モバイル学会

原著論文

Ｅペーパーと紙の可読性に対するコントラスト比と加齢の影響－フロントライトの有無に注目して－
松波 紫草 1), 岩田 光平 1)， 小飯塚 達也 1), 石井 佑樹 1), 小嶌 健仁 1, 2), 宮尾 克 1)
1)

名古屋大学情報科学研究科, 2)中部学院大学

The Effects of Display Contrast Ratio and Aging on Readability of E-paper- Focusing on Built-in light
Shigusa Matsunami1), Kohei Iwata1), Tatsuya Koizuka1), Yuki Ishii1), Takehito Kojima1, 2),
Masaru Miyao1)
1)Graduate School of Information Science, Nagoya University
2)
Chubu-Gakuin University

Abstract: We carried out experiments with a reading test to evaluate the readability of E-paper with built-in light,
reflective e-paper and ordinary paper text under various conditions of contrast ratios with different age groups. We
set the contrast ratio in three levels (Low, Medium and High) for backgrounds. The subjects were divided into
three groups by age: Young, Middle aged, and Elderly people. This study found that contrast ratio of the text ofeach device affected the readability of all ages, and had an impact on elderly people more than the other age
groups, and the readability of E-paper was affected by age more than the readability of the paper text. Furthermore,this study suggested that the light source of built-in light E-paper caused a decrease in the readability at the lowcontrast ratio condition.
Keywords: E-paper, Readability, Display Contrast ratio, Aging and Frontlight

キーワード: E ペーパー, 可読性, コントラスト比, 加齢, フロントライト

1. はじめには表 1 に示す。また、被験者に対しては、事前にインフォームドコンセントを実施し、名古屋大学大学院情報科学研究科倫近年、ディスプレイ技術の普及・発達により、電子書籍リー理審査委員会の承認の下行なわれた。

ダーなどのモバイル機器で質の高いコンテンツの容易な利用が可能となってきており、今後、幅広い世代へのデバイスの普及が期待される。しかしながら、同じコンテンツを読む場合にも、各デバイスにより表示特性は異なり、可読性に影響を与えると

表1

被験者の年齢構成
若年者
中年者
人数49 名
41 名

高年者
17 名

合計107 名考えられる。本研究では文字と背景のコントラスト比の違いや加齢が、E ペーパーと紙の可読性に及ぼす影響について、特にフロントライト搭載の有無に注目して被験者実験を行ない、評価・考察を行った。

2.2 実験デザイン
実験では、反射型電子ディスプレイ（EPD： ElectrophoreticDisplay）にフロントライトを搭載した E ペーパーとして Amazon

2. 方法
2.1 被験者

社製 Kindle PaperwhiteTM[1] （第 2 世代、2013 年発売）、従来型の反射型 EPD の E ペーパーとして SONY 社製 SONY
ReaderTM[2] （PRS-T3、2013 年発売）、及び紙（白色度 69 %本実験の被験者は 15 歳から 78 歳の男女 107 名（平均年齢の PPC 用紙にテキストを印刷したもの）の 3 種類のデバイスを46.9 歳、標準偏差 15.5 歳）、通常、読書に眼鏡、コンタクトレン使用した。以下、それぞれ PW、SR、紙と表記する。文章は英ズを使用している場合はその状態で実験を実施した。被験者

数字のランダムテキストを用い、テキスト表示には PDF 形式のは年齢によって 3 群に分類し、44 歳以下の被験者を若年、45ファイル（全デバイス共通、表示例は図 1）を用いた。また、フ歳から 64 歳を中年、65 歳以上を高年とした。年齢の構成比

ォントは Courier、サイズは 8 pt （文字高：約 2.6 mm）、1 ペー2015 年 1 月 15 日受理．（2015 年 3 月 12-13 日シンポジウム「モバイル'15」にて発表）

