JP3792502B2

JP3792502B2 - 思考支援システム

Info

Publication number: JP3792502B2
Application number: JP2000355693A
Authority: JP
Inventors: 房子楠; 宏達橋爪; 雅則杉本; 好美神田; 鎌次伊藤
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; Omron Tateisi Electronics Co; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Omron Corp; Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002156896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、思考支援システムに係り、特に、模型駒を搭載ボード上に配置し、模型駒の配置に伴って変化する周辺環境をシミュレーションして映像を投影するようにした思考支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、学習用思考支援システムとしては、工場、木、家・・・等の環境要素を表す複数種類の模型駒を縦横に仕切られた区画形成面を有する搭載ボードに配慮するシステムがある。このシステムでは、環境シミュレーション用のデータを記述した複数種類のカードを用い、パーソナルコンピュータ（以下パソコンという。）が、これらのカードの記述内容が入力される毎に周辺環境の変化した状況を環境シミュレーションとして表示出力するようにしていた。
【０００３】
このような学習用思考支援システムの利用に際しては、例えば数人のグループがゲーム形式で順番にカードを引き、そのカードの記述内容に従って駒をボード上に配置して行く。このとき、カードに記載されている内容と、ボード上に置いた駒の種類と、その合計数とをパソコンに入力することにより環境が次第に変化して行く過程をパソコンの表示画面に映し出して学習している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の思考支援システムでは、ボード上の駒の配置状況を手作業でいちいちパソコンに入力操作するため、面倒で手間がかかる。また、表示画面に映し出されるまでの待ち時間を要して学習能率が悪く、さらに誤入力操作する恐れがあるなど入力信頼性に乏しく、迅速で正確なシミュレーション学習が得られる思考支援システムの開発が望まれていた。
【０００５】
また、従来パソコンのデータベースで紐付け管理する方法も考えられた。しかし、模型駒の種別情報は個々を区別するためにユニークコード化する必要があり、駒数が多数になると、そのコードデータ長が長くなり、メモリ容量が大きくなり、読み出しに時間がかかってしまう。さらに、パソコン側においても模型駒の検索照合を行う必要があり時間がかかった。また、何らかの事情（故障など）でパソコンを交換する必要が発生した場合、駒には種別情報しか記憶されていないためシミュレーションの状態を再現することがむずかしかった。
【０００６】
また、従来の思考支援システムには搭載ボードに背景画像又は個別画像を投影するための投影機が備えられていなかった。したがって、状態・環境・シミュレーションの設定（例えば、季節が変わろうとも、年月を経ようとも、さらには環境汚染があったとしても）、各々の状況は、あくまでパソコンの表示画面上で表現するにとどまっていた。さらに、搭載ボード上に配置された模型駒は、あらかじめ形成されたデザインのままであり、パソコン画面上のイメージとの一体感を得る対応する又は同調する等の汎用性を満たすことができなかった。
【０００７】
また、従来は、複数の利用者が同時に多数のコマをボード上に配置し、その配置に基づいて行われたシミュレーション結果をリアルタイムで、視覚的、聴覚的にボード上に提示することができなかった。よって、学習やゲーム等に用いられる思考支援システムにおいて、没入感・臨場感を高めることが難しかった。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、模型駒を搭載ボード上に搭載した時点で自動的に種別データや位置データ等を読取り、迅速かつ正確なシミュレーションを行うことができる思考支援システムを提供することを目的とする。
本発明は、模型駒にＩＤ情報・種別情報だけでなく、各種ステータス情報を持たせ（記憶させる）、搭載ボード側には書込み装置を組込むことにより、シミュレーションの実行推移とともに、模型駒のステータスをアップデート（書込み）することができる思考支援システムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、搭載ボードの真上又は上方に投影機を設置し、上空から映像を搭載ボード上に投影することにより、シミュレーションの実行推移とともに、搭載ボード上の投影される映像をリアルタイムに変化させることを目的とする。そして、本発明は、複数の利用者がコマを配置することができるボードに対し，投影機能を用いることにより、ディスプレイ機能を付加し、よって、模型駒を操作する場所・位置とその影響を提示する場所とが一体となった環境を構築することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は、複数の利用者が投影された環境において、協調作業、学習、ゲームなどの各種シミュレーションを行うことで、模型駒の配置という直観的な操作を通して、コンピュータシミュレーションの結果を極めて容易に把握することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段によると、
模型駒識別子及び種別を含む模型駒データを記憶する記憶部と、外部とデータを送受して該記憶部のデータを読取り及び書込み可能とするインターフェイスとを含む送受記憶部を有する模型駒と、
複数の領域に区画され、各区画に前記模型駒が搭載されたことを検出する検出部をそれぞれ有し、前記模型駒を搭載するための搭載ボードと、
