論 文
ド ラ イ ブ シ ミ ュ レ ー タ操 作 中の 瞳 孔 変 化 と視 点 移 動
Eye-movements
and
Pupillary
Changes
高 橋
功
Abstract
Eye-movement
Because
load
during
size
indicate
time
spent
they
simulated
that
pupillary
the
input
driving
the
gazing
and
reflect
was
cognitive
was
less
evaluated
load
than
change
in
few
using
have
been
they
Minoru
used
can
as
be
eye-movement
increases
what
task's
cases.
山
Takahashi•õ,
of information,
is
Simulated
次 †,中
Koji
analyses.
during
coupled
and
as
with
indices
indices
of
pupillary
a task.
実 ††,正 会員
Nakayama•õ•õ
behavioral
used
Driving
In
in
and
changes.
The
addition,
the
水
Yasutaka
educational
a person's
清
and
behavioral
load.The
measured
cognitive
changes
saccade
rate
敬 †
Shimizu•õ
studies
cognitive
康
in
increased
pupillary
and
the
キ ー ワ ー ド:視 点 移動,瞳 孔 面 積,生 体 情 報,心 的負 荷,注 視 行動
1.
ま
え
が
必 要 が あ り,視 覚 情 報 に つ い て は,視
視 点 移 動 は,眼
き
る6).こ
球 運 動 の 指 標 と し て,人
に 多 く用 い られ て き た1).興
注 視 行 動 や,観
間の行 動分 析
味 や 関 心 を もつ 対 象 物 へ の
察 順 序 を 検 討 し た研 究 例3)も 多 い.視
移 動 の 変 化 を,定
点
量 的 に 計 測 し,行 動 を評 価 し た 例 の も
覚 的 注意 といわ れ
の 立 場 か ら,注 視 時 の 固 視 微 動 成 分 を 周 波 数 解
析 し,こ れ は 視 覚 的 注 意 の 指 標 と し て 検 討 され て い る7).
一方
,大 須 賀 らは,文 章 作 成 時 ツ ー ル 使 用 時 の 困 難 さ
を 心 拍 変 動 な ど の 生 体 情 報 を 用 い て 評 価 し た8).こ
う な 課 題 遂 行 に お け る,精 神 的 負 荷,精
のよ
神 的 負 担 は,心
的 負 荷(メ ン タル ワ ー ク ロ ー ド)と され て い る2).
あ る.
視 点 移 動 で は,規
則 的 に 眼 球 を 動 か す トラ ッ キ ン グ 作
業 を 課 し た 場 合 に,数
的,言
語 的,空
間的課題 を与 え る
瞳 孔 変 化 も心 的 負 荷 の 指 標 に な り得 る9).Beattyは,
記 憶 な どの 情 報 処 理 にお け る心 的負 荷 を 瞳孔 径 で評 価
とサ ッ カ ー ド の コ ン ト ロ ー ル が 乱 れ る こ とが 報 告 され て
し,心
い る5).三
は 負 荷 に 関係 す る こ と を 明 ら か に した1゜}.車 の 運 転 時 に
浦 は,実
際 に運 転 を行 わせ 運転 道路 の 混雑 度
と注 視 時 間 の 関 連 を検 討 し た6).
ま た,視
点 移 動 を評 価 指 標 と して 用 い る 場 合 に は,注
視 対 象 に よ る影 響 を考 慮 す る 必 要 が あ る.特
ど を 提 示 し た 場 合 に は,動
画な
きが 速 くな る と視 点 の 移 動 も
速 くな る こ とが 報 告 され て い る1).そ
を 検 討 す る 上 で は,注
に,動
の た め,評
価指 標
視 対 象 に よ る 影 響 も考 慮 す る必 要
的 負 荷 が 増 す と 瞳 孔 径 が 大 き くな り,そ の 変 化 量
お け る心 的 負 荷 を,実
際 の路 上 の運転 にお い て計測 評価
した 研 究 もあ る12).ま
た,文
BGMやCMの
と こ ろ で,眼
こ と か ら,情
球 運動 は視覚 情 報 の入力 過程 に関係 す る
報 処 理 の 状 態 を 推 定 で き る 可 能 性 が あ る.
こ の 情 報 処 理 を行 うた め に は,意
識 をその 情報 に 向け る
音 環 境 を与 え,音
以 上 の よ うに,視
子 情 報 通 信 学 会 教 育 工(学 研 究 会(ET98‑11)で
1999年4月22日
受 付,2000年6月12日
か し,心
†東 京 工 業 大 学
大学 院
(〒152‑8552東
併 用 し て 検 討 し た もの は 少 な い.ま
た 行 動 分 析 な ど で は,定
(〒152‑8552東
京 都 目黒 区大 岡 山2‑12‑1,TEL
(2-12-1,
O-okayama,
Meguro-ku,
and
Tokyo
Technology,
152-8852,
Tokyo
In-
Japan)
††CRADLE(The
Center for Research And Development of Educational technology), Tokyo Institute of Technology
(2-12-1, O-okayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8852, Japan)
映 像 情 報 メ デ ィア 学 会 誌Vol.54,
No.9,
研 究 で は,課
題 と し て ド ラ イブ シ ミュ レ ー
孔 面 積 と視 点 移 動,瞬
pp.1323〜1329
に,注
運 転 者 へ の 影 響 を 検 討 し た.本
03‑5734‑3234)
Science
点移 動 を用 い
討 は少 ない 。
影 響 を定 量 的 に検 討 し た.特
03‑5734‑3232)
††東 京 工 業 大 学 教 育 工 学 開 発 セ ン タ ー
School
of Decision
†Graduate
stitute
of Technology
た,視
性 的 な 評 価 が 多 く,定 量 的 な 検
目へ の
採 録
社 会理 工 学研 究 科
京 都 目 黒 区大 岡 山2‑12‑1,TEL
間の
的 負 荷 を視 点 移 動 と 瞳 孔 面 積 の 両 者 を
タで 運 転 操 作 を行 わ せ,瞳
発 表
最 終 受 付,2000年7月3日
点 移 動 と瞳 孔 面 積 を 用 い て,人
心 的負 荷 や 視 覚 情 報 処 理 過 程 を検 討 し た 研 究 が い くつ か
そ こ で,本
1998年11月20日,電
読 速度 と瞳孔 面積 の 関
係 に よ っ て 検 討 した 研 究 も あ る11).
