情報処理学会 インタラクション 2020
IPSJ Interaction 2020

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振動モーターによる擬似的なボケの生成と被写界深度変化への応用
小野 龍一1,a)

羽田 久一2

概要：本稿では焦点の合っているオブジェクトを焦点が外れてるように錯覚させ，被写界深度を擬似的に変化させる手段として振動モーターの振動により発生するブレを利用する為の装置を開発した．開発した装置をジオラマに応用して焦点を認識できるか，被写界深度が変化する感覚があるか，鑑賞する上で不快でないかを調べる為に被験者実験を行った. 結果，ほとんどの被験者が焦点を認識でき，振動によるブレがあると被写界深度が浅く変化すると感じ，快適に鑑賞できたと回答した．

1. はじめにるシステム atmoRefractor がある. 陽炎の発生制御を実現するに当たり，空気の温度及び風の有無と陽炎の見え方の本研究では振動モーターの振動によって生成されるブレ関係を調べる予備検討を行っており. その結果を元にシスを使い，焦点があっている物体を焦点が外れてるように錯テムを実装し，システムにより発生させた陽炎を用いて，覚させる装置を開発しその応用を提案している．今回，応形状の変化の有無によって現実世界に情報を付加，陽炎の用として装置をジオラマへ装着し制御する事で写真の作品

発生する場所を片側から反対側に順に移動させることでのような被写界深度の浅いボケた平面での表現を立体でもユーザに方向提示，ユーザの視界内で任意の方向に陽炎を肉眼で視聴可能とするシステムを考えた．ボケとは焦点の発生させることで視線を誘導する事が可能になったと記述

範囲外にうみだれた領域のことを指し，意図的に利用するしてある．

ことで奥行きの表現や注目させたい領域に視線を誘導する

現実世界の物体に映像を投影し，見かけを変化させるこ事が可能である. このようなボケを使った奥行きの表現やとで視線誘導を行う手法を提案した宮本ら [2] の研究があ

視線誘導は絵画，写真，映像などの分野で頻繁に用いられてる. この研究では光軸一致プロカムシステムによって物体いる．ジオラマとは展示物とその周辺環境，背景を立体的を撮影し，視線誘導したい部分以外を画像処理でずらしに表現する方法で 19 世紀初頭, フランス人風景画家で後にフィルタを施して撮影した物体に投影する手法を提案. こ

写真発明家となったルイ・ジャック・マンデ・ダゲールが,の手法により全体がブレて見える中，一部の領域が鮮明に従来のパノラマに代わる新たな投影装置を開発し Diorama

見える現象を利用して視線誘導を実現している．被験者実と名づけたのが最初である．現代のジオラマは巨大なオブ験の結果，提案手法の視線誘導効果を確認することができジェクトを小型化したものが一般的である．このシステムたと記述されてある．

を使い焦点とボカす範囲を設定する事で小さなジオラマで解像度制御によって視線が誘導されるか調査した畑ら [3]もボケによって奥行きを感じ，既存のレンズでは実現が難の研究がある. この研究では画像の解像度を領域ごとに制しいボケが作れ，製作者が見せたい領域に視線を誘導でき御し，高解像度領域と低解像度領域を作り注目させたい領ると考え，被験者実験を行い結果を報告する．

域以外をぼかす事によって視線を誘導させている. さらに2. 先行研究

動的な解像度制御も行っている．具体的には，鮮明な画像を時間が経つにつれて，ぼかしの強さを徐々に強くしてい現実世界のオブジェクトの見かけを変化させる手法としき，ユーザーが視線誘導された時点で画像を鮮明に戻す，て川鍋ら [1] の，陽炎を重畳させることで物理的なインタといった処理を行う. 被験者実験の結果，人間の視線は高フェースを追加することなしに対象物の見かけを変化させ解像度領域に誘導される，ぼかしに気づくときのぼかしの強さは，変化にかかる時間が長くなると小さくなるという

12a)