前記搭載ボードの検出部により前記模型駒の搭載が検出されたとき、前記搭載ボード上に搭載された前記模型駒の位置データを識別し、前記模型駒の送受記憶部に記憶された模型駒データを読取るデータ入出力装置と、
前記データ入出力装置から位置データ及び模型駒データを記憶する模型駒配置テーブルと、
位置データ及び模型駒データに含まれる各データのいずれか又は複数のデータに対応して画像データを記憶した画像ファイルと、
前記模型駒配置テーブルに記憶された位置データ及び模型駒データに含まれる各データに基づき、前記画像ファイルを検索して前記模型駒に関する画像を作成し、作成された画像を背景画像又は他の作成された画像と合成して合成画像を作成する処理部と、
前記処理部により出力された合成画像を前記投影ボード及び／又は前記模型駒に向けて投影する投影機と
を備えた思考支援システムを提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係る思考支援システムの外観構成図を示す。この思考支援システムは、データ入出力装置１１、複数種類の模型駒１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・）、搭載ボード１３、パーソナルコンピュータ（パソコン）３０、投影機１６を備える。模型駒１２は、ひとつ又は複数使用しても良いし、また、ひとつの種類としてもよい。搭載ボード１３は、ひとつとしても複数のボードに分割して組合わせて用いても良いし、また、形状も長方形に限らず任意の形状を用いることができる。また、データ入出力装置１１は、ＬＥＤ、ＬＤ、ランプ等による可視表示部１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・）、スピーカ等による音声出力部１９等、を備えることができる。
【００１３】
模型駒１２は、物体の模型外観を表す模型部と、送受記憶部（タグ、ＲＦ−ＩＤタグ）とを有する。送受記憶部は、この模型部の模型駒識別子及び種別（及び、必要に応じて、ステータス、パワー、予備、その他のデータ）等を含む模型駒データを記憶する記憶部と、搭載ボード１３等の外部とデータを送受して該記憶部のデータを読取り及び書込み可能とするインターフェイスとを含む。搭載ボード１３等の外部と模型駒１２の送受記憶部との間のデータの送受は、無線、有線、光、電波等適宜の伝送手段を採用することができる。搭載ボード１３は、模型駒１２を１つずつ区画して搭載許容するための複数の区画面が形成されている。搭載ボード１３及びデータ入出力装置１１は、各々の区画に対応して搭載ボード１３上に搭載された模型駒１２内部の記憶部に記憶されているデータを読取る手段と、データを書換える手段とを内蔵して備える（詳細は、後述）。投影機１６は、パソコン３０によるデータ処理に基づいて、搭載ボード１３上に画像を投影する。パソコン３０は、データ入力装置１１からデータを取込み、データ処理を行う。
【００１４】
本発明の思考支援システムでは、利用者が任意の模型駒１２ａ〜１２ｃを手に取って搭載ボード１３上の区画搭載面に搭載すると直ちに、この搭載された模型駒１２の記憶部に記憶されている模型駒識別子、種別データ等が搭載ボード１３及びデータ入出力装置１１に備えられた読取装置により読取られる。また、この読取装置の読取位置から模型駒１２の位置データが検出される。従って、利用者は模型駒１２を搭載ボード１３上に置くだけで、模型駒１２のＩＤデ−タ、種別データ、位置データ等の各種データを即時に取得することができる。このため、読取ったデータをパソコン等の機器に伝送し、利用者が模型駒１２を置いた配置操作に伴って変化する環境変化の表示画面を瞬時に映し出し、利用者の配置操作に反映するシミュレーション学習を迅速にかつ正確に行うことができる。特に、模型駒１２を搭載ボード１３上に搭載した時点で自動的に読取り動作するため、手作業による模型駒１２の種別データや位置データの入力操作を省略して、パソコン３０の表示画面に出力させるための待ち時間が解消されて、学習能率を向上させることができる。さらに、パソコン３０は、データ入出力装置１１および投影機１６を活用し、搭載ボード１３に対し、複数の利用者が同時または順次に模型駒１２を配置することによって得られるシミュレーションの結果を、リアルタイムでボード上に視覚的に提示、更新し、また音声としても出力する。また、投影される画像は、コマにあわせて投影することができるので、搭載ボード１３上の投影状態も変化することができる。
【００１５】
ここで、図２に、模型駒の構成図を示す。
模型駒１２ａ〜１２ｃは、例えば、図２（Ａ）に示すように、家、木等の物体の模型外観を表す模型部１４と、この模型部１４の種別を外部から無線で読出し可能に記憶するデータキャリアとして扱われる送受記憶部１５との双方を一体に取付けて形成する。この場合、模型部１４と送受記憶部１５との取付けに際しては、例えば家の模型部１４ａの下部位置に小さな送受記憶部１５を嵌込んで内蔵したり、木の模型部１４ｂの底面に送受記憶部１５を連結して一体化すればよく、模型部１４の下側に送受記憶部１５が位置するように取付けるのが、下側に対向する搭載ボード１３との通信構成上から適している。
【００１６】
また、図２（Ｂ）に、示すように、複雑な模型形状から送受記憶部１５が取付け難い場合、車両の模型部１４ｃや動物の模型部１４ｄ等のように下側が複雑な形状を有していれば、送受記憶部１５を内蔵した台座１４ｅを併用して、上述の車両の模型部１４ｃと台座１４ｅとを一体化して模型駒１２を作成し、また動物の模型部１４ｄと台座１４ｅとを一体化して模型駒１２を作成することも可能である。また、図２（Ｃ）に示すように、模型駒１２として投影面を有する台座１４ｅと送受記憶部１５とを組合せたものを用い、投影機１６により、模型駒が置かれた位置に所定の画像を投影してもよい。なお、模型駒に搭載されるオブジェクトは、組合わせ可能な素材（一部が交換できる）を使用することができる。
【００１７】
図３に、本発明の思考支援システムの制御回路に関する構成図を示す。
本システムは、例えば、データ入出力装置１１、搭載ボード１３、パソコン（上位制御装置）３０、投影機１６、模型駒１２を備える。データ入出力装置１１は、インターフェース回路１８、読取り／書込み装置２０―１〜２０―ｎ、動作ＬＥＤ等の可視表示部１７ａ〜１７ｃ、スピーカ等の音声出力部１９を備える。模型駒１２（１２ａ〜１２ｄ…）を搭載する搭載ボード１３は、上面に縦横の等間隔ラインで略正方形に区画して模型駒１２を１つずつ搭載許容する方眼紙状の複数の区画搭載面を形成し、これらの区画搭載面と対向する内部位置にアンテナコイル２５を内蔵して構成される。
