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