JP3856590B2 - 家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用ゲーム機を用い、コントローラにより模型車両の走行を運転操作することができる鉄道模型システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ミニチュアの模型線路に模型車両を走らせるシステムが従来より存在する。
このシステムは、プレーヤがコントローラを操作して車両を走行させるものである。模型車両に模型線路を介して制御電圧を送り、模型車両の速度制御は制御電圧の値を変えることにより行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際の鉄道車両は、列車本来の運動特性である力行,惰行,制動の特性により運行されるものである。ここで、力行とは、車両に駆動力を与えて加速走行するものであり、惰行とは慣性走行のことで、車両慣性重量が大きく、走行抵抗も小さいことから列車加速後はこの惰行走行となる。
従来のミニチュアの鉄道模型システムでは、コントローラのダイヤル操作と模型車両の走行速度が1:1に連動しており、ダイヤル操作で指示される電圧値が車両を駆動するモータの入力電圧となり、実際の車両のように惰行走行などのリアルな走行を再現することはできない。
【0004】
また、上記ミニチュアの鉄道模型システムは、家庭で楽しむ場合、専用のセットになっているシステムを入手する必要があり、鉄道模型システム以外にはその装置の一部を他に利用することもできず、コストパフォーマンスが良くないという欠点があった。
そこで、本件発明者は、CD−ROMやカセットなどの各ゲームのソフトを変えれば、種々のゲームを楽しむことができる家庭用ゲーム機を利用して鉄道模型システムを構築することを検討し本発明に至った。
【0005】
本発明は上記背景に基づくもので、その目的は、家庭用ゲーム機にコントローラおよび制御ユニットを接続し、制御ユニットに模型線路を接続することにより、家庭用ゲーム機により実現することができ、かつ、実際の鉄道車両と同じ力行,惰行,制動ができリアルな走行ができる家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、リアル走行ができるとともに模型車両の運転席から前方の風景を見ながら操作することができ、さらには模型車両の位置検出手段を搭載することによりダイヤなどの高度な車両運行管理を可能とする家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システムは、模型車両の前方を撮像するカメラ手段と前記模型車両の位置を検出し位置検出信号を出力する位置検出手段と前記位置検出信号を前記カメラ手段から取り入れた映像信号とともに送信する映像送信手段を有する模型車両と、模型線路上の前記模型車両に駆動手段を搭載し、前記駆動手段に所定の電圧を供給することにより模型車両を走行制御できる鉄道模型部と、前記模型車両を操作するための操作部を有するコントローラと、鉄道模型制御プログラムに基づき走行操作制御を可能とし、前記コントローラからの操作信号を受け、該操作信号,現在の車両速度および車両重量などの車両情報に基づき力行,惰行,制動特性に則った走行を可能にするディジタル車両制御信号を演算出力する演算処理手段を有するゲーム機と、前記演算処理手段より出力されるディジタル車両制御信号に対応したアナログ制御電圧に変換し、該アナログ制御電圧を前記駆動手段に加える制御ユニット手段と、
前記映像送信手段からの映像信号を受信し、該映像信号に前記ゲーム機からの運転状況を示す表示用データを挿入し、合成画像を作る合成画像形成手段とを備え、前記ゲーム機は受信した位置検出信号により模型車両の位置を判定し、ダイヤ,信号システムに情報として加え、モニタ手段に、前記ゲーム機からの運転状況の情報を出力するとともに前記模型車両のカメラ手段が捕らえる前方の映像を出力するように構成されている。
【0007】
【作用】
上記構成によれば、鉄道模型システムを家庭用ゲーム機により実現でき、実際の鉄道車両と同じようなリアル走行ができる。また、運転席から前方を見ている状態と同じ状態でコントロール操作ができ、車両の位置を検出する手段を設けることによりこの情報をダイヤあるいは信号システムに良好に取り入れることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態をさらに詳しく説明する。
図1は本発明による家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システムの外観図である。
