線の各中点の経度（λｐｕとλｐｄ）を検出し、
ｔａｎθ＝（λｐｕ−λｐｄ）／ｈ      ・・・（７）
として求められる。ｈは、撮像画像の高さである。
それら回転軸Ｎ２ベクトルと回転角θを、公知の任意軸回転式に代入することにより、第２回転マトリックスＭ２を求めることができる。
【００４５】  ステップＳＴ８では、（３）式に従って、回転マトリックスＭが計算される。
ステップＳＴ９では、（２）式に従って、回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）の座標が計算され、地図画像メモリ２０内の参照地図画像、或いは、参照地図画像に対応する表示用地図画像から、回転地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）に対応する画像が切り出されて、回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）が抽出される。
【００４６】  次に、本発明の第１実施例における動作を図６を用いて説明する。図６は、ＣＰＵ２２の内部メモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される、第１実施例の動作を示すフローチャートである。この第１実施例は、表示領域が固定された表示領域不変方式を採用しているので、地球体座標系における基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）は、予め設定されており、その領域に対応する基準表示画像ＩＱ０（φ、λ）データはＣＰＵ２２の内部メモリなどに記憶されている。
【００４７】  電源スイッチのＯＮ時、あるいは、地球体３が取り外し可能になっている場合で地球体３が装着された時に、この動作が開始される。ステップＳ１で、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦが判定され、電源スイッチがＯＮであれば、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２で、初期化処理がなされる。この初期化処理において、基準撮像画像ＩＰ０（φ、λ）や基準表示画像ＩＱ０（φ、λ）のデータが、内部メモリから読み出されて設定される。
【００４８】  ステップＳ３では、地球体３が地球儀台２に装着されているか否かが、接触式或いは非接触式の装着検知スイッチ３０により検知されて判定される。地球体３が取り外し可能になっていない形態である場合は、このステップの処理は削除される。ステップＳ３で、装着されていない場合は、ステップＳ１１へ進み、撮像処理がＯＦＦになって、照明光源３２は消灯され、撮像素子９は停止状態になる。続くステップＳ１２では、画像表示素子１０の画面上に、装着されていない旨の警告表示がなされ、ステップＳ３に戻って、装着判定が繰り返される。
【００４９】  ステップＳ３で、装着されていると判定された場合は、ステップＳ４へ進み、ステップＳ４では、撮像処理がＯＮになって、照明光源３２が点灯し、撮像素子９が駆動状態になる。この撮像処理では、照明光源３２によって地球体３が照明され、撮像設定領域ＡＰ（ｘ、ｙ、ｚ）に一致する地球図形が撮像されて、地球体３が基準位置にある場合には、基準撮像画像ＩＰ０（φ、λ）データが、地球体が基準位置にない場合には、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）データが、撮像画像メモリ１８に一時格納される。ステップＳ５では、撮像された画像が、後に続く画像処理が実行し得る程度に有効であるかどうかが判定される。ピント外れなどによる画像ボケや画像ブレ、フレア光などによる画像ノイズの影響が大きくて、処理する画像として適切でないと判断されれば、Ｓ１１へ進み、画像表示素子１０の画面上に、撮像画像が有効でない旨の警告表示がなされた後に、ステップＳ３に戻る。
【００５０】  ステップＳ５で、撮像画像が有効であると判定された場合は、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、撮像画像が、記憶されている前回撮像された画像と比較される。第１回目の撮像の場合には、前回撮像画像は所定の初期画像に設定されているので、その初期画像と比較される。ステップＳ７では、その画像の比較により、撮像画像が前回撮像画像と一致していて、変化していないと判断されれば、ステップＳ４に戻って、再び次の撮像が実行される。撮像画像が前回撮像画像と一致していないために、変化したと判断されれば、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、今回撮像された画像が撮像画像メモリ１８に記憶されて、次回の撮像の際には、前回撮像画像とされる。
【００５１】  ステップＳ９では、図５に示された表示画像抽出処理が実行される。
ステップＳ１０では、表示画像抽出処理によって抽出された回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）が、画像表示制御回路２１により画像表示素子１０の画面に表示される。
【００５２】  次に、画像表示ユニット６に配置されている拡大ボタン１３ａか縮小ボタン１３ｂが押された場合の、拡大縮小表示動作を図７を用いて説明する。図７は、拡大縮小表示処理の一実施例を示すフローチャートである。拡大ボタン１３ａか縮小ボタン１３ｂが押されると、ＣＰＵ２２に対するインタラプト処理により、拡大縮小表示処理が実行される。
【００５３】  ステップＳ１０１では、現在画像表示処理中であるかどうかが判定され、画像表示中であれば、ステップＳ１０２へ進み、画像表示中でなければ、拡大縮小表示処理は終了される。ステップＳ１０２で、拡大スイッチがＯＮであるか、縮小スイッチがＯＮであるかが判定され、拡大スイッチがＯＮであれば、ステップＳ１０３へ進み、縮小スイッチがＯＮであれば、ステップＳ１０４へ進む。
【００５４】  ステップＳ１０３では、現在の画像表示倍率Ｍｇに、画像表示拡大率Ｒｕが掛けられて、新たな画像表示倍率Ｍｇが計算される。画像拡大率Ｒｕは１より大きい値であり、画像表示拡大率Ｒｕが掛けられると、画像表示倍率Ｍｇが大きくなる。ステップＳ１０４では、現在の画像表示倍率Ｍｇに、画像縮小率Ｒｄが掛けられて、新たな画像表示倍率Ｍｇが計算される。画像縮小率Ｒｄは、１より小さい値であり、画像縮小率Ｒｄが掛けられると、画像表示倍率Ｍｇが小さくなる。
【００５５】  ステップＳ１０５では、その新たな画像表示倍率Ｍｇが１であって、拡大縮小されない等倍の画像表示であるかどうかが判定され、画像表示倍率Ｍｇが１である場合は、ステップＳ１０６へ進んで、ステップＳ１０６で、標準画像表示モードに切り替えられる。画像表示倍率Ｍｇが１でない場合は、ステップＳ１０７へ進んで、ステップＳ１０７で、拡大表示画像表示モードに切り替えられる。
【００５６】  ステップＳ１０８では、その新たな画像表示倍率Ｍｇが、表示可能な画像表示拡大率であるかどうかが判定され、表示可能な画像表示拡大率の限界である最大画像表示拡大率Ｍｇｍａｘより大きい場合には、拡大縮小表示処理は終了される。新たな画像表示倍率Ｍｇが、最大画像表示拡大率Ｍｇｍａｘ以下であれば、ステップＳ１０９へ進む。
