239 立体映像の観察時における輻輳性融合立体視限界輻輳性融合立体

基礎論文
TVRSJ Vol.7 No.2, 2002
立体映像の
立体映像の観察時における
観察時における輻輳性融合立体視限界
における輻輳性融合立体視限界 VFSL の分布
長田昌次郎＊
Distributions of "Vergence Fusional Stereoscopic Limit (VFSL)" of Disparity in a
Stereoscopic Display
NAGATA, Shojiro
Abstract: The "Vergence Fusional Stereoscopic Limits (VFSLs)" of crossed and uncrossed
binocular disparities in a stereoscopic display were measured to get the distributions of the VFSLs
in a group of young subjects (392 subjects, aged 18-40 years, mean 21.4, S.D. 3.9) using a new
autostereoscopic display and measuring system. Cumulative frequency ratios of model log normal
distributions fitted to the data showed percentiles as follows: median 3.05, 84% percentile (-S.D.)
2.04 deg arc for uncrossed disparity; median -3.34, 84% percentile -1.84 deg arc for crossed
disparity. Factors such as eye position (phoria) that might underlie individual differences, and also
the relation with visual stress are discussed. These distribution data will be useful for designing
stereoscopic images for comfortable viewing.
Keywords: stereoscopic display, binocular disparity, vergence fusional stereoscopic limit,
VFSL, distribution, comfortable viewing
１輻輳性融合立体視限界と個人差
三次元空間内の対象を中心視し、輻輳を固
定した状態で見るとき、左右眼像間に横ずれ
（相対両眼視差、以後単に両眼視差という
Relative binocular parallax /disparity）があって
も、パナム領域 (Panum’s area，中心窩で約 30
視角秒 ) 1) と呼ばれる範囲で、左右眼像を単一視
し，立体視ができる。この機能は網膜性融合
(retinal /sensory fusion)と呼ばれる。両眼視差
がその範囲を越えると、二重視になり、立体視が
困難になる。そこで、輻輳運動が発生し、再び単
一視するようになる。これは輻輳性融合
(vergence/motor fusion)と呼ばれる。両眼視差
が大きくなり過ぎると、左右眼に二平面像を投影
する立体映像 2) においては、実空間視と異なり、
融合せずに立体視ができなくなる。この単一視
可能な最大の両眼視差を輻輳性融合限界
(Vergence fusional limit/ Relative fusional
vergence)と呼ぶ。本論文では立体視の可否判
断も加えた最大の両眼視差を輻輳性融合立体
視限界 (Vergence fusional stereoscopic limit,
VFSL)と呼ぶ。これは立体視力（奥行き感度） 3 ) と
同様に重要な立体視能力である。立体映像の
再生位置 (両眼視差 )は当然この VFSL 以下に
収める必要がある。そのため融合限界への画像
条件、特に画面サイズ 4) 、異なる両眼視差の周
囲像との相互作用 5) 等による影響が調べられて
きた。さらに、その性質から仮説「融合限界の大
きい条件ほど視覚負担が少なくなる」 5) が立てら
れた。これは例え同じ両眼視差でも、VFSL に対
――――――――――――――――――――
*InterVision(NPO), [email protected]
して余裕がなければ、その視覚負担はより大きい
ことを意味する。特に多くの聴視者が観察する放
送では視覚衛生 (Visual Hygiene/Quality of
Visual Life)面から快適で健康的な立体映像の
設計・観察条件の基準を与えるために、VFSL の
分布が求められていた。本論は新たな広視野高
精細度眼がね不要立体映像表示装置を基に多
人数 VFSL 測定システムを開発し、392 名におけ
る分布を得た。この分布の適合対数正規分布モ
デルは Percentile 値 uncross Median 3.05, 84%
2.04 deg arc, cross Median -3.34,84% -1.84
deg arc である。個人差の要因と疲労に関する検
討を行い、上記の数値は、自然な見えの立体映
