(57)【要約】【課題】年齢層に応じた視界映像や説明文の表示等を行うことができ、幼児から大人まで幅広い年齢層を対象にすることができる自転車シミュレーション装置を提供する。【解決手段】入力操作部２３４と、モニタ２００と、制御装置２０とを有し、使用者に対して自転車の走行状態を疑似体験させる自転車シミュレーション装置１０において、制御装置２０は、入力操作部２３４からの年齢に関する操作入力に基づいて、使用者の年齢情報を取得する年齢取得部２４２と、年齢情報に応じた背景画像情報２６０をモニタ２００に表示する背景画像表示部２４４と、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させてモニタ２００に表示するガイダンス画像表示部２４８とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座する着座部（３４）と、前記使用者が操作する入力操作部（２３４）と、少なくとも前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた画像が表示される表示装置（２００）と、少なくとも前記入力操作部（２３４）及び前記表示装置（２００）を制御する制御部（２０）とを有し、前記使用者に対して自転車の走行状態を疑似体験させる自転車シミュレーション装置において、
前記制御部（２０）は、
前記入力操作部（２３４）からの年齢に関する操作入力に基づいて、前記使用者の年齢情報を取得する年齢取得部（２４２）と、
前記年齢情報に応じた背景画像情報（２６０）を前記表示装置（２００）に表示する背景画像表示部（２４４）と、
前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、前記年齢情報に応じて変化させて前記表示装置（２００）に表示するガイダンス画像表示部（２４８）とを有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
さらに、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた前記ガイダンスを音声出力する音声出力装置（２３６）を有し、
前記制御部（２０）は、
前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた前記ガイダンスを構成する言葉の組み合わせを、前記年齢情報に応じて変化させて前記音声出力装置（２３６）に出力するガイダンス音声出力部（２５０）を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
前記制御部（２０）は、
前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じて、前記使用者が操作する自転車の前記背景画像情報（２６０）上での車速を設定する車速設定部（２５６）と、
前記車速の演算の基となる加速度を、前記年齢情報に応じて設定する加速度設定部（２５２）を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項３記載の自転車シミュレーション装置において、
前記自転車は、前記使用者が操作するペダル（８２）を備える模擬自動車（１２）であって、
前記入力操作部（２３４）は、少なくとも前記使用者のペダル操作によって回転する回転体（８８）と、前記回転体（８８）の回転速度を検出する回転速度センサ（２１０）を含み、
前記加速度設定部（２５２）は、
前記回転速度センサ（２１０）からの検出値に、前記年齢情報を反映して現在の速度とし、該現在の速度から前回の速度（初期値＝０）を差し引いた値に基づいて前記加速度を設定し、前記加速度を積分した値を前記前回の速度とする、という処理を繰り返して、前記加速度を順次設定し、
前記車速設定部（２５６）は、前記加速度を積分した値に基づいて前記車速を演算することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の自転車シミュレーション装置において、
前記車速設定部（２５６）にて設定される前記車速の上限を制限する車速上限値を前記年齢情報に応じた値に設定する車速上限値設定部（２５４）とを有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
予め設定された複数の背景画像情報（２６０）がそれぞれ記憶されたメモリ（２５８）を有し、
前記背景画像表示部（２４４）は、前記複数の背景画像情報（２６０）のうち、前記年齢情報に対応した背景画像情報（２６０）を、メモリ（２５８）から読み出して前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項６記載の自転車シミュレーション装置において、
前記背景画像表示部（２４４）は、前記年齢情報に応じた背景画像情報（２６０）を、前記年齢情報に応じて高さ方向の座標が設定されたカメラ視点に基づいて前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項７記載の自転車シミュレーション装置において、
前記背景画像表示部（２４４）は、仮想の三次元座標に基づく前記背景画像を、少なくとも前記カメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による動画の背景画像として前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項９】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
１つのガイダンスに対して、該ガイダンスが意味する内容を表す複数の文章データが登録された情報テーブル（２６２）が、予め用意されたガイダンスの数に対応して記憶されたメモリ（２５８）を有し、
前記ガイダンス画像表示部（２４８）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブル（２６２）に登録された複数の文章データのうち、前記年齢情報に対応した文章データを読み出して前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１０】
請求項２記載の自転車シミュレーション装置において、
１つのガイダンスに対して、該ガイダンスの意味を表す複数の文章データが登録された情報テーブル（２６２）が、予め用意されたガイダンスの数に対応して記憶されたメモリ（２５８）を有し、
前記ガイダンス音声出力部（２５０）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブル（２６２）に登録された複数の文章データのうち、前記年齢情報に対応した文章データを読み出して前記音声出力装置（２３６）に出力することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記年齢情報は、想定される最長年齢を複数の年齢層に区分した区分情報であることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１２】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
前記制御部（２０）は、
さらに、少なくとも前記使用者に対して前記年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面（２３０）を表示する設定画面表示部（２４０）を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１３】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
前記制御部（２０）は、
さらに、前記入力操作部（２３４）からの身長に関する操作入力に基づいて、前記使用者の身長情報を取得し、少なくとも前記年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を前記身長情報に応じて補正するカメラ視点補正部（２４６）を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１４】
模擬自転車（１２）に設けられたペダル（８２）と、該ペダル（８２）により回転する回転体（８８）と、該回転体（８８）の回転数を検出するセンサ（２１０）と、該センサ（２１０）の出力から前記模擬自転車（１２）の前方に設けた表示部（１４）に表示された画像を制御する制御装置（２０）を備える自転車シミュレーション装置において、
使用者の年齢に応じた設定情報を入力可能な入力操作部（２３４）と、
検出された前記回転体（８８）の回転数に、前記設定情報より算出される係数を乗算又は除算すると共に、その値を積分することにより、自転車の車速を算出する車速演算手段とを有し、
前記制御装置（２０）は、算出された前記車速に応じて、前記表示部（１４）に表示された画像を制御することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の自転車シミュレーション装置において、
前記設定情報が示す年齢の前記使用者が使用することが想定される自転車のタイヤサイズに基づいて前記係数が設定されることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の自転車シミュレーション装置において、
