(57)【要約】      （修正有）【課題】操作を行うことなく、利用者の意思だけで入力を行うことができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１００は、利用者の両眼の前方に配置されるフレームと、フレームに配置され、額の右目上方の部位に当接する第１電極１３０Ｒと、フレームに配置され、額の左目上方の部位に当接する第２電極１３０Ｌと、フレームに配置され、鼻根に当接する第３電極１４０を備える。第１電極と第３電極との間の第１電位差、第２電極と前記第３電極との間の第２電位差、及び、第１電極と第２電極との間の第３電位差を検出する電位差検出部１５２と、第１電位差及び第２電位差に基づいて利用者の視線方向を検出する視線方向検出部１５３と、視線方向検出部によって検出される視線方向が保持されている状態で、第１電位差、第２電位差、又は第３電位差に基づいて、利用者の意思決定が行われたかどうかを判定する判定部１５４とを含む。【選択図】図５
2018018163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の両眼の前方に配置されるフレームと、
前記フレームに配置され、前記利用者の額の右目上方の部位に当接する第１電極と、
前記フレームに配置され、前記額の左目上方の部位に当接する第２電極と、
前記フレームに配置され、前記利用者の鼻根に当接する第３電極と、
前記第１電極と前記第３電極との間の第１電位差、前記第２電極と前記第３電極との間の第２電位差、及び、前記第１電極と前記第２電極との間の第３電位差を検出する電位差検出部と、
前記第１電位差及び前記第２電位差に基づいて前記利用者の視線方向を検出する視線方向検出部と、
前記視線方向検出部によって検出される視線方向が保持されている状態で、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差に基づいて、前記利用者の意思決定が行われたかどうかを判定する判定部と
を含む、入力装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差のうち、脳波のα波の帯域に含まれる電位差に基づいて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差のうち、脳波のα波、前記α波以外の第１波、及び、前記α波及び前記第１波以外の第２波の帯域にそれぞれ含まれる第４電位差、第５電位差、及び第６電位差の合計値に対する、前記第４電位差の割合が、所定の閾値以上であるかどうかを判定することにより、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、請求項１又は２記載の入力装置。
【請求項４】
前記利用者について求めた前記割合を登録するデータベースをさらに含み、
前記判定部は、前記データベースに登録された複数の前記割合の平均値を前記所定の閾値として求める、請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差の周波数分布と、所定の脳波の周波数分布との一致度合が所定の閾値以上であるかどうかを判定することにより、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、請求項１又は２記載の入力装置。
【請求項６】
前記利用者について、前記判定部が過去に前記意思決定が行われたと判定した場合の前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差の周波数分布と、前記判定部が過去に前記意思決定が行われていないと判定した場合の前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差の周波数分布とを登録するデータベースをさらに含み、
前記判定部は、前記電位差検出部によって検出された前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差の周波数分布と、前記データベースに登録された前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差の周波数分布とのパターンのマッチング度合に応じて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、請求項５記載の入力装置。
【請求項７】
前記所定の脳波の周波数分布は、前記利用者から検出された基準用の脳波の周波数分布である、請求項５記載の入力装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差のうち、脳波のα波の帯域に含まれる所定の周波数の電位差の変化度合に基づいて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、請求項１又は２記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ユーザの頭部に装着される、眼鏡型の脳波インタフェースシステムであって、ユーザに視覚刺激を呈示する出力部と、装着されたときに前記ユーザの耳に接する位置に配置された耳電極部を含む脳波インタフェースシステムがある。装着されたときに前記ユーザの目尻と目頭を結ぶ直線よりも下側で前記ユーザの顔面部に接し、前記眼鏡型の脳波インタフェースシステムの重量を支持する位置に配置された顔電極部と、前記視覚刺激が呈示されたタイミングを起点にして、前記耳電極部と前記顔電極部の電位差に基づいて事象関連電位を計測する脳波計測判定部とをさらに含む。また、脳波インタフェースシステムは、眼電計測に利用される顔面部の電極をさらに含む（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の脳波インタフェースシステムは、眼電計測に利用される顔面部の電極に加えて、脳波を検出する電極を含み、脳波を検出することができるが、脳波インタフェースシステムを装着している利用者が意思決定を行ったことを判定することはできない。
【０００５】
そこで、操作を行うことなく、利用者の意思だけで入力を行うことができる入力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】
【０００６】