ジ当たり 30 字×14 行を画面の中央になるよう表示した。この表示形式は、ISO の電子ディスプレイ装置の評価方法に準拠した[3]。

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松波 紫草: Ｅペーパーと紙の可読性に対するコントラスト比と加齢の影響－フロントライトの有無に注目して－6,500 K の蛍光灯および同じ色温度の LED 光源を用いて照度を 750 ｌｘ （実測 754 lx）とした。750 lx は、日本工業規格（照明基準総則）[4]において屋内事務室で設計等のやや精密な視作業を行うための照明要件である。照明箱には額をのせるヘッドレストを取り付け、視距離が一定（40 cm）になるようにした。

＜高コントラスト＞(a) デバイスごとの文字及び背景の輝度＜中コントラスト＞(b) デバイスごとのコントラスト比（実測値）
図 2 デバイスごとの輝度及びコントラスト比＜低コントラスト＞
図 1 英文字のランダムテキストの表示例
各デバイスはスクリーン周りのフレームの色が異なるため、ベゼルを白色ケント紙で覆った。また、底部に台を設け、表示される文章の高さを同じにした。なお、PW のフロントライト光量は最大で固定した。テキストの文字色は黒、背景の色はデバイスによって異なり、白ないし灰色であり、本実験では背景色の濃淡でコントラストに差をつけることとした。
コントラストについては、0 （黒）から 15 （白）のグレースケー

図 3 実験に使用した照明箱

ル 16 階調の色調のうち、3 （暗い灰）、9 （明るい灰）、15

2.3 実験方法及び評価方法（白）の 3 色を採用し、3 段階とした。コントラストは、背景が 3

被験者は、1 ページ分の表示された文章を、左上から黙読のときを低、9 のときを中、15 のときを高とした。デバイスごとので読みはじめ、大文字の「M」の数を手動カウンターにより計輝度とコントラスト比を図 2 に示す。コントラスト（図 2(b)）は背景測した。数えた「M」とテキスト中の実際の「M」の数の差の絶対と文字の輝度の実測値（図 2(a)）から算出した。

値を実際の「M」の数で除し、この値を誤答率とした。1 から誤測定は暗室に照明箱（図 3）を設置して行った。照明箱内は答率を減じて正答率を算出した（ただし、数えた「M」は必ずし

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モバイル学会も正答とは限らないので、この正答率には、ある程度の誤差がの 平 均 で は 有 意 に 低 く な っ た （ SR:34.2±1.8, PW:44.2±2.1存在する。）。黙読時間及び正答率については、個人の能力（p<0.01）, 紙:45.7±2.1（p<0.01））。分散分析の結果では、若の差を平準化するために、被験者自身の平均値を算出し、実年及び高年でコントラストのみに有意差があり、中年ではコント際の値をその平均値で除した値を黙読時間 index、正答率

ラスト及びデバイスの種類ともに有意差があったが、交互作用index とし、評価に用いる値とした。黙読終了後、被験者が文はなかった。多重比較では、コントラストについては、若年及章の読みやすさを Visual Analog Scale （VAS）を用いて評価

び中年で、3 種のコントラスト間全てに有意差があった。高年した。読みやすさの主観評価として VAS は、解析においてでは高−低コントラスト間及び、中−低コントラスト間で有意差が100 点満点に換算した。デバイスが 3 種類、コントラストが 3あり、若年、中年と比較して中−低コントラスト間で大きく評価が段階のため、一人の被験者は 9 試行のテストを行った。文章下がっている。デバイスについては、全てのデバイスで、評価の読みやすさに関しては、文字認識ができないとした被験者が高い順に高、中、低コントラストであった。なお、中年の紙とを 0 点（全く読めない）として評価し、黙読時間 index 及び正SR 間で紙が有意に読みやすい結果であった。

答率 index については、文字の認識ができない被験者を欠損

中コントラストでは、SR のコントラスト比が最も小さく、評価も値とした。年齢群別の全く文字の認識ができなかった試行の低い傾向にあり、高と中、中と低コントラスト間で同じように評割合（低コントラストのみで発生）を表 2 に示す。