前記係数は、前記回転体（８８）のほぼ半回転に相当する前記ペダル（８２）への操作で到達することが予想される車速に、前記算出された車速がほぼ一致するように設定されることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通安全教育、ゲーム及び体力トレーニング等の用途に用いられ、使用者に対して自転車の走行状態を疑似体験させる自転車シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、飛行機、自動車、自動二輪車、自転車等の運転を模擬体験するために、それぞれの乗り物に対応したシミュレーション装置が提案され、その一部が実用化されている。このうち、自転車シミュレーション装置では、運転者が模擬自転車のサドルに跨ったままペダルを漕ぐとともにハンドルを操作して模擬運転を行うようにした装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
最近では、乗降動作や、一時停止時の足着き動作及び押し歩き動作まで再現でき、自転車の実際の運転とほぼ同様の臨場感を持たせることができる自転車シミュレーション装置が提案されている（特許文献２及び３参照）。
【０００４】
また、従来においては、運動者の脈拍及び運動者の年令、性別等により目標脈拍値を決定し、運動者の脈拍を常時検出して、運動中の脈拍値が運動者の年令、性別等により決定した目標脈拍値となるように運動負荷を決定し、運動中の脈拍値をフィード・バックすることにより、運動者の個々の体力レベルに合った運動負荷が保持できるよう発電ブレーキ負荷手段のブレーキ力を自動コントロールするようにしたステップ式トレーニングマシンが開示されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第２５８９５８１号
【特許文献２】特開２００５−２９２１７２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４２２４８号公報
【特許文献４】特公平７−１１０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の自動二輪車用の二輪車シミュレーション装置は、運転する年齢層（年代）が比較的大人に限定されているが、自転車用の自転車シミュレーション装置は、幼児から大人まで幅広い年齢層が対象となる。そのため、体格の差に応じた適切な走行感、視界映像、読解力に応じた説明文の表示が必要になる。また、特定の年齢層においては歩道通行が認められる等、年齢層によって適用される交通法規が変わることから、運転者の年齢層に応じた交通法規に従った模擬体験が行えるようにすることが必要になる。
【０００７】
上述した特許文献１〜４記載の自転車シミュレーション装置は、主に大人向けに適用したものであることから、年齢層に応じた視界映像や説明文の表示等の工夫がなされていない。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、年齢層に応じた視界映像や説明文の表示等を行うことができ、幼児から大人まで幅広い年齢層を対象にすることができる自転車シミュレーション装置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】
【０００９】
［１］  本発明の請求項１に記載の自転車シミュレーション装置は、使用者が着座する着座部（３４）と、前記使用者が操作する入力操作部（２３４）と、少なくとも前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた画像が表示される表示装置（２００）と、少なくとも前記入力操作部（２３４）及び前記表示装置（２００）を制御する制御部（２０）とを有し、前記使用者に対して自転車の走行状態を疑似体験させる自転車シミュレーション装置において、前記制御部（２０）は、前記入力操作部（２３４）からの年齢に関する操作入力に基づいて、前記使用者の年齢情報を取得する年齢取得部（２４２）と、前記年齢情報に応じた背景画像情報（２６０）を前記表示装置（２００）に表示する背景画像表示部（２４４）と、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、前記年齢情報に応じて変化させて前記表示装置（２００）に表示するガイダンス画像表示部（２４８）とを有することを特徴とする。なお、括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではなく、以下同様である。
【００１０】
［２］  請求項２に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、さらに、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた前記ガイダンスを音声出力する音声出力装置（２３６）を有し、前記制御部（２０）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じた前記ガイダンスを構成する言葉の組み合わせを、前記年齢情報に応じて変化させて前記音声出力装置（２３６）に出力するガイダンス音声出力部（２５０）を有することを特徴とする。
【００１１】
［３］  請求項３に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、前記制御部（２０）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じて、前記使用者が操作する自転車の前記背景画像情報（２６０）上での車速を設定する車速設定部（２５６）と、前記車速の演算の基となる加速度を、前記年齢情報に応じて設定する加速度設定部（２５２）を有することを特徴とする。
【００１２】
［４］  請求項４に記載の発明は、請求項３記載の自転車シミュレーション装置において、前記自転車は、前記使用者が操作するペダル（８２）を備える模擬自動車（１２）であって、前記入力操作部（２３４）は、少なくとも前記使用者の操作によって回転する回転体（８８）と、前記回転体（８８）の回転速度を検出する回転速度センサ（２１０）を含み、前記加速度設定部（２５２）は、前記回転速度センサ（２１０）からの検出値に、前記年齢情報を反映して現在の速度とし、該現在の速度から前回の速度（初期値＝０）を差し引いた値に基づいて前記加速度を設定し、前記加速度を積分した値を前記前回の速度とする、という処理を繰り返して、前記加速度を順次設定し、前記車速設定部（２５６）は、前記加速度を積分した値に基づいて前記車速を演算することを特徴とする。
【００１３】
［５］  請求項５に記載の発明は、請求項３又は４記載の自転車シミュレーション装置において、前記車速設定部（２５６）にて設定される前記車速の上限を制限する車速上限値を前記年齢情報に応じた値に設定する車速上限値設定部（２５４）とを有することを特徴とする。
【００１４】
［６］  請求項６に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、予め設定された複数の背景画像情報（２６０）がそれぞれ記憶されたメモリ（２５８）を有し、前記背景画像表示部（２４４）は、前記複数の背景画像情報（２６０）のうち、前記年齢情報に対応した背景画像情報（２６０）を、メモリ（２５８）から読み出して前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする。
【００１５】
［７］  請求項７に記載の発明は、請求項６記載の自転車シミュレーション装置において、前記背景画像表示部（２４４）は、前記年齢情報に応じた背景画像情報（２６０）を、前記年齢情報に応じて高さ方向の座標が設定されたカメラ視点に基づいて前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする。
【００１６】
［８］  請求項８に記載の発明は、請求項７記載の自転車シミュレーション装置において、前記背景画像表示部（２４４）は、仮想の三次元座標に基づく前記背景画像を、少なくとも前記カメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による動画の背景画像として前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする。
【００１７】
［９］  請求項９に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、１つのガイダンスに対して、該ガイダンスが意味する内容を表す複数の文章データが登録された情報テーブル（２６２）が、予め用意されたガイダンスの数に対応して記憶されたメモリ（２５８）を有し、前記ガイダンス画像表示部（２４８）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブル（２６２）に登録された複数の文章データのうち、前記年齢情報に対応した文章データを読み出して前記表示装置（２００）に表示することを特徴とする。
【００１８】