家庭用ゲーム機1の前面のコネクタ1aには、コントローラ2と制御ユニット3が接続される。また、背面の図示しないコネクタにはモニタ手段であるテレビが接続される。家庭用ゲーム機1に鉄道模型制御プログラムが格納されているCD−ROM1bを装着し電源をオンすると、該プログラムが立ち上がる。コントローラ2の発進加速を行うマスコン2a,制動を行う制動レバー2bを操作することにより、コントローラ2から操作信号が家庭用ゲーム機1に送られ、該ゲーム機1で内部演算処理が行われてディジタル車両制御信号が出力される。制御ユニット3はディジタル車両制御信号をDC電圧に変換し、DC電圧は線路5に入力される。模型車両6は走行用モータを搭載しており、走行モータに線路5を介してDC電圧が供給される。
【0009】
家庭用ゲーム機1はCD−ROM装着タイプではなく、他の記憶媒体を装着するタイプのものでも良く、コネクタ1aに通常のパッドなどを接続することにより、他のアプリケーションソフトのゲームを行うことができる。
【0010】
図2(a)は、本発明によるシステムの参考例を示す回路ブロック図で、家庭用ゲーム機の回路例を示したものである。図2(b)はメイン演算部の演算処理手段の詳細機能を示す図である。
図2(a)において、点線で囲んだ部分が家庭用ゲーム機内の回路部であり、ROMメモリ7は、CD−ROM,ROMカセット,メモリカードなどであり、装脱着可能である。電源部13より電源DC電圧が供給される。
鉄道模型制御プログラムおよびデータ情報が格納されたROMメモリ7が装着され、図示しない電源スイッチオンにより、鉄道模型制御プログラムおよびデータ情報がRAMメモリ9に読み込まれる。メイン演算部10は、RAMメモリ9からの情報に基づきオープニング画面およびサウンドを画像出力部14およびサウンド出力部15に送出する。
【0011】
コントローラ2のマスコンレバー2aからの発進・加速・減速信号を示すステップ値または制動レバー2bからの制動信号を示すステップ値は、I/O制御部11を介してメイン演算部10に送られる。メイン演算部10は、送られてきた加速などを示すステップ値および現在の模型車両6の速度などに基づき演算を行い、制御ユニット3に送出すべきディジタル車両制御信号を算出する。
【0012】
図3Aは、ゲーム機が加速処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
コントローラ2のマスコン2aが操作されて加速信号が送られる(ステップ(以下「S」という)301A)と、メイン演算部10の発進・加速演算部10bは加速信号,現在の走行速度および車両重量データから加速率を算出する(S302A)。そして、加速率算出結果をもとに所定の傾きの電圧上昇命令であるディジタル車両制御信号を出力する(S303A)。制御ユニット3は、このディジタル車両制御信号を受けて線路電圧を上昇させる(S304A)。模型線路5のDC電圧はメイン演算部10で算出された加速率に対応した傾きで上昇する(S305A)。
【0013】
図3Bは、ゲーム機が惰性走行処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
コントローラ2のマスコン2aが操作されて惰行信号が送られる(S301B)と、メイン演算部10の惰性走行演算部10cは惰行信号,現在の走行速度および車両重量データから惰性走行減速率を算出する(S302B)。そして、減速率算出結果をもとに所定の傾きの電圧降下命令であるディジタル車両制御信号を出力する(S303B)。制御ユニット3は、このディジタル車両制御信号を受けて線路電圧を降下させる(S304B)。模型線路5のDC電圧はメイン演算部10で算出された減速率に対応した傾きで降下する(S305B)。
【0014】
図3Cは、ゲーム機が減速処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
コントローラ2の制動レバー2bが操作されて減速信号が送られる(S301C)と、メイン演算部10の減速演算部10cは減速信号,現在の走行速度および車両重量データから減速率を算出する(S302C)。そして、減速率算出結果をもとに所定の傾きの電圧降下命令であるディジタル車両制御信号を出力する(S303C)。制御ユニット3は、このディジタル車両制御信号を受けて線路電圧を降下させる(S304C)。模型線路5のDC電圧はメイン演算部10で算出された減速率に対応した傾きで降下する(S304C)。
【0015】
図4は、コントローラ操作とディジタル車両制御信号,線路電圧の関係の一例を示す図で、発進・加速処理を行う力行,惰性減速する惰行および減速を行う制動の具体例である。
マスコンレバーは5段階の位置に操作することができ、ステップ位置が大きくなれば、線路に加えられる供給電圧はそれに比例して大きくなり、列車はその供給電圧に比例する速度となる。また、制動レバーも5段階の制動位置を持ち、ステップ位置が大きいほど、制動の効き具合は大きくなる。
マスコンレバー,制動レバーの操作位置を示す操作信号,車両速度および車両重量により演算して発生するディジタル車両制御信号(供給電圧)は、図4に示すような特性となり、列車は力行,惰行,制動特性に則った走行駆動が行われる。
【0016】