東京工科大学 大学院 バイオ情報メディア研究科
東京工科大学 メディア学部
g311800628@edu.teu.ac.jp© 2020 Information Processing Society of Japan

事がわかったと記述されている．

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図 1 制作した装置の図

図 3 信号の流れ

図 2 装置の上側と下側
図 4 制作したジオラマ3. 提案手法

3.2 振動デバイスの制御モーターの制御の為に DMX を送信するアプリを内蔵し物体の輪郭を曖昧にし，焦点のあっている物体を焦点がたノートパソコン，ArduinoUNO を 2 台，トランジスタ外れてるように錯覚させる為に振動モーターの振動によっ

アレイの TD62083AP を２個，IC の LTC485，DMX インて生成されるブレを利用する．その為には振動モーターをターフェイスの ENTTEC の DMX-USBPRO，安定化電源内蔵した物体に振動を伝える装置の開発が必要である．装を用いた．信号の流れは図 3 の通りである．各装置の振動置をグリット状に分解したジオラマ作品に装着して振動をの強弱はパソコン内で起動した DMX 送信アプリで設定し制御することで擬似的に被写界深度が変化した印象を与えた．パソコン側から 0 から 255 の値の DMX 信号を DMXることが可能になると考える．

インターフェイスと LTC485 を介して Arduino へ送信した．Arduino 内部で DMX の値に応じた PWM 信号の値に3.1 振動デバイスの制作制作した装置の外観は図 1 の通りである．振動デバイス

変換し，12V を出力している安定化電源を接続したトラン
ジスタアレイへ送信する事でモーターの制御を行う．

は振動モーター，ネオジム磁石，3D プリンターで造形したケースを組み合わせて制作した．モーターの振動を効率よ

3.3 ジオラマの作成く装着した物体に伝える為に装置の上側と地面に固定するデバイスを図 4 のように縦に 3 列，横に 3 列のグリット

下側にわけ，図 2 のように 3 つずつネオジム磁石を引き合状に配置し，デバイスの上にジオラマ制作によく用いられうように配置した．これにより振動モーターの振動が地面る木や人の模型を配置し固定した．

側に殆ど逃げる事なく上側が振動し，ネオジム磁石で 3 点，振動の妨げにならない範囲の強さで固定する事により意図4. 実験してない可動範囲に移動する事を防いだ．この装置は，上ジオラマの無振動時と振動時で被射界深度が変化したよ

下を除いた前後左右に最大 2mm の幅で振動が可能である．

うに感じるか，焦点を認識できるか，振動によるボケを不© 2020 Information Processing Society of Japan947

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快に感じないかの実験，調査をおこなった．男 6 人女４人の計 10 人に被験者実権を行い，被験者たちには事前に被写界深度と実験の流れの説明を行った．実験は図 5 のような環境で行った．人間の目は明るさによって虹彩の絞りが変化する．絞りが変化すると被写界深度が変化する [4]．その為，照明の明るさによる差異をなくす必要があると考え照明をジオラマ上部に設置し明るさを固定した．被験者はジオラマから 80cm 離れた位置に図 6 のように座らせた．
この位置は被験者全員がジオラマ全体に焦点が合う位置である．被験者は必要ならば自身のコンタクトレンズや眼鏡

図 5 実験環境を用いて視力を矯正した．

果から前後する錯覚はあるが斜めから視聴させる程ほど効

4.1 予備実験

果は薄くなると考えられる．それぞれの結果から，焦点と本実験の前に，本実験で適用する振動数の値, 焦点とななる装置の側面のデバイスを振動させる事で焦点が前後にる装置の側面の装置も振動させる事で更に被写界深度を浅ズレる錯覚が起こり，被写界深度が浅くみえる事がわかっ