【００５７】  ステップＳ１０９では、その新たな画像表示倍率Ｍｇが、表示可能な画像表示縮小率であるかどうかが判定され、表示可能な画像表示縮小率の限界である最小画像表示縮小率Ｍｇｍｉｎより小さい場合には、拡大縮小表示処理は終了される。新たな画像表示倍率Ｍｇが、最小画像表示拡大率Ｍｇｍｉｎ以上であれば、ステップＳ１１０へ進む。
【００５８】  ステップＳ１１０では、拡大または縮小表示される画像が、地球体３に印刷されている地図画像と同じ画像データである標準表示画像データから抽出されるか、標準表示画像データより細かい地図情報が含まれる詳細表示画像データから抽出されるかが判定される。その新たな画像表示倍率Ｍｇが、表示画像データ選択のしきい値である画像表示倍率識別値Ｔｈｍｇより小さい場合には、ステップＳＴ１１１へ進んで、ステップＳ１１１で、抽出される画像データとして標準表示画像データが用いられ、画像表示倍率識別値Ｔｈｍｇ以上である場合には、ステップＳＴ１１２へ進んで、ステップＳ１１２で、抽出される画像データとして詳細表示画像データが用いられる。図８は、それら標準表示画像データと詳細表示画像データの画像表示倍率との関係を模式的に示している。この図８では、画像表示倍率識別値Ｔｈｍｇが１より大きくなっているが、画像表示倍率識別値Ｔｈｍｇは適宜定めることができ、１と等しい、すなわち、拡大表示の場合には常に、詳細表示画像データが用いられるようにしてもよい。更に、画像表示倍率識別値Ｔｈｍｇは１個としているが、３種類以上の表示画像データを備えて、２個以上の画像表示倍率識別値でそれらの表示画像データを切り替えるように構成してもよい。
【００５９】  ステップＳ１１３では、表示画像データが、標準表示画像データ、または、詳細表示画像データから抽出されて、ステップＳ１１４で、標準、拡大、縮小のいずれかの表示画像が表示される。
【００６０】  次に、画像表示ユニット６に配置されている十字ボタン１２が押された場合の、移動表示動作を図９を用いて説明する。図９は、移動表示処理の一実施例を示すフローチャートである。十字ボタン１２は、左方向スイッチと右方向スイッチと上方向スイッチと下方向スイッチの４個のスイッチで構成される。それらのいずれかのスイッチが押されると、ＣＰＵ２２に対するインタラプト処理により、移動表示処理が実行される。
【００６１】  ステップＳ２０１では、現在画像表示処理中であるかどうかが判定され、画像表示中であれば、ステップＳ２０２へ進み、画像表示中でなければ、移動表示処理は終了される。ステップＳ２０２で、左方向スイッチがＯＮであるかどうかが判定され、左方向スイッチがＯＮであれば、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、現在の水平方向画像表示位置Ｐｑｈに、左方向画像移動量Ｄｌｅｆｔが加算されて、新たな画像表示位置Ｐｑｈが計算されて、ステップＳ２０９へ進む。水平方向画像表示位置Ｐｑｈや垂直方向画像表示位置Ｐｑｖは、基準撮像画像ＩＰ０（φ、λ）や回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の水平方向と垂直方向の座標軸で定められる座標で表した位置である。
【００６２】  ステップＳ２０２で、左方向スイッチがＯＮでなければ、ステップ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、右方向スイッチがＯＮであるかどうかが判定され、右方向スイッチがＯＮであれば、ステップ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、現在の水平方向画像表示位置Ｐｑｈに、右方向画像移動量Ｄｒｉｇｈｔが加算されて、新たな画像表示位置Ｐｑｈが計算されて、ステップＳ２０９へ進む。
【００６３】  ステップＳ２０４で、右方向スイッチがＯＮでなければ、ステップ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、上方向スイッチがＯＮであるかどうかが判定され、上方向スイッチがＯＮであれば、ステップ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、現在の垂直方向画像表示位置Ｐｑｖに、上方向画像移動量Ｄｕｐが加算されて、新たな画像表示位置Ｐｑｖが計算されて、ステップＳ２０９へ進む。
【００６４】  ステップＳ２０６で、上方向スイッチがＯＮでなければ、下方向スイッチがＯＮであることになるので、ステップ２０８へ進み、ステップＳ２０８では、現在の垂直方向画像表示位置Ｐｑｖに、下方向画像移動量Ｄｄｏｗｎが加算されて、新たな画像表示位置Ｐｑが計算されて、ステップＳ２０９へ進む。
【００６５】  ステップＳ２０９では、新たな画像表示位置Ｐｑが、撮像画像に基づいて表示画像抽出処理によって抽出された表示画像ＩＱ１の位置から移動したかどうかが判定される。撮像画像に基づいて抽出された表示画像ＩＱ１の位置に表示画像が表示されるモードを、撮像同期モードとする。地球体３を固定したまま表示画像だけを移動させると、撮像画像に基づいた表示画像ではなくなり、画像表示素子１０に対面している地球球３の地点とは異なる地点の画像が表示されることになるので、この表示モードを撮像非同期モードとする。新たな画像表示位置Ｐｑが、撮像画像に基づいて表示画像抽出処理によって抽出された表示画像ＩＱ１の位置である場合は、撮像同期モードの条件を充たすのので、ステップＳ２１０に進み、ステップＳ２１０で、撮像同期モードに切り替えられる。この後、ステップＳ２１２で、画像表示ユニット表示素子２８を利用した同期表示ＬＥＤが点灯される。新たな画像表示位置Ｐｑが、撮像画像に基づいて表示画像抽出処理によって抽出された表示画像ＩＱ１の位置でない場合は、撮像同期モードの条件を充たすさないので、ステップＳ２１１に進み、ステップＳ２１１で、撮像非同期モードに切り替えられる。この後、ステップＳ２１３で、画像表示ユニット表示素子２８を利用した同期表示ＬＥＤは消灯される。
【００６６】  この後、ステップＳ２１４では、新たな画像表示位置Ｐｑにおける標準表示画像、または、拡大縮小表示画像が、標準表示画像データ、または、詳細表示画像データから抽出されて、ステップＳ２１５で、標準、拡大、縮小のいずれかの表示画像が表示される。
【００６７】  図１０は、撮像同期モードと撮像非同期モードにおける、拡大縮小画像表示状態を模式的に示している。図１０（Ａ）は、最初に撮像画像に基づいて表示画像抽出処理によって抽出された、画像表示倍率Ｍｇが１である標準表示画像ＩＱ１を示している。この状態は撮像同期モードであるので、画面左下にある同期表示ＬＥＤが点灯している。中央部のカーソルは、画像表示中心位置を示す指標であり、不要な場合は削除してもよい。画面右下にあるバー表示は、画像表示倍率Ｍｇを示すものであり、不要な場合は削除してもよい。図１０（Ｂ）は、拡大スイッチが押されて、拡大画像表示された拡大表示画像を示している。表示画像位置は、図１０（Ａ）の位置から変更されていないので、撮像同期モードが保たれ、同期表示ＬＥＤは点灯したままになっている。図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の状態から左方向スイッチが押されて、移動画像表示された移動表示画像を示している。表示画像位置は、図１０（Ａ）の位置から変更されたので、撮像非同期モードに切り替えられて、同期表示ＬＥＤは消灯されている。図１０（Ｄ）は、図１０（Ｂ）の状態から左方向スイッチがＯＮが押された状態、あるいは、図１０（Ｃ）の状態から拡大スイッチが押された状態の表示画像を示している。表示画像位置は、図１０（Ａ）の位置から変更されているので、撮像非同期モードになり、同期表示ＬＥＤは消灯されている。