あ る.し
が あ る.
章 を 音 読 し て い る学 習 者 に
(2000)
意 や心 的負 荷 に よる
研 究 の 目的 を以下 に列 挙
す る.
・運 転 の 有 無 ,運 転 時 の 運 転 速 度,音
声 課題 に よる瞳
孔 面 積,視 点 移 動,瞬 目へ の 影 響 を 検 討 す る.
・運 転 中 に 音 声 課 題 を 行 わ せ た 場 合 の ,瞳 孔,視
動,瞬
目へ の 影 響 を,課
点移
題 回 答 前 と 回 答 後 を比 較 す る こ
(97)1323
図2
実験装置
Experimental
図1
A sample
of screen
of the
driving
simulation.
とで 検 討 す る.
な お,注
意 に は,情
分 に 関 わ る側 面,覚
報 の 選 択 に 関 わ る 側 面,注
醒 水 準 の3つ
い る6)、 本 論 文 で は,情
意 の配
の 側 面 が あ る と され て
報 の 選 択 や 配 分 に 関 わ る注 意 の
側 面 か ら検 討 す る.
2.
実
験
diagram.
提示画面
(1)
75km/h
(2)
125km/h
(3)
180km/h
運 転 時 の 画 面 変 化 に よ る 速 度 と 画 面 表 示 され る
速 度 を 比 較 し た.路
上 の 白 線 の 長 さ に 基 づ き,画
面 変 化 に よ る 速 度 を 推 定 し た と こ ろ,そ
方
72.1km/h,127.2km/h,177.1km/hで
法
れぞ れ
あ っ た.こ
の こ とか
ら,画 面 変 化 に よ る 速 度 と 画 面 常 時 の 速 度 は,ほ
2.1
実 験 シ ステ ムの構 成
し て い る と 判 断 で き る.し
コ ン ピ ュ ー タ に よ る ド ラ イ ブ シ ミュ レ ー タ(TIME
WARNER
INTERACTIVE,「RACE
GO!」)で
DRIVIN'a
擬 似 的 な 運 転 操 作 の 実 験 を 行 っ た.実
提 示 画 面 を 図1に
対 向 車,分
ド ル と ア クセ ル を 用 い た.被
ス 内 容 を 説 明 し,運
転操 作 には ハ ン
験 者 に は,あ
らか じめ コ ー
転 操 作 を 行 わ せ た.
実 験 装 置 の 概 要 を 図2に
示 す.シ
と被 験 者 頭 部 と の 距 離 を1mと
製EMR‑7)で
し て,ア
る.な
お,実
ィス プ レ イ
イマ ー ク レ コ ー
眼 球 運 動 を測 定 した.こ
の デ ィ ス プ レ イの 大 き さ は,視
角 で41.2゜
験 に お け る 運 転 時 間 は,次
の時
×31.4゜ で あ
節 の条 件 ご とに
と し た.
2.2
行 画 面 をVTRに
感 じ る 速 度 に 影 響 を 与 え る と予 想 され る.そ
ミュ レ ー タ で の 運 転 は,同
の た め,シ
じ運 転 速 度 に お い て も実 車 の
b. 音 声 課 題
心 的 負 荷 に よ る 影 響 を 調 べ る た め,運
声 課 題 を 与 え た.運
転 操作 以 外 に音
転 中 に 課 題 が 与 え られ れ ば,運
転操
作 以 外 の 情 報 処 理 活 動 が 必 要 と な り,心 的 負 荷 が 増 大 す
る.こ れ に よ っ て,瞳
され る.そ
こ で,運
孔 面積 や 視 点移 動へ の影 響が 予想
転 操 作 を 行 い な が ら 「九 九 」,「し り
た,運
転 な し条 件
下 に各 課題 の内
転 な し条 件 で は,運
転 操 作 を行 わ
収 録 し た もの を 提 示 し た.
(1)
課 題 な し:音 声 課 題 を 行 わ な い 条 件
(2)
九 九 二九 九 の 問 題 に 口 答 で 答 え る 条 件
(3)
し り と り:2〜3文
(1)
運転 な し条件
で 回 答 す る 条 件.実
(2)
運 転条 件
段 に 示 す.
(4)
字 の 単 語 に 対 し,し
面 の 動 き の 要 因 で あ る と 共 に,運 転 操
作 の 難 し さの 要 因 に な る.そ
タ の 運 転 速 度 を,3段
こ で,ド
ラ イ ブ シ ミュ レ ー
階 に 設 定 し た.こ
こでの 運転 速度
記 憶 二実 験 前 に2〜3文
ミュ レ ー タ画 面 上 で 示 され る運 転 速 度 で あ る.
字 の 単 語 の 組 合 せ10対
転 中 に与 え た単 語 に対 応す
る 単 語 を 再 生 させ る 条 件.実
を 図3下
りと り
験 に 用 い た 単 語 の 例 を 図3上
を 対 連 合 学 習 させ,運
b. 運 転 速 度
1324(98)
の振 動 等が 運 転 時 に
容 を説 明 す る.
し 条 件 を比 較 し た.運
とは,シ
こで,
だ し,実 車 と シ ミュ レ ー タ を 比 較 す る と,実 車 の
運 転 で は 視 覚 情 報 の 変 化 の 他 に,車
に お い て も 同様 の 音 声 課 題 を 与 え た.以
運 転 に よ る影 響 を検 討 す る た め に,運 転 条 件 と運 転 な
運 転 速 度 は,画
覚情 報 につ い て
面 表 示 の速度 を用 い る こ とにす
と り」,「記 憶 」 の 課 題 を 行 わ せ た.ま
実験 条件
a. 運 転 の 有 無
ず,走
運 転 速 度 に つ い て は,画
る.た
た が っ て,視
れ らの 速 度 で 運 転 し た 状 態 と な っ て い る.そ
運 転 よ り難 易 度 は 小 さい と考 え られ る.