【００１８】
上述の読取り／書込み装置２０（２０−１〜２０−ｎ）は、アンテナコイル制御回路２４、ＣＰＵ２１、書込み制御部２２、読取り制御部２３を備える。読取り／書込み装置２０は、区画搭載面上に搭載された模型駒１２の送受記憶部１５に記憶されている種々のデータを読取り及び書込むものである。複数のアンテナコイル２５は、搭載ボード１３の区画搭載面毎に対向して配設される。アンテナコイル制御回路２４は、複数のアンテナコイル２５のグループ毎に一括して扱う。アンテナコイル２５のグループとして、例えば、縦横に配列されたアンテナコイル２５の合計数が４×４＝１６個を１アンテナコイルグループの読取対象に設定し、これら１６個分を一括して読取り動作することができる。その他、列又は行毎にグループ化してもよい。書込み制御部２２及び読取り制御部２３は、アンテナコイル制御回路２４とＣＰＵ２１の間で各種データをそれぞれ書込み及び読み込み制御する。ＣＰＵ２１は、内部バス、インターフェース回路１８を介してパソコン３０と各種データの送受を行う。インターフェース回路１８は、動作ＬＥＤ等の可視表示部１７ａ〜１７ｃ、スピーカ等の音声出力部１４が接続され、各種可視・可聴表示を行う。このように、読取り／書込み装置２０を複数台設置することにより、搭載ボード１３の大きさに対応した任意の大きさが得られると共に、各アンテナコイル２５が対応する所望の通信エリア数を確保することができる。
【００１９】
区画搭載面上に模型駒１２が置かれると、模型駒１２と一体の送受記憶部１５に書込まれているＩＤ、種別データ等が通信エリアに位置し、対向位置のアンテナコイル２５が読取り動作する。アンテナコイル制御回路２４は各アンテナコイル２５と連動し、特定の読取り／書込み装置２０の分割された各区画のどの位置に、どのような識別子及び種別等の模型駒１２が配置されているかをリアルタイムで読取って把握している。このとき、各読取り／書込み装置２０の書込み制御部２２又は読取り制御部２３では独立して各模型駒１２の配置状況を読取把握するため、ＣＰＵ２１及びインターフェース回路１８を介して外部のパソコン３０等の上位機器に通信接続している。一方、パソコン３０は読取り／書込み装置２０のアドレス番号と、模型駒１２の配置状況を瞬時に送信する。上述のパソコン３０は、インターフェース回路１８から送られてくる読取装置の識別用のアドレス番号と、その模型駒１２の位置データを受信することにより、搭載ボード１３上の全体の模型駒１２の配置状況を把握でき、その配置状況を受けて環境シミュレーションソフトウェアを実行し、その環境変化した立体画像のイメージ結果を、パソコンのＣＲＴ（表示器）等の出力部上に表示する。また、このとき、ＣＲＴ上には同時に環境変化要素としての各模型駒１２に対応する数値パラメータを表示案内することもできる。
【００２０】
一方、パソコン３０は、入力された各種情報及び各種ファイルに記憶された情報に基づき投影機１６により投影する画像を形成する。形成された画像は、インターフェース回路１８を介して投影機１６により、搭載ボード１３上に投影される。この画像はさらに、各々の模型駒１２にも投影され、模型駒１２の表示を適宜変化されることができる。さらに、パソコン３０は、模型駒内に記憶するためのデータを出力し、インターフェース回路１８を介してＣＰＵ２１に位置する。ＣＰＵ２１は、書込み制御部２２を介して、アンテナコイル制御回路２４、アンテナコイル２５を制御し、所望の模型駒１２の送受記憶部１５の所定エリアを書き込める。
【００２１】
このように、各読取り／書込み装置２０からの読取情報は、インターフェース回路１８を介して繰返しパソコン３０に送信されて来るため、搭載ボード１３上の全体の模型駒１２の配置状況及びその変化を瞬時に把握できる。このため、例えば、環境シミュレーションソフトウェアの実行結果は、リアルタイムに刻々と変化することになり、迅速かつ正確な町作りのシミュレーション学習ができる。
【００２２】
図４に、パソコン（上位制御装置）の詳細構成図を示す。
パソコン３０は、処理部１００、入出力部２００、インターフェイス３００、画像ファイル４００、模型駒配置テーブル５００、合成画像ファイル６００を備える。処理部１００は、背景画像を作成するための背景画像作成部１１０、投影する各種画像を画像ファイル４００に基づき検索及び作成するための画像作成部１２０、合成合成画像ファイル６００に基づき、作成された複数の各種画像及び背景画像をして投影するための合成画像を作成する画像合成部１３０、模型駒１２の送受記憶部１５、模型駒配置テーブル５００、合成画像ファイル６００及び画像ファイル４００等に関して各データを読取り及び書込むための読取り書込み制御部１４０、スポット動画像等の運動する画像を発生するための運動画像作成部１５０を有する。入出力部２００は、適宜の設定、データ入力等を行うための入力装置と、ディスプレイ、外部への出力装置を有する。インターフェイス３００は、データ入出力装置１１とのインターフェイスを行う。画像ファイル４００は、背景画像ファイル４１０、種別／パワー画像ファイル４２０、位置による第１個別画像ファイル４３０、模型駒の変化による第２個別画像ファイル４４０、相対的条件による第３個別画像ファイル４５０を有する。
【００２３】
つぎに、図５に、模型駒の送受記憶部（記憶部）に記憶されるデータのファイル構成図の一例を示す。
このデータは、模型駒識別子(ID)１０１、種別１０２、パワー１０３、予備エリア１０４を含む。模型駒識別子(ID)１０１は、予め模型駒１２ごとに設定された番号又は符号が記憶される。模型駒ＩＤ１０１は予め固定された値で読取専用あるが、その他の種別１０２、パワー１０３、予備エリア１０４等は、適宜書き替え可能とすることができる。種別１０２は、例えば、以下の通りである。
・チェス、将棋、囲碁等のゲームの場合は、「キング」・「クイーン」等、「歩」・「金」・「王将」等、又は、「黒石」・「白石」等が記憶される。
・ホッケー、サッカー等のゲームの場合は、「キーパー」・「オフェンス」・「ディフェンス」等が記憶される。