【００６８】  次に、本発明の第２実施例における動作を説明する。第１実施例では、表示領域が固定された表示領域不変方式を採用しているので、画像表示素子は予め定められた位置に固定されていたが、第２実施例は、表示領域が変更される表示領域可変方式を採用した実施例であり、画像表示領域の位置や形が、使用条件や表示装置の形態などに応じて変化する点が第１実施例と異なる。画像表示領域の位置や形が変化すると、表示領域の位置を特定する必要があるが、この第２実施例では、手動操作により表示領域の位置を定めることを特徴としている。
【００６９】  画像表示装置は、地球儀に取り外し不能に装着された形態であっても、地球儀から取り外し可能な形態であってもよい。また、画像表示装置は、地球儀専用であっても、地球儀用ではない画像表示機能付き携帯端末などの形態であってもよい。図１１は、地球儀から取り外し可能な画像表示ユニット１０１を用いた、第２実施例に係る地球儀の外観図である。地球体３や撮像ユニット５の構成は第１実施例と同じ構成であるが、地球儀台２からは画像表示ユニット１０１を保持するための画像表示ユニット支持レール１０２が配設されている。画像表示ユニット支持レール１０２には、画像表示ユニット支持枠１０３が、図示していない公知のギヤを用いた結合か摩擦を利用した結合によって、画像表示ユニット支持レール１０２上の任意の位置で固定されるように構成されている。画像表示ユニット支持枠１０３には、画像表示ユニット支持台１０４が、画像表示ユニット支持台回転軸１０４に回転自在に取り付けられている。画像表示ユニット支持台１０４には、画像表示ユニット１０１が取り外し可能に装着されている。画像表示ユニット１０１は、画像表示機能付き携帯端末などを流用することができる。画像表示ユニット支持台１０３は、画像表示ユニット支持台回転軸１０４の周りに回転させることができ、回転させた後は、ネジ（不図示）等によって画像表示ユニット支持枠１０３に固定される。このような構成により、画像表示ユニット１０１の位置を変更することが可能になる。
【００７０】  図１２は、第２実施例の回路ブロック図である。撮像ユニット５と画像表示ユニット１０１とが、無線或いは有線の通信によって結ばれる点が、第１実施例の回路構成と異なっている。撮像ユニット５は、第１実施例と同様の構成であるが、撮像側無線通信部１０６と撮像側有線通信部１０８が設けられて、無線通信を行う場合には撮像側アンテナ１０７を通して、有線通信を行う場合には撮像側コネクタ１０９を通して、画像表示ユニット１０１間との通信がなされる。ここでは、無線通信部と有線通信部の両方を備えた構成になっているが、どちらか一つの通信部だけを備える構成であってもよい。画像表示ユニット１０１は、画像表示制御回路１１２により制御される画像表示素子１１０や、各ボタンに連動する各種画像表示ユニットスイッチ１１９や、ＬＥＤなどの画像表示ユニット表示素子１１８で構成され、画像表示ユニット側ＣＰＵ１１３によって制御される。画像表示ユニット側無線通信部１１４と画像表示ユニット側有線通信部１１６が設けられて、無線通信を行う場合には画像表示ユニット側アンテナ１１５を通して、有線通信を行う場合には画像表示ユニット側コネクタ１１７を通して、撮像ユニット５との通信制御が行われる。第１実施例と同様に抽出された表示画像データは、無線通信の場合には、撮像側無線通信部１０６によって電波信号に変換されてアンテナ１０７から送信され、有線通信の場合には、撮像側有線通信部１０８によって有線の通信信号に変換されて撮像側コネクタ１０９を通して送信される。
【００７１】  無線通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷＬＡＮ等の無線通信規格に従う汎用の通信手段や、地球儀の範囲内で限定的に通信し得る専用の無線通信手段を用いることができる。また、有線通信は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等の有線通信規格に従う汎用の通信手段や、地球儀の範囲内で限定的に通信し得る専用の有線通信手段を用いることができる。
【００７２】  第２実施例において、画像表示領域の位置や形を特定するには、２つの方法がある。その一つは、第１実施例では固定されていた基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）の位置や形に対する相対的な変化量を求めることにより、基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を定める方法であり、以下、その方法を相対表示領域指定方式と呼ぶ。もう一つは、基準地球体表示領域を直接的に指定することにより、基準地球体表示領域ＡＥＱ０’を定める方法であり、以下、その方法を絶対表示領域指定方式と呼ぶ。
【００７３】  図１３は、その相対表示領域指定方式による、第２実施例の動作を示すフローチャートである。第１実施例の動作フローチャートである図６のステップＳ８（今回撮像画像の記憶）までは、第２実施例においても同様の処理がなされ、その後の処理が図１３に示されている。第１実施例と同様に、地球体座標系における基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）が、初期値として予め設定されており、その領域に対応する基準表示画像ＩＱ０（φ、λ）データはＣＰＵ２２の内部メモリなどに記憶されている。この第２実施例では、撮像ユニット５と画像表示ユニット１０１の間で、無線又は有線の通信が実行される。図１３の左側には、撮像ユニットの動作を、図１３の右側には、画像表示ユニットの動作を示している。
【００７４】  ステップＳ３０１では、撮像ユニット５の通信初期化が実行済みかどうかが判定され、通信初期化済みであれば、ステップＳ３０３へ進み、通信初期化済みでなければ、ステップＳ３０２へ進み、ステップＳ３０２で、通信初期化処理が実行される。この通信初期化は、画像表示ユニット１０１との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ３０３で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。通信可能な状態になれば、ステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４では、画像表示ユニット１０１からの表示位置変更指令を受信したかどうかが判定され、表示位置変更指令を受信していなければ、表示位置が変更されないので、ステップＳ３０８へ進む。表示位置変更指令を受信していれば、ステップＳ３０５へ進み、ステップＳ３０５では、表示位置変更指令に引き続いて画像表示ユニット１０１から送信される表示位置変位データを受信する。