モバイル学会

原著論文

注視点の移動による３D 立体映像の見やすさの変化釆女 智津江 1), 小嶌 健仁 2)，杉浦 明弘 1)，森田一三 1)，宮尾 克 1)
1)

名古屋大学情報科学研究科，2) 中部学院大学看護リハビリテーション学部

Changes in the visibility of the 3D stereoscopic images with the movement ofthe gaze point.
○Chizue UNEME1) , Takehito KOJIMA 2), Akihiro SUGIURA1), Ichizo MORITA1), MasaruMIYAO1)
1)

Graduate School of Information Science Nagoya University
Faculty of Nursing and Rehabilitation, Chubugakuin University

2)

Abstract: People can watch 3D stereoscopic images clearly due to the deep depth of field, when the display is 2 mor more apart from them, and the screen brightness is enough. However, handheld tablets with short viewing
distance have a shallow depth of field. In this study, we carried out experiments to establish the basic database on
the limits of 3D images as they emerge from tablet devices. The subjects included 56 healthy volunteers from 13
to74 years of age. They were asked to watch 3D images on a tablet device. They were asked to evaluate the 3D
images with 4 options, 1: clear 3D, 2: blur 3D, 3: double image 3D, and 4: completely separated two images. Inexperiment 1, the target was fixed on the screen (1.0 D: 1.0 m) and test images were presented at the position of1.125, 1.25, 1.375, and 1.5 D. In experiment 2, the retraction image was fixed on the screen (1.0 D: 1.0 m), thetarget positioned at 1.125, 1.25, 1.375, and 1.5 D, and the 3D images were presented at 1.25, 1.5, 1.75, and 2.0 D.
Experiment 2, the evaluation of the "clear" were more than Experiment 1, in spite of the test images separated
from the screen. The proportion of "clear" plus "blur" is almost the same, in both experiments.
Keywords: 3D stereoscopic image, fusion area, depth perception, convergence, accommodation
キーワード: 3D 立体映像， 融像領域， 奥行き感， 輻輳， 調節

1. はじめにし側，引込み側それぞれについて考察を加えた．

2. 方法

3D 立体映像の観視時は，十分な画面輝度であれば，瞳孔の縮瞳によって深い被写界深度が得られる．結果，視距離 2

2.1 被験者

ｍ以遠はボケを感じることなく観視できる[1,2]．一方，近年普本研究の被験者は，13 歳から 74 歳の男女 56 名（mean：及が著しいタブレット端末は，手に持って使用するため視距離38.2，SD：13.9）であった．日常生活において，読書など近見は数十㎝であり，被写界深度の効果はほぼ期待できないと考作業をする場合に眼鏡，コンタクトレンズを使用しているものえられるが， 3D 立体映像が融像できない等の問題はほとんは，装用して実験に参加した．Colleen MacLachlan ら[3]によど聞かれない．理由の一つは，「立体映像の視差量は 1.0 度れば瞳孔間距離（IPD）が 14-15 才で 60mm 程度になること(表未満」というガイドラインにより制限されているためであるが，視1)， また 3D 立体映像の制作現場では，多くの場合成人用の差量 1.0 度の飛出しは，視距離 500mm で 64mm と 1 割程度で視差量（左右眼画像の距離）を 60mm としていることから，IPDあり，「飛出す映像」というキャッチコピーから，ダイナミックな飛60mm 以下の 13 名を子供と想定し，「狭い」とした．また，日本出しを期待するユーザーには物足りない数値といえる．もう一人成人男子のＩＰＤの平均である 65mm 以上[4]の 17 名を「広つは，ハンドヘルドでの使用環境下では，飛出し量の大きさにい」とし，61～64mm の 26 名は「中間」の 3 群に分けた．実験に比べ，見やすさの低下が少ない可能性が考えられる．本研究

際しては，被験者には事前に充分にインフォームドコンセント

では，タブレット端末用 3D 立体映像の飛出し基準値算定のたを行っている．なお，本実験は名古屋大学情報科学研究科のめの基礎データを収集することを目的に，注視点の移動によ倫理審査委員会の承認を得て実施している．

