特許 6644429 地球儀

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6644429

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】地球儀

(51)【国際特許分類】

   G09B 27/08 20060101AFI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G09B27/08

【請求項の数】16

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2016-187557(P2016-187557)

(22)【出願日】2016年9月6日

(65)【公開番号】特開2018-41052(P2018-41052A)

(43)【公開日】2018年3月15日

【審査請求日】2018年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】515125850

【氏名又は名称】青木 秀子

(74)【代理人】

【識別番号】100081433

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 章夫

(72)【発明者】

【氏名】青木 輝人

【審査官】 前地 純一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２１２０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 牧野 秀夫 外３名，ＴＶカメラを用いた視覚障害者用地球儀案内システムの開発，電気学会論文誌Ｃ，日本，社団法人電気学会，１９９４年 ９月２０日，第114-C巻 第10号，p.1001〜1008

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ２３／００−２９／１４

(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地形情報メモリから地形情報の一部を抽出し、抽出した地形情報を前記画像表示手段に表示させる制御手段を備え、
前記制御手段は、前記撮像画像データで撮像した画像データと、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と、前記地球体が前記撮像手段に対して相対移動したときの移動ベクトルに基づいて前記地形情報の一部を抽出することを特徴とする地球儀。

【請求項2】

前記制御手段は、撮像した第１画像データを画像認識することにより、前記撮像した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、前記地形情報の第１の一部を前記地形情報メモリから抽出する第１画像抽出処理と、新たに撮像した第２画像データの第１画像データからの移動ベクトルを検出することにより、前記地形情報の第２の一部を前記地形情報メモリから抽出する第２画像抽出処理を実行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】

前記地球体を回転可能に支持して当該地球体の回転に伴って回転される前記地球儀本体に設けられた複数の支持ボールと、
前記支持ボールの回転方向と回転量を検出する回転エンコーダとが設けられ、
前記制御手段は、前記回転エンコーダからの出力に基づいて、前記撮像した領域の位置からの移動ベクトルを検出することを特徴とする請求項２に記載の地球儀。

【請求項4】

前記画像表示手段は移動可能に支持部材に搭載されており、
前記画像表示手段の位置を検出する位置検出エンコーダを更に備え、
前記制御手段は、前記位置検出エンコーダの検出信号に基づいて、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を検出することを特徴とする請求項２又は３に記載の地球儀。

【請求項5】

前記画像表示手段が待避位置と所定の観察位置に移動可能に支持部材に搭載されていて、
その支持部材が、前記所定の観察位置に移動した際に、前記画像表示手段の表示が開始され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】

前記撮像手段と前記画像表示手段が一体の撮像表示ユニットとして構成され、
前記撮像表示ユニットが、前記地球体に非接触で対向して配置され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】

前記撮像表示ユニットの撮像手段における撮像光学系が、光路上の一部に反射光学素子を設けた屈曲光学系で構成されることを特徴とする請求項６に記載の地球儀。

【請求項8】

前記撮像表示ユニットの撮像手段からのスルー画像を、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６に記載の地球儀。

【請求項9】

前記抽出された前記地形情報が前記画像表示手段の画面上に表示されるまでの間に、前記撮像表示ユニットの撮像手段からのスルー画像を、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６に記載の地球儀。

【請求項10】

前記画像表示手段は前記地球儀本体又は前記支持部材に取り外し可能に搭載されていて、
前記画像表示手段の位置を検出する位置検出エンコーダを更に備え、
前記制御手段は、前記位置検出エンコーダの検出信号に基づいて、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を検出し、前記地形情報の前記第１の一部、及び／又は、前記第２の一部を前記地形情報メモリから抽出し、この抽出した前記地形情報を前記画像表示手段に有線、或いは、無線の通信手段によって送信することを特徴とする請求項４又は５に記載の地球儀。

【請求項11】

前記地形情報を受信するネットワーク通信手段を更に備え、
前記制御手段は、ネットワーク通信手段により受信した前記地形情報の一部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１０のいずれかに記載の地球儀。

【請求項12】

前記ネットワーク通信手段が前記画像表示手段に設けられ、
前記制御手段は、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を検出し、その相対的な位置関係のデータを前記画像表示手段に有線、或いは、無線の通信手段によって送信し、前記画像表示手段が前記ネットワーク通信手段により受信した前記地形情報の一部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１１に記載の地球儀。

【請求項13】

前記撮像した第１画像データの前記画像認識は、前記撮像した第１画像データと予め記憶されている参照地図画像データと比較することによって実行され、その参照地図画像データは、地球儀組み立て時に個体ごとに地球体を撮影して得られた地図画像データであることを特徴とする請求項２ないし１２のいずれかに記載の地球儀。

【請求項14】

前記抽出された前記地形情報が前記画像表示手段の画面上に表示された後に非表示状態になった場合に、再表示操作手段を操作することにより、再度の第１画像抽出処理、或いは、第２画像抽出処理を行うことなく、格納されている前記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請求項２ないし１３のいずれかに記載の地球儀。

【請求項15】

前記抽出された前記地形情報は、情報の異なる複数の地形情報データセットからなり、
その複数の地形情報データセットの一部、または全部が組み合わ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請求項２ないし１４のいずれかに記載の地球儀。

【請求項16】

前記複数の地形情報データセットは、画像情報と複数の言語別に分かれた複数の文字情報からなり、
前記画像情報と前記複数の文字情報の内の一つの文字情報が重畳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請求項１５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】

そのような課題を解決するために、本出願人が先に出願した特願２０１５−９６８９７号において、地球球体と、地球球体が回転可能に載置される地球儀台と、地球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という新しい形態の地球儀を提案している。

【0010】

その特願２０１５−９６８９７号に記載された発明によれば、地球儀の地球球体や地球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、地球球体表面の見たい地点に接近して置かれた画像表示ユニットに、見たい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。

【0011】

しかしながら、そこに開示されている地球儀には、画像抽出後の、地球球体と画像表示ユニットの相対移動時の処理や、スルー画像表示や、画像表示ユニットの位置検出を行うエンコーダや、撮像光学系などについての具体的構成は詳細には述べられておらず、改良の余地が多く残されていた。

【0012】

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画像表示ユニットに表示させて観察できる、更に改良された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】

【0013】

この目的を達成するために、本発明の地球儀は、地球球体と、地球球体が回転可能に載置される地球儀台と、地球球体の表面の一部を撮像する撮像ユニットと、地球球体に接近して置かれた画像表示ユニットとを備え、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、画像表示ユニットと撮像ユニット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、画像表示される面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や地理情報の画像を、画像表示ユニットの画面に表示することを特徴としている。

【0014】

また、本発明の地球儀は、撮像画像を画像認識する第１画像抽出処理によって、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、画像表示装置の画面に表示した後に、地球球体と画像表示ユニットが相対移動した際は、移動ベクトルを利用した第２画像抽出処理によって、移動後の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や地理情報の画像を、画像表示ユニットの画面に表示することを特徴としている。

