情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体
【課題】より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できるようにする。
【解決手段】脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える。
【解決手段】脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できるようにする情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生体信号に基づいて集中の度合を計測することが行われている。
【０００３】
例えば、計測された眼球運動に基づいてサッケードの発生を判断し、サッケード終了時点を検出すると共に、サッケードが発生する毎に、サッケード終了時点から所定時間内の脳波信号の時系列データを抽出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、複数の時系列データを加算平均して得られた時系列データについて、脳波信号の最大値と最小値との差を表わすピークツーピーク値が検出され、ピークツーピーク値と、サッケードの発生回数とを乗算して、運転者の注意集中度が算出される。
【０００４】
また、受講者の生体情報を検出して当該受講者の受講状態レベルを特定し、受講者の受講状態が好ましいものでなかったとき、効果的にその復習や補習を行うことのできる講義支援システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５７７１０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、被験者の周囲で発生した光や音などの刺激を考慮した生体情報の解析は行われていなかった。
【０００７】
また、従来の技術では、被験者が特定の対象について集中しているのか否かを検出することができなかった。
【０００８】
例えば、特許文献１の技術では、生体情報のうち脳波の一種である眼球底流関連電位を用いて、集中力が高い状態にあるかどうかを判断するとしている。しかしながら、特許文献１の技術では、例えば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判断することはできない。
【０００９】
さらに、従来の技術では、主に集中の有無を検出することはできるものの、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することはできなかった。
【００１０】
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術の一側面は、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置である。
【００１２】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出するようにすることができる。
【００１３】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出するようにすることができる。
【００１４】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するようにすることができる。
【００１５】
前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成されるようにすることができる。
【００１６】
前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成されるようにすることができる。
【００１７】
前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備えるようにすることができる。
【００１８】
本発明の一側面は、脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップを含む情報処理方法である。
【００１９】
本発明の一側面は、コンピュータを、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させるプログラムである。
【００２０】
本技術の一側面においては、被験者の脳波を計測して脳波信号が出力され、被験者の周囲の環境がセンシングされ、センサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かが判定され、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位が検出され、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値が算出される。
【発明の効果】
【００２１】
本技術によれば、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本技術を用いた集中度測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】提示される刺激の例を説明する図である。
【図３】刺激が与えられたときの脳波の変化を説明する図である。
【図４】アクティブモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図５】パッシブモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図６】ハイブリッドモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図７】ハイブリッドモード測定処理の別の例を説明するフローチャートである。
【図８】パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本技術を用いた集中度測定装置の構成例を示すブロック図である。この集中度測定装置１０は、例えば、対象物に対する被験者の集中の度合を定量的に測定するものとされる。対象物は、被験者が見たり、聞いたり、読んだりしているものなどとされ、例えば、被験者が視聴しているコンテンツなどが対象物とされる。あるいはまた、被験者が受講している講義などが対象物とされるようにしてもよい。なお、ここでは、対象物と称しているが、必ずしも有体物を意味するものではない。
【００２５】
また、ここでは、集中度測定装置１０によって集中の度合を測定される人物を被験者と称している。このため、被験者自身が集中度測定装置１０を利用して自分の集中度を測定することもあり得る。
【００２６】
この集中度測定装置１０には、被験者の脳波を計測する脳波センサ２１、他の生体センサ２２が設けられている。
【００２７】
例えば、被験者には、１か所以上の頭部の所定部位の脳活動信号を検出することができるように電極が装着される。この所定部位としては、頭頂部周辺であることが望ましく、例えば、国際１０―２０法で示すCz,FZ,Pzに電極を設置することが望ましい。ただし、個人差を吸収するために、被験者によって配置が変更されるようにしてもよい。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得し、脳波セレクタ３１に供給する。
【００２８】
なお、他の生体センサ２２は、例えば、被験者の体温を計測する温度センサ、被験者の脈拍を計測する脈拍センサなどにより構成され、必要に応じて設けられる。他の生体センサ２２は、計測結果に対応するセンサ信号を出力する。
【００２９】
また、この集中度測定装置１０には、被験者の周囲の音を集音するマイク２３、被験者の周囲の画像を撮影するカメラ２４、被験者の動きを検知する加速度センサ２５、他の外部センサ２６が設けられている。なお、他の外部センサ２６は、例えば、照度センサ、においセンサなどにより構成され、必要に応じて設けられる。マイク２３、カメラ２４、加速度センサ２５、他の外部センサ２６は、それぞれの計測結果に対応するセンサ信号を出力する。
【００３０】
さらに、集中度測定装置１０には、脳波セレクタ３１、事象関連電位計測部３２、集中度合検出部３３が設けられている。
【００３１】
脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４、および提示刺激生成部３５から出力される信号に基づいて、脳波センサ２１から出力された多チャンネルの脳波信号のうち、後述する事象関連電位の計測に用いるべきチャンネルの脳波信号を選択して出力する。
【００３２】
事象関連電位計測部３２は、被験者の脳波において、所定の刺激に対応して観測される事象関連電位を計測する。事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から供給される脳波信号の電位の変化を計測し、例えば、いわゆる「Ｐ３００」と称される波形を検出するようになされている。
【００３３】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２の計測結果に基づいて、被験者の対象物に対する集中の度合を定量的な数値として算出する。なお、集中の度合の算出方式の詳細については後述する。
【００３４】
また、この集中度測定装置１０には、外的要因判定部３４が設けられている。外的要因判定部３４は、マイク２３、カメラ２４、加速度センサ２５、他の外部センサ２６から出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して与えられた刺激を特定する。例えば、大きな音、急激な明暗の変化、激しい動きなどに対応するセンサ信号が入力された場合、外的要因判定部３４は、当該センサ信号を検知したことを表す検知信号を脳波セレクタ３１、および集中度合検出部３３に出力する。
【００３５】
また、この集中度測定装置１０には、提示刺激生成部３５、スケジューラ３６が設けられている。
【００３６】
提示刺激生成部３５は、例えば、スケジューラ３６から出力される制御信号に基づいて後述する表示部２９、スピーカ３０を制御して被験者に提示する刺激を生成する。被験者に提示される刺激は、例えば、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などとされる。
【００３７】
スケジューラ３６は、提示刺激生成部３５による刺激の生成のタイミングを制御する。例えば、スケジューラ３６は、内部にタイマを有する構成とされ、予め登録されるスケジュール情報に基づいて、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などの刺激を所定のタイミングで生成させるように制御する。
【００３８】
また、この集中度測定装置１０には、データ保存部４１、表示部４２、スピーカ４３が設けられている。
【００３９】
データ保存部４１は、例えば、集中度合検出部３３からの出力結果を保存するようになされている。データ保存部４１は、例えば、個々の被験者別に時系列の集中度合の変化を表すデータを保存する。
【００４０】
表示部４２は、例えば、ＬＣＤなどにより構成されるディスプレイとされ、図示せぬコンテンツ再生部などにより再生されたコンテンツの画像を表示する。また、表示部４２は、上述したように、提示刺激生成部３５の制御に基づいて、画面の表示を変化させるようになされている。
【００４１】
スピーカ４３は、図示せぬコンテンツ再生部などにより再生されたコンテンツの音声を出力する。また、スピーカ４３は、上述したように、提示刺激生成部３５の制御に基づいて、出力される音を変化させるようになされている。
【００４２】
集中度測定装置１０は、アクティブモードおよびパッシブモード、並びに、アクティブモードとパッシブモードを組み合わせたハイブリッドモードで動作するようになされている。
【００４３】
アクティブモードは、対象物を介して被験者に意図的に刺激を与え、その刺激に対する反応を観察することにより被験者の対象物に対する集中の度合を定量的に測定するための動作モードとされる。一方、パッシブモードは、被験者の周囲で発生した音、光、振動などを被験者に対して与えられた刺激とし、その刺激に対する反応を観察することにより被験者の対象物に対する集中の度合を定量的に測定するための動作モードとされる。ハイブリッドモードは、アクティブモードとパッシブモードを必要に応じて動作させる動作モードとされる。
【００４４】
ここで、集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【００４５】
例えば、被験者が、視聴しているコンテンツにどの程度集中しているかを短時間で測定したい場合、集中度測定装置１０をアクティブモードで動作させることが効果的である。この場合、測定者は、スケジューラ３６にスケジュール情報を登録する。スケジュール情報は、例えば、被験者に与える刺激の内容（画面の色の変化や音の変化など）、およびその刺激が与えられる時刻を含む情報とされる。
【００４６】
例えば、図２に示されるように、コンテンツの視聴が開始されると同時に、表示部４２の画面の背景色が緩やかに、かつ周期的に変化するようにする。なお、同図では、分かり易くするために、画面の背景色が極端に変化させられているが、実際には、ほとんど気にならない程度の変化とされる。そして、コンテンツの視聴が開始されてから、所定の時間経過後に表示部４２の画面の背景色の変化の周期を早める。これにより、被験者に刺激が与えられる。
【００４７】
あるいはまた、コンテンツの視聴が開始されると同時に、スピーカ４３から環境音などが小さな音で出力されるようにし、この環境音が一定の周期で繰り返されるようにする。そして、コンテンツの視聴が開始されてから、所定の時間経過後にスピーカ４３から出力される環境音の周期を早める。これにより、被験者に刺激が与えられる。