像の設計基準に適用できると考えられた。
２融合輻輳限界と輻輳性融合立体視限界
輻輳運動自体は直接には両眼の眼球運動、
ないしは両眼無対応像 (nonius image)の目測法
でもって測定しなければならない。輻輳は単眼の
注視像へ追随運動がそれぞれ独立に働いて起
こることはなく、両眼反共役で生じる。その起因
から持続性あるいは緊張性 (tonic)、融像性
(fusional)、調節性 (accommodative)と近接性
(proximal)の４成分があり、融像性は両眼視差を
契機として起こり、予測や指標の選択が強く影
響するなど、融像性運動のみを分離し、かつそ
の限界を測定することは難しい 6 ) とされている。そ
のため、融合単一視の機能ではなく、輻輳の契
機となる刺激に対しての視差性輻輳 (disparity
vergence)として議論されている 7 ) 。通常の輻輳
は立体視と対応する。しかし、立体視がなくても
輻輳が生じることがある 8 ) ので、立体視の判断
239
日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol.7,No.2,2002
自体も必要である。
融合輻輳限界を、眼球運動の直接測定でな
く、左右眼像が両眼中心窩に投影する両視線
の輻輳があると見なし、融合単一視の判断でも
って測定されることがある。融合状態から対象の
両眼視差を次第に増加させ、追従視しながら、
輻輳で調節が壊れ、ボケ始める調節破断 (blur)、
そして融合単一視が破断する融合破断 (break)、
逆に、二重視状態から次第に減少させて融合視
できる再融合 (recovery)の３つの判断の測定値
がある。一方、VFSL は先に述べたように輻輳状
態で融合視し、さらに立体視する能力を最大両
眼視差で表現したものである。また、両眼視差を
急峻に立ち上げるので先の recovery 判断に近
い。ほとんどの場合、VFSL は融合単一視の最
大両眼視差と同じであるが、融合単一視しても
立体視が出来ないことがあり、融合単一視のみ
の最大値より低くなる場合がある。また、同じ単
一像に見える片眼抑制性の場合にも、立体視
判断の応答で確認できる。
これまで報告されている融合輻輳限界 9,10 ) と本
VFSL との違いは、１つには先に説明したように
見え方の判断に違いがある。この他に、テスト図
像の両眼視差の分布条件が異なる。前者はプリ
ズム等で視野をずらして、全面に渡ってテスト図
像の両眼視差を変えるのに対して、後者では、
実際の立体映像に模した条件、即ち、図１のよう
に、観察視野の一部、画枠等で囲まれたテスト
図像の一部測定対象像の両眼視差を変化させ
る。融合限界は周囲像・画枠の作用などに影響
されること 5) が明らかにされている。また、時間的
にも融合機能は強い履歴特性をもっているため、
一度融合した立体像に追従視しながら、両眼視
差を増加させる場合と、立体像がある奥行きに
急に位置する場合では異なる。
これらを考慮し、高解像度、広視野、高輝度
の新たな眼がね不要立体映像表示装置 11) 、お
よび一回の測定でも測定精度・信頼性のある多
人数測定に適するように VFSL の人口分布測定
システム 12) 開発し、VFSL を測定した 13) 。
本 VFSL については、既に全測定データの一部を基
に報告 14)がなされている。しかし、測定値の定義、さらに、
その分布特徴量のデータ解析等に幾つかの問題がある。
本論文ではその点についても指摘する。
３測定方法
３． 1 立体映像表示装置とテスト図
テスト図像
測定に用いた立体映像表示装置は図１に示
す目がね不要 20”LCD 立体映像表示装置で、
視野が縦 40cm・横 32cm (FOV 30 deg arc,
H1054/2 x V1280 pixel)、明室観察可能な輝度 (白
像 130 cd/ｍ 2 )、cross-talk は視認出来なかった
（他眼像から漏れる像の輝度 /正規像の輝度＝
0.017 以下）。画面を視距離 0.6m で観察する。
融合限界は視距離には大きく影響しない 5 ,1 5 ) の
で、両眼視差の範囲がほぼ等しくとれる視距離
60cm とした。テスト図像は図２のように、一般立
体映像を模して、また、周囲との相対的割合と
中心窩の大きさを考慮した大きさにして、両眼視
差０の周囲像を配した円図像 (径 3 deg arc)を用
いた。円図像には、単眼視では奥行き・凹凸が
認められず、輻輳性融合の立体視による画面か
らの前後奥行き判定と、網膜性融合の立体視に
よる円図像自体の凹凸形状判定とを同じ図像で
兼ねられる円錐図像を作成した。後者の判定で、
必要に応じて立体視の確認が出来る。ランダム
ドット立体像は輻輳時の両眼視差情報帰還の
無く、一般テレビ映像と条件が異なるため、融合
視機構の検討のための一部の測定を除き、本論
では円図像を用いた。
円図像の両眼視差（最小値 3.58 min arc）と
立体映像の再現距離はそれぞれ次式で計算さ
れる。両眼視差 (rad) = tan-1(画面上左右像ず
れ/視距離 )（１）、再現距離 = 1/(1/視距離 -両
眼視差 /瞳孔間隔 )（２）。
図１VFSL 測定の様子
Fig.1A photo showing
VFSL
measurement
set-up using a 20”
autostereoscopic display
(FOV 30deg in width at
60cm)(a stereo-picture
is synthesized).