価が下がっている。一方、PW と紙は、中と低コントラスト間で統計解析にあたっては、読みやすさの主観評価、黙読時間評価が大きく下がっている。また、PW と紙では、高年では、コindex、及び正答率 index の測定値について、それぞれコントントラスト比の高い紙の評価が高いが、若年と中年では両者のラスト（3 レベル）、及びデバイス（3 種類：PW、SR、紙）の 2 つ評価は同じ傾向にあった。（図 4）の要因による、2 元配置分散分析法を行った。なお、分析は被験者を 3 つの年齢群に分け、年齢群ごとに行った。
表 2 年齢群別の全く文字を認識できなかった低コントラストの試行の割合
若年者
5.7 %

中年者
17.7 %

高年者
51.0 %

3. 結果

黙読時間 index は、全ての年齢群で、高、及び中コントラス
トで黙読時間は短く（読みやすい）、低コントラストで長い（読みにくい）結果となった。分散分析の結果は、全ての年齢群においてコントラストのみに有意差があり、デバイスの種類による違いはなかった。多重比較では、全ての年齢において、高と低コントラスト、中と低コントラストの間に有意差があった。高コントラスト、及び中コントラストと比較した低コントラストの黙読時間index は高い年齢群ほど差が大きくなる傾向にあった。（図 5）3.1 デバイスの輝度及びコントラスト比（実測値）

正答率 index は、低コントラストでは若年、中年、高年の順

文字及び背景の輝度については、図 2(a)のとおり、PW はフに有意に下がった。（若年：1.03±0.03, 中年：0.89±0.04, 高

ロントライトの効果により、中、及び低コントラストにおいて、背年：0.73±0.05, 全ての年齢群間で p<0.01）。また、低コントラス

景輝度が最も高く、SR は全てのコントラストで最も背景輝度がトにおいては、全ての年齢群で PW が最も低く、特に若年、及低かった。紙は、高コントラストで背景輝度が最も高かった。

び中年との比較で高年の正答率が有意に低い結果となった

コントラスト比（実測値）を求めると、図 2(a)のとおり、背景輝（高年:0.58±0.10, 若年：0.93±0.05（p<0.01）, 中年:0.69±0.06

度のばらつきは大きかったが、図 2(b)のとおり、フロントライト搭（p<0.05））。分散分析の結果は、若年及び高年では、コントラ載型の PW と反射型の SR で大きな差はなかった。

ストのみ有意差があった。中年においてはコントラスト及びデ3.2 二元配置分散分析法による統計解析

バイスの種類の両方に有意差があり、交互作用があった。多若年、中年及び高年の 3 種類の年齢群別に、コントラストと重比較においては、コントラストについては、全ての年齢群でデバイスの種類を要因として、測定値としての読みやすさの主高と低コントラスト、及び中と低コントラストの間で有意差があっ観評価を用い二元配置分散分析法による解析を行った。同た。デバイスの種類については、中年の、PW と紙の間に有意様に、黙読時間 index、及び正答率 index をそれぞれ測定値と差があった。若年においては、PW では高コントラストに比較しして用い解析を行った。結果について、読みやすさの主観評て中コントラストの正答率が高い傾向にあった。また、若年、中価は図 4 に、黙読時間 index は図 5 に、正答率 index は図 6

年においては、低コントラスト下の紙の正答率の低下が PW、に示す。なお、それぞれのグラフについては、デバイスごとにSR と比較して緩やかであった（図 6）。また、読みやすさの主低、中、高の 3 種類のコントラスト比の実測値が異なるため、

観評価、黙読時間 index、正答率 index の指標の年齢群別の横軸をコントラスト比の実測値とした。

グラフを比較すると、正答率 index における年齢による傾向の読みやすさの主観評価は、全ての年齢群で評価が高い順違いが最も顕著であった（図 4、5、及び 6）。に高、中、低コントラストであった。また、中コントラストで SR の評価が全ての年齢群で紙、及び PW と比較して低く、全試行

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松波 紫草: Ｅペーパーと紙の可読性に対するコントラスト比と加齢の影響－フロントライトの有無に注目して－分散分析の結果
全体（コントラスト×デバイス）