本発明の実施の形態の入力装置は、利用者の両眼の前方に配置されるフレームと、前記フレームに配置され、前記利用者の額の右目上方の部位に当接する第１電極と、前記フレームに配置され、前記額の左目上方の部位に当接する第２電極と、前記フレームに配置され、前記利用者の鼻根に当接する第３電極と、前記第１電極と前記第３電極との間の第１電位差、前記第２電極と前記第３電極との間の第２電位差、及び、前記第１電極と前記第２電極との間の第３電位差を検出する電位差検出部と、前記第１電位差及び前記第２電位差に基づいて前記利用者の視線方向を検出する視線方向検出部と、前記視線方向検出部によって検出される視線方向が保持されている状態で、前記第１電位差、前記第２電位差、又は前記第３電位差に基づいて、前記利用者の意思決定が行われたかどうかを判定する判定部とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
操作を行うことなく、利用者の意思だけで入力を行うことができる入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の入力装置１００を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の入力装置１００の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１の入力装置１００の構成を示す図である。
【図４】電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０の配置を示す図である。
【図５】入力装置１００の電気系の構成を示す図である。
【図６】電位差（１）及び（２）の時間変化の一例を示す図である。
【図７】電位差（１）及び（２）の変化のパターンと視線方向（眼球移動方向）との関係を示す図である。
【図８】電位差（３）の周波数分布を示す図である。
【図９】視線方向検出部１５３が実行する視線方向検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１の入力装置１００の利用者が視認する画像の遷移を示す図である。
【図１２】主制御部１５１が実行する校正処理を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２で用いるα波の割合Ｒαの履歴を示すテーブル形式のデータを示す図である。
【図１４】実施の形態３の入力装置１００のメモリ１６０に格納される周波数分布データベースを示す図である。
【図１５】実施の形態３の入力装置１００の判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。
【図１６】集中時の脳波と、非集中時の脳波との一例を示す図である。
【図１７】１０Ｈｚのα波の１秒毎の時間変化の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態４の入力装置１００の判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態５の入力装置５００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の入力装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の入力装置１００を示す斜視図である。図２及び図３は、実施の形態１の入力装置１００の構成を示す図である。
【００１１】
図１には、入力装置１００を斜め前方から見た外観を示し、図２には、入力装置１００を正面前方から見た外観を示し、図３には、入力装置１００を装着側（正面の反対側）から見た外観を示す。図３では、構成を分かり易くするために、一部の構成要素を省略する。
【００１２】
また、図２及び図３では、図示するように、直交座標系の一例であるＸＹＺ座標系を定義する。また、入力装置１００は、利用者が頭部に装着する装置であるため、以下では、ＸＹＺ座標系に加えて、利用者から見た左、右、上、下を用いて説明する。
【００１３】
Ｘ軸は、入力装置１００を装着した利用者にとって左右方向に伸延する軸である。Ｘ軸は、左から右に向かう方向を正とする。Ｙ軸は、入力装置１００を装着した利用者にとって上下方向に伸延する軸である。Ｙ軸は、上から下に向かう方向を正とする。Ｚ軸は、入力装置１００を装着した利用者にとって前後方向に伸延する軸である。Ｚ軸は、後から前に向かう方向を正とする。
【００１４】
入力装置１００は、フレーム１１０、ホルダ１１１、ベルト１１２、パッド１１３、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒ、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０、制御部１５０、メモリ１６０、及びバッテリ１７０を含む。なお、以下では、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０の配置を説明するために、図１乃至図３に加えて図４を用いる。
【００１５】
図４は、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０の配置を示す図である。図４には、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０に加えて、利用者の顔Ｆ、右目ＲＥ、左眼ＬＥ、鼻Ｎ、及び鼻根ＮＲを示す。
【００１６】
フレーム１１０は、ゴーグルのフレームと同様の形状をしており、ホルダ１１１、ベルト１１２、及びパッド１１３が取り付けられている。ホルダ１１１は、ゴーグルのレンズが配置される部分に設けられており、Ｚ軸負方向側にモニタ１２０Ｌ、１２０Ｒが配置される。ホルダ１１１は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒを保持するための部材であり、ここでは、一例として不透明な部材である。このため、入力装置１００を装着した利用者は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに表示される画像を見ることはできるが、ホルダ１１１を介して前方を見ることはできない。
【００１７】
ベルト１１２は、両端を有するゴム製の部材であり、ベルト１１２の両端は、それぞれ、フレーム１１０の左右の両端に固定されている。これにより、ベルト１１２は、フレーム１１０とループを構築し、フレーム１１０を利用者の頭部に固定する。
【００１８】
パッド１１３は、フレーム１１０のＺ軸負方向側（利用者の顔側）に取り付けられており、例えば、スポンジのように弾力性がある素材で形成されている。パッド１１３は、利用者の顔に押し当てられる。