・環境問題シミュレーション等の場合は、「家屋」・「ビル」・「工場」・「木」等の建物や自然環境についての情報が記憶される。
【００２４】
パワー１０３は、例えば、スポーツゲーム等では、体力や能力に相当する値、ビル等であれば高さに相当する値、工場であれば排気ガスや排出物質等に相当する値が記憶される。予備エリア１０４は、その他各シミュレーションで必要とされる値を予め定めることができる。
また、パソコン３０は、各シミュレーションにおいて、各シミュレーションモデルに基づいて、例えば環境問題がよくなるための評価関数の計算を行い、計算結果を視覚化又は可聴化して、パソコン３０の画面上に表示するようにしても良い。計算結果は、パソコン３０により、適宜の記憶部に記憶され、一方、読み取られて表示部により表示される。
【００２５】
例えば、以下のような評価関数に基づき、パソコン３０が、計算結果をバーの長さ又は色等の変化により視覚化することもできる。模型駒１２の種別に対して、「家」は人口を増やす、「木」は環境・自然を増やす、「工場」は開発・産業を増やす、というように模型駒１２の1つ1つにそれぞれのバーを増やす要素を定める。そして、搭載ボード１３のパターン分けに対応して、いずれかの模型駒１２を置いた時、その周り8マスにどのような模型駒１２があるかによって、計算結果が求められ、表示されるバーが変化する。
例）「家」の模型駒１２を、周囲が「工場」３つ、「木」１つ存在する位置に置く場合、（開発+3 環境-2 人口-2）に対応する各ポイントが変化する。
家＝人口+２５０
変化数＝開発+３０環境-２０人口 -２０
計算結果＝開発+３０環境-２０人口+２３０
この計算結果に基づき、開発・環境・人口の各バーが変化する。現段階では1つの模型駒１２に対して5段階まで画像が変化する。いずれのシミュレーションプログラムにおいても、ボード上に模型駒１２を置かれると、シミュレーション上の街が変化し，可視化された画面が更新されて表示されるようになっている。
【００２６】
図６に、思考支援システムの動作についてのフローチャートを示す。
まず、電源がオンになると（Ｓ２０１）、初期の背景画面が投影機１６により搭載ボード１３上に表示される（Ｓ２０３）。
【００２７】
図７に、背景画像ファイル４１０の説明図を示す。このファイルは、シミュレーション種別３０１、静止画像ＩＤ３０２、動画像ＩＤ３０３、音声ＩＤ３０４が含まれる。なお、適宜いずれかの所望の画像のみを設けるようにしても良いし、音声ＩＤ３０４は省略されても良い。
【００２８】
また、図８に、各画像ファイルの説明図を示す。静止画像ファイル３１２、動画像ファイル３１３、音声ファイル３１４では、静止画像ＩＤ３０２、動画像ＩＤ３０３、音声ＩＤ３０４に対応して、それぞれ静止画像データ３０５、動画像データ３０６、音声データ３０７が記憶される。
【００２９】
フローチャートに戻り、入出力部２００からシミュレーション種別３０１が入力されると、背景画像作成部１１０は、シミュレーション種別３０１に応じて、基本となる背景画像を背景画像ファイル４１０から検索する。検索された静止画像ＩＤ３０２、動画像ＩＤ３０３、又は音声ＩＤ３０４に従い、静止画像ファイル３１２、動画像ファイル３１３、音声ファイル３１４が参照され、適宜各画像が選択され、合成画像ファイル６００に背景を示す識別子とともに記憶される。画像合成部１３０は、合成画像ファイル６００に記憶されたひとつ又は複数画像を合成し、投影機１６により合成画像が搭載ボード１３に投影される。
【００３０】
図９に、合成画像ファイル６００の説明図を示す。模型駒ＩＤ、背景等の識別子６５０に対応して、画像作成部１２０により作成された作成画像６６０が記憶される。画像合成部１３０では、各エントリを合成して投影機１６により投影する合成画像を作成する。
つぎに、模型駒１２が置かれると（Ｓ２０５）、アンテナコイル２５、アンテナコイル制御回路２４、読取り制御部２３を介して、ＣＰＵ２１により模型駒１２の位置データが判定され、模型駒１２の送受記憶部１５からデータが読み取られる（Ｓ２０７）。判定された位置及び、読み取られた模型駒Ｄ１０１、種別１０２、パワー１０３、予備エリア１０４等の模型駒データは、ＣＰU２１により、インターフェース回路１８を経て、パソコン３０に伝送される。パソコン３０では、読取り書込み制御部１４０のより模型駒配置テーブル５００を参照し、新たに置かれたものか既に置かれているものかを判断する。新たな模型駒の場合、模型駒配置テーブル５００にエントリを作成し、一方、既にエントリが存在する場合は、模型駒配置テーブル５００の模型駒ＩＤ５０１に対応するエントリを更新する（Ｓ２０９）。この場合、新たな模型駒Ａが置かれたので、新たなエントリが追加される。
【００３１】
ここで、図１０に、模型駒配置テーブル５００の説明図を示す。
模型駒配置テーブル５００は、模型駒ＩＤ５０１、模型駒１２の位置（ｉ，ｊ）５０５、種別５０２、パワー５０３、予備エリア５０４等を含む。このテーブルは必要に応じて適宜書き替え可能である。例えば、模型駒が移動されると、位置５０５が書き替えられる。また、例えば搭載ボード１３に置かれた時間、動作回数等に応じてパワーが変化すると、パワー５０３が書き替えられる。また、模型駒１２が
搭載ボード１３から除外されると、エントリが消去される。
フローチャートに戻ると、つぎに、模型駒の位置データ及び模型駒データに基づき種別／パワー画像ファイルを参照して各種画像が検索・作成される（Ｓ２１１）。
【００３２】
図１１に、種別／パワー画像ファイル４１０の説明図を示す。
種別／パワー画像ファイル４１０には、模型駒１２の種別又はパワー６０１に対応して、模型駒１２に向けて投影するための種別毎の画像６０２が記憶されている。例えば、模型駒配置テーブル５００内に記憶された種別５０２又はパワー５０３に応じて、次のような画像データが記憶される。なお、予備５０４に対応して画像データを記憶し、予備５０４に基づき所定の画像データを検索するようにしてもよい。さらに、複数のデータに対応して画像データを記憶して検索するようにしてもよい。
・チェス、将棋、囲碁等のゲームの場合は、「キング」・「クイーン」等、「歩」・「金」・「王将」等、又は、「黒石」・「白石」等に対応した画像が記憶される。
