專(zhuān)利名稱(chēng)：用于腦波接口系統(tǒng)的啟動(dòng)裝置、方法以及計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用腦波來(lái)操作機(jī)器的接口(腦波接口)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，伴隨著機(jī)器的小型輕量化，頭盔式顯示器(以下也記述為“HMD”。)等 可佩戴式(wearable)機(jī)器普及開(kāi)來(lái)。通常，作為機(jī)器的接口，可使用按動(dòng)按鈕、移動(dòng)光 標(biāo)來(lái)確定、邊看畫(huà)面邊操作鼠標(biāo)等方法。但是，在像眼鏡型HMD那樣以主機(jī)小型且免提 (hands-free)為特征的機(jī)器的操作中，當(dāng)必須進(jìn)行上述的物理性機(jī)器操作時(shí)，則免提特征 受到損壞，操作會(huì)失效。因此，不進(jìn)行物理性操作地、簡(jiǎn)便地控制機(jī)器的接口，具體地說(shuō)，就 是僅以思維就能快速地控制機(jī)器的、利用了腦波的接口，備受關(guān)注。所謂腦波，是指由基準(zhǔn)極和測(cè)量對(duì)象極的電位差作為電信號(hào)測(cè)量的大腦活動(dòng)(腦 神經(jīng)細(xì)胞的電氣活動(dòng))。作為利用了該腦波的接口，舉出例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的、利用 了事件相關(guān)電位(event-related potential)的人的心理狀態(tài)等的判定方法及裝置。在專(zhuān) 利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了一種使用腦波的事件相關(guān)電位的特征性信號(hào)來(lái)判別用戶(hù)想到要選擇的 選擇項(xiàng)的技術(shù)。具體地說(shuō)，可實(shí)現(xiàn)下述的腦波接口系統(tǒng)、即在頭頂部裝上電極，在畫(huà)面上隨機(jī)地顯 示單詞，利用以用戶(hù)想到要選擇的單詞被顯示的時(shí)刻為起點(diǎn)、在300ms 500ms時(shí)間段出現(xiàn) 的陽(yáng)性成分(P300成分)等，來(lái)進(jìn)行用戶(hù)選擇出的單詞的判別。在以往的腦波測(cè)量中，通過(guò)按照國(guó)際10-20電極放置法的場(chǎng)所表記來(lái)安裝電極、 在頭部安裝測(cè)量對(duì)象極，從而進(jìn)行了測(cè)量。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，使用國(guó)際10-20電極放置法中 的位置I^z (正中頭頂)及Cz (正中中心)位置的特征信號(hào)進(jìn)行腦波測(cè)量。公知，專(zhuān)利文獻(xiàn) 1中所利用的特征信號(hào)可在位置I3Z的位置上測(cè)量得最強(qiáng)烈。因此，以往的腦波接口的電極 的位置主要利用了內(nèi)。腦波測(cè)量，一般必須如上述那樣，利用安裝于頭頂部的電極來(lái)進(jìn)行。因此，在使用 不具有與頭頂部接觸的構(gòu)造的機(jī)器例如上述HMD的情況下，腦波儀的形狀就需要像頭戴 (Overhead)型的頭戴耳機(jī)那樣跨越頭部。但是，因?yàn)閷?duì)于像HMD那樣安裝于臉面部的可佩 戴式機(jī)器強(qiáng)烈期望小型化，所以在將來(lái)判斷出不需要耳機(jī)那樣的跨越頭部的部分的可能性 高。另外，由于跨越頭部的形狀看上去不美觀，佩戴也導(dǎo)致了發(fā)型凌亂，所以作為未來(lái)的HMD 的形狀是不理想的。因此，HMD的形狀是要以不跨越頭部為前提的。鑒于上述事情，為了在HMD型設(shè)備中配合利用腦波接口，除了 HMD以外，還需要用 任意手段另行安裝用于測(cè)量頭部腦波的電極。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種以下方法，即HMD具備多個(gè)有軟線的電極，將各電極 貼在期望的場(chǎng)所(頭部)的方法(圖4)。但是，因?yàn)镠MD是一種平時(shí)不安裝且頻繁地脫戴的機(jī)器，所以除HMD以外還要另行 安裝機(jī)器，對(duì)用戶(hù)而言將成為很大的負(fù)擔(dān)。因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)3舉出了在眼鏡形狀范圍內(nèi)配置電極進(jìn)行腦波測(cè)量的例子。圖對(duì)示出專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)的腦波電極安裝工具的構(gòu)成。該腦波電極安裝工具，在C字形頭帶 (Headband)的內(nèi)側(cè)具備有伸縮性的接觸帶，可通過(guò)配置在接觸帶上的電極來(lái)測(cè)量腦波。根 據(jù)該腦波電極安裝工具，可與安裝機(jī)器同時(shí)安裝電極，也無(wú)需安裝其他機(jī)器的工夫，所以可 減輕用戶(hù)的機(jī)器安裝負(fù)擔(dān)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2005-34620號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2004-16658號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本實(shí)開(kāi)平6-70704號(hào)公報(bào)但是，在要用專(zhuān)利文獻(xiàn)3的構(gòu)成構(gòu)筑眼鏡型腦波接口裝置的情況下，因?yàn)樾枰獙?用于呈示視覺(jué)刺激的輸出部配置在眼鏡的鏡片的位置，所以配置在臉前面的電極容易偏 離。其理由在于，專(zhuān)利文獻(xiàn)3的構(gòu)成是通過(guò)緊固頭帶以獲得用戶(hù)太陽(yáng)穴部的支撐、和壓迫接 觸帶以獲得用戶(hù)額頭部的支撐，來(lái)支撐可佩戴式裝置。可佩戴式裝置都是通過(guò)向用戶(hù)按壓而獲取支撐的。因此，若在眼鏡的鏡片的位置 設(shè)置影像輸出裝置等，則在可佩戴式裝置前面施加的重量就變大，配置在接觸帶的(配置 于臉前面的)電極就容易朝下偏離。為了減輕電極的偏離，可考慮加強(qiáng)頭帶的緊固或者接觸帶的壓迫來(lái)應(yīng)對(duì)，但如果 施加向用戶(hù)的壓迫增強(qiáng)，則由于緊固給用戶(hù)帶來(lái)的負(fù)擔(dān)就變大，長(zhǎng)時(shí)間的安裝就變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題進(jìn)行的，其目的在于，提供一種既加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)的緊固又不增 加負(fù)擔(dān)可確保穩(wěn)定的電極接觸的腦波接口裝置。根據(jù)本發(fā)明的腦波接口系統(tǒng)，其是安裝于用戶(hù)頭部的眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)，具 備輸出部，其向用戶(hù)呈示視覺(jué)刺激；耳電極部，其在安裝時(shí)被配置在與所述用戶(hù)的耳部相 接觸的位置上；臉電極部，其在安裝時(shí)被配置于在比連結(jié)所述用戶(hù)的外眼角和內(nèi)眼角的直 線更靠下的下側(cè)接觸所述用戶(hù)的臉面部、并支撐所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)的重量的位置 上；以及腦波測(cè)量判定部，其以呈示出所述視覺(jué)刺激的時(shí)刻為起點(diǎn)，基于所述耳電極部和所 述臉電極部的電位差來(lái)測(cè)量事件相關(guān)電位。也可所述臉電極部是所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)的鼻托部。也可所述耳電極部，相對(duì)于連結(jié)所述用戶(hù)的外眼角和內(nèi)眼角的直線，被配置于與 臉電極部相同的一側(cè)。也可所述耳電極部在所述用戶(hù)的耳后接觸。