【００１９】
モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒは、それぞれ、ホルダ１１１のＺ軸負方向側において、左側と右側に配置される。モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒはホルダ１１１に取り付けられている。モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒは、例えば、ＬＣＤ(Liquid  Crystal  Display)である。
【００２０】
電極１３０Ｌ、１３０Ｒは、それぞれ、フレーム１１０のＹ軸負方向側で、かつ、Ｚ軸負方向側において、左側と右側に配置される。電極１３０Ｌ、１３０Ｒは、それぞれ、入力装置１００を装着した利用者の額の左側と右側における眼電位を検出するために設けられている。
【００２１】
電極１３０Ｒは、利用者が入力装置１００を装着した状態で、利用者の額の右目ＲＥの上方の部位に当接するように、フレーム１１０に取り付けられる。電極１３０Ｒは、第１電極の一例である。
【００２２】
電極１３０Ｌは、利用者が入力装置１００を装着した状態で、利用者の額の左目ＬＥの上方の部位に当接するように、フレーム１１０に取り付けられる。電極１３０Ｌは、第２電極の一例である。
【００２３】
電極１４０は、フレーム１１０のＺ軸負方向側において、左右方向における中央に配置される。電極１４０は、利用者が入力装置１００を装着した状態で、利用者の鼻根ＮＲに当接するように、フレーム１１０に取り付けられる。電極１４０は、第３電極の一例である。電極１４０は、入力装置１００を装着した利用者の鼻根ＮＲにおける眼電位を検出するために設けられている。
【００２４】
制御部１５０は、フレーム１１０のＹ軸負方向側（上側）の左右方向における中央において、フレーム１１０の内部に設けられている。制御部１５０は、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０によって検出される眼電位から、入力装置１００を装着した利用者の視線方向と、意思決定の動作の有無とを判定し、判定結果を表す信号を出力する。制御部１５０が行う判定の詳細については後述する。なお、視線方向とは、眼球の移動方向である。
【００２５】
メモリ１６０は、フレーム１１０に内蔵されており、制御部１５０が判定処理を実行する際に利用するプログラム等を格納する。
【００２６】
バッテリ１７０は、充電可能な二次電池であればよく、一例として、リチウムイオン電池である。バッテリ１７０は、フレーム１１０に内蔵されており、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒ、及び制御部１５０に電力を供給する。
【００２７】
図５は、入力装置１００の電気系の構成を示す図である。
【００２８】
制御部１５０には、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒ、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０、及びメモリ１６０が接続されている。なお、図５では、バッテリ１７０を省略する。
【００２９】
制御部１５０は、主制御部１５１、電位差検出部１５２、視線方向検出部１５３、及び判定部１５４を有する。制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit：中央演算処理装置）チップで実現される。
【００３０】
主制御部１５１は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに画像を表示させ、視線方向検出部１５３によって検出される利用者の視線の方向に基づいて表示内容を切り替え、判定部１５４によって確定操作が行われたと判定すると、確定操作が行われた入力内容に従って処理を行う。
【００３１】
主制御部１５１は、例えば、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに複数のボタンを含むメニューがあるＧＵＩ(Graphical  User  Interface)画像を表示させ、視線の方向に基づいて利用者が選択するボタンを切り替え、確定操作が行われたボタンの種類に応じた処理を行う。
【００３２】
電位差検出部１５２は、電極１３０Ｒの電位と電極１４０の電位との間の電位差（１）、電極１３０Ｌの電位と電極１４０の電位との間の電位差（２）、及び、電極１３０Ｒの電位と電極１３０Ｌの電位との間の電位差（３）を検出する。
【００３３】
すなわち、電位差（１）は、利用者の額の右目上方の部位の電位と、鼻根の電位との電位差である。電位差（２）は、利用者の額の左目上方の部位の電位と、鼻根の電位との電位差である。電位差（３）は、利用者の額の右目上方の部位の電位と、額の左目上方の部位の電位との電位差である。
【００３４】
なお、電位差検出部１５２は、ここでは一例として、１２８Ｈｚの頻度（１秒間に等間隔で１２８回の頻度）で、電位差（１）、（２）、及び（３）を検出する。検出周期をこのように設定するのは、電位差（３）から脳波に含まれるα波のレベルを用いて判定部１５４が判定処理を行うからであり、α波の周波数帯域は、約８Ｈｚ〜約１３Ｈｚであるからである。
【００３５】
視線方向検出部１５３は、電位差（１）及び（２）から、利用者の両眼の視線の方向を検出する。入力装置１００では、視線方向検出部１５３によって視線方向が検出されるため、利用者は、視線を動かすことで、モニタ１２０Ｌ、１２０ＲにＧＵＩによって表示されているボタン等を選択することができる。なお、電位差（１）及び（２）から視線方向を検出する手法については、後述する。
【００３６】
判定部１５４は、電位差（３）に基づき、利用者が確定操作を行ったかどうかを判定する。確定操作は、利用者がモニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに表示されているボタン等を選択している状態で、そのボタンの操作を確定するために行われる操作である。
【００３７】
また、確定操作とは、利用者が操作を行うことについて意思決定を行い、操作を確定することである。従って、判定部１５４は、利用者が意思決定を行ったかどうかを判定していることになる。
【００３８】
判定部１５４は、電位差（３）に基づいて利用者の脳波のα波のレベルが所定の閾値以上になると、確定操作が行われたと判定する。脳波のうちのα波は、人間が集中力を高めると、放射されるレベルが増大する。
