DE4327418C1 - Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät und ist auf eine Steuersignaleingabevorrichtung für Computerspielgeräte gerichtet, die biologische Signale wie Gehirnwellen als Spielsteuersignale verwendet.

Computerspielgeräte konventioneller Art, spezifischer ausgedrückt, typische Computerspielgeräte für eine oder mehrere Personen zum Spielen auf einem TV-Schirm umfassen ein Spielgerät und einen Schaltereingabeabschnitt (im folgenden der Einfachheit halber mit dem gängigen Ausdruck Joy-Pad bezeichnet). In dieser Art von Computerspielgeräten werden Spielsteuersignale (Eingangssignale) im allgemeinen erzeugt, wenn der Spieler die Schalteinrichtung bzw. den Steuerknopf auf dem Joy-Pad betätigt.

Wenn der Spieler z. B. den oberen oder unteren Steuerarm des kreuzartig ausgebildeten Knopfes anstößt, wird ein Steuersignal erzeugt, welches ein Spielzeichenbild, das auf dem TV-Schirm dargestellt wird, dazu veranlaßt, sich in vertikaler Richtung zu bewegen. In entsprechender Weise wird beim Anstoßen rechter oder linker Steuerarme des kreuzförmigen Steuerknopfes ein Steuersignal erzeugt, so daß ein Spielzeichenbild (beispielsweise einen Ball, eine Person oder auch irgendein graphisches Zeichen) in horizontaler Richtung eine Bewegung ausführt. Einige Joy-Pads enthalten separate A- und B-Steuerknöpfe zusätzlich zum kreuzförmig ausgebildete Steuerknopf, um Steuersignale zu erzeugen, die das jeweilige Zeichenbild dazu veranlassen, aufwärts zu springen oder beispielsweise den Feind anzugreifen. Auf diese Weise wird ein Computerspiel auf die Weise gesteuert, daß der Spieler den Steuerknopf oder irgendeine andere Steuereinrichtung so betätigt, daß eine Steuerzeichenabbildung auf dem TV-Schirm sich bewegt oder so manipuliert wird, wie der Spieler es wünscht.

In einem Computerspielgerät bekannter Art schreitet das Spiel dann fort, wenn der Spieler die Knöpfe oder anderen Steuereinrichtungen wie Hebel in oben beschriebener Weise betätigt. Folglich hängt der Ausgang eines Spieles weitestgehend von der manuellen Geschicklichkeit des Spielers ab. So können körperbehinderte oder in irgendeiner Weise physisch gehandikapte Personen die meisten der vorhandenen Spielgeräte nur mit einiger oder auch größerer Schwierigkeit bedienen und diese nicht richtig genießen. Auch wird der Fortgang oder das Ergebnis eines Computerspiels kaum vom Konzentrationsgrad, der Aufmerksamkeit oder der Erregung auf der Spielerseite beeinflußt. So kann in einem Simulationsspiel, das z. B. einen Sport wie Golf simuliert, dessen Ergebnis von psychologischen Faktoren diktiert wird, der Spieler nicht das Gefühl eines tatsächlichen Golfspiels erfahren, da das Spielgerät den Geistes- oder Gemütszustand, d. h. die Gehirnaktivität des Spielers nicht widerspiegelt und berücksichtigt.

Ferner gibt es im Stand der Technik bereits Systeme, in denen biologische Signale eines Menschen zur Beeinflussung von Computerspielen herangezogen werden.

So werden am Kopf des Spielers in der US-PS 41 49 716 elektrische Neuronenimpulse abgenommen, verstärkt, einer Tiefpaßfilterung unterzogen, gleichgerichtet und integriert sowie mit Vergleichswerten verglichen, um das Spiel durch eine freiwillige und unfreiwillige Erzeugung von Neuronen im Nervengewebe des Menschen, wenn eine bestimmte Muskelantwort erforderlich ist, zu beeinflussen.

In der US-PS 43 54 505, die kein Videospiel betrifft, sondern ein Biofeedbacksystem zum Selbsttraining, werden aus aufgenommenen Gehirnwellen Alpha-Gehirnwellen gemessen, um dem das System benutzenden menschlichen Wesen die Tiefe seines Entspannungszustandes anzuzeigen.

In einem Artikel von Kathy Chin "Biofeedback Replaces Keyboard, Joysticks" aus Computers in Psychiatry/Psychology, Band 6(1), Winter 1984, Seite 18, wird ein System vorgeschlagen, in dem mittels einer in der Hand zu haltenden mausartigen Vorrichtung die galvanische Hautreaktion eines Spielers, der daran denkt, einen Gegenstand auf dem Bildschirm hin- und herzubewegen. aufgenommen wird. So soll wiederum ohne eigentliche Bewegung des Spielers, die er sonst an Steuereinrichtungen vorzunehmen hätte, allein durch die gedankliche Tätigkeit des Spielers in die Spielsteuerung eingegriffen werden. In der EP 01 77 075 A2, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gewürdigt ist, werden Gehirnwellen eines Spielers aufgenommen und gefiltert, um ein zu betrachtendes Frequenzband herauszufiltern. Ferner wird eine Rauschbeseitigung vorgenommen, und es werden Amplituden im Signal, die auf unfreiwillige motorische Bewegung des Spielers zurückgehen, korrigiert. In einer nicht näher definierten Einrichtung werden dann die so aufbereiteten biologischen Signale so codiert und umgesetzt, daß sie als Steuersignale zum Eingriff in das Spielprogramm verwendbar sind, wobei sie anstelle der sonstigen oder zur Modifikation der sonstigen Steuersignale benutzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät anzugeben, die es ermöglicht, Gehirnwellen eines Spielers auf eine möglichst geeignete Art und Weise zu analysieren, um Spielsteuersignale auf der Grundlage der Analyseergebnisse zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei wird erfindungsgemäß jede mehrerer Frequenzkomponenten der in einer Extraktionseinrichtung extrahierten biologischen Signale gewonnen, die beispielsweise durch an sich bekannte Tief- und Hochpaßfiltereinrichtungen extrahiert werden. Durch die Maßnahme der Gewinnung der einzelnen Frequenzkomponenten (beispielsweise 30 Frequenzkomponenten jeweils 1 Hz Breite für ein Frequenzband von 0,5 Hz bis 30 Hz) ist es möglich, in einer Online- Verarbeitung verzögerungsfrei die unterschiedlichen Signalkomponenten der Gehirnwellen zu erfassen und die ermittelten Intensitäten der einzelnen Signalkomponenten miteinander in Beziehung zu setzen und zu vergleichen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Verhältnisse der Intensität von Alpha- Rhythmus-Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus-Signalkomponenten zur Intensität der gesamten Signalkomponenten ermittelt wird.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, ein für die jeweilige Situation des Spielers repräsentatives Signal unmittelbar bereitzustellen, so daß hierdurch fortlaufend Steuersignale für den Eingriff in das Computerspiel lieferbar sind, die den aktuellen Geistes- und Gemütszustand des Spielers berücksichtigen. Die Erfindung nutzt hierzu die Analyse der Alpha-Rhythmen, Beta-Rhythmen oder Theta-Rhythmen der Gehirnwellen aus und stellt die Dominanz oder auch Maxima für den gesamten in Frage kommenden Frequenzbereich fest. Hierdurch läßt sich der Zustand des Spielers exakt festlegen, der durch das Verhältnis der Intensitäten der einzelnen Rhythmen jeweils bezogen auf die gesamten Komponenten bestimmt wird. Hierzu kann einerseits eine Integralbildung erfolgen oder andererseits der Maximalwert in den einzelnen Rhythmusfrequenzbereichen ermittelt werden. Diese Art der rechnerischen Verarbeitung läßt sich durch die Gewinnung jeder der mehreren Frequenzkomponenten verzögerungsfrei ausführen.