［１０］  請求項１０に記載の発明は、請求項２記載の自転車シミュレーション装置において、１つのガイダンスに対して、該ガイダンスの意味を表す複数の文章データが登録された情報テーブル（２６２）が、予め用意されたガイダンスの数に対応して記憶されたメモリ（２５８）を有し、前記ガイダンス音声出力部（２５０）は、前記入力操作部（２３４）からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブル（２６２）に登録された複数の文章データのうち、前記年齢情報に対応した文章データを読み出して前記音声出力装置（２３６）に出力することを特徴とする。
【００１９】
［１１］  請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、前記年齢情報は、想定される最長年齢を複数の年齢層に区分した区分情報であることを特徴とする。
【００２０】
［１２］  請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、前記制御部（２０）は、さらに、少なくとも前記使用者に対して前記年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面（２３０）を表示する設定画面表示部（２４０）を有することを特徴とする。
【００２１】
［１３］  請求項１３に記載の発明は、請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、前記制御部（２０）は、さらに、前記入力操作部（２３４）からの身長に関する操作入力に基づいて、前記使用者の身長情報を取得し、少なくとも前記年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を前記身長情報に応じて補正するカメラ視点補正部（２４６）を有することを特徴とする。
【００２２】
［１４］  請求項１４に記載の発明は、模擬自転車（１２）に設けられたペダル（８２）と、該ペダル（８２）により回転する回転体（８８）と、該回転体（８８）の回転数を検出するセンサ（２１０）と、該センサ（２１０）の出力から前記模擬自転車（１２）の前方に設けた表示部（１４）に表示された画像を制御する制御装置（２０）を備える自転車シミュレーション装置において、使用者の年齢に応じた設定情報を入力可能な入力操作部（２３４）と、検出された前記回転体（８８）の回転数に、前記設定情報より算出される係数を乗算又は除算すると共に、その値を積分することにより、自転車の車速を算出する車速演算手段とを有し、前記制御装置（２０）は、算出された前記車速に応じて、前記表示部（１４）に表示された画像を制御することを特徴とする。
【００２３】
［１５］  請求項１５に記載の発明は、請求項１４記載の自転車シミュレーション装置において、前記設定情報が示す年齢の前記使用者が使用することが想定される自転車のタイヤサイズに基づいて前記係数が設定されることを特徴とする。
【００２４】
［１６］  請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の自転車シミュレーション装置において、前記係数は、前記回転体（８８）のほぼ半回転に相当する前記ペダル（８２）への操作で到達することが予想される車速に、前記算出された車速がほぼ一致するように設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、年齢情報に応じた背景画像情報を表示し、さらに、操作入力に応じたガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させて表示するようにしたので、年齢層に応じた視界映像や説明文の表示等を行うことができ、１台の自転車シミュレーション装置で、幼児から大人まで幅広い年齢層を対象にすることができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、操作入力に応じたガイダンスを構成する言葉の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させて音声出力するようにしたので、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、停止を促す内容のガイダンスを幼児や小学低学年でも理解できる文章にして音声出力することができ、使用者の理解度を速めることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、使用者が操作する自転車の背景画像情報上での車速を設定し、該車速の演算の基となる加速度を、年齢情報に応じて設定するようにしたので、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、使用者の操作によって回転する回転体の回転速度を検出する回転速度センサからの検出値に、年齢情報を反映して現在の速度とし、該現在の速度から前回の速度（初期値＝０）を差し引いた値に基づいて加速度を設定し、加速度を積分した値を前回の速度とする、という処理を繰り返して、加速度を順次設定したので、年齢層に応じた加速度であって、且つ、現在の車速に応じた加速度を得ることが可能となり、年齢層に応じて実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、車速を設定する際に、年齢情報に応じて車速の上限値を制限するようにしたので、年齢に合わせた最高速性能の設定が可能となり、現実に近い状況での自転車走行を疑似体験させることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、予め設定された複数の背景画像情報のうち、年齢情報に対応した背景画像情報を読み出して表示するようにしたので、交通法規によって年齢層によっては走行できる場所とできない場所がある場合に、年齢層に応じて走行できる場所に限定した背景画像情報を表示することができ、１台の自転車シミュレーション装置で、幅広い年齢層に対して交通安全教育等を行うことができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、年齢情報に応じた背景画像情報を、年齢情報に応じて高さ方向の座標が設定されたカメラ視点に基づいて表示するようにしたので、使用者に対して、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、仮想の三次元座標に基づく背景画像情報を、少なくともカメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による動画の背景画像として表示するようにしたので、現実に存在する街を模した仮想の街や、十字路（信号機有り、なし）、Ｔ字路、歩道等、教育上キーとなる種々のポイントが要所要所に配置された仮想の街を、自転車に乗った使用者が走行しているような動画像を表示させることができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、入力操作部からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブルに登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出して表示するようにしたので、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、停止を促す内容のガイダンス（文字画像）を幼児や小学低学年でも理解できる文章にして表示することができ、使用者の理解度を速めることができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、入力操作部からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブルに登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出して音声出力するようにしたので、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、停止を促す内容のガイダンスを幼児や小学低学年でも理解できる文章にして音声出力することができ、使用者の理解度を速めることができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明によれば、年齢情報は、想定される最長年齢を複数の年齢層に区分した区分情報としたので、低年齢層を細分化して区分したり、高年齢層を細分化して区分することが可能となり、幼児から高齢者まで幅広い年齢層を対象にすることが可能となる。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、少なくとも使用者に対して年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面を表示するようにしたので、初期設定段階で、使用者に年齢に関する操作入力を促すことができる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明によれば、入力操作部からの身長に関する操作入力に基づいて、使用者の身長情報を取得し、少なくとも年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を身長情報に応じて補正するようにしたので、小学生であっても背が高い子や、大人であっても背が低い人であっても、なるべく現実に近い背景画像、すなわち、普段見慣れている視点での背景画像を表示することができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明によれば、回転体の回転数に、使用者の年齢に応じた設定情報より算出される係数を乗算又は除算すると共に、その値を積分することにより、自転車の車速を算出し、算出された前記車速に応じて前記表示部の画像を制御するようにしたので、使用者に対して、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、設定情報が示す年齢の前記使用者が使用することが想定される自転車のタイヤサイズに基づいて前記係数を設定するようにしたので、普段見慣れている視点で画像を見ることが可能となる。