也可所述腦波測(cè)量判定部保持有存儲(chǔ)了與事件相關(guān)電位相關(guān)的多個(gè)波形的數(shù) 據(jù)的判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在所述判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)有在期望選擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電 位的波形的數(shù)據(jù)和在不期望選擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電位的波形的數(shù)據(jù)，所述腦波測(cè)量判定 部，在判斷出所測(cè)量出的所述事件相關(guān)電位的波形與在期望所述選擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電 位最相近時(shí)，執(zhí)行與所述視覺(jué)刺激相對(duì)應(yīng)的處理。所述腦波接口系統(tǒng)也可，還具備臉電極位置判別部，其根據(jù)所述用戶(hù)的腦波信號(hào) 中的因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)的振幅是否在預(yù)先設(shè)定的上限閾值和下限閾值之間，來(lái) 判定所述臉電極部的位置。也可所述腦波測(cè)量判定部，基于所述耳電極部及所述臉電極部的電位差來(lái)測(cè)量
4腦波信號(hào)，所述臉電極位置判別部，將所測(cè)量出的所述腦波信號(hào)中的規(guī)定的頻帶的信號(hào)，作 為因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)來(lái)采用。也可所述臉電極位置判別部，將所測(cè)量出的所述腦波信號(hào)中的1. 7Hz 2. 2Hz頻 帶的信號(hào)，作為因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)來(lái)采用。也可在因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)的振幅比所述上限閾值大的情況下、或者 比所述下限閾值小的情況下，所述輸出部呈示表示所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)偏離的警告。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于用戶(hù)而言，不會(huì)加強(qiáng)因?yàn)榱税惭b電極而安裝其他機(jī)器或者加強(qiáng) 裝置固定工具的緊固等帶來(lái)的較大負(fù)擔(dān)，可用眼鏡形狀范圍內(nèi)的電極來(lái)實(shí)現(xiàn)腦波接口的裝置。


圖1(a)及(b)是表示HMD形狀范圍內(nèi)所包含的電極位置的圖。圖2是表示以配置在臉面上的電極為基準(zhǔn)極的情況下的精度的結(jié)果的圖。圖3是表示以左右耳乳突(mastoid)(左乳突及右乳突)為基準(zhǔn)的情況下的精度 的結(jié)果的圖。圖4是表示實(shí)施方式中的腦波接口系統(tǒng)1的功能塊的構(gòu)成的圖。圖5是表示腦波接口系統(tǒng)1的裝置形狀的例子的圖。圖6是腦波接口系統(tǒng)1的硬件構(gòu)成圖。圖7 (a)是表示將臉電極部12配置在HMD的邊框(rim)部23上的例子的圖，(b) 是表示用戶(hù)10安裝了(a)所示的HMD型腦波接口系統(tǒng)1的狀態(tài)的圖。圖8(a)是表示進(jìn)一步對(duì)HMD的邊框部23實(shí)施不同加工并配置了臉電極部12的 例子的圖，(b)是表示用戶(hù)10安裝了(a)所示的HMD型腦波接口系統(tǒng)1的狀態(tài)的圖。圖9是表示在人臉上從耳朵根上部到眼窩上緣部的距離的關(guān)系的圖。圖10是表示安裝在一邊臉面上的腦波接口系統(tǒng)1的構(gòu)成例的圖。圖11(a)是表示根據(jù)本實(shí)施方式的腦波接口裝置2的構(gòu)成的圖，(b)是表示安裝 時(shí)的腦波接口裝置2的位置的圖。圖12是表示腦波接口裝置2的功能塊的構(gòu)成的圖。圖13是表示腦波接口裝置2的處理的順序的流程圖。圖14是表示圖13的步驟S102、步驟S103及步驟S104所示的臉電極位置判別部 15的處理的詳細(xì)順序的流程圖。圖15(a)是將耳電極部11安裝于右乳突、將臉電極部12安裝于右眼窩上緣部，在 眨眼了的情況下的腦波信號(hào)的例示圖，(b)是對(duì)(a)的信號(hào)施加FFT進(jìn)行頻率解析后的結(jié) 果的例示圖。圖16(a) (c)是表示將耳電極部11安裝于右乳突、將臉電極部12安裝于右眼 窩上緣部的上部、中部、下部，在眨眼了的情況下的腦波信號(hào)的例子的圖。圖17(a)及(b)是對(duì)用戶(hù)呈示警告的例示圖。圖18 (a)及(b)是通知HMD的安裝狀態(tài)的例示圖。
圖19(a) (C)是表示各種形狀的電極的圖。圖20 (a) (d)是表示各種形狀的掛耳部(先部)的圖。圖21 (a) (c)是表示分別包括彈性部111及張力檢測(cè)部112的鏡腿(temple) 部的一部分的圖。圖22是表示內(nèi)眼角231及外眼角232的位置關(guān)系的圖。圖23是表示其他腦波接口系統(tǒng)的構(gòu)成例的圖。圖M是表示現(xiàn)有的腦波電極安裝工具的構(gòu)成的圖。符號(hào)說(shuō)明1-腦波接口裝置；10-用戶(hù)；11-耳電極部；12-臉電極部；13-腦波測(cè)量判定部； 14-輸出部；15-臉電極位置判別部。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的腦波接口系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。為了用眼鏡形狀范圍內(nèi)的電極實(shí)現(xiàn)腦波接口裝置，需要特別指定可穩(wěn)定地配置電 極的場(chǎng)所或噪音混入少的電極位置。本申請(qǐng)發(fā)明者們，首先，在眼鏡型可佩戴式裝置形狀范圍內(nèi)，進(jìn)行了在哪個(gè)位置配 置電極是有效的探索。在這里，作為例子采用的是“眼鏡型頭盔式顯示器”。以下，將該“眼 鏡型頭盔式顯示器”僅記述為“HMD”。在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明中，HMD的形狀是以不跨越 用戶(hù)頭部為前提的。而且，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂HMD等可佩戴式裝置的“形狀范圍”，是指該裝置通常必 要形狀所占據(jù)的范圍。為了用與在頭部配置了電極情況相同程度的精度找到可提供腦波接 口的電極配置，首先有必要獲知在HMD形狀范圍內(nèi)識(shí)別率高的電極位置。在進(jìn)入實(shí)施方式 的說(shuō)明之前，對(duì)本申請(qǐng)發(fā)明者們實(shí)施的在HMD形狀范圍內(nèi)的最適基準(zhǔn)極位置探索實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 說(shuō)明。圖1表示HMD形狀范圍內(nèi)所包含的電極位置。而且，關(guān)于HMD的形狀遵照例如圖 5所示。關(guān)于圖5后面進(jìn)行詳盡敘述。如圖1 (a)所示，眼睛上方的^a電極安裝于眼窩四的上緣、眼睛側(cè)方的^b電極 安裝于眼窩四的外緣(外眼瞼角)、鼻電極安裝于鼻根^c、耳朵上方的電極安裝于耳朵根 上部30e。如果考察HMD形狀的范圍，則除了眼電測(cè)量所利用的臉面部電極之外，在HMD的 形狀中，耳垂部30b、耳后部30d(耳朵根后部)、耳下部(耳朵根下部)、耳前部30c等耳周 邊部(在圖1(b)中示出。是乳突30a、耳垂30b、耳屏30c、耳朵根后部30d的虛線部?jī)?nèi)的范 圍。)也可作為測(cè)量對(duì)象利用。因此，本申請(qǐng)發(fā)明者們，代表上述耳周邊部，選擇了耳朵背面 靠根的頭蓋骨的突起部即乳突30a(乳狀突起)。實(shí)驗(yàn)以在HMD形狀中與用戶(hù)臉面相接觸的位置作為例子，取圖1所示位置，利用這 些部分進(jìn)行了具體的精度驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)是對(duì)15名20歲左右的被實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)可維持高覺(jué)醒度的8 名對(duì)象進(jìn)行了解析。腦波測(cè)量使用的是Polymate AP-1124 (DIGITEX株式會(huì)社制)，采樣頻率為200Hz、 時(shí)間常數(shù)為3秒、濾波器為30Hz的低通濾波器。