・ホッケー、サッカー等のゲームの場合は、「キーパー」・「オフェンス」・「ディフェンス」等に対応した画像が記憶される。
・環境問題シミュレーション等の場合は、位置記憶テーブル５００内に記憶された種別５０２「家屋」・「ビル」・「工場」・「木」等に対応して、建物や自然環境についての画像が記憶される。
【００３３】
画像作成部１２０は、種別／パワー画像テーブル４１０を参照して、種別、パワー又は、両者に基づき模型駒Ａに対応する第１画像を検索し、模型駒Aの位置に従いその位置近傍又はその位置を投影する画像を作成し、この作成された第１画像は、合成画像ファイル６００に模型駒ＩＤとともに記憶する（Ｓ２１１）。画像合成部１３０により、合成画像ファイル６００に記憶された第１画像、及び背景画像等の他の画像が合成されて合成画像が作成され、投影機１６により搭載ボード１３上に投影される（Ｓ２１３）。
【００３４】
つぎに、さらに模型駒Ｂが置かれた場合について以下に説明する。
模型駒Ｂが搭載ボード１３上に配置されると（Ｓ２０５）、アンテナコイル２５、アンテナコイル制御回路２４、読取り制御部２３を介して、ＣＰＵ２１により模型駒１２の位置データが判定され、模型駒１２の送受記憶部１５からデータが読み取られる（Ｓ２０７）。判定された位置、読み取られた、模型駒ＩＤ１０１、種別１０２、パワー１０３、予備エリア１０４は、インターフェース回路１８を経て、パソコン３０に伝送される。さらに、上述のフローチャートと同様に、パソコン３０では、模型駒配置テーブル５００を参照し、新たに置かれたものか既に置かれているものかを判断する。新たな模型駒の場合、模型駒配置テーブル５００にエントリを作成し、一方、既にエントリが存在する場合は、模型駒配置テーブル５００の模型駒ＩＤ５０１に対応するエントリを更新する。この場合、新たな模型駒Ｂであるので、上述のフローチャートと同様に、新しいエントリが追加され（Ｓ２０９）、模型駒Ｂに対応する第２画像が検索及び作成される（Ｓ２１１）。この第２画像は、合成画像部１３０により、背景画像、第１の画像等の他の画像と合成され、投影機１６により搭載ボード１３上に投影される（Ｓ２１３）。以上の処理をシミュレーションが終了するまで（Ｓ２１５）繰り返す。
【００３５】
つぎに、画像作成部１３０によるステップＳ２１１の処理の様々な態様を説明する。画像作成部１３０では各複数処理を適宜並列に実行することが可能である。その際作成された複数の画像は、合成画像ファイル６００に記憶され、画像作成部１３０によりそのファイルが参照され、各画像が合成されて、投影される合成画像が投影機１６により搭載ボード１３に投影される。
まず、模型駒の位置に応じて画像を変化させる画像作成処理を説明する。
【００３６】
図１２に、位置による第１個別画像ファイル４３０の説明図を示す。第１個別ファイル４３０では、種別７０１、エリア情報７０２、個別画像７０３を含む。パソコン３０の画像作成部１２０は、模型駒配置テーブル５００内に記憶された位置５０５と、第１個別画像ファイル４３０内のエリア情報７０２とを比較し、ある模型駒１２が、所定のエリア内にある場合、対応する個別画像７０３を検索し、位置データに従いそれを投影するための画像を作成するための画像を作成する。画像作成部１３０は、作成された画像に基づき合成画像を作成し、記憶及び投影する。なお、全種別について所定エリアにある場合に個別画像７０３を投影するようにするには、例えば種別７０１に共通となる情報を記憶すればよい。
【００３７】
つぎに、模型駒の変化に応じて画像を変化させる画像作成処理を説明する。
図１３に、条件判定による画像作成処理のフロチャートを示す。また、図１４に、模型駒の変化による第２個別画像テーブル４４０の説明図を示す。第２個別画像テーブル４４０では、種別／パワー８０１、個別条件８０２、個別画像８０３を含む。なお、個別画像８０３に対応して必要に応じて音声ファイル８０４を付加しても良い。模型駒の変化による個別条件８０２としては、例えば、所定のエリア内にそのエリア外から入った場合（「歩」が「金」に成る場合等）、時間経過によりパワーが減じられる場合、また、複数の模型駒が隣接又は同一の位置となる場合、等である。所定のエリア内にそのエリア外から入った場合（「歩」が「金」に成る場合等）では、例えば、パソコン３０の画像作成部１２０は、模型駒配置テーブル５００内に記憶された模型駒ＩＤ５０１、種別５０２及び位置５０５に基づき、その模型駒１２に移動・除去等の変化があることを判断すると、ある模型駒１２が、所定の個別条件８０２を満たすか否か判断する（Ｓ３０１）。個別条件を満たす場合、画像作成部１２０は、対応する個別画像８０３を検索し、所定位置において画像を作成する（Ｓ３０２）。さらに、運動画像作成部１５０は、個別条件を満たす場合、模型駒１２の種別の変化に応じて、模型駒配置テーブル５００に記憶された該当する模型駒ＩＤ５０１について、種別５０２、パワー５０３、予備５０４等の所定のデータを書き替える（Ｓ３０３）。さらに、パソコン３０の運動画像作成部１５０は、そのデータをインターフェイス２３を介して読取り／書込み装置２０に伝送し、読取り／書込み装置２０は、書込み制御部２２アンテナコイル制御回路２４、アンテナコイル２５を経て、模型駒１２内の送受記憶部１５のデータを書き替える。
【００３８】
また、パワーに関しては、時間経過によりパワーが増減される場合、複数の模型駒が隣接又は同一の位置となる際パワーが変化する場合等について、次のように処理することもできる。すなわち、個別条件８０２として、一定時間経過、他の模型駒や背景画像との隣接又は接触等によるパワー増減を予め定めて記憶しておき、この個別条件８０２に該当した場合（Ｓ３０１）、所定画像を模型駒近傍に生成し（Ｓ３０２）、模型駒配置テーブル５００及び模型駒１２内の送受記憶部１５のパワー５０３、１０３を書き替えることができる（Ｓ３０３）。
【００３９】
つぎに、複数の模型駒の相対的条件に応じて画像を変化させる画像作成処理を説明する。
