(57)【要約】【課題】ユーザに発生する電気信号を検出する生体電気信号検出装置において、電磁波等に起因するノイズの軽減を、コスト及び消費電力の増大を抑えつつ実現する。【解決手段】ユーザＨに発生する電気信号を検出する一又は複数の電極Ｅと、電極Ｅで検出された電気信号に基づく出力信号を出力する出力部と、電極Ｅで検出された電気信号から所定周波数帯域の電気信号を取り出すフィルタ部４０と、フィルタ部４０から出力される電気信号の極性を反転させる反転回路と、この反転回路から出力される電気信号を、ユーザＨに発生する電気信号、又は電極Ｅで検出される電気信号に加算させるフィードバック制御部５０と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに発生する電気信号を検出する一又は複数の電極と、
前記電極で検出された電気信号に基づく出力信号を出力する出力部と、
前記電極で検出された電気信号から所定周波数帯域の電気信号を取り出すフィルタ回路と、
前記フィルタ回路から出力される電気信号の極性を反転させる反転回路と、
前記反転回路から出力される電気信号を、前記ユーザに発生する電気信号、又は前記電極で検出される電気信号に加算させるフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とする生体電気信号検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むゲーム装置であって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御手段を備えることを特徴とするゲーム装置。
【請求項３】
前記ゲーム装置は操作部材を含み、
前記制御手段は、
前記ゲームのおける操作対象を前記操作部材の操作状態に基づいて制御する手段と、
前記操作対象が所定の状態にある場合に、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいて前記操作対象を制御する手段と、を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のゲーム装置。
【請求項４】
前記生体信号検出装置の出力信号の振幅の累計値を取得する累計値取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記生体信号検出装置の出力信号の振幅の累計値に基づいて前記操作対象を制御する手段を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のゲーム装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むゲーム装置の制御方法であって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御ステップを含むことを特徴とするゲーム装置の制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むコンピュータをゲーム装置として機能させるためのプログラムであって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体電気信号検出装置、ゲーム装置、ゲーム装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人間の脳波や筋電を検出することが行われている。例えば、人間の頭部に接触させた電極から得られる脳波に基づいてコンピュータ等を操作する装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、生体電気信号検出装置から脳波を測定する際に、装置を頭部に装着しやすくした技術（特許文献２）や、検出した脳波に基づいてユーザの集中力を測定する方法（特許文献３）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６６０５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３４０３１２号公報
【特許文献３】特表２００２−５０３５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的な生体電気信号検出装置によって検出される電気信号は、数μＶ程度の微弱なものである。ユーザを取り巻く電磁波の影響等によりノイズが発生し、脳波や筋電が正確に計測されない場合がある。即ち、例えば特許文献１の技術を使用しても、コンピュータ等に対してユーザが要求する入力を行うことができない。
【０００６】
ノイズを抑制する手法として、フィルタを使用してノイズの周波数帯域の電気信号を除去することも考えられる。しかし、この手法では、ユーザに接触させる電極と同数のフィルタが必要になり、コストがかかるとともに、消費電力も大きくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ユーザに発生する電気信号を検出する生体電気信号検出装置において、電磁波等に起因するノイズの軽減を、コスト及び消費電力の増大を抑えつつ実現することが可能な生体電気信号検出装置、及びゲーム装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る生体信号検出装置は、ユーザに発生する電気信号を検出する一又は複数の電極と、前記電極で検出された電気信号に基づく出力信号を出力する出力部と、前記電極で検出された電気信号から所定周波数帯域の電気信号を取り出すフィルタ回路と、前記フィルタ回路から出力される電気信号の極性を反転させる反転回路と、前記反転回路から出力される電気信号を、前記ユーザに発生する電気信号、又は前記電極で検出される電気信号に加算させるフィードバック制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、電磁波等に起因するノイズの軽減を、コスト及び消費電力の増大を抑えつつ実現することが可能になる。
【００１０】