ミュ レ ー タ 画 面 は,
37イ ン チ の 大 型 デ ィス プ レ イ に提 示 した.デ
90秒
験時の
示 す.こ の シ ミュ レ ー タで は,標 識 や
岐 路 な どが 次 々 と現 れ る.運
ダ(nac社
GO!
は,こ
ぼ 一致
験 に 用い た 単語 の例
段 に示す 。
これ ら の 課 題 の 提 示 ・回 答 方 法 は,運
及 ぼ さ な い よ う に,音
転 操 作 に影 響 を
声 提 示 され る 問題 に 口答 で 答 え
映 像 情 報 メ デ ィア 学 会 誌Vol,54,
No.9
(2000)
図4
The
図3
Examples
相対瞳孔面積の結果
result
of pupillary
changes.
課題 の 説 明
of two
type
tasks.
の 視 角 内 に 分 布 し た.次
に,眼
球 回転 角度 に よる瞳孔 面
積 の 理 論 値 と測 定 値 の 変 化 を検 討 した.視
る形 式 と し た.ま
隔 を10秒
た,い
ず れ の 課 題 も,各
と し て 実 験 を 行 っ た.課
(60dBSPL)と
題 の 音 声 は,運
転音
と もに 同 一 の ス ピ ー カ か ら提 示 し,全 体
の 音 圧 は65dBSPLと
5゜ 〜6° の 眼 球 回転 角 度 に よっ て 瞳 孔 面 積 は,理
類 の 運転 速 度で 実 験 を行 っ
験 者 は 男 子 大 学 生10名
で,い
ず れ も普 通 免 許 取
得 者 で あ る.た だ し,全 員 と も 日常 的 に 運 転 し て お らず,
大0.5%の
最 大1.3%の
面 積 減 少 を 示 し た.後 述 の よ う に 瞳 孔 は 相 対
3.1
孔
面
積
影 響 を 考 慮 す る必 要 は な い と判 断 した.
瞬 目の 検 出
イ ズ と な る.そ
瞳 孔 面 積 の 測 定 は,瞳
孔 を撮 影 す るた め の 光 学 系小
製EMR‑7)と,瞳
孔 面積 を測
定 す る電 子 回 路 系(浜 松 ホ トニ ク スPERCEPT
C3160)を
用 い た.こ
SCOPE
の シ ス テ ム に よ り,1/30秒
単位 で
孔 面 積 は 心 的 負 荷 だ け で な く提 示 画 面 の輝 度
変 化 に よ っ て も変 化 す る9).被
度 を1/30秒
験 者 に提 示 した 画 面 の 輝
ご と に 測 定 し た と こ ろ,平 均 が12.5cd/m2,
標 準 偏 差 が0.62cd/m2で
あ っ た.こ れ よ り,充 分 に 輝 度
変 化 は 小 さ い とい え る.な
お,一
均 輝 度 は14〜42cd/m2で
あ る.こ
般 的 なテ レビ画 像の 平
の 結 果 か ら,輝 度 変
化 に よ る 瞳 孔 面 積 の 補 正 は 必 要 な い と判 断 した.瞳
積 は,測
孔面
定 し た 瞳 孔 面 積 を各 被 験 者 ご と に標 準 化 し,相
孔 面積 の測 定値 が 急 激 に減少 し
積,視
目発 生 中 す べ て の 瞳 孔 面
点 移 動 の デ ー タ を 欠 損 値 と し,後
述 の分析 か ら除
い た.
し か し,瞬
目 は 注 意 を 向 け た り意 識 を 集 中 す る と発 生
が 抑 制 され た り,課 題 の 困 難 度 が 増 加 す る と瞬 目が 増 え
す 指 標 と し て,瞬
目が 用 い られ る14).そ
こ で,瞬
目に も
着 目 し 後 述 の 分 析 に 用 い た.
3.3
瞳孔 面積 の 結果
相 対 瞳 孔 面 積 の 結 果 を 図4に
示 す.グ
ラフの横軸 は音
声 課 題 の 種 類 を 示 し,縦 軸 は 瞳 孔 面 積 の 大 き さ を示 し て
い る.運 転 の 有 無 と運 転 速 度 を折 れ 線 グ ラ フ 別 に示 し た.
運 転 の 有 無 に つ い て み る と,「運 転 条 件 」 で は 「運 転 な
し 条 件 」 と 比 較 し て 全 体 的 に 瞳 孔 面 積 が 大 き い.次
に,
運 転 速 度 に つ い て み る と,「運 転 な し 条 件 」 で は 運 転 速 度
対 瞳 孔 面 積 と し て 評 価 指 標 に 用 い た.
な お,瞳
こで,瞳
点移 動 を評 価 す る上で ノ
る14).こ の よ うな 性 質 か ら,注 意 の 度 合 や 心 的 負 荷 を 示
瞳 孔 面 積 を 測 定 し た.
な お,瞳
孔 面 積,視
た 部 分 を瞬 目 と し て 判 別 し,瞬
瞳 孔面 積 の測 定
型 テ レ ビ カ メ ラ(nac社
の こ とか ら 眼 球 回転 角 度 に よ る
面 積 変 化 は 充 分 に 小 さ く,注 視 位 置 に よ る 瞳 孔 面 積 へ の
瞬 目 の 発 生 は,瞳
瞳
定 値 で は 平 均0.6%,
転 や 音 声 課 題 に よ っ て10〜20%
の 面 積 変 化 が 生 じ た.こ
3.2
運 転 経 験 は 同程 度 で あ る.
3.
面 積 減 少,測
論値 で平
均0.2%,最
瞳 孔 面 積 で 比 較 し,運
し た.