【００４８】
また、その他にも、表示部４２の画面において、周期的に背景を動かしておき、その動きを急に変化させる、被験者が注目していると思われる領域周辺のみ背景の明るさを変化させる、動きを持たせる、色を変えるなどの刺激が考えられる。さらに、スピーカ４３から出力される音楽のピッチを急に変化させる、音量を変化させる、ステレオ出力時の左右のバランスを変化させるなどの刺激が考えられる。
【００４９】
アクティブモードでは、コンテンツの種類や視聴環境に応じ、定常状態で周期的な変化を起こしているものに対し、その周期性を逸脱する刺激を与えることが望ましい。また、測定の精度を高めるために、例えば、１回の測定につき、上述したような刺激が連続して複数回与えられることが好ましい。さらに、例えば、事前にユーザ毎にキャリブレーションを行うことで、与える刺激の強度を調整するなどし、測定の精度が高められるようにしてもよい。
【００５０】
スケジューラ３６から出力される制御信号に基づいて、提示刺激生成部３５が刺激を生成するとともに、生成された刺激の内容を表す信号を脳波セレクタ３１に出力する。
【００５１】
脳波セレクタ３１は、提示刺激生成部３５から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。例えば、被験者に与える刺激の内容が画面の色を変化させるものであった場合、視覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。また、被験者に与える刺激の内容が音を変化させるものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【００５２】
また、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【００５３】
例えば、図３に示されるように、刺激が与えられていない場合、脳波セレクタ３１から出力される脳波信号は、波形１０１のように振幅の小さい波形となる。一方、刺激が与えられると、脳波セレクタ３１から出力される脳波信号は、波形１０２のように振幅の大きい波形となる。
【００５４】
事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から出力された脳波信号の波形を解析し、事象関連電位と想定される波形を検出する。
【００５５】
脳波センサ２１から出力される波形には、例えば、筋電や自発活動成分などのノイズが多く含まれているため、次のようにして事象関連電位と想定される波形を検出する。
【００５６】
まず、刺激が与えられたタイミングを基準とした所定の時間範囲の脳波信号を、その刺激に対応する脳波データとして記録する。その後、同様の刺激（例えば、１回の測定のために連続して生成された刺激）が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データを記録していく。こうして得られた複数の脳波データを加算平均することで、アルファ波やベータ波といった自発活動成分が減衰されて、事象関連電位と想定される波形を検出し易くなる。
【００５７】
例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位を算出する。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形を算出する。
【００５８】
事象関連電位計測部３２は、波形１０２において、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００５９】
例えば、脳波セレクタ３１によって複数のチャンネルの脳波信号が選択されて出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。すなわち、事象関連電位計測部３２は、検出された事象関連電位の波形に係る特徴量を、集中度合検出部３３に出力する。
【００６０】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２から供給される情報に基づいて、被験者の集中の度合を表す数値を算出する。
【００６１】
ここで、事象関連電位の波形と刺激の相対強度をvs、波形の最大振幅をvr、刺激が提示されてから波形のピークに至るまでの時間をtp、波形が現れ始めた開始時刻をts、観測のために波形が抽出された時間をΔt、その間の各時刻ｔにおける振幅をv(t)とする。そうすると、アクティブモードの場合の被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓは式（１）により表される。
【００６２】
【数１】
・・・（１）
【００６３】
ただし、式（１）における各項は、式（２）、式（３）、式（４）により定義されるものとする。
【００６４】
【数２】
・・・（２）
【００６５】
【数３】
・・・（３）
【００６６】
【数４】
・・・（４）
【００６７】
式（２）におけるα、式（３）におけるβ、式（４）におけるγは、例えば、事前に多数のデータを用いた学習により求めるようにしてもよいし、被験者毎に適当な数値を設定するなどしてもよい。
【００６８】
式（１）により算出される値は、与えられた刺激に対する反応が強い（明確である）ほど、高い値となる。例えば、対象物であるコンテンツが表示されている画面の色の変化を刺激として与えた場合、その刺激に強く反応したときは、コンテンツに集中していると考えられるからである。また反対に、その刺激に対する反応が弱いときは、コンテンツに集中していないと考えられるからである。
【００６９】
なお、脳波センサ２１に加えて、他の生体センサ２２を用いる場合、他の生体センサ２２から出力されるセンサ信号のそれぞれについて、刺激に対する反応の強弱を数値化するための項を生成し、その項を式（１）に組み入れて被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓが演算されるようにすればよい。
【００７０】
集中度合検出部３３は、このようにして集中度合を算出する。そして、算出された集中度が、例えば、事象関連電位計測部３２から供給された情報と対応付けられて、被験者毎の時系列のデータとしてデータ保存部４１に保存される。
【００７１】
また、データ保存部４１に保存されたデータを解析するなどして、事象関連電位と想定される波形が検出されるチャンネル、周波数、波形が現れるまでの時間などを脳波セレクタ３１、または事象関連電位計測部３２にフィードバックするようにしてもよい。
【００７２】
このようにすることで、例えば、被験者毎に、チャネルの選択、周波数フィルタの設定が異なるようにすることも可能となり、被験者の生体的特徴に応じて高い精度で事象関連電位と想定される波形を検出することができる。
【００７３】
ここでは、提示刺激生成部３５により刺激が生成されて与えられた際の集中度が算出される例について説明したが、例えば、提示刺激生成部３５により生成される刺激の内容を変化させ、所定の時間内に複数の刺激が与えられるようにしてもよい。例えば、コンテンツの視聴が開始されてから３０分経過後４０分経過するまでの間の時間帯に、画面の色の変化による刺激を５回、音の変化による刺激を５回与えるようにしてもよい。そして、それぞれの刺激に対応して得られた集中度の平均値が、その時間帯における被験者のコンテンツに対する集中度として算出されるようにしてもよい。
【００７４】
また、上述したように、事象関連電位計測部３２は、複数の脳波データを加算平均することで、脳波に含まれるアルファ波やベータ波といった自発活動成分を減衰させ、事象関連電位と想定される波形を検出し易くするようになされている。このため、事象関連電位計測部３２が脳波信号の供給を受ける都度、その脳波信号に含まれる自発活動成分の位相を特定するようにするとよい。そして、特定された自発活動成分の位相がスケジューラ３６にフィードバックされるようにし、スケジューラ３６は、次の刺激を生成する際に、自発活動成分の位相がずれるように制御信号を生成するようにするとよい。
【００７５】
すなわち、先に与えられた刺激に対応する事象関連電位と想定される波形に含まれる自発活動成分の位相と、後から与えられた刺激に対応する事象関連電位と想定される波形に含まれる自発活動成分の位相とが異なったものとなるように、スケジューラ３６が意図的に刺激を生成する時刻を微調整するようにするとよい。このようにすることで、より少ない脳波データの加算平均によって、自発活動成分を減衰させることができ、例えば、短時間で精度の高い測定を行うことが可能となる。
【００７６】
このようにして集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【００７７】
次に、集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【００７８】
例えば、被験者の視聴しているコンテンツに対する集中をできるだけ妨げずに、集中度を測定したい場合、集中度測定装置１０をパッシブモードで動作させることが効果的である。
【００７９】
パッシブモードにおいて被験者に与えられる刺激は、被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたこととされる。
【００８０】
例えば、被験者がコンテンツを視聴している時に、外部で大きな音がした場合、外的要因判定部３４は、マイク２３から出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたことを特定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたことが特定される。
【００８１】
なお、パッシブモードにおける刺激の具体例としては、例えば、電車内でのコンテンツの視聴を考えた場合、電車のレールの継ぎ目に起因する一定周期の音の周期の変化などが考えられる。また、トンネルの入り口出口での周囲の照度の変化や、急発進、急停車などによる加速度の変化などが考えられる。
【００８２】
外的要因判定部３４は、刺激の内容を含む検知信号を脳波セレクタ３１、および集中度合検出部３３に出力する。
【００８３】
なお、例えば、外部であまりにも大きい音がした場合、被験者は、その音による刺激によってコンテンツに集中できない状態になったと考えられる。このように、明らかに被験者の集中を妨げるような刺激が与えられた場合、もはや集中度を測定する意味がないので、集中度の測定に係る処理が一度リセットされるようになされている。
【００８４】
脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。例えば、被験者に与えられた刺激の内容が音に関するものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【００８５】
また、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【００８６】
事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から出力された脳波信号の波形を解析し、事象関連電位と想定される波形を検出する。この際、上述したように、複数の脳波データを加算平均することで、自発活動成分を減衰させる。
【００８７】
事象関連電位計測部３２は、アクティブモードの場合と異なり、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００８８】
例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００８９】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２から供給される情報に基づいて、被験者の集中の度合を表す数値を算出する。なお、パッシブモードの場合、アクティブモードの場合とは異なる数式により、被験者の集中の度合を表す数値が算出される。
【００９０】
ここで、事象関連電位の波形と刺激の相対強度をvs、波形の最大振幅をvr、刺激が提示されてから波形のピークに至るまでの時間をtp、波形が現れ始めた開始時間をts、観測のために波形が抽出された時間をΔt、その間の各時刻ｔにおける振幅をv(t)とする。そうすると、パッシブモードの場合の被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓは式（５）により表される。
【００９１】
【数５】
・・・（５）
【００９２】
ただし、式（５）における各項は、式（６）、式（７）、式（８）により定義されるものとする。
【００９３】
【数６】
・・・（６）
【００９４】
【数７】
・・・（７）
【００９５】
【数８】
・・・（８）
【００９６】
式（６）におけるα、式（７）におけるβ、式（８）におけるγは、例えば、事前に多数のデータを用いた学習により求めるようにしてもよいし、被験者毎に適当な数値を設定するなどしてもよい。
【００９７】
式（５）により算出される値は、与えられた刺激に対する反応が強い（明確である）ほど、低い値となる。例えば、対象物であるコンテンツが表示されている画面から遠く離れた場所から聞こえてくる音が刺激として与えられた場合、その刺激に強く反応したときは、コンテンツに集中していないと考えられるからである。また反対に、その刺激に対する反応が弱いときは、コンテンツに集中していると考えられるからである。
【００９８】
集中度合検出部３３は、このようにして集中度合を算出する。そして、算出された集中度が、例えば、事象関連電位計測部３２から供給された情報と対応付けられて、被験者毎の時系列のデータとしてデータ保存部４１に保存される。
【００９９】