【００３９】
このため、利用者は、集中力を上げることで操作を確定することができる（確定操作を行うことができる）。例えば、利用者は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに表示されているボタン等を選択している状態で、確定したい操作を意識し、確定したい操作以外のことを考えないようにすることである。
【００４０】
ただし、集中力には個人差があり、集中することによってα波のレベルが増大する度合にも個人差がある。このため、キャリブレーションを行うことによって、利用者の個人の特性に合わせて、判定部１５４が判定できるようにすればよい。
【００４１】
メモリ１６０には、制御部１５０が上述のような判定処理を実行する際に利用するプログラムの他に、ＧＵＩの画像を表すデータ等を格納する。
【００４２】
図６は、電位差（１）及び（２）の時間変化の一例を示す図である。図６の上側に電位差（１）を示し、下側に電位差（２）を示す。
【００４３】
人間が水平方向の正面を向いた状態から、両眼の視線方向を右に移動させ、再び正面に移動させると、電位差（１）及び（２）は、一例として図６に示すように変化する。
【００４４】
利用者の額の右目上方の部位の電位と、鼻根の電位との電位差（１）は、人間が水平方向の正面を向いた状態では略０ｍＶであるが、視線方向が右を向くと正の値になる。そして、視線方向が再び正面に戻ると、電位差（１）は略０ｍＶに戻る。
【００４５】
また、利用者の額の左目上方の部位の電位と、鼻根の電位との電位差（２）は、人間が水平方向の正面を向いた状態では略０ｍＶであるが、視線方向が右を向くと負の値になり、視線方向が再び正面に戻ると、略０ｍＶに戻る。すなわち、電位差（２）は、電位差（１）とは逆のパターンで変化する。
【００４６】
また、人間が水平方向の正面を向いた状態から、両眼の視線方向を左に移動させ、再び正面に移動させると、電位差（１）及び（２）は、図６に示すパターンとは正負を逆にしたパターンで変化する。
【００４７】
また、人間が水平方向の正面を向いた状態から、両眼の視線方向を上に移動させ、再び水平方向の正面に移動させると、電位差（１）及び（２）は、ともに図６に示す電位差（１）のように、正の値に変化する。
【００４８】
また、人間が水平方向の正面を向いた状態から、両眼の視線方向を下に移動させ、再び水平方向の正面に移動させると、電位差（１）及び（２）は、ともに図６に示す電位差（２）のように、負の値に変化する。
【００４９】
ここで、一例として、視線方向検出部１５３が電位差（１）及び（２）に基づいて視線方向の上下左右への変化を検出する際の閾値を±０．２ｍＶに設定する。すなわち、視線方向検出部１５３は、電位差（１）が＋０．２ｍＶ以上になった場合、又は、電位差（１）が−０．２ｍＶ以下になった場合に、右目の視線方向が変化したと判定する。
【００５０】
同様に、視線方向検出部１５３は、電位差（２）が＋０．２ｍＶ以上になった場合、又は、電位差（２）が−０．２ｍＶ以下になった場合に、左目の視線方向が変化したと判定する。
【００５１】
従って、視線方向検出部１５３は、電位差（１）及び（２）が変化したときに、図７に示すパターンに基づいて、視線方向を判定すればよい。
【００５２】
図７は、電位差（１）及び（２）の変化のパターンと視線方向（眼球移動方向）との関係を示す図である。図７には、電位差（１）、（２）が＋０．２ｍＶ以上になった場合を正と示し、−０．２ｍＶ以下になった場合を負と示す。
【００５３】
電位差（１）が正で、電位差（２）が負の場合は、視線方向が右の場合に相当する。電位差（１）が負で、電位差（２）が正の場合は、視線方向が左の場合に相当する。電位差（１）及び（２）がともに正の場合は、視線方向が上の場合に相当する。電位差（１）及び（２）がともに負の場合は、視線方向が下の場合に相当する。
【００５４】
従って、視線方向の判定に用いる閾値（±０．２ｍＶ）と、図７に示す電位差（１）及び（２）の変化のパターンと視線方向（眼球移動方向）との関係を示すテーブル形式のデータをメモリ１６０に格納しておけば、視線方向検出部１５３は、上述のように、視線方向を判定することができる。
【００５５】
なお、ここでは、一例として、視線方向の判定に用いる閾値が±０．２ｍＶである形態について説明しているため、閾値の値は、視線方向の角度、又は、個人差等を考慮して、適切な値に設定すればよい。
【００５６】
図８は、電位差（３）の周波数分布を示す図である。判定部１５４は、電位差（３）に高速フーリエ変換を行い、図８に示すような周波数分布を求める。図８において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は周波数スペクトルの強度である。
【００５７】
ここで、脳波に含まれるθ波、α波、及びβ波の帯域を次のように設定する。θ波は４Ｈｚ〜７Ｈｚ、α波は８Ｈｚ〜１３Ｈｚ、β波は１４Ｈｚ〜３０Ｈｚとする。また、図８に示す周波数分布は、利用者が確定操作を行うために集中することによってα波のレベルが高くなっているときのものである。
【００５８】
判定部１５４は、θ波、α波、及びβ波の帯域の強度の積分値Ｉθ、Ｉα、及びＩβを求める。ここで、積分値Ｉθは、４Ｈｚ〜７Ｈｚの強度の積分値であり、積分値Ｉαは、８Ｈｚ〜１３Ｈｚの強度の積分値であり、積分値Ｉβは、１４Ｈｚ〜３０Ｈｚの強度の積分値である。
【００５９】
判定部１５４は、次式（１）を用いて、脳波に含まれるα波の割合Ｒα（％）を求める。
【００６０】
【数１】
2018018163.tif 000003
【００６１】
ここで、一例として、判定部１５４が判定に用いる閾値が４０％であるとする。そして、積分値Ｉθ、Ｉα、Ｉβが、それぞれ、２０％、３０％、１０％であったとする。このような場合には、割合Ｒα（％）は５０％になるため、判定部１５４は、確定操作が行われたと判定する。
【００６２】
また、利用者が集中していないときのα波の強度は、図８に示す周波数分布におけるα波の強度よりも低い。例えば、積分値Ｉθ、Ｉα、Ｉβが、それぞれ、２０％、１０％、１０％であったとする。このような場合には、割合Ｒα（％）は２５％になるため、判定部１５４は、確定操作が行われていないと判定する。
【００６３】
図９は、視線方向検出部１５３が実行する視線方向検出処理を示すフローチャートである。視線方向検出部１５３は、電位差検出部１５２が電位差（１）及び（２）を検出するタイミングと同期して、１２８Ｈｚの頻度で図９に示すフローを実行する。
【００６４】
