安全かつ快適な三次元映像表現に関する人間工学的研究

Ergonomic study on safe and comfortable  three-dimensional image representations

2006 年 2 月

太田 啓路

Ergonomic study on safe and comfortable  three-dimensional image representations

2006 年 2 月

早稲田大学大学院国際情報通信研究科 マルチメディアとヒューマンファクタ研究Ⅱ

太田 啓路

1.2 本研究の目的 4

1.3 本論文の構成 6

1.4 第 1 章の参考文献 8

第２章 三次元映像が生体へ与える影響 10

2.1 本章の目的 10

2.2 映像酔い 10

2.2.1 映像酔いとは 10

2.2.2 映像酔いの症状と発症メカニズム 11

2.2.3 映像酔いの先行研究 14

2.2.4 映像酔いの評価手法 18

2.3 眼精疲労 20

2.3.1 眼精疲労の原因 20

2.3.2 立体映像観察中の眼精疲労 20

2.3.3 眼精疲労の評価手法 22

2.3.4 視覚系の不整合を軽減する先行研究 24

2.4 まとめ 25

2.5 第 2 章の参考文献 27

第３章 三次元映像の観察による映像酔いの軽減手法 31

3.1 本章の目的 31

3.2 映像酔いを引き起こす映像の検討 33

3.2.1 映像の分類 33

3.2.2 解析とシミュレーション 34

3.3 評価実験 37

3.3.1 実験手続き 37

3.3.2 実験条件 38

3.4 結果と考察 42

3.4.1 振動運動を含む映像 42

3.4.2 回転運動を含む映像 49

3.5 まとめ 52

3.6 第 3 章の参考文献 54

目次

第４章 立体視を利用した眼精疲労の軽減手法 55

4.1 本章の目的 55

4.2 眼精疲労軽減用立体映像システム 56

4.2.1 眼精疲労軽減用立体映像 56

4.2.2 実験システムの構成 57

4.3 評価実験 59

4.3.1 目的 59

4.3.2 実験条件 59

4.3.3 実験手続き 61

4.4 結果と考察 63

4.4.1 調節ステップ応答の結果 63

4.4.2 自覚症状調査の結果 65

4.4.3 屈折値測定の結果 65

4.5 まとめ 69

4.6 第 4 章の参考文献 70

第５章 光学補正を用いた三次元映像表現の検討 72

5.1 本章の目的 72

5.2 光学補正立体ディスプレイ 73

5.2.1 システム構成 73

5.2.2 光学補正のメカニズム 74

5.3 光学補正の効果の検討 77

5.3.1 目的 77

5.3.2 実験方法 77

5.3.3 結果と考察 78

5.4 光学補正を用いた三次元映像コンテンツ表現の検討 79

5.4.1 コンテンツ開発環境の構築 79

5.4.2 コンテンツの制作過程 80

5.4.3 仮想カメラの制御パターンの検討 82

5.5 仮想カメラの制御パターンの評価実験 85

5.5.1 目的 85

5.5.2 実験方法 85

5.5.3 結果と考察 86

5.6 まとめ 88

5.7 第 5 章の参考文献 90

第６章 結論 91

謝辞 研究業績

第１章 序論

1．1 本研究の背景

近 年 の 著 し い 情 報 通 信 技 術 の 進 化 に 伴 い ， 映 像 の 高 画 質 化 ・ 高 臨 場 感 化 が 進 み ， 視 聴 環 境 は ， モ バ イ ル 端 末 か ら 大 画 面 ス ク リ ー ン に 至 る ま で ， 多 種 多 様 化 し て き て い る ． さ ら に 次 世 代 の 映 像 メ デ ィ ア と し て ， 様 々 な 感 覚 情 報 を 呈 示 す る こ と で イ ン タ ラ ク テ ィ ブ な 仮 想 空 間 を 構 築 す る バ ー チ ャ ル リ ア リ テ ィ （ VR），

現 実 空 間 と 仮 想 空 間 を リ ア ル タ イ ム で 融 合 す る ミ ッ ク ス ド リ ア リ テ ィ （ MR） と い っ た 応 用 技 術 の 実 用 化 が 進 ん で い る ． 2005 年 ， 大 阪 博 以 来 ， 国 内 で は 35 年 ぶ り と な っ た 愛 知 万 博 は ，次 世 代 の 映 像 技 術 が 存 分 に 発 揮 さ れ た も の で あ っ た ． 例 を あ げ る と ，現 実 の ジ オ ラ マ と 3DCGで 表 現 さ れ た 動 物 達 が ，特 殊 な 双 眼 鏡 を 覗 く こ と で リ ア ル タ イ ム に 融 合 す る MR技 術 , 観 客 の 顔 情 報 を 三 次 元 計 測 し ， 映 画 の 登 場 人 物 と し て 合 成 す る 映 像 技 術 ， 100 万 分 の 1 サ イ ズ 大 の 地 球 の 内 壁 全 体 が ス ク リ ー ン で あ る 360 度 全 天 球 シ ス テ ム な ど ， こ れ ま で に 体 験 し た こ と の な い 映 像 メ デ ィ ア が 登 場 し ， 好 評 を 博 し た¹⁾.

こ の よ う な 次 世 代 の 映 像 メ デ ィ ア を 構 成 す る の は ，立 体 映 像 技 術 や 3DCG技 術 と い っ た 三 次 元 映 像 技 術 で あ る ． 近 年 ， 立 体 映 像 技 術 の ブ ー ム が 再 び 到 来 し て い る と い わ れ て い る ． 新 し い 立 体 映 像 の 表 示 技 術²⁾³⁾， 裸 眼 立 体 技 術 の 開 発⁴⁾， 個 人 ユ ー ザ 用 の コ ン テ ン ツ 制 作 環 境 の 充 実⁵⁾⁶⁾， 国 内 の 業 界 団 体⁷⁾⁸⁾の 設 立 ， 眼 精 疲 労 解 消 や リ ラ ク セ ー シ ョ ン と い っ た 新 た な 応 用 事 例 が 登 場 す る⁹⁾¹⁰⁾な ど ， 新 し い 市 場 創 出 を 目 指 す 動 き が 本 格 化 し て き て い る ． 映 画 や TVゲ ー ム 等 の デ ジ タ ル コ ン テ ン ツ 制 作 に 欠 か せ な い 3DCGは ， 三 次 元 形 状 デ ー タ を も つ こ と か ら ， 立 体 映 像 化 が 容 易 で あ る と い え る ．ま た 2D映 像 か ら 立 体 映 像 を 生 成 す る 技 術 が 実 用 化 さ れ 始 め て い る¹¹⁾.こ の よ う な 三 次 元 映 像 技 術 を 応 用 し た 次 世 代 の 映 像 メ デ ィ ア の 登 場 が 大 き く 期 待 さ れ て い る ．

し か し な が ら ， 映 像 メ デ ィ ア の 進 化 に 伴 い ユ ー ザ が 迫 力 や 高 臨 場 感 と い っ た メ リ ッ ト を 享 受 す る 一 方 で ， 影 響 力 が 増 大 し た こ と に 伴 う 生 体 へ の 悪 影 響 が 懸 念 さ れ て い る ． 伊 藤 ら は ， 映 像 が 生 体 に 与 え る 悪 影 響 に つ い て ， 短 期 的 ・ 直 接 的 な 影 響 と 長 期 的 ・間 接 的 な 影 響 に 分 類 し て い る¹²⁾．前 者 は ，映 像 を 見 た 直 後 に 生 じ る 光 過 敏 性 発 作 ， 映 像 観 察 中 や 観 察 後 に 生 じ る 映 像 酔 い や 眼 精 疲 労 ， 後

者 は ， 生 産 性 の 低 下 ， 視 機 能 の 低 下 ， 人 格 的 成 長 へ の 影 響 が あ げ ら れ る ． 短 期 的 ・ 直 接 的 な 影 響 は ， 映 像 刺 激 や 呈 示 環 境 を 実 験 条 件 と す る こ と で ， 生 体 と の 因 果 関 係 が 評 価 で き る ． そ こ で 本 研 究 で は ， 三 次 元 映 像 観 察 に よ る 短 期 的 ・ 直 接 的 な 影 響 を 研 究 対 象 と し た ．

光 過 敏 性 と は ，光 な ど の 視 覚 刺 激 に よ る 誘 発 発 作 を き た し た こ と が あ る 場 合 か ， 脳 波 検 査 に よ る 光 刺 激 で 光 突 発 脳 波 反 応 が 認 め ら れ た 場 合 を 示 す ． 一 般 に 光 過 敏 性 の 因 子 を 持 つ 人 は 約 4000～ 10000 人 に 1 人 の 割 合 で 存 在 す る と さ れ る¹³⁾． 光 過 敏 性 発 作 と は ，光 刺 激 に 対 す る 失 神 や け い れ ん と い っ た 異 常 反 応 の 症 状 の こ と で あ る⁹⁾． 発 症 の 誘 発 要 因 の 中 で 最 も 高 い も の が TVに よ る 影 響 で あ る ． 近 年 ，光 過 敏 性 に 対 す る 安 全 性 の ガ イ ド ラ イ ン が 制 定 さ れ た こ と や^14），TVア ニ メ の 放 映 時 に は 視 聴 者 へ の 注 意 喚 起 も 行 わ れ て い る こ と か ら ， 放 送 番 組 に よ る 被 害 は 大 幅 に 減 っ て い る が ， TVゲ ー ム ， PCデ ィ ス プ レ イ ， 携 帯 ゲ ー ム 機 の 画 面 を 視 聴 中 に 発 症 す る ケ ー ス は 増 加 傾 向 を 示 し て お り^15），新 た な ガ イ ド ラ イ ン の 検 討 や 注 意 喚 起 が 必 要 で あ る ．