在本實(shí)驗(yàn)中，以圖1所示的各電極為基準(zhǔn)極，通過(guò)與其他電極的電位差測(cè)量腦波， 實(shí)施了腦波接口的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)各被實(shí)驗(yàn)者各選擇40次，將判別結(jié)果正確的比例作為識(shí)別 率進(jìn)行精度驗(yàn)證。以同樣的方法，將頭頂部(Pz)作為測(cè)量對(duì)象極進(jìn)行了腦波測(cè)量，結(jié)果識(shí)別率是 81. 3%。為了探索在臉面部中的最適基準(zhǔn)極位置，組合圖1所示的位置的電極來(lái)測(cè)量腦 波，進(jìn)行了腦波接口的識(shí)別率的比較。圖2、圖3示出電極的組合和識(shí)別率之間的關(guān)系。圖2表示以配置在臉面上的電極為基準(zhǔn)極的情況下的精度的結(jié)果，圖3表示以左 右耳乳突(左乳突及右乳突)為基準(zhǔn)的情況下的精度的結(jié)果。根據(jù)圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在 左乳突基準(zhǔn)下得到了 57. 8%的平均識(shí)別率，在右乳突基準(zhǔn)下得到了 66. 6%的平均識(shí)別率。 以左右乳突為基準(zhǔn)測(cè)量了臉面部的電位的腦波，與圖2所示的以臉面部的電極為基準(zhǔn)所測(cè) 量出的任意一個(gè)腦波相比可知，平均識(shí)別率變高，包括為了讓后述腦波接口系統(tǒng)動(dòng)作所需 的腦波信號(hào)。另外，可知以右乳突為基準(zhǔn)極測(cè)量了左眼上方的電極的識(shí)別率，結(jié)果識(shí)別率為 75.0%，同樣地，右眼上方的電極的識(shí)別率為75. 3%是不足80%的精度，基本上具有與在 頭頂部測(cè)量的情況等同的識(shí)別率。這可認(rèn)為通過(guò)在乳突配置基準(zhǔn)電極，從而在乳突和臉面 部的電極之間包括腦的一部分，通過(guò)測(cè)量這些間的電位，從而可測(cè)量大腦活動(dòng)的一部分，進(jìn) 而識(shí)別率變高。像這樣確認(rèn)了，通過(guò)以耳周邊部(特別是乳突)為基準(zhǔn)的臉面部的電極的電位差 測(cè)量腦波，可用與在頭頂部測(cè)量腦波的情況相同的精度來(lái)測(cè)量腦波，即便不在頭頂部安裝 電極也可以得到足夠的性能。因此，為了構(gòu)筑精度高的腦波接口系統(tǒng)，有必要預(yù)先將以耳周邊部(乳突)為基準(zhǔn) 的電極至少配置1個(gè)。下面，本申請(qǐng)發(fā)明者們，在眼鏡型可佩戴式裝置的形狀范圍內(nèi)，對(duì)噪音混入少的位 置進(jìn)行研究。在腦波測(cè)量中，作為噪音主要原因之一，舉出因眨眼引起的噪音的例子。在眼鏡型 可佩戴式裝置的形狀的范圍內(nèi)(臉面部)配置了電極的情況下，因?yàn)殡姌O和眼球的距離近， 因此作為大噪音進(jìn)行測(cè)量。因此，將電極配置在眨眼噪音難混入的位置是很重要的。首先，對(duì)眨眼噪音的混入機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明。眨眼時(shí)，眼瞼在角膜上滑動(dòng)。眼球的角膜 就帶上了陽(yáng)性電，通過(guò)眼瞼和角膜的摩擦，角膜的陽(yáng)性電位傳到眼瞼上。傳到了眼瞼上的陽(yáng) 性電位，又傳向配置于眼睛上側(cè)的電極，作為眨眼的噪音被檢測(cè)。圖22表示眼睛周?chē)膬?nèi)眼角231及外眼角232的位置關(guān)系。圖22中示出左眼的 例子。在眨眼前后，因?yàn)檠鄄€位于連結(jié)內(nèi)眼角231和外眼角232的直線233的上側(cè)，所以認(rèn) 為陽(yáng)性電位的傳播也發(fā)生在該直線233的上側(cè)。因此，認(rèn)為通過(guò)將臉面部的電極配置在比 連結(jié)內(nèi)眼角231和外眼角232的直線233更靠下的下側(cè)，可進(jìn)行抑制因眨眼引起的噪音的 影響的腦波測(cè)量。舉出一個(gè)例子，只要在位于比圖22中的直線233更靠下的下方的鼻234 的鼻根部，設(shè)置臉面部的電極即可。在HMD等眼鏡型腦波接口系統(tǒng)的情況下，像那樣的臉面 部的電極作為鼻托(nose pad)起作用。而且，通過(guò)將上述耳周邊部的電極相對(duì)于上述直線 233配置在與臉面部電極相同的一側(cè)的、例如乳突30a或耳后部30d等，從而可以更可靠地 抑制因由眨眼導(dǎo)致的噪音的影響。
(實(shí)施方式1)圖4表示本實(shí)施方式中的腦波接口系統(tǒng)1的功能塊的構(gòu)成。圖5表示腦波接口系 統(tǒng)1的裝置形狀的例子。并且，圖6表示腦波接口系統(tǒng)1的硬件構(gòu)成的例子。如圖4所示，腦波接口系統(tǒng)1具有耳電極部11、臉電極部12、腦波測(cè)量判定部13 和輸出部14。而且，在圖4中，用戶(hù)10是為了方便理解而被記述的。如圖5所示，HMD的各部位名稱(chēng)和眼鏡相同。以下，將掛在用戶(hù)10耳朵上固定HMD 主機(jī)的部分稱(chēng)為“掛耳部21”，將接觸用戶(hù)10鼻子支撐HMD主機(jī)的部分稱(chēng)為“鼻托部M”， 將在用戶(hù)10的各眼球前設(shè)置的保持并固定輸出部16的部分稱(chēng)為“邊框部23”，將連接支撐 雙眼前的邊框部23的部分稱(chēng)為“鼻梁架部25”，將連接支撐邊框部23和掛耳部21的部分 稱(chēng)為“鏡腿部22”。腦波接口系統(tǒng)1是作為眼鏡型可佩戴式機(jī)器實(shí)現(xiàn)的。耳電極部11設(shè)置在用戶(hù)的 耳周邊部，臉電極部12設(shè)置在用戶(hù)的臉面周?chē)?。更具體地說(shuō)，耳電極部11設(shè)置在眼鏡的掛 耳部21的內(nèi)側(cè)，與用戶(hù)10的一側(cè)的耳周邊部接觸。另外，臉電極部12設(shè)置在鼻托部M的 任意一個(gè)位置、即設(shè)置在HMD與用戶(hù)的臉面部皮膚相接觸的位置。而且，臉電極部12也可 配置在眼鏡的鏡腿部22、邊框部23。腦波測(cè)量判定部13設(shè)置在HMD的鼻梁架部25上。腦 波測(cè)量判定部13根據(jù)耳電極部11和臉電極部12的電位差測(cè)量腦波，并判定是否測(cè)量出腦 波。在未測(cè)量出腦波的情況下，對(duì)輸出部14輸出告知該事實(shí)的判別結(jié)果(信號(hào))。在測(cè)量 出腦波的情況下，腦波測(cè)量判定部13基于該腦波判別用戶(hù)10期望執(zhí)行哪個(gè)菜單項(xiàng)目。該 處理后面詳盡敘述。輸出部14具有進(jìn)行影像輸出的功能。輸出部14設(shè)置在用戶(hù)的眼睛前方也就是眼 鏡的鏡片部分。輸出部16基于腦波測(cè)量判定部13的判別結(jié)果，進(jìn)行該判別結(jié)果所對(duì)應(yīng)的 信息的顯示。例如，在未測(cè)量出腦波的情況下，輸出部14顯示“HMD偏離。請(qǐng)調(diào)整?！边@一 訊息，向用戶(hù)顯示警告，以使電極的位置變得合適。另一方面，在測(cè)量出腦波的情況下，輸出 部14將多個(gè)菜單項(xiàng)目依次加亮顯示。以該加亮顯示作為起點(diǎn)，腦波測(cè)量判定部13可判定 用戶(hù)10期望選擇哪個(gè)菜單項(xiàng)目。另外，輸出部14顯示執(zhí)行了所選擇出的菜單項(xiàng)目所對(duì)應(yīng) 的處理的結(jié)果。以下，作為主要部分通過(guò)說(shuō)明腦波測(cè)量判定部13的動(dòng)作，來(lái)說(shuō)明腦波接口系統(tǒng)的 基本功能。在測(cè)量出腦波的情況下，腦波測(cè)量判定部13根據(jù)耳電極部11和臉電極部12的電 位差測(cè)量腦波，其中，以在輸出部14中呈示出視覺(jué)刺激的(例如，菜單項(xiàng)目的加亮顯示)時(shí) 刻為起點(diǎn)，200 400ms內(nèi)提取用戶(hù)10的腦波，并根據(jù)該特征信號(hào)判別用戶(hù)選擇出的菜單項(xiàng) 目。然后，輸出該判別結(jié)果。該腦波被稱(chēng)之為“事件相關(guān)電位的P300成分”。視覺(jué)刺激也可以被利用在上述的菜單項(xiàng)目加亮以外的地方。