また、本発明に係るゲーム装置は、請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むゲーム装置であって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るゲーム装置の制御方法は、請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むゲーム装置の制御方法であって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御ステップを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るプログラムは、請求項１に記載の生体電気信号検出装置を含むコンピュータをゲーム装置として機能させるためのプログラムであって、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいてゲームを制御する制御手段として前記コンピュータを機能させる。このコンピュータは、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、家庭用ゲーム機、業務用ゲーム機、携帯用ゲーム機、携帯電話機、携帯情報端末等である。また、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記ゲーム装置は操作部材を含み、前記制御手段は、前記ゲームのおける操作対象を前記操作部材の操作状態に基づいて制御する手段と、前記操作対象が所定の状態にある場合に、前記生体電気信号検出装置の出力信号に基づいて前記操作対象を制御する手段と、を含む、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記生体信号検出装置の出力信号の振幅の累計値を取得する累計値取得手段を更に備え、前記制御手段は、前記生体信号検出装置の出力信号の振幅の累計値に基づいて前記操作対象を制御する手段を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る生体電気信号検出装置とゲーム機本体とを含むゲーム装置を示す説明図である。
【図２】生体電気信号検出装置の斜視図である。
【図３】締め付け部材の拡大図である。
【図４】（ａ）は、ユーザの前頭部における電極の配置であり、（ｂ）は、ユーザの右側頭部における電極の配置であり、（ｃ）は、ユーザの左側頭部における電極の配置を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態における生体電気信号検出装置の回路構成の一例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、ある電極から検出される電気信号の一例を表す図であり、（ｂ）は、フィルタ部から出力される電気信号を表す図であり、（ｃ）は、フィードバック制御部によってフィードバック制御が行われた電極の電気信号を表す図である。
【図７】記憶部に記憶される解析テーブルのデータ格納例を示す図である。
【図８】ゲーム機本体において実行されるゲームの一例である。
【図９】ゲーム機本体において所定周期毎に実行される処理の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の一例について図面に基づき詳細に説明する。ここでは、生体電気信号検出装置と、ゲーム機本体と、を接続したゲーム装置に本発明を適用した場合を説明する。
【００１７】
ゲーム機本体は、例えば、携帯ゲーム機、家庭用ゲーム機（据置型ゲーム機）、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）又はパーソナルコンピュータ等によって実現される。本実施形態においては、このゲーム機本体を携帯ゲーム機によって実現する場合について説明する。
【００１８】
［生体電気信号検出装置とゲーム機本体との関係］
まず、本発明に係る生体電気信号検出装置１について説明する。図１は、生体電気信号検出装置１とゲーム機本体１００とを含むゲーム装置を示す説明図である。図１に示すように、生体電気信号検出装置１は、ユーザＨの頭部に装着される。生体電気信号検出装置１は、ケーブルＣを介してゲーム機本体１００に接続される。
【００１９】
ケーブルＣは、生体電気信号検出装置１から出力される電気信号をゲーム機本体１００に入力するためのものである。ケーブルＣは、生体電気信号検出装置１とゲーム機本体１００とを双方向にデータ送信可能に接続するものであってもよいし、生体電気信号検出装置１からゲーム機本体１００に対するデータ入力のみが可能なものであってもよい。
【００２０】
ゲーム機本体１００は、ケーブルＣを介して生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいてゲームを制御する。
【００２１】
［生体電気信号検出装置の構成］
図２は、生体電気信号検出装置１の斜視図である。図２に示すように、生体電気信号検出装置１は、前頭部バンド１０、前頭部バンドケース１１、左イヤーカップ１２、右イヤーカップ１３、後頭部バンド１４、後頭部バンドケース１５等から構成される。生体電気信号検出装置１は、複数の電極Ｅを備え、ユーザＨの頭部に装着可能なヘッドホン型のものである。
【００２２】
前頭部バンド１０は、少なくとも一つの電極Ｅが備えられている。電極Ｅは、例えば、クロムメッキ電極等から構成され、ユーザＨに発生する電気信号を検出するためのものである。電極Ｅのそれぞれは、右イヤーカップ１３内等に格納された電気回路部１ａ（図２には示さず。図５参照。）に接続されている。電気回路部１ａにおいては、電極Ｅで検出された電気信号に対して所定のフィルタ処理や増幅処理等を施す。
【００２３】
前頭部バンド１０は、ユーザＨの前頭部（額等）に配置される。即ち、前頭部バンド１０に含まれる電極Ｅは、ユーザＨの前頭部に接触する。なお、電極Ｅの表面の形状は、ユーザＨの額に接触するように湾曲されていてもよい。
【００２４】
また、前頭部バンド１０の両端には、長さ調整用の複数の凹凸１０ａが、連続して波状に形成されている。この凹凸１０ａは、ほぼ角筒状の前頭部バンドケース１１の壁内面に設けられた係止部（図示せず）と係合して前頭部バンド１０を弾性的に係止する。係止部の形状は、凹凸１０ａと係合する任意の形状であってよい。
【００２５】
前頭部バンド１０又は前頭部バンドケース１１に対して外部からの圧力が加わった場合には、前頭部バンド１０は、前頭部バンドケース１１の内部を摺るようにして移動する。即ち、前頭部バンド１０と前頭部バンドケース１１とは、摺動可能に嵌合する。ユーザＨは、前頭部バンド１０を移動させることによって、前頭部バンド１０の端部と各イヤーカップとの距離を調整することができる。