本 研 究 で 対 象 と す る 三 次 元 映 像 に お い て ， 特 に 問 題 視 さ れ て い る の が ， 映 像 酔 い と 眼 精 疲 労 で あ る ． 映 像 酔 い と は ， 揺 れ や 回 転 の 激 し い 映 像 を 観 察 中 に 伴 う ，め ま い や 吐 き 気 と い っ た 不 快 な 症 状 で あ る ．映 像 酔 い 発 生 の メ カ ニ ズ ム は ， 視 覚 情 報 と 体 性 感 覚 の 矛 盾 に 起 因 す る と い う 感 覚 不 一 致 説 が 有 力 な 説 と さ れ て い る ． こ れ ま で の 酔 い に 関 す る 研 究 は ， 航 空 や 宇 宙 の 分 野 で 盛 ん に 行 わ れ て い た^16）．近 年 ，3DCGを 用 い た TVゲ ー ム や イ ン タ ー ネ ッ ト ゲ ー ム の 登 場 に よ り ，一 般 ユ ー ザ に も 映 像 酔 い の 被 害 が 広 が っ て い る ． ま た 撮 影 機 器 や 編 集 ア プ リ ケ ー シ ョ ン が 充 実 す る と と も に ， ア マ チ ュ ア の 制 作 者 で も 立 体 映 像 や 3DCGの 制 作 ・ 配 信 が 可 能 と な っ た ． こ れ ら は 放 送 コ ン テ ン ツ と 違 い ， 安 全 性 の コ ン ト ロ ー ル が な さ れ て い な い 状 態 で 流 通 す る 危 険 性 が あ る た め ,早 急 な 検 討 が 必 要 で あ る ． 三 次 元 映 像 の 観 察 に お い て ，眼 精 疲 労 は 立 体 映 像 の 観 察 中 に 特 に 顕 著 と な る ． こ れ は 立 体 視 の 際 に 水 晶 体 の 調 節 と 輻 湊 が 一 致 し な い と い う 視 覚 系 の 不 整 合 が 原 因 と さ れ て い る ． こ れ ま で 立 体 映 像 は ， 幾 度 か ブ ー ム を 経 て い る が ， 眼 精 疲 労 の 懸 念 や 応 用 分 野 が 明 確 で な か っ た こ と か ら ， 普 及 に 至 ら な か っ た 現 状 が あ る ． 現 在 は ， 様 々 な 立 体 の 呈 示 方 式 が 検 討 さ れ て い る が^{17 ）}， 眼 精 疲 労 の 懸 念 ， 見 や す さ ， 表 現 力 と い っ た 要 求 を す べ て 満 た す も の は ， 未 だ 存 在 し て い な い ．

近 年 の ブ ー ム を 一 過 性 の も の に せ ず 継 続 さ せ て い く た め に は ， 眼 精 疲 労 を 解 決 し 適 切 な 応 用 分 野 を 発 掘 し て い く と と も に ， 新 た な 立 体 映 像 表 現 に つ い て 検 討 す る 必 要 性 が あ る ．

生 体 へ の 悪 影 響 に つ い て の 調 査 は ， 英 国 で TVコ マ ー シ ャ ル の 視 聴 者 が 光 過 敏 性 発 作 を 発 症 し た こ と を 契 機 と し て ，1994 年 に 独 立 TV委 員 会（ ITC; Independent Television Commission） に よ っ て 規 定 さ れ た ガ イ ド ラ イ ン が 発 端 で あ る¹⁹⁾.こ れ は ， 光 過 敏 性 発 作 の 予 防 を 目 的 と し て 放 送 映 像 に お け る 明 滅 （ フ ラ ッ シ ュ ・ フ リ ッ カ ー ） と 規 則 的 パ タ ー ン （ 縞 模 様 ） の 使 用 を 規 制 し た も の で あ っ た ． 国 内 で は ,人 気 テ レ ビ ア ニ メ を 視 聴 し て い た 多 数 の 幼 児・児 童 が け い れ ん 発 作 や 意 識 障 害 を 生 じ ， 病 院 で 治 療 を 受 け た ポ ケ モ ン 事 件 を 契 機 と し て ， 1998 年 に NHK と 民 間 放 送 連 盟 が ア ニ メ ー シ ョ ン 等 の 映 像 手 法 に 関 す る ガ イ ド ラ イ ン を 規 定 し た¹⁴⁾． こ れ は ， ITCの ガ イ ド ラ イ ン を 元 に ， こ の 事 件 で 問 題 と さ れ た 純 粋 赤 色 の フ リ ッ カ ー を 危 険 範 囲 に 追 加 し た も の で あ っ た ． こ れ ら の ガ イ ド ラ イ ン は ， 光 過 敏 性 発 作 の 防 止 を 目 的 と し た も の で あ っ た が ， 最 近 で は ， 映 像 酔 い や 眼 精 疲 労 を 含 む 生 体 へ の 悪 影 響 に つ い て ， 総 務 省 が 大 学 及 び 民 間 機 関 へ 委 託 し た 研 究 成 果 が 報 告 さ れ て い る ^13）.ま た 映 像 メ デ ィ ア の 総 合 的 な 生 体 安 全 性 の 評 価 方 法 の ガ イ ド ラ イ ン が ，ISO（ International Organization for Standardization）

の 合 意 文 書 で あ る IWA3:Image safetyと し て 発 行 さ れ て い る²⁰⁾． こ の よ う に 三 次 元 映 像 技 術 の 安 全 性 に 関 す る 検 討 は ， 近 年 ， 盛 ん に な っ て き て い る が ， 未 だ 解 決 す べ き 課 題 は 多 い ．

当 該 分 野 で は ，研 究 手 法 と し て ，工 学 ，眼 科 学 ，心 理 学 ，生 理 学 と い っ た 様 々 な 領 域 を 複 合 し た 人 間 工 学 的 な ア プ ロ ー チ が 用 い ら れ る ． こ れ は ， 使 用 者 の 効 率 性 や 安 全 性 な ど 人 間 の 要 求 事 項 を 考 慮 し ， 人 に や さ し く ， 使 い や す い 技 術 を 実 現 す る た め の 物 理 的 ， 心 理 的 ， 生 理 的 な ア プ ロ ー チ と い え る ． 映 像 酔 い と 立 体 映 像 観 察 中 の 眼 精 疲 労 の 原 因 は ， そ れ ぞ れ 視 覚 情 報 と 体 性 感 覚 ， 水 晶 体 の 調 節 と 輻 湊 の 矛 盾 に あ る と 上 述 し た ． つ ま り 映 像 刺 激 の 入 力 と 生 体 間 の 生 理 的 ・ 心 理 的 な 矛 盾 が ， 悪 影 響 の 要 因 と い え る ． こ の よ う な 矛 盾 を 解 消 し ， 安 全 な 映 像 メ デ ィ ア を 実 現 す る た め に は ， 生 体 へ 与 え る 影 響 を 人 間 工 学 的 に 評 価 し ， そ れ ら を 解 消 す る 工 学 的 手 法 と 映 像 表 現 手 法 を 検 討 す る 必 要 が あ る ． そ こ で 得 ら れ た 知 見 を 蓄 積 し ， 映 像 表 現 手 法 に フ ィ ー ド バ ッ ク し て い く こ と で ， 安 全 な 映

像 メ デ ィ ア の 実 現 が 可 能 と な る ． ま た ， 人 間 の 生 体 特 性 を 理 解 し 利 用 す る こ と に よ っ て ， よ り 表 現 力 の 豊 か な 映 像 表 現 が 実 現 で き る と 考 え る ．

１．２ 本研究の目的

本 研 究 の 目 的 は ， 安 全 か つ 快 適 な 三 次 元 映 像 表 現 を 実 現 さ せ る こ と で あ る ． 安 全 性 の 観 点 か ら は ， 映 像 酔 い や 眼 精 疲 労 と い っ た 生 理 的 な 悪 影 響 を 軽 減 す る こ と ,快 適 性 の 観 点 か ら は ，人 間 の 生 体 特 性 を 応 用 す る こ と で 爽 快 感 や 表 現 力 の 向 上 と い っ た 積 極 的 な 影 響 を 与 え る こ と に つ い て ， 人 間 工 学 的 な 視 点 か ら 検 討 し た ．

1.1 節 に て ， 生 体 へ の 短 期 的 ・ 直 接 的 な 悪 影 響 と し て ， 光 過 敏 性 発 作 ， 映 像 酔 い ， 立 体 映 像 観 察 時 の 眼 精 疲 労 を あ げ た が ， こ の 中 の 光 過 敏 性 発 作 に 関 し て は ， す で に 先 行 研 究 事 例 が 多 く ， 発 症 を 抑 え る た め の 様 々 な 知 見 が 知 ら れ て い

る^13)14)17）．そ こ で 本 研 究 で は ，い ま だ 未 知 な 部 分 が 多 い 映 像 酔 い と 具 体 的 な 解

決 方 法 が 確 立 し て い な い 立 体 映 像 観 察 中 の 眼 精 疲 労 を 対 象 と し た ． 映 像 酔 い の 原 因 が 生 体 情 報 の 矛 盾 に 起 因 す る も の で あ れ ば ， 視 覚 系 の 不 整 合 も 酔 い の 原 因 と な り え る ． 小 野 ら は ， 観 察 者 が 映 像 酔 い の 傾 向 に あ る 場 合 ， 相 対 的 に 眼 精 疲 労 の 割 合 が 増 加 し た と 報 告 し て い る¹⁸⁾．立 体 視 を 伴 う こ と に よ り ，映 像 の 臨 場 感 が 向 上 す る こ と も 映 像 酔 い に 影 響 す る 可 能 性 が あ る ． こ れ ら の こ と か ら ， 映 像 メ デ ィ ア の 安 全 性 に つ い て 検 討 す る た め に は ， こ の 両 面 か ら の ア プ ロ ー チ が 必 要 で あ る と い え る ． そ こ で ， 第 3 章 で は ， 映 像 酔 い の 軽 減 手 法 に つ い て ， 第 4 章 で は ， 立 体 映 像 観 察 中 の 眼 精 疲 労 の 軽 減 手 法 に つ い て 検 討 し た ． 第 5 章 で は ， 第 3 章 で 検 討 し た 注 視 点 の 付 加 と 第 4 章 で 検 討 し た 補 正 レ ン ズ の 付 加 に つ い て の 知 見 を 元 に ，動 的 な 光 学 補 正 を 用 い た 新 し い 映 像 表 現 に つ い て 検 討 し た ． 以 下 に 各 章 の 概 要 に つ い て 述 べ る ．

第 3 章 三 次 元 映 像 の 観 察 に よ る 映 像 酔 い の 軽 減 手 法

3DCGを 利 用 し た 三 次 元 映 像 の 観 察 に よ る 映 像 酔 い の 要 因 の 解 明 を 目 的 と し て 不 快 な 映 像 の 運 動 パ ラ メ ー タ の 調 査 を 行 っ た ． さ ら に 映 像 酔 い を 軽 減 さ せ る 映 像 表 現 手 法 と し て ， 注 視 点 を 付 加 す る こ と を 検 討 し た ． こ れ ま で 映 像 酔 い の 先 行 研 究 は ， 視 覚 誘 導 自 己 運 動 感 覚 (ベ ク シ ョ ン )を 機 序 の 仮 説 と し て い た た め ，