分散分析の結果
コントラストデバイス
交互作用若年
**-

中年
**
**
なし

高年
**
-

中-低高-低高-中
PW-SR
PW-紙SR-紙

若年
**
**
**
-

中年
**
**
**
**

高年
**
**
-

多重比較

コントラストデバイス

全体（コントラスト×デバイス）

若年
**
-

中年
**
-

高年
**
-

中-低高-低高-中
PW-SR
PW-紙SR-紙

若年
**
**-

中年
**
**
-

高年
**
**
-

多重比較

コントラストデバイス（**: p<0.01）（**: p<0.01）

長（不良）読みやすい短（良）

読みにくい(a) 若年(a) 若年

長（不良）読みやすい短（良）

読みにくい(b) 中年(b) 中年長（不良）

読みやすい短（良）

読みにくい(c) 高年
図 4 年齢群別の読みやすさの主観評価の比較
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コントラストデバイス
交互作用(c) 高年
図 5 年齢群別の黙読時間 index の比較
Vol.5(2), pp.35-41 (2015), J. Mobile Interactions

モバイル学会

4. 考察

分散分析の結果
全体（コントラスト×デバイス）

コントラスト
デバイス
交互作用

若年
**
-中年
**
**
あり

高年
**
-

中-低高-低高-中
PW-SR
PW-紙SR-紙

若年
**
**-

中年
**
**
**
-

高年
**
**
-

多重比較

4.1 年齢別の比較
若年、中年では高、中、低コントラストの順に読みやすさの主観評価が下がった。一方で高年では低コントラストにおいて読みやすさの主観的評価が著しく下がり、年齢群による傾向

コントラストデバイスに違いがあった。また、低コントラストで正答率 index の値が若年及び中年と比較して高年で低かった。これらのことから高い年齢群ほど視機能による認知能力が低下していることが示唆された。

4.2 デバイス種類別の比較
本研究では、共同研究者の先行研究[5]において、低照度（**: p<0.01）

高で可読性が低下した反射型 E ペーパー（SR）への環境照度の影響を出来る限り取り除き、コントラスト比の影響をより適切に評価するために、日本工業規格[4]に示されている通常の視作業を行うための照度（500 lx）より高い、やや精密な視作業を行うための照度（750 lx）で実験を実施した。Lee et al.[7]、及び Shen et al.[8]も反射型 EPD を快適に読むことができる環境照度を 700 lx 以上と報告している。

低高コントラストにおいては、年齢群の全てにおいて、デバイスの種類に関わらず読みやすさの評価が最も高く、可読性が高い結果となった。このことから、通常の室内でのやや精密な(a) 若年作業を行うための照度において、フロントライト搭載型（PW）及高

び反射型 E ペーパー（SR）のいずれも紙と同様の可読性を提供できることが示唆された。
中コントラストにおいては、読みやすさの評価について、フロントライト搭載型 E ペーパー（PW）は紙と同様の高い可読性を示したが、最もコントラスト比が低かった反射型 E ペーパー（SR）は、両デバイスと比較して低い評価であった。また、黙読
時間 index、及び正答率 index においても、概ね反射型 E ペ低ーパー（SR）が最も低い評価であった。フロントライト搭載型 Eペーパー（PW）と、反射型 E ペーパー（SR）では、コントラスト比は約 1 違っており（PW：5.36, SR：4.38）、フロントライト搭載(b) 中年型 E ペーパー（PW）の背景輝度が反射型 E ペーパー（SR）の高2 倍以上あった（PW：84.66, SR：42.09）。これらのことからフロントライト搭載型 E ペーパー（PW）と、反射型 E ペーパー（SR）
では、コントラスト比の違いが可読性の違いに影響を与えた可能性がある。また、紙とフロントライト搭載型 E ペーパー（PW）
ではコントラスト比は紙が高い値を示した一方で、読みやすさの主観評価はほぼ同じであり、黙読時間 index、及び正答率index では、年齢群別で評価が逆転する場合もあった。これらのことから本実験の条件下では、紙とフロントライト搭載型 E ペ

低ーパー（PW）では、コントラスト比よりも、それ以外のデバイスの特性が可読性の違いに影響した可能性がある。
低コントラストにおいては、フロントライト搭載型 E ペーパー(c) 高年（PW）の正答率 index が紙や反射型 E ペーパー（SR）と比較し

図 6 年齢群別の正答率 index の比較て低い結果となった。フロントライト搭載型 E ペーパー（PW）にモバイル学会誌, Vol.5 (2), pp.35-41 (2015).