【００２６】
また、図示はしないが、前頭部バンド１０の端部の裏側面には、前頭部バンドケース１１からの抜け止めに使用される弾性突起等が備えられていてもよい。この弾性突起を備えることにより、前頭部バンド１０と前頭部バンドケース１１とが外れることを防止することができる。
【００２７】
左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３は、ゲーム機本体１００から入力される音声データ等を出力するためのステレオを備える。また、左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３は、左右一対のイヤーカップであり、前頭部バンド１０の両端部に前頭部バンドケース１１を介して接続される。
【００２８】
右イヤーカップ１３には、電気回路部１ａやマイコン部１ｂ（図２には示さず。図５参照。）が内蔵されており、各電極Ｅと電気的に接続されている。
【００２９】
各電極Ｅで検出された電気信号は、右イヤーカップ１３内の電気回路部１ａやマイコン部１ｂに入力される。マイコン部１ｂは、ケーブルＣを介してゲーム機本体１００と接続可能になっている。なお、電気回路部１ａやマイコン部１ｂは、生体電気信号検出装置１の任意の位置に備えられていてよく、例えば、左イヤーカップ１２に備えられていてもよい。
【００３０】
本実施形態においては、左イヤーカップ１２と右イヤーカップ１３のそれぞれには、図２に示すように、前頭部バンド１０の端部に対して延出するように前頭部バンドケース１１が結合されている。
【００３１】
なお、図２の例では、前頭部バンドケース１１を２つとして説明しているが、１つであってもよい。この場合、前頭部バンドケース１１は、左イヤーカップ１２又は右イヤーカップ１３の何れか一方に配置される。
【００３２】
また、本実施形態においては、左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３には、それぞれ１つずつ電極Ｅが備えられている。この電極Ｅは、例えば、ユーザＨの耳たぶや耳下部の首元に接触する位置に備えられ、電気回路部１ａやマイコン部１ｂと電気的に接続されている。つまり、この電極Ｅから検出された電気信号は、電気回路部１ａやマイコン部１ｂに対して入力される。なお、左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３には、複数の電極Ｅが備えられていてもよい。
【００３３】
後頭部バンド１４は、生体電気信号検出装置１を支えるためのものである。後頭部バンド１４は、左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３に結合される。後頭部バンド１４は、ユーザＨの後頭部に配置される。後頭部バンド１４には、長さ調整用の複数の凹凸１４ａが、連続して波状に形成されている。なお、凹凸１４ａの形状は、図２に示すように凹凸１０ａの形状と異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００３４】
後頭部バンドケース１５は、後頭部バンド１４の長さを調整するためのものである。図２に示すように、後頭部バンドケース１５は、ほぼ角筒状の形状を有し、後頭部バンド１４を収納可能となっている。また、後頭部バンドケース１５には、締め付け部材１６が備えられる。
【００３５】
締め付け部材１６には、凹凸１４ａと係合して後頭部バンド１４を弾性的に係止するための係止部１６ａが備えられている。本実施形態においては、締め付け部材１６は回転可能とする。ユーザＨが締め付け部材１６を回転させることにより、後頭部バンド１４と後頭部バンドケース１５とは摺動可能に嵌合される。
【００３６】
図３は、締め付け部材１６の拡大図である。図３に示すように、締め付け部材１６は、図２の斜視方向に対して裏面に、円状に複数の係止部１６ａが備えられている。係止部１６ａの形状は、凹凸１４ａと係合する任意の形状であってよい。
【００３７】
係止部１６ａの何れかは、凹凸１４ａと係合する。ユーザＨが締め付け部材１６を回転させると、回転前に係合していた係止部１６ａの隣にある係止部１６ａと、回転前に係合していた凹凸１４ａの隣にある凹凸１４ａと、が係合する。この仕組みにより、ユーザＨは、後頭部バンド１４の長さを調整することができる。
【００３８】
例えば、ユーザＨが、締め付け部材１６を一方に回転させると、左イヤーカップ１２と右イヤーカップ１３との距離が縮まる方向、即ち、ユーザＨの頭部が締め付けられる方向に後頭部バンド１４を摺動させることができる。この場合には、後頭部バンド１４が短くなるように調整される。
【００３９】
一方、ユーザＨが、締め付け部材１６を他方に回転させると、左イヤーカップ１２と右イヤーカップ１３との距離が広がる方向、即ち、ユーザＨの頭部の締め付けを緩める方向に後頭部バンド１４を摺動させることができる。この場合には、後頭部バンド１４が長くなるように調整される。
【００４０】
このように、締め付け部材１６を回転させることにより、後頭部バンド１４の長さ調整を容易に行うことができる。同様に、前頭部バンド１０の長さ調整も、前頭部バンドケース１１によって容易に行うことができる。
【００４１】
ユーザＨが前頭部バンド１０と後頭部バンド１４の長さを調整して、ユーザＨの頭部に生体電気信号検出装置１を締め付けるようにして装着することによって、生体電気信号検出装置１がユーザＨの頭部からずれないようにすることができる。つまり、ユーザＨの前頭部に配置された電極Ｅの位置がずれないようにしつつ、ユーザＨの頭のサイズに生体電気信号検出装置１を合わせることができる。電極ＥをユーザＨの意図した位置に密着させることができるため、電極Ｅから正確な電気信号を得ることができる。
【００４２】
［生体電気信号検出装置に配置される電極］
図４（ａ）は、ユーザＨの前頭部における電極Ｅの配置を説明するための説明図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態においては、生体電気信号検出装置１の前頭部バンド１０には、５つの電極Ｅが備えられているものとする。この５つの電極Ｅを、それぞれ電極ｃｈ１、電極ｃｈ２、電極ｃｈ３、電極ｃｈ４、電極Ｇｎｄとする。
【００４３】
電極ｃｈ１と電極ｃｈ２は、主にユーザＨの左目や左瞼の動きに対応する電気信号を検出するためのものである。電極ｃｈ３と電極ｃｈ４は、主にユーザＨの右目や右瞼の動きに対応する電気信号を検出するためのものである。