各 実 験 条 件 に お い て,3種
た.被
設問 の提 示 間
点 移動 に よる
孔 面 積 は 眼 球 の 回転 に よ っ て,実
際の 瞳孔 面
の 影 響 が 小 さ く,「運 転 条 件 」 で は 運 転 速 度180km/hの
積 と測 定 し た 瞳 孔 面 積 の 問 に 差 が 生 じ る.人 工 瞳 孔 を 用
条 件 で 瞳 孔 面 積 が 大 きい.音
い て,眼
と 「九 九 」 「し り と り」 「記 憶 」 の 順 に 瞳 孔 面 積 が 大 きい.
球 回 転 に よ る 瞳 孔 面 積 の 測 定 誤 差 を検 討 した 例
分 散 分 析 を 行 った 結 果,運 転 操 作 の 有 無 の 要 因が1%水
もあ る16).
本 実 験 は,注
視 位 置 変 化 に 伴 う眼 球 の 回 転 が,瞳
る 視 点 移 動 の 分 布 を検 討 し た.そ
論
直 方 向 の 分 布 と も95%が,画
孔面
準 で 有 意(F(1,239)=138.67,P<0.01)で
こで,本
実験 におけ
た,音
の 結 果,視
点移 動 は水
,P<0.01)で
積 へ 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 が あ る.そ
平,垂
声 課題 の種類 につ いて み る
面 中央 か ら5゜ 〜6°
文 □ ドライブシ ミュレータ操作 中の瞳孔変化 と視 点移動
声 課 題 の 要 因 も1%水
あ っ た.な
あ っ た.ま
準 で 有 意(F(3,239)=7.12
お.運
転 速 度 の要 因 は有 意で は
な か っ た(F(2,239)=1.29,P>0.10).そ
れ ぞ れ の交 互
(99)1325
図5
サ ッカー ドの平 均 移動 変 位
Mean
length
作 用 も有 意 で は な か っ た.こ
図6
of saccades.
Mean
れ よ り,運 転 の 有 無 と音 声
課 題 は 有 意 に 瞳 孔 面 積 に 影 響 を 与 え て い る.ま
た,交
互
作 用 は 有 意 で は な か った こ とか ら,そ れ ぞ れ の 要 因 は独
立 的 に 瞳 孔 面 積 に 影 響 を 与 え る こ とが わ か っ た.こ
うに,運
のよ
転 の 有無 や 音声 課題 を与 え るこ とで瞳孔 が増 大
し た 。 これ は,運
転 の 有 無,音
声 課 題が 共 に心 的負荷 に
な る こ と を 示 し て い る.
4.
視
点
移
分 に つ い て 分 析 を 行 っ た.
4.2
運 転速 度 の影 響
実 際 の 自動 車 の 運 転 で は,一
す る と,運
る').そ
こで,運
と し た.平
視 点 移 動 の 測 定 は 瞳 孔 面 積 と 同 時 に行 い,1/30秒
で 記 録 し た.測
まず,運
定 精 度 は,視
転 速 度,音
し た.そ
間隔
角 に し て0.1゜ で あ る.
ッ カ ー ド発 生 時 の 移 動 変 位 を 調 べ た.サ
れ は,測
定 値 の 分 散 を用 い て 比 較
の 結 果,「 運 転 な し条 件 」 「運 転 条 件 」 い ず れ に
お い て も,運 転 速 度,音
声課 題 に よる視 点の 分布 へ の影
響 は 分 散 分 析 の 結 果,有
意 で は な か っ た.
動 の 速 度 に よ っ て 判 別 し た.こ
が40deg/秒
り,サ
こで は,移
動 速度
以 上 の もの を サ ッ カ ー ド と し た15).こ
れよ
ッ カ ー ド と注 視 を分 離 した.
サ ッ カ ー ド は,注
下 に,発
こ で,サ
示 す.縦
軸 に 運 転 速 度 を 示 す.折
図5か
軸 に平均
れ 線 グ ラフ別 に 運
らわ か る よ う に,「運 転 条 件 」 に お い て 「運 転 な
し 条 件 」 よ り も平 均 移 動 変 位 が 大 き くな っ た.運
無 に つ い てt検 定 を 行 っ た 結 果,1%水
(t=3.13,df=218,P<0.01).ま
転 の有
準 で 有 意 で あ った
た,「 運 転 条 件 」 で は
「運 転 条 件 」 に つ い て,分
度 の 要 因 が1%水
ッ カ ー ドの 発 生 率 を 調 べ た.以
生 率 の 定 義 を 示 す.
散 分 析 を 行 っ た 結 果,運
転速
準 で 有 意(F(2,174)=6.37,P<0.01)
で あ っ た.
三 浦 は,実
意 の 切 り替 え の 度 合 い6)や ト ラ ッキ
ン グ 作 業 時 に 課 題 解 決 を 行 わ せ る と 乱 れ る こ とが 報 告 さ
れ て い る5).そ
れ を平均 移 動 変位
運 転 速 度 の 上 昇 に よ っ て 平 均 移 動 変 位 が 小 さ く な っ た.
視 点 移 動 に お け る顕 著 な移 動 成 分 で あ るサ ッカ ー ド
は,移
平 均 よ り算 出 した.こ
均 移 動 変 位 の 結 果 を 図5に
移 動 距 離,横
ッ
点 移 動 座 標 か らサ ッ カ ー ド成 分
転 の 有 無 と音 声 課 題 の 種 類 を 示 した.
声 課題 に よる視 点の 分布へ の影響
に つ い て 検 討 し た.こ
転 速度 が視 点移動 に与 え る影 響 を検 討
カ ー ドの 移 動 変 位 は,視
視点 移 動の 測 定
般 道路 と高速 道路 を比較
転 者 の視 点 の移 動 範 囲が 狭 くな る と い われ
す る た め,サ
動
of saccades.
よ る視 点 移 動 へ の 影 響 は な い と判 断 し,す べ て の 走 行 部
の 変 位(deg)の
4.1
サ ッ カー ドの 発 生 率
frequency
走行 時 の運転 と走行 時 の前 景 を運転 す るつ
も りで 見 せ た 場 合 の 注 視 時 間 を 比 較 し,2つ
の条 件 の視
覚 探 索 の 活 動 性 や 見 る 対 象 が 異 な る こ と を 示 唆 し た6).