る 3Ｄ立体映像の見やすさの変化について実験を行い，飛出2015 年 1 月 16 日受理．（2015 年 3 月 7 日シンポジウム「モバイル'15」にて発表

2.2 実験デザイン
実験は，ディスプレイに表示された視標を注視した状態で，その前後に飛出し，または引込んで提示される 3D 立体映像がどのように見えるかを評価した（図１左）．上下 3 つのセルの中心間距離はそれぞれ 57 ピクセルで，視角１度に相当し，中モバイル学会誌, Vol.5 (1), pp.15-20 (2015)15釆女智津江ほほか: 注視点のの移動による３Ｄ
Ｄ立体映像の見見やすさの変化
表 1. 年齢
齢と瞳孔間距離離（IPD）の変化
化 (ｆ：female，ｍｍ：male)

出典：Normmal values and standard
sdeviattions for pupill diameter andd interpupillary distance in sububjects aged 1 monthm
to 19years Colleeen MacLachlan et al.[3]測定定）870 ｌｘ，垂直直（ディスプレイイ向き）308 ｌｘでであった．
評価価値

視距離は
視1.0ｍｍ，被験者には ，試行前に初期期画像（「前」ののはっきりり見える

0文字
字に 2 ピクセルのの視差がついた
た 3D 画像）を提提示し，シャッタタぼやけけている，滲んででいる

1ーメ
メガネ装用で 3D
D に見えること，，1ｍ〜50 ㎝程程度の距離でピピ二重像像になっている2ントが合うかどうかを確認して実験験を開始した．今回の実験でで完全にに分離している3

距離を 1.0ｍに設定したのは， 先行研究[4]ににおいて，視距距視距
離 1.0ｍで瞳孔径径と被写界深度度について考察しており，比較較討可能にするたためである．このの中で，3Ｄ立体体映像の水晶体体検討

図 1.初
初期提示画像（（左上）と中心心視範囲（左下下）
評
評価基準（右）

焦点点位置の計測とと，瞳孔径の計測測を行ったところ，暗条件（被被写界界深度の浅い条条件）で，2.0D の飛出し距離
離では水晶体調調

心の視標を注注視した場合， 「前」「後」の評価画像はわずずかに節のの焦点（ピント）がが不安定であっったため，1.0ｍｍの視距離でああ中心視の範囲囲にかかる．評価価画像は，視標標から前後に 00.125ればばより確実にデータが得られるると考えた．またた，立体映像ののD（ディオプトリリ）刻みで視差差量が増加し，44 段階表示されれる．

飛出
出しと引込みの融像についてては，栗林ら[5]は，3Ｄ立体映
映

試行は実験 1，2 で各 4 回のの合計 8 回，評評価基準は，「ははっき像でで視距離を短くした場合，引込込み側のみ融像限界の拡大大になっている：２ 」「完り見える：０」「 ぼやけている ：１」「二重像にが見見られ，飛出し側の拡大は見見られなかった と述べており，段右）．
全に分離している：３」の 4 段階である（図１

我々々の実験で求めめている飛出しし，引込みの両両方の見え方ののたは 1）までは融融像しているが， 2，3
4 段階の評価では，0（また比較較が近距離にななるほど難しくななることが予想想され，視距離離いては融像領域域を超え，破綻していると考ええられの評価につい1.0ｍｍによるデータ収集が妥当と判判断した．なお
お，当研究室ののる．評価画像 がぼけているかか二重像になっっているかにつついて

水晶
晶体調節焦点のの計測で，確実実に検出できるデディオプトリが，けずれた二重像像なのか，ぼややけているのか」」等，
は，「少しだけ±0.1 D であるためめ，表示コンテテンツの各段階をを，0.125 D 刻

口頭で確認ししながら聞き取りり調査を行った．とした．
みとディスプレイ
イは SAMSUNG
G 社製 S23A9500D（23 インチ， 液晶シャッター方式式）を用いた．実
実験環境の照度度は，水平（上上向き

