情報処理学会 インタラクション 2012IPSJ Interaction 20122012-Interaction
2012/3/17

PC 作業時の集中力向上のための作業用壁紙
橘 卓見†
福嶋岡部政期†,‡浩之†
梶本佐藤 未知†,‡裕之†,††

PC での作業時に，周囲に頻繁に気を取られてしまう状況では作業に集中できないことがある．集中が低下した際，典型的にはユーザの視線が作業領域外へ頻繁に移動する現象が観察される．このことから，必ずしも因果関係は明確ではないものの，視線の制御によって逆に集中を持続させうる可能性がある．この可能性に基づき，本研究では集中力向上のために視線を PC ディスプレイ上の作業エリアに誘導する視覚刺激を用いることを提案する．本稿では 5 種類の視覚刺激パタンがユーザの集中力に及ぼす影響を観察した．その結果，内向きに向かう縞模様の視覚刺激が，集中力向上に有効であると認められた．この視覚刺激を用い，実際の作業での使用を想定したアプリケーションの概要について示す．

Visual Stimulation for Improving Concentration while Working withComputers
TAKUMI TACHIBANA†
HIROYUKI OKABE†MICHI SATO†,‡SHOGO FUKUSHIMA†,‡
HIROYUKI KAJIMOTO†, ††We often can not concentrate on the work with PC when we are distracted by the surrounding. We thoughtthat one of the reason why we are distracted by the surrounding is because we frequently turn our gaze outside
the work area, and we employed visual stimuli that guides our gaze to the work area on the PC display. In thispaper, we explored the influences of the stimulus pattern of the user's concentration by presenting five visualstimuli. In addition, we also present the application to the use in real work employing the visual stimulus foundthat is effective for improving concentration.

1.

PC 作業時における集中力の向上が期待できる．

はじめに従来の集中力の向上手法には，香り提示 4)や BGM

PC での作業時，周囲に頻繁に気を取られることで提示 5)などが挙げられる．しかし，香りや BGM 提示作業に集中できないことがある．本研究はこの問題にでは 1 人の対象者の集中力の向上を目的としており，対し，視覚刺激を用いた集中力向上手法を提案する．

人が多い室内での PC 作業を想定した場合に対象者の周囲に気を取られる原因が，ユーザの視線が周囲にみに香りや BGM を提示するのは困難である．これに逸れるためであると仮定するならば，PC ディスプレ

対し，視覚刺激ならば尐なくとも PC ディスプレイ前イ上の作業エリアにユーザの視線を誘導させることで，の人にのみ刺激提示ができ，周りの人の作業の妨げに作業への集中力が向上するはずである．先行研究からならない．

も，具体的に見つめるものがある課題の方が集中し易い，ということが示されており

本稿では，5 種類の視覚刺激の提示と同時に，作業1)，注視により集中力課題として計算問題を課し，ユーザの集中力向上に有が向上する可能性が考えられる．また人の視線を誘導効である視覚刺激を調査した．また，それらの視覚刺することに，特定の視覚刺激が有効であることは示さ激を用いたアプリケーションを提案する．

2)3)，本研究も視線誘導のため視覚なお，以降の実験の章では図 1 のように，作業課刺激を用いる．この視覚刺激によってユーザの視線が題エリアを PC 画面内中央の作業課題が表示されてい作業エリア外に外れることを予防し，その結果としてる領域，視覚刺激エリアをそれ以外の視覚刺激が表示れていることからされる領域と定義する．
†電気通信大学

University of Electro-Communications
日本学術振興会特別研究員
Japan Society for the Promotion of Science††
科学技術振興機構さきがけ
Japan Science and Technology Agency‡843

仮定した．今回用いた作業課題は 3 桁と 1 桁の数の乗算で，正答率が集中力によって変化する負荷として予備実験的に求めた．
アンケートについては，被験者にどれぐらい集中できたかを 1 つの視覚刺激につき，0 から 100 点の間で主観的に評価させた．その際，0 が「全く集中出来なかった」，100 が「非常に集中できた」に相当すると教示した．

3.