【0015】

また、本発明の地球儀は、撮像ユニットと画像表示ユニットとが一体に構成されて、画像抽出処理による抽出画像が表示されない場合に、撮像ユニットのスルー画像を画像表示ユニットの両面に表示することを特徴としている。

【0016】

また、本発明の地球儀は、画像表示ユニットの支持部材に位置検出エンコーダを備えて、画像表示ユニットの位置情報を検出し、画像表示ユニットと撮像ユニット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上記画像変換することを特徴としている。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、地球儀の地球球体や地球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、地球球体表面の見たい地点に接近して置かれた画像表示装置に、見たい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】

【0018】

【図1】第１実施例に係る地球儀の外観図である。

【図2】第１実施例に係る地球儀の側面図である。

【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実施例の撮像処理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】第１実施例の鮮鋭度検出処理の動作を示すフローチャートである。

【図9】第１実施例の第１画像抽出処理の動作を示すフローチャートである。

【図10】第１実施例の第２画像抽出処理の動作を示すフローチャートである。

【図11】第１実施例の表示処理の動作を示すフローチャートである。

【図12】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13】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14】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15】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16】第２実施例に係る地球儀の外観図である。

【図17】第２実施例に係る地球儀の側面図である。

【図18】光軸一致タイプ屈曲光学系の一実施例を示す図である。

【図19】光軸分離タイプ屈曲光学系の一実施例を示す図である。

【図20】第２実施例の回路ブロック図である。

【図21】第２実施例の１軸タイプ地球儀に適用した変形例１を示す外観図である。

【図22】第２実施例の１軸タイプ地球儀に適用した変形例１を示す側面図である。

【図23】第２実施例の１軸タイプ地球儀に適用した変形例２を示す外観図である。

【図24】第２実施例の１軸タイプ地球儀に適用した変形例２を示す側面図である。

【図25】第２実施例の２軸タイプ地球儀に適用した変形例３を示す外観図である。

【図26】第２実施例の２軸タイプ地球儀に適用した変形例３を示す側面図である。

【図27】第３実施例に係る地球儀の外観図である。

【図28】第３実施例に係る地球儀の側面図である。

【図29】第３実施例の回路ブロック図である。

【図30】第３実施例の変形例の回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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１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。図２は、地球体３を地球儀台２に取り付けた状態の側面図を示している。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

画像表示ユニット６は、画像表示ユニット支持アーム２ａに設けられた画像表示ユニット回転部材２ｅの回転軸２ｄの周りに回転自在に取り付けられており、画像表示ユニット支持アーム２ａは、地球儀台２の一部に設けられた回転軸２ｂの周りに回転自在に取り付けられている。画像表示ユニット６の面内回転角を自動的に検知して、表示領域可変方式とする場合には、画像表示ユニット回転部材２ｅに回転エンコーダ３４が取り付けられる（図３参照）。地球体３の装着状態では、画像表示ユニット支持アーム２ａが、不図示のロック機構により所定位置に移動して、画像表示ユニット６が地球球体３に非接触で接近した位置に配置され、画像表示素子１０に対向している地球球３の地点に関する画像が表示されるようになっている。また、地球体３の装着状態では、画像表示ユニット支持アーム２ａに設けられた補助支持ボール２ｃが地球球体３の上部に接触して、地球球体３の脱落を防止している。
画像表示ユニット６には、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１５参照）。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。画像表示ユニット６の面内回転角を自動的に検知して、表示領域可変方式とする場合には、回転エンコーダ３４が設けられ、回転エンコーダ３４がＣＰＵ２２によって制御されて、画像表示ユニット６の面内回転角の情報がＣＰＵ２２に入力される。

【0026】

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。

【0027】

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。或いは、地球体３の種類や製造番号を特定できるコードを地球体３の特定箇所に印刷しておき、そのコードを撮像処理の最初の段階で読み取るようにして、必要な参照地図画像を選択してもよい。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、参照地図画像のデータは、一つの地形図に対して複数種が格納されていてもよい。撮像データと参照地図画像の比較処理を、複数種の参照地図画像のデータを用いて行うことにより、撮像画像の特徴抽出処理に基づく、段階的で迅速な比較処理を実現することができる。
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。

【0028】

上記参照地図画像データは、地球体３の表面に描かれた地形図と同等の画像データであるが、特に地形図を手貼りして製造する場合のような、地形図に個体差がある地球儀に対しては、個体ごとに地球体３の全周画像を撮影し、得られた地図画像データを個体ごとに地図画像メモリ２０に書き込むキャリブレーション処理を行うことにより、参照地図画像データを取得することができる。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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画像表示ユニットの形態などに応じて変化する。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。この画像認識には、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の特徴に応じた複数種の参照地図画像を用いた複数段階の比較処理が実行されてもよい。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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

この回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）が、抽出された表示画像データとなるが、その回転地球体表示領域ＡＥＱ１に関係する地形の情報も、表示画像データにすることができる。そのような回転表示画像ＩＱ１以外の情報としては、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などが挙げられる。それらの各種表示画像データの切り替えは、画像表示素子１０上の表示されるメニュー（不図示）の選択操作や、拡大縮小、移動などの地球儀の各種機能の動作に応じて行われる。また、表示画像データが画像データと文字データなどの複数の地形情報データセットで構成され、文字データが、各国の言語用フォントからなる複数の文字データセットの形式で構成されていてもよい。この場合には、上記メニューなどの選択操作により、文字データセットが切り替えられて、画像上に表示される文字フォントだけが特定の言語に対応している表示画像になるので、地球体３に印刷された文字の言語がある一つの国の言語であっても、表示画像が異なる言語で表記されることになり、多様な利用者に対応した地球儀を実現することができる。また、その複数の地形情報データセットが、地勢図や行政図や道路網図などの複数の画像データセット、及び、それらの画像データセットに関連した複数の文字データセットの形式で構成されて、それらの一部、或いは全部が組み合わされた表示画像データであってもよい。

【0054】

次に、本発明の第１実施例における動作を図６〜図１１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メイン処理のフローチャートである。

【0055】

電源スイッチのＯＮ時、或いは、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。或いは、両像表示ユニット支持アーム２ａが所定位置に移動した際に、動作が開始されるようにしてもよい。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。