1-10.875D
後

11-2

1-33

1-40.775D

0.625DD
後後B2-1

後後視標（固固定）2-3

前1.375D
D

前

1.55D

後
1.125D前1.225D

2-22-4

引込み画
画像（固定）
画面位位置（1.0D）

前1.125D

0.5D

F

前1.225D

被験者

B

後

画面位置
置（1.0D）
1.25D
1.3375D
1.5D

前
1.5D

↑

後

前
1.75D

↑

前

2.0D
DF

被験者
図2
2a. 実験 1 視標
標,評価画像のの位置

16

図 2b. 実験
実 2 視標,評
評価画像の位置
置

Voll.5(1), pp.15-200(2015), J. Mob
bile Interactionss

モバイル学会会
2.2.1 実験 1（
（視標を画面位位置に固定でのの 3Ｄ立体映像
像の見え方の比較）

変ええ（20 代男女 9 名），実験名2，実実験 1 の順序でで実験 3 を実施
施し検検証した．

視標✠は画画面位置（1.0 D）に固定した状D状態で，4 枚の 評価

2.3 統計分析

画像の視差量
量は，画面位置を挟んで前後にに 0.125 D 刻み
みで 4瞳孔間距離の違
瞳違いによる３群 （狭い，中間，広広い）間の 3D
D段階に増加ささせた．評価画
画像の飛出し位
位置は，1.125 D，立体 映 像 の 見え 方 の 違 い を ， 独 立 サ ンプ ル に よ る

1.25 D，1.3755 D，1.5 D と変変化する，評価画像の引込み 位置

Kruskal-Wallis の検定により分析析した．また，同一位置の評
評

は，0.875 D，00.75 D，0.625 D，0.5
DD となるる（図 2a）．被験験者は画像についてはは，評価の値（図図１右）についてて Wilcoxon の価画

視標✠を注視視した状態で，飛飛出し画像の「「前」がどのよう に見えるか評価を行行い，次に引込込み画像の「後」を同様に評価価した．

符号号付順位検定ににより比較した． 分析は SPSS Statistics
S19 を用いいて行った．なおお，統計学的なな有意性は危険
険率 5％以下ででそれぞれの施施行及び前後のの評価画像を 1-1F，1-1B〜1--4F，判断断した．

1-4B とする．

3. 結 果

視差量をもたせせた立体映像のの見2.2.2 実験 2（視標自体に視え方の比較）

3.1 瞳孔間距離のの差による見ええやすさの違い
い

実験 1 の試試行後，続けて実験 2 を行なっった．視標と評
評価画

瞳孔間距離別の瞳の 3 群（狭い，中中間，広い）につついて，独立ササ

像との視差量は実験 1 と同じであるが，引込み側の評価価画像

ンプ
プルによる Kruskal-Wallis の検検定を行なったたところ，いずれれしている．視標
標と評価画像の視を画面位置（11.0 D）に固定し視差の群群間においても有意確率は 0..05 より大きく，瞳孔間距離のの量は 0.125 D 刻みで増加すするため，視標位位置は，1.125 D
D，差ににより，見え方にに差があるとは言言えない結果ととなった．

化する．同様にに飛出し側の画
画像は，1.25 D，1.3755 D，1.5 D と変化

ただし，本実験にたにおいては，視視標を注視したた状態で評価画
画

0.25 D 刻みでで 1.25 D，1.5 D，1.75 D，2.0 D と変化するる（図像をを見るという試行行であり，著者ららの先行研究ににおいて，単独独2b）．したがって，視標と評価
価画像の視差量
量は実験 1 と同同じでの視視標を注視した場
場合の 3D 立体体映像の飛出しし距離の認識はは，

実験 2 では，被被験者は画面よりも飛出した視視標をありながら，実被験験者の瞳孔間距
距離によって差がが生じている[66]．

注視しつつ，視視標よりもさらにに飛出した「前」画像と，画面位位置

3.2 同一視差量における見え方方の違いにある「後」画像をそれぞれ評評価することにななる． 実験 2 につれぞれの試行とと前後の評価画
画像を，いても，実験 1 と同じく，それ～2-4F，2-4B とした．と2-1F，2-1B～

実験
実 1，2 の 4 段階の飛出し，段
画像の見え方のの及び引込み画
評価
価を表 2，図 3a〜d に示す．図図 3a と b，図 3cc と d をみると，飛出出し，引込みとももに，実験 2 のの方が「はっきりり見える」と回答
答