主 に 広 視 野 な 映 像 を 対 象 と し て い た¹⁶⁾．こ れ に 対 し て 本 研 究 で は ，現 実 的 な コ ン シ ュ ー マ 利 用 環 境 を 想 定 し ， 評 価 指 標 と し て ベ ク シ ョ ン と 眼 球 運 動 に 着 目 し た ．

第 4 章 立 体 視 を 利 用 し た 眼 精 疲 労 の 軽 減 手 法

立 体 映 像 観 察 時 の 眼 精 疲 労 の 解 消 を 目 的 と し て ， 立 体 視 を 利 用 し た 眼 精 疲 労 の 軽 減 手 法 に つ い て 検 討 し た ． 眼 精 疲 労 の 軽 減 を 目 的 と し た コ ン テ ン ツ ， 立 体 デ ィ ス プ レ イ ， 呈 示 ・ 制 御 用 ソ フ ト ウ ェ ア ， 評 価 用 測 定 器 を 統 合 し た 実 験 シ ス テ ム を 構 築 し た ． 呈 示 系 に は ， 視 覚 系 の 不 整 合 を 軽 減 す る 手 段 と し て ， 補 正 レ ン ズ の 付 加 を 検 討 し た ． 立 体 映 像 を 遠 方 化 刺 激 と し て 利 用 し ， 水 晶 体 を コ ン ト ロ ー ル す る 毛 様 体 筋 の 弛 緩 を 促 す よ う に 意 図 し ， 眼 に や さ し い 立 体 映 像 コ ン テ ン ツ の 表 現 手 法 に つ い て 併 せ て 検 討 し た ．

第 5 章 光 学 補 正 を 用 い た 三 次 元 映 像 表 現 の 検 討

第 3 章 で は 注 視 点 の 付 加 に よ る 映 像 酔 い の 軽 減 効 果 が ， 第 4 章 で は ， 補 正 レ ン ズ の 付 加 に よ る 視 覚 系 の 不 整 合 の 軽 減 効 果 が 示 さ れ た ． そ こ で ， 注 視 点 上 で 視 覚 系 の 不 整 合 が 解 消 さ れ る 動 的 な 光 学 補 正 を 用 い た 新 し い 三 次 元 映 像 表 現 の 基 本 特 性 に つ い て 検 討 し た ． は じ め に 映 像 観 察 中 の 屈 折 値 を 測 定 し ， 光 学 補 正 の 効 果 に つ い て 評 価 し た ． さ ら に ， 光 学 補 正 を 用 い た コ ン テ ン ツ 表 現 の 向 上 を 目 的 と し て ，人 間 の 両 眼 に 相 当 す る 仮 想 カ メ ラ の 制 御 パ タ ー ン を 考 案・実 装 し ， 映 像 に 与 え る 印 象 の 影 響 に つ い て 評 価 し た ．

以 上 ， 3 つ の 研 究 課 題 を 遂 行 す る こ と に よ り ， 人 間 の 生 体 特 性 を 考 慮 し た 安 全 で 快 適 な 三 次 元 映 像 表 現 を 実 現 す る た め の 知 見 を 得 る こ と を 目 指 し た ．

１．３ 本論文の構成

本 論 文 の 構 成 は 以 下 の 通 り で あ る ． 図 1.1 に 本 研 究 の ロ ー ド マ ッ プ を 図 示 し た ．

第 １ 章 序 論

本 研 究 の 背 景 ， 目 的 ， 本 論 文 の 構 成 に つ い て 述 べ た ．

第 ２ 章 三 次 元 映 像 が 生 体 に 与 え る 影 響

本 論 文 で 対 象 と す る 映 像 酔 い と 立 体 映 像 観 察 に よ る 眼 精 疲 労 に 関 す る 既 存 の 知 見 に つ い て ま と め ， 本 研 究 の 位 置 づ け を 行 っ た ．

第 ３ 章 三 次 元 映 像 の 観 察 に よ る 映 像 酔 い の 軽 減 手 法

3DCG を 利 用 し た 三 次 元 映 像 の 観 察 に よ る 映 像 酔 い の 軽 減 を 目 的 と し て ，要 因 と 注 視 点 の 付 加 に よ る 軽 減 手 法 に つ い て 検 討 し た ．

第 ４ 章 立 体 視 を 利 用 し た 眼 精 疲 労 の 軽 減 手 法

眼 精 疲 労 の 解 消 を 目 的 と し て ， 立 体 映 像 シ ス テ ム の 構 築 ・ 評 価 を 行 っ た ． 補 正 レ ン ズ を 付 加 す る こ と に よ る 視 覚 系 の 不 整 合 の 軽 減 効 果 と 眼 に や さ し い 立 体 映 像 コ ン テ ン ツ の 表 現 手 法 に つ い て 検 討 し た ．

第 ５ 章 光 学 補 正 を 用 い た 三 次 元 映 像 表 現 手 法

第 3 章 と 第 4 章 の 知 見 を 元 に ， 注 視 点 上 で 視 覚 系 の 不 整 合 が 解 消 さ れ る 動 的 な 光 学 補 正 を 用 い た 新 し い 三 次 元 映 像 表 現 に つ い て 検 討 し た ．

第 ６ 章 結 論

本 研 究 全 体 の 総 括 を 行 い ， 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ た ．

図 1.1 本 研 究 の 概 要

１．４ 第１章の参考文献

1) 愛 ・ 地 球 博 公 式 WEB サ イ ト ： http://www.expo2005.or.jp/jp/

2) 360 度 ど こ か ら で も 見 る こ と が で き る 立 体 映 像 デ ィ ス プ レ イ 技 術 を 開 発 ： http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/040224a.html

3) 遠 山 茂 樹 +遠 山 式 開 発 チ ー ム：“ Touch it! 遠 山 式 超 立 体 写 真 集 ” ，小 学 館 ，(2004) 4) シ ャ ー プ：“ カ メ ラ 付 携 帯 ，画 像 を 3D 表 示 ”，日 本 経 済 新 聞 朝 刊 ，pp.35 (2002.11.15) 5) Stereo Edit HD： http://www.lets-co.co.jp/3dhp/sehd/stereoedit

6) 田 中 見 和 ， 柴 田 隆 史 ， 河 合 隆 史 ， 坂 口 裕 介 ， 川 本 哲 也 ， 井 上 哲 理 ， 坂 口 裕 介 ：“ 高 精 細 立 体 映 像 コ ン テ ン ツ の 編 集 ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 ”， 3 次 元 画 像 コ ン フ ァ レ ン ス 2004 講 演 論 文 集 ， pp.201-204 (2004)

7) 3D コ ン ソ ー シ ア ム ： http://www.3dc.gr.jp/

8) 立 体 映 像 産 業 推 進 協 会 ： http://www.rittaikyo.jp/

9) Dr. REX： http://www.hoyumedia.com/co/ei/ep-s/body.html 10) ス ト レ ッ チ ア イ ： http://www.csunnet.com/s-eye/whats/

11) TRIDEF REALTIME 3D：http://www.ddd.com/technology/tech_tridefrealtime.html 12) 伊 藤 崇 之 ， 森 田 寿 哉 ：“ 3.放 送 技 術 の 進 展 に 向 け た 新 し い 研 究 ア プ ロ ー チ 3-1．

人 間 科 学 的 ア プ ロ ー チ ”， 映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 ， Vol.51,No.11,pp.1588-1591 (2005)

13) 総 務 省 ： “ コ ン テ ン ツ の 生 体 へ の 影 響 に 関 す る 調 査 ・ 研 究 ” ， 報 告 書 （ 2004） : http://www.soumu.go.jp/s-news/2004/pdf/040318_1_b1.pdf

14) 日 本 放 送 協 会 民 間 放 送 連 盟：“ ア ニ メ ー シ ョ ン 等 の 映 像 手 法 に 関 す る ガ イ ド ラ イ ン ” ， 報 告 書 (1998)

http://www.nhk.or.jp/strl/publica/dayori/dayori98-10/kaisetsu1-2-j.html 15) Y. Takahashi and T. Fujiwara， “ Effectiveness of Broadcasting Guidelines for

Photosensitive Seizure Prevention” ,Neurology Journal， Vol.62， pp.990-993 (2004)

16) 中 川 千 鶴 ，大 須 賀 美 恵 子：“ VE 酔 い 研 究 お よ び 関 連 分 野 に お け る 研 究 の 現 状 ”，日 本 バ ー チ ャ ル リ ア リ テ ィ 学 会 論 文 誌 ， Vol.3， No.2， pp.31-39 (1998)

17) 田 中 見 和 ，河 合 隆 史：“ 次 世 代 メ デ ィ ア ク リ エ ー タ 入 門 1”，カ ッ ト シ ス テ ム (2003)

18) 小 野 浩 史 ， 大 山 能 永 ， 佐 野 奈 緒 子 ， 平 手 小 太 郎 ： “ 疲 労 と 生 理 応 答 を 対 象 と し た VR 酔 い の 検 討 VR 技 術 を 用 い た 居 住 環 境 の 呈 示・評 価 に 関 す る 基 礎 的 研 究 そ の 2” ， 日 本 建 築 環 境 系 論 文 集 ， Vol.594， pp.77-83 (2005)

19) Independent Television Commission, U.K.： “ ITC Guidance Note for Licensees on Flashing Images and Regular Patterns in Television” （ 1994）

20) 産 業 技 術 総 合 研 究 所 ：“ 映 像 の 生 体 安 全 性 評 価 法 の 標 準 化 ”， 基 準 認 証 研 究 開 発 事 業 委 託 研 究 ， 経 済 産 業 省 (2003):

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20031218/pr20031218.

html

21) 清 水 俊 宏 ，三 橋 哲 雄：“ 広 視 野 立 体 画 像 が 姿 勢 制 御 系 の 空 間 認 知 機 構 に 与 え る 影 響 広 視 野 立 体 画 像 の 心 理 効 果 の 定 量 化 ”， No.48， pp.22-33 (1998)

第 ２ 章 三 次 元 映 像 が 生 体 へ 与 え る 影 響

２ ． １ 本 章 の 目 的

本 章 の 目 的 は ，本 研 究 で 対 象 と す る 映 像 酔 い と 眼 精 疲 労 に 関 す る 既 存 の 知 見 に つ い て ま と め ， 予 備 知 識 の 確 認 と 本 研 究 の 位 置 づ け を 行 う こ と で あ る ．

2.2 節 で は ， 映 像 酔 い に つ い て ， 2.3 節 で は ， 眼 精 疲 労 ， 特 に 立 体 映 像 観 察 時 の 眼 精 疲 労 に つ い て 先 行 研 究 を ま と め た ．2.4 節 に 本 章 の ま と め を 述 べ , 本 研 究 の 方 針 を 示 す ．