３．２提示法・測定値の定義
テスト図像の両眼視差はつぎのように変える。
被験者毎、測定の始めに、低目の値で立体視
の前後判断が出来ることを確認し、その値を仮
の最大値とする。仮の最大値から、減少を含む
一定範囲内で無作為に振らしながら漸次増加さ
せる（変形系列測定法）。仮の最大値以下で応
答に誤答があれば、仮の最大値を減らす。その
交差・非交差性（スクリーンからの前後位置）の
順序も無作為に選択される。振る範囲は測定精
度と測定回数を考慮して決めた。無作為乱数の
初期値は順序効果を打ち消すために、被験者
毎に変える。測定毎、新たな両眼視差を提示す
る前に一度両眼視差を０にする。非交差、交差
性それぞれで、誤答の応答が３回続いた時、直
前の仮の最大値を VFSL とする。片方の VFSL
が決まっても、両方の VFSL が決まるまで、両方
の両眼視差を提示し、測定を繰り返す。両眼視
240
長田：立体映像観察時における輻輳性融合立体視限界 VFSL の分布
差は特定離散値でなく、最小両眼視差から充分
に連続と見なせる値をとった。
被験者の課題はまず、テスト図像が二重像、単
一像何れに見えるかを判断し、前者なら、二重
像の応答を、後者なら、さらに前後位置何れに
見えるか、あるいは不明かの三択で応答する。
応答は画面上のカーソルで行う。前後位置の判
断が正しい応答を正解とし、二重像視と不明を
誤答と扱う。提示する両眼視差の変化は時間で
打ち切らないが、3 秒以上 5 秒までで判断をする
ように反応ボタンの色で督促した。初めて見る絵
柄の立体映像を観察可能になる観察開始後の
所要時間が９－７７歳において、およそ 1 秒未満
から 15 秒と年齢に応じて長くなる報告 1 6 ) がある
が、変わらない絵柄であることから充分と考える。
測定の精度 (accuracy)は測定シミュレーション
によって、眼科視力での精度 (ISO:±10%) 1 7 ) と応
答の変化に対する堅固性を得ていることを確認
した(誤差率 Mean 3.5%±3%)。
図２テスト図像左右映像中心部(実際は無作為色彩配
色像)
Fig. 2 The central part of the VFSL test pattern
stereogram consisting of a cone target (diameter 3 cm; nearer
than screen in crossed view and father in uncrossed) and 4
judgment icons with a finger icon on a response button.
Judgment icons from left to right: farther than the screen;
nearer; perceived as single image but depth
indistinguishable; and double image. The finger points to
the “nearer” response button (The actual images
are colorized randomly).