【００４４】
電極Ｇｎｄは、他の電極Ｅによって検出されたノイズ成分が反転された電気信号をユーザＨに送るためのものである。即ち、この電気信号をユーザＨに流すことによって、ユーザＨに発生するノイズ成分を打ち消すことができる。また、電極Ｇｎｄは、ノイズ成分が打ち消されたユーザＨの電位（基準電位）を測定する。電極Ｇｎｄは、ユーザＨの前頭部のうち、例えば、比較的ユーザＨの皮膚や筋肉の動きが少ない領域（ユーザＨの額の中央部等）に配置される。
【００４５】
図４（ｂ）は、ユーザＨの右側頭部における電極Ｅの配置を説明するための説明図である。図４（ｂ）に示すように、本実施形態においては、右イヤーカップ１３に配置された電極Ｅが、ユーザＨの右耳下部に触れるものとする。この電極Ｅを電極Ｒｅｆとする。詳細は後述するが、例えば、電極Ｒｅｆから検出される電気信号は、他の電極Ｅとの差分電圧をとることによってノイズ成分を打ち消すために使用される。
【００４６】
図４（ｃ）は、ユーザＨの左側頭部における電極Ｅの配置を説明するための説明図である。図４（ｃ）に示すように、本実施形態においては、左イヤーカップ１２に配置された電極Ｅが、ユーザＨの左耳下部に触れるものとする。この電極Ｅを電極ｃｈ５とする。電極ｃｈ５から検出される電気信号は、ユーザＨの耳周辺の生体活動による電位変化を示すものである。
【００４７】
左イヤーカップ１２と右イヤーカップ１３を耳に装着する位置は、どのユーザＨであってもほぼ同じ位置であると考えられる。したがって、上記のように、左イヤーカップ１２と右イヤーカップ１３のそれぞれに電極Ｅを配置することにより、意図した位置に電極Ｅが配置されやすくなる。即ち、複数のユーザＨのそれぞれが、生体電気信号検出装置１を装着した場合であっても、電極ＥがこれらのユーザＨと接触する位置をほぼ同じようにすることができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように電極Ｅを７つとして説明するが、電極Ｅの数は、ユーザＨの脳波や筋電を計測するための任意の数が配置されればよく、これに限られない。例えば、ユーザＨの後頭部の生体活動を主に計測したい場合には、後頭部バンド１４に複数の電極Ｅが配置されるようにしてもよい。
【００４９】
［生体電気信号検出装置の回路構成］
図５は、本実施形態における生体電気信号検出装置１の回路構成の一例を示す模式図である。図５に示すように、生体電気信号検出装置１は、電気回路部１ａとマイコン部１ｂとから構成されている。マイコン部１ｂは、ケーブルＣを介してゲーム機本体１００と接続されている。
【００５０】
電気回路部１ａは、例えば、生体電気信号検出装置１に配置された各電極Ｅに対応する入力端子２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６と、オペアンプ３０，３１，３２，３３，３４，３５と、フィルタ部４０と、フィードバック制御部５０と、出力端子６０と、から構成される。
【００５１】
入力端子２０は、電極ｃｈ１が検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２１は、電極ｃｈ２が検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２２は、電極ｃｈ３が検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２３は、電極ｃｈ４が検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２４は、電極ｃｈ５が検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２５は、電極Ｒｅｆが検出した電気信号に対応する端子である。入力端子２６は、電極Ｇｎｄが検出した電気信号に対応する端子である。
【００５２】
オペアンプ３０は、入力端子２０の電圧と入力端子２５の電圧との差分電圧を増幅させるためのものである。ユーザＨの頭部には、電磁波によるノイズが略均等に発生していることが考えられるので、本実施形態においては、電極ｃｈ１の電気信号に含まれるノイズ成分と、電極Ｒｅｆの電気信号に含まれるノイズ成分とは、略均等の大きさであるとみなしている。電極Ｒｅｆは、ユーザＨの生体活動による電気信号を計測する必要がない箇所に配置されるため、電極Ｒｅｆに含まれる成分は、例えば、ノイズ成分とみなしている。つまり、オペアンプ３０によって得られる差分電圧は、電極ｃｈ１の電気信号に含まれるノイズ成分を、電極Ｒｅｆの電気信号に含まれるノイズ成分によって打ち消したものである。
【００５３】
オペアンプ３１は、入力端子２１の電圧と入力端子２５の電圧との差分電圧を増幅させるためのものである。オペアンプ３２は、入力端子２２の電圧と入力端子２５の電圧との差分電圧を増幅させるためのものである。オペアンプ３３は、入力端子２３の電圧と入力端子２５の電圧との差分電圧を増幅させるためのものである。オペアンプ３４は、入力端子２４の電圧と入力端子２５の電圧との差分電圧を増幅させるためのものである。オペアンプ３１〜オペアンプ３４によって得られる差分電圧は、オペアンプ３０と同様に、電極ｃｈ２〜電極ｃｈ５が検出する電気信号のノイズ成分を、電極Ｒｅｆによって打ち消したものである。
【００５４】
オペアンプ３１〜オペアンプ３４から出力された電気信号は、フィルタ部４０を介してオペアンプ３５に入力される。フィルタ部４０は、所定周波数帯域の電気信号を取り出すためのものである。例えば、フィルタ部４０は、オペアンプ３１〜オペアンプ３４から出力された電気信号のそれぞれを加算させる加算回路を含み、この加算された電気信号から所定周波数帯域の電気信号を取り除く。即ち、フィルタ部４０は、オペアンプ３１〜オペアンプ３４によって打ち消すことができなかった残存ノイズ成分を取り出すために使用される。
【００５５】
例えば、フィルタ部４０は、ハイパスフィルタであり、ノイズの周波数帯域に応じて電気信号を取り出す。即ち、５０Ｈｚ以上でノイズが発生しており、生体電気信号検出装置１からの出力信号として５０Ｈｚ未満の電気信号を使用したい場合には、ノイズを取り出すために５０Ｈｚ以上の周波数の電気信号が、フィルタ部４０によって取り出される。
【００５６】