本 実 験 に お い て も,「運 転 な し 条 件 」で は,「運 転 条 件 」 と 比
較 して,平
均 移 動 変 位 が 全 体 的 に 小 さ くな り,運 転 速 度
の 影 響(は有 意 で は な か っ た(F(2,44)=0.10,P>0.10).
こ れ は,運
運 転 中 の 視 野 画 像 は 刻 々 と変 化 す る.視
点 移 動 は,提
示 画 面 の 速 さや 変 化 に 影 響 され る こ とが 知 られ て い る1).
そ こで,提
示 し た 運 転 画 像 に よ る 影 響 を検 討 した.
ド ラ イ ブ シ ミ ュ レ ー シ ョン を 行 っ た 走 行 部 分 を,提
転 を 行 わ ない こ と に よ る,注
視 行動 の変化 と
考 え られ る.
4.3
運 転 の 有 無,音
声課 題の サ ッカ ー ドへの 影響
実 験 条 件 に よ る サ ッ カ ー ド発 生 の 変 化 を 調 べ た 。 各 条
件 に お け るサ ッ カ ー ド の発 生 率 の 結 果 を 図6に
示 す.縦
示 画 面 の 変 化 の 少 な い 直 線 部 分 と変 化 の 大 きい 曲 線
軸 に 視 点 移 動 の 発 生 率 を 示 し,横
部 分 に 分 類 し,そ
示 し た.=運 転 の 有 無 と運 転 速 度 は 個 別 に 示 し た.
較 し た.サ
い てt検
れ ぞ れ の 走 行 部 分 で の 視 点 移動 を比
ッ カ ー ド の 発 生 率 に つ い て,走
定 を 行 っ た 結 果,両
(t=0.74,df=370.3,p>0.10).こ
1326(100)
行部分につ
者 に よる違 い は な か った
れ よ り,走 行 部 分 に
軸 に音 声 課 題の種 類 を
ま ず,「 運 転 条 件 」 と 「運 転 な し 条 件 」 を 比 較 す る と,
「運 転 条 件 」 に お い て サ ッ カ ー ド の 発 生 率 が1%水
意(t=4.48,df=261,p<0.01)に
準 で有
増 大 し た.
映 像 情 報 メ デ ィア 学 会 誌Vol.54,
No.9
(2000)
図7
total
注視 延 べ 時 間 と瞬 目率
time
of gazes
and
図8
blinks.
Mean
ま た,音
声 課 題 を 与 え る と,発 生 率 が 増 大 し た.運
転
速 度 の 影 響 に つ い て は 「運 転 条 件 」,「運 転 な し条 件 」 共
に,運
転 速 度 に よ る 影 響 は み られ な か っ た.
「運 転 条 件 」 に つ い て,音
声 課 題 と運 転 速 度 を2要
と す る 分 散 分 析 を行 っ た 結 果,音
準 で 有 意(F(3,194)=4.44,P<0.01)で
し,運
因
声 課 題 の 要 因 は1%水
あ っ た.し
か
た,「 運 転 な し 条 件 」 で は,
い ず れ の 要 因 も有 意 で は な か っ た.
れ は,運
転 に よって提 示画 像
に 運 転 者 の 視 覚 的 な 注 意 が 向 け られ,サ
ッカ ー ドに よる
注 視 移 動 頻 度6)が 高 くな っ た た め と考 え られ る.
ま た,「 運 転 条 件 」 で は,音
増 大 した.こ
れ は,運
声 課 題 で 発 生 率が 有 意 に
転 と音 声 課 題 を 同 時 に 行 う こ と に
目とサ ッカー ド以外 の成 分 を注視
の 合 計 時 間 と し た.瞬
あ た りの 瞬 目 回 数 と し た.な
お,実
目率 は,一
秒間
験 時 間は いずれ の 条
注 視 延 べ 時 間 と瞬 目率 の 結 果 を 図7に
時 間 を左 縦 軸 を用 い 実 線 で 示 し,瞬
図7よ
示 す.注
視延 べ
目率 を右 縦 軸 を用 い
軸 に 音 声 課 題 の 種 類 を 示 し た.ま
折 れ 線 グ ラ フ 別 に,運
た,
り,「 運 転 な し 条 件 」 で は 「運 転 条 件 」 と 比
,277)=32.77,P<0.01).逆
準 で 有 意 に 減 少 し た(F(1
に,瞬
目率 は1%水
意 に 増 大 し た(F(1,273)=12.39,p<0.01).こ
「運 転 な し条 件 」 で は 運 転 を 行 わ な い た め に,サ
準で有
れ よ り,
ッカ ー
ドの 発 生 率 が 減 少 し,注 視 移 動 頻 度6)が 減 少 し た こ と を
か し 、 サ ッ カ ー ド と注 視 の た め の 時 間 減 少 に も か
か わ らず,音
声 課題 に よって サ ッカー ドの発 生 率 は増 大
5.
音 声課 題 の 回 答 前 と回 答 後 の比 較
5.1
回答 時間 の比 較
の 両 方 に 同 時 に 行 う こ と に な る.そ
転 者は 運転 と課題
の た め,単
独 に課題
解 決 を 行 う よ り も回 答 に 時 間 が か か る と予 想 され る.
音 声 課 題 の 回答 時 間 の 結 果 を 図8に
次 に,「運 転 条 件 」 に お け る,音
示 す.縦
軸 に 音 声 課 題 の 種 類 を 示 す.課
間 を 示 し た.音
声 課 題 の 影 響 を検 討 し
文 □ ドライブ シ ミュ レー タ操作中の瞳孔 変化 と視点移動
軸 に 回答
題 ご とに回答 時
声 課 題 の 平 均 的 な 回 答 時 間 は1.0〜2.5
秒 で あ っ た.