く感じるかを調査するために予備実験を行った．

た．この為，本実験では焦点となるデバイスの側面も振動4.1.1 振動数の決定させる事にする．

装置の振動数を決定する為に装置の一つを 1 人の被験者にみせ，その装置のモーターの回転数を 0 から一定の速さで増加させていき，被験者がボケを認識し違和感が少な

4.2 振動の有無で被写界深度が変化する感覚があるかの実験

かった動きを記録した．結果, ジオラマの一部が不自然に

本実験ではどの装置が焦点か答えてもらう必要がある為，動くなど意図しない動きがなく全体がなるべく均等に振動

図 9 のように装置に数字を割り振った．実験の流れはまずし，振動幅が大きく振動数が多いほどボケを感じ違和感の焦点となるデバイスを９個の装置の中からランダムに１個ない振動になるという事がわかった．他の装置の振動数は選択しそれ以外のデバイスを「開始」の声の合図と共に予ジオラマの部品による差異がある為，振動数が決定した最備実験で決めた振動数で振動させる．合図から 10 秒の間初の装置の振動の仕方に近くなるように値を設定した．に焦点となっているデバイスを発見させる．発見した場合

4.1.2 焦点となるデバイスの側面のデバイスを振動させは装置の番号と発見までの秒数を記録，10 秒を過ぎたりるかの決定と振動時に錯覚が起きているかの調査

間違えた場合は被験者にデバイスの位置を伝えた．次に，本来の意味での被写界深度では同じ深度のオブジェクト焦点となっているデバイスを継続して視聴させつつ「下げは焦点が合うが，図 7 のように焦点としたい物体の側面もます」声の合図とともに振動を停止させる．停止後はアンぼかした方が被写界深度が浅く感じると予想し実験を行っケートを記入させ，浅い被射界深度が深く変化した印象がた．被写界深度が浅く見えるという結果が出た場合，側面あったかの質問に対して「１．変化なし」，「２．変化した」のデバイスが振動することにより焦点のデバイスが前後しの 2 項目の内１項目を選択させた．これを１人の被験者にている錯覚が起こってると予想しその調査も行った．まず，対して斜め約 30 度と，約 0 度の位置から視聴させそれぞ

ジオラマの手前側にある３つの装置の中心を焦点とし，背れ５回，計 10 回行った．次に三つアンケートを用意した．

景のみを振動させたもの，焦点の側面も振動させたものを

まず，振動によるブレが不快に感じたかの質問にたいしてジオラマを斜め 30 度の角度から見下ろせる 80cm 離れた「１．不快ではない」，「２．不快」の 2 項目用意し１項目位置で視聴させた．その後，どちらが被写界深度が浅く見を選択させ，「不快」を選択した被験者には理由も記入させえるかのアンケートを被験者全員にとった．結果，被験者た．次に，焦点のデバイスの位置に視線が誘導される感覚

10 人が側面を振動させた方が被写界深度が浅く感じたとがあったかの質問にたいして「１．あった」，「２．なかっ回答した．次に側面も振動させた場合，中心の焦点の装置た」の２項目用意し１項目を選択させた．最後に，ジオラは側面の装置と比較して前後して見えるのか，変化しない

マの焦点を見る際に振動によるボケがあったほうが見やすのかの調査を行った．ジオラマを斜め 30 度の角度から見いかの質問に対して「１．あったほうが良い」，「２．無く下ろせる 80cm 離れた図 8 の０度と 45 度の２つ位置からても良い」の 2 項目を用意し 1 項目を選択させた．

視聴させ，各角度から 1 回づつ，計 2 回アンケートをとった．これを被験者全員に行った．結果，正面の 0 度では 8

5. 結果と考察

人が前，1 人が後ろ，1 人が変化なしと答えた．斜め 45 度

実験の結果，被験者の 10 名は 10 秒の間に焦点となるデの位置では 4 人が前に，6 人が変化なしと答えた．この結バイスを見つけられた．正答率は 0 度，30 度ともに 100 ％© 2020 Information Processing Society of Japan948