【００４０】
請求項１６記載の発明によれば、前記係数を、前記回転体のほぼ半回転に相当する前記ペダルへの操作で到達することが予想される車速に、前記算出された車速がほぼ一致するように設定するようにしたので、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す側面図である。
【図３】コントローラのキー配列の一例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す機能ブロック図である。
【図５】モニタに表示される設定画面の一例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】加速度設定処理を示すフローチャートである。
【図８】速度値に応じて設定される係数の変化を示す特性図である。
【図９】選択された年齢層に応じて設定される係数、自転車ホイールのサイズ、メインモニタでの視点高さの一例を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａはブレーキストローク量に応じた減速度の変化を示す特性図であり、図１０Ｂは速度値に応じた減速度の変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係る自転車シミュレーション装置の実施の形態例を図１〜図１０Ｂを参照しながら説明する。
【００４３】
本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置は、図１に示すように、実際に自転車を運転しているような疑似感覚を運転者（乗員）に与えることで、自転車における交通安全指導のほか、各種のゲーム機、トレーニング機器等に使用することができる。
【００４４】
図１に示すように、自転車シミュレーション装置１０は、実際の自転車に類似した車体構造からなる模擬自転車１２と、模擬自転車１２の運転に応じて運転者の前方の情景（映像）を表示するメインモニタ（前方表示部）１４と、メインモニタ１４を支持するフロントスタンド（スタンド）１６と、運転者の後方の情景を表示するリヤモニタ（後方表示部）１８と、自転車シミュレーション装置１０の全体的な制御を行う制御装置（制御部）２０とを備える。
【００４５】
自転車シミュレーション装置１０は、模擬自転車１２と、メインモニタ１４と、フロントスタンド１６と、リヤモニタ１８とを分割可能な構造（４分割構造）であり、各要素はボルト締結等によって分割及び組立を容易に行うことができる。
【００４６】
メインモニタ１４は、フロントスタンド１６の上部で支持され、モニタ位置調整機構２２によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能となっている。メインモニタ１４の左右側方には、それぞれ模擬自転車１２を運転する運転者の左後方及び右後方の情景を表示する一対のサブモニタ２４、２４が設けられている。従って、以下の説明では、メインモニタ１４、サブモニタ２４及びリヤモニタ１８を総称していう場合は、単にモニタ２００（表示装置：図４参照）と記す。
【００４７】
フロントスタンド１６は、パイプ状の本体枠１７と、本体枠１７の底部に設けられた脚部１３や車輪２１等によって構成され固定部１９を有し、略水平面を構成するアッパープレート２３の上方に、モニタ位置調整機構２２を介してメインモニタ１４が取り付けられる。
【００４８】
制御装置２０は、フロントスタンド１６のアンダープレート２５に配置されており、模擬自転車１２の各部に取り付けられたセンサによって運転者の操作情報（走行情報）が入力されることで、フロントスタンド１６やサブモニタ２４、リヤモニタ１８に状況に応じた各種の映像を表示する。
【００４９】
リヤモニタ１８は、フロントスタンド１６の下部に連結されて模擬自転車１２の下部まで延びたメインフレーム２６に連結部２８で連結されたパイプ状のリヤスタンド（後方スタンド）３０により、模擬自転車１２の後方に設けられる。図２に示すように、リヤモニタ１８は、モニタ位置調整機構２２によるメインモニタ１４の調整範囲ｈ１の略中央位置に対応して設置されると共に、模擬自転車１２の車体前後方向での中心線から一方側（本実施形態では車体右側）に多少オフセットした位置に設置されている。
【００５０】
図１に示すように、模擬自転車１２は、床面及びフロントスタンド１６の下部に固定されて当該模擬自転車１２の車体を構成するメインフレーム２６と、メインフレーム２６にシートポスト（サドル側パイプ）３２を介して連結されるサドル３４（着座部）と、メインフレーム２６に連結されるハンドルポスト（ハンドル側パイプ）３６に固着されたヘッドパイプ３８を支軸として回動可能なハンドル４０と、ゴム製等のタイヤによって床面に固定されるダミーの後輪４２とを有し、車体後方側に駆動部４３が配置されている。サドル３４は、サドル位置調整機構４４によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能であり、ハンドル４０は、ハンドル位置調整機構４６によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能である。
【００５１】
メインフレーム２６は、フロントスタンド１６の下部に一対の連結部４７、４７によって両端側が連結されて床面に固定される支持パイプ４８と、支持パイプ４８の中央部から車体後方側へと延びて床面に這わされるアンダーパイプ５０と、アンダーパイプ５０から前傾斜及び後傾斜でそれぞれ上方に延びるハンドル側ベースパイプ５２及びサドル側ベースパイプ５４と、ハンドル側ベースパイプ５２及びサドル側ベースパイプ５４の間を連結するセンターフレーム５６と、ハンドル側ベースパイプ５２及び支持パイプ４８の間を連結する一対のフロントフォーク５８、５８とから構成されて模擬自転車１２の車体を構成している。
【００５２】
図２に示すように、ヘッドパイプ３８の下方には、樹脂等のケースで覆われた第１制御ボックス６０が取り付けられている。第１制御ボックス６０の内部には、ハンドル４０の回動動作に適度な手応えを与えるハンドル抵抗発生器やハンドル４０の舵角を検知する舵角センサ２０２（図４参照）、ハンドル４０の上下方向への操作を検出する上下検出センサ２０４（図４参照）等が収納されている。
【００５３】
ハンドル側ベースパイプ５２及びフロントフォーク５８の間に形成された略三角形状の空間には、樹脂等のケースで覆われた第２制御ボックス６２が取り付けられている。第２制御ボックス６２の内部には、ハンドル４０に設けられた前輪ブレーキレバー６４の揺動動作に適度な手応えを与えるブレーキ抵抗発生器や前輪ブレーキワイヤ６６の摺動量によって前輪ブレーキの操作量を検知するブレーキセンサ２０６（図４参照）等が収納されている。後輪ブレーキレバー６８（図１参照）からの後輪ブレーキワイヤ７０は、第２制御ボックス６２を抜けて後輪側へと延びている（図２参照）。これら第１制御ボックス６０及び第２制御ボックス６２は、ハーネス７２等を介してメインモニタ１４や制御装置２０と接続されている。なお、以下の説明では、前輪ブレーキレバー６４及び後輪ブレーキレバー６８を総称していうときは、単にブレーキレバー２０８（図４参照）と記す。
【００５４】
駆動部４３は、サドル側ベースパイプ５４から後方に延びた左右一対のトラス構造で後輪４２を支持するパイプ状のアンダーステー７４及びアッパーステー７６によって支持されている。アンダーステー７４の前端部には、回転軸（クランク軸）７８の左右に連結された一対のクランク８０、８０と、各クランク８０、８０の先端に設けられたペダル８２、８２とが回転可能に軸支されている。
【００５５】
従って、駆動部４３では、運転者がペダル８２を漕ぐと、クランク８０に結合されたフロントスプロケット（図示せず）に巻き掛けられた無端状のドライブチェーン（図示せず）が駆動される。ドライブチェーンは、ペダル８２の車体後方側に回転可能に取り付けられたフライホイール８８（回転体）の回転軸（図示せず）に設けたリヤスプロケット（図示せず）に巻き掛けられており、これにより、運転者のペダル操作に伴ってフライホイール８８が回転駆動される。なお、ドライブチェーンに代えて、樹脂や金属等のベルトを用いてもよい。
【００５６】
フライホイール８８の車体前方側には、該フライホイール８８の外周面に接して従動回転するローラを有するペダル負荷調整機構９２が取り付けられており、フライホイール８８の回転抵抗を調整することによって、ペダル８２の回転に必要な踏力、すなわちペダル負荷の変更が可能となっている。
【００５７】