なお、フィルタ部４０は、所定周波数帯域の電気信号を取り出すことができればよく、バンドパスフィルタ等であってもよい。フィルタ部４０が取り出す電気信号の周波数帯域は、ユーザＨに発生する電気信号のノイズの周波数に応じて適宜変更可能である。
【００５７】
オペアンプ３５は、入力端子の一端が接地されており、フィルタ部４０から出力される電気信号の極性を反転させる反転回路として機能する。オペアンプ３５によって極性が反転された電気信号は、フィードバック制御部５０に対して入力される。なお、オペアンプ３５は、反転した電気信号を増幅させる反転増幅回路としてもよい。
【００５８】
なお、上記の各オペアンプにおいて電気信号を増幅させる際の差動利得は、任意の値であってよい。例えば、ユーザＨの生体に関する電気信号は数μＶであるので、この電気信号を数ボルトまで増幅させる差動利得が予め設定される。
【００５９】
また、上記の各オペアンプは、図示しない電源により動作する。図５の例では、特に図示はしないが、例えば、各オペアンプは電源に接続されて電力が供給されることにより動作する。
【００６０】
フィードバック制御部５０は、ユーザＨに発生するノイズを除去するために使用される。フィードバック制御部５０は、自己に入力された電気信号をフィードバックさせる。例えば、フィードバック制御部５０は、入力された電気信号を、各電極Ｅから検出される電気信号に加算させる。
【００６１】
つまり、フィードバック制御部５０は、入力端子２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６に対して、フィードバック制御部５０に入力された電気信号を加算させる。また例えば、フィードバック制御部５０は、自己に入力された電気信号を電極Ｇｎｄを介してユーザＨに対して流すことにより、ユーザＨに発生するノイズを打ち消すようにしてもよい。つまり、フィードバック制御部５０は、自己に入力された電気信号を、ユーザＨに発生する電気信号に加算させるようにしてもよい。
【００６２】
なお、図５に示す例では、オペアンプ３４から出力される電気信号をフィルタ部４０に入力させるようにしたが、オペアンプ３０，３１，３２，３３から出力される電気信号をフィルタ部４０に入力させるようにしてもよい。このフィルタ部４０に入力された電気信号から、図５と同様に所定周波数帯域の電気信号が取り出され、フィードバック制御部５０に対して入力される。フィードバック制御部５０に入力された電気信号は、上記と同様に、ユーザＨに発生するノイズを打ち消すために使用される。
【００６３】
図６（ａ）は、上記のフィードバック制御をしない場合における、ある電極Ｅ（例えば電極ｃｈ５）から検出される電気信号の一例を表す図である。図６（ａ）に示すように、所定の周波数（図６（ａ）の例では、５０Ｈｚ）付近において、信号強度が大きくなる。この信号強度が大きくなる所定周波数の電気信号は、ユーザＨが受ける磁場等の影響によるノイズである。
【００６４】
例えば、ユーザＨが、家庭用電気コンセントの近くにいる場合、この家庭用電気コンセントから発生する磁場の影響を受ける。つまり、この磁場により、ノイズが発生する。ユーザＨの生体に関する電気信号の周波数は、家庭用電気コンセントの周波数（例えば、５０Ｈｚ）に比べて低周波（例えば、２Ｈｚ〜４９Ｈｚ）であることが知られているが、ノイズの周波数帯域の信号強度の方が生体に関する信号強度よりも大きいため、図６（ａ）の状態では、正確な生体信号を取得することができない。
【００６５】
図６（ｂ）は、フィルタ部４０から出力される電気信号を表す図である。図６（ｂ）に示すように、例えば、所定の周波数（図６（ｂ）の例では、５０Ｈｚ）未満の帯域の電気信号が除去されてフィルタ部４０から出力される。つまり、上記の例の場合、ノイズに対応する周波数帯域の電気信号のみ、フィルタ部４０から出力されることになる。
【００６６】
図６（ｃ）は、フィードバック制御部５０によってフィードバック制御が行われた電極Ｅの電気信号を表す図である。図６（ｃ）の例では、図６（ａ）に示す電気信号に対して、図６（ｂ）に示す電気信号の極性を反転してなる電気信号を加算させた場合を示す。
【００６７】
図６（ｃ）に示すように、ノイズの電気信号が除去され、ユーザＨの生体に関する電気信号のみが検出される。即ち、図６（ｂ）に示すノイズ成分の電気信号が、オペアンプ３５によって反転され、図６（ａ）に示す電極Ｅからの電気信号に加算されるので、ノイズが除去された電気信号を取得することができる。
【００６８】
なお、フィードバック制御部５０が、自己に入力された電気信号をユーザＨに対して流した場合も、図６（ｃ）と同様の電気信号の波形が取得される。すなわち、ノイズが除去された電気信号を取得することができる。
【００６９】
図５に戻り、マイコン部１ｂは、マイクロプロセッサや各種入出力インタフェース等から構成され、主に信号処理を行う。マイコン部１ｂは、オペアンプ３０，３１，３２，３３，３４のそれぞれから、ノイズが除去された電気信号を取得する。マイコン部１ｂは、この取得したアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００７０】
マイコン部１ｂは、変換されたデジタル信号を周波数分析する。マイコン部１ｂは、周波数ごとに電気信号の信号強度を測定して出力信号として、出力端子６０とケーブルＣを介してゲーム機本体１００に対して出力する。マイコン部１ｂからゲーム機本体１００に対して、各電極Ｅに対応する出力信号が送信される。
【００７１】
なお、マイコン部１ｂからゲーム機本体１００に対しては、各電極Ｅの周波数毎の電気信号の信号強度が加算されて送信されるようにしてもよい。この場合には、後述する被写体Ｈの状態の判別の際には、この加算された電気信号の特徴が使用されることになる。電気信号の特徴とは、電気信号の時系列的な変化の特徴であり、例えば、電気信号の信号強度の変化量（振幅）である。なお、ユーザＨの状態は、電極Ｅからの電気信号に基づいた所定の判断方法により判別されればよく、これに限られない。
【００７２】
［ゲーム機本体の構成］
図５に示すように、ゲーム機本体１００は、マイクロプロセッサ１１０、主記憶１２０、記憶部１３０、表示部１４０、操作入力部１５０、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６０等により構成される。ゲーム機本体１００は、公知のコンピュータゲームシステムであり、各構成要素は図示しないバスにより接続される。
【００７３】