図4において、時刻t1 で発進操作が行われマスコンレバーが時刻t2 までに4ステップ分加速調整され、そのときの演算された電圧の傾きはm1 で上昇する。マスコンレバーがステップ4の位置になって(時刻t2 )、この位置がしばらく保持されているが、時刻t3 までの間、上記傾きm1 で電圧上昇を続けた後、時刻t3 で所定電圧値(ステップ4対応の電圧)になって保持され、時刻t4 まで所定の等速度走行となる。さらに時刻t4 で1ステップ分上昇させステップ5の位置にすると、時刻t5 まで傾きm2 で電圧上昇する。その後は時刻t6 まで最大電圧である12Vが維持され列車は所定の最高速度に維持される。
【0017】
この状態において、時刻t6 でマスコンレバーのステップ位置を0にすると、惰行走行に移行する。すなわち、そのときの車両速度,重量および操作位置信号により演算されたディジタル車両制御信号の特性は、慣性重量に応じた傾斜m3 で下がり、列車は惰行走行によって徐々に速度が小さくなる。時刻t7 で制動レバーのステップ位置を5にすると、傾斜はm4 と大きくなり、その傾斜に沿って電圧は少しずつ低下し、列車の速度の降下が続く。
時刻t8 で制動レバーのステップ位置を4にし,ある時間間隔でステップ位置を小さくしていき時刻t9 でステップ位置0にすると、そのときの時間間隔で小さくなる操作信号,車両速度,重量により算出された傾きm5 で電圧値が降下をつづける。時刻t9 を過ぎた後も降下を続け、遂に電圧値は0Vとなって列車は停止する。
【0018】
図5は、本発明によるシステムの第1の実施の形態を示す概略図である。
この実施の形態は、列車にカメラを搭載し、カメラで撮影した運転席からの前方の景色を家庭用TVに映し出すとともにそのときの家庭用ゲーム機からのデータ情報を同じ画面に合成表示するようにした例である。
先頭車両23にはカメラ23a,送信部23bおよび送信アンテナ22が搭載されている。中間車両24にはカメラ用バッテリー24aが搭載され、カメラ用バッテリー24aの出力はカメラ23aおよび送信部23bに供給される。
最後部車両25には走行モータ25aが搭載され、走行モータ25aは線路26を通して供給されるDC電圧によって駆動させられる。
【0019】
コントローラ19のマスコンレバーおよび制動レバーの操作による操作信号は、家庭用ゲーム機16に入力し、図4に示すような特性に基づき所要のディジタル車両制御信号が制御ユニット18に送られる。制御ユニット18はディジタル車両制御信号を受信し対応のアナログDC電圧を出力し線路26に供給する。
家庭用ゲーム機16は同時に運行状況などの情報を表示するための映像信号をチューナ17に出力する。一方、カメラ23aで電車前方を撮像した映像信号は送信部23bに送られる。送信部23bは、所定のチャネルに対応する搬送波を映像信号で変調し、変調した搬送波をアンテナ22より発射する。
【0020】
図6は、図5のチューナ部の詳細を示す回路ブロック図である。
チューナ17は、搬送波をアンテナ21を介して受信する。検波回路30で所定のチャネルに対応する搬送波を混合して上記カメラからの映像情報を抽出する。映像情報の一部は同期信号分離処理回路34に導かれ、水平および垂直同期信号が分離処理される。また、コンポジット映像信号は、コンポジット処理回路31でR,G,B復調される。また、家庭用ゲーム機16から送られてくる運行状況などの表示データのコンポジット映像信号は、コンポジット処理回路35で同様にR,G,B復調される。R,G,Bインタフェース部32では、水平および垂直同期信号に基づき模型車両からの映像のR,G,B信号と家庭用ゲーム機16からの表示データのR,G,B信号が入力されて合成処理される。映像合成信号は、コンポジット変換処理回路33でコンポジット信号に戻され、家庭用TV20に出力される。
【0021】
図7は、家庭用テレビに映し出された鉄道模型システムの画像の一例を示す図である。
画像の上部には家庭用ゲーム機からの現在時刻,到着時刻および次の駅名の表示データが、下部には模型車両で撮影した前方の風景が表示される。
【0022】
図8は、本発明によるシステムの第2の実施の形態を示す概略図である。
この実施の形態は、第1の実施の形態にさらに位置検出車両36を設けたものである。
車両位置検出車両36には位置検出部36aが搭載されている。
位置検出部36aは、線路に向かって赤外線を投光する発光器と、線路からの反射波を受信する受光器とからなる光検出器を列車に搭載し、線路には一定間隔で、その位置を示すバーコードラベルを貼り付けたものである。発光器から線路に向けて発光しバーコードラベルからの反射光を受光器で読み取ることにより、位置信号を得ることができる。
【0023】
位置検出部36aで検出した位置信号は、送信部23bにおいてカメラ23aからの映像信号に重畳される。送信部23bは所定のチャネルに対応する搬送波を重畳信号で変調し、変調した搬送波をアンテナ22より発射する。チューナ17は、搬送波をアンテナ21を介して受信し、所定のチャネルに対応する搬送波を混合して重畳信号を抽出し、さらに映像情報と位置信号を分離する。カメラ23aからの表示データの映像信号は、家庭用ゲーム機16からの映像信号と合成(スーパーインポーズ)され、家庭用TV20に出力される。