フライホイール８８の回転軸と該回転軸に取り付けられる前記リヤスプロケットとの間には一方向クラッチ（図示せず）が配設されており、通常の自転車と同様の惰性走行を再現することができる。また、車体側に取り付けられた回転速度センサ２１０（図４参照）でフライホイール８８の回転速度を検知することにより、模擬自転車１２の疑似的な速度が制御装置２０において算出される。さらに、フライホイール８８には、後輪ブレーキレバー６８からの後輪ブレーキワイヤ７０（図２参照）によって操作されるドラムブレーキ（図示せず）が取り付けられており、実際に回転駆動されるフライホイール８８を制動することで、実走行に近いリヤブレーキ操作感を得ることができる。
【００５８】
このようなフライホイール８８は、アンダーステー７４及びアッパーステー７６に固定される支持板（図示せず）に対し、回転軸を中心として回転自在に軸支されている。フライホイール８８に制動力を与えるドラムブレーキは、後輪ブレーキレバー６８の操作により後輪ブレーキワイヤ７０に連結された揺動アームが車体前方に引かれると、ケースの内周面にブレーキシュー（図示せず）が押し付けられて摩擦力が発生する構成である。なお、ブレーキシステムは、ディスク式ブレーキや、フライホイールの外周部を挟むカンチ式のリムブレーキ等を使用する構成としてもよい。
【００５９】
また、リヤモニタ１８を支持するリヤスタンド３０は、メインフレーム２６のアンダーパイプ５０の端部に連結部２８で連結される連結パイプ（連結部）１７０と、連結パイプ１７０の他端側を鉛直方向に立ち上げて、その上端側にリヤモニタ１８が固定される鉛直パイプ（保持部）１７２と、鉛直パイプ１７２の立ち上げ基端部周辺を補強して、リヤモニタ１８を安定して支持するために床面に固定される円環パイプ（保持部）１７４とから構成されている。
【００６０】
図１及び図２に示すように、連結パイプ１７０は、連結部２８に近い部分が模擬自転車１２の車体前後方向に沿っており、その後方側が屈曲して模擬自転車１２の後輪４２の前方から車体右後方へと延びている。
【００６１】
また、連結部２８において、メインフレーム２６のアンダーパイプ５０と連結パイプ１７０とは、アンダーパイプ５０側が棒状パイプである一方、連結パイプ１７０側がスリットを有する中空パイプであり、該連結パイプ１７０に前記アンダーパイプ５０の端部を差し込み、連結パイプ１７０の外周から連結ボルト１７６（図２参照）で締結されることで互いに連結される。
【００６２】
図１及び図２に示すように、リヤモニタ１８からのハーネス１７８は、鉛直パイプ１７２内から連結パイプ１７０内へと通されて、該連結パイプ１７０の端部近傍に形成された孔部１７１から外部に取り出されて立ち上げられ、その先端のＵＳＢコネクタ（コネクタ）１７９が模擬自転車１２の下部に設けられたＵＳＢ端子（コネクタ）１８０に接続される。ＵＳＢ端子１８０に結線後のハーネス１８４は、模擬自転車１２前方に設けたＵＳＢコネクタ１８６に接続され、メインモニタ１４の下方に設けた制御装置２０から延びるハーネス（１８８）のＵＳＢコネクタ（コネクタ）１９０と結線され、これによりリヤモニタ１８をメインフレーム２６側（フロントスタンド１６）に配置された制御装置２０で表示制御することができる。このようにリヤモニタ１８からの配線（ハーネス）が各コネクタを介して制御装置２０へと接続されることにより、当該自転車シミュレーション装置１０の各部の分解及び組立を一層簡便に行うことができる。つまり、リヤスタンド３０、模擬自転車１２、メインモニタ１４の各々をコネクタで分離でき、各々を分解するときの配線の処理が容易となる。この場合、ＵＳＢ端子１８０からのハーネス１８４は、センターフレーム５６内から第２制御ボックス６２内へと通って、模擬自転車１２の前方へと導出される。センターフレーム５６、ハンドル側ベースパイプ５２及び第２制御ボックス６２へのハーネス１８４の出入口には、ゴム製等のグロメットをそれぞれ配設しておくことで、ハーネス１８４を保護することができる。
【００６３】
なお、ＵＳＢコネクタ１７８ａ等が外れた場合には、メインモニタ１４にその箇所を表示し、再接続されることで再起動させるとよい。勿論、リヤモニタ１８と制御装置２０とは、ＵＳＢ接続以外の接続方法で接続してもよい。
【００６４】
図１に示すように、模擬自転車１２では、駆動部４３は、樹脂等のカバー９９によって覆われており、運転者がドライブチェーン等に接触することが防止されている。
【００６５】
一方、ハンドル４０の中央部分にコントローラ２２０が取り付けられている。このコントローラ２２０は、図３に示すように、上下の方向キー２２２と、番号が付された３つのボタン（第１ボタン２２４ａ〜第３ボタン２２４ｃ）と、終了を要求するボタン（終了ボタン２２６）とを有する。
【００６６】
第１ボタン２２４ａ〜第３ボタン２２４ｃは、主に、モニタに表示された選択画面から項目を選択したり、例えば自転車に関するクイズ（三択）において、答えを入力する選択ボタンとして機能し、特に、第３ボタン２２４ｃは、決定ボタンとしても機能するようになっている。終了ボタン２２６は、自転車シミュレーションのプログラムを終了させたり、前に表示した選択画面に戻る際に使用される。また、ハンドル４０は、モニタ２００に設定画面２３０（図５参照）が表示されている段階では、設定画面２３０中の項目２３２を選択するための操作スイッチとしても機能するようになっている。これについては後述する。
【００６７】
従って、図４に示すように、上述したコントローラ２２０、ハンドル４０、ブレーキレバー２０８、ペダル８２（フライホイール８８）等は制御装置２０に対して操作入力を行うための入力操作部２３４として機能する。また、この自転車シミュレーション装置１０は、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスを音声出力するスピーカ２３６（音声出力装置：図４参照）を有する。
【００６８】
そして、制御装置２０は、図４に示すように、設定画面表示部２４０と、年齢取得部２４２と、背景画像表示部２４４と、カメラ視点補正部２４６と、ガイダンス画像表示部２４８と、ガイダンス音声出力部２５０と、加速度設定部２５２と、車速上限値設定部２５４と、車速設定部２５６と、メモリ２５８とを有する。
【００６９】
メモリ２５８には、予め設定された複数の背景画像情報２６０がそれぞれ記憶されている。１つの背景画像情報２６０は、自転車の教育用に設定された１つの街の三次元画像情報であって、モニタ２００に表示する際には、使用者が操作する自転車の背景画像上での三次元座標（すなわち、カメラ視点の三次元座標）と、焦点中心の三次元座標に基づいてスクリーン座標系の画像に変換して表示される。このとき、使用者がペダル８２を操作することによって、カメラ視点の背景画像上での三次元座標が刻々と変化することから、モニタ２００には、自転車に乗った使用者があたかも街中を走行しているような動画像が表示されることになる。
【００７０】
メモリ２５８に記憶される背景画像情報２６０（三次元画像情報）としては、例えば現実に存在する街を模した仮想の街の三次元画像情報や、十字路（信号機有り、なし）、Ｔ字路、歩道等、教育上キーとなる種々のポイントが要所要所に配置された仮想の街の三次元画像情報等がある。特に、本実施の形態では、交通法規を考慮して、年齢層に応じた複数の三次元画像情報が用意されてある。すなわち、街中の車道を自転車で走行することを主体にした三次元画像情報、街中の歩道を自転車で走行することを主体にした三次元画像情報等である。
【００７１】
また、メモリ２５８には、１つのガイダンスに対して、該ガイダンスが意味する内容を表す複数の文章データが登録された文章情報テーブル２６２が、予め用意されたガイダンスの数に対応して記憶されている。ここで、ガイダンスとは、主に指導を意味し、警告や注意、要請を含むほか、交通法規を抜粋した文章を含む。
【００７２】
例えば１つの文章情報テーブル２６２に登録される文章データは、１つのガイダンスが意味する内容を、大人が理解できる文章、小学高学年が理解できる文章、中学生が理解できる文章、小学低学年が理解できる文章、幼児が理解できる文章というように、複数の年齢層にそれぞれ対応して作成されている。
【００７３】
設定画面表示部２４０は、少なくとも使用者に対して年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面２３０をモニタ２００に表示する。設定画面２３０としては、図５に示すように、複数の項目（図５の例では４つの項目２３２）が１つの円周に沿って配列された表示形態を有する。各項目２３２は、枠２３１と該枠２３１内に配された年齢層を示す文字２３３とを有する。項目２３２の選択／非選択が様々な年齢層に明確にわかるように、選択中の項目（選択はされているが入力設定はされていない状態の項目）は枠２３１内の色が例えば黄色に着色された表示がなされると共に全体が拡大表示され、非選択中の項目は枠２３１内の色が例えばグレーに着色された表示がなされる。
【００７４】
項目２３２としては、図５に示すように、「中学生以上」「小学高学年」「小学低学年」「シニア」等が挙げられる。「シニア」は７０歳以上を想定している。もちろん、これに「幼児」を加えるようにしてもよいし、他の項目を加えてもよい。また、項目として、「３歳未満」「３歳以上６歳未満」「６歳以上９歳未満」「９歳以上１２歳未満」「１２歳以上７０歳未満」「７０歳以上」というように年齢の範囲を示すようにしてもよい。すなわち、各項目は、それぞれ年齢層を表し、想定される最長年齢を複数の年齢層に区分した区分情報となっている。区分の仕方は、低年齢層を細分化して区分したり、高年齢層を細分化して区分することで、幼児から高齢者まで幅広い年齢層を対象にすることが可能となる。