２ ． ２ 映 像 酔 い

２ ． ２ ． １ 映 像 酔 い と は

「 映 像 酔 い 」と は ，揺 れ や 回 転 の 激 し い 映 像 を 観 察 中 に 生 じ る ，め ま い や 吐 き 気 と い っ た 不 快 な 症 状 の こ と で あ る ． 近 年 ，「 映 像 酔 い 」 と い う 用 語 が 一 般 化 し て い る が ，学 術 的 に は ，車 酔 い や 船 酔 い を 合 わ せ て 動 揺 病（ Motion sickness）に 含 ま れ る ．動 揺 病 と は ，多 様 な 感 覚 刺 激 の 入 力 に よ っ て 引 き 起 こ さ れ る 不 快 な 症 状 の こ と で あ る ．動 揺 病 の 研 究 は ，こ れ ま で ，宇 宙 工 学 や 航 空 シ ミ ュ レ ー タ な ど の 分 野 で 盛 ん に 行 わ れ て き て い る ．動 揺 病 は ，研 究 分 野 に 応 じ て ，シ ミ ュ レ ー タ シ ッ ク ネ ス ，VRシ ッ ク ネ ス ，VEシ ッ ク ネ ス な ど と 呼 ば れ て き た^{1 )}．第 3 章 で 対 象 と し た 三 次 元 空 間 を 自 由 に 移 動 す る TVゲ ー ム に よ る 酔 い は「 3D酔 い 」と 呼 ば れ る ．他 に も DIMS(DOOM誘 因 性 動 揺 病 )と 呼 ば れ る こ と も あ る ． こ れ は ， 一 人 称 視 点 の シ ュ ー テ ィ ン グ ゲ ー ム で 有 名 な

「 DOOM」と い う ゲ ー ム を プ レ イ す る こ と に よ っ て 動 揺 病 が 発 症 す る こ と か ら 命 名 さ れ て い る ．こ の よ う に 酔 い が 発 症 し た 原 因 に よ っ て ，動 揺 病 は 様 々 な 名 称 を 持 つ ． 以 前 か ら ， 酔 う ， ま た は 気 分 が 悪 く な る と い わ れ る 映 像 は ,視 聴 者 の 間 で 話 題 に な る こ と は あ っ た が ，社 会 的 に 問 題 視 さ れ る よ う に な っ た 契 機 は ，2003 年 の 松 江 市 の 中 学 校 で の 事 件 で あ る^{2 )}．こ れ は ，中 学 校 の 総 合 学 習 授 業 で ， ビ デ オ 映 像 を 見 て い た 295 人 中 36 人 が ， め ま い や 吐 き 気 の 症 状 を 訴 え て 病 院 に 運 ば れ た ．こ の 時 ，上 映 さ れ て い た 映 像 は ，米 国 の 学 生 生 活 を 家 庭 用 の ビ デ オ カ メ ラ で 撮 影 し た も の で あ り ，カ メ ラ の 手 ぶ れ が 激 し く ， 画 面 の 切 り 替 え が 頻 繁 に 行 わ れ て い た ．加 え て ，当 日 の 体 育 間 は 窓 を 閉 め 切

り 暗 く 蒸 し 暑 か っ た こ と も 要 因 と な っ た ． ま た 1997 年 に 放 送 さ れ た テ レ ビ ア ニ メ ー シ ョ ン「 ポ ケ ッ ト モ ン ス タ ー 」で ，刺 激 的 な 透 過 光 を 使 用 し た 場 面 が あ り ，見 て い た 幼 児 か ら 高 校 生 ま で の 合 計 660 人 が 光 過 敏 性 発 作 を 訴 え て ， 一 部 入 院 す る 騒 ぎ が あ っ た ．本 事 件 の 報 道 で は ，光 過 敏 性 発 作 の み に 焦 点 が 当 て ら れ て い た よ う た が ，問 題 の シ ー ン は ，ジ ェ ッ ト コ ー ス タ ー に 乗 っ て 移 動 す る よ う な 映 像 で あ り ，病 院 に 運 ば れ た も の の 多 く は ，映 像 酔 い の 症 状 で あ っ た と い う^{2 ）}．

２ ． ２ ． ２ 映 像 酔 い の 症 状 と 発 症 メ カ ニ ズ ム

（ １ ） 映 像 酔 い の 症 状

動 揺 病 の 代 表 的 な 症 状 は ，悪 心 ，嘔 吐 ，顔 面 蒼 白 ，冷 汗 で あ る ．動 揺 刺 激 が 加 わ る と 心 窩 部 の 不 快 感 が お こ り 悪 心 を 感 じ る よ う に な る ．悪 心 は 動 揺 病 の 特 徴 的 症 状 で ， 体 の 温 ま る 感 じ ， 唾 液 の 分 泌 の 増 加 ， げ っ ぷ ， 生 あ く び ， 鼓 腸 な ど が 現 れ る ．さ ら に 続 く と ，悪 心 は 強 ま り ，顔 面 蒼 白 や 冷 汗 な ど の 自 律 神 経 症 状 が 発 症 す る ．こ れ ら の 症 状 は ，徐 々 に 発 症 す る が ，刺 激 が 続 く と ， 急 に 症 状 は 悪 化 し ，最 終 的 に は 嘔 吐 に い た る ．こ の よ う な 状 態 に な る と ，周 囲 に 無 関 心 に な り ，眠 気 を 感 じ る ．悪 心 に 伴 い 胃 が 緊 張 し 活 動 は 低 下 ，嘔 吐 時 に は ，幽 門 部 の 収 縮 と 噴 門 部 の 弛 緩 が 起 こ る ．顔 面 蒼 白 は ，皮 膚 血 管 の 収 縮 に よ る も の で あ り ，プ レ チ ス モ グ ラ フ に よ り 血 液 量 の 減 少 が 観 察 さ れ る が ， 血 液 や 心 拍 数 は 一 定 の 変 化 を 示 さ な い ．ま た ，動 揺 病 を 発 症 す る と 欠 尿 が 起 こ る ． こ れ は ， 下 垂 体 か ら の 抗 利 尿 ホ ル モ ン の 分 泌 増 加 に よ る も の で あ る ． 他 の ホ ル モ ン の 増 加 も 見 ら れ る が ，こ れ は ス ト レ ス に よ る も の と 考 え ら れ る

3 ）．こ れ ら の 症 状 の 個 人 差 は 大 き い ．映 像 酔 い の 症 状 は ，上 記 の 症 状 と ほ ぼ 同 様 で あ る が ，乗 り 物 に よ る 動 揺 病 と 違 い ，視 覚 刺 激 か ら の 逃 避 が 可 能 な 場 合 が 多 い た め に ， 嘔 吐 に 至 る ケ ー ス は 少 な い ．

（ ２ ） 発 症 の メ カ ニ ズ ム

当 初 ，動 揺 病 は 過 度 な 加 速 度 が 内 耳 を 過 剰 に 刺 激 し ，自 律 神 経 の 働 き に 異 常 を き た し た 結 果 ， 発 症 す る と さ れ て き た ． こ れ を 内 耳 過 剰 刺 激 説 （ Over stimulation theory ）^{4 )}と 呼 ぶ ． し か し ， こ の 内 耳 過 剰 刺 激 説 で は ， 1990 年 代 に な っ て 論 議 さ れ は じ め た 宇 宙 酔 い の 説 明 が で き な か っ た ．無 重 力 状 態

で は ，宇 宙 飛 行 士 の 体 は 浮 か び 上 が り ，決 し て 強 い 加 速 度 が か か ら な い の に も 関 わ ら ず ，酔 い が 生 じ る か ら で あ る ．動 揺 病 の メ カ ニ ズ ム に は ，様 々 な 要 因 が 交 錯 す る た め に ，現 在 で も 未 知 な 部 分 が 多 い が ，最 も 有 力 な 説 と さ れ て い る の が 感 覚 不 一 致 説 で あ る^{5 )}．我 々 は ，身 体 の 位 置 や 運 動 を 前 庭 器 官 ，視 覚 お よ び 皮 膚 ，筋 ，腱 に あ る 自 己 受 容 器 か ら の 感 覚 情 報 か ら 感 知 し ，様 々 な 反 射 に よ り 身 体 の 平 行 を 保 ち ，運 動 を 制 御 す る ．日 常 生 活 か ら 得 ら れ る こ の 感 覚 情 報 パ タ ー ン は ，中 枢 神 経 内 に 蓄 え ら れ て い る ．と こ ろ が 船 や 車 に 乗 る と い っ た 新 し い 運 動 環 境 に 置 か れ た 場 合 ，実 際 の 感 覚 情 報 の パ タ ー ン と ，中 枢 神 経 内 に 蓄 積 さ れ て い る 感 覚 情 報 の パ タ ー ン が 異 な る ．こ の 時 ，中 枢 神 経 内 で 新 し い 感 覚 情 報 の パ タ ー ン へ の 組 替 え が 起 こ り ，同 時 に 動 揺 病 が 発 症 す る と 考 え ら れ て い る ．こ の 混 乱 が ど の よ う に し て ，動 揺 病 を 発 症 さ せ る か は 不 明 で あ る が ，混 乱 が あ る 閾 値 を 越 え る と ，動 揺 病 が 発 症 す る と 考 え ら れ て い る ． 感 覚 不 一 致 説 は ， 有 力 な 仮 説 で は あ る が ，「 動 揺 病 が 発 症 す る 状 況 ， ま た は 刺 激 強 度 」及 び「 同 条 件 下 で 発 症 す る 人 と し な い 人 が い る と い う 個 人 差 」に つ い て 説 明 で き ず ，体 調 や 体 質 な ど 他 の 動 揺 病 因 子 を 考 慮 に 入 れ る こ と が で き な い こ と が 指 摘 さ れ て い る ．

（ ３ ） 視 覚 誘 導 自 己 運 動 感 覚 (ベ ク シ ョ ン )