図１５に、模型駒の相対的条件による画像作成処理のフローチャートを示す。また、図１６に、模型駒の相対的条件による第３個別画像テーブル４５０の説明図を示す。第３個別画像テーブル４５０では、距離９０１、動画像又は静画像の個別画像９０２、個別音声９０３、書き替え有無情報９０４を含む。パソコン３０の画像作成部１２０は、ある模型駒が配置された際、模型駒配置テーブル５００内に記憶されたその模型駒の位置と、既に記憶されている他の模型駒の位置５０２とを比較し、模型駒間の距離を計算する（Ｓ４０１）。画像作成部１２０は、所定の値以内であれば、最も近い距離に基づき、第３個別画像テーブル４５０を参照し、距離９０１に対応する画像データ９０２、音声データ９０３を検索し、画像を作成する（Ｓ４０５）。画像合成部１３０は作成された画像を他の画像と合成し、それを投影機１６により投影するとともに、模型駒配置テーブル５００及び模型駒１２の送受記憶部１５に記憶する。このとき音声出力部１９で個別音声９０３を出力することもできる。
【００４０】
さらに、距離がゼロ又は直接隣合う場合（距離９０１が０又は１）、画像作成部１２０は、第３個別画像テーブル８００の書き換え有無情報９０４を参照して、シミュレーション又はゲームの設定条件により（例えば、両模型駒のパワーを比較したり、位置データに基づきどちらの模型駒が他方の模型駒の位置に後から移動したか等の動作を分析し）、模型駒の模型駒配置テーブル５００のエントリ及び送受記憶部１５のパワーを、例えば増減したり、ゼロに書き替えるようにしてもよい。なお、パワーがゼロになったとき、搭載ボードから除去されるべきことを示す画像を投影することもできる。
【００４１】
つぎに、図１７に、模型駒が除去される場合のフローチャートを示す。これは、例えば、ステップＳ２０５〜Ｓ２１３の処理と並行して実行される。
模型駒が除去される場合（Ｓ６０１）、その変化をアンテナコイル２５が検出し、アンテナコイル制御回路２４、読取り制御部２３を経て、ＣＰＵ２１が把握し、ＣＰＵ２１は、インターフェイス２３を経てパソコン３０にその位置を伝送する（Ｓ６０３）。パソコン３０は、模型駒配置テーブル５００を参照し、位置５０５から模型駒ＩＤ５０１を特定し、一定時間再び置かれない場合（Ｓ６０５）、模型駒配置テーブル５００の該当エントリを消去する（Ｓ６０７）。つぎに、合成画像ファイル６００から模型駒ＩＤに従い、個別画像を消去する（Ｓ６０９）。
つぎに、応用について補足説明する。本発明の思考支援システムは、以下のようなシステムに応用することができる。
【００４２】
(1)ボード上に投影され移動する物体をコマを介して、複数の利用者とともに操作するゲーム、
以下に、ホッケー、サッカー、ピンポン、テニスのゲーム等のように、パックやボール等のスポット動画像が搭載ボード上を運動する場合に、模型駒がプレイヤーとなってゲームを行うシミュレーションについて説明する。
例えば、ボード上でホッケーを行うゲームについて説明する。投影機１６により、搭載ボード１３上には、動くパックが投影される。搭載ボード１３を囲んだプレイヤは自分のところに向かってくるパックを、コマをボードに置くことで跳ね返す（ブロック崩しの要領）。パックをうまく跳ね返すことができず、自分の陣地の壁にぶつかったら負けとなる。
【００４３】
図１８に、スポット動画像に対する画像作成処理のフローチャートを示す。スポット動画像を発生するための運動画像作成部１５０は、搭載ボード上を移動し、模型駒と接触する又は近傍となると反射又は変化するスポット動画像を形成し、スポット位置を出力する。画像ファイル４００は、種別／パワー画像ファイル４２０として、模型駒の種別によりスポットの変化処理を対応して記憶する。例えば、種別に応じて、パック又はボールを単に跳ね返すだけの模型駒、速度を早くする又は遅くする模型駒、進行方向を逆にする模型駒、隣の相手をスキップする模型駒、自分の陣地を小さくする模型駒等が挙げられる。
【００４４】
パソコン３０は、運動画像作成部１５０により生成されたスポット動画像を投影機１６により搭載ボード１３上に投影する（Ｓ７０１）。運動画像作成部１５０は、出力されたスポット位置と模型駒１２の位置データとが一致した又は近接したと判断すると（Ｓ７０３）、種別／パワー画像ファイル４２０を参照して、模型駒１２の種類に応じて、スポットの運動を変化させる（Ｓ７０５）。運動画像作成部１５０は、さらに、新たなスポット動画像を作成する（Ｓ７０７）。なお、スポット動画像は、合成画像ファイル６００に識別子とともに記憶させる。
【００４５】
(2)映像を通して示される適切な場所にコマを配置することで、音楽を作成することによる学習支援システム、
例えば、搭載ボード１３上には複数の楽器（木琴など）が投影される。この均合投影された楽器の位置と種類を対応づけて記憶した背景画像ファイル４１０が必要となる。音楽に合わせて、映像が指定する場所（例えば木琴の「ド」の音）に模型駒１２を置くことで、位置に対応した音データを記憶したファイル修正すれば、音を鳴すことができる。模型駒１２により、複数人で搭載ボード１３を囲んで行えば、協調的な演奏や、音の感覚を学習することが可能となる。
【００４６】
(3)コマを用いて搭載ボード１３上に街を構築し、その環境の変化を視覚的に投影することによる都市環境学習支援システム、
この場合、パソコンのＣＲＴ２５には、利用者が模型駒１２を置いた配置操作に伴って、変化する環境変化状況を搭載ボード１３に瞬時に映し出し、利用者の配置操作に反映する能率的な町作りのシミュレーション学習を行うことができる。
【００４７】
また、例えば、学習者が搭載ボード１３の周りに集まり、搭載ボード１３上に、工場、住宅などの模型駒１２を配置しながら、自分達にとって住み良い町を共同で作る。模型駒１２のインターフェース回路１８は、模型駒１２の配置を読取り、環境シミュレーションを行うソフトウェアと搭載ボード１３とを連携させ、パソコン３０は投影機１６により環境の変化をアニメーション等を用いて視覚的に表現し、搭載ボード１３上に投影する。
【００４８】
さらに、画像ファイル４００の設定により、模型駒１２を置くことで、投影機１６による視覚的、また、スピーカ１９による聴覚的なフィードバックを学習者に与えることで、自ら体験しているがごとく、環境問題を考え、協調しつつ、互いに議論をしながら町作りを進めていくことができる。
【００４９】