Die Gehirnwellensignale können mittels an sich bekannten Sensoren, die an den unterschiedlichsten Stellen wie Ohren und der Hautoberfläche eines menschlichen Kopfes abgreifen, gemessen werden. Auch können Signalverarbeitungseinrichtungen eingesetzt werden, die neben Filterfunktionen auch z. B. die Leistungsspektren von Gehirnwellenbildern ermitteln.

Darüber hinaus umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung, die die z. B. üblicherweise manuell eingegebenen Spielsteuersignale durch Steuersignale ersetzt, die gemäß dem Zustand der gewonnenen biologischen Signale bestimmt werden. Diese Einrichtung kann je nach Art des gewünschten Spielverlaufs sowohl die manuell eingegebenen als auch alternativ die biologischen Steuersignale sowie auch beide Signalarten parallel berücksichtigen.

Da bei einem konventionellen Joy-Pad naturgemäß nicht alle Steuerleitungen gleichzeitig mit Information belebt werden, können jeweils die nicht belegten Informationsleitungen dazu verwendet werden, die auf der Grundlage der biologischen Information erzeugten Steuersignale zu übertragen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den grundlegenden erfindungsgemäßen Aufbau zeigt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für die Auslegung der Einrichtung zur Verarbeitung biologischer Signale in einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Auslegung einer Schalteinrichtung in Fig. 1 zeigt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung in Fig. 1 darstellt, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Wellenformereinrichtung für biologische Signale zum Übertragen biologischer Signale zur Schalteinrichtung der Fig. 4 zeigt.

Die Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die grundlegende Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 100 eine Steuersignaleingabevorrichtung, die eine Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale und eine Schalteinrichtung (Changeover-Einrichtung) 102 enthält. Ein Signal, das an einem Spieler 105 mittels eines (nicht dargestellten) Sensors detektiert worden ist, wird der Verarbeitungseinrichtung 103 zugeführt, und das von der Verarbeitungseinrichtung 103 ausgegebene Spielsteuersignal wird einem Spielgerät 104 über die Schalteinrichtung 102 zugeführt.

Die Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale ist eine Einrichtung, die von einem Sensor detektierte biologische Signale analysiert, Signalkomponenten in jeder mehrerer Frequenzkomponenten des biologischen Signals auf der Grundlage der Analyseergebnisse gewinnt, den Zustand des biologischen Signals ermittelt, indem sie die Signalkomponenten jedes der Frequenzkomponenten einer vorbestimmten Verarbeitung unterzieht, und ein vorbestimmtes Spielsteuersignal gemäß dem Zustand des biologischen Signals erzeugt.

Die Schalteinrichtung 102 ist so aufgebaut, daß Signale (Signale von einer Spieleingabeeinrichtung wie einem sogenannten Joy-Pad mit Steuerarmen und Knöpfen) von der Spieleingabeeinrichtung 101, in diesem Ausführungsbeispiel einem Joy-Pad als einer normalen manuellen Eingabeeinrichtung zur Schalteinrichtung 102 übertragen werden können. Die Einrichtung 102 ist dazu ausgelegt, zu ermöglichen, daß die Joy-Pad-Signale und Spielsteuersignale von der Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale dem Spielgerät 104 durch OR-Verknüpfungen oder geeignete andere Um- oder Überschaltungen dieser Signale zugeführt werden können.

Mit dem obigen Aufbau wird das Spielsteuersignal im Verarbeitungsabschnitt 103 für biologische Signale auf der Grundlage des biologischen Signals erzeugt, das vom Spieler 105 übertragen wird. Das auf diese Weise erzeugte Spielsteuersignal wird dem Spielgerät 104 zur Steuerung des Spiels über die Schalteinrichtung 102 zugeführt. Hierdurch kann das Spiel gemäß dem Zustand von biologischen Signalen wie beispielsweise Gehirnwellen gespielt werden, ohne daß der Spieler die Knöpfe oder Tasten des Joy-Pads 101 betätigen muß.

Auf diese Weise können auch kranke oder alte Personen, deren Bewegungsnerven in Mitleidenschaft gezogen sind, das Spiel gewinnen, oder es können sogar körperbehinderte Personen das Spiel uneingeschränkt genießen. Darüber hinaus kann der Konzentrationsgrad bezüglich der Aufmerksamkeit des Spielers auf den Ausgang des Spiels reflektiert werden und sich in diesem widerspiegeln. Im zuvor erwähnten Golfspiel beispielsweise wird das Spielsteuersignal so erzeugt, daß die Richtung des Balls stabilisiert wird (d. h., daß der Ball gerade fliegt), wenn der Konzentrationsgrad an Aufmerksamkeit durch den Spieler hoch ist (d. h., wenn ein biologisches Signal, das einen derartigen Zustand widerspiegelt, übertragen wird), oder daß die Richtung des Balls instabil wird (d. h. der Ball zur Seite geschlagen wird oder beispielsweise einer Parabel folgt oder anderen bogenförmigen Bahn), wenn der Konzentrationsgrad an Aufmerksamkeit des Spielers gering ist (wenn der Spieler erregt ist). Infolgedessen kann der Spieler ein Gefühl erfahren, das einem Gefühl gleichkommt, das er (oder sie) erfahren würde, wenn er tatsächlich Golf auf einem Golfplatz spielen würde.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, in dem Gehirnwellen eines Spielers als biologische Signale ausgenutzt werden, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 erläutert.

Im allgemeinen beziehen sich Gehirnwellen auf Potentialänderungen, die an der Oberfläche des menschlichen Gehirns abgenommen werden (5 bis 20 µV Spitze-zu-Spitze) und zwar frequenzmäßig ausgedrückt. Der Gehirnwellenbereich von 0,5 bis 30 Hz wird medizinisch in bekannter Weise in vier Bänder von δ (Delta), R (Theta), α (Alpha) und β (Beta)-Rhythmen klassifiziert.

Jedes der Gehirnwellenbänder beinhaltet psychologisch ausgedrückt folgendes:

(1) Delta-Rhythmus:
0,5 bis 3,5 Hz ist einem Schlafzustand zuzuordnen. Dieser Rhythmus tritt auf, wenn ein normaler menschlicher Erwachsener im unbewußten oder tiefen Schlafzustand verweilt.