映 像 酔 い の 発 症 と 関 係 が 深 い 感 覚 と し て 知 ら れ る の が ，視 覚 誘 導 自 己 運 動 感 覚（ ベ ク シ ョ ン ）で あ る ．我 々 は 日 常 ，視 覚 ，聴 覚 ，触 覚 や 体 性 感 覚 な ど に 入 力 さ れ る 情 報 を 統 合 し て ，世 界 を 認 識 し て い る ．こ の よ う な 統 合 作 業 は ， 感 覚 間 統 合 と し て 知 ら れ て い る ． 例 え ば ， 電 車 内 で 発 車 を 待 っ て い る 時 に ， 隣 の レ ー ン の 電 車 が 動 き 出 す と ，自 分 は 止 ま っ て い る に も 関 わ ら ず ，ま る で 自 分 が 乗 る 電 車 が 動 い て い る よ う に 錯 覚 す る ．こ の よ う に 視 覚 入 力 に よ っ て 引 き 起 こ さ れ る 自 己 運 動 感 覚 を ベ ク シ ョ ン と 呼 ぶ ．前 庭 感 覚 に は 自 分 は 止 ま っ て い る と い う 情 報 が ，視 覚 に は 景 色 が 動 い て い る と い う 情 報 が 入 力 さ れ る ． 脳 は 前 庭 感 覚 と 視 覚 情 報 を 別 個 の も の と し て 捉 え る の で は な く ，二 つ の 感 覚 を 統 合 し て ，実 際 に は 自 分 は 動 い て い な い の に ，ま る で 動 い て い る か の よ う な 錯 覚 を 引 き 起 こ す ．動 揺 病 の 発 症 に は ，こ の ベ ク シ ョ ン を 必 要 と す る 説 が あ る^{6 )}．ベ ク シ ョ ン に は ，自 己 直 線 運 動 感 覚 と 自 己 回 転 運 動 感 覚 が あ る ．回 転 運 動 に は ，垂 直・水 平・回 旋 の 3 軸 が あ り ，そ れ ぞ れ の 回 転 軸 に 関 し て ベ

ク シ ョ ン が 存 在 す る ．ベ ク シ ョ ン が 発 生 す る 視 覚 メ カ ニ ズ ム は ，対 象 物 の 空 間 的 詳 細 を 認 識 す る た め の 視 覚 系 メ カ ニ ズ ム と は 異 な り ，低 い 周 波 数 成 分 の み に 応 答 す る と さ れ る ．こ の た め 網 膜 の 周 辺 部 に 与 え ら れ た 刺 激 の 影 響 が 大 き く ，視 野 角 が 広 く す る こ と で ベ ク シ ョ ン が 増 加 す る こ と が 知 ら れ て い る^{7 )}． し か し 視 野 角 が 狭 い 場 合 で も ，運 動 刺 激 が 背 景 と し て 知 覚 さ れ た と き に ベ ク シ ョ ン が 発 生 す る こ と が 報 告 さ れ て い る^{8 ) 9 )}． こ の 結 果 は ， 視 野 角 が 広 い こ と よ り も ，む し ろ 前 景 と 背 景 間 の 相 対 運 動 を 知 覚 す る こ と が 影 響 す る こ と を 示 す ．こ れ は ，回 旋 軸 周 り の 回 転 に つ い て の ベ ク シ ョ ン に お い て も ，同 様 で あ る と 報 告 さ れ て い る ．背 景 に 静 止 画 が 呈 示 さ れ る と ，ベ ク シ ョ ン が 抑 制 さ れ ，静 止 刺 激 の 構 成 要 素 の 密 度 が 高 い ほ ど 抑 制 効 果 が 高 い と 報 告 さ れ て い る ．

ベ ク シ ョ ン 発 生 の メ カ ニ ズ ム は 複 数 の 感 覚 系 か ら の 情 報 を 受 け 取 る 感 覚 統 合 シ ス テ ム に あ る が ， そ の 基 本 と な る の は 内 耳 に あ る 前 庭 感 覚 系 で あ る ． 両 側 の 内 耳 前 庭 機 能 が 廃 絶 し て い る 場 合 ，あ ら ゆ る 種 類 の 動 揺 病 が 発 症 し な い^{4 )}こ と が 報 告 さ れ て い る こ と か ら も ，内 耳 か ら の 前 庭 情 報 が ，動 揺 病 の 発 症 に 深 く 関 与 し て い る と い え る ．

２ ． ２ ． ３ 映 像 酔 い の 先 行 研 究

映 像 酔 い の 先 行 研 究 の 対 象 は ，呈 示 さ れ る 映 像 ，映 像 の 呈 示 方 式 ，観 察 者 の 状 態 の 3 つ に 大 別 さ れ る ．表 2.1 に ，映 像 酔 い の 先 行 研 究 の 分 類 に つ い て 示 す ．本 論 文 で は ，特 に 呈 示 映 像 と 呈 示 方 法 に つ い て 対 象 と し て い る ．本 節 で は ，動 揺 病 の 知 見 を 踏 ま え な が ら ，映 像 酔 い の 先 行 事 例 に つ い て ま と め た ．

表 2.1 映 像 酔 い の 研 究 対 象

（ １ ） 呈 示 映 像

呈 示 映 像 に 関 す る 研 究 と し て は ，主 と し て 映 像 刺 激 の 運 動 パ タ ー ン や 幾 何 パ タ ー ン ，映 像 中 の 時 空 間 的 な 周 波 数 や パ ラ メ ー タ ，映 像 が 予 測 し や す い も の で あ る か と い っ た 検 討 が 行 わ れ て い る ．動 揺 病 に 関 す る 研 究 は ，乗 り 物 酔 い の 分 野 で ， 振 動 方 向 や 周 波 数 と 酔 い の 関 係 に つ い て の 研 究 報 告 が 多 い ． 動 揺 病 を 引 き 起 こ す 刺 激 と し て ，コ リ オ リ 刺 激 が 知 ら れ て い る ．コ リ オ リ 刺 激 と は ，頭 部 が あ る 一 つ の 軸 に 沿 っ て 回 転 し て い る と き に ，別 の 軸 に 頭 部 を 傾 け る よ う な 状 態 を つ く る 刺 激 で あ る ．例 え ば 被 験 者 を 等 速 水 平 回 転 さ せ な が ら ，首 を 前 後 ，左 右 に 振 る 状 態 で あ る ．こ の よ う な 刺 激 は ，頭 部 に 交 差 連 結 加 速 を 起 こ し ，そ の 結 果 ，極 端 に 空 間 意 識 が 無 く な り 動 揺 病 を 引 き 起 こ す こ と が 知 ら れ て い る ．回 転 と 停 止 を 激 し く 繰 り 返 す 刺 激 よ り も ，ゆ っ く り し た 回 転 刺 激 で あ っ て も ，そ の 上 で 頭 を 前 後 左 右 に 動 か す コ リ オ リ 刺 激 の 方

が 効 果 的 に 動 揺 病 を 引 き 起 こ す ．し た が っ て ，必 ず し も 強 い 前 庭 刺 激 が ，動 揺 病 を 引 き 起 こ す わ け で は な い ．ま た ，被 験 者 を 固 定 し 周 囲 を 回 転 さ せ る こ と に よ り ，自 己 回 転 の 錯 覚 を 誘 発 さ せ ，さ ら に 回 転 軸 か ら 頭 部 を 曲 げ る こ と に よ っ て コ リ オ リ 刺 激 に 準 じ た 刺 激 を 発 生 さ せ る こ と が で き る ．こ れ を 偽 コ リ オ リ 刺 激 と 呼 ぶ1 0 ) 1 1 )．偽 コ リ オ リ 刺 激 は ，コ リ オ リ 刺 激 ほ ど 強 く は な い が ， よ り 低 速 度 な 刺 激 （ 90～ 100 度 /秒 ） で そ の 効 果 が 発 現 す る と さ れ て い る ． そ の た め ，回 転 性 の 刺 激 呈 示 中 に ，頭 部 の 運 動 を 促 す よ う な 表 現 が ，映 像 酔 い の 要 因 の 一 つ と な り 得 る ．

船 舶 の 分 野 で ， 306人 の 被 験 者 を 用 い て 行 っ た 上 下 正 弦 波 振 動 の 調 査 に よ れ ば ，上 下 振 動 に お け る 最 も 酔 い や す い 周 波 数 は 0.1～ 0.3Hz付 近 と い う 結 果 が 報 告 さ れ て い る^{1 2 )}．垂 直 方 向 の 直 線 加 速 度 に お け る 動 揺 病 に お い て は ，加 速 刺 激 が 強 く な る と 動 揺 病 の 頻 度 は 増 加 す る が ，刺 激 の 周 波 数 が 早 く な る こ と に よ る 増 加 傾 向 は み ら れ ず ， 約 0.2Hz付 近 の 周 波 数 で 最 も 酔 い が 起 こ り や す い と さ れ る ．サ ス ペ ン シ ョ ン の 硬 い 車 よ り も や わ ら か い 車 の 方 が 酔 い や す い の は こ の た め で あ る と も い え る ．こ の よ う な 物 理 的 に 直 接 抹 消 感 覚 器 に 作 用 す る 振 動 や 回 転 と い っ た 運 動 要 因 は ，各 周 波 数 セ ン サ の 周 波 数 特 性 に 依 存 し て 増 幅 さ れ て 中 枢 へ の 出 力 と な り ，結 果 的 に 中 枢 で の 酔 い を 増 幅 さ せ て い る と 考 え ら れ る ．

映 像 の 時 空 間 的 な 周 波 数 の 影 響 に 関 す る 研 究 で は ，椿 ら が ，映 像 酔 い が 顕 著 に 報 告 さ れ て い る 映 画 の 中 に 含 ま れ る グ ロ ー バ ル モ ー シ ョ ン の 時 間 周 波 数 解 析 を 試 み て い る^{1 3 )}．強 い 映 像 酔 い を 引 き 起 こ し た 映 像 に は ，横 方 向 で は 2.0Hz以 下 ， 縦 方 向 で は 1.0Hz以 下 の 周 波 数 成 分 が 多 く 含 ま れ て い る と 報 告 し て い る ．

映 像 の 予 測 の 影 響 に 関 す る 研 究 で は ，手 持 ち で 撮 影 し た 手 ぶ れ の 酷 い 映 像 が 不 快 で あ る と い う 報 告 が 多 く あ る ．ド ラ イ バ ー が 同 乗 者 に 比 べ て 酔 い に く い の は ，進 行 方 向 を 予 測 で き る か ら で あ る と い わ れ る ．同 様 に 映 像 の 予 測 が で き な い ラ ン ダ ム な 映 像 が 酔 い や す い と い わ れ て い る ．松 嵜 ら は ，ビ デ オ カ メ ラ で 撮 影 し た 映 像 を 同 時 に HMDで 観 察 す る ア ク テ ィ ブ 条 件 と ， そ の 際 に 録 画 を し た も の を 後 に 観 察 す る パ ッ シ ブ 条 件 の 2 条 件 で ，映 像 の 予 測 と 映 像 酔 い に つ い て 検 討 し た^{1 4 )}．結 果 よ り ，映 像 の 動 き を 自 分 で コ ン ト ロ ー ル 可 能 な

ア ク テ ィ ブ 条 件 に お い て 映 像 酔 い が 軽 減 す る こ と ，ま た パ ッ シ ブ 条 件 に お い て も ，映 像 の 動 き の 手 が か り を 与 え る こ と で ，映 像 酔 い が 軽 減 す る こ と を 報 告 し て い る ．河 口 ら は ，視 点 移 動 を 伴 う VRコ ン テ ン ツ に お け る 移 動 感 覚 の 増 強 と 酔 い の 軽 減 を 目 的 に ,注 視 と 予 告 効 果 の ベ ク シ ョ ン と 酔 い へ の 影 響 を 実 験 的 に 評 価 し た^{1 5 )}.注 視 に よ り 映 像 へ の 注 意 を 喚 起 す る と ベ ク シ ョ ン は 増 強 さ れ , 不 快 感 は 軽 減 さ れ た と 報 告 し て い る . 注 視 点 に 発 生 事 象 の 予 告 情 報 を 与 え た 場 合 は 不 快 感 が 軽 減 し ,先 行 時 間 1 秒 以 下 で は 自 己 運 動 感 覚 の 低 下 が な い こ と を 報 告 し て い る .