また、データ保存部４１に保存されたデータを解析するなどして、事象関連電位と想定される波形が検出されるチャンネル、周波数、波形が現れるまでの時間などを脳波セレクタ３１、または事象関連電位計測部３２にフィードバックするようにしてもよい。
【０１００】
このようにすることで、例えば、ユーザ毎に高い精度で事象関連電位と想定される波形を検出することができる。
【０１０１】
また、例えば、コンテンツの視聴が開始されてから３０分経過後６０分経過するまでの間の時間帯に与えられた複数の刺激それぞれに対応して得られた集中度の平均値が、その時間帯における被験者のコンテンツに対する集中度として算出されるようにしてもよい。
【０１０２】
このようにして集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【０１０３】
次に、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【０１０４】
例えば、アクティブモードでは、刺激の内容の選択が非常に難しい。あまり強い反応を誘発するような刺激を与えると、その刺激自体がコンテンツ視聴の障害となってしまうからである。一方、パッシブモードではこのような恐れはないものの、刺激と認められるような変化が起きない限り集中度の測定ができない。
【０１０５】
そこで、例えば、パッシブモードでの集中度の測定を行いつつ、ある程度の時間を経過しても刺激が発生しない場合、アクティブモードに切り替える方式が考えられる。
【０１０６】
この場合、例えば、外的要因判定部３４の内部にタイマなどが設けられるようにし、所定の時間内に被験者に刺激が与えられたことが特定されない場合、外的要因判定部３４からスケジューラ３６にその旨を通知する信号が出力されるようする。これにより、スケジューラ３６が自動的にスケジュール情報を生成するなどして、上述したようにアクティブモードでの集中度の測定が行われるようにすればよい。
【０１０７】
また、アクティブモードでは、刺激の与え方によっては、かえってコンテンツへの集中を妨げてしまうこともあり得る。
【０１０８】
そこで、例えば、パッシブモードでコンテンツ集中度の測定を行った結果、コンテンツに対する集中度が低いと判断された場合に、確認的にアクティブモードでの集中度の測定を行う方式が考えられる。
【０１０９】
この場合、例えば、スケジューラ３６がデータ保存部４１に保存されているデータを読み出すなどして、被験者のコンテンツに対する集中度を確認する。そして、被験者のコンテンツに対する集中度が低いと確認された場合、スケジューラ３６が自動的にスケジュール情報を生成するなどして、上述したようにアクティブモードでの集中度の測定が行われるようにすればよい。
【０１１０】
このようにして集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【０１１１】
次に、図４のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるアクティブモード測定処理の例について説明する。
【０１１２】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１１３】
ステップＳ２１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１１４】
ステップＳ２２において、スケジューラ３６は、刺激を与える時刻になったか否かを判定する。ステップＳ２２において、まだ、刺激を与える時刻になっていないと判定された場合、処理は、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２２において、刺激を与える時刻になったと判定された場合、処理は、ステップＳ２３に進む。
【０１１５】
ステップＳ２３において、スケジューラ３６は、提示刺激生成部３５を制御して刺激を生成させる。このとき、上述したように、例えば、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などの刺激が生成される。
【０１１６】
ステップＳ２４において、脳波セレクタ３１は、提示刺激生成部３５から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。このとき、例えば、被験者に与える刺激の内容が画面の色を変化させるものであった場合、視覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。また、被験者に与える刺激の内容が画面の音を変化させるものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【０１１７】
ステップＳ２５において、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【０１１８】
ステップＳ２６において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２３の処理に伴って被験者に刺激が与えられたタイミングを基準とし、その刺激に対応する脳波データを記録すべき所定の時間範囲を設定する。
【０１１９】
ステップＳ２７において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２４の処理で選択されたチャンネルの脳波信号であって、ステップＳ２５の処理で設定されたフィルタを通過して供給された脳波信号の波形を解析する。
【０１２０】
このとき、例えば、ステップＳ２６の処理で設定された時間範囲の脳波信号が、その刺激に対応する脳波データとして記録され、その後、同様の刺激が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データが記録されていく。例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位が算出される。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形が算出される。
【０１２１】
ステップ２８において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２７の解析の結果、事象関連電位が検出されたか否かを判定する。ステップＳ２８において、事象関連電位が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２８において、事象関連電位が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ２９に進む。
【０１２２】
このとき、事象関連電位計測部３２は、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１２３】
また、例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１２４】
ステップＳ２９において、集中度合検出部３３は、被験者のコンテンツに対する集中度を算出する。このとき、例えば、上述した式（１）の演算により集中度ｃｓが算出されることになる。
【０１２５】
このようにして、アクティブモード測定処理が実行される。
【０１２６】
次に、図５のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるパッシブモード測定処理の例について説明する。
【０１２７】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１２８】
ステップＳ５１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１２９】
ステップＳ５２において、外的要因判定部３４は、例えば、マイク２３などから出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたか否かを判定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたと判定される。
【０１３０】
ステップＳ５２において、被験者に対して刺激が与えられなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。ステップＳ５２において、被験者に対して刺激が与えられたと判定された場合、処理は、ステップＳ５３に進む。
【０１３１】
ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったか否かが判定される。例えば、外部であまりにも大きい音がした場合、被験者は、その音による刺激によってコンテンツに集中できない状態になったと考えられる。このような刺激がステップＳ５３において判定される。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が別の閾値（ステップＳ５２の閾値より大きい閾値）を超えるものである場合、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったと判定される。
【０１３２】
ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったと判定された場合、処理は、ステップＳ６０に進み、リセット処理が実行される。例えば、明らかに被験者の集中を妨げるような刺激が与えられた場合、もはや集中度を測定する意味がないので、集中度の測定に係る処理が一度リセットされるようになされている。
【０１３３】
一方、ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激ではなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５４に進む。
【０１３４】
ステップＳ５４において、脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。このとき、例えば、被験者に与えられた刺激の内容が音に関するものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【０１３５】
ステップＳ５５において、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【０１３６】
ステップＳ５６において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５３の処理において被験者に刺激が与えられたと判定されたタイミングを基準とし、その刺激に対応する脳波データを記録すべき所定の時間範囲を設定する。
【０１３７】
ステップＳ５７において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５４の処理で選択されたチャンネルの脳波信号であって、ステップＳ５５の処理で設定されたフィルタを通過して供給された脳波信号の波形を解析する。
【０１３８】
このとき、例えば、ステップＳ５６の処理で設定された時間範囲の脳波信号が、その刺激に対応する脳波データとして記録され、その後、同様の刺激が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データが記録されていく。例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位が算出される。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形が算出される。
【０１３９】
ステップ５８において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５７の解析の結果、事象関連電位が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５８において、事象関連電位が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。ステップＳ５８において、事象関連電位が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ５９に進む。
【０１４０】
このとき、事象関連電位計測部３２は、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１４１】
また、例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１４２】
ステップＳ５９において、集中度合検出部３３は、被験者のコンテンツに対する集中度を算出する。このとき、例えば、上述した式（５）の演算により集中度ｃｓが算出されることになる。
【０１４３】
このようにして、パッシブモード測定処理が実行される。
【０１４４】
次に、図６のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるハイブリッドモード測定処理の例について説明する。
【０１４５】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１４６】
ステップＳ８１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１４７】
ステップＳ８２において、外的要因判定部３４は、例えば、マイク２３などから出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたか否かを判定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたと判定される。
【０１４８】