例如，視覺(jué)刺激也可被利用于判定菜單項(xiàng)目選擇結(jié)果的成功與否。更具體地說(shuō)，在 反饋結(jié)果作為視覺(jué)刺激被呈示出來(lái)的時(shí)候，以該視覺(jué)刺激的呈示時(shí)刻為起點(diǎn)，400 700ms 內(nèi)提取腦波。通過(guò)該腦波可判別出所呈示的結(jié)果是否與預(yù)期結(jié)果不同。(森川、足立、「事 象関連脳電位f用0亡二一廿匕’1J歹^評(píng)価手法」、松下歹夕二力 > 夕~ 一 f > (現(xiàn)"于 y 二夕技報(bào))、V ο 1. 53,N ο. l、p ρ· 51-55、0 c t. 2007)另外，視覺(jué)刺激也可以被利用于判定在汽車(chē)駕駛時(shí)或步行時(shí)對(duì)周?chē)曇暗淖⒁饬?。圖23表示在判定注意量時(shí)的腦波接口系統(tǒng)的構(gòu)成例。該腦波接口系統(tǒng)在鏡片部周?chē)?具有多個(gè)LED(例如LED235)。各LED配置為在用戶(hù)的周邊視野范圍內(nèi)看得見(jiàn)。腦波接口系 統(tǒng)，讓用戶(hù)的周邊視野范圍內(nèi)的視覺(jué)刺激(LED)以隨機(jī)間隔進(jìn)行點(diǎn)燈，提取從點(diǎn)燈時(shí)刻到 200 400ms的用戶(hù)的腦波(P300成分)。腦波接口系統(tǒng)可根據(jù)該P(yáng)300成分的大小，判定 對(duì)周邊視野投去了什么程度的注意。以下，以菜單項(xiàng)目的加亮顯示為例進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)由菜單項(xiàng)目被加亮顯示的瞬間取得的事件相關(guān)電位，可得到用戶(hù)相對(duì)于所加 亮顯示的菜單項(xiàng)目的反應(yīng)。腦波測(cè)量判定部13將所測(cè)量出的事件相關(guān)電位的波形數(shù)據(jù)與判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)存 儲(chǔ)的判斷基準(zhǔn)相對(duì)照，判定用戶(hù)是否期望選擇該菜單項(xiàng)目。判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有對(duì)各 種被實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，例如預(yù)先保持在腦波測(cè)量判定部13中。具體地說(shuō)，相對(duì)于期望選擇某個(gè)菜單項(xiàng)目的被實(shí)驗(yàn)對(duì)象，讓多個(gè)菜單項(xiàng)目依次加 亮，在加亮?xí)r刻取得事件相關(guān)電位。然后，將期望選擇的菜單項(xiàng)目被加亮?xí)r的事件相關(guān)電位 的波形數(shù)據(jù)A和不期望選擇的菜單項(xiàng)目被加亮?xí)r的事件相關(guān)電位的波形數(shù)據(jù)B分別進(jìn)行平 均化，并分別作為判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。腦波測(cè)量判定部13，可以分別將波形數(shù)據(jù)A及 波形數(shù)據(jù)B作為模板使用，基于馬氏距離判別腦波接口系統(tǒng)1的操作者即用戶(hù)10的事件相 關(guān)電位的波形與哪個(gè)波形相近，即，最接近的波形是哪個(gè)波形。該馬氏距離是表示考慮了數(shù)據(jù)的方差·協(xié)方差在內(nèi)的距組的重心的距離。因此， 使用了馬氏距離的判別與單純通過(guò)閾值處理進(jìn)行的判別相比，識(shí)別能力高。該結(jié)果能夠判 別用戶(hù)期望選擇的菜單項(xiàng)目。通過(guò)這樣的處理，不進(jìn)行按鈕等操作，就可通過(guò)腦波來(lái)實(shí)現(xiàn)菜單項(xiàng)目的選擇。圖6是腦波接口系統(tǒng)1的硬件構(gòu)成圖。耳電極部11和安裝在臉面部的臉電極部12與總線131連接，并與腦波測(cè)量判定 部13進(jìn)行信號(hào)收發(fā)。腦波測(cè)量判定部13具有CPUl 12a、RAMI 12b和ROMl 12c。CPU 112a ROMl 12c存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序112d讀取到RAMI 12b上，并在RAMI 12b展開(kāi)后執(zhí)行。腦波測(cè)量判 定部13根據(jù)該計(jì)算機(jī)程序112d，切換并執(zhí)行腦波數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)及非檢測(cè)時(shí)的處理。ROMlllc、 ROMl 12c也可以是可重寫(xiě)的ROM(例如EEI3ROM)。輸出部14即顯示器14具有圖像處理電路121及畫(huà)面122。圖像處理電路121根 據(jù)CPU112a的結(jié)果，將所選擇出的內(nèi)容影像顯示等影像信號(hào)輸出到畫(huà)面122。而且，上述顯示器16假設(shè)控制影像機(jī)器，說(shuō)明了顯示器16具有圖像處理電路121 及畫(huà)面122。但是，根據(jù)所控制的機(jī)器的模態(tài)(modal)的種類(lèi)，也可以將圖像處理電路121 或畫(huà)面122設(shè)為聲音處理電路或揚(yáng)聲器等。上述計(jì)算機(jī)程序，被記錄在⑶-ROM等記錄介質(zhì)上作為產(chǎn)品在市場(chǎng)上流通，或者， 通過(guò)因特網(wǎng)等的電信線路進(jìn)行傳輸。而且，腦波測(cè)量判定部13或圖像處理電路121可作為 在半導(dǎo)體電路中編入計(jì)算機(jī)程序的DSP等硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面，對(duì)本實(shí)施方式中的特征之一即關(guān)于電極的配置進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。按照?qǐng)D1(b)所示，耳電極部11需要安裝在用戶(hù)10的耳周邊部的范圍內(nèi)。在考慮 到眼鏡形狀的情況下，通過(guò)將電極配置在眼鏡的掛耳部21的內(nèi)側(cè)頂端，就可以讓用戶(hù)10的 耳朵根后部或者乳突位置的皮膚接觸到電極。
另外，在圖5的例子中，示出了將耳電極部11設(shè)置在右側(cè)的掛耳部21的內(nèi)側(cè)的例 子。但是，根據(jù)圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在右側(cè)左側(cè)的基準(zhǔn)電極的位置精度沒(méi)有很大的差異。因此， 即便將耳電極部11設(shè)置在另一側(cè)(左側(cè))的掛耳部21的內(nèi)側(cè)，同樣地也可以實(shí)現(xiàn)高精度 的腦波測(cè)量。臉電極部12安裝在圖1 (a)圖示出的用戶(hù)10的臉面部的范圍內(nèi)。在一般的眼鏡型 形狀中，在用戶(hù)10的臉面部，與HMD接觸強(qiáng)烈的部分是從用戶(hù)10的耳朵根上部到太陽(yáng)穴的 位置和鼻根部。在用戶(hù)10的太陽(yáng)穴上，夾著用戶(hù)10的頭部固定以使HMD不左右搖晃，HMD 的重量由用戶(hù)10的耳朵根上部和鼻根部支撐著。輸出部14是由液晶顯示裝置等構(gòu)成的。因此，輸出部14在構(gòu)成腦波接口系統(tǒng)1的 硬件(圖6)中，可以說(shuō)是最重的，另外也是最大的。如果考慮HMD的形狀的話，則在鏡片的 位置具有最重的輸出部14，并且體積大的構(gòu)成要素集中在鏡片周邊部(前方)。因此，HMD 的重量就集中在前方，因?yàn)橹匦钠蚯胺?，所以可認(rèn)為HMD的重量基本上是由用戶(hù)10的臉 面前方(鼻根)位置支撐著。因此，通過(guò)在鼻托部M的前端配置臉電極部12，從而成為臉電極部12支撐HMD的 重量的形式，處于臉電極部12在用戶(hù)10的鼻根旁的位置通過(guò)HMD的重量達(dá)到強(qiáng)烈接觸的 狀態(tài)。因此，對(duì)臉電極部12不施加支撐HMD以上的過(guò)剩壓迫，并且用支撐HMD的力來(lái)支 撐著臉電極部12，從而臉電極部12也就變得難以偏離。另外，掛耳部與用戶(hù)10的耳朵根上部相接觸，通過(guò)采取掛在用戶(hù)10耳朵上的構(gòu) 造，即便在用戶(hù)10的臉向前方傾斜的情況下，掛耳部也減輕了 HMD向前方的偏離，臉電極部 12通過(guò)以適度的壓力固定在用戶(hù)10的臉面上，從而能夠防止臉電極部12的偏離或浮動(dòng)。 