(2) Theta-Rhythmus:
3,5 bis 7,5 Hz ist mit einem leichten Schlaf oder Schlummern verbunden und tritt auf, wenn ein erwachsener Mensch sich entspannt oder sich im Zustand des Hinüberdämmers zwischen Schlaf und Bewußtsein befindet.

(3) Alpha-Rhythmus:
7,5 bis 13,5 Hz repräsentiert den konzentrierten Zustand des Gehirns. Dieser tritt auf, wenn eine Person denkt und dabei beispielsweise Phantasie entwickelt, wobei das Gehirn effizient arbeitet.
(4) Beta-Rhythmus:
13,5 bis 30,5 Hz ist einer Person zuzuordnen, die sich in einem angespannten Zustand befindet. Dieser Zustand tritt auf, wenn die Person beispielsweise auf Informationen der Umwelt reagiert oder ihr tägliches Leben voller Anspannung, Furcht oder Erregung führt.

Beim Alpha-Rhythmus als Grundparameter wird der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus das Gehirnwellenspektrum um mehr als 70% dominiert, als Alpha-Rhythmus-dominanter Zustand bezeichnet, wobei der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus 50 bis 70% dominiert, als Alpha-Rhythmus-halbdominanter Zustand bezeichnet wird, der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus 25 bis 50% dominiert, als gemischter Alpha-Rhythmus-Zustand bezeichnet wird und der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus nur 0 bis 25% Dominanz zeigt, als Alpha-Rhythmus schwacher Zustand bezeichnet wird. Der Zustand der Gehirnwellen (biologischer Signale) kann durch diese Klassifikation ausgedrückt werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für den Aufbau der Verarbeitungseinrichtung für biologische Signale in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In Fig. 2 bezeichnet 10 das Gehirn eines Spielers; 11 dessen Nase; 12 und 13 dessen Ohren; 14 bis 18 Sensoren, die am Kopf 10 zur Extraktion der Gehirnwellen angebracht sind, und 21 bis 24 spezielle Einheiten. In den Einheiten 21 bis 24 sind ein Differenzverstärker 31, ein Tiefpaßfilter 32 (mit einer Grenzfrequenz von 0,5 Hz), eine Abtasteinrichtung 34 und ein Photokoppler von 30,5 Hz), in Hochpaßfilter 33 (mit einer Grenzfrequenz 35 in dieser Reihenfolge verbunden und in der Verarbeitungseinrichtung eingebaut. Signale vom Photokoppler 35 werden einem Computer 36 zugeführt.

Die Verbindung erfolgt so, daß die Wechselsignale von den Sensoren 14 und 16 einerseits dem Differenzverstärker 31 der Einheit 21 zugeführt werden. Obwohl in dieser Figur nicht dargestellt, erfolgt die Verbindung auch so, daß die Wechselsignale vom Sensor 16 als die Referenzsignale den Differenzverstärkern der Einheiten 22 bis 24 zugeführt werden, und daß die alternierenden Signale von den Sensoren, 15, 17 und 18 den Differenzverstärkern der Einheiten 22 bis 24 ebenfalls zugeführt werden. In diesem Fall kann die Anzahl von am Kopf 10 anzubringenden Sensoren 14 bis 18 geeignet gewählt werden. Die Anzahl von für einen Spieler vorzusehenden Einheiten wird entsprechend der Anzahl von an ihm (oder ihr) abgebrachten Sensoren festgelegt. Demgemäß ist, wenn eine Mehrzahl von Spielern gleichzeitig spielen soll, die erforderliche Anzahl von Einheiten 21 bis 24 das Produkt der Anzahl von Sensoren (wie bereits erwähnt) und der Anzahl von Spielern.

In Fig. 2 wird das Wechselsignal, das mittels des Sensors 16 vom Ohr 13 extrahiert worden ist, dem Differenzverstärker 31 der Einheit 21 zugeführt, während das andere Wechselsignal, das vom Kopf 10 mittels des Sensors 14 extrahiert wird, ebenfalls dem Differenzverstärker 31 zugeführt wird. Das resultierende Differenzsignal vom Verstärker 31 wird dem Tiefpaßfilter 32 und dem Hochpaßfilter 33 zugeführt. Da Signalkomponenten mit Frequenzen über 30,5 Hz im Tiefpaßfilter 32 abgeschnitten werden und solche Signalkomponenten mit Frequenzen geringer als 0,5 Hz im Hochpaßfilter 33 herausgefiltert werden, werden der Abtasteinrichtung 34 Signalkomponenten im Frequenzbereich von 0,5 bis 30,5 Hz im Differenzsignal vom Differenzverstärker 31 zugeführt.

Die Abtasteinrichtung 34 tastet die ihr zugeführten Signale ab und unterwirft sie einer A/D-Wandlung. Die Abtastergebnisse werden dem Rechner oder Computer 36 über den Photokoppler 35 zugeführt, um Signalkomponenten einer Vielzahl von Frequenzkomponenten (beispielsweise jeweils mit 1 Hz Breite) zu extrahieren.

In den übrigen Einheiten 22 bis 24 erfolgen vergleichbare Verarbeitungen.

Durch die vorgenannte Verarbeitung können Gehirnwellen so analysiert werden, daß ein vorbestimmter Frequenzbereich extrahiert wird, und es können hierdurch Signalkomponenten für jede Frequenzkomponente gewonnen werden.

Eine Patentanmeldung, die Einrichtungen zur Gewinnung von Signalkomponenten in jedem Frequenzbereich beschreibt, ist bereits als US-Patentanmeldung Nr. 07/794,526 eingereicht worden. Diese Anmeldung ist gleichzeitig Inhalt der vorliegenden Anmeldung, um auf die hier nicht beschriebene Einrichtung zurückgreifen zu können.

Darauffolgend bestimmt der Computer 36 den Zustand der Gehirnwellen mittels einer vorbestimmten Verarbeitung, um Spielsteuersignale zu erzeugen. Dabei bestimmt der Computer 36 im vorliegenden Ausführungsbeispiel, ob die Gehirnwelle zu einem gegebenen Zeitpunkt einen Alpha-Rhythmus dominanten Zustand widerspiegelt (entsprechend dem Konzentrationszustand), den Beta-Rhythmus dominanten Zustand (entsprechend dem Erregungszustand) oder dem Theta-Rhythmus dominanten Zustand (entsprechend dem Entspannungszustand). Diesbezüglich wird der Zustand einer Gehirnwelle durch die folgende Gleichung gewonnen:

In dieser Gleichung ist der Nenner die Gesamtsumme der Signalkomponente der gesamten Frequenzkomponenten (0,5 Hz bis 30,5 Hz), und der Zähler ist die Gesamtsumme der Signalkomponenten im Alpha-Rhythmus-Band. Mit anderen Worten bezeichnet P das Verhältnis des Integrals der Alpha-Wellen-Signalkomponenten zum Integral der gesamten Signalkomponenten. Wenn P beispielsweise 0,70 ist, ist die Gehirnwelle die Alpha-Rhythmus-dominante Welle.