３．３測定手続き
被験者は一定の視力・眼位等に矯正せず、
その人がテレビを観察する時の生活視力
(daily-life vision)下で行い、測定前に生体・人
間対象実験に関するヘルシンキ宣言に基づい
た説明と同意を得て行った。被験者に、“寄り目
“など意識的な目の動きを排して、自然な観察で
の判断を要請した。観察時の眼位を眼科
Maddox 眼位法と同様に両眼無対応のテスト図
像を表示して測定した。Maddox 眼位法と比較し
て、画枠などの影響で画面位置に引き寄せられ
る傾向がある。他の両眼視機能を測定後、VFSL
の測定を行った。その試行回数は 1 回（あるいは
一部比較検討のための 2 回）である。
４被験者と人数
被験者は、日常生活に支障のない両眼視機
能を持つ範囲で、青年層と高齢者の２つの年齢
層から自発的参加を得た。個人差の考察には、
個人属性を一様にして調べることが望ましい。本
論は年齢層１８－４０歳の青年層に区切って論
ずる。この 18 歳頃で瞳孔間隔の成長が飽和し
始める 18) 。被験者は人数 392 名、平均 21.4±
3.9 歳であった。男女の分布には偏りはなかった
(233 名/159 名,χ ２ =2.3,4, p>0.05)。
母集団分布の推定で信頼に足る必要標本数
19)
（被験者数）は正規分布が保証されず、母分
散が未知の場合、標本平均 95％の信頼区間片
幅と標準偏差との比を 0.1 とすると、標本数 n の
とき、自由度 n-1、危険水準 100-95％のｔ分布
関数より、0.1＞ｔ(n-1,0.05)/√(n-1)を満たすｎ
の最小数４１２として得られる。さらに、設計基準
に重要な低い範囲の分布の様子を表す母分散
の推定では同様にχ ２分布関数を用いて、標本
分散の信頼区間幅が標準偏差の 0.25 以下にす
るにはおよそ 400 名を要するとして実験計画が
立てられ，測定を行った。文献 14 のデータはその一
部（１８－６７歳高齢層まで３０１名）を尚早に一括して解析、
報告している。
5 測定結果輻輳性融合立体視限界の人口
分布と対数正規分布モデル
測定された VFSL の頻度分布を図３に示す。
VFSL 両眼視差を横軸に、棒グラフで被験者の
分布数（縦右軸）を、折線で出現した各 VFSL に
対する融合立体視可能な被験者の累積頻度比
（縦左軸）を示す。図中表は各 Percentiles、お
よび平均値と分散値である。主な VFSL の
Percentiles と平均値は Uncross 0% (Max)13.9,
Median50% 2.98, 80%2.20, Mean3.34 S.D1.53,
Cross 0%(Max) -27.6, Median50% -3.20, 80%
-2.15, Mean -4.72 S.D4.44 deg arc であった。
この分布は試行毎 (要因 a)の個人内変動等に
よるのではなく、個人間変動（個人差、要因 b）に
因ることは、同一被験者 134 名の 2 回の測定デ
ータを分散分析法の検定で試行要因により有意
な変化＝効果が認められないこと、および試行
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日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol.7,No.2,2002
毎の分布間に有意差（Wilcoxon test）が認めら
れないことから確かめられた（ANOVA uncross
Fa(1,133) = 0.32 p>0.05, Fb(133,133) = 9.3
p<0.01, cross Fa(1,133) = 0.40 p>0.05,
Fb(133,133) = 10.1 p<0.01, 及び Wilcoxon test
uncross z = 0.186, p>0.05, cross z = 0.104,
p>0.05）。試行間の相関係数は uncross 0.81,
cross 0.82, Spearman rank p<0.01 であった。分
布は高い値に広がり、非対称であるため、中央
値は平均値より低い。この場合、累積頻度比は
稀に起こる分布端の値で大きく変動する平均値
に対して、変動を吸収し、信頼性を増す。図３の
分布は非正規分布であることから、VFSL を対数
変換した図４で正規分布モデルを考える。横軸
に VFSL（deg arc、対数軸）を示す。
Uncrossed
VFSL Binocular disparity deg arc
Frequency
Cumulative Frequency of enable subjects ratio %
00% 13.9
25% 3.93
50% 2.98
60% 2.80
70% 2.50
75% 2.38
80% 2.20
Mean 3.34±1.53
80% -2.15
75% -2.38
70% -2.50
60% -2.86
50% -3.20
25% -5.01
00% -27.6
Mean -4.72±4.44
Crossed
図３融合立体視限界 VFSL の頻度分布右縦軸：棒グラフの被験者頻度左縦軸：折線グラフの出現した各 VFSL に
対する融合立体視可能者の累積頻度分布
Fig.3 Block histograms: Distributions of frequency (subject number) on right-vertical axis of the vergence fusional
stereoscopic limits (VFSL) of relative binocular disparity (deg. arc) on horizontal axis measured for young group with 392
subjects (18-40years,21.4±3.9). Lines: Cumulative frequency ratio on left-vertical axis. The tables show the percentiles.