図1 作業課題エリアと視覚刺激エリアの関係

2.
2.1

集中

5 種類の視覚刺激を提示した際の集中力の変化を測定する実験を行った．

集中の定義

3.1

集中という言葉について統一的な定義はなく，先行実験 1

我々は前報 10)において，5 種の視覚刺激を提示し，研究でも様々な意味で使われている．本研究は心理学

瞬目頻度と音に対する反応時間から被験者の集中力にで「外部からの刺激を選択的に処理する働き」という及ぼす影響を観察したが，結果としてこの 2 つの測定意味である「注意」6)という言葉を用いて定義する．
この注意が向けられている対象は人間の意識に上るが，そうでない場合はたとえ視界に入っていても意識され指標の視覚刺激ごとの差異は見られなかった．
そこで本実験では，前報での作業課題（1 桁同士の数の四則演算）の難易度が低すぎたという考察を踏まることはない．

えて，用いた作業課題を 3 桁と 1 桁の数の乗算に変更

本研究では「1 つの事物に継続的に注意を向けていし，再び瞬目頻度と音に対する反応時間から被験者のる」状態を集中している状態と定義し，集中の度合い集中力に及ぼす影響を観察した．

を集中力とする．つまり継続的にその事物を意識してなお作業課題以外の実験環境・手順は前報と同様でいることが重要であり，単に見続けていても集中してある．

いるとは言えない．
2.2

視覚刺激ごとの集中力の測定

3.1.1 実験環境

集中力の測定指標

実験環境を図 2 に，実験時の様子を図 3 に示す．

本稿では集中力の測定指標として，実験 1 では被顔からディスプレイまでの距離が 40 cm になるように験者の瞬目頻度と音に対する反応時間，実験 2 では顎台を机に設置し，被験者には顎台に顔を固定させヘ

瞬目頻度と作業課題の正答率，アンケートによる被験ッドフォンを装着させた．ディスプレイのサイズは者の主観評価を用いた．

1680×1050 ピクセルで，視野角換算で水平方向 60.6

瞬目頻度とは一定時間あたりの瞬目回数であるが，deg，垂直方向 41.2 deg であった．顎台からディスプ

心理学の分野において注意や集中の測定指標として用レイを見たときの照度・輝度はそれぞれ 253.5±0.5

いられ 7)，集中力の定量化のために瞬目頻度を用いた

lux，210.5±0.5 cd/m2 であった．

先行研究も存在する 8)9)．これらの先行研究では，瞬目頻度は集中力が高いほど尐なくなり，低いほど多くなるとされている．本稿でもこれに倣うこととする．
音に対する反応時間とは，実験の途中で被験者が装着しているヘッドフォンから音を流し，その音に被験者が気付くまでの時間である．この音は徐々に音量が上がるもので，いずれは確実に被験者が気付かくようにした．ここでは作業課題への集中力が高いほど，作業課題以外の刺激である音に気付きにくくなり，この反応時間が長くなると仮定した．
また，作業課題の正答率とは，被験者に課した計算問題の正答率を指す．ここでは作業課題への集中力が

図2 実験環境高いほど正答率も高く，低いほど正答率も低くなると844

・実験中，ヘッドフォンからの音に気付いたら手元に用意したマウスをクリックする音の特徴として，周波数 1 kHz の正弦波，音量は鳴り始めが 30 dB，以降は 1 秒ごとに 1 dB ずつ上がるように設計した．
3.1.2 実験条件
被験者は 21～23 歳の 4 名（男性 4 名，平均年齢 22歳）を対象に実験を行った．1 つの視覚刺激につき 1