【0056】

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、装着されている場合は、ステップＳ４へ進み、ステップＳ４で、画像抽出開始の指示があるかどうかが判定される。画像抽出開始の指示は、専用の操作スイッチ（不図示）のＯＮや、画像表示素子１０上の表示されるメニュー（不図示）の選択操作などにより行われる。下記の抽出済み画像の再読み込みや抽出位置入力を行わない場合は、このステップの処理は削除される。画像抽出開始の指示がない場合は、ステップＳ５へ進み、ステップＳ５で、抽出済み画像表示を行うかどうかが判定される。この判定は、専用の操作スイッチ（不図示）のＯＮや、画像表示素子１０上の表示されるメニュー（不図示）の選択操作などにより行われる。抽出済み画像表示を行わない場合は、ステップＳ６へ進み、ステップＳ６で、抽出位置を入力するかどうかが判定される。この抽出位置の入力は、観察したい位置を直接的に指定する操作であり、画像表示素子１０上の表示されるメニュー（不図示）を利用して、地名の入力や地点の選択によって実行される。このステップＳ６で、抽出位置の入力を行わない場合は、ステップＳ４へ戻り、次の操作を待機する。ステップＳ６で、抽出位置の入力を行う場合は、ステップＳ７へ進み、ステップＳ７で、抽出位置の入力がなされる。ステップＳ８では、その入力された抽出位置の情報に基づいて、回転表示画像ＩＱ１（φ、λ）が直接的に設定されて、撮像処理による画像抽出処理を実行することなく、表示画像の画像抽出処理がなされ、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ５で、抽出済み画像表示を行う場合は、ステップＳ９へ進み、ステップＳ９で、再度の撮像処理による画像抽出処理を実行することなく、以前に抽出した抽出済み画像の再読み込みがなされ、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ４で、画像抽出開始の指示があった場合は、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０で、撮像処理が開始される。次にステップＳ１１で、表示処理が開始される。図示は省略しているが、それらの処理は電源ＯＦＦや地球体３の取り外し操作や処理中止の指示がなされるまで繰り返される。

【0057】

図７は、図６のＳ４撮像処理の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ３１では、静止カウントＯＦＦや静止フラグＦａｌｓｅなどの初期化処理がなされる。ステップＳ３２では、既に画像抽出処理が行われて、抽出処理で使用された撮像画像である抽出撮像画像が記憶されているかどうかが判定され、抽出撮像画像がなければ、ステップＳ３３へ進み、ステップＳ３３で、第１画像抽出フラグがＦａｌｓｅに設定される。一方、抽出撮像画像があれば、ステップＳ３４へ進み、ステップＳ３４で、第１画像抽出フラグがＴｒｕｅに設定される。ステップＳ３５では、撮像処理がＯＦＦかどうかが判定され、ＯＦＦの場合には、照明光源３２は消灯し、撮像素子９は停止状態になって、撮像処理が停止される。図示は省略しているが、電源ＯＦＦや地球体３の取り外し操作や撮像処理中止の指示がなされれば、インタラプト処理により撮像処理がＯＦＦになって、撮像処理は停止される。

【0058】

ステップＳ３５で、撮像処理がＯＮの場合には、ステップＳ３６で、照明光源３２が点灯し、撮像素子９が駆動状態になって、撮像画像が取得される。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Ｓ３７では、鮮鋭度検出処理が実行されて、撮像画像の鮮鋭度が検出される。ステップＳ３８では、検出された鮮鋭度レベルが判定され、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、Ｓ３９へ進み、ステップＳ３９で、静止カウントＯＦＦや静止フラグＦａｌｓｅが設定されて、ステップＳ３５に戻る。

【0059】

ステップＳ３８で、鮮鋭度レベルが大きくて、撮像画像が有効であると判定された場合は、ステップＳ４０へ進む。ステップＳ４０では、撮像画像が有効である場合に更新される現撮像画像データが記憶更新される。そして、ステップＳ４１で、抽出撮像画像が記憶されているかどうかが判定され、抽出撮像画像がなければ、ステップＳ４２へ進み、ステップＳ４２で、現撮像画像データが初回の抽出撮像画像データとして格納される。ステップＳ４１で、抽出撮像画像があれば、ステップＳ４３へ進み、ステップＳ４３では、その現撮像画像データと、格納されていた抽出撮像画像データとが比較される。その比較処理の結果、ステップＳ４４で、現撮像画像データの抽出撮像画像データからの移動ベクトルが抽出される。移動ベクトルは、画像間の移動量と移動方向を表すデータであり、マッチング法や勾配法などの画像処理を用いる公知の方法を用いて検出することができる。或いは、撮像素子９とは別設された回転センサ（不図示）を用いて検出することもできる。回転センサを用いる一つの方法は、支持ボール４を公知のトラックボールの構成として、そのトラックボールの回転を検出する回転エンコーダ（不図示）からの出力を用いて移動ベクトルを検出する。地球体３が回転すれば、地球体３に接触して回転する支持ボール４も同時に回転するので、回転エンコーダの出力は、地球体３の静止位置からの回転方向と回転量を示すことになる。その回転方向と回転量は、抽出撮像画像データから上記撮像画像データへの移動方向と移動量とに対応しているので、地球体に細工を施すことなしに、また、上記撮像画像データと抽出撮像画像データとの比較処理を行わなくても、回転エンコーダの出力から移動ベクトルを算出することができる。ステップＳ４５で、その移動ベクトルが所定の閾値を超えたかどうかが判定され、超えた場合に、動きがあったと判定されて、ステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６では、検出された移動ベクトルが登録移動ベクトルとして記憶更新される。そして、ステップＳ４７で、静止カウントＯＦＦや静止フラグＦａｌｓｅが設定されて、ステップＳ３５に戻る。

【0060】

ステップＳ４５で、その移動ベクトルが所定の閾値を超えなかった場合には、動きがなく、静止していると判定されて、ステップＳ４８へ進む。ステップＳ４８では、静止フラグがＴｒｕｅかどうかが判定され、Ｔｒｕｅの場合は、画像抽出処理中であるので、ステップＳ３５に戻り、静止フラグがＦａｌｓｅの場合は、ステップＳ４９へ進む。ステップＳ４９では、静止カウントがＯＮであるかどうかが判定され、ＯＦＦである場合には、静止カウントが開始していない状態であるので、ステップＳ５０で、静止カウントがＯＮに設定されて、Ｓｃｏｕｎｔ値が０にリセットされ、ステップＳ５１へ進む。ステップＳ４９で、静止カウントがＯＮである場合には、既に静止カウントが開始しているので、ステップＳ５０を実行しないでステップＳ５１へ進む。ステップＳ５１では、Ｓｃｏｕｎｔ値がカウントアップされ、ステップＳ５２で、Ｓｃｏｕｎｔ値がＳｃｏｕｎｔ値の閾値であるＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値を超えたかどうかが判定される。ＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値を超えていなければ、ステップＳ３５に戻り、ＳＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値を超えていれば、ステップＳ５３へ進み、ステンプＳ５３で、静止カウントがＯＦＦに設定され、静止フラグがＴｒｕｅに設定される。これにより、所定時間静止状態が保たれていることが検出される。