縦右軸に図３とおなじ被験者の頻度を、縦左軸
（正規確率紙軸）に折線で示す出現した各 VFS
L に対する融合立体視可能者の累積度数比を
表す。これを基に中央値に近い程重み付けた 20)
最小自乗誤差の直線を得る。これが対数正規
分布モデルで、測定値に良く適合する。これより
Percentiles uncross Median 3.05, 84%(-S.D)
2.04, cross Median -3.34, 84% (-S.D) -1.84 deg
arc を得た。
６考察
6.1 被験者集団と
被験者集団と分布の
分布の特徴量の
特徴量の検討
本研究の主たる目的は VFSL 分布の測定を
通じて，一般的な映像提示における快適な観察
条件として推奨できる両眼視差を求めることであ
った。測定から，被験者の 80％が融合可能な両
眼視差は，非交差 2.20 度，交差 2.15 度であっ
た(Model: uncrossed 50% 3.05, 84% 2.04,
crossed 50% -3.34, 84% -1.84 deg)。映像提示
の推奨両眼視差を小さくするほど融合可能な被
験者が増加するが，そればかりを追及すると，立
体映像としての迫力（再生位置）が低減する。そ
こで 8４％以上の人が融合可能な両眼視差を多
人数の分布から決定する意義は大きい。測定デ
ータの一部での報告文献 14 では、まず、測定値
を「単一視可能な両眼視差の範囲」と定義して
いる。これが不正確であることは既に述べた。そ
して、結論で分布の特徴量を「図８と表附より、
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長田：立体映像観察時における輻輳性融合立体視限界 VFSL の分布
両眼視差の変化が１度程度に収まるようにすれ
ば、ほとんど(約 87%)の観察者は二重像にならず
に融合して観察できる、また 2 度程度あると約半
数は二重像を知覚することを示す」と述べている。
本研究結果とは約 1 度の差異がある。上記の差
異を具体的に考えると、図３で、例えば中央値に
両眼視差１度の違いが生じれば、立体視可能な
観察者数では４割弱の違いがあり、再生距離
（式２、瞳孔間隔 64mm）から求めたスクリーン視
距離０．６ｍ後方の奥行き距離では両眼視差１
度から２度は１２ｃｍから２９ｃｍ、３度で５８ｃｍに、
視距離１．２ｍであれば、５８ｃｍから２．３ｍ、さら
に６５ｍと大幅な違いが生じる。視距離１．２ｍの
手前では、それぞれ 0.9m, 0.7m, 0.6m と違いが
ある。
このように、設計基準に活用しようとする分布
測定としては致命的な欠陥になる。被験者集団
の偏り、あるいは測定システム自体の信頼性、延
いては、立体映像の設計基準としての分布の測
定結果に対する有効性に疑義を生じさせる。そ
こで、文献 14 の累積頻度比（文献付表の積相
対度数）を吟味すると、両眼視差の下限 0 度（か
ら 1 度未満）の級区分では非交差、交差ともに
0.0033、1 度級区分は同じく 0.1296、2 度級区分
は非交差 0.4884，交差 0.4718、3 度級区分は
非交差 0.7641，交差 0.6645 である。1 度級区分
の累積頻度比が意味することは、統計上 87%
(1.0-0.1296)の観察者が 2.0 度未満は
Uncrossed
VFSL disparity log deg arc
Frequency
Cumutative frequency ratio in normal
distribution paper axis
50% 3.05
84% 2.04
84% -1.84
50% -3.34
Crossed
図４青年層の融合立体視限界 VFSL の分布と対数正規分布モデル右縦軸：被験者頻度（棒表
示）、左縦軸：各 VFSL に対する融合立体視可能者の累積度数比（正規確率紙 ,折線）、対数正規分
布モデル（中央値に近い程重み付けた最小自乗誤差の直線、中央値が最頻密度値）に良く適合す
る。図中数値は Percentile 値
Fig. 4 Block histograms: distributions of frequency on right-vertical axis of individual vergence
fusional stereoscopic limits (VFSL) of disparity (deg arc) for young group with 392 subjects. Lines:
cumulative frequency ratio on sigmoid left-vertical axis (on which normal distributions appear as
straight line) with fitted model normal distributions. The values in the figure show the percentiles.