ステップＳ８２において、被験者に対して刺激が与えられなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ９１に進む。ステップＳ８２において、被験者に対して刺激が与えられたと判定された場合、処理は、ステップＳ８３に進む。
【０１４９】
図６のステップＳ８３乃至ステップＳ９０の処理は、それぞれ図５のステップＳ５３乃至ステップＳ６０の処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略する。
【０１５０】
ステップＳ９１において、予め設定された所定の時間、被験者に刺激が与えられていないか否かが判定される。ステップＳ９１において、被験者に刺激が与えられていない時間が所定の時間を超えていないと判定された場合、処理は、ステップＳ８１に戻る。一方、ステップＳ９１において、予め設定された所定の時間、被験者に刺激が与えられていないと判定された場合、すなわち、刺激が被験者に与えられたと判定されるセンサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、処理は、ステップＳ９２に進む。
【０１５１】
ステップＳ９２において、図４を参照して上述したアクティブモード測定処理が実行される。
【０１５２】
このようにしてハイブリッドモード測定処理が実行される。
【０１５３】
すなわち、図６に示されるハイブリッドモード測定処理は、パッシブモードでの集中度の測定を行いつつ、ある程度の時間を経過しても刺激が発生しない場合、アクティブモードに切り替えるものとされている。
【０１５４】
次に、図７のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるハイブリッドモード測定処理の別の例について説明する。
【０１５５】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１５６】
図７のステップＳ１１１乃至ステップＳ１２０の処理は、図５のステップＳ５１乃至ステップＳ６０の処理と同様の処理なので詳細な説明は省略する。
【０１５７】
ステップＳ１１９の処理の後、処理は、ステップＳ１２１に進む。
【０１５８】
ステップＳ１２１において、ステップＳ１１９の処理で算出された集中度が低いものであったか否かが判定される。例えば、ステップＳ１１９の処理で算出された集中度の値が、予め設定された閾値より低い場合、ステップＳ１２１において、集中度が低いと判定される。
【０１５９】
ステップＳ１２１において、集中度が低いと判定された場合、処理は、ステップＳ１２２に進む。
【０１６０】
ステップＳ１２２において、図４を参照して上述したアクティブモード測定処理が実行される。
【０１６１】
一方、ステップＳ１２１において、集中度が低くないと判定された場合、ステップＳ１２２の処理はスキップされる。
【０１６２】
このようにしてハイブリッドモード測定処理が実行される。
【０１６３】
すなわち、図７に示されるハイブリッドモード測定処理は、パッシブモードで集中度の測定を行った結果、コンテンツに対する集中度が低いと判断された場合に、確認的にアクティブモードでの集中度の測定を行うものとされている。
【０１６４】
従来の技術では、例えば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判断することはできなかった。また、従来の技術では、主に集中の有無を検出することはできるものの、定量的な集中の度合を特定することはできなかった。また、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することはできなかった。
【０１６５】
これに対して、本技術によれば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判定することが可能となる。また、本技術によれば、上述した式（１）、式（５）により集中の度合を定量的に算出することが可能となる。さらに、本技術によれば、アクティブモードを用いることにより、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することも可能となる。
【０１６６】
従って、本技術によれば、例えば、所定の講義に対する学生の集中の度合を短時間に効率的に測定することが可能となる。また、本技術によれば、例えば、ゲームや映画などのコンテンツに係るマーケティングを短期間で効率的に行うことも可能となる。
【０１６７】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図８に示されるような汎用のパーソナルコンピュータ７００などに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１６８】
図８において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０２に記憶されているプログラム、または記憶部７０８からＲＡＭ（Random Access Memory）７０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ７０３にはまた、ＣＰＵ７０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１６９】
ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、およびＲＡＭ７０３は、バス７０４を介して相互に接続されている。このバス７０４にはまた、入出力インタフェース７０５も接続されている。
【０１７０】
入出力インタフェース７０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部７０６、ＬＣＤ(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部７０７、ハードディスクなどより構成される記憶部７０８、モデム、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部７０９が接続されている。通信部７０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１７１】
入出力インタフェース７０５にはまた、必要に応じてドライブ７１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア７１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部７０８にインストールされる。
【０１７２】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア７１１などからなる記録媒体からインストールされる。
【０１７３】
なお、この記録媒体は、図８に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア７１１により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているＲＯＭ７０２や、記憶部７０８に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０１７４】
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１７５】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７６】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０１７７】
（１） 被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部と
を備える情報処理装置。
（２） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
（１）に記載の情報処理装置。
（３） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
（１）に記載の情報処理装置。
（４） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、
前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する
（１）に記載の情報処理装置。
（５） 前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成される
（１）乃至（４）のいずれかに記載の情報処理装置。
（６） 前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成される
（１）乃至（５）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７） 前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、
前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備える
（１）乃至（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（８） 脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、
環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、
事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、
算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップ
を含む情報処理方法。
（９） コンピュータを、
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させる
プログラム。
（１０） （９）に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【符号の説明】
【０１７８】
１０ 集中度測定装置， ２１ 脳波センサ， ２２ 他の生体センサ， ２３ マイク， ２４ カメラ， ２５ 加速度センサ， ２６ 他の外部センサ， ３１ 脳波セレクタ， ３２ 事象関連電位計測部， ３３ 集中度合検出部， ３４ 外的要因判定部， ３５ 提示刺激生成部， ３６ スケジューラ， ４１ データ保存部， ４２ 表示部， ４３ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
本技術は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できるようにする情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生体信号に基づいて集中の度合を計測することが行われている。
【０００３】
例えば、計測された眼球運動に基づいてサッケードの発生を判断し、サッケード終了時点を検出すると共に、サッケードが発生する毎に、サッケード終了時点から所定時間内の脳波信号の時系列データを抽出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、複数の時系列データを加算平均して得られた時系列データについて、脳波信号の最大値と最小値との差を表わすピークツーピーク値が検出され、ピークツーピーク値と、サッケードの発生回数とを乗算して、運転者の注意集中度が算出される。
【０００４】
また、受講者の生体情報を検出して当該受講者の受講状態レベルを特定し、受講者の受講状態が好ましいものでなかったとき、効果的にその復習や補習を行うことのできる講義支援システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５７７１０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、被験者の周囲で発生した光や音などの刺激を考慮した生体情報の解析は行われていなかった。
【０００７】
また、従来の技術では、被験者が特定の対象について集中しているのか否かを検出することができなかった。
【０００８】
例えば、特許文献１の技術では、生体情報のうち脳波の一種である眼球底流関連電位を用いて、集中力が高い状態にあるかどうかを判断するとしている。しかしながら、特許文献１の技術では、例えば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判断することはできない。
【０００９】
さらに、従来の技術では、主に集中の有無を検出することはできるものの、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することはできなかった。
【００１０】
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術の一側面は、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置である。
【００１２】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出するようにすることができる。
【００１３】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出するようにすることができる。
【００１４】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するようにすることができる。
【００１５】