【0061】

ステップＳ５４では、第１画像抽出フラグが判定されて、第１画像抽出フラグがＴｒｕｅであれば、ステップＳ５５へ進み、ステップＳ５５で、登録移動ベクトルの大きさが判定され、登録移動ベクトルが所定の値より小さい場合には、ステップＳ５６へ進み、ステップＳ５６で、第２画像抽出処理が開始される。一方、登録移動ベクトルが所定の値より大きい場合、及び、ステップＳ５４で、第１画像抽出フラグがＦａｌｓｅである場合には、ステップＳ５７へ進み、ステップＳ５７で、第１画像抽出処理が開始される。その登録移動ベクトルに対する所定の値は、移動先の画像が抽出できる値に設定されている。第１画像抽出処理、或いは、第２画像抽出処理が開始されれば、ステップＳ５８へ進み、ステップＳ５８で、登録移動ベクトルがリセットされた後にステップＳ３５へ戻り、上記の撮像処理が繰り返される。

【0062】

図８は、図７のＳ３７鮮鋭度検出処理の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ７１では、撮像画像データにハイパスフィルタが適用されて、高周波信号が抽出される。ステップＳ７２では、撮像フレーム内の高周波信号のピーク信号ＳＰｅａｋが検出される。ステップＳ７３で、そのＳＰｅａｋが所定の閾値Ｔｈｒｅｐｅａｋを超えているかどうかが判定され、Ｔｈｒｅｐｅａｋを超えていない場合は、ステップＳ７４で、鮮鋭度レベルが小であるとみなされ、Ｔｈｒｅｐｅａｋを超えている場合は、ステップＳ７５で、鮮鋭度レベルが大であるとみなされる。このような鮮鋭度検出処理は公知の処理であり、高周波ピーク信号以外の信号を検出する他の鮮鋭度検出処理を用いてもよい。

【0063】

図９は、図７のＳ５７第１画像抽出処理の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、予め記憶されている基準地球体撮像領域ＡＥＰ０（φ、λ）が設定される。ステップＳ１０２では、表示領域固定方式であるか表示領域可変方式であるかが判定され、表示領域可変方式である場合には、ステップＳ１０３へ進み、ステップＳ１０３で、表示領域の位置や面内回転角のデータなどの表示領域可変パラメータが読み込まれる。ステップＳ１０４で、その表示領域可変パラメータを用いて、新たな基準地球体表示領域ＡＥＱ０’が算出され、ステップＳ１０５で、基準地球体表示領域ＡＥＱ０’が設定され、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０２で、表示領域固定方式である場合には、ステップＳ１０６へ進み、ステップＳ１０６で、予め記憶されている基準地球体表示領域ＡＥＱ０（φ、λ）が設定される。ステップＳ１０７では、現撮像画像ＩＰ１（φ、λ）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Ｓ１０８では、読み出された現撮像画像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、現撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の画像認識が実行される。この画像認識には、回転撮像画像ＩＰ１（φ、λ）の特徴に応じた複数種の参照地図画像を用いた複数段階の比較処理が実行されてもよい。ここで、現撮像画像ＩＰ１（φ、λ）が単色の一様な画像の場合には比較処理が不能になるので、少なくとも撮像領域の範囲内では単色の一様な画像でないような地図画像が、地球体３に印刷されているものとする。ステップＳ１０９で、現撮像画像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、現撮像画像Ｐ１（φ、λ）の中心位置に対応する参照地図画像の座標が、現撮像画像中心位置ＣＥＰ１（φｐ、λｐ）として抽出される。以下、図５の表示画像抽出処理フローチャートと同様に、ステップＳ１１０では、第１回転マトリックスＭ１が計算され、ステップＳ１１１で、第２回転マトリックスＭ２が計算され、ステップＳ１１２で、回転マトリックスＭが計算され、ステップＳ１１３で、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、基準地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）或いはＡＥＱ０’（φ、λ）に対応する画像が切り出されて、表示画像ＩＱ１（φ、λ）が抽出される。

【0064】

図１０は、図７のＳ５６第２画像抽出処理の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１３１では、登録移動ベクトルが読み出される。ステップＳ１３２で、その登録移動ベクトルがこれまで表示されている表示画像ＩＱ１（φ、λ）に適用されて、ステップＳ１３３で、登録移動ベクトルの移動量、移動方向だけ移動した表示画像ＩＱ２（φ、λ）が、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抽出される。この第２画像抽出処理は、第１画像抽出処理における画像認識処理が省略されるので、高速に移動後の表示画像を抽出することができる。

【0065】

図１１は、図６のＳ１１表示処理の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１５１では、表示処理がＯＦＦかどうかが判定され、ＯＦＦの場合には、照明光源３２は消灯し、画像表示素子１０は停止状態になって、表示処理が停止される。図示は省略しているが、電源ＯＦＦや地球体３の取り外し操作や表示処理中止の指示がなされれば、インタラプト処理により表示処理がＯＦＦになって、表示処理は停止される。ステップＳ１５２では、前記の第１画像抽出処理や第２画像抽出処理が開始されて、画像抽出中であるかどうかが判定される。画像抽出中であれば、ステップＳ１５４へ進む。画像抽出中でなければ、ステップＳ１５３へ進み、ステップＳ１５３で、既に画像抽出処理が行われて、表示画像が抽出されているかどうかが判定され、抽出表示画像がなければ、ステップＳ１５４へ進む。ステップＳ１５４では、第２実施例として後述する撮像表示一体タイプであるかどうかが判定され、撮像表示一体タイプでなければステップＳ１５５へ進み、ステップＳ１５５で、画像抽出中や抽出表示画像がない旨のメッセージを表す警告表示画像が表示画像として設定され、ステップＳ１５８へ進む。撮像表示一体タイプである場合には、ステップＳ１５６へ進み、ステップＳ１５６で、スルー画像が表示画像として設定され、ステップＳ１５８へ進む。ステップＳ１５３で、抽出表示画像がある場合には、ステップＳ１５７へ進み、ステップＳ１５７で、抽出された抽出表示画像が表示画像として設定され、ステップＳ１５８へ進み、ステップＳ１５８で、それらいずれかの表示画像が表示される。