【００７５】
年齢取得部２４２は、入力操作部２３４からの年齢に関する操作入力に基づいて使用者の年齢情報を取得する。例えばモニタ２００に設定画面２３０が表示されている状態で、ハンドル４０を上方向に動かすことで（上下検出センサ２０４からの上方向を示す検出信号の入力によって）、時計方向に項目が選択されていき、ハンドル４０を下方向に動かすことで（上下検出センサ２０４からの下方向を示す検出信号の入力によって）、反時計方向に項目が選択されていくようになっている。もちろん、コントローラ２２０の方向キー２２２を操作することでも、同様に項目２３２を選択することができるようになっている。１つの項目２３２を選択した後、コントローラ２２０の例えば第３ボタン２２４ｃを押すことで、第３ボタン２２４ｃから決定信号が年齢取得部２４２に供給される。年齢取得部２４２は、決定信号の供給に基づいて、選択された項目２３２に対応した数値を第１レジスタＲ１に格納する。
【００７６】
背景画像表示部２４４は、年齢情報に応じた背景画像情報２６０をモニタ２００に表示する。すなわち、背景画像表示部２４４は、メモリ２５８に記憶された複数の背景画像情報２６０のうち、年齢情報に対応した背景画像情報２６０を、メモリ２５８から読み出してモニタ２００に表示する。この場合、背景画像表示部２４４は、年齢情報に応じた背景画像情報２６０を、年齢情報に応じて高さ方向の座標が設定されたカメラ視点に基づいてモニタ２００に表示する。具体的には、仮想の三次元座標に基づく背景画像情報２６０を、少なくともカメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による画像としてモニタ２００に表示する。
【００７７】
背景画像情報２６０上の自転車の三次元座標（すなわち、カメラ視点の三次元座標）のうち、Ｘ座標（左右）及びＺ座標（奥行き）は使用者のハンドル操作や走行速度に応じて刻々と変化する。一方、Ｙ座標（高さ方向）は、年齢情報に応じて選択設定され、次に設定変更されるまで、一定の座標を維持する。
【００７８】
背景画像表示部２４４でのカメラ視点の設定は、例えば以下のように行われる。すなわち、メモリ２５８には、カメラ視点について複数のＹ座標が登録されたカメラ視点情報テーブル２６４が記憶されている。背景画像表示部２４４は、カメラ視点情報テーブル２６４に登録された複数のＹ座標のうち、年齢情報に対応したＹ座標を読み出して、カメラ視点のＹ座標として設定する。また、舵角センサ２０２からの検出信号と後述する車速設定部２５６からの車速情報（第５レジスタＲ５に格納された車速値）に基づいてカメラ視点のベクトルが得られることから、カメラ視点のＸ座標とＺ座標が求まり、結果的に、選択された背景画像情報２６０上でのカメラ視点の三次元座標が求まることとなる。
【００７９】
そして、背景画像表示部２４４は、求まったカメラ視点の三次元座標と前記ベクトルとに基づいて、背景画像情報２６０のうち、カメラ視点からベクトル方向の視野に入る背景画像情報を抽出し、スクリーン座標系の画像に変換してモニタ２００に表示する。この処理が繰り返されることで、モニタ２００には、自転車に乗った使用者があたかも街中を走行しているような動画像が表示されることになる。なお、背景画像情報２６０のモニタ２００への表示は、ファーストパーソン（１人称の視点）で表示するようにしてもよいし、サードパーソン（３人称の視点）で表示するようにしてもよい。
【００８０】
特に、この実施の形態では、カメラ視点のＹ座標を複数用意してカメラ視点情報テーブル２６４に登録し、年齢情報の設定が終了した段階で、該年齢情報に対応したＹ座標を読み出して、背景画像情報２６０を表示するためのカメラ視点のＹ座標としている。従って、使用者が例えば小学低学年であった場合、カメラ視点のＹ座標を大人よりも低く設定することが可能となり、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【００８１】
カメラ視点補正部２４６は、入力操作部２３４（例えばコントローラ２２０）からの身長に関する操作入力に基づいて、使用者の身長情報を取得して、年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を身長情報に応じて補正する。小学生であっても背が高い子や、大人であっても背が低い人は存在するため、カメラ視点を年齢情報だけで設定すると、背の高い子や背の低い人にとっては、モニタに表示される背景画像に対して違和感が生じる場合がある。そこで、カメラ視点補正部２４６において、年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を身長情報に応じて補正することで、なるべく現実に近い背景画像、すなわち、普段見慣れている視点での背景画像を表示することができる。
【００８２】
ガイダンス画像表示部２４８は、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させてモニタ２００に表示する。具体的には、ガイダンス画像表示部２４８は、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスに対応する文章情報テーブル２６２に登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出してモニタ２００に表示する。例えば赤信号で停止している状態で、青信号に切り替わらないうちから走行しようとしたとき、モニタ２００には停止を促す内容を意味する文章がガイダンスとして表示されることになる。この表示された文章に、幼児や小学低学年がまだ習っていない表現等が含まれていれば、大人は理解できても幼児や小学低学年には理解できない場合がある。そこで、本実施の形態では、年齢情報に対応した文章データを読み出してモニタ２００に表示するようにしている。つまり、ガイダンスの画像のうち、該ガイダンスの意味を表す少なくとも文字の画像の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させてモニタ２００に表示するようにしている。これにより、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、停止を促す内容のガイダンスを幼児や小学低学年でも理解できる文章にして表示することができ、使用者の理解度を速めることができる。
【００８３】
ガイダンス音声出力部２５０は、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスを構成する言葉の組み合わせを、年齢情報に応じて変化させてスピーカ２３６に出力する。具体的には、ガイダンス音声出力部２５０は、入力操作部２３４からの操作入力に応じたガイダンスに対応する文章情報テーブル２６２に登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出してスピーカ２３６に出力する。これにより、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、例えば停止を促す内容のガイダンスを幼児や小学低学年でも理解できる文章にして音声出力することができる。
【００８４】
加速度設定部２５２は、車速の演算の基となる加速度を、年齢情報に応じて設定する。具体的には、加速度設定部２５２は、回転速度センサ２１０からの検出値に、年齢情報を反映して現在の速度値とし、該現在の速度値から前回の速度値（第２レジスタＲ２に格納された値：初期値＝０）を差し引いた値に基づいて加速度値を求め、該加速度値を第３レジスタＲ３に格納し、第３レジスタＲ３内の加速度値を積分した値を前回の速度値として第２レジスタＲ２に格納する、という処理を繰り返し行って加速度を順次設定する。
【００８５】
車速上限値設定部２５４は、後述する車速設定部２５６にて設定される車速の上限を制限する車速上限値を年齢情報に応じた値に設定する。この車速上限値設定部２５４での処理としては、少なくとも２種類（第１処理及び第２処理）ある。
【００８６】
第１処理は、メモリ２５８に記憶された上限値情報テーブル２７０を使用する。この上限値情報テーブル２７０には複数の上限値が登録されている。そして、車速上限値設定部２５４は、上限値情報テーブル２７０に登録された複数の上限値のうち、年齢情報に対応した上限値を読み出して、第４レジスタＲ４に格納する。
【００８７】
第２処理は、メモリ２５８に記憶されたマップアドレス情報テーブル２７２を使用する。このマップアドレス情報テーブル２７２には複数のマップ２７４の各先頭アドレスが登録されている。マップ２７４は、一旦求められた車速を、対応する上限値に応じて補正するためのゲイン曲線あるいはゲイン直線をデータ化したものであって、例えばゲイン直線を例にとると、横軸に一旦求められた車速をとり、縦軸に補正後の車速を設定したとき、一旦求められた車速に対応する補正後の車速をゲイン直線から求めることができる。そして、メモリ２５８には、複数の上限値に応じて特性が異なる複数のマップ２７４が記憶され、各マップ２７４の先頭アドレスがマップアドレス情報テーブル２７２に登録される。車速上限値設定部２５４は、マップアドレス情報テーブル２７２に登録された複数のマップアドレスのうち、年齢情報に対応したマップアドレスを読み出して、第４レジスタＲ４に格納する。