（ ２ ） 映 像 の 呈 示 環 境 ・ 呈 示 方 法

映 像 酔 い に 関 す る 検 討 は ， VR シ ス テ ム や HMD と い っ た 視 野 角 の 広 い デ ィ ス プ レ イ が 対 象 と さ れ る こ と が 多 い ． そ の 理 由 は ， 映 像 酔 い の 原 因 と し て ， ベ ク シ ョ ン が 主 に 検 討 さ れ て い た た め で あ る ．ベ ク シ ョ ン は ，主 と し て 周 辺 視 野 に よ る 影 響 が 大 き い と さ れ る た め で あ る ．

繁 枡 ら は ，視 野 角 が 一 定 で あ る と き の ，デ ィ ス プ レ イ サ イ ズ の 影 響 に つ い て 検 討 し た^{1 6 )}．視 野 角 が 広 い デ ィ ス プ レ イ に お い て 映 像 酔 い の 程 度 が 強 く な る こ と が 確 認 さ れ た が ，同 一 視 野 角 条 件 下 で の デ ィ ス プ レ イ サ イ ズ の 効 果 に 関 し て は ， 優 位 差 は 認 め ら れ な か っ た ．

我 々 は ，普 段 常 に 頭 部 を 運 動 さ せ な が ら 外 界 を 見 て い る が ，網 膜 像 に お い て は ，ほ ぼ 安 定 し た 世 界 を 知 覚 し て い る ．こ れ は ，位 置 の 恒 常 性 と 呼 ば れ る も の で あ り ， 眼 球 運 動 や 頭 部 運 動 情 報 に よ る 知 覚 補 正 が な さ れ て い る .そ の 一 つ に 前 庭 性 眼 球 反 射 :VOR（ Vestibulo Ocular Reflex） が あ る ． 前 庭 性 眼 球 反 射 と は ，頭 部 を 回 転 さ せ た 時 に ，そ の 動 き を 補 償 す る よ う に 眼 球 が 逆 方 向 に 回 転 す る 眼 球 運 動 の こ と で あ る ．こ の 反 射 が 起 き る こ と に よ っ て ，安 定 し た 網 膜 像 が 得 ら れ る ．鵜 飼 ら は ，HMDを 使 用 し て ゲ ー ム を プ レ イ し た 際 の ， 動 揺 病 の 症 状 に つ い て 調 査 し た^{1 7 )}． テ レ ビ モ ニ タ に 比 べ て HMDの 使 用 中 は ， 動 揺 病 を 引 き 起 こ し や す い こ と を 報 告 し て い る ．こ れ は ，頭 部 の 動 き に 対 し て HMDの 画 像 呈 示 面 が 追 従 す る た め に 前 庭 性 眼 球 反 射 が 起 こ ら な い こ と が 原 因 と さ れ て い る ． 前 庭 性 眼 球 反 射 を 応 用 し た の が ， 固 視 抑 制 で あ る ． 通 常 ， 我 々 が 垂 直 軸 で 回 転 す る と ，眼 球 が 左 右 に 小 刻 み に 動 く 眼 振 運 動 が 発 生 す る ． こ の 眼 振 運 動 は 眼 が ま わ っ て い る 状 態 に 近 い ．バ レ リ ー ナ は ，回 転 中 に ，な

る べ く 視 線 を 一 方 向 に 残 し 眼 振 運 動 を 抑 制 し て い る ．こ れ を 固 視 抑 制 と 呼 び ， 映 像 酔 い の 軽 減 へ 応 用 で き る 可 能 性 が あ る ．

眼 球 運 動 に 着 目 し た 研 究 で は ，Griffinら が ，HMD使 用 し 回 転 す る 縞 模 様 を 観 察 さ せ た と き の ， ベ ク シ ョ ン の 映 像 酔 い へ の 影 響 に つ い て 報 告 し て い る

1 8 ) 1 9 )．結 果 ，映 像 酔 い は ベ ク シ ョ ン と は 独 立 で あ り ，映 像 中 心 部 の 刺 激 が 引

き 起 こ す 眼 球 運 動 と 関 係 が あ る と 報 告 し て い る ．さ ら に ，注 視 点 の 付 加 に よ っ て 眼 球 運 動 が 抑 制 さ れ ， 映 像 酔 い が 軽 減 さ れ た と 報 告 し て い る ．

（ ３ ） 観 察 者 の 状 態

観 察 者 の 状 態 に 関 す る 知 見 の 中 で ，映 像 酔 い に 特 化 し た も の は 稀 少 で あ る が ， 動 揺 病 を 対 象 と し た も の は ， 数 多 く 存 在 す る の で こ こ で ま と め た ．

ａ ） 男 女 差

女 性 は ，男 性 よ り も 酔 い や す い と 報 告 さ れ て い る²⁰⁾．家 族 で は 母 親 の 症 状 発 現 率 が 高 く ， 動 揺 病 体 質 あ る い は 素 因 の 母 系 遺 伝 の 女 性 が 酔 い や す い ． こ の 原 因 は ， 一 般 的 に 女 性 の ほ う が 広 い 視 野 を 持 つ か ら と さ れ て い る ．

ｂ ） 年 齢

乗 り 物 酔 い の 頻 度 は ， 2 歳 ～ 12 歳 の 間 で 増 加 し ， 12 歳 ～ 21 歳 の 間 で 急 速 に 減 少 し て い き ， 50 歳 で は ほ ぼ 皆 無 と な る こ と が 知 ら れ て い る ． 乗 り 物 酔 い 常 習 者 の 年 齢 の ピ ー ク は ，昭 和 1951 年 調 査 で は 小 学 校 6 年 生 ，1980 年 調 査 で は ， 小 学 校 4 年 生 と 報 告 さ れ て い る^{2 0 )}．

ｃ ） 性 格

感 受 性 の 強 い 人 や 神 経 質 な 人 ，興 奮 し や す い 人 は ，酔 い や す い 傾 向 が あ る と 報 告 さ れ て い る^{2 1 )}．

ｄ ） 動 揺 病 へ の 慣 れ

刺 激 に 対 し て 慣 れ る こ と に よ っ て ，酔 い に く く な る ．し か し ，刺 激 に 触 れ な い 期 間 が 長 く な る と ，再 び 酔 い や す く な る ．酔 い へ の 慣 れ は ，刺 激 に 特 異 的 で あ る ．車 酔 い に 慣 れ て い る 人 で も ，船 で は 酔 う こ と が あ る ．ま た 大 き な 船 で 酔 わ な く と も ， 小 さ な 船 で 酔 う こ と が あ る ． 慣 れ に は 個 人 差 が 大 き く ， す ぐ に 慣 れ る 人 も い れ ば ， い つ ま で た っ て も 慣 れ な い 人 も い る^{3 )}.

ｅ ） 心 理 状 態

強 い 緊 張 時 に は ，酔 い に く い と 報 告 さ れ て い る ．こ れ は 車 の 運 転 手 が 酔 わ

な い 要 因 の 一 つ で も あ る ．逆 に 強 い 不 安 時 に は ，乗 り 物 酔 い に か か り や す い ． 砂 糖 を 薬 と 偽 っ て 被 験 者 に 飲 ま せ た と こ ろ ，酔 う 人 の 割 合 が 減 っ た と い う 報 告 が さ れ て い る ． こ れ を プ ラ セ ボ （ 偽 薬 ） 効 果 と 呼 ぶ ． 不 安 感 が 強 い ほ ど ， ス ト レ ス ホ ル モ ン が 大 量 に 分 泌 さ れ る ．酔 い を 起 こ さ せ な い た め に は ，安 心 感 を 持 た せ る こ と が 非 常 に 重 要 で あ る と い え る ．

２ ． ２ ． ４ 映 像 酔 い の 評 価 手 法

（ １ ） 主 観 評 価

乗 り 物 酔 い や 宇 宙 酔 い な ど の 動 揺 病 の 評 価 で は ， 嘔 吐 を 最 高 点 と し て ， 様 々 な 症 状 ご と に 主 観 評 価 を 点 数 化 し ，総 合 点 を 出 す 方 式 が 一 般 的 で あ る^{2 2 )}． 映 像 酔 い の 評 価 で は ，大 野 ら が ，動 揺 病 の み な ら ず ，眼 精 疲 労 や 全 身 疲 労 の 症 状 を 同 時 に 調 べ る た め の ア ン ケ ー ト を 作 成 し て い る^{1 7 )}． こ れ は VDT症 候 群 診 断 基 準 の 疲 労 に 関 す る 項 目 を 参 考 に し た も の で ，眼 の 疲 れ ，身 体 全 体 の 疲 れ 等 の 項 目 が 追 加 さ れ て い る ． VR酔 い を 対 象 と し た 実 験 で は ， MSQ（ Motion Sickness Questionnaire）^{2 3 )}と MSQ を VE（ Virtual Environment） 酔 い に 作 り 替 え た MSQ-VR^{2 4 )}，20項 目 か ら な る 方 向 音 痴 の 尺 度 と し て 作 成 さ れ た 質 問 紙 SDQ-S（ Sense of direction Questionnaire-Short Form）^{2 5 )}等 が 使 用 さ れ て い る ． 酔 い の 段 階 は ， 時 間 経 過 と と も に 変 化 す る こ と か ら ， 酔 い の 程 度 を 5 段 階 で 評 価 し ，一 定 期 間 ご と に 手 元 の ス イ ッ チ で 答 え る と い う 方 法 が 行 わ れ て い る^{2 6 )}．

