(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【図１】
0003856590.tif 000002
【図２】
0003856590.tif 000003
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
0003856590.tif 000006
【図４】
0003856590.tif 000007
【図５】
0003856590.tif 000008
【図６】
0003856590.tif 000009
【図７】
0003856590.tif 000010
【図８】
0003856590.tif 000011