表示位置変位データには、ユーザーの操作により変更設定された、新たな基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０’（φｑ０’、λｑ０’）と基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０（φｑ０、λｑ０）との相対的な回転角ω’と、新たな基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０’（φｑ０’、λｑ０’）と地球体中心を結ぶ軸の周りに面内回転された回転角θ’のデータが含まれている。ステップＳ３０６では、その表示位置変位データを、設定されていた基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）に適用して、新たな基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を算出する。この新たな基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）は、基準地球体表示領域ＡＥＱ０から回転地球体表示領域ＡＥＱ１を求めるための前記（２）や（３）式と同様に、回転マトリックスＭｄｉｓｐ１やＭｄｉｓｐ２を用いて、
ＡＥＱ０’（φ、λ）＝Ｍｄｉｓｐ２・Ｍｄｉｓｐ１・ＡＥＱ０（φ、λ）・・・（８）
の演算を行うことにより求められる。
表示位置変位データの回転角ω’は、その回転マトリックスＭｄｉｓｐ１のパラメータとなる画像中心位置の変位量のデータとして、表示位置変位データの回転角θ’は、その回転マトリックスＭｄｉｓｐ２のパラメータとなる面内回転量のデータとして用いられる。
【００７５】  ステップＳ３０７では、ステップＳ３０６で計算された基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）が図５の表示画像抽出処理における基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）に置き換えられて、ステップＳ３０８で、図５に示された表示画像抽出処理が実行される。表示位置変更指令は、基準地球体表示領域を決定するための指令であるので、表示画像抽出処理における回転マトリックスＭは計算されず、基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）に対応する画像が切り出されて、基準表示画像ＩＱ０’（φ、λ）データが抽出され、基準表示画像として記憶される。ステップＳ３０４で、表示位置変更指令を受信していなければ、基準表示画像ＩＱ０’（φ、λ）からの回転などの、第１実施例と同様の動作がなされる。ステップＳ３０９では、抽出された抽出された表示画像データが画像表示ユニット１０１へ送信される。
【００７６】  画像表示ユニット１０１では、ステップＳ３１０で、画像表示ユニット１０１の通信初期化が実行済みかどうかが判定され、通信初期化済みであれば、ステップＳ３１３へ進み、通信初期化済みでなければ、ステップＳ３１１へ進み、ステップＳ３１１で、通信初期化処理が実行される。この通信初期化は、撮像ユニット５との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ３１２では、初期状態として撮像非同期モードに設定される。ステップＳ３１３で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。ステップＳ３１３で、通信可能な状態になれば、ステップＳ３１４へ進む。ステップＳ３１４では、撮像ユニット５からの表示画像データの受信待機がなされ、表示画像データを受信すれば、ステップＳ３１５へ進み、ステップＳ３１５で、その表示画像データが、画像表示制御回路１１２により画像表示素子１１０の画面に表示される。
【００７７】  ステップＳ３１６では、表示されている画像が、画像表示ユニット１０１に対面している地球体３上の地点の位置及び向きに対応するように、ユーザーが設定するかどうかが判定される。この判定では、第１実施例における撮像同期モード／撮像非同期モードの状態に拘わらずに、ユーザーにより新しい撮影同期状態を設定するかどうかが判定される。ユーザーにより、新しい撮影同期状態を設定しないのであれば、現在の基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）が、地球体３上の地点の位置及び向きに対応していると判断されたことになるので、この処理は終了される。一方、ユーザーにより、新しい基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を設定すると判断されれば、ステップＳ３１７へ進み、ステップＳ３１７で、ユーザーによる表示位置変更操作がなされる。この表示位置変更操作は、第１実施例の十字ボタンや、画像表示ユニット１０１に装備されているタッチパネル（不図示）を用いて、ユーザーにより、画像表示ユニット１０１と対向している地球体３上の地点の位置及び向きに対応するように、画像表示ユニット１０１の画面上で表示画像の中心位置をシフト移動させ、表示画像を回転させることによって、画像中心位置の変位量や、画像の面内回転量を定める操作である。それら変位量と面内回転量が、表示位置変位データとなる。次のステップＳ３１８で、表示位置変更を行ったことを撮像ユニット５に通知する表示位置変更指令送信がなされ、引き続いて、ステップＳ３１９で、表示位置変位データが撮像ユニット５に送信される。次のステップＳ３２０では、撮像同期モードに切り替えられ、第１実施例における移動表示処理と同様に、画像表示ユニット１０１でＬＥＤ等の撮像同期表示がなされる。
【００７８】  以上の処理による相対表示領域指定方式では、撮像画像に基づいて抽出された表示画像を観察しながら、ユーザー操作によって、所望の画像表示位置及び画像の向きになるように、画像表示領域の変更設定をすることができる。画像表示ユニット１０１が固定されれば、画像表示領域の変更設定をした後は、第１実施例と同様に、再度の画像表示領域の変更設定操作を行わなくても、画像表示ユニット１０１に対面している地球球３の地点の画像が表示される。
【００７９】  図１４は、絶対表示領域指定方式による、第２実施例の動作を示すフローチャートである。図１３の相対表示領域指定方式による動作フローチャートと同様に、第１実施例の動作フローチャートである図６のステップＳ８（今回撮像画像の記憶）までは、第２実施例においても同様の処理がなされ、その後の処理が図１４に示されている。撮像ユニット５と画像表示ユニット１０１の間で、無線又は有線の通信が実行される。図１４の左側には、撮像ユニットの動作を、図１４の右側には、画像表示ユニットの動作を示している。この図１４の動作フローチャートは、図１３の動作フローチャートと殆ど同じで、表示位置変更データのみ異なっている。
【００８０】  ステップＳ４０１では、撮像ユニット５の通信初期化が実行済みかどうかが判定され、通信初期化済みであれば、ステップＳ４０３へ進み、通信初期化済みでなければ、ステップＳ４０２へ進み、ステップＳ４０２で、通信初期化処理が実行される。この通信初期化は、画像表示ユニット１０１との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ４０３で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。ステップＳ４０３で、通信可能な状態になれば、ステップＳ４０４へ進む。