【００８８】
車速設定部２５６は、入力操作部２３４からの操作入力に応じて、使用者が操作する自転車の背景画像上での車速を設定する。この車速設定部２５６は、入力操作部２３４の１つであるブレーキレバー２０８の操作に基づくブレーキセンサ２０６からのブレーキ入力値に基づいて減速値を演算し、第２レジスタＲ２に格納されている速度値から、減速値を差し引いて車速（車速値）を演算する。演算された車速値は、一旦求められた車速として第５レジスタＲ５に格納される。
【００８９】
さらに、車速設定部２５６は、車速上限値設定部２５４が第１処理によって第４レジスタＲ４に上限値を格納しているのであれば、第５レジスタＲ５に格納された車速値と上限値とを比較し、車速値が上限値以下であれば、第５レジスタＲ５の車速値をそのまま維持し、車速値が上限値を超過していれば、第５レジスタＲ５の車速値を上限値に書き換える。車速上限値設定部２５４が第２処理によって第４レジスタＲ４にマップアドレスを格納しているのであれば、そのマップアドレスに基づいて対応するマップ２７４を読み出し、該マップ２７４に基づいて、第５レジスタＲ５に格納された車速値を補正する。これらの処理によって、一旦求められた車速の上限値が、車速上限値設定部２５４にて設定された上限値にて制限されることになる。第５レジスタＲ５に格納された車速値は、背景画像表示部２４４での背景画像情報２６０の表示に利用される。
【００９０】
次に、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０の動作について図６及び図７を参照しながら説明する。
【００９１】
先ず、図６のステップＳ１において、設定画面表示部２４０は、図５に示すように、使用者に対して年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面２３０をモニタ２００に表示する。
【００９２】
ステップＳ２において、年齢取得部２４２は、入力操作部２３４からの年齢に関する操作入力を待つ。使用者によるハンドル４０の上下操作、コントローラ２２０の方向キーによる操作に従って、該当する項目２３２が選択される、その後、コントローラ２２０の第３ボタン２２４ｃが操作されることで、次のステップＳ３に進む。該ステップＳ３において、年齢取得部２４２は、操作入力された数値、すなわち、選択中の項目に対応した数値（年齢情報）を第１レジスタＲ１に格納する。また、必要があれば、ステップＳ４において、身長に関する操作入力を行う。
【００９３】
ステップＳ５以降において、模擬運転が開始される。模擬運転に当たっては、モニタに、練習コース（自転車で仮想の街中を走行するコース）、難易度の設定、ケーススタディコース（危険予知、回避の練習をガイダンスを受けながら練習するコース）、自転車に関するクイズ等が選択するための選択画面が表示され、使用者は該当する項目を選択する。そして、模擬運転は、選択された項目に従って練習コースの画面、ケーススタディコースの画面、クイズの画面を表示する。使用者は表示された画面やガイダンスに従って模擬自転車を操作していくことになる。
【００９４】
下記表１に、コースを選択するための選択画面に表示される表の例を示す。「○」が選択できるコースとなっている。年齢層に応じて選択できるコースが異なっている。例えば小学低学年はやさしい４つのコースだけが選択でき、シニアは難しい４つコース、ケーススタディーの３つのコースが選択でき、小学中高年及び中学生以上（シニアを除く）は全てのコースが選択できるようになっている。もちろん、シニアでもやさしい４つのコースが選択できるようにしてもよいし、仕様に応じて適宜変更できることはもちろんである。
【表１】
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【００９５】
そして、この模擬運転処理においては、先ず、ステップＳ５〜ステップＳ７にかけて自車両（使用者が操作する自転車）の動作処理が行われ、ステップＳ８において他車両の動作処理が行われ、ステップＳ９及び１０においてガイダンス処理が行われる。その後、ステップＳ１１において終了要求（終了ボタンの操作、電源断等）があるか否かが判別され、終了要求でなければステップＳ５以降の処理が繰り返される。
【００９６】
具体的には、ステップＳ５において加速度設定部２５２での処理が行われ、ステップＳ６において車速上限値設定部２５４での処理が行われ、ステップＳ７において車速設定部２５６での処理が行われ、ステップＳ８において背景画像表示部２４４での処理が行われる。また、ステップＳ１０においてガイダンス画像表示部２４８での処理が行われ、ステップＳ１１においてガイダンス音声出力部２５０での処理が行われる。
【００９７】
すなわち、ステップＳ５において、加速度設定部２５２は、車速の演算の基となる加速度を、年齢情報に応じて設定する。
【００９８】
ここで、加速度設定部２５２での具体的処理を図７に基づいて説明する。先ず、図７のステップＳ１０１において、第２レジスタＲ２から速度値（初期値＝０）を読み出す。その後、ステップＳ１０２において、速度値が所定値未満であるか否かが判別される。通常、加速度は停止状態から走行状態に移る過程や低速時において高くなる。そこで、速度が低速であるかどうかを判別する。本実施の形態では、所定値として例えば５ｋｍ／ｈに設定してある。
【００９９】
前記速度値が所定値以上であれば、ステップＳ１０３において、第６レジスタ（図示せず）に係数ｈａを格納し、前記速度値が所定値未満であれば、ステップＳ１０４において、第６レジスタに係数ｈｂ（＝ｈａ×３．０）を格納する。設定される係数ｈａと係数ｈｂの特性を図８に示す。ｈｂ＝ｈａ×３の例は、図８の実線Ｌａで示す特性である。その他、係数ｈａ及びｈｂを一点鎖線Ｌｂで示す特性にしてもよい。また、係数ｈａを破線Ｌｃで示す特性あるいは二点鎖線Ｌｅで示す特性にしてもよいし、係数ｈｂを点線Ｌｄで示す特性にしてもよい。一点鎖線Ｌｂで示す特性の場合、速度値の増加に従って係数ｈａ及び係数ｈｂの値がリニアに減少することから、滑らかな走行感を得る上で良好となる。破線Ｌｃで示す特性の場合、５ｋｍ／ｈ未満の範囲において、速度値の増加に従って係数ｈｂの値がリニアに減少することから、車両車速の立ち上がりを緩やかにすることができ、小学低学年や幼児が操作する上で好適となる。点線Ｌｄで示す特性の場合、５ｋｍ／ｈ以上の高い車速の範囲において、車速の立ち上がりの追従性がよくなる。この場合、オーバーシュートに配慮が必要になる。二点鎖線Ｌｅで示す特性の場合、５ｋｍ／ｈ未満の範囲において、実線Ｌａの場合よりも、車速の立ち上がりをより急峻にすることができる。
【０１００】
その後、ステップＳ１０５において、加速度αを以下の演算式にて求める。
【０１０１】
加速度α＝｛（Ｉ／ｋ）−ｖ｝×ｚ
ここで、Ｉは回転速度センサ２１０からの検出値、ｋは年齢情報（第１レジスタＲ１に格納された値）に応じて設定される係数、ｖは第２レジスタＲ２に格納されている速度値、ｚは第６レジスタに格納されている係数であって、ｈａ又はｈｂである。係数ｋは幼児、小学低学年、小学高学年、中学生以上という順番で値を段階的に高くし、シニアにおいては、例えば小学低学年に対応したｋの値と小学高学年に対応したｋの値の間の値等を採用することができる。係数ｋは、年齢情報のほか、別途選択操作にて入力されたタイヤサイズ（２６インチ、２４インチ、２２インチ等）に応じて設定することもできる。これについては後述する。幼児や小学低学年はキック力（ペダルを踏み込む力）が低いため、大人と比較して加速度はそれほど大きくはならない。シニアにおいても同様である。また、車速が低速の段階では加速度は大きく変化し、中速や高速の段階では加速度の変化は小さい。そこで、加速度を上述のように演算することで、年齢層に応じた加速度であって、且つ、現在の車速に応じた加速度を得ることが可能となる。また、加速度はタイヤサイズに応じても変わることになるため、係数ｋを上述のように、年齢情報のほか、タイヤサイズに応じて設定することで、年齢層及びタイヤサイズに応じた加速度であって、且つ、現在の車速に応じた加速度を得ることが可能となる。
【０１０２】
図９に、ボタン選択（年齢層の選択）に応じた定数ｋ、メインモニタに表示された背景画像において想定される自転車のホイールサイズ、視点の高さの設定例を示す。定数ｋは、自転車のホイールサイズの設定値に合わせて、フライホイール８８のほぼ半回転に相当するペダル８２への操作による車速増加分に応じた値に設定されることが好ましい。
【０１０３】
その後、ステップＳ１０６において、ブレーキレバー２０８の操作に基づくブレーキセンサ２０６からのブレーキ入力値と、図１０Ａに示された特性とに基づいて、ブレーキによる減速度を算出し、さらに、速度値（車速）が増加するたびに増加していく走行抵抗による減速度を、速度値（上述の演算式におけるＩ／ｋ）と図１０Ｂに示された特性とに基づいて算出する。そして、これらブレーキによる減速度と走行抵抗による減速度とを合算して減速度βを求め、図示しない第７レジスタＲ７に格納する。
【０１０４】
その後、図７のステップＳ１０７において、前記演算式によって求めた加速度αから第７レジスタに格納されている減速度βを減算して加速度（α−β）を算出し、さらに、この加速度（α−β）を積分し、その積分値を速度値として第２レジスタＲ２に格納する。