【0066】

ステップＳ１５９では、表示位置が撮像同期状態にあるかどうかが判定される。撮像同期状態とは、画像表示ユニットに表示される画像が、画像表示ユニットの表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）に対応する地図画像である状態を指す。抽出表示画像の抽出中や、画像移動中などの、画像表示ユニットに表示されている画像が、画像表示ユニットに対向している地球体３の地図画像でない場合には、撮像非同期状態となる。撮像非同期状態であれば、ステップＳ１６０へ進み、ステップＳ１６０で、撮像非同期モードに切り替えられ、ステップＳ１６１へ進み、ステップＳ１６１で、同期表示ＬＥＤが消灯され、ステップＳ１５１へ戻る。ステップＳ１５９で、撮像同期状態であれば、ステップＳ１６２へ進み、ステップＳ１６２で、撮像同期モードに切り替えられ、ステップＳ１６３へ進み、ステップＳ１６３で、同期表示ＬＥＤが点灯され、ステップＳ１６４へ進む。Ｓ１６４では、照準カーソル表示がＯＮであるかどうかが判定される。照準カーソル表示は、図１５を用いて後述する画像表示倍率Ｍｇが１の場合や、最初の画像抽出時や、後述するスルー画像表示時などのタイミングでＯＮになり、ＯＮになった後は、図示しないタイマーにより、所定時間が経過すればＯＦＦになる。照準カーソル表示がＯＮの場合には、ステップＳ１６５で、照準カーソルが表示画像に重畳して表示され、ＯＦＦの場合には、ステップＳ１６６で、照準カーソルは非表示にされ、ステップＳ１５１へ戻る。上記の表示処理が繰り返される。

【0067】

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１２を用いて説明する。図１２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。

【0068】

ステップＳ１７１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Ｓ１７２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Ｓ１７２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Ｓ１７３へ進み、縮小スイッチがＯＮであれば、ステップＳ１７４へ進む。

【0069】

ステップＳ１７３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Ｓ１７４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。

【0070】

ステップＳ１７５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Ｓ１７６へ進んで、ステップＳ１７６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Ｓ１７７へ進んで、ステップＳ１７７で、拡大表示画像表示モードに切り替えられる。

【0071】

ステップＳ１７８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Ｓ１７９へ進む。

【0072】

ステップＳ１７９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Ｓ１８０へ進む。

【0073】

ステップＳ１８０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Ｓ１８１へ進んで、ステップＳ１８１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Ｓ１８２へ進んで、ステップＳ１８２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１３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１３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。

【0074】

ステップＳ１８３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Ｓ１８４で、標準、拡大、縮小のいずれかの表示画像が表示される。

【0075】

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１４を用いて説明する。図１４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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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に対向している地球球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。

【0081】

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。

【0082】

図１５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１５（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。中央部の照準カーソルは、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１５（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１０Ａ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１５（Ｃ）は、図１５（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１５（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１５（Ｄ）は、図１５（Ｂ）の状態から左方向スイッチがＯＮが押された状態、或いは、図１５（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１５（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。

【0083】

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、撮像ユニットと画像表示ユニットが分離されていたが、第２実施例は、撮像ユニットと画像表示ユニットとが一体になっている撮像表示一体型の実施例であることを特徴としている。この構成によれば、撮像ユニットと画像表示ユニットの回路を一つに纏めることができることや、スルー画像を表示するという、第１実施例にはない特徴を備えることができる。

【0084】

図１６は、撮像表示一体型の、第２実施例に係る地球儀１０１の外観図である。図１７は、地球体１０３を地球儀台１０２に取り付けた状態の側面図を示している。地球体１０３や地球儀台１０２や支持ボール１０４の構成は第１実施例と同じ構成であるが、撮像ユニット１０５と画像表示ユニット１０６とが一体になって構成されている。

【0085】

図１６や図１７に示されているような、撮像ユニットと画像表示ユニットとが一体になる場合には、撮像光学系をコンパクトに構成する必要がある。図１の第１実施例で示されている一つのレンズを用いても、この撮像光学系を構成することは可能であるが、画像表示ユニットをより地球体に近づけるには、屈曲光学系を用いて撮像光学系を構成すると、比較的コストが低いレンズが使用できるので効果的である。図１８は、その屈曲光学系を用いて、撮像光学系の被写体側光軸と、地球体の中心から画像表示ユニットの中心を通る軸（以下、中心軸と呼ぶ）とが一致する、光軸一致タイプの一実施例を示す図である。図１８（Ａ）は、撮像光学系を画像表示ユニットの表示面から見た図、図１８（Ｂ）は、撮像光学系を横から見た図、図１８（Ｃ）は、撮像光学系を地球体から見た図である。

【0086】

４個の照明光源３２で照明され、前側レンズ８ａを通過した地球体１０３からの光が、反射光学素子８ｂで反射され、後側レンズ８ｃを通過して、撮像素子９に結像される。撮像光学系の被写体側光軸１０７と、画像表示ユニット１０６の中心軸１０８は一致している。このように、撮像光学系の被写体側光軸１０７と、画像表示ユニット１０６の中心軸１０８とが一致していれば、撮像素子９からのスルー画像の中心位置と抽出表示画像の中心位置とが一致することになり、違和感なくスルー画像を表示することができるので、画像抽出処理中にスルー画像を表示させるなど、より便利な機能を備えることができる。
なお、前側レンズ８ｂと反射光学素子８ｂと後側レンズ８ｃを用いているが、これに限定されず、反射光学素子がレンズの前にあったり、反射光学素子が複数備えていたり、２個以上のレンズを備えていたりする、公知のいずれかの屈曲光学系の構成であってもよい。また、照明光源３２は４個に限定されず、１個以上であってもよく、使用環境が十分に明るければ、照明光源３２を削除することもできる。

【0087】

図１９は、屈曲光学系を用いて、撮像光学系の被写体側光軸と、地球体の中心から画像表示ユニットの中心を通る軸（以下、中心軸と呼ぶ）とが一致していない、光軸分離タイプの一実施例を示す図である。図１９（Ａ）は、撮像光学系を画像表示ユニットの表示面から見た図、図１９（Ｂ）は、撮像光学系を横から見た図、図１９（Ｃ）は、撮像光学系を地球体から見た図である。

【0088】

２個の照明光源３２で照明され、前側レンズ８ａを通過した地球体１０３からの光が、反射光学素子８ｂで反射され、後側レンズ８ｃを通過して、撮像素子９に結像される。撮像光学系の被写体側光軸１０７と、画像表示ユニット１０６の中心軸１０８は一致していない。このように、撮像光学系の被写体側光軸１０７と、画像表示ユニット１０６の中心軸１０８とが分離していれば、撮像素子９の配置位置の設計上の自由度が増して、図１５（Ｂ）に示されているように、画像表示ユニット１０６をより地球体１０３に近づけることが可能になる。この光軸分離タイプであっても、撮像光学系の被写体側光軸１０７と、画像表示ユニット１０６の中心軸１０８とが大きく外れていなければ、光軸一致タイプと同様に、スルー画像を表示することができる。
なお、光軸一致タイプと同様に、前側レンズ８ｂと反射光学素子８ｂと後側レンズ８ｃを用いているが、これに限定されず、反射光学素子がレンズの前にあったり、反射光学素子が複数備えていたり、２個以上のレンズを備えていたりする、公知のいずれかの屈曲光学系の構成であってもよい。また、照明光源３２は２個に限定されず、１個以上であってもよく、使用環境が十分に明るければ、照明光源３２を削除することもできる。