2.2.3 実験 3（練習効果の影影響検証）

した
た被験者の割合合が多いことがわわかる．

については，試試行は，1 から 2 の順に行った
たが，実験 1，2 に練習効果によよる影響がないいことを検証するるために，被験験者を
表 2． 実験 1 及び実実験 2 におけ る注視点の移動による 3Ｄ立立体映像の見ええ方の評価
単位：人
1-1F

1-2F
F

1-3F

1-4F
F

2-1F

2-2FF

2-3F

2-4F

1-1B

1-2B

1-3B

1-4B

2-1B

2-2B

2-3B

2-4B

はっきり見えるる

32

1558539200

874432231853403228

ボケる,にじむ

2226
614714119411181092683

二重像になる31662210042222282721122111311

完全に分離00133550418380031800415

図 3a.実験験 1 飛出し側

図 3ｂ.実験 2 飛出し 側

モバイル学会誌, Vol.5 (1), pp.15-20p(2015))

図 3ｃ.実験 1 引込込み側

図 3ｄ.実験 2 引込み側
引177

釆女智津江ほほか: 注視点のの移動による３ＤＤ立体映像の見見やすさの変化

図 4a．実験 3 同一飛飛出し量の比較
較（1.25Ｄ）

3.3 同一位置の評価画像の見え方の違いの 2-1F は，どちちらも評価画像
像の飛図 3a の 1--2F と，図 3ｂの

図 4b．実験 3 同一飛出し量量の比較（1.55Ｄ）

4.考察
察
すさの比較
4.1 同一視差量における見やす

出し位置が 1.25 D であるが，，「はっきり見ええた」割合は 2-11F の実験
実 2 と実験１でで，各被験者がが評価した見え方の値（図１右右

符号付順位検定
定でも 2-1F のの方が方が多かった．Wilcoxon の符の 0〜3）について
0，実験 2 の評価価値から実験 1 の評価値を減減有意（p<0.001）に見えていた.ままた，1-4F と，22-2F1-2F に比べ有じてて，Wilcoxon の符符号付順位検定した．
定により比較しも評価画像のの飛出し位置はは 1.5 D で同じであるが，ややはり視標からの視差視差量が 0.125 D の 2-1F − 1-1F から，0.5 D

2-2F の方が「「はっきり見えるる」の割合は多かかった．Wilcoxoon のの 2-4B
2− 1-4B まで，飛び出しし，引っ込み各各 4 通りの計 8

符号付順位検検定でも 2-2F の方がの1-4F に比比べ有意（p<0. 001）通りについて検定定した．評価値はは，はっきり見ええるほど小さい
いにはっきり見ええていた．

値であるから，実実験 2−実験 1 でで負の順位が出出た場合，実験験
数値

3.4 同一位置の評価画像の見え方の違い（測定順序を 逆に2 の方が明瞭に見のえていることにになる．

した場合）視差差量が同じでありながら，実験 2 の方がよりははっきり見えていい験 1 の順序で行行なった．実験験1か
実験 3 は，実験 2 から実験る結結果となったのはは興味深い点でであり，特に，引込み側につつ序で行なった結結果と同様に，実実験 2 の方が「「はっら実験 2 の順序いてては，画面上の視標を注視しててそこから引っっ込んだ評価画画きり見える」と答答えた割合が多多かった（図 4a，b）．Wilcoxon の符像をを見るよりも，画面から飛出したた視標を注視しして，そこから引号付順位検定
定でも評価画像
像の飛出し位置が 1.25 D の 場合っ込込んだ評価画像
像を見る方がははっきり見えていいる．従来言わわ

2-1F の方が 11-2F に比べ，評評価画像の飛出出し位置が 1.5 D のれてていた「ピントはは画面に合う」とという説が正しい
いのであれば，場合も 2-2F のの方が 1-4F に比べ有意（p<0に0.05）にはっきりり見え視標標も評価画像も画面に表示されれており，かつ画面上の視標標ていた．

を注注視している実験験 1 の方がよくく見える結果とななるのが妥当でであるる．または，どちらの実験においいても画像が表表示されている
るのはは画面であるから，実験 1，2 ととも同じ見え方にになるはずであある．上記の結果に加加えて，飛出しし側の評価につついては，有意意