マイクロプロセッサ１１０は、記憶部１３０等に記憶されるオペレーティングシステム、入出力インタフェース１６０を介して外部記憶媒体から読み出されるプログラムや各種データに基づいて、ゲーム機本体１００の各部を制御する。
【００７４】
また、マイクロプロセッサ１１０は、操作入力部１５０の操作状態に基づいてゲームにおける操作対象を制御する。また、本実施形態においては、マイクロプロセッサ１１０は、生体電気信号検出装置１の出力信号を入出力インタフェース１６０を介して受信し、この出力信号に基づいて操作対象を制御する。
【００７５】
主記憶１２０は、ＲＡＭ等から構成され、記憶部１３０等から読み出されたプログラムや各種データが必要に応じて書き込まれる。主記憶１２０は、マイクロプロセッサ１１０の作業用メモリとしても用いられる。また、主記憶１２０は、生体電気信号検出装置１が出力した出力信号を一時的に記憶する。
【００７６】
記憶部１３０は、不揮発性メモリ等により構成され、オペレーティングシステムや各種パラメータ等を記憶する。また、記憶部１３０は、生体電気信号検出装置１が出力するユーザＨに関する出力信号の特徴と、ユーザＨの状態と、を対応付けた解析テーブルＴを記憶する。
【００７７】
図７は、記憶部１３０に記憶される解析テーブルＴのデータ格納例を示す図である。図７に示すように、解析テーブルＴは、ユーザＨの状態と、生体電気信号検出装置１の出力信号の特徴と、が対応付けられて格納されたものである。
【００７８】
解析テーブルＴに格納されるユーザＨの状態とは、ユーザＨの生体に関する電気信号から判別される状態である。ユーザＨの状態は、例えば、ユーザＨが右目をウインク（右ウインク）したり、左目をウインク（左ウインク）する等である。
【００７９】
解析テーブルＴは、ゲーム制作者が予め作成しており、記憶部１３０に記憶されている。例えば、解析テーブルＴは、多数のユーザＨが右ウインク（又は左ウィンク）した場合の各電極Ｅの電気信号を収集し、それらの出力信号の特徴を分析することによって生成される。
【００８０】
なお、解析テーブルＴは、複数のユーザＨに共通のものを使用してもよいし、ユーザＨ毎に記憶部１３０に記憶されるようにしてもよい。ユーザＨ毎に出力信号の特徴が異なる状態を解析する場合には、ユーザＨ毎に解析テーブルＴが記憶される。
【００８１】
なお、図７では右ウインクと左ウインクを例に挙げて説明したが、解析テーブルＴに格納されるユーザＨの状態と出力信号の特徴とが対応付けられていればよい。出力信号の特徴は、ユーザＨの状態に関する所定の特徴に対応した値が格納される。例えば、出力信号の特徴は、複数の電極Ｅ間の電気信号の信号強度の差の特徴量であってもよいし、位相差の特徴量であってもよい。
【００８２】
表示部１４０は、ＬＣＤ等から構成され、マイクロプロセッサ１１０からの指示により、各種ゲーム画面を表示する。このゲーム画面は、一定周期毎（例えば１／６０秒毎）に更新される。
【００８３】
操作入力部１５０は、ユーザＨが、ゲームの各種指示入力をするためのものである。例えば、操作入力部１５０は、十字キーや複数の指示ボタン等の操作部材を含んで構成される。なお、操作入力部１５０は、操作レバーやタッチパネル等の操作部材を含むようにしてもよい。マイクロプロセッサ１１０は、一定周期毎（例えば１／６０秒毎）に操作入力部１５０から入力される信号を受信する。
【００８４】
入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６０は、マイク入力端子、アンプ出力端子、ＬＡＮカード、各種記憶媒体を読み取るためのデバイス等から構成される。例えば、入出力インタフェース１６０は、生体電気信号検出装置１が出力した電気信号を、ケーブルＣを介して受信する。
【００８５】
また、入出力インタフェース１６０は、ゲームの音声データを生体電気信号検出装置１に対して送信する。生体電気信号検出装置１は、この音声データをマイコン部１ｂで受信し、左イヤーカップ１２及び右イヤーカップ１３に備えられたステレオからゲームの音楽等を出力する。
【００８６】
［ゲームの動作例］
以降、生体電気信号検出装置１から出力された電気信号に基づいてゲーム機本体１００がゲームを実行する際の動作例について説明する。
【００８７】
図８は、ゲーム機本体１００において実行されるゲームの一例である。図８に示すように、ゲーム機本体１００は、例えば２つの筺体１００ａ，１００ｂを含む。これらの筺体１００ａ，１００ｂは、それぞれＬＣＤ等の表示部１４０を含み、互いにヒンジを介して結合される。ユーザＨは、表示部１４０のそれぞれの画面を見ながらゲームをプレイする。例えば、筺体１００ｂの表示部１４０にはタッチパネルが備えられており、ユーザＨは、タッチペン等を使用して操作を行うことができる。
【００８８】
ゲーム機本体１００においては、例えば、仮想３次元空間が主記憶１２０に構築される。表示部１４０には、この仮想３次元空間が表示される。ゲーム機本体１００においては、例えば、図８に示すようなカーレースゲームが実行される。表示部１４０には、カーオブジェクト１４０ａ（操作対象）やコースオブジェクト１４０ｂ等が表示される。
【００８９】
ユーザＨは、操作入力部１５０から、カーオブジェクト１４０ａの動作に関する各種指示入力を行うことができる。例えば、操作入力部１５０の十字ボタンを操作すると、カーオブジェクト１４０ａを操作に対応する方向に曲げて走行させたり、ブレーキやアクセルに対応するボタンが操作されると、カーオブジェクト１４０ａを発進又は停止させたりする。
【００９０】
コースオブジェクト１４０ｂには、ジャンプ台オブジェクト１４０ｃが配置される。カーオブジェクト１４０ａがジャンプ台オブジェクト１４０ｃを通過すると、カーオブジェクト１４０ａはジャンプする。
【００９１】
また、表示部１４０には、波形画像１４０ｄが表示される。波形画像１４０ｄは、生体電気信号検出装置１からの出力信号の所定周波数成分に対応する波形である。この波形は、生体電気信号検出装置１の任意の電極Ｅに対応する出力信号であってもよいし、各電極Ｅの出力信号を加算させた波形であってもよい。
【００９２】
また、生体電気信号検出装置１からの出力信号の所定周波数成分の振幅の累積値が主記憶１２０に記憶される。例えば、波形画像１４０ｄに表示された波形の振幅が数値化されて、出力信号が受信されるたびに累積値に加算されて主記憶１２０に記憶される。
【００９３】
以上説明したゲームは、例えば、マイクロプロセッサ１１０が、入出力インタフェース１６０に接続された記憶媒体からゲームプログラムを読み出し、このプログラムと協働することにより実行される。