前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成されるようにすることができる。
【００１６】
前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成されるようにすることができる。
【００１７】
前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備えるようにすることができる。
【００１８】
本発明の一側面は、脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップを含む情報処理方法である。
【００１９】
本発明の一側面は、コンピュータを、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させるプログラムである。
【００２０】
本技術の一側面においては、被験者の脳波を計測して脳波信号が出力され、被験者の周囲の環境がセンシングされ、センサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かが判定され、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位が検出され、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値が算出される。
【発明の効果】
【００２１】
本技術によれば、より精度の高い、特定の対象についての集中の度合を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本技術を用いた集中度測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】提示される刺激の例を説明する図である。
【図３】刺激が与えられたときの脳波の変化を説明する図である。
【図４】アクティブモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図５】パッシブモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図６】ハイブリッドモード測定処理の例を説明するフローチャートである。
【図７】ハイブリッドモード測定処理の別の例を説明するフローチャートである。
【図８】パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本技術を用いた集中度測定装置の構成例を示すブロック図である。この集中度測定装置１０は、例えば、対象物に対する被験者の集中の度合を定量的に測定するものとされる。対象物は、被験者が見たり、聞いたり、読んだりしているものなどとされ、例えば、被験者が視聴しているコンテンツなどが対象物とされる。あるいはまた、被験者が受講している講義などが対象物とされるようにしてもよい。なお、ここでは、対象物と称しているが、必ずしも有体物を意味するものではない。
【００２５】
また、ここでは、集中度測定装置１０によって集中の度合を測定される人物を被験者と称している。このため、被験者自身が集中度測定装置１０を利用して自分の集中度を測定することもあり得る。
【００２６】
この集中度測定装置１０には、被験者の脳波を計測する脳波センサ２１、他の生体センサ２２が設けられている。
【００２７】
例えば、被験者には、１か所以上の頭部の所定部位の脳活動信号を検出することができるように電極が装着される。この所定部位としては、頭頂部周辺であることが望ましく、例えば、国際１０―２０法で示すCz,FZ,Pzに電極を設置することが望ましい。ただし、個人差を吸収するために、被験者によって配置が変更されるようにしてもよい。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得し、脳波セレクタ３１に供給する。
【００２８】
なお、他の生体センサ２２は、例えば、被験者の体温を計測する温度センサ、被験者の脈拍を計測する脈拍センサなどにより構成され、必要に応じて設けられる。他の生体センサ２２は、計測結果に対応するセンサ信号を出力する。
【００２９】
また、この集中度測定装置１０には、被験者の周囲の音を集音するマイク２３、被験者の周囲の画像を撮影するカメラ２４、被験者の動きを検知する加速度センサ２５、他の外部センサ２６が設けられている。なお、他の外部センサ２６は、例えば、照度センサ、においセンサなどにより構成され、必要に応じて設けられる。マイク２３、カメラ２４、加速度センサ２５、他の外部センサ２６は、それぞれの計測結果に対応するセンサ信号を出力する。
【００３０】
さらに、集中度測定装置１０には、脳波セレクタ３１、事象関連電位計測部３２、集中度合検出部３３が設けられている。
【００３１】
脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４、および提示刺激生成部３５から出力される信号に基づいて、脳波センサ２１から出力された多チャンネルの脳波信号のうち、後述する事象関連電位の計測に用いるべきチャンネルの脳波信号を選択して出力する。
【００３２】
事象関連電位計測部３２は、被験者の脳波において、所定の刺激に対応して観測される事象関連電位を計測する。事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から供給される脳波信号の電位の変化を計測し、例えば、いわゆる「Ｐ３００」と称される波形を検出するようになされている。
【００３３】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２の計測結果に基づいて、被験者の対象物に対する集中の度合を定量的な数値として算出する。なお、集中の度合の算出方式の詳細については後述する。
【００３４】
また、この集中度測定装置１０には、外的要因判定部３４が設けられている。外的要因判定部３４は、マイク２３、カメラ２４、加速度センサ２５、他の外部センサ２６から出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して与えられた刺激を特定する。例えば、大きな音、急激な明暗の変化、激しい動きなどに対応するセンサ信号が入力された場合、外的要因判定部３４は、当該センサ信号を検知したことを表す検知信号を脳波セレクタ３１、および集中度合検出部３３に出力する。
【００３５】
また、この集中度測定装置１０には、提示刺激生成部３５、スケジューラ３６が設けられている。
【００３６】
提示刺激生成部３５は、例えば、スケジューラ３６から出力される制御信号に基づいて後述する表示部２９、スピーカ３０を制御して被験者に提示する刺激を生成する。被験者に提示される刺激は、例えば、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などとされる。
【００３７】
スケジューラ３６は、提示刺激生成部３５による刺激の生成のタイミングを制御する。例えば、スケジューラ３６は、内部にタイマを有する構成とされ、予め登録されるスケジュール情報に基づいて、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などの刺激を所定のタイミングで生成させるように制御する。
【００３８】
また、この集中度測定装置１０には、データ保存部４１、表示部４２、スピーカ４３が設けられている。
【００３９】
データ保存部４１は、例えば、集中度合検出部３３からの出力結果を保存するようになされている。データ保存部４１は、例えば、個々の被験者別に時系列の集中度合の変化を表すデータを保存する。
【００４０】
表示部４２は、例えば、ＬＣＤなどにより構成されるディスプレイとされ、図示せぬコンテンツ再生部などにより再生されたコンテンツの画像を表示する。また、表示部４２は、上述したように、提示刺激生成部３５の制御に基づいて、画面の表示を変化させるようになされている。
【００４１】
スピーカ４３は、図示せぬコンテンツ再生部などにより再生されたコンテンツの音声を出力する。また、スピーカ４３は、上述したように、提示刺激生成部３５の制御に基づいて、出力される音を変化させるようになされている。
【００４２】
集中度測定装置１０は、アクティブモードおよびパッシブモード、並びに、アクティブモードとパッシブモードを組み合わせたハイブリッドモードで動作するようになされている。
【００４３】
アクティブモードは、対象物を介して被験者に意図的に刺激を与え、その刺激に対する反応を観察することにより被験者の対象物に対する集中の度合を定量的に測定するための動作モードとされる。一方、パッシブモードは、被験者の周囲で発生した音、光、振動などを被験者に対して与えられた刺激とし、その刺激に対する反応を観察することにより被験者の対象物に対する集中の度合を定量的に測定するための動作モードとされる。ハイブリッドモードは、アクティブモードとパッシブモードを必要に応じて動作させる動作モードとされる。
【００４４】
ここで、集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【００４５】
例えば、被験者が、視聴しているコンテンツにどの程度集中しているかを短時間で測定したい場合、集中度測定装置１０をアクティブモードで動作させることが効果的である。この場合、測定者は、スケジューラ３６にスケジュール情報を登録する。スケジュール情報は、例えば、被験者に与える刺激の内容（画面の色の変化や音の変化など）、およびその刺激が与えられる時刻を含む情報とされる。
【００４６】
例えば、図２に示されるように、コンテンツの視聴が開始されると同時に、表示部４２の画面の背景色が緩やかに、かつ周期的に変化するようにする。なお、同図では、分かり易くするために、画面の背景色が極端に変化させられているが、実際には、ほとんど気にならない程度の変化とされる。そして、コンテンツの視聴が開始されてから、所定の時間経過後に表示部４２の画面の背景色の変化の周期を早める。これにより、被験者に刺激が与えられる。
【００４７】
あるいはまた、コンテンツの視聴が開始されると同時に、スピーカ４３から環境音などが小さな音で出力されるようにし、この環境音が一定の周期で繰り返されるようにする。そして、コンテンツの視聴が開始されてから、所定の時間経過後にスピーカ４３から出力される環境音の周期を早める。これにより、被験者に刺激が与えられる。
【００４８】
また、その他にも、表示部４２の画面において、周期的に背景を動かしておき、その動きを急に変化させる、被験者が注目していると思われる領域周辺のみ背景の明るさを変化させる、動きを持たせる、色を変えるなどの刺激が考えられる。さらに、スピーカ４３から出力される音楽のピッチを急に変化させる、音量を変化させる、ステレオ出力時の左右のバランスを変化させるなどの刺激が考えられる。
【００４９】
アクティブモードでは、コンテンツの種類や視聴環境に応じ、定常状態で周期的な変化を起こしているものに対し、その周期性を逸脱する刺激を与えることが望ましい。また、測定の精度を高めるために、例えば、１回の測定につき、上述したような刺激が連続して複数回与えられることが好ましい。さらに、例えば、事前にユーザ毎にキャリブレーションを行うことで、与える刺激の強度を調整するなどし、測定の精度が高められるようにしてもよい。
【００５０】
スケジューラ３６から出力される制御信号に基づいて、提示刺激生成部３５が刺激を生成するとともに、生成された刺激の内容を表す信号を脳波セレクタ３１に出力する。
【００５１】
脳波セレクタ３１は、提示刺激生成部３５から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。例えば、被験者に与える刺激の内容が画面の色を変化させるものであった場合、視覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。また、被験者に与える刺激の内容が音を変化させるものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【００５２】
また、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【００５３】
例えば、図３に示されるように、刺激が与えられていない場合、脳波セレクタ３１から出力される脳波信号は、波形１０１のように振幅の小さい波形となる。一方、刺激が与えられると、脳波セレクタ３１から出力される脳波信号は、波形１０２のように振幅の大きい波形となる。
【００５４】
事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から出力された脳波信号の波形を解析し、事象関連電位と想定される波形を検出する。
【００５５】
脳波センサ２１から出力される波形には、例えば、筋電や自発活動成分などのノイズが多く含まれているため、次のようにして事象関連電位と想定される波形を検出する。
【００５６】
まず、刺激が与えられたタイミングを基準とした所定の時間範囲の脳波信号を、その刺激に対応する脳波データとして記録する。その後、同様の刺激（例えば、１回の測定のために連続して生成された刺激）が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データを記録していく。こうして得られた複数の脳波データを加算平均することで、アルファ波やベータ波といった自発活動成分が減衰されて、事象関連電位と想定される波形を検出し易くなる。
【００５７】
例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位を算出する。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形を算出する。