視線方向検出部１５３は、入力装置１００の電源が投入されると、フローを開始する（スタート）。
【００６５】
視線方向検出部１５３は、電位差検出部１５２によって検出される電位差（１）及び（２）を取得する（ステップＳ１）。
【００６６】
次いで、視線方向検出部１５３は、電位差（１）及び（２）の正負を判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、図７を用いて説明したように、一例として、±０．２ｍＶ閾値を用いて行う。
【００６７】
次いで、視線方向検出部１５３は、ステップＳ２の判定結果と、図７に示すテーブル形式のデータとに基づいて、視線方向を判定する（ステップＳ３）。
【００６８】
以上で、視線方向検出処理の１周期分の処理が終了する（エンド）。視線方向検出部１５３は、入力装置１００の電源がオフにされるまで、図９に示すフローを繰り返し実行する。
【００６９】
図１０は、判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。判定部１５４は、電位差検出部１５２が電位差（３）を検出するタイミングと同期して、１２８Ｈｚの頻度で図１０に示すフローを実行する。
【００７０】
判定部１５４は、入力装置１００の電源が投入されると、フローを開始する（スタート）。
【００７１】
判定部１５４は、電位差検出部１５２によって検出される電位差（３）を取得する（ステップＳ１１）。
【００７２】
次いで、判定部１５４は、電位差（３）に高速フーリエ変換を行い、周波数分布を求める（ステップＳ１２）。
【００７３】
次いで、判定部１５４は、θ波、α波、及びβ波の帯域の強度の積分値Ｉθ、Ｉα、及びＩβを求める（ステップＳ１３）。
【００７４】
次いで、判定部１５４は、式（１）を用いて、脳波に含まれるα波の割合Ｒα（％）を求める（ステップＳ１４）。
【００７５】
次いで、判定部１５４は、ステップＳ１４で求めた割合Ｒα（％）と所定の閾値を比較し、確定操作が行われたかどうかを判定する（ステップＳ１５）。すなわち、利用者の視線方向がある一定の方向にあるときに、確定操作が行われたかどうかを判定することになる。
【００７６】
以上で、確定操作判定処理の１周期分の処理が終了する（エンド）。判定部１５４は、入力装置１００の電源がオフにされるまで、図１０に示すフローを繰り返し実行する。
【００７７】
図１１は、実施の形態１の入力装置１００の利用者が視認する画像の遷移を示す図である。利用者は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに表示される画像を左右の眼で見ることにより、図１１に示す画像１０を得る。
【００７８】
図１１（Ａ）は、視線方向が検出される前の状態における画像１０である。画像１０は、ＧＵＩによって表示されるボタン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆを含む。視線方向が検出される前のデフォルトの状態では、ボタン１１Ａが選択された状態になっており、ボタン１１Ａがハイライトされている。ここでは、ハイライトされた状態を二重線で示す。
【００７９】
次に、利用者がボタン１１Ｂを選択しようとして視線を右に移動させると、視線方向検出部１５３によって右方向に移動した視線方向が検出され、ボタン１１Ｂがハイライトされた状態になる。
【００８０】
このように、利用者の視線方向に応じて、ボタン１１Ｂを選択することができる。なお、デフォルトの状態から視線を下向きに移動させれば、ボタン１１Ｃ又は１１Ｅを選択することができ、デフォルトの状態から視線を下向きと右向きに移動させれば、ボタン１１Ｄ又は１１Ｆを選択することができる。
【００８１】
そして、ボタン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆのいずれか１つを選択した状態で、利用者が集中力を高めると、α波の割合Ｒαが所定の閾値以上になったところで、確定操作が行われたと判定部１５４が判定する。
【００８２】
判定部１５４は、確定操作が行われたボタンを表す信号を主制御部１５１に伝送し、この結果、主制御部１５１は、確定操作が行われたボタンに応じた処理を行う。例えば、ボタン１１Ｂに確定操作が行われた場合は、主制御部１５１は、メニューＢの内容を示す画像をモニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに表示する。
【００８３】
以上のように、実施の形態１の入力装置１００によれば、利用者が手で操作をすることなく、視線方向を動かすことで所望の入力内容（操作内容）を選択し、選択した状態で集中力を高めることにより、利用者の意思だけで選択した入力内容（操作内容）を確定させることができる。
【００８４】
従って、操作を行うことなく、脳波に基づいて、利用者の意思だけで入力を行うことができる入力装置１００を提供することができる。
【００８５】
以上では、判定部１５４が、電位差（３）に基づき、利用者が確定操作を行ったかどうかを判定する形態について説明した。しかしながら、電位差（３）の代わりに、判定部１５４が、電位差（１）又は電位差（２）を用いて、脳波に含まれるα波のレベルを用いて判定処理を行うことができる場合には、判定部１５４は、電位差（１）又は電位差（２）に基づき、利用者が確定操作を行ったかどうかを判定してもよい。この場合に、複数の電位差を用いてもよい。例えば、電位差（１）と電位差（２）との両方を用いて、判定部１５４が確定操作を行ったかどうかを判定してもよい。
【００８６】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は、確定操作判定処理で用いる閾値を利用者に合わせて求める点が実施の形態１と異なる。その他は、実施の形態１と同様である。実施の形態２では、実施の形態１の入力装置１００を援用して説明する。
【００８７】
実施の形態２の入力装置１００は、図９及び図１０に示す処理を実行する前に図１２に示す処理を行う。
【００８８】
図１２は、主制御部１５１が実行する校正処理を示すフローチャートである。
【００８９】
主制御部１５１は、入力装置１００の電源が投入されると、フローを開始する（スタート）。
【００９０】
主制御部１５１は、モニタ１２０Ｌ、１２０Ｒに「集中してください」という文字を表示する（ステップＳ２１）。利用者が集中しているときの脳波を測定するためである。
【００９１】
主制御部１５１は、電位差検出部１５２に電位差（３）を検出させる（ステップＳ２２）。
【００９２】