【００９４】
図９は、ゲーム機本体１００において、上記カーゲームのレースがスタートした際に実行される処理の一例を示すフロー図である。図９の処理は、マイクロプロセッサ１１０が、入出力インタフェース１６０を介して記憶媒体から読み出したプログラムに従って動作することにより実行される。
【００９５】
まず、図９に示すように、マイクロプロセッサ１１０は、操作入力部１５０からの入力に基づいて、カーオブジェクト１４０ａのゲーム空間における位置や移動方向等の各種情報を取得する（Ｓ１０１）。これらの各種情報は、主記憶１２０に記憶されているものとする。
【００９６】
マイクロプロセッサ１１０は、カーオブジェクト１４０ａがジャンプ台に到達したか否かを判断する（Ｓ１０２）。例えば、カーオブジェクト１４０ａのゲーム空間における位置を示す座標が、ジャンプ台オブジェクト１４０ｃの領域内にあるか否かによって判断される。
【００９７】
カーオブジェクト１４０ａがジャンプ台に到達した場合（Ｓ１０２；Ｙ）、マイクロプロセッサ１１０は、生体電気信号検出装置１の出力信号の累積値を主記憶１２０から取得する（Ｓ１０３）。
【００９８】
マイクロプロセッサ１１０は、Ｓ１０３で取得した累積値に基づいてカーオブジェクト１３０ａのジャンプの程度を決定する（Ｓ１０４）。例えば、カーオブジェクト１４０ａがジャンプ台オブジェクト１４０ｃでジャンプする際の飛距離が振幅の累積値に基づいて決定される。つまり、振幅の累積値が基準値以上であれば、基準値以下の場合の倍の飛距離と決定する等である。なお、振幅の累積値は、所定の条件を満たした場合に減少する。例えば、カーオブジェクト１４０ａがジャンプをするたびに、振幅の累積値は、所定値だけ減少するようにしてもよい。
【００９９】
マイクロプロセッサ１１０は、Ｓ１０４で決定したジャンプの程度に基づいて、カーオブジェクト１４０ａをジャンプさせる（Ｓ１０５）。
【０１００】
次いで、マイクロプロセッサ１１０は、生体電気信号検出装置１から入力された電気信号と、記憶部１３０に記憶された解析テーブルＴと、に基づいてユーザＨの状態を解析する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６においては、主記憶１２０に記憶された出力信号が、解析テーブルＴに格納された出力信号の特徴を満たすか否かによって解析される。この特徴を満たすレコードに対応するユーザＨの状態が、Ｓ１０６において、解析結果として取得される。
【０１０１】
次いで、マイクロプロセッサ１１０は、カーオブジェクト１４０ａ（操作対象）が所定の状態にあるか否かを判断する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７における所定の状態とは、生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいて操作対象の制御を行うために必要な条件のことであり、ゲーム内容に応じた任意の条件を設定可能とする。
【０１０２】
Ｓ１０７においては、例えば、図８に示すカーオブジェクト１４０ａがジャンプをして空中に浮いているか否かに基づいて判断される。カーオブジェクト１４０ａが空中に浮いているか否かは、例えば、仮想３次元空間における各オブジェクトに対応する座標に基づいて判断される。カーオブジェクト１４０ａが空中に浮いている場合、Ｓ１０７において所定の状態にあると判断される。
【０１０３】
操作対象が所定の状態にない場合（Ｓ１０７；Ｎ）、処理はＳ１１０に移行する。
【０１０４】
操作対象が所定の状態にある場合（Ｓ１０７；Ｙ）、マイクロプロセッサ１１０は、ユーザＨの状態に対応する指示入力に基づいて操作対象を制御する（Ｓ１０８）。具体的には、マイクロプロセッサ１１０は、ユーザＨの状態に対応する操作対象に対する指示入力を判別し、この指示入力に基づいて操作対象を制御する。
【０１０５】
ユーザＨの状態と、指示入力と、は予め対応付けられて記憶部１３０等に記憶されている。例えば、ユーザＨの状態が右ウインクである場合には、カーオブジェクト１４０ａを空中で右方向に移動させる等である。この状態においては、操作入力部１５０を用いた操作が制限されるようにしてもよい。なお、Ｓ１０８においては、予め記憶部１３０等に定められた任意の制御を行うことが可能である。
【０１０６】
マイクロプロセッサ１１０は、カーオブジェクト１４０ａが着地したか否かを判断する（Ｓ１０９）。例えば、仮想３次元空間におけるカーオブジェクト１４０ａに対応する座標とコースオブジェクト１４０ｂに対応する座標とに基づいて判断される。
【０１０７】
カーオブジェクト１４０ａが着地していない場合（Ｓ１０９；Ｎ）、処理はＳ１０６に戻り、マイクロプロセッサ１１０は、ユーザＨの状態を解析する。
【０１０８】
カーオブジェクト１４０ａが着地した場合（Ｓ１０９；Ｙ）、マイクロプロセッサ１１０は、カーオブジェクト１４０ａがゴールしたか否かを判断する（Ｓ１１０）。例えば、仮想３次元空間におけるカーオブジェクト１４０ａに対応する座標が、予め定められたゴールを示す領域内にあるか否かによって判断される。
【０１０９】
一方、カーオブジェクト１４０ａがジャンプ台に到達していない場合（Ｓ１０２；Ｎ）、カーオブジェクト１４０ａがゴールしていない場合（Ｓ１１０；Ｎ）、処理はＳ１０１に戻り、マイクロプロセッサ１１０は、カーオブジェクト１４０ａのゲーム空間における位置や移動方向等の各種情報を取得する。
【０１１０】
［実施形態のまとめ］
以上説明した実施形態に係る生体電気信号検出装置１によれば、フィルタ部４０が、所定周波数帯域の電気信号を取り出し、フィードバック制御部５０が、ユーザＨに発生するノイズを除去する。本発明に係る生体電気信号検出装置１によれば、ノイズが除去されるため、ユーザＨの生体に関する電気信号を正確に取得することが可能となる。
【０１１１】
本実施形態のように、フィルタ部４０を使用することにより、電極Ｅ毎にフィルタを使用する必要がなくなるので、低コスト化及び低電力化を実現しつつ、ノイズを除去するアクティブシールドを実現することができる。
【０１１２】
また、ゲーム機本体１００は、電極ｃｈ１〜ｃｈ５で検出された電気信号の特徴に基づいて、ユーザＨの状態を判別することができる。
【０１１３】