因此，掛耳部有必要采取彎曲的形狀以便掛在耳朵上。如上述，通過(guò)在支撐HMD的重量的位置配置電極，因?yàn)闊o(wú)需像繃帶那樣花費(fèi)過(guò)剩 的壓迫去固定電極，所以可以減輕用戶(hù)安裝HMD的負(fù)擔(dān)。通過(guò)將臉面部的電極配置在鼻根，從而電極位于連結(jié)內(nèi)眼角和外眼角的直線的下 側(cè)，可抑制因眨眼引起的噪音的影響。其結(jié)果，可測(cè)出偽像(artifact)少干凈的腦波。而且，通過(guò)將耳電極部相對(duì)于連結(jié)內(nèi)眼角和外眼角的直線233 (圖23)配置在與臉 電極部相同的一側(cè)，從而能夠減輕縱向眼球運(yùn)動(dòng)的偽像。例如，通過(guò)將耳電極部配置在乳突 30a或耳后部30d (圖1)，從而相對(duì)于連結(jié)內(nèi)眼角和外眼角的直線233，耳電極部被配置在與 配置在鼻根的臉電極部相同的一側(cè)。因耳電極部和臉電極部被配置在同側(cè)，因此在耳電極 部及臉電極部大致均衡地產(chǎn)生了眼球在上下方向運(yùn)動(dòng)之際的電位的影響。因此，在測(cè)量耳 電極部、臉電極部的電位差時(shí)，上下方向的眼電的影響被抵消，可測(cè)量噪音少的腦波。另外，在本實(shí)施方式中，示出了將臉電極部12配置在鼻支架部的例子，但也可以 進(jìn)行除此之外的電極配置。參照?qǐng)D7及圖8，對(duì)電極配置的其他例子進(jìn)行說(shuō)明。圖7(a)示出將臉電極部12配置在HMD的邊框部23的例子。是為使在用戶(hù)的眼 窩上緣部的位置支撐HMD的重量，對(duì)HMD的邊框部23進(jìn)行加工，在邊框部23與用戶(hù)10的 眼窩上緣部相接觸的位置配置臉電極部12的例子。圖7(b)示出用戶(hù)10安裝了圖7 (a)所 示的腦波接口系統(tǒng)1的狀態(tài)。圖8 (a)表示對(duì)HMD的邊框部23進(jìn)一步實(shí)施不同加工，來(lái)配置臉電極部12的例子。這是通過(guò)采用將邊框部23和鼻梁架部25 —體化，并用掛耳部21和邊框部23夾持用戶(hù)的 頭部固定HMD的形狀，而用邊框部23支撐HMD前面的重量的例子。圖8 (b)表示用戶(hù)10安 裝了圖8(a)所示的腦波接口系統(tǒng)1的狀態(tài)。在這種情況下，配置在邊框部23的臉電極部 12通過(guò)HMD施加給邊框部23的重量而被固定，變得難以偏離。圖9表示在人臉中從耳朵根上部到眼窩上緣部的距離的關(guān)系。在人臉的形狀中， 從耳朵根上部30e到眼窩上緣部^a的距離，隨著從眼窩上緣部^a的下端向上端走而變 短。也就是說(shuō)，將從耳朵根上部30e到眼窩上緣部^a的上端的距離α和從耳朵根上部到 眼窩上緣部^a的下端的距離β相比較可知，前者比較短。因此，通過(guò)將圖7(a)所示的腦波接口系統(tǒng)1的從掛耳部21的根部到臉電極部12 的距離預(yù)先設(shè)計(jì)為α以上且不足β的長(zhǎng)度，從而掛耳部的根部掛在用戶(hù)10的耳朵上，掛 耳部和臉電極部以?shī)A持著頭部的方式固定在用戶(hù)10的頭部。因此，為使HMD掛在耳朵根上 部，而需要前端彎曲的掛耳部。這是因?yàn)椋瑢膾於?1的根部到臉電極部12的距離預(yù)先 設(shè)計(jì)為α以上且不足β的長(zhǎng)度，也適用于圖8的例子。如上安裝，HMD的重量幾乎與圖5所示的腦波接口裝置相同，被臉前方的電極支 撐，不會(huì)帶來(lái)過(guò)剩的壓迫、臉電極12被按壓于用戶(hù)10。根據(jù)圖5、圖7或者圖8的形狀，利用HMD的重量，來(lái)固定臉電極部12，可構(gòu)筑電極 不易偏離的腦波接口裝置。而且，如上述，在邊框部23中支撐了 HMD的重量的情況下，通過(guò)去掉HMD的鼻托部 對(duì)，可防止HMD的重量的分散。如果去掉鼻托部M，HMD的重量集中并施加到用戶(hù)的眼窩上 緣部，則在邊框部23所配置的臉電極部12中處于較強(qiáng)地支撐HMD的狀態(tài)，也就達(dá)到更 難偏離的狀態(tài)。另外，在本實(shí)施方式中，示出了將腦波測(cè)量判別部13配置在HMD的鼻梁架部25、邊 框部23的例子，但考慮到HMD的重量的平衡，配置在鏡腿部22或掛耳部21等HMD的任意 位置也屬本發(fā)明的范疇。圖10表示安裝在一邊臉面的腦波接口系統(tǒng)1的構(gòu)成例。由于在耳電極部11和臉 電極部12中可確保較強(qiáng)支撐HMD的狀態(tài)，因此即便如該例子一樣采用在一邊臉面安裝的構(gòu) 成，也可在難以偏離的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間地安裝在用戶(hù)的頭部。(實(shí)施方式2)在實(shí)施方式1中，如圖5、圖7、圖8、圖10所示說(shuō)明了如下構(gòu)成，將掛耳部掛在用戶(hù) 10的耳朵根上部，與用戶(hù)10的臉面部接觸的臉電極部12支撐著HMD的重量，以用掛耳部和 臉電極部12夾持頭部的方式固定。特別是，在圖7及圖8的HMD的例子中，利用圖9所示 的從耳朵根上部到眼窩上緣部的上端的距離α和從耳朵根上部到眼窩上緣部的下端的距 離β的差，以?shī)A持用戶(hù)10頭部的狀態(tài)進(jìn)行了 HMD的固定。但是，要考慮臉或頭部的形狀因人而異，圖9所示的距離α及β也因個(gè)體差異而 有不同。因此，也要考慮通過(guò)掛耳部和臉電極部12夾持用戶(hù)頭部不順利的情形。另外，也要考慮雖然用戶(hù)自身想要順利地安裝，但由于HMD本身的重量或用戶(hù)的 動(dòng)作的影響，而導(dǎo)致接觸臉面部的臉電極部12的位置發(fā)生了偏離。在像這樣的電極偏離了 的情況下，因?yàn)橛脩?hù)10通過(guò)自己的眼睛不能直接看見(jiàn)電極偏離的狀況，所以用戶(hù)10很難察 覺(jué)到電極偏離了。因此，用戶(hù)10雖然想要正確地安裝HMD，但是即便讓腦波接口進(jìn)行動(dòng)作了，也會(huì)陷入識(shí)別率低、不堪使用的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)了以下這樣的HMD型腦波接口裝置，即不管上述那樣個(gè)人 的臉或頭部的形狀怎樣仍可按照減少臉電極部12偏離的方式固定HMD，在由于用戶(hù)10的姿 勢(shì)或動(dòng)作的影響導(dǎo)致了臉面部的電極位置發(fā)生偏離的情況下，通過(guò)警告音通知用戶(hù)10，進(jìn) 行穩(wěn)定的腦波測(cè)量。參照?qǐng)D11及圖12，對(duì)可應(yīng)對(duì)圖9的距離α或β的個(gè)體差異的腦波接口裝置的一 例進(jìn)行說(shuō)明。圖11(a)表示根據(jù)本實(shí)施方式的腦波接口裝置2的構(gòu)成，(b)表示安裝時(shí)的腦波 接口裝置2的位置。相對(duì)實(shí)施方式1的腦波接口裝置1的構(gòu)成，設(shè)置有重新調(diào)節(jié)鏡腿部長(zhǎng) 度的彈性部Illa及111b、檢測(cè)彈性部是否發(fā)生張力的張力檢測(cè)部112、和判別臉電極部12 是否安裝于用戶(hù)10的臉部的正確位置的臉電極位置判別部15。彈性部Illa及Illb配置于鏡腿部22，能夠調(diào)節(jié)鏡腿部22的長(zhǎng)度。彈性部Illa 及Illb例如由彈簧或橡膠等彈性體形成。彈性部11 Ia在其內(nèi)部具有用于傳輸耳電極部11 檢測(cè)出的信號(hào)(腦波信號(hào))的信號(hào)線，即便彈性部Illa是絕緣物質(zhì)，但仍可以將耳電極部 11測(cè)量出的腦波信號(hào)傳輸?shù)侥橂姌O位置判別部15和腦波測(cè)量判定部13。關(guān)于張力檢測(cè)部112及臉電極位置判別部15，參照下面的圖12進(jìn)行說(shuō)明。圖12表示腦波接口裝置1的功能塊的構(gòu)成。以下，參照?qǐng)D12，對(duì)腦波接口裝置1 的各構(gòu)成要素進(jìn)行說(shuō)明。張力檢測(cè)部112與彈性部Illa連接，是測(cè)定對(duì)彈性部Illa施加的 張力的大小的傳感器。在本例中，對(duì)彈性部Illb沒(méi)有設(shè)置張力檢測(cè)部。但是，也可以個(gè)別 設(shè)置張力檢測(cè)部。以下，將和張力檢測(cè)部112連接的彈性部Illa只記述為“彈性部111”。