概要

拡張現実(AR)とは？

拡張現実(Augmented reality; AR)とは，下の図のように現実世界に直接情報を重ねて提示する技術のことを指します。一般的には視覚的な情報についての技術ですが，他の感覚についてのARも開発されています。ARを使用すると現実世界と情報の両方を同時に視認しやすくなります。また，従来のカーナビゲーションのようにディスプレイの方を見る必要もありません。そのため，直感的でわかりやすく，かつ安全性を高めることが出来ると期待されています。

これは研究室内のARによる視覚情報提示の研究機材です。ハーフミラーとは，鏡のように像を映す性質とガラスのように向こうが透けて見える性質の両方を持った鏡のことです。ハーフミラーを通して液晶テレビに映った画像を見ると，その画像が現実世界の中に浮いているように見えます。更に，偏光フィルタを使用すれば現実世界はそのままで，AR像のみを見えるようにしたり見えないようにしたりすることができます。

ARの問題点

ARで情報を提示すると，現実世界とAR像の間に奥行き差が発生します。そのため，例えばAR像を見てから現実世界を見ようとすると，注意の奥行き移動をする必要があります。人間の注意の量は有限であり，注意の奥行き移動をすることによって消費されてしまいます。また，注意の奥行き移動には時間がかかることが知られています。そのため，AR使用時には眼球運動をしなくても注意が消費されて飛び出しなどの重要な変化を見逃してしまうかもしれません。

もう一つARの使用に際して重要な問題があります。上の図でも分かる通り，AR像によって現実世界が隠されてしまい，観察しにくくなることです。上の図では道路が隠れてしまっており，運転に影響を与えるかもしれません。これも現実世界の重要な情報を見逃す要因になる可能性があります。

これまでの研究

AR使用時の有効視野について

これまでの研究では，AR像を両眼・単眼に提示したときの違いについて定量的に表すことを目指してきました。そのためにARを使用しているときの有効視野を両眼・単眼提示で比較しました。有効視野とは視覚的な情報を貯蔵・処理できる範囲のことを表します。有効視野の広さは使用できる視覚的注意資源の量によって変化すると考えられています。例えば，AR像を視野の中心で見ながら，視野の周辺部で起こる変化を検出する課題があったとします。視野中心部の課題が難しいほど視覚的注意資源は消費されるので，視野周辺部で使用できる注意の量は少なくなります。そのため，有効視野は狭くなります。

つまり，AR像の観察によって注意が消費されやすければ有効視野は狭くなり，注意が消費されにくければ有効視野は広くなります。有効視野が狭くなると，道路脇からの飛び出しなど，視野周辺部での出来事に気づかなかったり，気づいても反応が遅れたりします。

これまでの研究により，ARの単眼提示の方が両眼提示よりも有効視野は広くなることが示されてきました(Kitamura, Naito, Kimura, Shinohara, Sasaki, Okumura, 2014a)。これは，両眼提示のときはAR像と現実世界との間で奥行き差が明確に知覚されるため，注意の奥行き移動が生じ，結果として注意資源が消費される一方で，単眼提示のときはAR像と現実世界との奥行き知覚が曖昧で，AR像と現実世界との間の注意の奥行き移動が緩和されるためであると考えられます(木村・北村・内藤・ 篠原・ 佐々木・ 奥村, 2012)。

AR使用時の現実世界との重なりについて

AR像が現実世界を隠してしまう問題についても検討を行ってきました(Kitamura, Naito, Kimura, Shinohara, Sasaki, Okumura, 2015a)。上の図のように，AR像が現実世界の星形を覆うような状態で，星形の枠線の間をなぞるという課題を行いました。両眼提示では両目ともにAR像によって星形の観察が妨害されますが，単眼提示ではAR像が提示されていない方の目で現実世界を観察できます。この実験の結果，単眼提示では両眼提示よりも星形の観察が主観的には容易になり，枠線をなぞる正確さも高まることが示されました。

このように，ARの安全利用のため，AR使用時の視覚的注意の特性について理論と応用をつなぐ研究をしています。

科研費研究

「単眼で視認する拡張現実ディスプレイの実際場面での利用－認知過程の解明と有効性検証」(2017-2020)

本プロジェクトの成果：15,17,18,19,20,23,24

研究発表