Durch eine Verarbeitung der Gehirnwelle bezüglich von Beta- und Theta-Wellen kann in vergleichbarer Weise bestimmt werden, ob die Beta-Rhythmus-Dominanz oder die Theta-Rhythmus- Dominanz vorliegt. In diesem Ausführungsbeispiel wird vorausgesetzt, daß der Delta-Rhythmus nicht in Betracht zu ziehen ist, da der zugeordnete Zustand Schlaf bedeuten würde. Bei Verwenden der Mittel zur Bestimmung der Dominanzart einer Gehirnwelle auf der Grundlage des Verhältnisses von Integralen wird die Dominanzart für eine Gehirnwelle exakter bestimmt als mit anderen konventionellen Mitteln, die auf (der Gesamtsumme von) den Absolutwertbeträgen der Signalkomponenten beruhen. Während das Basieren auf Absolutwerten die Beeinflussung durch Meßbedingungen beinhaltet, woraus instabile Ergebnisse resultieren, vermeidet das Zurückgreifen auf das Verhältnis von Integralen solche Unzulänglichkeiten.

Ferner kann die folgende Gleichung anstelle der zuvor erwähnten Methode, die das Verhältnis von Integralen verwendet, benutzt werden:

Peak_alpha = max (P_alpha(f))

Diese Gleichung bedeutet, daß der Maximalwert der Signalkomponenten für die Frequenzkomponenten (7,5 Hz bis 13,5 Hz) im Alpha-Rhythmus-Band als die Spitze oder das Maximum (Spitzen- oder Maximalwert) des Alpha-Rhythmus betrachtet wird. Indem man Beta- und Theta-Rhythmus einer vergleichbaren Verarbeitung unterzieht, können die Maxima der Beta- und Theta-Rhythmen bestimmt werden.

Dann wird das Verhältnis P′ des Alpha-Rhythmus-Maximums zur Gesamtsumme aller Maxima durch die folgende Gleichung ermittelt:

P′ = α/(α+β+R),

worin α, β und β die Maxima der Alpha-, Beta- und Theta- Rhythmen sind. Ist P′ beispielsweise 0,70, kann geschlossen werden, daß die Gehirnwelle eine Alpha-Rhythmus dominante Welle ist. Durch Ausführen ähnlicher Verarbeitungen für die Beta- und Theta-Rhythmen kann ebenfalls ermittelt werden, ob die Gehirnwelle Beta-Rhythmus dominant oder Theta-Rhythmus dominant ist.

Durch Verwenden einer Einrichtung zum Bestimmen der Dominanzart der Gehirnwelle durch Zurückgreifen auf Verhältnisse von Maximalwerten kann die Dominanzart exakter als durch das Verhältnis von Integralen gebildet werden, weil das Integralverhältnis durch Filterbankeigenschaften beeinträchtigt werden kann, während der Einsatz des Maximalwertverhältnisses derartige Beeinflussung eliminieren kann.

Darauffolgend erzeugt der Computer 36 Spielsteuersignale gemäß dem Gehirnwellenzustand abhängig von den einzelnen Rhythmussignalen oder auch Kombinationen der α-, β- und R-Signale.

Auf einem TV-Schirm dargestellte Computerspiele können grob in Rollen-Spiele bzw. Funktionsausübungs-Spiele, Schieß- oder Jagd-Spiele, Aktions-Spiele, Simulations-Spiele usw. unterteilt werden.

Spielsteuersignale werden unter Verwendung der biologischen Signale derart erzeugt, daß z. B. die folgende Spielsteuerung für jede Spielart erwirkt werden kann.

(A) Steuerung für Rollen-Spiele bzw. Funktionsausübungs-Spiele

Wenn in dieser Art von Computerspielen eine Selektionsanforderung erzeugt wird, ändert im allgemeinen die Selektion einen dreier alternativer Schritte oder Möglichkeiten die Spielentwicklung, wobei das Spiel dem Ende genähert wird. In dieser Erfindung wird demgemäß an Hand des Konzentrationsgrades der Aufmerksamkeit des Spielers zum Zeitpunkt der Selektion ermittelt, ob die Selektion nach sorgsamer Erwägung oder aufs Geratewohl und zufällig erfolgte, und es wird die darauffolgende Entwicklung des Spiels geändert und Spielparameter oder -eigenschaften so modifiziert, daß Schätze, Schatzfunde und Waffen entsprechend dem Konzentrationsgrad der Aufmerksamkeit des Spielers auch dann ausgewechselt werden, wenn eine richtige Beurteilung oder Entscheidung getroffen wurde.

(1) Konzentrationszustand (Alpha-Rhythmus-dominant)

- Die Rate der Verbesserung in der Stärke des Spielers wird erhöht (beschleunigt).

- Die Stärke oder Leistung von Waffen wird entsprechend geändert.

- Die Häufigkeit der Suggestion von Orten der Schätze wird erhöht.

(2) Erregungszustand (Beta-Rhythmus-dominant)

- Es erscheinen starke Feinde.

- Die Waffe in der Hand wird schwächer.

(3) Relaxationszustand (Theta-Rhythmus-dominant)

- Der Spieler im entspannten Zustand wird leicht durch den Feind geschlagen.

(B) Steuerung für Schießspiele (1) Konzentrationszustand (Alpha-Rhythmus-dominant)

- Ein Schuß oder eine Schußsalve werden von der spielereigenen Ebene ausgelöst.

- Die Stärke und Leistung der Waffen werden verbessert.

- Es wird eine Abschirmwand vorgesehen.

- Der Feind wird schwächer.

(2) Erregungszustand (Beta-Rhythmus-dominant)

- Es werden von der spielereigenen Ebene aus keine Schüsse abgefeuert.

- Die Leistung und Stärke der Waffen wird verringert.

- Die Abschirmwand verschwindet.

- Der Feind wird stärker.

- Es kann kein stabiles Ziel anvisiert werden.

(3) Relaxationszustand (Theta-Rhythmus-dominant)

- Die Entwicklung des gesamten Spiels wird langsamer.

- Verbündete nehmen zu.

(C) Steuerung für Aktionsspiele

Unter verschiedenen Computerspielen sind die Aktionsspiele die meistverbreiteten. Solche, die den Schirminhalt verschieben können, sind populärer als solche mit statischem Schirminhalt.

(1) Konzentrationszustand (Alpha-Rhythmus-dominant)

- Der Spieler selbst wird leistungsfähig und stark, wenn seine Fähigkeit, zu springen und zu attackieren vermehrt wird und seine Bewegung agiler wird.

- Die Anzahl von Feinden wird geringer.

(2) Erregungszustand (Beta-Rhythmus-dominant)

- Die Anzahl von Feinden und deren Offensivleistung werden erhöht.

- Die Offensivleistung und andere Faktoren des Spielers werden herabgesetzt.