ステップＳ４０４では、画像表示ユニット１０１からの表示位置変更指令を受信したかどうかが判定され、表示位置変更指令を受信していなければ、表示位置が変更されないので、ステップＳ４０８へ進む。表示位置変更指令を受信していれば、ステップＳ４０５へ進み、ステップＳ４０５では、表示位置変更指令に引き続いて画像表示ユニット１０１から送信される表示位置指定データを受信する。ステップＳ４０６では、その表示位置指定データに基づいて、新たな基準表示領域ＡＱ０’（φｑ、λｑ）が設定される。
【００８１】  ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で設定された基準表示領域ＡＱ０’（φｑ、λｑ）が基準表示領域ＡＱ０（φｑ、λｑ）に置き換えられて、ステップＳ４０８で、図５に示された表示画像抽出処理が実行される。ステップＳ４０９では、抽出された表示画像データが画像表示ユニット１０１へ送信される。
【００８２】  画像表示ユニット１０１では、ステップＳ４１０で、画像表示ユニット１０１の通信初期化が実行済みかどうかが判定され、通信初期化済みであれば、ステップＳ４１３へ進み、通信初期化済みでなければ、ステップＳ４１１へ進み、ステップＳ４１１で、通信初期化処理が実行される。この通信初期化は、撮像ユニット５との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ４１２では、初期状態として撮像非同期モードに設定される。ステップＳ４１３で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。ステップＳ３１３で、通信可能な状態になれば、ステップＳ４１４へ進む。ステップＳ４１４では、撮像ユニット５からの表示画像データの受信待機がなされ、表示画像データを受信すれば、ステップＳ４１５へ進み、ステップＳ４１５で、その表示画像データが、画像表示制御回路１１２により画像表示素子１１０の画面に表示される。
【００８３】  ステップＳ４１６では、表示されている画像が、画像表示ユニット１０１に対面している地球体３上の地点の位置及び向きに対応するように、ユーザーが設定するかどうかが判定される。この判定では、第１実施例における撮像同期モード／撮像非同期モードの状態に拘わらずに、ユーザーにより新しい撮影同期状態を設定するかどうかが判定される。ユーザーにより、新しい撮影同期状態を設定しないのであれば、現在の基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）が、地球体３上の地点の位置及び向きに対応していると判断されたことになるので、この処理は終了される。一方、ユーザーにより、新しい基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を設定すると判断されれば、ステップＳ４１７へ進み、ステップＳ４１７で、ユーザーによる表示位置変更操作がなされる。この表示位置変更操作は、第１実施例の十字ボタンや、画像表示ユニット１０１に装備されているタッチパネル（不図示）を用いて、画像表示ユニット１０１に対向している地球体３上の地点の位置及び向きに対応するように、所望の表示位置や向きを直接的に指定する。例えば、画像表示ユニット１０１が対面している地球体３上の地点が「東京」であれば、画像表示ユニット１０１の画面上のメニュー操作により、「東京」の文字を入力するか、「東京」の緯度経度値を入力するなどの操作により、「東京」の領域を示す画像領域データが画像表示ユニット１０１で生成される。或いは、画像表示ユニット１０１からは「東京」というデータだけが生成されて、撮像ユニット５内で画像領域データに変換してもよい。表示画像の向きについては、現在の表示画像の向きに合致するように、画像表示ユニット１０１の向きを手動にて調整するか、画像表示ユニット１０１の配置角度を直接的に入力することによって指定される。次のステップＳ４１８で、表示位置変更を行ったことを撮像ユニット５に通知する表示位置変更指令送信がなされ、引き続いて、ステップＳ４１９で、表示位置指定データが撮像ユニット５に送信される。次のステップＳ４２０では、撮像同期モードに切り替えられ、第１実施例における移動表示処理と同様に、画像表示ユニット１０１でＬＥＤ等の撮像同期表示がなされる。
【００８４】  以上の処理による絶対表示領域指定方式では、ユーザー操作によって、所望の画像表示位置及び画像の向きになるように、直接的に画像表示領域の変更設定をすることができる。画像表示ユニット１０１が固定されれば、画像表示領域の変更設定をした後は、第１実施例と同様に、再度の画像表示領域の変更設定操作を行わなくても、画像表示ユニット１０１に対面している地球球３の地点の画像が表示される。
【００８５】  また、上記相対表示領域指定方式と絶対表示領域指定方式を組み合わせて、画像表示領域の変更設定をすることもできる。例えば、絶対表示領域指定方式を用いて、所望の画像表示位置を直接的に指定し、相対表示領域指定方式を用いて、所望の表示画像の向きになるように、画像表示領域の変更設定を行ってもよい。
【００８６】  次に、本発明の第３実施例における動作を説明する。第１実施例や第２実施例では、地球体３の画像を表示する際には、画像表示装置が地球儀に機械的に接続された状態になっていた。第３実施例は、画像表示装置が地球儀から分離した形態を採用した実施例であり、画像表示機能付き携帯端末などを当該画像表示装置として利用可能である点が第１実施例や第２実施例と異なる。第２実施例と同様に、画像表示領域の位置や形が変化することになるので、表示領域の位置を特定する必要があるが、この第３実施例では、磁気センサを用いて表示領域の位置を定めることを特徴としている。
【００８７】  画像表示装置は、地球儀から分離された状態であり、手で持つか別設の保持具で支持されて、地球儀に近づけるようにして使用される。また、画像表示装置は、地球儀専用の画像表示装置であっても、地球儀用ではない画像表示機能付き携帯端末の形態であってもよい。図１５は、地球儀から分離した画像表示ユニット２０１を用いた、第３実施例の外観図である。地球体３や撮像ユニット５の構成は第１実施例や第２実施例と同じ構成であるが、第１実施例や第２実施例のような、地球儀台２には画像表示ユニット２０１を保持するための支持部材は設けられていない。画像表示ユニット２０１の位置は、手動などにより任意に変更することができる。
【００８８】  図１６は、第３実施例の回路ブロック図である。地球儀台２に、３個の磁界発生器２０２、２０３、２０４が追加され、画像表示ユニット２０１に、磁気センサ２０５と姿勢センサ２０６が追加されている点が、第２実施例の回路構成と異なっている。撮像ユニット５は、第２実施例と同様の構成であり、画像表示ユニット２０１間との通信がなされる。画像表示ユニット２０１は、第２実施例と同様に、画像表示素子１１０や、各種画像表示ユニットスイッチ１１９や、画像表示ユニット表示素子１１８が、画像表示ユニット側ＣＰＵ１１３によって制御され、撮像ユニット５との通信制御が行われる。