図3 実験時の様子

分間の計算を解く作業課題時間と，その後の 1 分間の視覚刺激として用いたのは以下の 5 種である（図

休憩時間を設けた．1 つの視覚刺激が終了すると次の4 ）
．
①白地

②黒地

③内向きに向かう縞④外向きに向かう縞

視覚刺激が開始され，これを 5 刺激分行うことを 1 試行とし，それぞれの被験者に 3 試行行った．作業課題
である計算問題は 10 秒ごとに次の問題が表示され，1⑤ランダムな位置に表示されるドット分間で計 6 問出題されるように設計した．
実験中提示した音は 1 分間の作業課題時間中に 2 回鳴るように設計した．鳴り始めるタイミングは 1 回目が作業課題開始から 10～20 秒の間，2 回目が 35～45秒の間でランダムに鳴り始めるようにし，被験者が鳴り始めのタイミングを予測できないようにした．また，
この音は被験者によるマウスクリックで鳴り止み，音が鳴り続けることで被験者の集中力が阻害されることを防ぐようにした．
計算問題の内容と，提示する視覚刺激の順番はすべてランダムに提示した．
実験中の被験者の顔面部をビデオカメラで撮影し，実験後に瞬目頻度を目視で測定した．音に対する反応時間は，音が鳴り始めてから被験者が音に気づいてマウスをクリックするまでの時間を記録した．
3.1.3 実験結果
図 5 ，図 6 に，被験者全員の結果をまとめたものを示す．エラーバーは標準偏差を表し，横軸の白・

図4 用いた視覚刺激

黒・内・外・玉はそれぞれ，白地・黒地・内向き縞・③④の縞模様は，白地に黒い縞が流れていくもので外向き縞・ランダムドットの視覚刺激を示している．

ある．黒い縞は楕円形であり，その縦幅・横幅の比は瞬目頻度とは，白地背景提示時の瞬目頻度を基準の 1

ディスプレイサイズに合わせた．黒い縞の幅と隣り合としたときの，他視覚刺激の瞬目頻度を正規化したもう黒い縞の間隔はそれぞれ 3.3 deg，4.1 deg，縞の流のである．音に対する反応時間についても同様である．

れる速度は 7.5 deg/s に設定した．⑤のランダムドッ

図 5 より，白地背景提示時の瞬目頻度より内向き

トについては，1 つの黒玉の直径は 3.3 deg であり，縞・外向き縞・ランダムドットの，それぞれの刺激提画面内の 100 個のドットすべての位置が 0.5 秒ごとに示時の瞬目頻度のほうが尐ないことがわかる．分散分ランダムに変わるようにした．これらの視覚刺激を背析の結果からも有意な差が確認された．しかし，内向景として中央の作業課題エリアに表示される計算問題

き縞・外向き縞・ランダムドットの 3 つの刺激の中でを被験者に解かせた．このとき，作業課題のサイズはは，有意な差は確認されなかった．
図 6 より，音に対する反応時間についてはどの刺水平方向 13.6 deg，垂直方向 8.4 deg であった．被験

激でもほぼ同じであることがわかる．また，分散分析者には実験前に以下のことを指示した．

した結果からも有意な差は確認されなかった．

・計算問題の解答を口頭で答える．

845

3.2.1 実験環境
実験環境は実験 1 と同様である．
3.2.2 実験条件
被験者は 21～22 歳の 5 名（男性 4 名，平均年齢21.6 歳）を対象に実験を行った．1 つの視覚刺激につき，作業課題時間を 8 分間，休憩時間を 3 分間設けた．
3 刺激分を 1 試行とし，それぞれの被験者に 1 試行行った．また，計算問題は 10 秒ごとに次の問題が表示

図5 各刺激における瞬目頻度（実験 1）されること，計算問題の内容と提示する視覚刺激の順番はすべてランダムであること，瞬目頻度の測定方法は実験 1 と同様である．計算問題は 8 分間で計 48 問出題されるように設計し，正答率を記録した．なお問題が表示される 10 秒間の間に被験者が回答できなかった場合は誤答扱いとした．
3.2.3 実験結果
図 7 ，図 8 ，図 9 に，実験 1 と同様に被験者の全図6 各刺激における音に対する反応時間

員の結果をまとめたものを示す．図の見方も実験 1

3.1.4 考察と同様であるが，図 7 ，図 8 では内向き縞提示時の瞬目頻度の結果では，内向き縞・外向き縞・ランダ瞬目頻度を基準にしている．
図 7 より，内向き縞提示時の瞬目頻度が他の 2 刺ムドットの 3 刺激において有意な減尐が見られた．こ激よりも尐ないことがわかる．分散分析の結果から，のことからこの 3 刺激を提示したときは，他の 2 刺激