また、生体電気信号検出装置１とゲーム機本体１００とを含むゲーム装置によれば、ノイズが除去された電気信号に基づいてゲームを実行することができる。ゲーム機本体１００が実行するゲームの操作対象が所定の状態にある場合に、生体電気信号検出装置１の出力信号に対応する指示入力を判別して操作対象を制御することができる。
【０１１４】
また、ゲーム機本体１００は、操作入力部１５０の入力に基づいたゲームの制御と、ユーザＨの状態に応じた制御を使い分けることができる。
【０１１５】
なお、ゲーム機本体１００は、例えば、所定の条件を満たした場合、生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいてゲームを制御し、所定の条件を満たしていない場合、生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいたゲームの制御を制限するようにしてよい。この所定の条件は、例えば、ゲームに関する条件、又は、生体電気信号検出装置１の出力信号に関する条件（例えば、出力信号に基づいて得られるユーザＨの状態が所定の状態であるか否か等）であってよい。
【０１１６】
例えば、所定の条件は、生体電気信号検出装置１の出力信号の累積値が所定範囲になったか否かであってよい。この場合、ゲーム機本体１００は、生体電気信号検出装置１の出力信号の累積値が所定範囲になった場合に、生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいてゲームを制御する。出力信号の累積値は、生体電気信号検出装置１の出力信号に基づいてゲームが制御される場合に所定値だけ減少するようにしてもよい。出力信号の累積値が所定範囲になるまでには、ある程度時間がかかるため、ユーザＨを適度に休ませながらウインク等をさせてゲーム操作を行わせることができる。
【０１１７】
また例えば、所定の条件は、所定のゲームイベントが発生したか否かであってよい。他にも例えば、所定の条件は、実行中のゲームが所定の状況（例えば、ゲームオーバーになりそうか否か等）になったか否かであってよい。このように、所定の場合にのみユーザＨの状態に応じた制御を行うことができるので、常にユーザＨの状態に応じたゲーム処理が行われる場合に比べて、ユーザＨに対する操作負担が軽減される。
【０１１８】
また、ユーザＨの状態に応じたゲーム制御を行うことができ、操作入力部１５０からの入力以外の指示入力を受け付けることができる。即ち、ユーザＨの直感に基づいた指示入力を行うことができる。
【０１１９】
また、主記憶１２０に記憶された振幅の累積値に基づいてゲーム中の操作対象を制御することができる。生体電気信号検出装置１の出力信号の振幅をゲームに反映させることができる。
【０１２０】
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では携帯ゲーム機を例に挙げて説明したが、ゲームセンター等に設置されるアーケード型ゲーム機であってもよい。
【０１２１】
また、本発明をパーソナルコンピュータ等に適用した場合には、ケーブルＣを双方向データ通信が可能なケーブルを使用し、ゲーム機本体１００から生体電気信号検出装置１に対して所定の指示が送信されるようにしてもよい。
【０１２２】
なお、ユーザＨの状態を判別するのは、ゲーム機本体１００であってもよいし、生体電気信号検出装置１であってもよい。例えば、生体電気信号検出装置１のマイコン部１ｂがユーザＨの状態を判別する場合には、ケーブルＣを介して、この判別結果のみをゲーム機本体１００に対して入力する。
【０１２３】
また、本実施形態においては、生体電気信号検出装置１に含まれるイヤーカップを２つとしたが、片耳のみであってもよい。また、生体電気信号検出装置１から出力信号を送信するのは、ケーブルＣのような有線に限られず、無線通信方式であってもよい。
【０１２４】
また、締め付け部材１６は、回転するものとして説明したが、後頭部バンド１４を摺動可能とする構成であればよく、これに限られない。例えば、前頭部バンドケース１１のような形状であってもよい。
【０１２５】
また、本実施形態においては、ユーザＨの状態と出力信号の特徴とを対応付けるものとして、解析テーブルＴを例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、所定の数式に出力信号の信号強度を代入して得られた値によって、ユーザＨの状態が判別されるようにしてもよい。
【０１２６】
なお、前頭部バンド１０と前頭部バンドケース１１とを係合させるための形状は、互いに係合するための任意の形状であればよく、本実施形態において説明した波型の凹凸１０ａと、これに対応する形状の係止部に限られない。後頭部バンド１４と後頭部バンドケース１５とを係合させるための形状も同様である。
【０１２７】
また、本実施形態においては、ゲーム機本体１００において実行されるゲームをカーゲームとして説明したが、任意の各種ゲームが実行可能であり、これに限られない。ゲーム機本体１００において実行されるゲームにおいて、本発明に係るゲーム装置が判別するユーザＨの状態に対応する指示入力がなされてゲームが制御されるようにすればよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１  生体電気信号検出装置、１ａ  電気回路部、１ｂ  マイコン部、１０  前頭部バンド、１０ａ  凹凸、１１  前頭部バンドケース、１２  左イヤーカップ、１３  右イヤーカップ、１４  後頭部バンド、１４ａ  凹凸、１５  後頭部バンドケース、１６  締め付け部材、１６ａ  係合部、１００  ゲーム機本体、１００ａ，１００ｂ  筺体、１１０  マイクロプロセッサ、１２０  主記憶、１３０  記憶部、１４０  表示部、１４０ａ  カーオブジェクト、１４０ｂ  コースオブジェクト、１４０ｃ  ジャンプ台オブジェクト、１４０ｄ  波形画像、１５０  操作入力部、１６０  入出力インタフェース、Ｃ  通信ケーブル、Ｅ  電極、Ｈ  ユーザ、Ｔ  解析テーブル。
【図１】
2012055587.tif 000003
【図２】
2012055587.tif 000004
【図３】
2012055587.tif 000005
【図４】
2012055587.tif 000006
【図５】
2012055587.tif 000007
【図６】
2012055587.tif 000008
【図７】
2012055587.tif 000009
【図８】
2012055587.tif 000010
【図９】
2012055587.tif 000011