【0089】

図２０は、第２実施例の回路ブロック図である。撮像ユニット１０５と画像表示ユニット１０６とが、一体になっている点が第１実施例の回路構成と異なっている。回路全体はＣＰＵ２２によって制御され、撮像関連の回路はＤＳＰ１０９によって制御され、スイッチ２６や表示素子２７が統合されていることなどを除けば、第１実施例と同様の構成になっている。

【0090】

第２実施例においては、撮像画像のスルー画像を利用することができる。図１１に示されている表示処理の動作例では、画像抽出中である場合や、抽出表示画像がない場合に、撮像表示一体タイプであるかどうかが判定され、撮像表示一体タイプである場合には、ステップＳ１５６へ進み、ステップＳ１５６で、スルー画が表示される。
このスルー画像の動作を説明する。抽出表示画像が抽出されるまでの間は、表示画像がない不定状態になる。また、抽出表示画像が抽出されて、その抽出表示画像が表示されている状態で、地球体が回転移動されると、新たな移動先の抽出表示画像が抽出されるのであるが、その新たな表示画像が抽出されるまでの間は、表示画像が不定の状態になる。この問題の対策法として、以前の抽出画像を表示したままにする方法や、表示画像を消して、画像抽出中のメッセージを表示する方法はあるが、いずれも違和感を生じさせる。そこで、その不定期間に、スルー画像を表示させれば、回転移動時の画像流れも表現されるので、違和感を解消することができる。また、回転移動先で静止した状態で、画像抽出するまでの間に、その静止位置でのスルー画像が直ちに表示されることになり、その後、画像抽出が終了すれば、より鮮明な抽出画像が表示されるので、違和感のない動作になる。

【0091】

スルー画像表示では、画像表示倍率Ｍｇが１であるので、静止した状態の場合、或いは、常時、図１５（Ａ）に示されているような、照準カーソルを重畳表示してもよい。この照準カーソルは、専用の操作スイッチ（不図示）のＯＮや、画像表示素子１０上の表示されるメニュー（不図示）の選択操作や、その後の画像抽出完了時や、画像表示倍率Ｍｇが１でない場合や、図示しないタイマーにより、所定時間が経過した場合などにＯＦＦにすることができる。

【0092】

図２１は、第２実施例の方法を、１軸タイプの地球儀に適用した変形例１の外観図であり、図２２は、その側面図を示している。
１軸タイプの地球儀は、地軸に対応する一つの軸に回転可能に地球体が支えられ、地球の公転面に対する角度相当分だけ傾けられた、最も普及している形態の地球儀である。このような１軸タイプの地球儀であっても、第１実施例のような撮像表示分離型の構成にすることは可能であるが、軸を支持する枠を避けた位置に、撮像ユニットや画像表示ユニットを配置しなければならないという問題や、地球体が軸に支持されているので、撮像領域が小さい領域に制限されるため、画像表示ユニットの位置検出が必要になるという問題が生じる。しかし、撮像表示一体型で構成すれば、それらの問題を解決することができる。

【0093】

この変形例１の地球儀２０１は、地球儀台２０２に支持枠２０４が固定されている。支持枠２０４の一部である地球儀軸受２０５に、地球体２０３と一体になった地球儀軸２０６が回転自在に取り付けられている。撮像ユニットと画像表示ユニットが一体になった撮像表示ユニット２０７が、その支持枠２０４に沿ってスライドできるようになっている。ここでは、支持枠２０４が地球体の全周を囲むリング状になっているが、これは、撮像表示ユニット２０７の移動範囲をできるだけ大きくするためであり、その移動範囲を小さく、例えば南極付近を表示しないとする場合には、従来の支持枠のように、地球体の半周を囲むＣ字状の弓部形状であってもよい。

【0094】

地球体２０３が地球儀軸２０６の周りに回転し、撮像表示ユニット２０７が支持枠２０４に沿ってスライドするために、撮像表示ユニット２０７が、地球体２０３のほぼ全域を撮影できることになり、その撮像表示ユニット２０７に対向している地球体２０３に関する地形の画像が、前記の方法により抽出されて、撮像表示ユニット２０７上に表示される。

【0095】

図２３は、第２実施例の方法を、１軸タイプの地球儀に適用した変形例２の外観図であり、図２４は、その側面図を示している。
この変形例２の地球儀３０１は、地球儀台３０２に支持枠３０４が固定されている。支持枠３０４は、従来の地球儀の支持枠のように、地球体の半周を囲むＣ字状の弓部形状になっている。支持枠３０４の一部である地球儀軸受３０５に、地球体３０３と一体になった地球儀軸３０６が回転自在に取り付けられている。撮像ユニットと画像表示ユニットが一体になった撮像表示ユニット３０７は、スライド枠３０８に取り付けられていて、スライド枠３０８は、支持枠３０４の内部の空間にスライドできるようになっている。

【0096】

地球体３０３が地球儀軸３０６の周りに回転し、撮像表示ユニット３０７が支持枠３０４に沿ってスライドすることになるために、変形例１と同様に、撮像表示ユニット３０７が、地球体３０３のほぼ全域を撮影できることになり、その撮像表示ユニット３０７に対向している地球体３０３に関する地形の画像が、前記の方法により抽出されて、撮像表示ユニット３０７上に表示される。

【0097】

図２５は、第２実施例の方法を、２軸タイプの地球儀に適用した変形例３の外観図であり、図２６は、その側面図を示している。
２軸タイプの地球儀は、地軸に対応する一つの軸が、リング状の内枠に、地球の公転面に対する角度相当分だけ傾けられて、回転可能に支えられ、そのリング状の内枠にもう一つの軸が備えられて、リング状の外枠内に回転可能に支えられることで、地球体の任意の位置を、特定の位置に回転移動させることができる、一般に普及している形態の地球儀である。このような２軸タイプの地球儀であっても、第１実施例のような撮像表示分離型の構成にすることは可能であるが、２つの軸を支持する枠を避けた位置に、撮像ユニットや画像表示ユニットを配置しなければならないという問題や、地球体が軸に支持されているので、撮像領域が小さい領域に制限されるため、画像表示ユニットの位置検出が必要になるという問題が生じる。しかし、撮像表示一体型で構成すれば、１軸タイプと同様に、それらの問題を解決することができる。