【００８９】  地球儀台２の３個の足部に、それぞれ第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４が設けられていて、撮像ユニット５のＣＰＵ２２によって制御される。これらの磁界発生器は電磁石などで構成されて、入力された電気信号に応じて磁界を発生させる。
【００９０】  画像表示ユニット２０１には、磁気センサ２０５が設けられている。磁気センサ２０５は、３軸磁気センサで構成され、互いに直交する３方向における、磁界の各強度を検出して、離れた位置に置かれた磁界発生器からの磁界強度を測定する。磁気センサ２０５の出力信号は、画像表示ユニット２０１内のＣＰＵ１１３に入力される。また、画像表示ユニット２０１には、姿勢センサ２０６が設けられている。姿勢センサ２０６は、画像表示ユニット２０１の姿勢の向きを検知し、その出力信号はＣＰＵ１１３に入力される。この姿勢センサ２０６は、加速度センサやジャイロセンサなどから構成された公知のセンサであり、画像表示機能付き携帯端末などに搭載されている。この姿勢センサ２０６は、本発明の第３実施例では、表示画像の面内回転角を検出するために用いられる。
【００９１】  第３実施例においては、画像表示領域の位置や形を特定するために、分離された撮像ユニット５と、撮像ユニット５から分離された画像表示ユニット２０１との間の相対位置を、磁気を利用して検出する方法を用いる。図１７は、第３実施例における、画像表示領域の位置を特定する方法を説明するための模式図である。画像表示ユニット２０１は、図１５に示すように、地球体３の表面近傍に位置している状態で、画像表示ユニット２０１に設けられた磁気センサ２０５により、地球儀台２の３個の足部に置かれた磁界発生器２０２、２０３、２０４からの磁界強度が測定され、ＣＰＵ１１３によって磁界発生器２０２、２０３、２０４の磁気ベクトルが演算される。この第３実施例においては、その磁気ベクトルの方向を示す値が検出されて、撮像ユニット５に送信され、撮像ユニット５のＣＰＵ２２によって画像表示ユニット２０１の地球体３に対する相対位置が、以下に述べる関係式に基づいて求められる。
【００９２】  地球儀台２には、第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４が、いずれも、地球体中心からの距離が等しい位置に置かれていて、第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４の、地球体３の中心からの位置ベクトルは、それぞれ、Ａ１（ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ１ｚ）、Ａ２（ａ２ｘ、ａ２ｙ、ａ２ｚ）、Ａ３（ａ３ｘ、ａ３ｙ、ａ３ｚ）と表され、いずれも既知の値である。第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４の、地球体中心からの距離を半径とする仮想的な球体（以下仮想球と呼ぶ）２０７の表面に、磁気センサ２０５が置かれているものとする。図１７に、その仮想球１２５を点線で示している。磁気センサ２０５の位置ベクトルは、ＳＰ（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）と表わされる。
【００９３】  磁気センサ２０５により検出される、第１磁界発生器２０２の磁気ベクトルの方向角をα、第２磁界発生器２０３の磁気ベクトルの方向角をβ、第３磁界発生器２０４の磁気ベクトルの方向角をγとすれば、それらの方向角は、第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４の位置ベクトルＡ１、Ａ２、Ａ３と、磁気センサ２０５の位置ベクトルＳＰの間の角度になるので、磁気センサ２０５の位置ベクトルＰと、第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４の位置ベクトルＡ１、Ａ２、Ａ３との内積を求めることにより、（９）（１０）（１１）式が得られる。
ｐｘ・ａ１ｘ＋ｐｙ・ａ１ｙ＋ｐｚ・ａ１ｚ＝Ｒ２ｃｏｓ（π−２α）・・・（９）
ｐｘ・ａ２ｘ＋ｐｙ・ａ２ｙ＋ｐｚ・ａ２ｚ＝Ｒ２ｃｏｓ（π−２β）・・・（１０）
ｐｘ・ａ３ｘ＋ｐｙ・ａ３ｙ＋ｐｚ・ａ３ｚ＝Ｒ２ｃｏｓ（π−２γ）・・・（１１）
この３個の式では、ｐｘ、ｐｙ、ｐｚだけが未知数であるので、（９）（１０）（１１）式の連立方程式を解くことにより、ｐｘ、ｐｙ、ｐｚの値を求めることができる。そして、それらｐｘ、ｐｙ、ｐｚの値を座標変換することにより、新しい基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を定めるための基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０’（φｑ０’、λｑ０’）の座標φｑ０’、λｑ０’が得られる。
【００９４】  新たな基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０’（φｑ０’、λｑ０’）と地球体中心を結ぶ軸の周りに面内回転された回転角θ’は、画像表示ユニット２０１内のＣＰＵ１１３が姿勢センサ２０６からの出力信号を演算処理することによって得られる。その回転角θ’は、第２実施例では、表示画像の面内回転角として得られたが、第３実施例では、画像表示ユニット２０１自体の姿勢角度として検出される。以上のようにして得られた、基準地球体表示中心位置ＣＥＱ０’（φｑ０’、λｑ０’）の座標φｑ０’、λｑ０’と、地球体中心を結ぶ軸の周りに面内回転された回転角θ’のデータが、撮像ユニット５に送信されて、第２実施例と同様に、新たな基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）が設定される。
【００９５】  図１８と図１９は、第３実施例の動作を示すフローチャートである。第１実施例の動作フローチャートである図６のステップＳ８（今回撮像画像の記憶）までは、第３実施例においても同様の処理がなされ、その後の処理が図１８と図１９に示されている。第１実施例と同様に、地球体座標系における基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）が、初期値として予め設定されており、その領域に対応する基準表示画像ＩＱ０（φ、λ）データはＣＰＵ２２の内部メモリなどに記憶されている。この第３実施例では、撮像ユニット５と画像表示ユニット２０１の間で、無線又は有線の通信が実行される。図１８には、撮像ユニットの動作が示され、図１９には、画像表示ユニットの動作が示されている。