図 5. 同一飛出出し量の条件比
比較18

図 6. 補助図形なし(左補左)と補助図形形あり（右）のの飛出し画像

Voll.5(1), pp.15-200(2015), J. Mob
bile Interactionss

モバイル学会

な差までは大きくなかったが，2-1F − 1-1F で負の順位が出値算定のための基礎データを収集することを目的に実験を行ている．両者は，視標から評価画像までの視差量は同じであなった．実験結果から，同一の視差量であれば，画面に固定るが，評価画像の位置は，2-1F では 1.25 D，1-1F では 1.125

された視標から奥行き側を観視するよりも，すでに飛出していD で，画面からの距離は 2-1F の方が大きく，ディオプトリで 2る視標から奥行き側を見る方が見やすい可能性が示唆された．

倍の開きがある．これらのことから，画面から引っ込んだ，奥行また，2 つの画像の間に補助画像を挟むことで，融像域が広き側に深い 3D 立体映像ではなく，画面から飛出したコンテンがる可能性も示唆された．このことはモバイル端末での使用のツを注視した状態を基準に，そこより引っ込んだコンテンツをみならず，デジタルサイネージの分野でも有効に働く可能性観視する方が見やすい映像になる可能性が示唆された．

がある．

4.2 飛出し側の 2 試行の比較

今回の実験は，3D 対応のタブレットに表示される解像度が実験 1 の 1-2F と，実験 2 の 2-1F は，評価画像の飛出し位要求より低くなる点と，基礎データの収集を目的としているた置が 1.25 D で同じである．同様に 1-4F と 2-2F も飛出し位置

め，当研究室の先行研究と比較検討が可能なように水晶体調が 1.5 D で同じである．両者を Wilcoxon の符号付順位検定で節測定実験[4]と同一の機材と実験条件（ディスプレイ，視距比較したところ，どちらも 0.01 より小さい有意確率であり，有意離）で行なった．今後は，実際のタブレット端末用のコンテンツに差がある結果となった．

を作成し，モバイル端末での使用に即した視距離と飛出し量

2 つの試行については，評価画像の飛出し位置は実験 1，2で同じであるが，実験 2 については，画面と評価画像の間にを設定し，精密な調査，計測を行ない，評価検証を実施する予定である．

視標が入る形になっていることが大きな違いである（図 5）．大

参考文献

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diameter and interpupillary distance in subjects aged
1 month to 19 years”, Ophthal. Physiol. Opt. Vol.22,
No.3, pp.175–182 （2002）[4]

小嶌健仁，本多悠真， 宮尾克：立体映像観視時の量で融像限界を超えてしまうが，2 枚の間に補助図形を入れることで，融像限界視差量が最大 0.8〜1.0 度に増加した（図 6右）と述べている．本実験では，実験 2 の視標そのものが飛出している状態が，大島らが述べている補助図形を入れた状態に近いと考えられる．
4.3 試行順序入れ替えによる検証
実験 1，2 の試行で，練習効果が出ていないことを検証する
実験 3 を，Wilcoxon の符号付順位検定で比較したところ，同じく有意に差がある結果となった．実験１，2 と，実験 3 の結果はボケと被写界深度，映像情報メディア学会技術報

いずれも，同じ飛出し位置の評価画像を見る場合であっても，告，Vol.38, No.25, pp.103-107 (2014)

飛出している評価画像を直接見る場合よりも，画面と評価画像の中間位置に輻輳焦点と水晶体調節焦点を移動し，そこか[5]空間での奥行き知覚の相違－近距離空間におけるら評価画像を見た方が，見やすくなる可能性が示された．この像のボケと融像限界－,映像情報メデｲア学会誌,

ことは，大きな視距離を持たず，被写界深度の効果を期待でVol.58,No.12,pp.1778-1785 (2004)

きないモバイルデバイスの 3D 立体映像表示に有効にはたらく可能性がある．画面に対して大きな視差量を持たせた単一の栗林英範,石川和夫,畑田豊彦：実空間と両眼視差[6]小嶌健仁, 大橋拓実, 石尾広武, 岡田悠希, 宮尾