【0098】

この変形例３の地球儀４０１は、地球儀台４０２に外側支持枠４０４が固定されている。外側支持枠４０４の一部である地球儀外側軸受４０６に、内側支持枠４０５の地球儀外側軸４０８が取り付けられて、内側支持枠４０５が外側支持枠４０４に対して回転自在となる。また、内側支持枠４０５の一部である地球儀内側軸受４０７に、地球体４０３と一体になった地球儀内側軸４０９が取り付けられて、地球体４０３が内側支持枠４０５に対して回転自在となる。そして、撮像ユニットと画像表示ユニットが一体になった撮像表示ユニット４１０が、撮像表示ユニット支持枠４１１に取り付けられて、その撮像表示ユニット支持枠４１１の一部である撮像表示ユニット支持枠軸受４１２に、内側支持枠４０５の地球儀外側軸４０８と同軸となる軸が取り付けられて、撮像表示ユニット支持枠４１１が外側支持枠４０４に対して回転自在となる。２軸タイプの地球儀であれば、地球体の任意の位置を、特定の位置に回転移動させることができるので、撮像表示ユニット４０７は固定位置であってもよいのであるが、２軸タイプの地球儀では、地球体の任意の位置を、迅速に特定の位置に回転移動させることは容易ではないので、撮像表示ユニット４０７を回転移動できる構成であれば、より早く所望の地球体の位置の画像を表示させることができる。

【0099】

なお、上記の各種軸受と軸の関係は、図示された構成に限定されず、相対回転する２つの部材のいずれかの側に軸受が備えられていればよい。また、撮像表示ユニット支持枠４１１は、内側支持枠４０５の地球儀外側軸４０８と同軸となる軸が取り付けられているとしているが、この構成に限定されず、地球儀のいずれかの固定位置に取り付けられていればよい。
更に、撮像表示ユニット４１０は、撮像表示ユニット支持枠４１１に対しても回転自在になるように、撮像表示ユニット回転軸４１３と図示しない軸受とによって、撮像表示ユニット支持枠４１１に取り付けられていてもよい。この構成であれば、撮像表示ユニット４０７の面内回転も自由に操作できるので、地球体の位置を探す自由度が増して、より迅速に所望の地球体の位置の画像を表示させることができる。

【0100】

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、画像表示ユニット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、画像表示ユニットが地球儀から分離し、地球儀に取り付け可能な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も、当該画像表示ユニット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。画像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、回転エンコーダ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。

【0101】

図２７は、本発明の第３実施例に係る地球儀５０１の外観図であり、図２８は、地球体５０３を地球儀台５０２に取り付けた状態の側面図を示している。第１実施例と同一の符号を付している部材は、第１実施例と同じである。
第１実施例と同様に、３本の足を持つ地球儀台５０２に、３個の自由回転可能な支持ボール５０４が設置されていて、その支持ボール５０４上に、地球体３が載置されて、地球体５０３の装着状態となる。装着状態での地球体５０３の直下には、地球儀台５０２の一部分となる撮像ユニット５０５が配置されている。地球球体５０３は、地球儀台５０２から取り外し可能にすることもできる。装着と脱着状態は、支持ボール５０４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。
地球体５０３の装着状態では、支持ボール５０４と地球体５０３が接触しており、支持ボール５０４が自由回転可能であるので、地球体５０３を手などで触れて任意方向に回転させることができる。

【0102】

地球儀台５０２の一部分には、第１回転軸５０８とその第１回転軸５０８を支持する図示しない軸受によって回転可能な画像表示ユニット支持枠５０７が取り付けられている。その第１回転軸５０８の回転角は、第１回転エンコーダ５０９によって検出される。それら第１回転軸５０８、第１回転軸５０８を支持する軸受（不図示）、第１回転エンコーダ５０９は、図示の構成に限定されず、第１回転軸５０８の回転角が検出できれば、地球儀台５０２と画像表示ユニット支持枠５０７のいずれかの側に取り付けられていてもよい。

【0103】

画像表示ユニット支持枠５０７の一部分には、第２回転軸５１０とその第２回転軸５１０を支持する図示しない軸受によって回転可能な画像表示ユニット台５１２が取り付けられている。その第２回転軸５１０の回転角は、第２回転エンコーダ５１１によって検出される。それら第２回転軸５１０、第２回転軸５１０を支持する軸受（不図示）、第２回転エンコーダ５１１は、図示の構成に限定されず、第２回転軸５１０の回転角が検出できれば、画像表示ユニット支持枠５０７と画像表示ユニット台５１２のいずれかの側に取り付けられていてもよい。画像表示ユニット台５１２には、画像表示ユニット５０６が、所定の位置に取り外し可能な状態で、ネジ止め、クリップ式などの方法で取り付けられている。

【0104】

図２９は、第３実施例の回路ブロック図である。撮像ユニット５０５と画像表示ユニット５０６とが、無線或いは有線の通信によって結ばれる。撮像ブロック５０５は、第１実施例と同様の構成であるが、第１回転エンコーダ５０９と第２回転エンコーダ５１１が設けられ、それらがＣＰＵ２２によって制御されて、画像表示ユニット５０６の位置の情報が、それらの回転角のデータとしてＣＰＵ２２に入力される点が第１実施例とは異なる。そして、撮像側無線通信部５１３と撮像側有線通信部５１５が設けられて、無線通信を行う場合には撮像側アンテナ５１４を通して、有線通信を行う場合には撮像側コネクタ５１６を通して、画像表示ユニット５０６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。回路全体はＣＰＵ２２によって制御される。画像表示ユニット５０６は、画像表示制御回路５１９により制御される画像表示素子５１７や、各ボタンに連動する各種画像表示ユニットスイッチ５２６や、ＬＥＤなどの画像表示ユニット表示素子５２５で構成され、画像表示ユニット側ＣＰＵ５２０によって制御される。画像表示ユニット側無線通信部５２１と画像表示ユニット側有線通信部５２３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５２２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５２４を通して、撮像ユニット５０５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５１３によって電波信号に変換されてアンテナ５１４から送信され、有線通信の場合には、撮像側有線通信部５１５によって有線の通信信号に変換されて撮像側コネクタ５１６を通して送信される。

【0105】

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。

【0106】

第３実施例においては、第１実施例における表示領域可変方式の場合に使用される、画像表示ユニットの面内回転角の検出だけでなく、第１回転エンコーダ５０９と第２回転エンコーダ５１１を用いて、画像表示ユニット台５１２に設置された画像表示ユニット５０６の位置情報である基準地球体表示領域ＡＥＱ０’が設定される。抽出された表示画像１Ｑ１（φ、λ）のデータは、無線或いは有線通信によって、画像表示ユニット５０６に転送されて、画像表示される。

【0107】

図３０は、第３実施例を、画像表示機能付き携帯端末に適用し、画像表示ユニットとしての機能に加えて、ネットワーク通信により表示用画像データを受信する変形例の回路ブロック図である。図２９の回路に加えて、画像表示ユニット５０６のネットワーク通信部５２７とネットワーク通信用アンテナ５２８が備えられている。撮像ユニット５０５により地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）が抽出されれば、その地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）の情報が画像表示ユニット５０６へ送信され、その地球体表示領域ＡＥＱ１（φ、λ）に対応する表示画像ＩＱ１（φ、λ）のデータが、ネットワーク通信部５２７とネットワーク通信用アンテナ５２８を通して外部から受信されて、表示画像処理回路５１８により画像表示制御回路５１９に送られ、画像表示素子５１７上に表示されるようになっている。この変形例の場合には、撮像ユニット５０５側の表示画像処理回路３１は使用されない。その外部から受信される表示画像データは、表示画像ＩＱ１（φ、λ）のデータに限られず、表示画像ＩＱ１（φ、λ）のデータを含む地球画像データであってもよい。その場合には、画像表示ユニット側ＣＰＵ５２０により、受信された地球画像データから表示画像ＩＱ１（φ、λ）のデータが抽出される。この構成によれば、予め地図画像メモリ２０に格納されている表示画像だけでなく、より広範な表示画像をネットワーク回線を通して受信し、表示させることができるので、地球儀の活用範囲を更に拡げることができる。