主制御部１５１は、判定部１５４に次式（１）を用いて、脳波に含まれるα波の割合Ｒα（％）を求めさせる（ステップＳ２３）。
【００９３】
主制御部１５１は、ステップＳ２３で求められたα波の割合Ｒα（％）をメモリ１６０のα割合履歴データベースに登録する（ステップＳ２４）。
【００９４】
以上で、校正処理が終了する（エンド）。校正処理を実行することにより、利用者が集中しているときの脳波に含まれるα波の割合Ｒα（％）を登録したα割合履歴データベースが得られる。
【００９５】
主制御部１５１は、図１２に示す処理を入力装置１００の電源が投入されたびに行い、α割合履歴データベースに、利用者が集中しているときの脳波に含まれるα波の割合Ｒα（％）を登録する。α割合履歴データベースは、入力装置１００の電源が投入されたびに測定されたα波の割合Ｒαの履歴を示すテーブル形式のデータである。
【００９６】
図１３は、実施の形態２で用いるα波の割合Ｒαの履歴を示すテーブル形式のデータを示す図である。図１３には、データ管理番号ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に関連付けられて、α波の割合Ｒα１〜αｎが登録されている。データ管理番号ｉは、α波の割合Ｒαを取得した回数（入力装置１００の電源を投入した回が何番目であるかを示す数）を示し、α波の割合Ｒα１〜αｎは、各回で測定されたα波の割合Ｒαを示す。
【００９７】
判定部１５４は、次式（２）を用いて、ステップＳ１５で確定操作が行われたかどうかを判定する際の閾値を求める。
【００９８】
【数２】
2018018163.tif 000004
【００９９】
式（２）は、過去のｎ回のα波の割合Ｒα１〜αｎの平均値の８０％の値を閾値として求めることを表す式である。ここでは、平均値に対して８０％の割合を乗じて閾値を求める形態について説明するが、このような割合は、８０％に限られるものではなく、例えば、実験結果等に基づいて、７０％、７５％、８５％等の値に適宜設定すればよい。
【０１００】
実施の形態２では、図１２に示す校正処理を行い、判定部１５４が式（２）で閾値を求めた後で、図９及び図１０に示すフローを開始する。
【０１０１】
このため、判定部１５４は、式（２）で求めた閾値を用いて、確定操作が行われたかどうかを判定することができ、利用者の脳波の特性に合わせて、より高い精度で確定操作が行われたかどうかを判定することができる。
【０１０２】
以上、実施の形態２によれば、操作を行うことなく、脳波に基づいて、より高い精度で利用者の意思だけで入力を行うことができる入力装置１００を提供することができる。
【０１０３】
＜実施の形態３＞
実施の形態３は、実施の形態１のステップＳ１３（積分値Ｉθ、Ｉα、及びＩβの算出）、Ｓ１４（α波の割合Ｒαの算出）、及びＳ１５（所定の閾値を用いた確定操作が行われたかどうかの判定）を行う代わりに、次のような処理を行う点が実施の形態１と異なる。その他は、実施の形態１と同様である。実施の形態３では、実施の形態１の入力装置１００を援用して説明する。
【０１０４】
次のような処理とは、ステップＳ１２で高速フーリエ変換を行って求めた電位差（３）の周波数分布を、過去にステップＳ１２で求めた電位差（３）の周波数分布と比較することによって、確定操作が行われたかどうかを判定することである。
【０１０５】
図１４は、実施の形態３の入力装置１００のメモリ１６０に格納される周波数分布データベースを示す図である。
【０１０６】
周波数分布データベースには、予め、確定操作を行っているときの利用者の脳波の周波数分布を表す複数のデータ１６１Ｙと、確定操作を行っていないときの利用者の脳波の周波数分布を表す複数のデータ１６１Ｎとを登録しておく。
【０１０７】
データ１６１Ｙは、確定操作を行っているときの利用者の電位差（３）を高速フーリエ変換することによって求めればよい。また、データ１６１Ｎは、確定操作を行っていないときの利用者の電位差（３）を高速フーリエ変換することによって求めればよい。電位差（３）は、測定する日時、又は、利用者の体調等によって異なるため、複数回測定することによって、複数のデータ１６１Ｙと、複数のデータ１６１Ｎとを周波数分布データベースに登録しておけばよい。
【０１０８】
図１５は、実施の形態３の入力装置１００の判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。図１５に示すフローのステップＳ１１及びＳ１２は、図１０に示すフローのステップＳ１１及びＳ１２と同様である。このため、ここでは、ステップＳ１１及びＳ１２の説明を省略する。
【０１０９】
判定部１５４は、周波数分布データベースから複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎのうちの１つを順番に読み出し、ステップＳ１２で求めた周波数分布とパターンマッチングを行い、確定操作が行われたかどうかを判定する（ステップＳ３３）。
【０１１０】
この場合、ステップＳ１２で求めた周波数分布と、周波数分布データベースから読み出した複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎとは、総当たりでパターンマッチングが行われることになる。
【０１１１】
パターンマッチングの結果、ステップＳ１２で求めた周波数分布が複数のデータ１６１Ｙに含まれるいずれかのデータ１６１Ｙと、複数のデータ１６１Ｎに含まれるいずれかのデータ１６１Ｎとのどちらに近いかを判定することにより、判定部１５４は、確定操作が行われたかどうかを判定する。
【０１１２】
なお、パターンマッチングの具体的な手法としては、２つの周波数分布に含まれるユークリッド距離を比較するパターンマッチング、又は、動的時間伸縮法（Dynamic  time  warping  距離）を用いて２つの周波数分布の一致性を求めるパターンマッチング等を行えばよい。
【０１１３】
以上で、確定操作判定処理の１周期分の処理が終了する（エンド）。判定部１５４は、入力装置１００の電源がオフにされるまで、図１５に示すフローを繰り返し実行する。
【０１１４】
以上、実施の形態３によれば、実施の形態１のステップＳ１２の処理が終了した後に、ステップＳ１３〜Ｓ１５を行う代わりに、上述のように、判定部１５４が電位差（３）に高速フーリエ変換を行うことによって周波数分布を求める。そして、周波数分布データベースから複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎのうちの１つを順番に読み出し、ステップＳ１２で求めた周波数分布とパターンマッチングを行うことにより、確定操作が行われたかどうかを判定する。