【００５８】
事象関連電位計測部３２は、波形１０２において、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００５９】
例えば、脳波セレクタ３１によって複数のチャンネルの脳波信号が選択されて出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。すなわち、事象関連電位計測部３２は、検出された事象関連電位の波形に係る特徴量を、集中度合検出部３３に出力する。
【００６０】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２から供給される情報に基づいて、被験者の集中の度合を表す数値を算出する。
【００６１】
ここで、事象関連電位の波形と刺激の相対強度をvs、波形の最大振幅をvr、刺激が提示されてから波形のピークに至るまでの時間をtp、波形が現れ始めた開始時刻をts、観測のために波形が抽出された時間をΔt、その間の各時刻ｔにおける振幅をv(t)とする。そうすると、アクティブモードの場合の被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓは式（１）により表される。
【００６２】
【数１】
・・・（１）
【００６３】
ただし、式（１）における各項は、式（２）、式（３）、式（４）により定義されるものとする。
【００６４】
【数２】
・・・（２）
【００６５】
【数３】
・・・（３）
【００６６】
【数４】
・・・（４）
【００６７】
式（２）におけるα、式（３）におけるβ、式（４）におけるγは、例えば、事前に多数のデータを用いた学習により求めるようにしてもよいし、被験者毎に適当な数値を設定するなどしてもよい。
【００６８】
式（１）により算出される値は、与えられた刺激に対する反応が強い（明確である）ほど、高い値となる。例えば、対象物であるコンテンツが表示されている画面の色の変化を刺激として与えた場合、その刺激に強く反応したときは、コンテンツに集中していると考えられるからである。また反対に、その刺激に対する反応が弱いときは、コンテンツに集中していないと考えられるからである。
【００６９】
なお、脳波センサ２１に加えて、他の生体センサ２２を用いる場合、他の生体センサ２２から出力されるセンサ信号のそれぞれについて、刺激に対する反応の強弱を数値化するための項を生成し、その項を式（１）に組み入れて被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓが演算されるようにすればよい。
【００７０】
集中度合検出部３３は、このようにして集中度合を算出する。そして、算出された集中度が、例えば、事象関連電位計測部３２から供給された情報と対応付けられて、被験者毎の時系列のデータとしてデータ保存部４１に保存される。
【００７１】
また、データ保存部４１に保存されたデータを解析するなどして、事象関連電位と想定される波形が検出されるチャンネル、周波数、波形が現れるまでの時間などを脳波セレクタ３１、または事象関連電位計測部３２にフィードバックするようにしてもよい。
【００７２】
このようにすることで、例えば、被験者毎に、チャネルの選択、周波数フィルタの設定が異なるようにすることも可能となり、被験者の生体的特徴に応じて高い精度で事象関連電位と想定される波形を検出することができる。
【００７３】
ここでは、提示刺激生成部３５により刺激が生成されて与えられた際の集中度が算出される例について説明したが、例えば、提示刺激生成部３５により生成される刺激の内容を変化させ、所定の時間内に複数の刺激が与えられるようにしてもよい。例えば、コンテンツの視聴が開始されてから３０分経過後４０分経過するまでの間の時間帯に、画面の色の変化による刺激を５回、音の変化による刺激を５回与えるようにしてもよい。そして、それぞれの刺激に対応して得られた集中度の平均値が、その時間帯における被験者のコンテンツに対する集中度として算出されるようにしてもよい。
【００７４】
また、上述したように、事象関連電位計測部３２は、複数の脳波データを加算平均することで、脳波に含まれるアルファ波やベータ波といった自発活動成分を減衰させ、事象関連電位と想定される波形を検出し易くするようになされている。このため、事象関連電位計測部３２が脳波信号の供給を受ける都度、その脳波信号に含まれる自発活動成分の位相を特定するようにするとよい。そして、特定された自発活動成分の位相がスケジューラ３６にフィードバックされるようにし、スケジューラ３６は、次の刺激を生成する際に、自発活動成分の位相がずれるように制御信号を生成するようにするとよい。
【００７５】
すなわち、先に与えられた刺激に対応する事象関連電位と想定される波形に含まれる自発活動成分の位相と、後から与えられた刺激に対応する事象関連電位と想定される波形に含まれる自発活動成分の位相とが異なったものとなるように、スケジューラ３６が意図的に刺激を生成する時刻を微調整するようにするとよい。このようにすることで、より少ない脳波データの加算平均によって、自発活動成分を減衰させることができ、例えば、短時間で精度の高い測定を行うことが可能となる。
【００７６】
このようにして集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【００７７】
次に、集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【００７８】
例えば、被験者の視聴しているコンテンツに対する集中をできるだけ妨げずに、集中度を測定したい場合、集中度測定装置１０をパッシブモードで動作させることが効果的である。
【００７９】
パッシブモードにおいて被験者に与えられる刺激は、被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたこととされる。
【００８０】
例えば、被験者がコンテンツを視聴している時に、外部で大きな音がした場合、外的要因判定部３４は、マイク２３から出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたことを特定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたことが特定される。
【００８１】
なお、パッシブモードにおける刺激の具体例としては、例えば、電車内でのコンテンツの視聴を考えた場合、電車のレールの継ぎ目に起因する一定周期の音の周期の変化などが考えられる。また、トンネルの入り口出口での周囲の照度の変化や、急発進、急停車などによる加速度の変化などが考えられる。
【００８２】
外的要因判定部３４は、刺激の内容を含む検知信号を脳波セレクタ３１、および集中度合検出部３３に出力する。
【００８３】
なお、例えば、外部であまりにも大きい音がした場合、被験者は、その音による刺激によってコンテンツに集中できない状態になったと考えられる。このように、明らかに被験者の集中を妨げるような刺激が与えられた場合、もはや集中度を測定する意味がないので、集中度の測定に係る処理が一度リセットされるようになされている。
【００８４】
脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。例えば、被験者に与えられた刺激の内容が音に関するものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【００８５】
また、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【００８６】
事象関連電位計測部３２は、脳波セレクタ３１から出力された脳波信号の波形を解析し、事象関連電位と想定される波形を検出する。この際、上述したように、複数の脳波データを加算平均することで、自発活動成分を減衰させる。
【００８７】
事象関連電位計測部３２は、アクティブモードの場合と異なり、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００８８】
例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【００８９】
集中度合検出部３３は、事象関連電位計測部３２から供給される情報に基づいて、被験者の集中の度合を表す数値を算出する。なお、パッシブモードの場合、アクティブモードの場合とは異なる数式により、被験者の集中の度合を表す数値が算出される。
【００９０】
ここで、事象関連電位の波形と刺激の相対強度をvs、波形の最大振幅をvr、刺激が提示されてから波形のピークに至るまでの時間をtp、波形が現れ始めた開始時間をts、観測のために波形が抽出された時間をΔt、その間の各時刻ｔにおける振幅をv(t)とする。そうすると、パッシブモードの場合の被験者のコンテンツに対する集中度ｃｓは式（５）により表される。
【００９１】
【数５】
・・・（５）
【００９２】
ただし、式（５）における各項は、式（６）、式（７）、式（８）により定義されるものとする。
【００９３】
【数６】
・・・（６）
【００９４】
【数７】
・・・（７）
【００９５】
【数８】
・・・（８）
【００９６】
式（６）におけるα、式（７）におけるβ、式（８）におけるγは、例えば、事前に多数のデータを用いた学習により求めるようにしてもよいし、被験者毎に適当な数値を設定するなどしてもよい。
【００９７】
式（５）により算出される値は、与えられた刺激に対する反応が強い（明確である）ほど、低い値となる。例えば、対象物であるコンテンツが表示されている画面から遠く離れた場所から聞こえてくる音が刺激として与えられた場合、その刺激に強く反応したときは、コンテンツに集中していないと考えられるからである。また反対に、その刺激に対する反応が弱いときは、コンテンツに集中していると考えられるからである。
【００９８】
集中度合検出部３３は、このようにして集中度合を算出する。そして、算出された集中度が、例えば、事象関連電位計測部３２から供給された情報と対応付けられて、被験者毎の時系列のデータとしてデータ保存部４１に保存される。
【００９９】
また、データ保存部４１に保存されたデータを解析するなどして、事象関連電位と想定される波形が検出されるチャンネル、周波数、波形が現れるまでの時間などを脳波セレクタ３１、または事象関連電位計測部３２にフィードバックするようにしてもよい。
【０１００】
このようにすることで、例えば、ユーザ毎に高い精度で事象関連電位と想定される波形を検出することができる。
【０１０１】
また、例えば、コンテンツの視聴が開始されてから３０分経過後６０分経過するまでの間の時間帯に与えられた複数の刺激それぞれに対応して得られた集中度の平均値が、その時間帯における被験者のコンテンツに対する集中度として算出されるようにしてもよい。
【０１０２】
このようにして集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【０１０３】
次に、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定方式について説明する。
【０１０４】
例えば、アクティブモードでは、刺激の内容の選択が非常に難しい。あまり強い反応を誘発するような刺激を与えると、その刺激自体がコンテンツ視聴の障害となってしまうからである。一方、パッシブモードではこのような恐れはないものの、刺激と認められるような変化が起きない限り集中度の測定ができない。
【０１０５】
そこで、例えば、パッシブモードでの集中度の測定を行いつつ、ある程度の時間を経過しても刺激が発生しない場合、アクティブモードに切り替える方式が考えられる。
【０１０６】
この場合、例えば、外的要因判定部３４の内部にタイマなどが設けられるようにし、所定の時間内に被験者に刺激が与えられたことが特定されない場合、外的要因判定部３４からスケジューラ３６にその旨を通知する信号が出力されるようする。これにより、スケジューラ３６が自動的にスケジュール情報を生成するなどして、上述したようにアクティブモードでの集中度の測定が行われるようにすればよい。
【０１０７】
また、アクティブモードでは、刺激の与え方によっては、かえってコンテンツへの集中を妨げてしまうこともあり得る。
【０１０８】
そこで、例えば、パッシブモードでコンテンツ集中度の測定を行った結果、コンテンツに対する集中度が低いと判断された場合に、確認的にアクティブモードでの集中度の測定を行う方式が考えられる。
【０１０９】
この場合、例えば、スケジューラ３６がデータ保存部４１に保存されているデータを読み出すなどして、被験者のコンテンツに対する集中度を確認する。そして、被験者のコンテンツに対する集中度が低いと確認された場合、スケジューラ３６が自動的にスケジュール情報を生成するなどして、上述したようにアクティブモードでの集中度の測定が行われるようにすればよい。
【０１１０】
このようにして集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定が行われる。
【０１１１】
次に、図４のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がアクティブモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるアクティブモード測定処理の例について説明する。
【０１１２】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１１３】
ステップＳ２１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１１４】