内向き縞提示時と他の 2 刺激提示時に有意な差がある（白地・黒地）を提示した時よりも被験者の集中力がことが確認され，外向き縞提示時とランダムドット提増したと言える．

示時の間では有意な差は確認されなかった．

音に対する反応時間の結果からは，有意な差が見ら

図 8 より，内向き縞提示時の正答率が他の 2 刺激れなかった．このことについて，内観報告で「音が鳴よりも高いことがわかる．分散分析の結果から内向きることを待ち構えてしまった」という報告を得られた．

縞提示時と他の 2 刺激提示時の間に有意な差があるこ

このことから，被験者が音に備えることで即座に反応とが確認され，外向き縞提示時とランダムドット提示できたため，それぞれの刺激で差が出なかったと考え時の間では有意な差は確認されなかった．

られる．またこれは，作業課題への集中が阻害される

図 9 より，内向き縞の被験者によるアンケート点ことで，音に対する反応時間では集中力を測定できな数が，他の 2 刺激よりも高いことがわかる．分散分析

い可能性を表しているため，次節の実験 2 では音をの結果から内向き縞提示時とランダムドット提示時の鳴らす課題は行わなかった．

間に有意な差があることが確認され，内向き縞提示時3.2と外向き縞提示時，外向き縞提示時とランダムドット

実験 2提示時の間では有意な差は確認されなかった．

実験 1 より，内向き縞・外向き縞・ランダムドッ
トの 3 つの視覚刺激が集中力向上に有効であることが示唆された．実験 2 ではその 3 刺激の中で，特にどの刺激が有効であるかをさらに詳細に検討した．実験1 では刺激提示時間が 1 分と短く，その間だけ集中するというスキルをみにつけてしまう可能性がある．また 1 分では将来的な目的である長時間の作業での有効性が検証できない．このため刺激を実験 1 より長い時間提示し，さらに集中力の測定指標に作業課題正答率とアンケートによる被験者の主観評価を加えて観察

図7 各刺激における瞬目頻度（実験 2）した．

846

目頻度は測定しなかった．
PC 画面の中心を原点として，原点にどれぐらい被験者の視線が寄っていたかによって誘目性を評価した．
原点を(0,0)として被験者の視線位置(x,y)を 30 ms ごとに計測し，1 分間で計 2000 点計測した．なお実験後に，画面上に表示される 25 点を注視してもらい，誤差を計測した．その結果，計測誤差は 35.6 pixel であった．
3.3.3 実験結果

図8 各刺激における作業課題正答率

図 10 に結果の例を示す．これは被験者 1 名の，1試行目の外向き縞を提示した時の視線の動きである．
横軸・縦軸共に単位は pixel である．

図9 各刺激におけるアンケートの点数

3.2.4 考察
瞬目頻度では生理指標という観点から，作業課題正図10 視線計測の結果例

答率では作業効率という観点から，アンケートによる全体の結果を図 11 に示す．エラーバーは標準偏差，主観評価ではユーザの印象という観点から集中力を評

横軸は視覚刺激の種類，縦軸は視線半径を表している．

価し，これらの結果から外向き縞・ランダムドットよりも，内向き縞が集中力向上に有効であると示された．
実験 1・実験 2 を通して内向き縞に最も集中力向上

れの原点からの距離を計算し，それの全被験者の全試行での平均である．また，視線半径の単位は pixel での働きが見られた．
3.3

視線半径とは各刺激で計測された 2000 点の，それぞある．視線半径が小さいほど誘目性が高いことを示し

実験 3ている．

これまでの実験によって，確かに視覚的な運動提示によって集中力が向上することが確認できた．一方で当初の予想は，運動提示によって視線が誘導され，その結果として集中力が向上するというものであったが，視線の誘導が生じているかどうかについてはこれまで検討していなかった．
そこで本実験では視線計測を行い，5 種類の視覚刺激の視線誘導における効果（誘目性）を観察した．
3.3.1 実験環境
実験環境は実験 1 と同様である．

図11 各刺激における視線半径3.3.2 実験手順

図 11 より，内向き縞が最も誘目性が高いことが示

本実験では視線計測を，Web カメラと赤外光を用された．

いた強膜反射法によって行った．
被験者は 21~22 歳の 2 名（男性 2 名，平均年齢21.5 歳）を対象に実験を行った．この他の実験手順は

4.