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表 1

視聴角度別の焦点を見つけた速度の平均

表 2 視聴角度別の被射界深度の変化を感じた割合

図 6 実験風景

で見つけた速度の平均は表 1 のようになった．浅い被射界深度から深くなった印象があったと答えた割合は表 2 のとおりで殆どの被験者は振動の有無によって被写界深度の変化を感じていた．振動によるブレが不快に感じたかの質問
では全員が不快でなかったと回答した．焦点のデバイスに視線が誘導される感覚があったかの質問では 10 人中 8 人が誘導される感覚があったと回答した．ジオラマの焦点を見る際に振動によるボケがあった方がいいかの質問では 10
人中 9 人があった方が良いと回答した．
図 7 側面のデバイスを振動させた時の写真

この結果から，提案手法によってジオラマ鑑賞時に被写界深度の浅い表現を不快感なく提示する事が可能であると考える．同時に，焦点のデバイスに視線が誘導される効果も確認できた．しかし，被写界深度の変化を認識できなかった被験者も存在する．認識できなかった被験者は「注視した時に視野が狭くなり振動してる部分が視界に入らなかった．
」とコメントしている．この結果について考察すると実験で使用したデバイスが被験者の注視した際の視野の範囲がデバイスの大きさより小さくなってしまったのと，物体の重なりがあまりない角度からの視聴だった為，被写界深度の変化に気づけなかったと考える．

6. 今後の展望
図 8

錯覚調査時の上面図

今後の展望としては作品としての完成度の向上を目指していく必要がある．その為に以下のような課題があると考える．

6.1 ボケの数値化
今回，ボケに見える振動数の設定は目測によって行った．
しかし，正確な調査をする上でボケの数値化は欠かせない．
これを解決するためにボケさせるオブジェクトと振動数の関係を調査する必要があると考える．

6.2 縦振動を追加しての調査
今回，製作した装置では縦の振動が不可能であった．縦の振動と横の振動が合わさると更にレンズのボケに近い表
図 9 装置の番号現が可能になると思われる為，縦の振動が可能な装置を開発し現状の装置と比較する必要があると考える．

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6.3 振動デバイスの小型化注視した際に視野がデバイスの大きさよりも小さくなった為，被写界深度の変化が感じられない被験者がいた．これを解決する為，注視した際の視野の範囲を調査しその視野に合わせた大きさのデバイスの開発が必要であると考える．

7. まとめ本研究では振動モーターの振動によって生成されるブレを使い，焦点があっている物体の輪郭を曖昧にする事で焦点が外れてるように錯覚させる装置を開発しその応用を提案した．応用とはグリット状に分解したジオラマに装置を装着して焦点となる装置以外を振動させることによりジオラマ鑑賞時に被写界深度が浅い表現が肉眼で可能になるといったものである．そこで，被写界深度を変化させる効果があるか調べるために被験者実験を行った．実験の結果，ほとんどの被験者は振動の有無で被写界深度が変化した印象があると答え，振動は不快でなく，振動によるボケがあった方が焦点のデバイスが鑑賞しやすいと回答した．この結果から振動モーターの振動から生成されたブレを使い被写界深度が変化した印象を与える事は可能であると考える．
参考文献
[1]

[2]

[3]
[4]

川 鍋 徹 ，橋 田 朋 子： 実 世 界 に 陽 炎 を 重 畳 させて対象物の見えを変化させる空間ディスプ レ イ，http://www.ias.sci.waseda.ac.jp/
GraduationThesis/2015_summary/5114E004_s.pdf
宮本 純平，小池 英樹，天野 敏之，実物体への映像投影による見かけの変化を用いた視線誘導の提案，第 26 回インタ
ラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショッ
プ (WISS2018) 論文集，2018．
畑 元 , 小池 英樹 , 佐藤 洋一：解像度制御を用いた視線誘導，情報処理学会論文誌,56(4),pp. 1152-1161, 2015.
内川惠二 , 篠森敬三：視覚 1，朝倉書店, 2007.

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