【０１１５】
このため、実施の形態３によれば、実際に確定操作を行ったときの利用者の電位差（３）の周波数分布のデータ（生データ）と、実際に確定操作を行っていなかったときの利用者の電位差（３）の周波数分布のデータ（生データ）とを用いて、確定操作が行われたかどうかを判定することができる。
【０１１６】
すなわち、利用者の脳波の特性に合わせたデータを登録した周波数分布データベースを用いるので、利用者の脳波の周波数分布の特性又は特徴に応じて、確定操作が行われたかどうかを判定することができる。
【０１１７】
なお、以上では、利用者の脳波の特性に合わせたデータを登録した周波数分布データベースを用いる形態について説明したが、周波数分布データベースを用いる代わりに、次のようにしてもよい。
【０１１８】
すなわち、入力装置１００の電源を投入したときに、まず最初に、利用者が確定操作を行っているときの電位差（３）と、確定操作を行っていないときの電位差（３）とを電位差検出部１５２に検出させる。
【０１１９】
そして、高速フーリエ変換で、利用者が確定操作を行っているときの電位差（３）の周波数分布と、確定操作を行っていないときの電位差（３）の周波数分布とを求め、基準用の脳波の電位差（３）の周波数分布としてメモリ１６０に登録しておく。
【０１２０】
このような状態で、ステップＳ１２で求めた周波数分布と、メモリに登録した利用者が確定操作を行っているときの電位差（３）の周波数分布とに対してパターンマッチングの処理を行うとともに、ステップＳ１２で求めた周波数分布と、確定操作を行っていないときの電位差（３）の周波数分布とに対してパターンマッチングの処理を行う。
【０１２１】
このようなパターンマッチングの処理を行うことによって、確定操作が行われたかどうかを判定してもよい。この場合には、周波数分布データベースをメモリ１６０に登録する必要がないので、より簡便な構成で確定操作の有無を判定することができる。
【０１２２】
また、ステップＳ１２で求めた周波数分布と、周波数分布データベースから読み出した複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎとに対して、総当たりでパターンマッチングを行う際に、機械学習を用いてもよい。
【０１２３】
すなわち、判定部１５４に、複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎとを機械学習させておいてから、ステップＳ１２で求めた周波数分布に基づいて、確定操作が行われたかどうかを判定するようにしてもよい。特に、複数のデータ１６１Ｙ及び複数のデータ１６１Ｎのデータ数が多い場合には、機械学習の利用は有効的である。
【０１２４】
＜実施の形態４＞
実施の形態４は、実施の形態１のステップＳ１３〜Ｓ１５を行う代わりに、次のような処理を行う点が実施の形態１と異なる。その他は、実施の形態１と同様である。実施の形態４では、実施の形態１の入力装置１００を援用して説明する。
【０１２５】
次のような処理とは、確定操作が行われたかどうかの判定を行う前に、予め集中しているとき（集中時）の脳波と、集中していないとき（非集中時）の脳波とを測定しておき、集中しているときと集中していないときとで脳波のレベルの変化率が大きい特定の周波数と、その変化率とをメモリ１６０に登録しておく。
【０１２６】
そして、利用者が実際に入力操作を行うときに、１秒毎にステップＳ１２で高速フーリエ変換を行って求めた電位差（３）の周波数分布を求めて特定の周波数の脳波のレベルの変化率を監視し、１秒前のレベルに対する変化率がメモリ１６０に登録してある変化率以上になったときに、確定操作が行われたと判定する。
【０１２７】
図１６は、集中時の脳波と、非集中時の脳波との一例を示す図である。図１６には、周波数、集中時のレベル、非集中時のレベル、及び変化率を示す。
【０１２８】
脳波の１０Ｈｚの成分（α波）の集中時のレベルは１００であり、非集中時のレベルは２０であることから、変化率は５００％である。ここに示す例では、１０Ｈｚのα波のレベルの変化率が他の周波数の成分に比べて、最も大きくなっている。このような場合には、利用者が実際に入力操作を行うときに、１秒毎に１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルの変化率を監視し、１秒前のレベルに対する変化率が５００％以上になったときに、確定操作が行われたと判定すればよい。
【０１２９】
図１７は、１０Ｈｚのα波の１秒毎の時間変化の一例を示す図である。図１７には、１秒毎の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベル（測定時のレベル）と、測定時の１秒前の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルとを示す。測定時の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルと、その１秒前の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルとを比較するためである。
【０１３０】
図１７に示すように、１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルが変化した場合に、測定開始から５秒が経過したときの脳波のレベルは１００に上昇しており、１秒前（測定開始から４秒）の脳波のレベルは２０であるため、変化率は５００％に達している。
【０１３１】
このような場合には、測定開始から５秒が経過したときに、確定操作が行われたと判定すればよい。
【０１３２】
図１８は、実施の形態４の入力装置１００の判定部１５４が実行する確定操作判定処理を示すフローチャートである。図１８に示すフローのステップＳ１１及びＳ１２は、図１０に示すフローのステップＳ１１及びＳ１２と同様である。このため、ここでは、ステップＳ１１及びＳ１２の説明を省略する。
【０１３３】
なお、前提として、集中時の脳波と、非集中時の脳波とは測定されており、特定の周波数と、その変化率とはメモリ１６０に登録されている。
【０１３４】
判定部１５４は、１秒毎の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベル（現在のレベル）と、１秒前の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルとの変化率を求め、確定操作が行われたかどうかを判定する（ステップＳ４３）。