【0024】
この実施の形態では、位置検出部として赤外線発光受信器を用いた例を示してたが、他の構成の位置検出器も同様に適用できる。例えば、列車側にコイルを搭載しておき、線路側に所定間隔でマグネットを配置し、コイルに流れる電流を検出することにより列車の位置信号を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は、模型車両の前方を撮像するカメラ手段と前記模型車両の位置を検出し位置検出信号を出力する位置検出手段と前記位置検出信号を前記カメラ手段から取り入れた映像信号とともに送信する映像送信手段を有する模型車両と、模型線路上の前記模型車両に駆動手段を搭載し、前記駆動手段に所定の電圧を供給することにより模型車両を走行制御できる鉄道模型部と、前記模型車両を操作するための操作部を有するコントローラと、鉄道模型制御プログラムに基づき走行操作制御を可能とし、前記コントローラからの操作信号を受け、該操作信号,現在の車両速度および車両重量などの車両情報に基づき力行,惰行,制動特性に則った走行を可能にするディジタル車両制御信号を演算出力する演算処理手段を有するゲーム機と、前記演算処理手段より出力されるディジタル車両制御信号に対応したアナログ制御電圧に変換し、該アナログ制御電圧を前記駆動手段に加える制御ユニット手段と、前記映像送信手段からの映像信号を受信し、該映像信号に前記ゲーム機からの運転状況を示す表示用データを挿入し、合成画像を作る合成画像形成手段とを備え、前記ゲーム機は受信した位置検出信号により模型車両の位置を判定し、ダイヤ,信号システムに情報として加え、モニタ手段に、前記ゲーム機からの運転状況の情報を出力するとともに前記模型車両のカメラ手段が捕らえる前方の映像を出力するものである。
したがって、家庭用ゲーム機により鉄道模型システムを実現することができる。また、鉄道模型システムにおいて車両走行音や戸締め音,駅アナウンスのサウンドを再現することができる。
さらに、車載カメラシステムを付加することによって、より臨場感のある模型列車運転が楽しめる。さらには車両位置検出を併用することにより高度な車両運行管理が可能となり、ダイヤや信号システム等を取り入れた列車運転ゲームの要素を盛り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システムの外観図である。
【図2】 本発明による鉄道模型システムの参考例を示す回路ブロック図である。
【図3A】 ゲーム機が加速処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
【図3B】 ゲーム機が惰性走行処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
【図3C】 ゲーム機が減速処理を行うときの流れを説明するためのフローチャートである。
【図4】 コントローラ操作とディジタル車両制御信号,線路電圧の関係の一例を示す図である。
【図5】 本発明による鉄道模型システムの第1の実施の形態を示す概略図である。
【図6】 図5のチューナ部の詳細を示す回路ブロック図である。
【図7】 家庭用テレビに映し出された鉄道模型システムの画像の一例を示す図である。
【図8】 本発明による鉄道模型システムの第2の実施の形態を示す概略図である。
Claims (1)
- 模型車両の前方を撮像するカメラ手段と前記模型車両の位置を検出し位置検出信号を出力する位置検出手段と前記位置検出信号を前記カメラ手段から取り入れた映像信号とともに送信する映像送信手段を有する模型車両と、
模型線路上の前記模型車両に駆動手段を搭載し、前記駆動手段に所定の電圧を供給することにより模型車両を走行制御できる鉄道模型部と、
前記模型車両を操作するための操作部を有するコントローラと、
鉄道模型制御プログラムに基づき走行操作制御を可能とし、前記コントローラからの操作信号を受け、該操作信号,現在の車両速度および車両重量などの車両情報に基づき力行,惰行,制動特性に則った走行を可能にするディジタル車両制御信号を演算出力する演算処理手段を有するゲーム機と、
前記演算処理手段より出力されるディジタル車両制御信号に対応したアナログ制御電圧に変換し、該アナログ制御電圧を前記駆動手段に加える制御ユニット手段と、
前記映像送信手段からの映像信号を受信し、該映像信号に前記ゲーム機からの運転状況を示す表示用データを挿入し、合成画像を作る合成画像形成手段とを備え、
前記ゲーム機は受信した位置検出信号により模型車両の位置を判定し、ダイヤ,信号システムに情報として加え、モニタ手段に、前記ゲーム機からの運転状況の情報を出力するとともに前記模型車両のカメラ手段が捕らえる前方の映像を出力することを特徴とする家庭用ゲーム機を用いた鉄道模型システム。
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