【0108】

以上説明した本実施形態の地球儀は、それらの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で、それらの実施形態の組み合わせや種々の変形が可能である。本実施形態の地球儀は、以下のように変形することもできる。
（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。

【0109】

（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。

【0110】

（変形例３）また、第１実施例では、撮像ブロック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、撮像ブロック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の頭部に撮像ブロック５を配置してもよい。

【0111】

（変形例４）また、第１実施例では、画像表示ユニット６が、画像表示ユニット支持アーム２ａに設けられた画像表示ユニット回転部材２ｅの回転軸２ｄの周りに回転自在に取り付けられいたが、画像表示ユニット６が、観察位置と待避位置に移動可能であれば、如何なる画像表示ユニット支持機構であってもよい。

【0112】

（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。更に、照明光源３２を省略することもできる。

【0113】

（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。

【0114】

（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。

【0115】

（変形例８）また、第１実施例では、表示領域可変方式とする場合に、回転エンコーダ３４を設けていたが、画像表示ユニット６の位置が検出されれば、リニアエンコーダを含む如何なるエンコーダであってもよい。

【0116】

（変形例９）また、第１実施例では、鮮鋭度検出処理に、撮像フレーム内の高周波信号のピーク信号を用いていたが、撮像画像の鮮鋭度が検出されれば、如何なる方法であってもよい。

【0117】

（変形例１０）また、第１実施例では、画像処理による移動ベクトル検出の代わりに、支持ボール４を公知のトラックボールの構成として、そのトラックボールの回転を検出する回転エンコーダからの出力を用いて移動ベクトルを検出するとしていたが、地球体の回転方向と回転量が検出できれば、如何なる回転センサを用いて移動ベクトルを検出してもよい。

【0118】

（変形例１１）また、第１実施例では、登録移動ベクトルが所定の値より小さい場合には、登録移動ベクトルを用いて第２画像抽出処理による迅速な画像抽出を行っていたが、その所定の値は、第１画像抽出処理で抽出された撮像地図画像や表示用地図画像が十分に大きいサイズであれば、登録移動ベクトルの大小判定を省くこともできる。すなわち、一旦、第１画像抽出処理による画像抽出がなされた後は、再起動時などの新たな第１画像抽出処理が必要な状態になるまでは、第２画像抽出処理による画像抽出が行われるという動作になり、より迅速な画像抽出を実現することができる。

【0119】

（変形例１２）また、第１実施例では、地球体３が照明されて、地球図形が撮像されるとして、詳細な撮像処理の説明は省略しているが、公知の自動露出や自動焦点や撮像色処理が施されていてもよい。更に、撮像素子９がカラー撮像素子であり、照明光源３２が単色或いは白色のＬＥＤであっても、撮像素子９がモノクロ撮像素子であり、照明光源３２が複数の色を時系列に順次切り替えられるＬＥＤであってもよい。

【0120】

（変形例１３）上述した第２実施例では、屈曲光学系を用いた撮像光学系を用いていたが、撮像ユニット１０５と画像表示ユニット１０６とが一体になって、画像表示ユニット１０６が地球体に接近できれば、屈曲していない光学系を用いてもよい。

【0121】

（変形例１４）また、第２実施例では、回転エンコーダを用いていないが、第１実施例のように、回転エンコーダを設けてもよい。この場合には、一体になった撮像ユニット１０５と画像表示ユニット１０６の位置が検出できるので、画像抽出の処理時間をより短縮することができる。

【0122】

（変形例１５）上述した第３実施例では、第１回転エンコーダ５０９と第２回転エンコーダ５１１を設けて、画像表示ユニット５０６の位置を検出していたが、画像表示ユニット５０６の位置が検出されれば、リニアエンコーダを含む如何なる複数のエンコーダであってもよく、磁気センサを用いてもよい。

【0123】

（変形例１６）また、第３実施例では、画像表示ユニット５０６にネットワーク通信部５２７やネットワーク通信用アンテナ５２８を設けていたが、撮像ユニット５０５側にネットワーク通信手段を設けてもよい。この場合には、表示用画像データだけでなく、参照地図画像データも受信してもよい。参照地図画像データが受信できれば、地球体の交換時やバージョンアップ時などのメンテナンスを効率良く行うことができる。

【0124】

（変形例１７）また、第３実施例では、画像表示ユニット側無線通信部５２１とネットワーク通信部５２７を別個の回路としていたが、それらが１個の無縁通信部に統合された構成であってもよい。

【0125】

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、地球体表面の見たい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。

【0126】

（１）本実施形態によれば、画像認識を利用した第１画像抽出処理により表示画像を抽出した後に、地球体と画像表示ユニットが相対移動した際は、移動ベクトルを利用した第２画像抽出処理により表示画像が抽出されるので、より迅速で違和感のない画像観察操作を行うことができる。また、画像表示ユニットに位置検出用エンコーダを設けた際は、更に素早い画像認識処理を行うことができる。

【0127】

（２）また、本実施形態によれば、撮像ユニットと画像表示ユニットを一体に構成することができ、この場合には、撮像ユニットと画像表示ユニットの回路を一つに纏めることができるので、より簡素な構成が実現できると共に、スルー画像の表示を利用することによって、より使い勝手のよい操作感を実現することができる。

【0128】

（３）また、本実施形態によれば、画像表示ユニットを地球儀に取り外し・取り付け可能にすることができ、画像表示ユニット側に設けられた位置検出用エンコーダによって画像表示位置が検出されるので、画像表示機能付き携帯端末などを画像表示ユニットとして利用することも可能になる。

【符号の説明】

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１：地球儀、２、１０２。２０２、３０２、４０２、５０２：地球儀台、３、１０３、２０３、３０３，４０３，５０３：地球体、４、１０４、５０４：支持ボール、５、１０５，５０５：撮像ユニット、６、１０６、５０６：画像表示ユニット、８：レンズ、９：撮像素子、１０、５１７：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、３４：回転エンコーダ、２０７，３０７、４１０：撮像表示ユニット、２０４，３０４：支持枠、３０８：スライド枠、５０９：第２回転エンコーダ、５１１：第２回転エンコーダ

【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18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】