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松波 紫草: Ｅペーパーと紙の可読性に対するコントラスト比と加齢の影響－フロントライトの有無に注目して－ついては、共同研究者の先行研究[5, 9]により、低照度においを取り出して評価することが難しかった。また、本研究は、表示て、フロントライトの光源が可読性の改善に寄与していることがファイルの背景色を変化させ、その影響について比較した内示されている。しかし、今回の実験の低コントラストの条件下で容であり、一般に使われているメディア機器自体のコントラストは、フロントライト搭載型 E ペーパー（PW）は表示面が光源に調整機能により背景色を変化させた研究とは結果が異なる可より照らされるため、他のデバイスに比べると黒色部分は灰色能性がある。今後はメディア機器自体のコントラスト調整機能寄りの呈色になる。本実験では，紙や反射型 E ペーパー（SR）を使用し、実測コントラスト比をほぼ一定にした形で、フロントラ2と比較して明るい 15 cd/m と灰色に近くなっている。そのため、イト搭載型 E ペーパー、反射型 E ペーパー、及び紙の可読性背景輝度の数値と比較してコントラスト比が低くなった。上記について評価することに取り組みたい。の条件により、デバイスの種類によるコントラスト比に大きな差はなかった。それにもかかわらずフロントライト搭載型 E ペーパー（PW）の可読性が低下した理由は、使用者側へのフロントライトの光漏れの可能性が考えられる。フロントライト搭載型の内部のマイクロプリズム構造では、一部の光が LED 光源から使用者側に漏れていることが Watanabe et al.[10]により報告されている。

4.3 コントラストの比較本研究では、高コントラストがデバイスの種別に関わらず最も可読性が高い結果となった。中コントラストでは、読みやすさの主観評価は高コントラストと比較して有意に低かったが、黙読時間 index 及び正答率 index については、高コントラストと同程度の値を示した。これらのことから、被験者にとって、中コントラストの条件は、高コントラストとの比較においては低いものの、十分に読みやすいレベルである可能性が示唆された。
中コントラストでは、各デバイスの読みやすさの主観評価のうち、可読性が高かったフロントライト搭載型 E ペーパー（PW）
及び紙の読みやすさの主観評価の値が、45 点前後を示した。
共同研究者による先行研究[11]においても、被験者が十分読みやすいと評価した目安の値は 45 点であった。このことから、先行研究を支持し、読みやすさの主観評価の 45 点を十分に読みやすいとする目安とできる可能性が大きいと考える。また、中コントラストにおいて、読みやすさの主観評価の差が出たフ
ロントライト搭載型 E ペーパー（PW）と、反射型 E ペーパー（SR）のコントラスト比の値の境がおおよそ「5」であることから、読みやすさのコントラスト比の目安の値として「5」を推奨する。
今回の研究の低コントラストでは、高年で半数以上が全くテキストを認識できず、さらに若年や中年においてもそれぞれ約6 %、及び約 18 %の被験者がテキストを認識できない結果となった。また、全てのデバイスで日本工業規格[6]に示されたディスプレイに関する最低限のコントラスト比「3」を下回る値であったことから、コントラスト比が低すぎたため、全体に評価が低かった可能性がある。
本研究では、コントラストの背景の色調をグレースケール 16階調の番号で一定にし、PDF 化したものを表示させた。この条
件下では、高、中、及び低コントラストにおける各デバイスの実測コントラスト比が異なり、フロントライト搭載型 E ペーパー（PW）及び反射型 E ペーパー（SR）の特性の直接の影響のみ