【００９６】  ステップＳ５０１では、撮像ユニット５の通信初期化が実行される。この通信初期化は、画像表示ユニット２０１との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ５０２で、通信可能な状態になれば、ステップＳ５０３へ進む。ステップＳ５０３で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。通信可能な状態になれ、ステップＳ５０４へ進む。ステップＳ５０４では、画像表示ユニット２０１からの表示位置変更指令を受信したかどうかが判定され、表示位置変更指令を受信していなければ、表示位置が変更されないので、ステップＳ５１４へ進む。表示位置変更指令を受信していれば、ステップＳ５０５へ進み、ステップＳ５０５では、表示位置変更指令に引き続いて画像表示ユニット２０１から送信される磁界発生器駆動指令を受信したかどうかが判定され、磁界発生器駆動指令を受信していなければ、ステップＳ５０８へ進む。磁界発生器駆動指令を受信していれば、ステップＳ５０６へ進み、ステップＳ５０６では、磁界発生器駆動指令と共に送信される磁界発生器番号Ｎｍａｇを受信する。ステップＳ５０７では、その受信した磁界発生器番号Ｎｍａｇの磁界発生器を駆動させ、ステップＳ５０８で、磁界発生器停止指令の受信を待つ。磁界発生器停止指令を受信すれば、ステップＳ５０９へ進み、ステップＳ５０９で、その磁界発生器番号Ｎｍａｇの磁界発生器の駆動を停止させる。続くステップＳ５１０では、磁気方向データを受信したかどうかが判定され、磁気方向データを受信していなければ、ステップＳ５０５へ戻り、次の磁界発生器番号の磁界発生器駆動指令を待つ。磁気方向データを受信していれば、ステップＳ５１１へ進み、ステップＳ５１１では、受信した磁気方向データを用いて、画像表示ユニット２０１の表示位置指定データである位置座標値が演算される。ステップＳ５１２では、その表示位置指定データを、新たな基準表示領域ＡＱ０’（φｑ、λｑ）が設定される。
【００９７】  次のステップＳ５１３では、ステップＳ５１２で設定された基準表示領域ＡＱ０’（φｑ、λｑ）が基準表示領域ＡＱ０（φｑ、λｑ）に置き換えられて、ステップＳ５１４で、図５に示された表示画像抽出処理が実行される。ステップＳ５１５では、抽出された表示画像データが画像表示ユニット２０１へ送信される。
【００９８】  画像表示ユニット２０１では、画像表示ユニット２０１の通信初期化が実行済みかどうかが判定され、通信初期化済みであれば、ステップＳ５１９へ進み、通信初期化済みでなければ、ステップＳ５１７へ進み、ステップＳ５１７で、画像表示ユニット２０１の通信初期化が実行される。この通信初期化は、撮像ユニット５との通信の準備段階であり、使用する通信手段の通信プロコトルに従い、通信可能な状態に設定される。ステップＳ５１８では、初期状態として撮像非同期モードに設定される。ステップＳ５１９で、通信可能な状態にならなければ、何らかの異常状態であるので、警告を表示するなどの処理（不図示）を行って、この処理を終了する。ステップＳ５１９で、通信可能な状態になれば、ステップ５２０へ進む。ステップＳ５２０では、撮像ユニット５からの表示画像データの受信待機がなされ、表示画像データを受信すれば、ステップ５２１へ進み、ステップＳ５２１で、その表示画像データが、画像表示制御回路１１２により画像表示素子１１０の画面に表示される。
【００９９】  ステップＳ５２２では、表示されている画像が、画像表示ユニット２０１に対面している地球体３上の地点の位置及び向きに対応するように、ユーザーが設定するかどうかが判定される。この判定では、第１実施例における撮像同期モード／撮像非同期モードの状態に拘わらずに、ユーザーにより新しい撮影同期状態を設定するかどうかが判定される。ユーザーにより、新しい撮影同期状態を設定しないのであれば、現在の基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）が、地球体３上の地点の位置及び向きに対応していると判断されたことになるので、この処理は終了される。一方、ユーザーにより、新しい基準地球体表示領域ＡＥＱ０’（φ、λ）を設定すると判断されれば、ステップＳ５２３へ進み、ステップＳ５２３で、ユーザーによる表示位置変更操作がなされる。この表示位置変更操作は、画像表示ユニット２０１に装備されているタッチパネル（不図示）などを用いて、表示位置変更のための、磁気センサ２０５を用いた画像表示ユニット２０１の位置検出や、姿勢センサ２０６を用いた画像表示ユニット２０１の姿勢の検出の開始指示がなされる。
【０１００】  ステップＳ５２４では、表示位置変更を行ったことを撮像ユニット５に通知する表示位置変更指令送信がなされ、引き続いて、地球儀台２の３個の足部に設置されている、第１磁界発生器２０２、第２磁界発生器２０３、第３磁界発生器２０４のいずれかを駆動させる磁界発生器駆動指令が実行される。ステップＳ５２５では、磁界発生器番号Ｎｍａｇの初期値である１がセットされ、ステップＳ５２６で、磁界発生器の番号Ｎｍａｇが付加された磁界発生器駆動指令送信がなされる。いずれかの磁界発生器が駆動されれば、ステップＳ５２７で、その駆動された磁界発生器からの磁界が、磁気センサ２０５により検出されて、画像表示ユニット２０１内のＣＰＵ１１３により、その磁界発生器の磁気方向を示すデータが検出される。そして、ステップＳ５２８で、磁気方向データが検出できれば、ステップＳ５２９へ進み、ステップＳ５２９で、磁界発生器番号Ｎｍａｇの磁界発生器の駆動を停止する指令送信がなされる。次いで、ステップＳ５３０で、磁界発生器番号Ｎｍａｇがインクリメントされて、ステップＳ５３１で、Ｎｍａｇが所定の個数である３より大きい値になったかどうかが判定され、Ｎｍａｇが３以下であれば、ステップＳ５２６へ戻って、次の磁界発生器番号Ｎｍａｇの磁界発生器駆動指令がなされる。３個の磁界発生器のすべての駆動が終了すれば、ステップＳ５３２へ進んで、ステップＳ５３２で、３個の磁界発生器に対するそれぞれの磁気方向データが取得できたかどうかが判定され、全磁気方向データが取得できていなければ、ステップＳ５２５へ戻って、再度、磁界発生器の駆動指令が実行される。全磁気方向データが取得できていれば、ステップＳ５３３で、磁気方向データが送信される。続くステップＳ５３４では、撮像同期モードに切り替えられ、第１実施例における移動表示処理と同様に、画像表示ユニット２０１でＬＥＤ等の撮像同期表示がなされる。
【０１０１】  以上の処理による第３実施例では、地球儀１から分離された画像表示ユニット２０１であっても、磁気センサと磁界発生器を用いて、画像表示ユニット２０１の相対的な位置を検出することにより、画像表示ユニット２０１に対面している地球球３の地点の画像が表示される。
【０１０２】  以上説明した本実施形態の地球儀は、以下のように変形することができる。
（変形例１）上述した第１実施例では、地球球体３は地球儀台２から取り外し可能になっていたが、地球球体３が回転軸に取り付けられている形態であってもよい。
【０１０３】  （変形例２）また、第１実施例では、地球体３が支持ボール４上に載置され、地球体３を支持したまま任意の方向に回転できるようになっていたが、支持ボール以外の支持部材を用いて、地球体３を支持できる支持したまま任意の方向に回転できるようにしてもよい。例えば、弾性体やベアリングで構成された支持部材であってもよい。更に、地球体３を支持したまま任意の方向に回転できる構成ではなく、取り外した状態で地球体３を手動にて回転し、回転された地球体３を再び地球儀台２に載置する構成であってもよい。例えば、地球体３を強磁性体の金属材料を含む形態とし、地球儀台２に磁石を設置する構成であれば、地球体３が取り外し可能でありながら、任意の位置で地球体３を支持することができる。
【０１０４】  （変形例３）また、第１実施例では、撮像ユニット５が、装着状態での地球体３の直下の、地球儀台２の一部に設置されていたが、撮像ユニット５の位置は、装着状態での地球体３の直下であることに限定されない。例えば、従来型の地球儀の弓部や、地球体３の頭部に撮像ユニット５を配置してもよい。