耳電極部11及臉電極部12分別安裝在用戶(hù)10的耳周邊部、臉面部，測(cè)量用戶(hù)10 的腦波。所測(cè)量出的腦波信號(hào)被送到臉電極位置判別部15和腦波測(cè)量判定部13。臉電極位置判別部15設(shè)置在HMD的鏡腿部或邊框部等，將所測(cè)量出的腦波信號(hào)作 為輸入，對(duì)臉電極部12是否安裝在用戶(hù)10額頭的正確位置進(jìn)行判別。在判斷為未進(jìn)行正 確安裝的情況下，指示輸出部14，輸出對(duì)用戶(hù)10的警告。有關(guān)詳細(xì)處理的流程以后敘述。腦波測(cè)量判定部13，指示輸出部14，呈示對(duì)用戶(hù)10的視覺(jué)刺激。另外，從測(cè)量出 的腦波信號(hào)中提取以呈示視覺(jué)刺激的時(shí)刻為起點(diǎn)的事件相關(guān)電位，用事件相關(guān)電位所含有 的特征性信號(hào)(moo成分或P300成分等)，判別用戶(hù)想到要選擇的選擇項(xiàng)，對(duì)輸出部14輸 出判別結(jié)果。在輸出部14中，輸出以下內(nèi)容，即呈示對(duì)用戶(hù)10的視覺(jué)刺激或顯示選擇結(jié)果、呈 示HMD安裝不合適情況下的警告音、菜單選擇畫(huà)面、影像聲音等。輸出部14例如由顯示器 或揚(yáng)聲器等構(gòu)成。而且，本實(shí)施方式所涉及的腦波接口系統(tǒng)2的硬件也和圖6相同。其中，作為張力 檢測(cè)部112需要追加傳感器。而且，對(duì)于臉電極位置判別部15，雖然也可以另行設(shè)置CPU、 RAM等，但是圖6中作為構(gòu)成腦波測(cè)量判定部13所記載的CPU112a，通過(guò)進(jìn)行與臉電極位置 判別部15對(duì)應(yīng)的處理，也可以作為臉電極位置判別部15起作用。圖13表示腦波接口裝置1的處理順序。利用圖13，對(duì)上述各塊的處理流程進(jìn)行說(shuō) 明。在步驟SlOl中，張力檢測(cè)部112監(jiān)視彈性部111，進(jìn)行彈性部111是否發(fā)生張力的測(cè)量。例如，在彈性部111由彈簧構(gòu)成時(shí)，通過(guò)在彈簧收縮狀態(tài)下、且將鏡腿部的長(zhǎng)度預(yù)先 變短，從而在用戶(hù)10安裝了 HMD的情況下，必然在彈性部111產(chǎn)生張力。因此，張力檢測(cè)部 112通過(guò)監(jiān)視鏡腿部22的張力，就可獲知用戶(hù)10安裝HMD的時(shí)刻。張力檢測(cè)部112檢測(cè)是否產(chǎn)生了張力。張力檢測(cè)部112通過(guò)將一側(cè)固定在鏡腿部， 將另一側(cè)和彈性部111固定，來(lái)測(cè)量對(duì)彈性部111施加的張力。將對(duì)彈性部111施加的力 和閾值(例如，O(Zero)牛頓)進(jìn)行比較，將對(duì)彈性部111施加的力超過(guò)閾值的情況作為用 戶(hù)10安裝了 HMD的時(shí)刻來(lái)探測(cè)。張力檢測(cè)部112既可以是張力測(cè)量傳感器時(shí)常連續(xù)測(cè)量 張力的形態(tài)，又可以是在彈性部111發(fā)生了張力時(shí)，根據(jù)具有確定物理性連接的開(kāi)關(guān)，判別 張力超過(guò)了閾值的電路。通過(guò)彈性部Illa及Illb的伸縮，可以應(yīng)對(duì)每個(gè)用戶(hù)不同的從耳朵根上部到眼窩 上緣部的長(zhǎng)度(圖9中的距離α)。在探測(cè)出用戶(hù)10安裝了 HMD之后，在步驟S102中，臉電極位置判別部15通過(guò)耳 電極部11、臉電極部12進(jìn)行腦波的測(cè)量。腦波信號(hào)被輸出到臉電極位置判別部15和腦波 測(cè)量判定部13。在步驟S103中，臉電極位置判別部15根據(jù)所檢測(cè)的腦波信號(hào)進(jìn)行用戶(hù)10所安裝 的臉電極部12的位置是否安裝在正確位置的判別。有關(guān)判別方法以后敘述。在被判斷為臉電極部12的位置不是最適宜的情況下，處理進(jìn)入步驟S104，在被判 斷為最適宜的情況下，處理進(jìn)入步驟S105。在步驟S104中，臉電極位置判別部15對(duì)輸出部14發(fā)出呈示警告的指示。例如， 臉電極位置判別部15將在輸出部14中應(yīng)該顯示的警告的影像信號(hào)輸出到輸出部14。輸出 部14接收該指示，并對(duì)用戶(hù)10發(fā)出用于通知其臉電極部的位置不是正確位置的電極偏離 的警告。作為該電極偏離的警告，輸出部14例如進(jìn)行用揚(yáng)聲器呈示警告音或用顯示器呈示 警告畫(huà)面等。之后，臉電極位置判別部15再次進(jìn)行步驟S103的臉電極位置的判別，直至臉電極 部12的位置被判別為最適合為止，重復(fù)進(jìn)行警告(步驟S104)、判別(步驟S103)。若被判別為臉電極部12的位置是正確的位置，則在步驟S105中，腦波測(cè)量判別部 13進(jìn)行從耳電極部11、臉電極部12測(cè)量出的腦波信號(hào)中去除眨眼或肌電等噪音成分。噪 音成分的去除方法，例如有刪除腦波信號(hào)的振幅超過(guò)士 100 μ V的部分、或根據(jù)FFT將30Hz 以上當(dāng)做肌電對(duì)待用濾波器去除等方法。在步驟S106中，腦波測(cè)量判定部13根據(jù)去除了噪音的腦波信號(hào)，對(duì)以輸出部14 輸出的呈示了視覺(jué)刺激的時(shí)刻為起點(diǎn)的事件相關(guān)電位進(jìn)行提取。腦波測(cè)量判定部13提取 與呈示出的多個(gè)選擇項(xiàng)的刺激相對(duì)應(yīng)的事件相關(guān)電位，根據(jù)事件相關(guān)電位的特征信號(hào)，判 別用戶(hù)10選擇了哪個(gè)選擇項(xiàng)。作為判別方法，例如，對(duì)各選擇項(xiàng)的事件相關(guān)電位的P300成分(將刺激呈示設(shè)為 Oms情況下的200ms 400ms的區(qū)間平均電位)的大小進(jìn)行比較，將具有最大P300成分的 選擇項(xiàng)的刺激作為用戶(hù)10選擇出的選擇項(xiàng)進(jìn)行判別。判別結(jié)果被輸出到輸出部14。在步驟S107中，輸出部14利用液晶屏等顯示器裝置，將所判別的結(jié)果反饋給用戶(hù) 10。另外，安裝用戶(hù)10選擇出的選擇項(xiàng)的內(nèi)容，進(jìn)行影像或聲音的輸出。而且，也可以省略步驟SlOl的處理。也可以將對(duì)HMD接通電源的時(shí)刻，看作是用戶(hù)10安裝了 HMD的時(shí)刻，進(jìn)行步驟S102以后的處理?；蛘咭部梢栽谀X波接口裝置1動(dòng)作 時(shí)，視作用戶(hù)10安裝了 HMD，進(jìn)行步驟S102以后的處理。圖14表示在圖13的步驟S102、步驟S103及步驟S104示出的臉電極位置判別部 15的處理的詳細(xì)順序。在步驟S102中，和圖13的步驟S102相同，臉電極位置判別部15通過(guò)電極部11、 臉電極部12進(jìn)行腦波的測(cè)量。在步驟S201中，臉電極位置判別部15檢測(cè)在所測(cè)量出的腦波信號(hào)中是否包含因 眨眼引起的信號(hào)。以下，對(duì)眨眼的檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。利用圖15，對(duì)因眨眼引起的信號(hào)的特征進(jìn)行說(shuō)明。圖15(a)是將耳電極部11 安裝于右乳突、將臉電極部12安裝于右眼窩上緣部，在眨眼了的情況下的腦波信號(hào)的例 子。在圖15(a)的正方向上呈尖形的信號(hào)是因眨眼引起的腦波信號(hào)。若考慮到大腦活動(dòng) 引起的腦波信號(hào)的電位通常在士 IOOyV以?xún)?nèi)測(cè)量的話，則可知因眨眼引起的信號(hào)具有超 過(guò)士 100 μ V的振幅。另外，圖15(b)表示對(duì)圖15(a)的信號(hào)施加FFT進(jìn)行頻率解析后的 結(jié)果。因眨眼引起的腦波信號(hào)，一般認(rèn)為在δ頻帶(0.5Hz 4Hz)出現(xiàn)(例如，日本特開(kāi) 2004-350797號(hào)公報(bào)第OOM段)。在此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可知，包含因眨眼引起的信號(hào)的情況 下，在1. 7Hz 2. 2Hz出現(xiàn)強(qiáng)烈反應(yīng)。因此，在以下說(shuō)明中，將1. 7Hz 2. 