ステップＳ２２において、スケジューラ３６は、刺激を与える時刻になったか否かを判定する。ステップＳ２２において、まだ、刺激を与える時刻になっていないと判定された場合、処理は、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２２において、刺激を与える時刻になったと判定された場合、処理は、ステップＳ２３に進む。
【０１１５】
ステップＳ２３において、スケジューラ３６は、提示刺激生成部３５を制御して刺激を生成させる。このとき、上述したように、例えば、表示部２９の画面の色の変化の周期の変更、スピーカから出力される音の変化などの刺激が生成される。
【０１１６】
ステップＳ２４において、脳波セレクタ３１は、提示刺激生成部３５から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。このとき、例えば、被験者に与える刺激の内容が画面の色を変化させるものであった場合、視覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。また、被験者に与える刺激の内容が画面の音を変化させるものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【０１１７】
ステップＳ２５において、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【０１１８】
ステップＳ２６において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２３の処理に伴って被験者に刺激が与えられたタイミングを基準とし、その刺激に対応する脳波データを記録すべき所定の時間範囲を設定する。
【０１１９】
ステップＳ２７において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２４の処理で選択されたチャンネルの脳波信号であって、ステップＳ２５の処理で設定されたフィルタを通過して供給された脳波信号の波形を解析する。
【０１２０】
このとき、例えば、ステップＳ２６の処理で設定された時間範囲の脳波信号が、その刺激に対応する脳波データとして記録され、その後、同様の刺激が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データが記録されていく。例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位が算出される。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形が算出される。
【０１２１】
ステップ２８において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ２７の解析の結果、事象関連電位が検出されたか否かを判定する。ステップＳ２８において、事象関連電位が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２８において、事象関連電位が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ２９に進む。
【０１２２】
このとき、事象関連電位計測部３２は、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１２３】
また、例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１２４】
ステップＳ２９において、集中度合検出部３３は、被験者のコンテンツに対する集中度を算出する。このとき、例えば、上述した式（１）の演算により集中度ｃｓが算出されることになる。
【０１２５】
このようにして、アクティブモード測定処理が実行される。
【０１２６】
次に、図５のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がパッシブモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるパッシブモード測定処理の例について説明する。
【０１２７】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１２８】
ステップＳ５１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１２９】
ステップＳ５２において、外的要因判定部３４は、例えば、マイク２３などから出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたか否かを判定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたと判定される。
【０１３０】
ステップＳ５２において、被験者に対して刺激が与えられなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。ステップＳ５２において、被験者に対して刺激が与えられたと判定された場合、処理は、ステップＳ５３に進む。
【０１３１】
ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったか否かが判定される。例えば、外部であまりにも大きい音がした場合、被験者は、その音による刺激によってコンテンツに集中できない状態になったと考えられる。このような刺激がステップＳ５３において判定される。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が別の閾値（ステップＳ５２の閾値より大きい閾値）を超えるものである場合、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったと判定される。
【０１３２】
ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激であったと判定された場合、処理は、ステップＳ６０に進み、リセット処理が実行される。例えば、明らかに被験者の集中を妨げるような刺激が与えられた場合、もはや集中度を測定する意味がないので、集中度の測定に係る処理が一度リセットされるようになされている。
【０１３３】
一方、ステップＳ５３において、ステップＳ５２で与えられたと判定された刺激は、非常に強い刺激ではなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５４に進む。
【０１３４】
ステップＳ５４において、脳波セレクタ３１は、外的要因判定部３４から供給された信号に基づいて事象関連電位計測部３２に供給すべき脳波信号に対応するチャンネルを選択する。このとき、例えば、被験者に与えられた刺激の内容が音に関するものであった場合、聴覚による刺激に反応しやすい脳波を計測するチャンネルが選択される。
【０１３５】
ステップＳ５５において、脳波セレクタ３１は、事象関連電位計測部３２において、当該チャンネルの脳波信号の中でＰ３００の波形を検出するのに適した周波数の波形を抽出できるように、周波数フィルタを設定する。
【０１３６】
ステップＳ５６において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５３の処理において被験者に刺激が与えられたと判定されたタイミングを基準とし、その刺激に対応する脳波データを記録すべき所定の時間範囲を設定する。
【０１３７】
ステップＳ５７において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５４の処理で選択されたチャンネルの脳波信号であって、ステップＳ５５の処理で設定されたフィルタを通過して供給された脳波信号の波形を解析する。
【０１３８】
このとき、例えば、ステップＳ５６の処理で設定された時間範囲の脳波信号が、その刺激に対応する脳波データとして記録され、その後、同様の刺激が与えられる毎に各刺激に対応する脳波データが記録されていく。例えば、リアルタイムで集中度合を測定する場合、直近の過去のｎ個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位が算出される。一方リアルタイムでの測定を行わない場合（例えば、バッチ処理する場合）には、その時刻から見て、過去（時間的に前）のｎ/２個と未来（時間的に後）のｎ/２個の脳波データを加算平均することで、その時刻における事象関連電位波形が算出される。
【０１３９】
ステップ５８において、事象関連電位計測部３２は、ステップＳ５７の解析の結果、事象関連電位が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５８において、事象関連電位が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。ステップＳ５８において、事象関連電位が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ５９に進む。
【０１４０】
このとき、事象関連電位計測部３２は、例えば、刺激提示後の３００ｍｓｅｃ前後にピークを持つＰ３００の波形が検出されたか否かを判定する。事象関連電位計測部３２は、Ｐ３００の波形が検出されたと判定された場合、事象関連電位の波形（いまの場合、Ｐ３００の波形）、その波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１４１】
また、例えば、脳波セレクタ３１から複数のチャンネルの脳波信号が出力される場合、事象関連電位計測部３２は、最もＰ３００の波形に近い波形が検出されたチャンネルの信号の波形に関する時間的な位置、周波数、信号強度を含む情報を、集中度合検出部３３に出力する。
【０１４２】
ステップＳ５９において、集中度合検出部３３は、被験者のコンテンツに対する集中度を算出する。このとき、例えば、上述した式（５）の演算により集中度ｃｓが算出されることになる。
【０１４３】
このようにして、パッシブモード測定処理が実行される。
【０１４４】
次に、図６のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるハイブリッドモード測定処理の例について説明する。
【０１４５】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１４６】
ステップＳ８１において、脳波センサ２１は、脳波信号を取得する。脳波センサ２１は、例えば、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を取得する。
【０１４７】
ステップＳ８２において、外的要因判定部３４は、例えば、マイク２３などから出力されるセンサ信号に基づいて被験者に対して刺激が与えられたか否かを判定する。例えば、マイク２３から出力されるセンサ信号の振幅が閾値を超えるものである場合、被験者に対して刺激が与えられたと判定される。
【０１４８】
ステップＳ８２において、被験者に対して刺激が与えられなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ９１に進む。ステップＳ８２において、被験者に対して刺激が与えられたと判定された場合、処理は、ステップＳ８３に進む。
【０１４９】
図６のステップＳ８３乃至ステップＳ９０の処理は、それぞれ図５のステップＳ５３乃至ステップＳ６０の処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略する。
【０１５０】
ステップＳ９１において、予め設定された所定の時間、被験者に刺激が与えられていないか否かが判定される。ステップＳ９１において、被験者に刺激が与えられていない時間が所定の時間を超えていないと判定された場合、処理は、ステップＳ８１に戻る。一方、ステップＳ９１において、予め設定された所定の時間、被験者に刺激が与えられていないと判定された場合、すなわち、刺激が被験者に与えられたと判定されるセンサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、処理は、ステップＳ９２に進む。
【０１５１】
ステップＳ９２において、図４を参照して上述したアクティブモード測定処理が実行される。
【０１５２】
このようにしてハイブリッドモード測定処理が実行される。
【０１５３】
すなわち、図６に示されるハイブリッドモード測定処理は、パッシブモードでの集中度の測定を行いつつ、ある程度の時間を経過しても刺激が発生しない場合、アクティブモードに切り替えるものとされている。
【０１５４】
次に、図７のフローチャートを参照して、集中度測定装置１０がハイブリッドモードで動作する場合の集中の度合の測定に係る処理であるハイブリッドモード測定処理の別の例について説明する。
【０１５５】
この処理は、例えば、被験者が視聴しているコンテンツに対する集中度を測定するとき実行され、いま、表示部４２にコンテンツの画像が表示されているものとし、スピーカ４３からコンテンツの音声が出力されているものとする。
【０１５６】
図７のステップＳ１１１乃至ステップＳ１２０の処理は、図５のステップＳ５１乃至ステップＳ６０の処理と同様の処理なので詳細な説明は省略する。
【０１５７】
ステップＳ１１９の処理の後、処理は、ステップＳ１２１に進む。
【０１５８】
ステップＳ１２１において、ステップＳ１１９の処理で算出された集中度が低いものであったか否かが判定される。例えば、ステップＳ１１９の処理で算出された集中度の値が、予め設定された閾値より低い場合、ステップＳ１２１において、集中度が低いと判定される。
【０１５９】
ステップＳ１２１において、集中度が低いと判定された場合、処理は、ステップＳ１２２に進む。
【０１６０】
ステップＳ１２２において、図４を参照して上述したアクティブモード測定処理が実行される。
【０１６１】