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参考文献
[1] Amazon.com - Kindle Paperwhite Touch Screen
E-reader with Light.
http://www.amazon.com/Kindle-Paperwhite-Ereader/
dp/B00AWH595M[2] SONY – SONY Reader
http://www.sony.jp/reader/products/PRS-T3S/[3] ISO 9241-304, User performance test methods forelectronic visual displays, International Organizationfor Standardization (2008)[4] JIS Z 9110, 照明基準総則, 日本標準調査会(2011)[5] T. Koizuka, S. Sano, T. Kojima, M. Miyao,:
Evaluating the Effects of Environmental Illuminanceon the Readability of E-books, SID Symposium
Digest of Technical Papers, Vol. 44，pp. 571-573(2013)[6] JIS Z 8513，人間工学－視覚表示装置を用いるオフ
ィス作業－視覚表示装置の要求事項, 日本標準調査会 (2006)[7] D. Lee, K. Shieh, S. Jeng, I. Shen,: Effect of charactersize and lighting on legibility of electronic papers,
Displays, 29, pp. 10–17 (2008)[8] I. Shen, K. Shieh, C. Chao, D. Lee,: Lighting, fontstyle, and polarity on visual performance and visual
fatigue, with electronic paper displays, Displays, 30,pp. 53–58 (2009)[9] T. Koizuka, Y. Ishii, T. Kojima, R. P. Lege, M. Miyao,:
The Contributions of Built-in Light on the Readability
in E-paper Devices, SID Symposium Digest ofTechnical Papers, vol. 45, pp. 861-864 (2014)[10] Inventors: H. Watanabe, T. Teranishi, T. Matsuoka, T.
Nakahara, T. Tomotoshi, E. Satoh, K. Narutaki,
Assignee: SHARP kabushiki Kaisha, “Front light andmethod for producing same reflective display device
provided with front light, and electronic equipment
provided with reflective display device”, UnitedStates Patent Application Publication, Pub. No.: US
2014/0146563 A1, May 29 (2014)[11] T. Koizuka, Y. Ishii, T. Kojima, N. Ishio, R. P. Lege,
M. Miyao,: Proposing a Baseline Setup for
Readability, IDW 2014, Niigata, Japan, Dec. 3-5(2014)

Vol.5(2), pp.35-41 (2015), J. Mobile Interactions

モバイル学会

著者紹介

宮尾 克（正会員）

松波紫草（学生会員）

1977 名古屋大学医学部医学科卒業．

1994 名古屋大学大学院農学研究科

1982 医学博士．同大学医学部助手・博士課程前期課程修了, 同年愛知県

講師・助教授・教授(多元数理科学・情庁入庁. 2014 （公財）愛知県国際交流報基盤センター)を経て，2009 情報科協会に派遣, 同年名古屋大学大学院学研究科教授，現在に至る．人間工学・情報科学研究科博士課程後期課程入公衆衛生学を通じ，３Ｄ映像の生体影学, 現在に至る．主にＥペーパーの可響，ケータイ・モバイル機器のユーザビリティ，多言語情報シ読性の研究及び、多言語生活情報翻訳システムの運用に従ステムを研究．

事．

岩田 光平（学生会員）
2011 名古屋大学工学部電気電子・情報工学科入学．2014 名古屋大学情報科学研究科宮尾研究室に配属され現在に至る．モバイル機器・電子ペーパー端末の可読性に関する研究に従事．
石井佑樹（学生会員）
2010 名古屋大学工学部電気電子・情報工学科入学．2013 名古屋大学情報科学研究科宮尾研究室に配属され現在に至る．モバイル機器の視認性や可読性の研究に従事．

小飯塚達也（学生会員）
2013 名古屋大学工学部電気電子情報工学科卒業，同年同大学大学院情報科学研究科博士前期課程入学，現在に至る．主にモバイル機器，電子ペーパーに関する研究に従事．

小嶌 健仁（正会員）
1989 信州大学農学部農芸化学学科卒
業．同年 愛知県公立学校教員．2012
名古屋工業大学大学院工学研究科博士前期課程修了．同年 名古屋大学大学院情報科学研究科入学，2014 名古屋大学大学院博士課程後期課程修了．
同年中部学大学助教を経て、2015 講師、現在に至る．立体映像の生体測定，モバイルアプリケーションに関する研究に従事．

モバイル学会誌, Vol.5 (2), pp.35-41 (2015).

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