融合立体視可能なことを示している。提示した
両眼視差は連続値であることから、2.0 度で８７％
の観察者が可能であると言える。また同様に、
50％の観察者が可能な値は 3.0 度級区分内に
おいて、即ち 3.0 度を少し超す値であることを示
している。これらは本論の測定結果（対数正規
分布モデル）の値と一致する。文献 14 の誤謬は、
前述した VFSL の測定法の不十分な理解の上
に、初歩的統計学上の扱い 20) から逸脱して拙速
に処理したことによる。その結論、例えば「1 度程
度であれば、追随できるということは、視覚系が１
度程度の両眼視差変化を検出する能力を持つ
ことを示す」などからもそれが言える。その 1 度に
近い眼の焦点深度（±0.2D =±0.8 deg arc）と
融合限界との関係も論ぜられている 2 1) 。
以上から、被験者集団内の部分集団にも係
わらず、全集団と同じ分布の結果が得られたこと
は、本測定システムが安定して堅固であることと、
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日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol.7,No.2,2002
被験者集団内には偏りがなかったことを示して
いる。
６．２ VFSL と立体映像観察の経験との関
との関係
経験群と非経験群との分布間には非交差性で
有意差は認められず、交差性で経験群の平均
が非経験群のそれより高い有意差が認められた
（Mann-Whitney test, uncross z=0.856, p>0.05,
cross z=2.78, p<0.01）。経験の有無について、
経験のある場合は多くが左右分離式立体映像
ではなく、自由視で輻輳を働かせて得る立体像
(Single Image Stereogram)の場合を指し、試み
たが立体視が出来なかった人は”経験がない”と答え
ている。これから、VFSL が低い被験者はそのよう
な経験がし難かったと言うことが出来る。文献 14
は「交差視差で立体視の観察経験が有効に働
いている。非交差視差で訓練の余地が少ない」
と述べているが、先の有意差から直ちに経験・訓
練との因果関係を述べることは疑問である。訓練
の効果については、十分考えられるが、別途の
方法でないと結論づけられない。交差、非交差
性の違いは前者が筋肉の収縮で、後者はその
停止という性質が強い（現在は積極的開散運動
があるとの説もある）ことから一考を要する。
６．３視覚負荷（疲労）との関
との関係
べている。これから先の予測が確認される。融像
幅の変化と疲労自体の測定結果との「同様な傾
向」、例えば、「立体画像の方が平面画像より疲
労の度合いが大きいとした被験者が 5 名、同程
度が 6 名、少ないが 1 名」のアンケート結果は融
像幅の変化と同様に大きな分散 (個人差 )を示し
ており、これと先の融像幅の低下との相関関係
が明示されたならば、先の予測をより明白にする
可能性があった。
6.4 個人差の要因の検討
VFSL の個人差の要因を既に述べたこと以外
に検討する。まず、Uncross と cross の間には有
意な相関は認めらなかった(r=-0.074, Spearman
r=-0.085)。これは交差性 VFSL が大きい被験者が必ず
しも非交差性でも大きくならないことを意味し、開
散、輻輳それぞれの運動で独立に VFSL が規定
されている可能性を示す。観察時の眼位と
VFSL(361 名 )との関係には、弱い相関で眼位に
沿って偏移する傾向があり、特に強い外斜位の
場合には非交差性の VFSL は高くならなかった
(uncross r=0.245, Spearman r=0.18, cross
r=0.095, S. r=0.14)。一方、眼位が低いときでも
全域に渡って分散することから、他の要因として、
例えば、輻輳を起こすときに生じる両眼視差変
化の帰還情報、及び周囲像の視差からの抑制
性の働き 5)などの個人差が考えられる。また、こ
の青年層内で年齢との相関は認められなかった
(立体映像観察経験者 238 名、uncross
r=-0.086, Spearman r=-0.045, cross r=-0.095,