また、本発明の思考支援システムを複数組用い、それぞれをネットワークを介して接続し、相互にデータのやり取りを行うこともできる。この場合、例えば、各思考支援システムの各パソコン３０からインターネット、電話網、移動体網等の各種ネットワークに接続し、模型駒配置テーブル５００、合成画像ファイル６００、画像ファイル４００等のいずれか又は複数のデータを相互に送受し、記憶するようにすればよい。このようにして、一例として、各々の思考支援システムにより複数の町を離れた場所で作成する場合、他の町の様子を、受信した各種データに基づき、自システムの投影機１６により搭載ボード１３上に、自システムの画像と切り替えて投影することができる。
【００５０】
(4)環境汚染地域
例えば、工場の模型駒１２を搭載ボード１３上にあまり集中させて置くと、大気が汚染される。そこで、パソコン３０は、投影機１６により工場の模型駒１２を置く度に、空気が汚れていく様子を、搭載ボード１３上に灰色の映像を投影することで示すことができる。この場合、種別が工場で規模程度をパワーで示した模型駒を中心とする所定範囲内を環境汚染地域として表した画像を記憶した種別／パワー画像ファイル４１０を用意し、画像作成を行えばよい。
【００５１】
また、背景画像ファイル４１０を適宜設けることで、投影機１６により、自然の映像として川の流れや海の波等の環境・背景状況を動画又は静止画として投影し、搭載ボード１３上で表現することができる。それに加えシミュレーションの結果として季節の移り変わり、年月の経過による自然環境の変化／破壊や建物の老化などの環境・背景変化を搭載ボード１３上でリアルに再現することができる。例えば、環境汚染地域だけをスポット的に樹木を枯れさせるような表現もできる。
【００５２】
(5)音声としても出力する点
さらに、本発明の思考支援システムでは、画像ファイルに音をデータ付加することで、搭載ボード１３上でのコマの操作によって、搭載ボード１３上に表示する映像、さらに必要に応じて音声が変化することができるため、利用者の注意は常に搭載ボード１３に向けられ、没入感を高めることができる。また、パソコン３０は、スピーカ１９により騒音の様子を、音声として出力したり、耳を塞いでいる人間、動物のキャラクタを投影することで示すことができる。
【００５３】
なお、上述の一実施例では模型駒１２の位置データの検出に際しては、各アンテナコイル２５と送受記憶部１５との間での無線通信のデータ有無に基づいて位置データを検出する例を示したが、これに限らず、搭載ボード１３上の各区画搭載面１７に座標接点を設置し、これらの座標接点から位置データを取得するような検出部を用いる構成としてもよい。また、アンテナコイル２５以外にも静電的、光学的また検出するための適宜の検出部を用いることができる。
【００５４】
なお、背景画像を搭載ボード１３全体に投影する際、背景で優勢なチームが分かるようになって画面を分割して投影するような背景画像データを用いてもよい。また、画像作成部１２０は、さらに模型駒１２等の部分について背景画像を白抜き又は黒抜きする処理を付加してもよい。
また、上述の一実施例では家、木、工場等の町作りの環境シミュレーションの学習に適用したが、これに限らず、各種地域別の動物、魚、鳥の生き物の模型駒を用いて生き物の分布状態、台風、洪水、地震、火災等の模型駒を用いて災害発生時のシミュレーション学習などにも広く適用することができる。
【００５５】
本発明の思考支援システムでは、複数のグループに分かれて、別々の搭載ボードを用いてシミュレーションを実行する場合において、模型駒だけをグループ間で交換することがある。つまり他のグループで利用している最新の種別、ステータス又はパワーを持った模型駒を自分たちの搭載ボード上で利用することができる。また、グループ内での同一ボード上で模型駒を再配置する場合にも、同時にステータス情報を反映することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、模型駒を搭載ボード上に搭載した時点で自動的に種別データや位置データ等を読取り、迅速かつ正確なシミュレーションを行うことができる思考支援システムを提供することができる。
本発明によると、模型駒にＩＤ情報・種別情報だけでなく、各種ステータス情報を持たせ（記憶させる）、搭載ボード側には書込み装置を組込むことにより、シミュレーションの実行推移とともに、模型駒のステータスをアップデート（書込み）することができる思考支援システムを提供することができる。
【００５７】
また、本発明によると、搭載ボードの真上又は上方に投影機を設置し、上空から映像を搭載ボード上に投影することにより、シミュレーションの実行推移とともに、搭載ボード上の投影される映像をリアルタイムに変化させることができる。そして、本発明によると、複数の利用者がコマを配置することができるボードに対し，投影機能を用いることにより、ディスプレイ機能を付加し、よって、模型駒を操作する場所・位置とその影響を提示する場所とが一体となった環境を構築することができる。
【００５８】
さらに、本発明によると、複数の利用者が投影された環境において、協調作業、学習、ゲームなどの各種シミュレーションを行うことで、模型駒の配置という直観的な操作を通して、コンピュータシミュレーションの結果を極めて容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る思考支援システムの外観構成。
【図２】模型駒の構成図。
【図３】本発明の思考支援システムの制御回路に関する構成図。
【図４】パソコン（上位制御装置）の詳細構成図。
【図５】模型駒の送受記憶部（記憶部）に記憶されるデータのファイル構成図。
【図６】思考支援システムの動作についてのフローチャート。
【図７】背景画像ファイル４１０の説明図。
【図８】各画像ファイルの説明図。
【図９】合成画像ファイル６００の説明図。
【図１０】模型駒配置テーブル５００の説明図。
【図１１】種別／パワー画像ファイル４１０の説明図。
【図１２】位置による第１個別画像ファイル４３０の説明図。
【図１３】条件判定による画像作成処理のフロチャート。
【図１４】模型駒の変化による第２個別画像テーブル４４０の説明図。
【図１５】模型駒の相対的条件による画像作成処理のフローチャート。
【図１６】模型駒の相対的条件による第３個別画像テーブル４５０の説明図。
【図１７】模型駒が除去される場合のフローチャート。
【図１８】スポット動画像に対する画像作成処理のフローチャート。
【符号の説明】