【０１３５】
以上で、確定操作判定処理の１周期分の処理が終了する（エンド）。判定部１５４は、入力装置１００の電源がオフにされるまで、図１８に示すフローを繰り返し実行する。
【０１３６】
以上、実施の形態４によれば、実施の形態１のステップＳ１２の処理が終了した後に、上述のように、判定部１５４が１秒毎の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベル（現在のレベル）と、１秒前の１０Ｈｚの周波数の脳波のレベルとの変化率を求め、確定操作が行われたかどうかを判定する。
【０１３７】
このため、実施の形態４によれば、集中時に変化率の高い特定の周波数に着目して、確定操作が行われたかどうかを判定することができる。
【０１３８】
＜実施の形態５＞
図１９は、実施の形態５の入力装置５００を示す図である。
【０１３９】
入力装置５００は、フレーム５１０、モニタ５２０Ｒ、電極１３０Ｌ、１３０Ｒ、電極１４０、制御部１５０、メモリ１６０、及びバッテリ１７０を含む。
【０１４０】
フレーム５１０は、ブリッジ５００Ａ及びテンプル５００Ｂを含み、左眼に対応する部分には、レンズ５０１が配置され、右目に対応する部分には、モニタ５２０Ｒが配置されている。
【０１４１】
なお、モニタ５２０Ｒは、シースルータイプのモニタであってもよい。また、このようなシースルータイプのモニタを左眼側に（レンズ５０１の代わりに）も受けてもよい。また、モニタを左眼側だけに設けてもよい。
【０１４２】
実施の形態５によれば、眼鏡タイプで利用者がより容易に装着することができ、利用者が意思決定を行ったことを判定できる入力装置１００を提供することができる。
【０１４３】
以上、本発明の例示的な実施の形態の入力装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
利用者の両眼の前方に配置されるフレームと、
前記フレームに配置され、前記利用者の額の右目上方の部位に当接する第１電極と、
前記フレームに配置され、前記額の左目上方の部位に当接する第２電極と、
前記フレームに配置され、前記利用者の鼻根に当接する第３電極と、
前記第１電極と前記第３電極との間の第１電位差、前記第２電極と前記第３電極との間の第２電位差、及び、前記第１電極と前記第２電極との間の第３電位差を検出する電位差検出部と、
前記第１電位差及び前記第２電位差に基づいて前記利用者の視線方向を検出する視線方向検出部と、
前記視線方向検出部によって検出される視線方向が保持されている状態で、前記第３電位差に基づいて、前記利用者の意思決定が行われたかどうかを判定する判定部と
を含む、入力装置。
（付記２）
前記判定部は、前記第３電位差のうち、脳波のα波の帯域に含まれる電位差に基づいて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、付記１記載の入力装置。
（付記３）
前記判定部は、前記第３電位差のうち、脳波のα波、前記α波以外の第１波、及び、前記α波及び前記第１波以外の第２波の帯域にそれぞれ含まれる第４電位差、第５電位差、及び第６電位差の合計値に対する、前記第４電位差の割合が、所定の閾値以上であるかどうかを判定することにより、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、付記１又は２記載の入力装置。
（付記４）
前記利用者について求めた前記割合を登録するデータベースをさらに含み、
前記判定部は、前記データベースに登録された複数の前記割合の平均値を前記所定の閾値として求める、付記３記載の入力装置。
（付記５）
前記判定部は、前記第３電位差の周波数分布と、所定の脳波の周波数分布との一致度合が所定の閾値以上であるかどうかを判定することにより、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、付記１又は２記載の入力装置。
（付記６）
前記利用者について、前記判定部が過去に前記意思決定が行われたと判定した場合の前記第３電位差の周波数分布と、前記判定部が過去に前記意思決定が行われていないと判定した場合の前記第３電位差の周波数分布とを登録するデータベースをさらに含み、
前記判定部は、前記電位差検出部によって検出された前記第３電位差の周波数分布と、前記データベースに登録された前記第３電位差の周波数分布とのパターンのマッチング度合に応じて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、付記５記載の入力装置。
（付記７）
前記所定の脳波の周波数分布は、前記利用者から検出された基準用の脳波の周波数分布である、付記５記載の入力装置。
（付記８）
前記判定部は、前記第３電位差のうち、脳波のα波の帯域に含まれる所定の周波数の電位差の変化度合に基づいて、前記意思決定が行われたかどうかを判定する、付記１又は２記載の入力装置。
【符号の説明】
【０１４４】
１００  入力装置
１１０  フレーム
１１１  ホルダ
１１２  ベルト
１１３  パッド
１２０Ｌ、１２０Ｒ  モニタ
１３０Ｌ、１３０Ｒ  電極
１４０  電極
１５０  制御部
１５１  主制御部
１５２  電位差検出部
１５３  視線方向検出部
１５４  判定部
１６０  メモリ
１７０  バッテリ
５００  入力装置
５１０  フレーム
５２０Ｒ  モニタ
【図１】
2018018163.tif 000005
【図２】
2018018163.tif 000006
【図３】
2018018163.tif 000007
【図４】
2018018163.tif 000008
【図５】
2018018163.tif 000009
【図６】
2018018163.tif 000010
【図７】
2018018163.tif 000011
【図８】
2018018163.tif 000012
【図９】
2018018163.tif 000013
【図１０】
2018018163.tif 000014
【図１１】
2018018163.tif 000015
【図１２】
2018018163.tif 000016
【図１３】
2018018163.tif 000017
【図１４】
2018018163.tif 000018
【図１５】
2018018163.tif 000019
【図１６】
2018018163.tif 000020
【図１７】
2018018163.tif 000021
【図１８】
2018018163.tif 000022
【図１９】
2018018163.tif 000023