(3) Relaxationszustand (Theta-Rhythmus-dominant)

- Obwohl die Bewegung des Spielers langsam wird, kann er ein Ziel exakter anvisieren.

(D) Steuerung für Simulationsspiele

Die meisten Simulationsspiele simulieren Sportarten, beispielsweise Autorennen. In einem konventionellen Typ von Golfspiel als einem Beispiel für solche Simulationsspiele ändert sich die Spielentwicklung gemäß der Zeitfolge, mit der der Spieler den Schalter oder Knopf drückt, um den Golfball auf dem Schirm zu schlagen. In dieser Erfindung wird demgegenüber ein Steuersignal, das dem Konzentrationsgrad des Spielers entspricht, eingegeben, so daß die Steuerung so erwirkt werden kann, daß der Flug oder das Verhalten des Golfballes gemäß dem Konzentrationsgrad des Spielers geändert werden können.

(1) Konzentrationzustand (Alpha-Rhythmus-dominant)

Das Richtung des Balls ist stabilisiert (der Ball fliegt geradeaus).

- Der Flug des Balls wird auf eine maximal mögliche für den Klub verwendete Flugweite bzw. Flugwucht gesteigert.

- Der Flug des Balls differiert gemäß dem Grad des Alpha-Rhythmus.

(2) Erregungszustand (Beta-Rhythmus-dominant)

- Die Richtung des Balls wird instabil; der Ball kann abgelenkt oder z. B. schleifenartig fliegen.

- Der Flug des Balls ist kurz; der Ball kann getopped oder entsprechend ebenfalls abhängig vom Grad der Erregung gestört oder unterbrochen werden.

Die Erfindung kann nicht nur auf Golfsimulationsspiele angewandt werden, sondern auch auf jedwede anderen Simulationsspiele wie Tennis oder Baseball, wobei sich dem Spieler ein ähnliches Gefühl wie das vermittelt, das er beim tatsächlichen Spiel erfährt.

Der Computer 36 erzeugt Spielsteuersignale zur Bewirkung der zuvor erwähnten Steuerung gemäß dem Zustand der Gehirnwellen und führt sie dem Spielgerät 104 als Ausgangssignal der Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale gemäß Fig. 1 zu.

Der Computer 36, der die Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale bildet, kann auf der Geräteseite der Verarbeitungseinrichtung 103 oder auch im Spielgerät 104 der Fig. 1 vorgesehen sein. Im erstgenannten Fall ist die Schalteinrichtung 102 zwischen dem Computer 36 und dem Spielgerät 104 vorgesehen. Im letztgenannten Fall ist die Schalteinrichtung 102 zwischen dem Photo-Koppler 35 und dem Computer 36 vorgesehen.

Die Schalteinrichtung 102 ist aus den folgenden Gründen vorgesehen. In konventionellen Spielgeräten werden Joy-Pad- Signale in Form paralleler oder serieller Signale dem Spielgerät 104 zugeführt, und die Joy-Pad Signale (als Steuersignale) ändern die Spielentwicklung, wenn der Computer des Spielgeräts 104 sie beispielsweise alle 17 ms ausliest. In den konventionellen Spielgeräten ist die Anzahl der Signalleitungen auf einen geringen Wert zwischen nur 8 bis 15 beschränkt, weshalb die Datenmenge, die zu einem Zeitpunkt eingegeben werden kann, beschränkt ist.

8 bis 15 Signalzeilen sind nicht aureichend, um bis zu 1030 Steuersignale zu übertragen, wie sie für die Erfindung erforderlich sind. Um diesem Rechnung zu tragen, richtet die Erfindung ihr Augenmerk auf die Tatsache, daß die oberen und unteren Arme vom kreuzförmig ausgebildeten Knopf beliebiger für Spielgeräte eingesetzter Joy-Pads mechanisch niemals gleichzeitig eingeschaltet werden können. Dies bedeutet, daß beide Signalzeilen zum Übertragen von Steuersignalen für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung gleichzeitig auf EIN geschaltet werden, während auf Gehirnwellen basierende Steuersignale auf den jeweiligen anderen Signalzeilen (beispielsweise den Signalzeilen zum Übertragen von Steuersignalen für Links- und Rechtsbewegung durch die A- und B- Knöpfe oder den kreuzartige ausgebildeten Knopf) übertragen werden. Mit dieser Anordnung können Daten ohne Änderung der Hardware übertragen werden, indem die Software des Spiels dazu veranlaßt wird, daß die Daten auf den anderen Signalleitungen auf Gehirnwellen zurückgehende Steuersignale sind, und zwar über die simultane Einschaltung von Steuersignalen, die niemals im normalen Betrieb auftreten können. Diese Anordnung ermöglicht, die Austauschfähigkeit unter multiplen kommerziell zur Verfügung stehenden Computerspielgeräten beizubehalten.

Die Fig. 3 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung des Aufbaus der Schalteinrichtung 102 der Fig. 1. In Fig. 3 bezeichnen 40 bis 47 AND-Glieder, die parallel vorgesehen sind, so daß ein biologisches Signal und/oder ein Signal vom Joy-Pad jedwedem ihrer Anschlüsse zugeführt werden können. Dies bedeutet, daß die AND-Glieder 40 bis 47 so aufgebaut sind, daß das biologische Signal SBI jedem der Anschlüsse der AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 zugeführt werden kann, und daß die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL und SR jedwedem Anschluß der AND-Glieder 41, 43, 45 bzw. 47 zugeführt werden können.

Ferner sind die AND-Glieder 40 bis 47 so aufgebaut, daß das Ausgangssignal von einer (nicht dargestellten) Versorgungsquelle dem anderen der Anschlüsse der AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 über einen Widerstand R1 und ein NOT-Glied 54 zugeführt wird und daß das Ausgangssignal vom Widerstand R1 jeweils den anderen Anschlüssen der AND-Glieder 41, 43, 45 und 47 zugeführt wird.

48 bis 51 bezeichnen OR-Glieder, die so ausgelegt sind, daß die Ausgänge von den AND-Gliedern 40 und 41, die Ausgänge von den AND-Glieder 42 und 43, die Ausgänge von den AND-Gliedern 44 und 45 und die Ausgänge von den AND- Gliedern 46 und 47 jeweils mit den OR-Gliedern 48, 49, 50 bzw. 51 verbunden sind. Die Ausgangssignale der OR-Glieder 48 bis 51 werden dem Computer 39 des Spielgeräts über Signalleitungen LA, LB, LL und LR zugeführt.