Spearman r=-0.11, 非経験者 154 名 uncross
r=0.063, S. r=0.0031, cross r=0.055, S.r=
Accommodation(Diopter)
先に述べたように、融合限界と立体映像の視
覚負荷との仮説 5)から予測された疲労との関
係を検討する。融合限界である「融像幅」の変
化を立体画像観視の前後で調べた報告 22)が
ある。その結果（文献中図４と変化比を示す図
６）を見ると、融像幅が低い裸眼立体視不能群
2.50
は観察後の低下が見られるが、融像幅の高い
Median.50% 3deg
可能者群ではほとんど変化が読み取れない。し
84% 2deg
2.00
かし、文献２２では図４の「分散分析法
(ANOVA)の結果、融像に（観視前後の）時刻
60cm
の主効果が認められた。裸眼立体視の可否に
1.50
U.C
よって融像幅の変化の度合いに有意差が認め
50%
られない。」と述べられている。ここで、分散分析
1.00
U.C
法を裸眼立体視可能群の分散が不能群のそ
80%
D-line
れより著しく大きく偏る二群に適用することは不
0.50
適当である 20)。裸眼立体視可否の選別自体
C 50%
にも検討を要する。これから推測するに、裸眼
0.00
立体視の可否ではなく、同程度の分散でもって、
C 80%
-0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
融像幅が高い被験者群と低い被験者群に振り
分けてみると、もっと明瞭な結果、即ち低融合
限界群には融像幅の低下が明白に認められ、
Vegence 1/D(m)
一方、高融合限界群は融像幅低下が少ないか、
図５輻輳性融合立体視限界から得た輻輳 ―
あるいは認められない可能性が高い。
調節応答特性
同報告はさらに、「（主観疲労）アンケート結果
Fig.5 Vergence - Accommodation responses
と、今回確認された立体画像観視直後の有意な
driven from VSFLs（IP:0.64ｍ）
融像幅の減少は同様な傾向を示している」と述
244
長田：立体映像観察時における輻輳性融合立体視限界 VFSL の分布
-0.012、いずれも p>0.05)。その他の立体視力
(RANDOT Test, Mean 7.1/10±2.7, uncrossed
r=-0.06, crossed r=0.04)、瞳孔間隔 (Mean
61mm±0.31, uncrossed r=0.05, crossed
r=0.06)、あるいは、調節変化によって輻輳変化
が引き起こされる連結の強さ AC/A(Mean 3.3±
1.5 prism Diop/Diop uncrossed r=-0.3, crossed
r=-0.09)との間に相関は認められなかった(いず
れも p>0.05)。融合性輻輳が困難になる理由が
調節・輻輳矛盾であるならば、ＡＣ/Ａに影響され
ると予測された。
６．５融合輻輳限界との比
との比較
VFSL は融合輻輳限界 800 名の Morgan データ
あるいは 8－12 歳 206 名の Rouse データ 1 0 ) と
比較して低い(Morgan V.D. 40cm recovery limit
uncross Mean 7.5±2.9, cross -6.3±4.0, blur
limit uncross Mean 7.5±2.3, cross -9.7±2.9,
Rouse recovery uncross 5.3±2.6, cross -6.4
±3.8, blur uncross 9.6±3.4, cross -12.7±4.0
in deg arc, ここで Disparity (deg. arc) = Prism
Diopter x 0.573)の換算。この違いは先に述べた
ように、テスト図像の提示条件や判断基準の違
いによると考える。
輻輳と調節作用との関係は輻輳・調節の連結
度を示す AC/A, ないしは CA/C、あるいは、調
節距離を一定にしたとき、どこまで輻輳が可能か
を示す―調節応答特性がある。これを本論の
VFSL から求め、図５に表す。両眼視の場合の焦
点深度に相当する blur limit が一つの目安であ
る。輻輳調節一致条件 (Donders’ line)を挟んで