アプリケーションへの応用．

全て実験 1 と同様であるが，この実験では被験者の実験より，用いた視覚刺激の中で PC 作業における視線計測が目的であるため，音に対する反応時間と瞬847

5.

集中力向上に最も有効であるのは内向き縞だと認められた．この刺激を提示することで集中力が向上し作業おわりに

本稿は PC での作業時の集中力向上を目的とし，瞬の効率が改善すると考えられる．

目頻度・音に対する反応時間・作業課題正答率・アン

そこで本章ではこの刺激を用いた，実際の PC でのケートによる主観評価・誘目性により視覚刺激を評価作業で使用できるアプリケーションを提案する．

した．

図 12 のように，この刺激を PC ディスプレイ上の実験より，内向き縞刺激が集中力向上に有効であるユーザが見ている部分（作業エリア）の周りに重畳さという結果を得た．今後は，内向き縞刺激の縞の幅やせ，作業エリアと視覚刺激のみを見えるようにする．
こうすることで，ユーザが作業エリアにのみ集中でき，作業効率が増すと考えられる．視覚刺激の中央のある移動速度などのパラメータ選定を行い，より集中力向上効果の高い視覚刺激を作成，視線計測との連動を図り，アプリケーションへの応用を目指していく．

程度の範囲は，作業エリアが十分に見えるために切り取る必要があるが，この範囲はユーザが任意に決めら参れるように設計する．
また，ユーザの視線の計測をリアルタイムで行うこ考文献1) 河野貴美子，山本幹男，平沢雅彦，小久保秀之，
安田仲宏: 子供における課題集中時の脳波解析，
Journal of International Society of Life Information
Science 15(1), 109-114, 1997-03-01
2) 緒方康匡，内川惠二: 第一サッカードを誘導するための視覚刺激条件，映像情報メディア学会
技術報告，33(17), pp.57-60, 2009.
3) 安田清，今井友太，桑原教彰，森本一成: 画面から外界への視線誘導：認知症向けトイレ動作支援システムに向けて，人工知能学会全国大会
論文集，2009.
4) 阪野貴弘: 香りが運動パフォーマンスと精神集中に及ぼす影響，愛知教育大学保健体育講座研究紀要，No.33, pp. 95-99, 2009.
5) Tomas Chamorro-Premuzic, Viren Swami,Avegayle
Terrado & Adrian Furnham: The Effects ofBackground Auditory Interference and Extraversion
on Creative and Cognitive Task Performance,
International Journal of Psychological Studies Vol.1,No.2, December 2009.
6) 石口彰: キーワード心理学シリーズ 1 視覚，新曜社，p.124, 2006.
7) 田多英興，福田恭介，山田冨美雄: 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，pp.48-49.1991.
8) 長田典子，和氣早苗，大須賀美恵子，井口征士:
TV コマーシャルの挿入タイミングが注意集中に与える影響，電子情報通信学会技術研究報告，
Vol.103, No.113, pp. 25-28, 2003.
9) 山北真実，山田啓一，山本修身，山本新: 顔表情変化による携帯通話時の意識集中状態の検知個人差に配慮した検知-，電子情報通信学会技術研究報告，Vol.106, No.74, pp. 37-42, 2006.
10) 橘，岡部，佐藤，福嶋，梶本：注意領域への集中力向上を目的とした領域外における視覚刺激，第 16 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集，2011とで，図 13 のようにユーザが現在見ている点を，刺激の中心が追従してゆくようにする．

図12 概要図

図13 視線に追従し移動する縞の中心が変わる様子

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