52 und 53 bezeichnen OR-Glieder, die so aufgebaut sind, daß Signale SU und SD vom Joy-Pad jedem beliebigen ihrer Anschlüsse zugeführt werden können, und daß das Ausgangssignal vom Widerstand R1 über ein NOT-Glied 55 dem anderen der Anschlüsse zugeführt werden kann. SW1 bezeichnet einen Schalter, der in Serie zwischen dem Widerstand R1 und Masse E geschaltet ist. LU und LD bezeichnen Signalleitungen zum Übertragen von Joy-Pad-Signalen SU und SD, die so ausgelegt sind, daß die Ausgangssignale der OR-Glieder 52 und 53 dem Computer 39 zugeführt werden und daß die Signale einem im Computer 39 vorgesehenen Simultan-EIN-Detektorabschnitt 37 zugeführt werden. Die Bezugszahl 38 bezeichnet im Computer 39 installierte Spielsoftware.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels mit den zuvor dargelegten Merkmalen wird nun erläutert. In einem Zustand, in dem der Schalter SW1 ausgeschaltet ist, werden in Fig. 3 auch dann, wenn das biologische Signal SBI irgendeinem der Anschlüsse der AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 zugeführt wird, keine Ausgangssignale von den AND-Gliedern 40, 42, 44 und 46 vorliegen, da die anderen dieser Anschlüsse (die Anschlüsse auf der Seite des NOT-Gliedes 54) dieser AND-Glieder auf dem niedrigen Pegel liegen.

Da andererseits die Anschlüsse der AND-Glieder 41, 43, 45 und 47 auf der Seite des Widerstandes R1 auf dem hohen Pegel liegen, wenn die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL und SR eingegeben werden, werden diese von den OR-Gliedern 48 bis 51 ausgegeben. Wenn die Anschlüsse der OR-Glieder 52 und 53 auf der Seite des NOT-Gliedes 55 auf dem niedrigen Pegel liegen, befinden sich ferner die OR-Glieder 52 und 53 in einem Zustand, indem sie das Joy-Pad-Signal SU oder SD empfangen können. So erscheinen, wenn die jeweiligen Signale zugeführt werdne, Ausgangssignale an den OR-Gliedern 52 und 53. Es erscheinen jedoch an den OR-Gliedern 52 und 53 keine Ausgangssignale gleichzeitig. Demgemäß werden die Joy-Pad- Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD den OR-Gliedern 48 bis 53 zugeführt sowie dem Computer 39 über die Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU und LD, was es dem Spieler ermöglicht, ein Spiel zu spielen, das durch die Spielsoftware 38 bereitgestellt wird.

Falls der Schalter SW1 durch irgendeine geeignete Einrichtung eingeschaltet wird, wenn beispielsweise der Spieler den Schalter drückt, wird die Versorgungsschaltung mit dem Widerstand R1 kurzgeschlossen, wodurch die Ausgangsseite der NOT-Glieder 54 und 55 auf einen hohen Pegel gebracht wird und die AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 dazu bereitgemacht werden, geöffnet bzw. durchgeschaltet zu werden, wenn die Eingangssignale auf der anderen Seite auf einen hohen Pegel geändert werden, und die AND-Glieder 41, 43, 45, 47 werden geschlossen. Gleichzeitig werden die OR-Glieder 52 und 53 simultan eingeschaltet und der Simultan-EIN-Detektorabschnitt 37 im Computer 39 erfaßt diesen Zustand und zeigt der Gamesoftware 38 die Tatsache an, daß der Schalter SW1 auf EIN geschaltet worden ist. Hiermit wird das biologische Signal SBI von den vier AND-Gliedern 40, 42, 44 und 46 zu den vier Signalleitungen LA, LB, LL und LR über die entsprechenden vier OR-Glieder 48 bis 51 zugeführt. Auf diese Weise erkennt die Spielsoftware 38, daß das biologische Signal SBI übertragen worden ist.

Die Spielsoftware 38 arbeitet so, daß sie die Signale auf den Signalleitungen LA, LB, LL und LR in vorbestimmten Zeitintervallen (beispielsweise alle 17 ms) ausliest. In diesem Augenblick erfährt die Spielsoftware 38 aus der Notiz, die ihr vom Abschnitt 37 zur Detektion des simultanen EIN-Schaltzustandes wie oben beschrieben zukommt, daß die Signale auf den Signalleitungen LA, LB, LL und LR biologische Signale sind, führt eine vorbestimmte Verarbeitung zur Erzeugung von Steuersignalen aus, die anstelle der Spielsteuersignale entsprechend der ausgelesenen biologischen Signale wirken.

In diesem Fall können die drei folgenden Musterarten vorliegen, gemäß derer das Spiel durch die Steuersignale vom Computer 39 gesteuert wird.

(1) Erstes Muster

Für den Fall, daß das biologische Signal SBI ein Gleichsignal ist, das nur Ein- und Ausschaltperioden umfaßt, wobei der Alpha-Rhythmus sich beispielsweise als Standard auf 50% des gesamten biologischen Signals SBI beläuft, wenn das biologische Signal SBI den Signalleitungen LA, LB, LL und LR in der zuvor erwähnten Weise innerhalb einer vorbestimmten Zeit zugeführt worden ist, nachdem der Schalter SW1 in Fig. 3 auf EIN geschaltet worden ist, detektiert der Computer 39 das biologische Signal SBI auf jedweder der zuvor erwähnten vier Signalleitungen, um den Bildschirmmodus zu ändern oder umzuschalten. Dabei wird z. B. auf dem TV-Schirm "die Bewegung des Spielzeichenbildes langsam" oder "die Anzahl von Feinden, die den Spielcharakter konfrontieren, nimmt ab".

(2) Zweites Muster

In diesem Muster sind die biologischen Signale SBI mehrere Arten von Wechselsignalen spezifischer Arten, die beispielsweise durch den Modulationszustand unterschieden werden können. Wenn in diesem Fall irgendeines der verschiedenen Typen biologischer Signale SBI innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Einschalten des Schalters SW1 in Fig. 3 zugeführt wird, detektiert der Computer 39 das biologische Signal SBI auf jedweder der vier Signalleitungen LA, LB, LL und LR identifiziert dessen Typ und erzeugt ein Steuersignal, das aus einer Vielzahl von Spielsoftwareprogrammen eines für diesen biologischen Signaltyp relevanten Modus selektiert. Um dies zu erzielen, muß der Computer 39 eine Funktion beinhalten, die Art des biologischen Signals SBI zu identifizieren, wobei eine solche Funktion in der Figur nicht explizit dargestellt ist.

(3) Drittes Muster

In diesem Muster existieren vier Signaltypen als biologische Signale SBI, die bezüglich des Modulationszustandes verschieden sind und jeweils den Joy-Pad-Signalen SA, SB, SL und SR entsprechen. Nachdem in diesem Fall der Schalter SW1 der Fig. 3 eingeschaltet worden ist, erzeugt der Computer 39 ein Steuersignal, um Operationen gemäß dem Joy-Pad-Signal SA für das biologische Signal SBI durchzuführen, das beispielsweise über die Signalleitung SA zugeführt wird. In gleicher Weise erzeugt der Computer 39 Steuersignale zur Ausführung von Operationen gemäß den Joy-Pad-Signalen SB, SL und SR jeweils für die biologischen Signale, die über die anderen Signalleitungen LB, LL bzw. LR zugeführt werden. Auch in diesem Fall muß der Computer 39 eine Funktion zur Identifikation der Art des biologischen Signals SBI aufweisen.