（ ２ ） 客 観 評 価

従 来 の 動 揺 病 の 評 価 手 法 に お い て は ，嘔 吐 の よ う な 重 度 の 酔 い に 焦 点 が 当 て ら れ て い た ．映 像 酔 い の 研 究 で は ，嘔 吐 が 起 こ ら な い よ う な 軽 度 の 酔 い の 発 症 を 捕 ら え る 必 要 が あ る ．生 理 指 標 の 測 定 で は ，個 体 差 が 大 き く 反 映 す る た め ，平 均 値 を ベ ー ス に し た 評 価 は ，困 難 で あ る こ と が 示 さ れ て い る^{2 7 )}．そ の た め 最 近 の 研 究 で は ，個 人 差 を 主 眼 に 置 い た タ イ プ 分 け に よ る 解 析 と ，主 観 評 価 と の 併 用 に よ る 総 合 評 価 の 開 発 に シ フ ト し て き て い る ．軽 度 の 酔 い を 検 出 す る た め の 評 価 基 準 を 開 発 す る 試 み も あ る が^{1 )}，ま だ 決 定 的 な も の で は な い ．酔 い を 評 価 す る 生 理 指 標 と し て は 心 電 図（ ECC），呼 吸（ RSP），指 尖 脈 波（ PTG） ，眼 電 図 （ EOG） ， 胃 電 図 （ EGG） 等 が あ げ ら れ る ． Sternら に よ

る 胃 電 図 に よ る 実 験 は ， ベ ク シ ョ ン が 動 揺 病 と Tachygastria（ 胃 電 図 の 4-9cpmの 成 分 ）を 誘 発 す る こ と を 示 し た^{2 8 )}．し か し 胃 電 図 に つ い て は ，現 在 も そ の 解 釈 が 明 確 で な い こ と か ら ， こ れ を 用 い る こ と に は 賛 否 両 論 が あ る ． 一 方 ，中 川 ら は ，軽 度 の 酔 い を 検 出 す る 評 価 手 法 と し て ，心 拍 変 動 に 注 目 し

た^{2 9 )}．LF/HF比 は ，心 電 図 波 形 の ピ ー ク と 次 の ピ ー ク 間 の 時 間 波 形 に お け る

パ ワ ー ス ペ ク ト ル か ら 低 周 波 成 分 LFと 高 周 波 成 分 HFの パ ワ ー 比 を 求 め た も の で ，一 般 に 交 感 ，副 交 感 神 経 系 の 活 動 の 指 標 と し て 用 い ら れ て い る ．軽 度 の 酔 い が 発 症 し た と き に は ， 呼 吸 周 波 数 と 心 拍 変 動 の 0.1Hz近 辺 の 成 分 が 低 下 す る と い う 特 徴 的 な 現 象 が 見 ら れ た ．こ れ ら は ，他 の ス ト レ ス 状 態 に お け る 生 理 的 な パ タ ー ン と は 異 な る も の で あ り ，軽 度 の 酔 い の 評 価 手 法 と し て 用 い ら れ る 可 能 性 が 示 さ れ た ．

２ ． ３ 眼 精 疲 労

２ ． ３ ． １ 眼 精 疲 労 の 原 因

読 書 や VDT（ Visual Display Terminal）作 業 を 続 け て い る と ，眼 の 圧 迫 感 ， 痛 み ，か す み ，充 血 ，か ゆ み と い っ た 眼 精 疲 労 の 症 状 が 現 れ る ．眼 精 疲 労 の 原 因 は ,屈 折 異 常 の 未 矯 正 ， 調 節 異 常 ， 斜 位 ， 輻 湊 異 常 ， 融 像 の 不 適 切 ， 不 等 像 視 の 6 つ が あ げ ら れ る^{3 0 )}．特 に ，調 節 機 能 の 異 常 や 低 下 が 眼 精 疲 労 の 主 な 原 因 と し て 考 え ら れ て い る ． 近 方 視 す る と ， 眼 の 輻 湊 ， 毛 様 体 筋 の 緊 張 ， 縮 瞳 の 三 つ の 反 応 が 起 こ り ，こ れ を 近 見 反 応 と い う ．輻 湊 に よ り 対 象 物 方 向 に 眼 球 が 回 転 し ，毛 様 体 筋 の 緊 張 に よ り 水 晶 体 の 厚 み を 変 え ，ピ ン ト 調 節 が な さ れ る ．こ の 毛 様 体 筋 の 緊 張 が 持 続 す る こ と に よ り 筋 疲 労 が 起 こ り ，調 節 機 能 が 低 下 す る ．遠 方 視 を す る こ と で ，眼 精 疲 労 解 消 に 効 果 が あ る と さ れ る が ，こ れ は ，遠 方 視 を す る こ と に よ っ て 毛 様 体 筋 が 弛 緩 す る か ら で あ る ．本 論 文 で 対 象 と す る 三 次 元 映 像 に お い て は ，調 節 性 の 眼 精 疲 労 に 加 え て ，立 体 映 像 観 察 時 の 特 有 の 眼 精 疲 労 が 問 題 視 さ れ て い る ．次 節 で こ れ に つ い て 説 明 す る ．

２ ． ３ ． ２ 立 体 映 像 観 察 中 の 眼 精 疲 労

二 眼 式 立 体 映 像 は ，左 右 の 眼 で そ れ ぞ れ 左 右 用 の 異 な る 映 像 を 観 察 し ，そ の 対 応 す る 視 線 が 交 差 す る 位 置 に 立 体 像 が 再 生 さ れ る ．自 然 視 に お い て ，水 晶 体 の 調 節 と 輻 湊 が ほ ぼ 一 致 す る の に 対 し て ， 立 体 映 像 観 察 時 の 視 覚 系 は ， 調 節 が 画 像 呈 示 面 に ，輻 湊 が 再 生 さ れ た 対 象 に 対 し て そ れ ぞ れ 働 く こ と に 特 徴 が あ る ．図 2.2 に ，自 然 視 と 立 体 映 像 観 察 中 の 視 覚 系 を 示 す ．二 眼 式 立 体 映 像 で は ，観 察 者 が 注 目 し て い る 画 像 の 視 差 量 に 応 じ て 輻 湊 が 変 化 す る ．し か し ，画 面 よ り 前 方 や 奥 に 再 現 さ れ て い る 立 体 像 は ，実 際 に は ，画 像 呈 示 面 に 描 画 さ れ て い る の で ，鮮 明 な 映 像 を 得 る た め に は ，画 像 呈 示 面 上 に 調 節 を 合 わ せ る 必 要 が あ る ．こ の 状 態 は ，自 然 視 の 状 態 と 異 な る こ と か ら ，視 覚 系 の 不 整 合 と し て ，立 体 映 像 観 察 時 の 眼 精 疲 労 の 主 要 因 と 考 え ら れ て い る3 1 ) 3 2 )． こ の 眼 精 疲 労 に 関 し て は ，各 種 立 体 デ ィ ス プ レ イ を 対 象 と し て ，様 々 な 検 討 が 行 わ れ て い る3 3 ) 3 4 )．

図 2.2 自 然 視 の 状 態 と 立 体 映 像 観 察 中 の 視 覚 系

視 覚 系 の 不 整 合 に つ い て 説 明 し た が ，輻 湊 と 調 節 は 完 全 に 独 立 し た も の で は な く 相 互 に 作 用 し て い る ．相 互 作 用 と し て ，輻 湊 性 調 節 と 調 節 性 輻 湊 が 知 ら れ て い る ．輻 湊 の 変 化 に 引 き ず ら れ て 調 節 が 変 化 す る 現 象 を 輻 湊 性 調 節 ： CA（ Convergence Accommodation），調 節 の 変 化 に 引 き ず ら れ て 輻 湊 が 変 化 す

る 現 象 を 調 節 性 輻 湊 : AC（ Accommodative Convergence） と 呼 ぶ ． 図 2.3 に 測 定 例 を 示 す ．左 図 は ，輻 湊 だ け を 刺 激 す る 条 件 で 誘 発 さ れ た 調 節 作 用 ，右 図 は ，調 節 だ け を 刺 激 す る 条 件 で 誘 発 さ れ た 輻 湊 運 動 で あ る ．CAは 視 標 と 同 程 度 に 反 応 し ，ACは 反 応 量 が 少 な い が ，誘 発 す る 反 応 量 は 刺 激 条 件 に よ っ て 異 な る と の 報 告 が あ る^{3 5 ）}．

図 2.3 輻 湊 性 調 節 （ 左 ） と 調 節 性 輻 湊 （ 右 ）

２ ． ３ ． ３ 眼 精 疲 労 の 評 価 手 法

眼 精 疲 労 は ，物 質 代 謝 の 過 程 と し て 理 解 さ れ る 筋 疲 労 と 比 べ て 複 雑 で あ る と い わ れ る ．疲 労 と は ，そ も そ も 主 観 的 な も の で あ り ，客 観 的 な 指 標 で 測 定 す る こ と は 困 難 で あ る ．そ こ で 眼 精 疲 労 は ，主 観 的 な 疲 労 感 と 相 関 す る 指 標 を 用 い る こ と で 評 価 を 行 っ て き た3 6 ) 3 7 )．評 価 手 法 と し て は ，視 力 ，視 野 ，近 点 距 離 ，角 膜 知 覚 ，ち ら つ き 値 ，瞬 目 度 数 ，調 節 力 応 答 ，視 覚 ス ト レ ス 等 が あ げ ら れ る^{3 6 )}．眼 精 疲 労 の 症 状 を 有 し た 時 の 調 節 に 関 わ る 生 理 反 応 で は ，調 節 力 の 減 少 や 調 節 近 点 の 延 長 や 調 節 速 度 や 調 節 応 答 時 間 の 遅 延 ，微 動 調 節 運 動 の 低 周 波 化 ，Dark focus(DF)の 近 方 へ の シ フ ト が 確 認 さ れ て い る^{3 8 )}．本 研 究 で は ，こ の 中 で ，調 節 力 と 調 節 応 答 時 間 の 遅 延 を 評 価 指 標 と し て 用 い て い る .以 下 ， こ れ ら に つ い て 説 明 す る .