blur limit の 1/3 中央を眼位補正の目標とする
Percival の快適視域則 23) を、先の融合輻輳限
界のデータに適用すると、およそ Morgan
uncross 1.8, cross –4.0, Rouse uncross 2.2,
cross –5.3 deg arc を得る。これは非対称性分布
の平均値であることを考慮すると本論の VFSL と
かなり近い値であると言える。他のデータに調節、
輻輳の不整合限界として、スクリーン距離 0.635
m で+/-0.75D(2.7 deg arc)のデータ 24) もある。
これらの結果、並びに、本測定値が、“寄り目 “な
ど意識的な目の動きを排して、自然な観察での
判断の測定値であることから、見やすい立体映
像の設計基準に適用できると考える。ただし、測
定条件と前後運動像への立体視の能力 2 5 ) から
頻繁に前後運動する映像については、これより
低い値を考慮する必要があろう。
頭部搭載型ＨＭＤの接眼立体映像ではスクリ
ーン像面調節位置からスクリーン像面輻輳位置
へ、スクリーン像面輻輳位置から各立体映像の
再生位置への２つの両眼視差があり、前者が融
合輻輳限界での測定条件に似ており、後者が
本測定条件に近い。
9)
７まとめ
立体映像の設計基準とするために、新たな広
視野高精細度眼がね不要立体映像表示装置、
および多人数測定に適するように VFSL の人口
分布測定システムを開発し、１８－４０歳の青年層
（392 名、平均 21.4±3.9 歳）の輻輳性融合立体
視限界 VFSL の測定を行い、uncross Mean 3.34
S.D 1.53, cross Mean -4.72 S.D 4.44 deg arc
の分布を得た。この測定分布に良く適合する対
数正規分布モデルは Percentiles uncross
Median 3.05, 84%(-S.D) 2.04, cross Median
-3.34, 84%(-S.D) -1.84 deg arc であった。測定
結果の分布特徴量と、この同じ測定データの一
部を用いて、先に報告された分布特徴量とが著
しく異なったが、そのデータ解析の検討結果、先
の報告に誤謬があることを指摘し、改めて本測
定の信頼性を確保した。
両眼視差は“ 過ぎたるはなお及ばざるが如し ”
で適切な範囲の設計が重要である。個人差の要
因と疲労に関する検討を行い、上記の数値は、
自然な見えの立体映像の設計基準に適用でき
ると考える。
今後は、被験者の幅を高齢層、児童層に広げ
て年齢による影響を検討する必要がある。さらに、
融合限界近辺の輻輳測定のために、本測定シ
ステムに両眼瞳孔像による輻輳運動測定を加え
た測定システムを開発した 2 6 ) 。
謝辞
本研究は前所属の NHK 放送技術研究所で実
施されたもので、多くの方々にお世話になりまし
た。北里大学、文化女子大学、日本福祉大学、
鈴鹿医療科学大学には測定の場と被験者の準
備を頂いた。上記大学、並びに放送技術研究
所に来所された被験者の皆さんに感謝します。
各ご専門の立場から助言と測定に協力を頂いた
視覚神経生理学の北里大学医療衛生学部岩
井教授、公衆衛生学の名古屋大学医学部宮尾
教授、Ophthalmology の日本福祉大学 (当時 )鵜
飼教授と鈴鹿医療科学大学奥山教授、人間工
学の NASA Dr. Steve Ellis 室長、また文化女子
大学香川教授に深く感謝の意を表します。企画
を理解して頂き、激励された熊田部長（当時）を
始めとする所属上司、測定作業の一部に協力
頂いた江本職員、被験者で協力頂いた前同僚
職員に厚く感謝します。
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(2001 年 8 月 27 日受付 )
[著者紹介 ]
長田昌次郎（正会員）
１９６５東京電機大学卒１９６０―２
００1/１２間 NHK 技術研究所にて
TV 新画像システムと視覚情報処理
過程の研究に従事、現在
InterVision （ NPO 共同主宰）にて
人間情報・視覚効果 ,3Ddisplay 等
に関し調査研究と支援・交流

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