Fig. 4 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung einer weiteren Ausführung der Schalteinrichtung aus Fig. 1.

Fig. 5 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung eines Ausführungsbeispiels der Wellenformereinrichtung für biologische Signale zum Übertragen von biologischen Signalen zur Schalteinrichtung in Fig. 4. In den Figuren sind mit zuvor beschriebenen Elementen der Fig. 3 übereinstimmende Elemente durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 5 wird im folgenden vor Fig. 4 beschrieben. In Fig. 5 bezeichnen 61 und 62 eine erste bzw. zweite Wellenformereinrichtung für biologische Signale, die sechs Arten SBIA, SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und SBID und sechs Arten biologischer Signale SBI1 bis SBI6 ausgegeben. Die erstgenannte Gruppe biologischer Signale SBIA bis SBID sind Gleichsignale, die identisch zu den Joy-Pad-Signalen SA, SB, SL, SR, SU und SD in Fig. 3 sind. Die letztgenannte Gruppe biologischer Signale SB1 bis SB6 sind demgegenüber Wechselsignale, die gemäß den Spielinhalten geeignet ausgewählt sind.

In der ersten Wellenformereinrichtung für biologische Signale 61, wird das Ausgangssignal einer (nicht dargestellten) Versorgungsquelle über den Widerstand R1 und ein NOT- Glied 63 eingegeben, während das Ausgangssignal vom Widerstand R1 direkt der zweiten Wellenformereinrichtung für biologische Signale 62 zugeführt wird.

Der zweiten Wellenformereinrichtung 62 wird auch das Ausgangssignal von der nicht dargestellten Versorgungsquelle über einen Widerstand R2 zugeführt. Ein Schalter SW2 verhindert, wenn er gedrückt ist, den Betrieb der zweiten Wellenformerschaltung 62.

In der Fig. 4 bezeichnen 63 bis 66 AND-Glieder, denen die biologischen Signale SBI1 bis SBI4 zugeführt werden und die Ausgangssignale an die OR-Glieder 48 bis 51 weitergeben. Die AND-Glieder 63 bis 66 sind so aufgebaut, daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 41, dem das Joy-Pad-Signal SA zugeführt wird, auch dem AND-Glied 64 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI2 zugeführt wird, und so, daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 43, dem das Joy-Pad-Signal SB zugeführt wird, auch dem AND-Glied 63 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI1 zugeführt wird. In vergleichbarer Weise sind die AND-Glieder 63 bis 66 so verschaltet, daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 45, dem das Joy-Pad- Signal SL zugeführt wird, auch dem Eingang des AND-Gliedes 66 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI4 zugeführt wird, und so, daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 47, dem das Joy-Pad-Signal SR zugeführt wird, auch dem AND-Glied 65 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI3 zugeführt wird.

Die Bezugszeichen 71 bis 76 bezeichnen AND-Glieder, die in derselben Weise wie oben beschrieben angeordnet sind. Die AND-Glieder 71 bis 76 sind so verschaltet, daß das Ausgangssignal von einer nicht dargestellten Versorgungsquelle einem beliebigen der Anschlüsse der AND-Glieder 71 und 74 über den Widerstand R1 und das NOT-Glied 54 zugeführt wird, und so, daß das Ausgangssignal vom Widerstand R1 irgendeinem Anschluß des AND-Gliedes 73 zugeführt wird. Das biologische Signal SBIU und SBI5, das Joy-Pad-Signal SU, die biologischen Signale SBID und SBI6 und das Joy-Pad-Signal SD werden den AND-Gliedern 71 bis 76 in der dargestellten Weise zugeführt. Die Ausgangssignale der AND-Glieder 76 und 73 werden den AND-Gliedern 72 und 75 zugeführt.

Die Ausgangssignale von den AND-Gliedern 71 bis 73 werden an ein OR-Glied 77 ausgegeben und die Ausgangssignale der AND-Glieder 74 bis 76 jeweils dem OR-Glied 78. Die Ausgangssignale der OR-Glieder 77 und 78 werden an die OR- Glieder 52 und 53 ausgegeben. Den anderen Anschlüssen der OR-Glieder 52 und 53 wird das Ausgangssignal vom Widerstand R1 über das NOT-Glied 55 und einen monostabilen Multivibrator 79 zugeführt. Die Bezugszeichen 81 und 86 bezeichnen DC/AC-Ermittlungsschaltungen, die im Computer 39 realisiert sind und mit den Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU bzw. LD verbunden sind, um zu ermitteln, ob die Signale auf diesen Signalleitungen Gleich- oder Wechselsignale sind.

Im Betrieb des zuvor erwähnten Systems der Fig. 4 und 5 läuft folgendes ab. Um nur die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD der Fig. 4 unter Verwendung des Joy-Pad 101 aus Fig. 1 einzugeben, wird der Schalter SW1 auf AUS geschaltet und der Schalter SW2 auf EIN. Dies veranlaßt die AND- Glieder 40, 42, 44, 46, 71 und 74 der Fig. 4, zu schließen, wodurch die erste und zweite Wellenformereinrichtung 61 und 62 für biologische Signale außer Betrieb gesetzt werden. So werden nur die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD den Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU und LD der Fig. 4 zugeführt, während Gleichspannungssignale SA, SB, SL, SR, SU und SD als Steuersignale vom Computer 39 übertragen werden, um den Fortlauf des Spiels zu bewirken.

Um nur die biologischen Signale SBIA, SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und SBID zu übertragen, werden beide Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet. Dies führt dazu, daß nur die AND-Glieder 40, 42, 44, 46, 71 und 76 der Fig. 4 einschaltbereit werden und die verbleibenden AND-Glieder geschlossen sind. Wenn sich das Ausgangssignal vom NOT-Glied 55 auf einen hohen Pegel ändert, wird der Simultan-EIN-Detektorabschnitt 37 durch das Ausgangssignal vom monostabilen Multivibrator 79 über die OR-Glieder 52 und 53 und die Signalleitungen LU und LD dazu veranlaßt, der Spielsoftware die Ergebnisse anzuzeigen.

So werden die sechs Arten von biologischen Signalen (Gleichspannungssignalen) SBIA, SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und SBID entsprechend den sechs Arten von Joy-Pad-Signalen SA, SB, SL, SR, SU und SD von der ersten Wellenformereinrichtung 61 über die geöffneten AND-Glieder 40, 42, 44, 46, 71 und 74 und die OR-Glieder 48 bis 51, 77, 78, 52 und 53 zu den Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU und LD übertragen. Dementsprechend werden diese Signale von den DC/AC-Ermittlungsschaltungen 81 bis 86 innerhalb des Computers 39 als Gleichspannungssignale identifiziert und die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD, die Gleichspannungssignale sind, werden als Steuersignale übertragen, um den Fortgang des Spiels zu erwirken, wie im Fall der zuvor erwähnten Übertragung nur von JOY-Pad-Signalen.