コンテンツであれば簡単に融像限界を超えてしまうが，段階的

克：3D テロップによる飛出し量の認知，電気学会論にコンテンツを重ねた映像づくりをおこなえば，通常の限界を文誌 C, Vol.134, No.2，pp.212-217 （2014）

越えた視差量の 3D 立体映像を提供できる可能性がある．ま[7]

大島敦之, 佐伯諭, 森峰生, 大頭仁: 両眼立体視

た，デジタルサイネージの分野においても，宣伝対象のコンテにおける視差情報の処理機構, VISION, Vol.11,ンツとさらにその前の文字情報を組み合わせることで，単純なNo.2, pp.93-96 (1999)

2 つのコンテンツの融像限界以上の視差量が確保できる．また，従来の安全ガイドラインに沿って作られたコンテンツの前に更に飛び出させた文字情報を付加することも可能となる．

5.まとめ
本研究では，タブレット端末用 3D 立体映像の飛出し基準

モバイル学会誌, Vol.5 (1), pp.15-20 (2015)19釆女智津江ほほか: 注視点のの移動による３Ｄ
Ｄ立体映像の見見やすさの変化

著者紹介
釆女女 智津江(正 会 員 )宮尾 克（正正会員）
2014 名古屋屋大学医学部部医学科卒業．

2002 年 ， 女子栄養
養大学大学院保保健学

1982 医学博
博士．同大学医医学部助手・講講にて修士を取得
得．公立学校のの養護専攻に師・助教授・・教授(多元数理
理科学・情報基基教諭，指指導主事を経てて 2003 年文部部科学究盤センター))を経て，2009 情報科学研究

省スポ
ポーツ青少年局
局健康教育調査査官，在に至る．人間間工学・公衆衛衛科教授，現在2011 年名古屋学芸年
芸大学教授に就就任．
2014 年名古屋屋大 学 大 学 院 情 報 科 学 研 究 科 情 報 シシス テ

学を通じ，３Ｄ映映像の生体影響
響，ケータイ・モ
モバイル機器のの生学
ユーーザビリティ，多言語情報システ
テムを研究．

ム学 専 攻 博 士 課 程 入 学 ．主 として 3D
D 立体映像のの子 どる研 究 に従 事 ．
もへの健 康 影 響 に関 する

小嶌 健仁（正会員））
1989 信州大学農学部
信部農芸化学学 科卒
業 ． 同 年 愛 知 県 公 立 学 校 教 員 ． 2014
屋大学大学院情情報科学研究科
名古屋科博士後期期課程修了．同
同年 中部学院 大学
看護リハ
ハビリテーション学部助教， 現在に至る．立体映映像の生体測定
定，モバイルアアプリケーション
ンに関する研究に従従事.

杉浦 明弘
明 (正会員)2003 年 岐阜医療技術術短期大学診 療放
射線技術術学科卒業(診診療放射線技 師免許取得))，2008 年 名古古屋大学大学 院医学系研究究科博士前期課程修了(修士士(医療技術学学))現在，名古古屋大学大学 院情報科学研研究科博士後期過程在学中
中，岐阜医療科学
学大学保健科学
学部放射線技術術学科助教．立 体映
像視聴が人人体におよぼす影
影響，CT の被被曝線量測定にに関する研究に従事
事．映像酔い，姿勢制御，被曝線量評価に 興味を持つ．日本
本放射線技術術学会，電子情報通信学会， 生体医工学会のの各会員.

森田一一三（正会員）
1992 愛知学院大学学歯学部卒業. 同年研修課程（1993 まで）.1997 愛 知学
臨床研院大学
学大学院歯学 研究科（口腔衛衛生学専攻攻）修了.同年 愛知学院大学
愛学歯学部助手
手（口腔衛生学学講座）.1999 同講
師.2006 ロンド
ドン大学客員研研究員（2007 までで）.2013 愛知 学院大学歯学部退退職.2014 名古屋屋大学大学院情報科学研究究科博士研究員．3D
D 立体映像の生生体計測，e-paaper の可読性性について研究に従従事.

20Voll.5(1), pp.15-200(2015), J. Mob
bile Interactionss