「運 転 条 件 」で は 「運 転 な し 条 件 」 と 比 較 し て,回 答 時
に,「記 憶課 題 」で は1%水
で 有 意(t=2.80,df=389.0,P<0.01)で
課 題 」で は10%の
準
あ り,「し り と り
有 意 傾 向(t=1.64,df=411,P<0.10)
で あ っ た.
も影 響 が あ る こ とが 示 され た.
な お,正
答 率 に つ い て は,い
の 平 均 は90%以
ず れ の 音 声 課 題 も正 答 率
上 で あ り,運 転 の 有 無 や 運 転 速 度 に よ る
影 響 は み られ な か っ た.
5.2
回答前 後 の瞳 孔面 積 の比 較
音 声 課 題 に よ る 瞳 孔 面 積 へ の 影 響 を調 べ る た め に,音
声 課 題 へ の 回 答 前 後 の 瞳 孔 面 積 を比 較 し た.こ
示 し て い る.
論
る.し
ッ カ ー ド と注 視 を 行 う時 間が 短 くな
これ よ り,運 転 の 有 無 に よ っ て 音 声 課 題 の 回 答 時 間 に
転 の 有 無 を 示 し た.
較 し て 注 視 延 べ 時 間 が1%水
瞬 目率 が 増 大 し,サ
間が 長 い傾 向が み られ た.特
件 に お い て も一 定 で あ る.
点 線 で 示 し た.横
こ とは す で に 述 べ た.
時 間,横
視 延 べ 時 間 と瞬 目率 を 算 出 し た.
成 分 と定 義 し,そ
延 べ 時 間 が 減 少 し た.ま た,瞬 目率 は,逆 に 増 大 し た.
一方
,音 声 課 題 に よ っ て サ ッ カ ー ドの 発 生 率 が 増 大 す る
に 対 す る 回 答 時 間 を 比 較 し た.
サ ッ カ ー ド の 発 生 に 伴 う 注 視 行 動 へ の 影 響 を検 討 す る
注 視 延 べ 時 間 は,瞬
視
そ こ で,「運 転 条 件 」 と 「運 転 な し 条 件 」 で の 音 声 課 題
注 視 延 べ 時 間 と瞬 目率
た め に,注
り 「運 転 条 件 」 で は 音 声 課 題 に よ っ て,注
運 転 中 に 音 声 課 題 を行 う こ とは,運
よ っ て 視 点 移 動 に 影 響 が あ る こ と を 示 し て い る.
4.4
time.
した とい え る.
こ れ よ り,運 転 を 行 う こ と で サ ッ カ ー ドの 発 生 率 が 増
大 す る こ とが 示 さ れ た.こ
of response
これ ら を 総 合 す る と,運 転 中 に 音 声 課 題 を 与 え る と,
転 速 度 の 要 因 に つ い て は 有 意 で は な か っ た(F(2
,194)=0.08,P>0.10).ま
た.図7よ
音声課題の回答時間
time
こで は 回
答 前 を,問 題 が 音 声 で 提 示 され て か ら,被 験 者 が 音 声 に
(101)1327
図9
pupillary
回答前後の瞳孔面積
changes
in
during-task
and
post-task.
Mean
frequency
図11
回答 前後 の 瞬 目率
of blinks
in during-task
and
post-task
.
「運 転 条 件 」で は 回 答 前 に 発 生 率 が 減 少 し た.回 答 の 前
後 に つ い てt検 定 を行 った 結 果,回 答 前 に 発 生 率 が5%水
準 で 有 意 に 減 少 し た(t=2.26,df=178.0,p<0
転 な し 条 件 」 で は,回
.05).「運
答 前 後 につ いて 有 意 な結 果 は得 ら
れ な か っ た.
こ れ よ り 「運 転 条 件 」 で,回
率 が 減 少 す る こ と を 示 し た.こ
答 前 に サ ッ カ ー ドの 発 生
れ は,回
答 時 には運 転 と
音 声 課 題 を 同 時 に 行 うこ とか ら,運 転 画 面 へ の 視 覚 的 な
図10
Mean
frequency
回 答前 後 のサ ッ カー ドの 発生 率
of saccades
in
during-task
注 意 が 減 少 し た こ と を 示 し て い る.
and
post-task
.
5.4
回答 前後 の 瞬 目率の 比 較
音 声 課 題 な ど の 聴 覚 課 題 を 与 え た 場 合 に は,負
よ る 回 答 を 開 始 す る まで の 時 間 と定 義 した.ま
後 を,回
答 を 開 始 し て か ら次 の 課 題 が 提 示 され る ま で と
定 義 し た.こ
析 し た.結
れ は,音
果 を 図9に
る14).そ
れ 線 グ ラフ別 に運転 の有 無
答 後 に瞳孔 面
準 で 有 意 に 減 少 し たが(t=3.28,df=84
,P<
0.01),「運 転 条 件 」 に お い て は 回 答 前 ,回 答 後 の 瞳 孔 面 積
に は 差 が な か っ た(t=0
.44,df=195.5,p>0.10).
こ れ は,運
転 を 行 わ な い 条 件 で は ,音 声 課 題 へ の 回 答
を考 え る 回 答 前 で 心 的 負 荷 が 増 大 し た と考 え られ る .
し か し,「 運 転 条 件 」 で は 回 答 前,回
は 変 化 し な か っ た.ま
答 後 で 瞳孔 面 積
で 述 べ た よ うに ,「運 転 な
し条 件 」 と比 較 し て 瞳 孔 面 積 が 全 体 的 に 増 大 し た .こ れ
は,運
た,4章
転 を 行 う た め に,課
題 の 回 答 前 ,回 答 後 の 両 方 で
心 的 負 荷 が 大 きい た め,音
声 課 題 に よ る 変 化 が 認 め られ
な か っ た と考 え られ る.
5.3
図10に
声 課 題 が 正 答 時 の 場 合 に つ い て 分 析 し た .結 果 を
示 す.縦
を示 し た.折
軸 に 回答 の前 後
れ 線 グ ラ フ 別 に 運 転 の 有 無 と,音 声 課 題 の
種 類 を 示 し た.