網 膜 上 に 結 像 可 能 な 最 も 遠 い 点 を 遠 点 ，最 も 近 い 点 を 近 点 と 呼 び ，遠 点 か ら 近 点 ま で の 調 節 幅 を 調 節 力 と 呼 ぶ ． 調 節 力 の 単 位 は ,焦 点 が 合 っ て い る 場 所 か ら 眼 球 ま で の 距 離 の 逆 数 で あ る デ ィ オ プ タ （ D） が 使 用 さ れ る ． 例 え ば 1.0m は 1.0D， 50cm は 2.0D に 相 当 す る ． 遠 点 が 無 限 遠 で ， 近 点 が 適 当 な 位 置 に あ る 場 合 を 正 視 と 呼 ぶ ． 20 歳 前 後 で は ， 正 視 の 場 合 で 約 10D の 調 節 力

が あ る ．近 視 と は ，遠 点 が 無 限 遠 よ り も 近 く に あ る 場 合 を 指 す ．近 見 作 業 を 続 け て い る と ， 眼 精 疲 労 が 起 こ り ,近 方 が 見 え に く く な る こ と が あ る ． こ の 時 ，調 節 力 の 減 少 や 調 節 応 答 時 間 の 延 長 等 の 一 過 性 の 調 節 機 能 障 害 が 引 き 起 こ さ れ る ． 調 節 機 能 に 対 す る 疲 労 の 影 響 を 図 2.4 に 示 す ． こ れ は ， 20 歳 ～ 30 歳 代 の VDT 作 業 者 に つ い て ，1 日 の 作 業 前（ 実 線 ）と 作 業 後（ 鎖 線 ）の 調 節 応 答 の 10 名 の 平 均 値 を 重 ね た も の で あ る ． 図 2.4 か ら 1 日 の 視 覚 作 業 後 で は ，作 業 前 に 比 べ て ，近 方 と 遠 方 の 屈 折 値 の 差 が 小 さ く な っ て い る こ と が 分 か る ．

図 2.4 1 日 の 視 覚 作 業 前 （ 実 線 ） と 作 業 後 (鎖 線 )に 記 録 し た 焦 点 調 節 応 答^{3 9 )}

調 節 力 は 加 齢 効 果 が 最 も 顕 著 に 認 め ら れ る 生 理 現 象 で あ る ．視 覚 疲 労 の 調 節 力 応 答 へ の 影 響 が 最 も 強 く 現 れ る の は ， 30 歳 ～ 40 歳 代 の 人 々 で あ る ． 30 歳 未 満 や 50 歳 以 上 の 人 の 場 合 に は ， あ ま り 大 き な 応 答 特 性 の 変 化 は 認 め ら れ な い こ と が 多 い ．こ の こ と か ら 壮 年 者 に は 視 覚 疲 労 評 価 の 指 標 と し て 使 用 す る こ と が で き な い ．図 2.5 は ，視 距 離 2m と 50cm に 配 置 し た 遠 近 指 標 を 交 互 に 見 て い る 時 の ，調 節 力 応 答 を 20 歳 ，30 歳 ，50 歳 代 の 人 に つ い て 記 録 し た 例 で あ る ． 30 歳 代 で す で に ， 調 節 機 能 が 著 し く 低 下 し て い る こ と が 分 か

る ．調 節 力 の ほ と ん ど な い 壮 年 者 に お い て は ，瞳 孔 反 応 に よ る 焦 点 深 度 の 増 大 や 網 膜 の 特 性 な ど が ， 画 質 を 補 償 し て い る と い わ れ て い る ．

調 節 に 要 す る 時 間 は ，調 節 応 答 時 間 と し て 赤 外 線 オ プ ト メ ー タ で 測 定 さ れ ， し ば し ば 眼 精 疲 労 の 評 価 に 用 い ら れ る ．視 標 が 遠 点 か ら 近 点 へ 移 動 し た 際 の 調 節 の 所 要 時 間 を 調 節 緊 張 時 間 ， 近 点 か ら 遠 点 へ 移 動 し た 際 の 所 要 時 間 を 調 節 弛 緩 時 間 と 定 義 す る ． 眼 精 疲 労 の 症 状 を 有 す る と ， こ れ ら の 延 長 が 確 認 さ れ て い る.本 研 究 課 題 で は ，調 節 弛 緩 時 間 と 調 節 緊 張 時 間 を 眼 精 疲 労 の 指 標 と し て 用 い た ．

図 2． 5 焦 点 調 節 応 答 力 と 加 齢 の 影 響^{4 0 )}

２ ． ３ ． ４ 視 覚 系 の 不 整 合 を 軽 減 す る 先 行 研 究

視 覚 系 の 不 整 合 を 解 決 す る 方 法 と し て は ，レ ン ズ を 付 加 す る こ と に よ っ て 調 節 位 置 を シ フ ト さ せ る 方 法 と ，ホ ロ グ ラ フ ィ 方 式 や イ ン テ グ ラ ル フ ォ ト グ ラ フ ィ 方 式 の よ う に 実 際 の 光 学 系 を 再 現 さ せ る 方 法 が あ る ．本 研 究 で は ，二 眼 式 の 立 体 映 像 を 対 象 と す る の で ，補 正 レ ン ズ を 付 加 し 調 節 位 置 を シ フ ト さ せ る 方 法 を 検 討 し た ．

調 節 位 置 を シ フ ト さ せ る 方 法 と し て 一 般 的 な も の は ，視 距 離 に 応 じ て レ ン ズ の 屈 折 力 を 調 節 し た VDT 作 業 用 グ ラ ス で あ る . 近 距 離 の 観 察 向 け に 屈 折 力 を 補 正 す る こ と で ， 毛 様 体 筋 の 過 度 な 緊 張 を 緩 和 す る こ と が 目 的 で あ る .こ れ と 同 様 な 手 法 と し て ，立 体 眼 鏡 に 補 正 レ ン ズ を 付 加 す る こ と で ，水 晶 体 の 調 節 と 輻 湊 の 不 一 致 を 軽 減 さ せ る 方 式 が 検 討 さ れ て き た ．高 島 ら は ，時 分 割

方 式 の 液 晶 シ ャ ッ タ 眼 鏡 に 単 焦 点 レ ン ズ を 付 加 す る 方 式 に つ い て ，作 業 効 率 と 疲 労 の 観 点 か ら 検 討 し た^{4 0 )}．結 果 ，レ ン ズ を 付 加 す る こ と に よ っ て 作 業 効 率 が 上 が り ， 主 観 評 価 で は ，「 眼 の 疲 れ が 少 な い 」，「 鮮 明 に 見 え る 」 と の 回 答 を 得 た こ と を 報 告 し て い る ．柳 澤 ら は ，デ ィ ス プ レ イ 側 に 焦 点 距 離 可 変 レ ン ズ を 付 加 し た 立 体 デ ィ プ レ イ を 試 作 し た^{4 1 )}． ま た Bosら は ， 眼 鏡 側 に 2 重 焦 点 レ ン ズ を 付 加 す る 方 式 に つ い て 検 討 し ，補 正 範 囲 が 拡 張 し た こ と を 報 告 し て い る^{4 2 )}．本 研 究 で は ，こ れ ら の 知 見 を 参 考 と し て ，第 4 章 で 単 焦 点 レ ン ズ を 立 体 映 像 観 察 の 呈 示 系 に 付 加 す る こ と を 検 討 し た ．単 焦 点 レ ン ズ を 使 用 し た 場 合 ，補 正 可 能 な 範 囲 が 限 定 さ れ る こ と が 課 題 と さ れ る ．こ の 解 決 策 と し て ，呈 示 す る 映 像 に 応 じ て 動 的 に 光 学 補 正 を 行 う 方 法 が あ る ．動 的 な 光 学 補 正 の 先 行 事 例 と し て は ， 杉 浦 ら に よ る 焦 点 補 償 機 能 を 組 み 込 ん だ 立 体 デ ィ ス プ レ イ の 考 案 と HMDへ の 実 装 が あ げ ら れ る^{43 ）}． 杉 浦 ら は ， レ ン ズ 系 を 移 動 さ せ る 方 法 と ，デ ィ ス プ レ イ 面 を 可 動 さ せ る 方 法 を 検 討 し た ．評 価 実 験 の 結 果 か ら ， 動 的 な 光 学 補 正 を 用 い る こ と で 正 確 な 奥 行 き 情 報 が 呈 示 さ れ た こ と を 報 告 し て い る ． こ れ ら の 知 見 を 参 考 と し て ， 第 5 章 で 動 的 な 光 学 補 正 に つ い て 検 討 し た ．

２ ． ４ ま と め

本 章 で は ，三 次 元 映 像 が 抱 え る ，映 像 酔 い と 眼 精 疲 労 の 問 題 に つ い て 既 存 の 知 見 を ま と め た ．映 像 酔 い の 発 症 の メ カ ニ ズ ム は ，感 覚 不 一 致 説 が 通 説 と さ れ て い る が ，様 々 な 要 因 が 影 響 す る た め に ，未 知 な 部 分 が 多 く ，客 観 的 な 評 価 手 法 も 確 立 し て い な い ．こ れ ま で ，酔 い と ベ ク シ ョ ン の 関 係 性 が 注 目 さ れ て い た が ，最 近 の 報 告 で は ，こ れ ら が 独 立 で あ る と の 説 も 支 持 さ れ て い る ． 一 方 で ，眼 球 運 動 が 映 像 酔 い の 指 標 と し て 注 目 さ れ て お り ，酔 い の 軽 減 手 法 と し て ，注 視 点 を 付 加 す る こ と で 眼 球 運 動 を 抑 制 す る 手 法 が 検 討 さ れ て い る ． 眼 精 疲 労 は ，近 方 視 の 持 続 に よ る 調 節 の 緊 張 が 要 因 の 一 つ で あ り ，さ ら に 立 体 映 像 で は ，視 覚 系 の 不 整 合 も 要 因 と な る ．視 覚 系 の 不 整 合 を 解 消 す る 手 段 と し て は ，補 正 レ ン ズ を 付 加 す る 試 み が 行 わ れ て い る が ，詳 細 な 検 証 が な さ れ て い な い こ と か ら 実 用 化 に 至 っ て い な い ．本 研 究 で は ，第 4 章 で は 単 焦 点 レ ン ズ を 付 加 す る こ と で ，第 5 章 で は 動 的 な 光 学 補 正 を 用 い る こ と で ，視 覚 系 の 不 整 合 の 解 消 を 試 み た ．ま た 立 体 映 像 を 遠 方 化 刺 激 と し て 利 用 し ，視 標 の 呈 示 方 法 を 工 夫 す る こ と で ，目 に や さ し い 立 体 映 像 の 表 現 手 法 に つ い て 併 せ て 検 討 し た ．