Im folgenden wird die gleichzeitige Übertragung von Joy-Pad-Signalen und biologischen Signalen erläutert. In diesem Fall sind die Schalter SW1 und SW2 auf AUS geschaltet. Infolgedessen ist die erste Wellenformerschaltung 61 für biologische Signale der Fig. 5 im außer Betrieb gesetzten Zustand und die zweite Wellenformerschaltung 62 ist in den Betriebszustand gesetzt, wobei sie die Wellen oder Kurven der sechs Arten von biologischen Signalen SBI1 bis SBI6 formt. Die biologischen Signale SBI1 bis SBI6 sind modulierte Wechselsignale, wie in Fig. 5 dargestellt. Andererseits sind die AND-Glieder 40, 42, 44, 46, 72 und 75 der Fig. 4 sämtlich geschlossen, so daß biologische Signale SBIA, SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und SBID, die Gleichsignale sind, nicht eingegeben werden. Da die anderen, nicht oben erwähnten AND-Glieder einschaltbereit sind, können die Joy-Pad- Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD, die Gleich- oder Gleichspannungssignale sind, und die biologischen Signale SBI1 bis SBI6, die Wechsel- oder Wechselspannungssignale sind, parallel eingegeben werden. In diesem Fall kann der Computer 39, der die DC/AC-Ermittlungsschaltungen 81 bis 86 aufweist, ermitteln, ob selbst diese von denselben Signalleitungen übertragenen Signale Joy-Pad- oder biologische Signale sind, und überträgt sie als unterschiedliche Steuersignale zum Spielgerät.

Da der Computern 39 eine Signalidentifikationsfunktion gemäß obiger Beschreibung aufweist, besteht keine Notwendigkeit, im Fall der Fig. 5 vollständig von Joy-Pad-Signalen auf biologischen Signale umzuschalten. Während eines der Joy-Pad- Signale übertragen wird, können die biologischen Signale unter Verwendung anderer leerer (unbenutzter) Signalleitungen übertragen werden. Dies geht deshalb, weil Kombinationen von Signalleitungen LA und LB, LL und LR sowie LU und LD niemals als Funktion des Joy-Pad simultan benutzt werden und biologische Signale unter Verwendung der leeren (unbenutzten) Signalleitungen der sowieso für den Joy-Pad vorgesehenen Leitungen übertragen werden können.

Durch den oben beschriebenen Systemaufbau gewährleistet die Steuereingabevorrichtung für Computerspielgeräte nicht nur die Aufrechterhaltung einer Austauschbarkeit mit anderen Spielsoftwareprogrammen, sondern kann auch Steuersignale auf der Grundlage sowohl von Joy-Pad-Signalen als auch biologischen Signalen verwenden. In einem Golfspiel kann beispielsweise "Schlagen des Balls" über das Joy-Pad 101 eingegeben werden, während die Richtungsgebungsmöglichkeiten und andere Parameter des Balls gemäß biologischer Signale bestimmbar sind.

Es wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, und es sind zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich, ohne von der Erfindungsidee oder vom Schutzumfang abzuweichen.

So kann z. B. das Integralverhältnis usw. zum Bestimmen des Zustandes von Gehirnwellen, das im Ausführungsbeispiel auf 70° vorausgesetzt wurde, (gemäß den jeweiligen Inhalten der Spiele) geeignet geändert werden. Ferner kann der Gehirnwellenzustand durch andere Mittel als das Verhältnis von Integralen usw. ermittelt werden. Beispielsweise kann die Zone, in der der maximale Integralwert gewonnen wird, indem die Frequenzkomponenten in jeder Zone des Alpha-Rhythmus integriert werden, als die Alpha-Rhythmus dominante Zone vorausgesetzt werden, oder es kann die Zone, zu der der Maximalwert der Frequenzkomponenten gehört, als die Alpha-Rhythmus dominante Zone vorausgesetzt werden.

Computerspielgeräte können solche sein, die abweichend von denen, die für die sogenannten Spiele eingesetzt werden, z. B. zur Wahrsagung oder zur Diagnose des Zusammenpassens von Heiratskandidaten usw. dienen. Die erfindungsgemäßen Computerspielgeräte sind nicht auf solche beschränkt, die ausschließlich mit TV (Kathodenstrahlröhren)-Bildschirmen zu verwenden sind, sondern können auch solche sein, die beispielsweise auf Flüssigkristalldisplays beruhen.

Biologische Signale können solche sein, die mittels Sensoren aus dem Pulsieren (und dem Koeffizienten dessen Änderung) oder Änderungen im Hautwiderstand infolge von Schweißabsonderung zusätzlich zu Gehirnwellen detektiert werden, und diese können einzeln oder in Kombination mit anderen biologischen Signalen zur Erzeugung von Steuersignalen ausgenutzt werden.

Wie oben beschrieben, ermöglicht die Erfindung, Spielsteuersignale auf der Grundlage von biologischen Signalen zu erzeugen und sie dem Computerspielgerät so zuzuführen, daß das Spiel ungeachtet der manuellen Geschicklichkeit der jeweiligen Spieler spielbar ist.

Werden als biologische Signale Gehirnwellensignale verwendet, so ist es möglich, nur z. B. die Alpha-Rhythmus- Zustandssignale bei der Erzeugung der Steuersignale für das Spiel zu berücksichtigen oder aber auch die Signalzustände mehrerer kombinierter Rhythmen in einer spielabhängigen Weise.

Claims (7)

1. Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät zur Eingabe von Steuersignalen in ein Computerspielgerät, das so aufgebaut ist, daß eigentümliche Operationen gemäß einer Mehrzahl von Spielsteuersignalen ausführbar sind, aufweisend:
eine Einrichtung zur Extraktion biologischer Signale eines Spielers in Form von Gehirnwellen;
eine Einrichtung zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale durch Ausführen einer vorbestimmten Verarbeitung der Signale und
eine Einrichtung zum Zuführen von Steuersignalen, die die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der ermittelten biologischen Signale ersetzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (103, 34, 35, 36) zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale Signalkomponenten jeder mehrerer Frequenzkomponenten der extrahierten biologischen Signale gewinnt und den Zustand der biologischen Signale auf der Grundlage des Verhältnisses der Intensitäten von Alpha-Rhythmus-Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus- Signalkomponenten ermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Extraktionseinrichtung für biologische Signale ein Tiefpaßfilter (32) und ein Hochpaßfilter (33) umfaßt, so daß die rechnerische Verarbeitung durch Extraktion biologischer Signale erfolgt, deren Frequenzen niedriger als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters und höher als die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form eines Integralverhältnisse gewonnen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten und Theta- Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form des Verhältnisses der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus zur Gesamtsumme der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus gewonnen wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spielsteuersignale Schalteinrichtungs-Ausgangssignale umfassen, die durch manuelle Betätigung einer Schalteinrichtung (102) erzeugt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungs-Ausgangssignale und Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) unter einem selektiv schaltbaren Modus zugeführt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungsausgangssignale und die Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) parallel zugeführt werden.