1328(102)
軸 に 発 生 率 を 示 し,横
目率(回/秒)を
用 い て 回答 前 後 を 比 較
し た.
回 答 の 前 後 を 示 し た.運
示 す.縦
軸 に 瞬 目率 ,横 軸 に
転 の 有 無 を グ ラ フ別 に 示 し ,比
較 の た め,「 音 声 課 題 な し ・運 転 条 件 」 を 点 線 で 示 し た .
図11よ
り,「音 声 課 題 な し ・運 転 条 件 」 と比 較 す る と ,音
声 課 題 を 与 え た 条 件 は 瞬 目率 が1%水
準 で 有 意 に 上昇 し
た(F(1,442)=56.42,P<0.01).こ
れ は ,音 声 課 題 に
よ る 心 的 負 荷 の 増 大 を示 し て い る .
ま た,音
声 課 題 を 与 え た 場 合 の 回 答 前 後 の 瞬 目率 を 比
較 す る と,「運 転 条 件 」 で は 回答 前 後 の 変 化 が 小 さい .一
方,「運 転 な し 条 件 」 で は 回 答 後 に 瞬 目率 が 増 大 し た .こ
れ よ り,運 転 中 に 課 題 に 回 答 し て も変 化 が 小 さ く,運 転
も課 題 もな い 場 合 は,瞬 目が 増 加 す る こ とが わ か る .運
転 の有 無
回 答 前 後 の サ ッ カ ー ドの 比 較
回 答 前 と 回 答 後 の サ ッ カ ー ド の 発 生 率 を算 出 し た .な
お,音
こ で,瞬
瞬 目 率 の 結 果 を 図11に
り,「運 転 な し 条 件 」 に お い て,回
積 が1%水
た ,瞬 目 の 評 価
位 時 間 あ た りの 発 生 回 数 で あ る 瞬 目率 が 用 い られ
示 す.縦
軸 に 瞳 孔 面 積 を 示 し ,横
荷 の増
目率 が 単 調 に
増 加 す る こ とが 報 告 さ れ て い る14).ま
は,単
声 課 題 の 種 類 を 示 す.
図9よ
大 また は 課 題 の 困 難 度 の 増 大 に 伴 っ て,瞬
声 課題 が 正答 時 の場合 につい て分
軸 に 回 答 の 前 後 を 示 し た.折
と,音
た ,回 答
回 答 の 前 後 を2要 因 と す る 分 散 分 析 の 結 果 ,
い ず れ の 要 因 も有 意 で は な か っ た が ,両 者 の 交 互 作 用 は
5%水 準 で 有 意 で あ っ た(F(1,299)=4
.07,P<0.05).こ
れ は,運
転 の 有 無 に よ っ て,回
答 前 後 の瞬 目率が 変化 す
る こ と を 示 し て い る.
た だ し,瞬
目へ の 影 響 の 詳 細 な 検 討 に つ い て は ,今 後
の 課 題 で あ る.
映 像 情 報 メデ ィ ア学 会 誌Vol.54,
No.9
(2000)
6.
む
す
本 研 究 は 平 成10年
び
度 の 科 学 研 究 費(奨
励 研 究:0380)
の 助 成 を う け た.
ド ラ イブ シ ミ ュ レ ー タ操 作 時 に お け る,運 転 者 の 注 意
〔文
の 変 化 を,視
点 移 動,瞳
孔 面 積,瞬
1) 苧 坂,中 溝,古
検 討 し た.
運 転 を 行 う こ と,音 声 課 題 を 与 え る こ とで 相 対
瞳 孔 面 積 が 有 意 に 増 大 し,運 転 者 の 心 的 負 荷 とな
る こ と を 示 し た.
(2)
運 転速 度 の上 昇 に伴 い サ ッカー ドの平均 移動 変
位 が 有 意 に 短 くな っ た.ま
た,運
転 を しない場 合
は 変 位 が 小 さ か っ た.
(3)
運 転 の 有 無 に よ る,影 響 を調 べ た 結 果,運
転を
行 わな い場 合 に はサ ッカー ドの発 生率が 減 少 す る
こ と を示 し た.
(4)
音 声 課 題 を 与 え る こ と で,サ
が 有 意 に 増 大 し た.こ
意 に 減 少 し,瞬
ッカー ドの発生 率
の と き,注 視 延 べ 時 間 は 有
目率 は 有 意 に 増 大 し た.
し 、 サ ッ カ ー ド と 注 視 の 時 間 減 少 に も 関 わ らず,
サ ッ カ ー ド の 発 生 率 が 増 大 す る こ と を示 し た.
運 転 時 に 音 声 課 題 を 与 え た 場 合 の 瞳 孔 面 積 は,
運 転 が な い 場 合 に 比 べ,回
生 理心 理学3巻",北
古 屋 大 学 出版 会,名 古 屋
大 路書 房,京 都(1998)
3) 山 田,福 田:"視 線 の動 きか ら見 た行動 の分 析 一放送 番組 に活用 した例 か ら‑",
Human
Interface, 4, pp.225‑232(1986)
4) 山 田,福 田:"画 像 に おけ る注視 点の 定 義 と画 像 分 析 へ の応 用",通 信 学論
誌, J69‑D,
9, pp.1335‑1341(1986)
5) 竹 田:"問 題 解 決 時 の 精 神 活 動 が 眼球 運動 に 及 ぼ す 影 響",人 間 工 学,5,
pp.175‑181(1976)
6) 三 浦:"行 動 と視 覚 的注 意",風 間書 房,東 京(1996)
7) 小 濱,新 開,中 内,神 山,戸 田,山 田,臼 井:"マ イクロサ ッ カー ドの解 析
に よる視 覚 的注 意 の定 量 化",BPES'97.第12回
生体 ・生 理工 学 シ ン ポ
ジ ウム論 文集(東 京), pp.193‑196(1997)
8) 大 須賀:"生 理 反応 を用い た メ ンタル ワー ク ロー ドの評 価",計
pp.324‑325(1992)
9) 大 山,今 井,和 気:"新 編
測 と制 御,2,
感 覚 知覚 心 理 学 ハ ン ドブ ッ ク",東 京,誠
心書
房(1994)
10) J.Beatty: "Task-evoked pupillary resposes, processing
the structure
of processing resources",
Phychological
91, 2, pp.276-292 (1982)
11)
中山,清 水:"音
load, and
Bulletin,
環 境が 与 え る音 読速 度 へ の 影 響 と瞳 孔 面 積 変化",日
本音
響 学 会誌,45,5(1989)
こ れ よ り,音 声 課 題 を 与 え る こ と で 瞬 目が 増 大
(5)
賀:"眼 球 運動 の実 験 心 理 学",名
(1993)
2) 宮 田,山 崎,藤 澤,柿 木:"新
以 下 に 得 られ た 結 果 を 述 べ る.