2Hz頻帶作為檢 出因眨眼引起的腦波信號(hào)的頻帶的一例進(jìn)行說(shuō)明。利用上述特征，測(cè)量出的腦波信號(hào)包括1. 7Hz 2. 2Hz頻帶的信號(hào)，通過(guò)判定該信 號(hào)是否超過(guò)士 100 μ V，即可判別腦波信號(hào)中是否包括因眨眼引起的信號(hào)。例如，通過(guò)對(duì)腦波 信號(hào)施加ι. 7ΗΖ 2. 2Hz的帶通濾波器，僅提取因眨眼引起的波形，并判別該波形的振幅是 否超過(guò)100 μ V。在步驟S201中判別為不存在眨眼的情況下，不進(jìn)行臉電極部的位置檢測(cè)，像在圖 13的步驟S105中說(shuō)明過(guò)的那樣，由腦波測(cè)量判別部13進(jìn)行處理。在步驟S201中，在存在眨眼的情況下，臉電極位置判別部15進(jìn)行腦波接口裝置1 是偏向了臉面下方/上方的哪一個(gè)方向的判別。利用圖16，對(duì)判別腦波接口裝置1偏離、即 臉電極部12偏離的方向的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖16(a) (c)是將耳電極部11安裝于右乳突、將臉電極部12安裝于右眼 窩上緣部，在眨眼了的情況下的腦波信號(hào)的例子。腦波信號(hào)的測(cè)量使用的是Polymate AP-1124(DIGITEX株式會(huì)社制)，采樣頻率為200Hz、時(shí)間常數(shù)為1秒、濾波器為30Hz的低 通濾波器、利用有源電極進(jìn)行的。另外，關(guān)于測(cè)量位置，將距右眼虹膜中心的距離是6cm、 4. 5cm,3cm的位置作為眼窩上緣部的上部、中部、下部，配置了電極。圖16(a)表示在眼窩上緣部的上部配置了臉電極部12情況下的腦波信號(hào)，圖 16(b)表示在眼窩上緣部的中部配置了臉電極部12情況下的腦波信號(hào)，圖16(c)表示在眼 窩上緣部的下部配置了臉電極部12情況下的腦波信號(hào)。如圖16(a)、(b)及(c)所示可知， 臉電極部12按照從眼窩上緣部的上方向下方行走，因眨眼引起的信號(hào)的振幅變大。這是如 先前參照?qǐng)D22所說(shuō)明過(guò)的那樣，是因?yàn)閹ш?yáng)性電的眼球的角膜和眼瞼通過(guò)眨眼而摩擦，角 膜的陽(yáng)性電位傳到了眼瞼上。眼窩上緣部的下部噪音大的理由是，眼窩上緣部的下部離角 膜近，受陽(yáng)性電位的影響大的原因。因此，通過(guò)測(cè)量因眨眼引起的信號(hào)的振幅的大小，可預(yù)測(cè)出臉電極部12被安裝在眼窩上緣部的哪個(gè)位置上了，能夠判別臉電極部12是否被安裝在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?。作為臉電極部12的偏離判別，在圖14的步驟S202中，臉電極位置判別部15測(cè)量 因眨眼引起的信號(hào)(測(cè)量出的腦波信號(hào)的1. 7Hz 2. 2Hz頻帶的信號(hào))的振幅，判別該振 幅是否超過(guò)上限閾值。如果上限閾值基于圖16(c)進(jìn)行設(shè)定的話，例如設(shè)定為1200 μ V在信號(hào)的振幅比上限閾值大的情況下，判別為臉電極部12的位置偏離到了眼窩 上緣部的下方。因此，在步驟S203中，臉電極位置判別部15指示輸出部14向用戶(hù)10呈示 告知“HMD偏下”或者“應(yīng)將HMD向上移動(dòng)”的警告。輸出部14利用顯示器或揚(yáng)聲器，進(jìn)行 向用戶(hù)10呈示警告或鳴響警告音等警告。參照?qǐng)D17(a)及(b)，示出利用圖6所示的顯示器14向用戶(hù)呈示警告的例子。圖 17(a)是通過(guò)在顯示器上顯示“HMD偏下。請(qǐng)調(diào)整”這樣的文字，向用戶(hù)給予調(diào)整指示。在 這種情況下，可將字符串以忽亮忽滅等形式持續(xù)呈示直至HMD的偏離狀況得到改善為止， 也可以在偏離發(fā)生后緊接著5秒鐘等一定時(shí)間進(jìn)行顯示。另外，圖17(b)是在顯示器14上利用圖標(biāo)對(duì)用戶(hù)呈示警告的例子。在HMD偏下的 情況下，因?yàn)樾枰獙MD向上方移動(dòng)，所以在顯示器上顯示調(diào)整HMD的方向等的向上的箭頭 圖標(biāo)。在信號(hào)的振幅在上限閾值以下的情況下，在圖14的步驟S204中，臉電極位置判別 部15判別因眨眼引起的信號(hào)的振幅是否比下限閾值小。基于圖16(a)，下限閾值例如設(shè)定 為 400 μ V。在信號(hào)的振幅比下限閾值小的情況下，被判別為臉電極部12的位置偏向眼窩上 緣部的上方，在步驟S205中，臉電極位置判別部15指示輸出部14向用戶(hù)10呈示告知“HMD 偏上”的警告。輸出部14利用顯示器或揚(yáng)聲器，進(jìn)行向用戶(hù)10呈示警告或鳴響警告音等警 告。該情況下的警告顯示方法也和上述呈示方法相同。在信號(hào)的振幅在下限閾值以上情況下，被判別為臉電極部12正確安裝在用戶(hù)10 的眼窩上緣部，不進(jìn)行對(duì)用戶(hù)10的警告顯示。臉電極位置判別部15按上述圖14所記載的處理流程，繼續(xù)判別腦波接口裝置1 的位置。如上述，臉電極位置判別部15根據(jù)因眨眼引起的信號(hào)的振幅是否在預(yù)先設(shè)定的 上限閾值和下限閾值之間，來(lái)判別臉電極部12的位置。在這里，臉電極位置判別部15將測(cè) 量出的腦波信號(hào)的1. 7Hz 2. 2Hz頻帶的信號(hào)作為因眨眼引起的信號(hào)來(lái)采用。并且，在因 眨眼引起的信號(hào)的振幅不在上限閾值和下限閾值之間的情況下，因被判斷為HMD未正確安 裝，所以臉電極位置判別部15，經(jīng)由輸出部14向用戶(hù)10發(fā)出警告。該警告是，HMD偏離或 者應(yīng)修正HMD偏離的方向等，告知用戶(hù)存在偏離的信息。據(jù)此，(1)在由每個(gè)人不同的臉形 造成腦波接口裝置1安裝位置容易偏離的情況、(2)在由腦波接口裝置1的自重造成安裝 位置稍稍偏下的情況、(3)在由用戶(hù)10的動(dòng)作、姿勢(shì)等造成腦波接口裝置1的位置發(fā)生變 化的情況等的、即便在用戶(hù)10自身未察覺(jué)腦波接口裝置1偏離的狀態(tài)下，也提請(qǐng)用戶(hù)10注 意正確安裝腦波接口裝置1。通過(guò)上述警告，通?？稍谡_的電極位置測(cè)量腦波，能以穩(wěn)定 的精度讓腦波接口動(dòng)作。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)臉電極部12的位置的判別使用了利用眨眼振幅的方 式，但也可以通過(guò)進(jìn)行眼球運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)的振幅的大小或腦波信號(hào)的振幅或形狀的匹配來(lái)判別。另外，在本實(shí)施方式中，示出了在腦波接口裝置1的安裝不合適的情況下，自輸出 部14向用戶(hù)10呈示警告的例子，但在適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了裝置安裝的狀態(tài)下，也可以向用戶(hù)呈示 HMD安裝狀態(tài)。利用圖18，說(shuō)明呈示的例子。圖18(a)是由輸出部14利用裝置上裝備的LED或圖6的顯示器14，按照在正確 設(shè)定的狀態(tài)下顯示“藍(lán)色”、在偏離的情況下顯示“紅色”的方式，用圖標(biāo)的顏色顯示安裝狀 態(tài)的例子。另外，圖18(b)表示在顯示器14或者LED180上顯示表示眼窩上緣部范圍的條 兒，通過(guò)將臉電極位置判別部15判別出的臉電極部12的位置實(shí)時(shí)地呈示給用戶(hù)10來(lái)通知 HMD安裝狀態(tài)的例子。以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。在上述各實(shí)施方式相關(guān)的附圖中，電極是一般用來(lái)進(jìn)行腦波測(cè)量的圓盤(pán)電極。但 是，這只是一個(gè)例子，也可以采用其他形狀的電極。圖19表示各種形狀的電極。圖19(a)表示四方形狀的電極，圖19 (b)表示長(zhǎng)電極 (例如，橢圓或長(zhǎng)方形)，圖19(c)表示在表面包含突起191的電極。另外，在上述各實(shí)施方式相關(guān)的附圖中，掛耳部21的形狀和一般眼鏡的掛耳部的 形狀相同。但關(guān)于掛耳部21，也可以采用其他形狀。圖20(a)表示先前說(shuō)明的鏡腿部的前端彎曲了的形狀的掛耳部21a。