一方、ステップＳ１２１において、集中度が低くないと判定された場合、ステップＳ１２２の処理はスキップされる。
【０１６２】
このようにしてハイブリッドモード測定処理が実行される。
【０１６３】
すなわち、図７に示されるハイブリッドモード測定処理は、パッシブモードで集中度の測定を行った結果、コンテンツに対する集中度が低いと判断された場合に、確認的にアクティブモードでの集中度の測定を行うものとされている。
【０１６４】
従来の技術では、例えば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判断することはできなかった。また、従来の技術では、主に集中の有無を検出することはできるものの、定量的な集中の度合を特定することはできなかった。また、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することはできなかった。
【０１６５】
これに対して、本技術によれば、特定のコンテンツに対して集中しているかどうかを判定することが可能となる。また、本技術によれば、上述した式（１）、式（５）により集中の度合を定量的に算出することが可能となる。さらに、本技術によれば、アクティブモードを用いることにより、所定のタイミングで意図的に集中の度合を検出することも可能となる。
【０１６６】
従って、本技術によれば、例えば、所定の講義に対する学生の集中の度合を短時間に効率的に測定することが可能となる。また、本技術によれば、例えば、ゲームや映画などのコンテンツに係るマーケティングを短期間で効率的に行うことも可能となる。
【０１６７】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図８に示されるような汎用のパーソナルコンピュータ７００などに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１６８】
図８において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０２に記憶されているプログラム、または記憶部７０８からＲＡＭ（Random Access Memory）７０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ７０３にはまた、ＣＰＵ７０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１６９】
ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、およびＲＡＭ７０３は、バス７０４を介して相互に接続されている。このバス７０４にはまた、入出力インタフェース７０５も接続されている。
【０１７０】
入出力インタフェース７０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部７０６、ＬＣＤ(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部７０７、ハードディスクなどより構成される記憶部７０８、モデム、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部７０９が接続されている。通信部７０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１７１】
入出力インタフェース７０５にはまた、必要に応じてドライブ７１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア７１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部７０８にインストールされる。
【０１７２】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア７１１などからなる記録媒体からインストールされる。
【０１７３】
なお、この記録媒体は、図８に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア７１１により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているＲＯＭ７０２や、記憶部７０８に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０１７４】
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１７５】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７６】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０１７７】
（１） 被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部と
を備える情報処理装置。
（２） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
（１）に記載の情報処理装置。
（３） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
（１）に記載の情報処理装置。
（４） 予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、
前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する
（１）に記載の情報処理装置。
（５） 前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成される
（１）乃至（４）のいずれかに記載の情報処理装置。
（６） 前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成される
（１）乃至（５）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７） 前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、
前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備える
（１）乃至（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（８） 脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、
環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、
事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、
算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップ
を含む情報処理方法。
（９） コンピュータを、
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させる
プログラム。
（１０） （９）に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【符号の説明】
【０１７８】
１０ 集中度測定装置， ２１ 脳波センサ， ２２ 他の生体センサ， ２３ マイク， ２４ カメラ， ２５ 加速度センサ， ２６ 他の外部センサ， ３１ 脳波セレクタ， ３２ 事象関連電位計測部， ３３ 集中度合検出部， ３４ 外的要因判定部， ３５ 提示刺激生成部， ３６ スケジューラ， ４１ データ保存部， ４２ 表示部， ４３ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部と
を備える情報処理装置。
【請求項２】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、
前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成される
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成される
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、
前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備える
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項８】
脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、
環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、
事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、
算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップ
を含む情報処理方法。
【請求項９】
コンピュータを、
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させる
プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１】
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部と
を備える情報処理装置。
【請求項２】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
環境変化判定部により刺激が前記被験者に与えられたと判定される前記センサ信号が、所定の時間以上継続して出力されなかった場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記被験者の対象物への集中の度合を表す値として所定の閾値未満の値が算出された場合、前記刺激生成部により前記刺激が生成され、
前記事象関連電位検出部が、前記生成された刺激に対応する事象関連電位を検出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
予め設定されたタイミングで、前記対象物に係る刺激を生成する刺激生成部をさらに備え、
前記事象関連電位検出部が先に検出した前記事象関連電位を含む脳波信号における自発活動成分と位相が異なる事象関連電位が検出されるタイミングで、前記対象物に係る刺激が生成され、
前記算出部が、複数の事象関連電位に対応する特徴量を加算平均して得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記対象物としてのコンテンツの画像の表示する表示部をさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記表示部の画面の表示を変化させることで視覚的な刺激が生成される
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記対象物としてのコンテンツの音声を出力するスピーカをさらに備え、
予め設定されたタイミングで、前記スピーカから出力される音を変化させることで聴覚的な刺激が生成される
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記脳波センサは、被験者の頭部に装着された複数の電極に対応する多チャンネルの脳波信号を出力し、
前記被験者のそれぞれ、および、前記被験者に与えられた刺激に対応して前記多チャンネルの脳波信号のうちの所定のチャンネルの脳波信号を選択するチャンネル選択部をさらに備える
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項８】
脳波センサが、被験者の脳波を計測して脳波信号を出力し、
環境変化判定部が、被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定し、
事象関連電位検出部が、前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出し、
算出部が、前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出するステップ
を含む情報処理方法。
【請求項９】
コンピュータを、
被験者の脳波を計測して脳波信号を出力する脳波センサと、
被験者の周囲の環境をセンシングする外部センサと、
前記外部センサが出力するセンサ信号に基づいて、前記被験者の周囲の環境において定常状態を逸脱する変化が生じたことによる刺激が前記被験者に与えられたか否かを判定する環境変化判定部と、
前記刺激が前記被験者に与えられたと判定された場合、前記脳波信号において、前記刺激に対応する事象関連電位を検出する事象関連電位検出部と、
前記検出された事象関連電位から得られた特徴量に基づいて、前記被験者の対象物への集中の度合を表す値を算出する算出部とを備える情報処理装置として機能させる
プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４２７６８（Ｐ２０１３−４２７６８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８００８８（Ｐ２０１１−１８００８８）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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