【０１０５】  （変形例４）また、第１実施例では、画像表示ユニット６が、地球儀台２から延びた両像表示ユニット枠１４に取り付けられた構成になっていたが、画像表示ユニット６の位置は、地球儀台２から延びた枠に設置されることに限定されない。例えば、従来型の地球儀の弓部や、地球儀台２以外の固定部材に配置してもよい。
【０１０６】  （変形例５）また、第１実施例では、照明光源３２によって地球体３が照明されていたが、その照明光源３２の種類や個数などは任意に選ぶことができる。
【０１０７】  （変形例６）また、第１実施例では、パターンマッチング技術を用いて回転撮像画像ＩＰ１の画像認識が実行されたが、回転撮像画像ＩＰ１の画像認識は、パターンマッチング技術を用いることに限定されない。回転撮像画像ＩＰ１が特定できる画像認識技術であれば、如何なる方法を用いてもよい。例えば、地形図の緯度線と経度線を検知して認識することにより、回転撮像画像ＩＰ１の領域を画像認識してもよい。
【０１０８】  （変形例７）また、第１実施例では、撮像画像メモリ１８と地図画像メモリ２０などの用途別のメモリ構成になっていたが、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの汎用の不揮発性メモリと、ＲＡＭなどの汎用の揮発性メモリを備えて、それらのメモリ領域を用途に応じて切り替えて制御してもよい。
【０１０９】  （変形例８）上述した第２実施例では、画像表示ユニット支持枠１０３が、画像表示ユニット支持レール１０２上の任意の位置で固定されるように構成され、画像表示ユニット支持枠１０３に回転自在に取り付けられた画像表示ユニット支持台１０４に、画像表示ユニット１０１が取り外し可能に装着されていたが、画像表示ユニット１０１が任意の位置に移動可能で、移動後に固定される構成であれば、如何なる機構であってもよい。例えば、マジックハンド機構を設けて、画像表示ユニット１０１を設置してもよい。
【０１１０】  （変形例９）上述した第２実施例では、撮像ブロック５と画像表示ユニット１０１とが、無線或いは有線の通信によって結ばれる構成になっていたが、通信制御を行わないで、ケーブルで直結してもよい。この場合には、ケーブルの引き回しのためにスペース上の制約が生まれるが、通信制御による規模増大の問題を回避することができる。
【０１１１】  （変形例１０）上述した第２実施例では、絶対表示領域指定方式で、画像表示ユニット１０１の所望の表示位置や向きを、画像表示ユニット１０１の画面上のメニュー操作により、直接的に指定していたが、画像表示ユニット１０１の画面に、当該表示画像とは別の地球図形を模式的に表示させ、その模式的な地球図形の所望の地点を、十字ボタンやタッチパネルを用いて直接的に指定してもよい。
【０１１２】  （変形例１１）上述した第３実施例では、磁気センサ２０５を用いて、画像表示ユニット２０１の位置検出を行い、姿勢センサ２０６を用いて、画像表示ユニット２０１の姿勢の検出を行っていたが、第２実施例の絶対表示領域指定方式の如くに、画像表示ユニット２０１が地球儀から分離した形態でありながら、画像表示ユニット２０１の表示位置や向きを直接的に指定してもよい。また、その直接的指定方法として、上記変形例１０と同様に、画像表示ユニット２０１の画面に、当該表示画像とは別の地球図形を模式的に表示させ、その模式的な地球図形の所望の地点を、十字ボタンやタッチパネルを用いて直接的に指定することもできる。その指定が完了した後は、撮像同期モードに切り替わり、地球体３の回転に同期して上記の当該表示画像が画像表示ユニット２０１の画面に表示される。
【０１１３】  （変形例１２）上述した第３実施例では、磁気センサ２０５は磁気ベクトルの方向のみを検知していたが、磁気ベクトルの大きさも検出し、磁界発生器の位置を検出できる精度があれば、磁界発生器を１個にすることもできる。また、画像表示ユニット２０１に置かれた磁気センサ２０５を用い、地球儀台２に置かれた磁界発生器の位置を検出していたが、地球儀側に磁気センサを設けて、画像表示ユニット２０１に置かれた磁石の位置を検出する構成であってもよい。
【０１１４】  以上説明したように、本実施形態によれば、地球儀の地球体や地球体の表面に描かれた地形図に、地点データを取得するための特別な回路や機構やパターンなどの細工を施さない形態でありながら、地球体表面の観察しようとする地点に接近して置かれた画像表示装置に、観察する地点の拡大地図画像や詳細な地理情報を表示させて観察することができる。
更に、本実施形態によれば、以下のような効果も得られる。
【０１１５】  （１）地球儀の外部に置かれた、例えば、画像表示機能付き携帯端末や画像表示機能付き撮影装置の撮影機能を利用して、本発明と同様の、地球体表面の地形図を撮影して画像認識を行い、その地点の拡大地図画像や詳細な地理情報を表示させる方法も考えられるが、その場合には、撮影レンズの焦点距離や撮影画角の制限があるために最短撮影距離が長くなり、その画像表示機能付き携帯端末を地球体に接近して置くことが困難になる。また、その画像認識を精確に実行するためには、被写体の明るさが十分高いことや静止状態であることなどの撮影条件が適切でなければならず、煩雑な撮影条件設定作業が必要になってしまう。しかし、本実施形態によれば、撮像ブロックが地球儀に固定され、撮影距離も十分確保できるので、結像条件が緩和されるため、比較的安価な撮影レンズを使用することができる。更に、固定された専用の照明光源により地球体を均一に照明でき、不要な外部光除去のための遮蔽壁も、地球儀として違和感を与えない程度に設置することができるので、安定した撮影画像が得られ、精度の高い画像認識を行うことができる。
【０１１６】  （２）また、本実施形態によれば、画像表示ユニットは撮像ユニットから分離され、撮像ユニットは、ユーザーが観察する地点とは離れた地点を撮像しているので、撮像ユニットを、例えば地球儀台の中などの目立たない場所に格納することができ、ユーザーは、観察する地点に画像表示ユニットを接近して置くことにより、表示画像の観察に集中することができる。
【０１１７】  （３）また、本実施形態によれば、地球体を取り外すことができ、地球体自体に特別な細工が施されていないので、低価格な地球体を交換するという地球儀システムを構築することもできる。その地球儀システムでは、地形図が異なった地球体に交換することにより、違った観点から地球儀を鑑賞することも容易になり、国境線や国名などが刷新された新しい地形図の地球儀に置き換えることも可能になる。
【符号の説明】  １：地球儀、２：地球儀台、３：地球体、４：支持ボール、５：撮像ユニット、６、１０１、２０１：画像表示ユニット、８：レンズ、９：撮像素子、１０、１１０：画像表示素子、１８：撮像画像メモリ、２０：地図画像メモリ、３０：装着検知スイッチ、３２：照明光源、１０２：画像表示ユニット支持レール、２０２、２０３、２０４：磁界発生器、２０５：磁気センサ、２０６：姿勢センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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