(1)
献 〕
目 を用 い て 総 合 的 に
答 前 後 の両方 で面 積が
増 大 し た こ とか ら,運 転 と音 声 課 題 の そ れ ぞ れ で
12) Peter Roessger: "The pulillometric Measurement of Driver Mental Workload", the 22nd Pupil Colloquium Abstracts (1997)
URL: http://www.mailbase.ac.uk/lists-p-t/pupil/files/co122abs.htm
13) 清 水,近 藤,前 迫,熊 谷:"瞳 孔 面 積 測 定装 置 の 開発 と心 理 的変 化 に 関す る
一検 討" ,教 育 工学 雑 誌,11,
pp.25‑33
(1987)
14) 田多,山 田,福 田:"ま ば た きの心 理 学 瞬 目行動 の研 究 を総 括 す る",北 大
路 書 房(1991)
15) 海 老 澤,杉 浦:"指 標 と注視 点 条件 の 視 覚依 存 性 意識 的サ ッカ ー ド特性 へ の
影響",映 情 学 誌,11,
pp.1730‑1737
(1998)
16) 松 永:"瞳 孔 運 動 の心 理 学",ナ カニシ ヤ 出版(1990)
心 的 負 荷 が 生 じ る こ と を示 し た.
(6)
サ ッ カ ー ドの 発 生 率 に つ い て は,「運 転 条 件 」 で
音 声 課 題 の 回 答 中 に 発 生 率 が 減 少 した.こ
れ よ り,
回答 中 は運 転へ の視 覚 的 な注 意が 減少 す る こ とを
たか は し
こ うじ
高 橋
功 次1996年,東
京工業大学工学部建築学科
卒 業.1998年,同
大学 大 学 院社 会理 工 学研 究 科 人間 行動 シ
ステ ム 専攻 修 了.現 在,同 大 学 大 学 院博 士 課 程 在 学 中,日
本 学術 振 興 会特 別 研 究員.教
育工 学 に 関す る研 究 に従 事.
示 し た.
(7)
瞬 目 率 に つ い て は,音
声 課 題 を 与 え る こ とで
瞬 目率 が 全 体 に 上 昇 し た.こ
れ よ り,音 声 課 題 に
よ っ て 心 的 負 荷 が 増 大 す る こ と を 示 し た.ま
課 題 時 の 運 転 の 有 無 で,回
た,
答 前 後 の 瞬 目 率 のが 変
化 す る こ と を 示 し た.
こ の よ う な 瞳 孔 面 積,瞬
点 移 動,瞬
点 移 動 の 変 化 は,注
れ ら の 結 果 を 総 合 す る と,瞳 孔 面 積,視
目 は,心
的 負 荷 や 注 意 を 反 映 す る指 標 と し て
利 用 可 能 で あ る と い え る.本
九,し
り と り,記 憶)の
実 験 で は,課
みのる
実1983年,東
京学芸大学教 育学 部理科
卒 業.1985年,同
大 学 院修 士 課 程 修 了.同 年,東 京 工業
大 学 教 育 工 学 開 発 セ ン タ ー研 究生.1989年,東
京工業大
学 大 学 院 博士 課 程単 位 取 得退 学.同 年,同 大学 工 学 部助 手.
1993年,同
大 教育 工 学 開発 セ ン ター助 教 授.教 育 工学 の研
究 に従 事.工 学 博士.
やす たか
清 水
康 敬1964年,東
京 工 業 大学 工 学 部 電気 工 学
科 卒 業.1966年,同
大 大 学 院 修 士 課 程 修 了.同 年,(株)
第 二精 工 舎 入社.1970年,東
工 大 助手.1971年,米
国ブ
ル ック リン工 科大 学 留学.1973年,東
京工 業 大学 教 育工 学
開 発 セ ン ター助 教授.1985年,教
授.1994年,セ
ン ター
長(併 任).1996年,同
大 学 社 会理 工 学研 究 科 教授.1998
年,同 研 究 科 長.教 育工 学,環 境 電磁 工 学,弾 性 表 面波 の
研 究 に従 事.工 学 博 士.正 会 員.
題 の 種 類(九
違 い は 明 確 に は 表 れ な か った.
しか し,生 体 情 報 で の 比 較 に お い て,九
が 小 さ く,し
中 山
し みず
目率,視
意 資 源 が 一 定 で あ る こ とか ら生 じ る注 意 の 配 分 を 示 す と
考 え られ る.こ
なかや ま
九課 題 では変 化
り と り,記 憶 課 題 で は 変 化 が 大 き くな る 傾
向 が み られ た.こ
の よ うな,課
や 難 易 度 の 対 応 を,今
題 の 順 序 性 と,課 題 の 質
後 検 討 す る必 要 が あ る.ま
た,運
転 経 験 な ど の 影 響 も検 討 す る必 要 が あ ろ う.ま た,運
時 だ け で な く,様
転
々な視 覚情 報処 理 過程 におけ る心 的負
荷 を 今 後 検 討 し て ゆ く こ と で,心
的負荷 に よる視点 移動
の 変 化 の メ カ ニ ズ ム や 適 切 な 指 標 の 特 定 が 行 え る と予 想
され る.
論
文 □ ドライブシ ミュレー タ操作 中の瞳孔変化 と視点移動
(103)1329