【０１０５】
図６の説明に戻り、ステップＳ６において、車速上限値設定部２５４は、上述した第１処理又は第２処理を経て第４レジスタＲ４に年齢情報に対応した上限値又は年齢情報に対応したマップアドレスを格納する。
【０１０６】
ステップＳ７において、車速設定部２５６は、ブレーキセンサ２０６からのブレーキ入力値に基づいて減速値を演算し、第２レジスタＲ２に格納されている速度値から、減速値を差し引いて車速（車速値）を演算し、演算にて求めた車速値を、一旦求められた車速として第５レジスタＲ５に格納する。さらに、車速設定部２５６は、車速上限値設定部２５４が第１処理によって第４レジスタＲ４に上限値を格納しているのであれば、第５レジスタＲ５に格納された車速値と上限値とを比較し、車速値が上限値以下であれば、第５レジスタＲ５の車速値をそのまま維持し、車速値が上限値を超過していれば、第５レジスタＲ５の車速値を上限値に書き換える。車速上限値設定部２５４が第２処理によって第４レジスタＲ４にマップアドレスを格納しているのであれば、そのマップアドレスに基づいて対応するマップを読み出し、該マップに基づいて、第５レジスタＲ５に格納された車速値を補正する。これらの処理によって、一旦求められた車速の上限値が、車速上限値設定部２５４にて設定された上限値にて制限されることになる。
【０１０７】
上述したように、幼児や小学低学年はキック力（ペダルを踏み込む力）が低いため、大人と比較して最高速はそれほど大きくはならない。シニアにおいても同様である。そこで、車速の上限値を上述のように制限することで、年齢層に応じた車速で、つまり、現実に近い状況での自転車走行を疑似体験させることができる。
【０１０８】
ステップＳ８において、背景画像表示部２４４は、少なくとも年齢情報に応じた背景画像情報２６０をモニタに表示する。背景画像表示部２４４は、メモリ２５８に記憶された複数の背景画像情報２６０のうち、選択されたコースに対応し、且つ、年齢情報に対応した背景画像情報２６０を、メモリ２５８から読み出してモニタ２００に表示する。このとき、背景画像表示部２４４は、背景画像情報２６０を、年齢情報と車速値によって三次元座標が設定されたカメラ視点に基づいてモニタ２００に表示する。上述のステップＳ４において身長に関する操作入力がなされていれば、カメラ視点補正部２４６は、身長に関する操作入力に基づいて、使用者の身長情報を取得し、年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を身長情報に応じて補正する。従って、背景画像表示部２４４は、背景画像情報２６０を、身長情報によって補正されたカメラ視点に基づいてモニタ２００に表示する。
【０１０９】
ステップＳ１０において、ガイダンス画像表示部は、入力操作部からの操作入力に応じたガイダンスに対応する文章情報テーブルに登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出してモニタに表示する。
【０１１０】
ステップＳ１１において、ガイダンス音声出力部は、入力操作部からの操作入力に応じたガイダンスに対応する情報テーブルに登録された複数の文章データのうち、年齢情報に対応した文章データを読み出して音声出力装置に出力する。
【０１１１】
そして、上述したステップＳ１２において、終了要求があると判別された場合、この自転車シミュレーション装置での処理が終了する。
【０１１２】
このように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置においては、入力操作部からの年齢に関する操作入力に基づいて、使用者の年齢情報を取得し、年齢情報に応じてカメラ視点を変更して背景画像情報をモニタに表示するようにしたので、使用者に対して、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。また、年齢情報に応じて設定されたカメラ視点を身長情報に応じて補正することで、小学生であっても背が高い子や、大人であっても背が低い人であっても、なるべく現実に近い背景画像、すなわち、普段見慣れている視点での背景画像を表示することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、ガイダンスを表示する際に、年齢情報に対応した文章データを読み出してモニタ２００に表示したり、スピーカに音声出力するようにしたので、使用者が例えば幼児や小学低学年であれば、停止を促す内容のガイダンスを幼児や小学低学年でも理解できる文章にして表示することができ、使用者の理解度を速めることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、幼児や小学低学年はキック力（ペダルを踏み込む力）が低いため、大人と比較して加速度はそれほど大きくはならない。シニアにおいても同様である。また、車速が低速の段階では加速度は大きく変化し、中速や高速の段階では加速度の変化は小さい。そこで、加速度を上述のように演算することで、年齢層に応じた加速度であって、且つ、現在の車速に応じた加速度を得ることが可能となる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、車速を設定する際に、年齢情報に応じて車速の上限値を制限するようにしたので、現実に近い状況での自転車走行を疑似体験させることができる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、予め設定された複数の背景画像情報２６０のうち、年齢情報に対応した背景画像情報２６０を読み出して表示するようにしたので、交通法規によって年齢層によっては走行できる場所とできない場所がある場合に、年齢層に応じて走行できる場所に限定した背景画像情報２６０を表示することができ、１台の自転車シミュレーション装置１０で、幅広い年齢層に対して交通安全教育等を行うことができる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、年齢情報に応じた背景画像情報２６０を、年齢情報に応じて高さ方向の座標が設定されたカメラ視点に基づいて表示するようにしたので、使用者に対して、使用者が実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、仮想の三次元座標に基づく背景画像情報２６０を、少なくともカメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による動画の背景画像として表示するようにしたので、現実に存在する街を模した仮想の街や、十字路（信号機有り、なし）、Ｔ字路、歩道等、教育上キーとなる種々のポイントが要所要所に配置された仮想の街を、自転車に乗った使用者が走行しているような動画像を表示させることができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、年齢情報を、想定される最長年齢を複数の年齢層に区分した区分情報としたので、低年齢層を細分化して区分したり、高年齢層を細分化して区分することが可能となり、幼児から高齢者まで幅広い年齢層を対象にすることが可能となる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、少なくとも使用者に対して年齢に関する操作入力を行わせるための設定画面２３０を表示するようにしたので、初期設定段階で、使用者に年齢に関する操作入力を促すことができる。
【０１２１】
従って、本実施の形態においては、年齢層に応じた視界映像や説明文の表示等を行うことができ、１台の自転車シミュレーション装置１０でも幼児から大人まで幅広い年齢層を対象にすることができる。また、交通安全教育の観点から見た場合、年齢情報や身長に応じてカメラ視点の高さを変えることで、年齢差や体格差による危険事象を使用者に教示することができる。
【０１２２】
なお、本発明に係る自転車シミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０…自転車シミュレーション装置        １２…模擬自転車
２０…制御装置（制御部）                ３４…サドル
２００…モニタ（表示装置）              ２３０…設定画面
２３２…項目                            ２３４…入力操作部
２４０…設定画面表示部                  ２４２…年齢取得部
２４４…背景画像表示部                  ２４６…カメラ視点補正部
２４８…ガイダンス画像表示部            ２５０…ガイダンス音声出力部
２５２…加速度設定部                    ２５４…車速上限値設定部
２５６…車速設定部                      ２５８…メモリ
２６０…背景画像情報                    ２６２…文章情報テーブル
２６４…カメラ視点情報テーブル          ２７０…上限値情報テーブル
２７２…マップアドレス情報テーブル      ２７４…マップ
【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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