圖20(b)表示鏡腿部具有突起，掛在用戶(hù)10的耳上部的形狀的掛耳部21b。另外， 圖20(c)除了表示代替掛耳部之外，還表示設(shè)置于鏡腿部或者邊框部的細(xì)繩。通過(guò)該細(xì)繩 (或者橡膠)，將腦波接口系統(tǒng)1固定到用戶(hù)10的耳朵上。另外，圖20(d)表示通過(guò)插入鏡 腿部而可拆卸的掛耳部21d。另外，若考慮包括上述電極的形狀的話，不僅可在掛耳部的一 部分上配置耳電極部11，也可考慮把耳電極部11本身做成掛耳部的形狀的情形。還有，在實(shí)施方式2中說(shuō)明的彈性部111 (圖11等)的具體構(gòu)成也有各種方式。圖21 (a) (c)分別表示包括彈性部111及張力檢測(cè)部112的鏡腿部的一部分。圖21 (a)表示實(shí)施方式2中提及的、包含彈簧的彈性部210a。細(xì)實(shí)線表示鏡腿部、 虛線表示彈性部210a。彈性部111中包含彈簧等彈性體，彈性體的一側(cè)和張力檢測(cè)部112 相連接，相反側(cè)和掛耳部側(cè)的鏡腿部相連接。當(dāng)彈性體伸長(zhǎng)時(shí)，在與張力檢測(cè)部112連接的 彈性體的位置上施加力，張力檢測(cè)部112能夠檢測(cè)張力，能夠檢測(cè)用戶(hù)10安裝HMD的時(shí)刻。 另外，用于傳輸耳電極部11的腦波信號(hào)的信號(hào)線，通過(guò)彈性體的內(nèi)部或者外部，和臉電極 位置判別部15或腦波測(cè)量判定部13連接。圖21(b)表示彈性體不是彈簧而是橡膠的例子。像這樣，彈性體并不局限于彈簧 或橡膠等，可利用長(zhǎng)度可變化的各種各樣的彈性體。還有，圖21 (c)表示在彈性部111中包含的不是彈性體而是滑動(dòng)式固定工具210c 的例子。這是鏡腿部可階段性調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)，一方的鏡腿部的突起嵌入另一方的鏡腿部 的孔中，從而可將長(zhǎng)度固定。張力檢測(cè)部112連接著上述兩方的鏡腿部，通過(guò)檢測(cè)鏡腿部的 突起嵌入孔的位置、或者給上述兩方的鏡腿部施加的張力，來(lái)檢測(cè)用戶(hù)10安裝HMD的時(shí)刻。 另外，上述長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的方法是一例，不是階段性的而是可通過(guò)螺紋等無(wú)階段地調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的 機(jī)構(gòu)也屬本專(zhuān)利申請(qǐng)的范疇。工業(yè)上的可用性
在本發(fā)明所涉及的腦波接口裝置中，可廣泛地用于在臉面部中進(jìn)行腦波測(cè)量的情 況，但并不局限于在雙眼前面具有鏡片的眼鏡型HMD，也可在圖10所示的一邊臉面上安裝 的可佩戴式裝置等安裝于臉面部的可佩戴式機(jī)器中，構(gòu)筑利用了腦波的接口時(shí)使用。
權(quán)利要求
1.一種腦波接口系統(tǒng)，其是安裝于用戶(hù)頭部的眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，具備輸出部，其向用戶(hù)呈示視覺(jué)刺激；耳電極部，其在安裝時(shí)被配置在與所述用戶(hù)的耳部相接觸的位置上； 臉電極部，其在安裝時(shí)被配置于在比連結(jié)所述用戶(hù)的外眼角和內(nèi)眼角的直線更靠下的 下側(cè)接觸所述用戶(hù)的臉面部、并支撐所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)的重量的位置上；以及腦波測(cè)量判定部，其以呈示出所述視覺(jué)刺激的時(shí)刻為起點(diǎn)，基于所述耳電極部和所述 臉電極部的電位差來(lái)測(cè)量事件相關(guān)電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于， 所述臉電極部是所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)的鼻托部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，所述耳電極部，相對(duì)于連結(jié)所述用戶(hù)的外眼角和內(nèi)眼角的直線，被配置于與臉電極部 相同的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于， 所述耳電極部在所述用戶(hù)的耳后接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，所述腦波測(cè)量判定部保持有存儲(chǔ)了與事件相關(guān)電位相關(guān)的多個(gè)波形的數(shù)據(jù)的判別基 準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在所述判別基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)有在期望選擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電位的波形的數(shù)據(jù)和 在不期望選擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電位的波形的數(shù)據(jù)，所述腦波測(cè)量判定部，在判斷出所測(cè)量出的所述事件相關(guān)電位的波形與在期望所述選 擇時(shí)出現(xiàn)的事件相關(guān)電位最相近時(shí)，執(zhí)行與所述視覺(jué)刺激相對(duì)應(yīng)的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，還具備臉電極位置判別部，其根據(jù)所述用戶(hù)的腦波信號(hào)中的因所述用戶(hù)的眨眼引起的 信號(hào)的振幅是否在預(yù)先設(shè)定的上限閾值和下限閾值之間，來(lái)判定所述臉電極部的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，所述腦波測(cè)量判定部，基于所述耳電極部及所述臉電極部的電位差來(lái)測(cè)量腦波信號(hào)， 所述臉電極位置判別部，將所測(cè)量出的所述腦波信號(hào)中的規(guī)定的頻帶的信號(hào)，作為因 所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)來(lái)采用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，所述臉電極位置判別部，將所測(cè)量出的所述腦波信號(hào)中的1. 7Hz 2. 2Hz頻帶的信號(hào)， 作為因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)來(lái)采用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的腦波接口系統(tǒng)，其特征在于，在因所述用戶(hù)的眨眼引起的信號(hào)的振幅比所述上限閾值大的情況下，或者比所述下限 閾值小的情況下，所述輸出部呈示表示所述眼鏡型的腦波接口系統(tǒng)偏離的警告。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)的緊固又不增加負(fù)擔(dān)可確保穩(wěn)定的電極接觸的腦波接口裝置。根據(jù)本發(fā)明的腦波接口系統(tǒng)是安裝于用戶(hù)頭部的、眼鏡型腦波接口系統(tǒng)，其具備輸出部，向用戶(hù)呈示視覺(jué)刺激；耳電極部，安裝時(shí)配置在與用戶(hù)耳部接觸的位置上；臉電極部，在安裝時(shí)配置在比連結(jié)用戶(hù)的外眼角和內(nèi)眼角的直線更靠下的下側(cè)接觸臉面部、并支撐眼鏡型腦波接口系統(tǒng)的重量的位置上；和腦波測(cè)量判定部，其以輸出部所提示的視覺(jué)刺激為起點(diǎn)，基于耳電極部和臉電極部的電位差，測(cè)量事件相關(guān)由位。
文檔編號(hào)G06F3/01GK102099770SQ20108000212
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者寺田佳久, 森川幸治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社