１１データ入出力装置
１２模型駒
１３搭載ボード
３０パーソナルコンピュータ
１６投影機
１７可視表示部
１８インターフェース回路
１９音声出力部
２０−１〜２０−ｎ読取り／書込み装置

Claims

模型駒識別子及び種別を含む模型駒データを記憶する記憶部と、外部とデータを送受して該記憶部のデータを読取り及び書込み可能とするインターフェイスとを含む送受記憶部を有する模型駒と、
複数の領域に区画され、各区画に前記模型駒が搭載されたことを検出する検出部をそれぞれ有し、前記模型駒を搭載するための搭載ボードと、
前記搭載ボードの検出部により前記模型駒の搭載が検出されたとき、前記搭載ボード上に搭載された前記模型駒の位置データを識別し、前記模型駒の送受記憶部に記憶された模型駒データを読取るデータ入出力装置と、
前記データ入出力装置から位置データ及び模型駒データを記憶する模型駒配置テーブルと、
位置データ及び模型駒データに含まれる各データのうち、いずれかひとつ又は複数に対応して画像データを記憶した画像ファイルと、
前記模型駒配置テーブルに記憶された位置データ及び模型駒データに含まれる各データに基づき、前記画像ファイルを検索して前記模型駒に関する画像を作成し、作成された画像を背景画像又は他の画像と合成して合成画像を作成する処理部と、
前記処理部により出力された合成画像を前記搭載ボード及び／又は前記模型駒に向けて投影する投影機と
を備えた思考支援システム。
前記画像ファイルは、前記模型駒の種別又は他の模型駒データ毎に対応して画像データを記憶した種別／パワー画像ファイルを含み、
前記処理部は、前記模型駒配置テーブルに記憶された前記模型駒の種別又は他の模型駒データに従い、前記種別／パワー画像ファイルから種別又は他の模型駒データ毎の画像を検索して、前記模型駒の位置データに基づき、検索された画像を前記模型駒の位置に投影する画像を作成する画像作成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の思考支援システム。
前記画像ファイルは、前記模型駒の種別及びエリア情報に対応した個別画像データを記憶した第１個別画像ファイルを含み、
前記処理部は、前記模型駒配置テーブルに記憶された前記模型駒の種別及び位置データに基づき、前記第１個別画像ファイルに記憶されたエリア情報に該当する場合、対応する個別画像データを検索して、前記模型駒の位置データに基づき、検索された画像を前記模型駒の位置に投影する画像を作成する画像作成部を備えたことを特徴する請求項１又は２に記載の思考支援システム。
前記データ入出力装置は、前記模型駒の送受記憶部内のデータを書換えるための手段をさらに備え、
前記画像ファイルは、模型駒の種別及び模型駒の位置の変化に関する個別条件に対応した個別画像データを記憶した第２個別画像ファイルを含み、
前記処理部は、
前記模型駒が置かれた又は移動された際、前記第２個別画像ファイルを参照し、そこに記憶された種別及び個別条件に該当する場合、対応する個別画像を検索して、前記模型駒の位置データに基づき、検索された画像を模型駒の位置に投影する画像を作成する画像作成部と、
位置の変化したデータを前記模型駒配置テーブルに記憶し、前記模型駒の送受記憶部を書替える読取り／書込み制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の思考支援システム。
前記データ入出力装置は、前記模型駒の送受記憶部内のデータを書換えるための手段をさらに備え、
前記画像ファイルは、模型駒の種別及び他の模型駒との距離の条件に対応した個別画像データを記憶した第３個別画像ファイルを含み、
前記処理部は、
前記模型駒が置かれた際、前記第３個別画像ファイルを参照し、そこに記憶された種別及び距離の条件に該当する場合、対応する個別画像を検索して、前記模型駒の位置データに基づき、検索された画像を模型駒の位置に投影する画像を作成する画像作成部と、
変化したデータを前記模型駒配置テーブルを更新し、前記模型駒の送受記憶部を書替える読取り／書込み制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の思考支援システム。
前記データ入出力装置は、音声データを出力する音声出力部をさらに備え、
前記画像ファイルは、さらに、模型駒間の距離又は模型駒の種類ついての条件に対応した音声データを含み、
前記処理部は、さらに、前記画像ファイルの模型駒間の距離又は模型駒の種類についての条件が満たされる場合、対応する音声データを前記音声出力部から出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の思考支援システム。
前記搭載ボード上を移動し、前記模型駒と接触する又は近傍となるとスポットの速度又は進行方向を含む運動が変化するスポット動画像を形成し、スポット位置を出力するための運動画像作成部をさらに備え、
前記画像ファイルは、前記模型駒の種別に対応してスポットの運動の変化を記憶した第４個別画像ファイルを含み、
前記運動画像作成部は、生成されたスポット動画像を前記投影機により前記搭載ボード上に投影し、前記運動画像作成部から出力されたスポット位置と前記模型駒の位置データとが一致又は近接したと判断すると、前記第４個別画像ファイルを参照して前記模型駒の種類に応じてスポットの速度又は進行方向を含む運動を変化させたスポット動画像を作成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の思考支援システム。
前記模型駒識別子及び背景画像を示す識別子に対応し、前記処理部により作成された画像データを記憶した合成画像ファイルを含み、
前記処理部は、前記合成画像ファイルを参照して、記憶された各画像データを合成することにより投影する合成画像を作成する画像合成部を備えたことを特徴する請求項１乃至７のいずれかに記載の思考支援システム。
前記画像ファイルは、背景画像を示す識別子に対応して画像データを記憶した背景画像ファイルを含み、
前記処理部は、入力された背景画像を示す識別子に従い、前記背景画像ファイルから背景画像を検索して、前記搭載ボードに投影する画像を作成する背景画像作成部を備えたことを特徴する請求項１乃至８のいずれかに記載の思考支援システム。