緒言 近年 高精細 高コントラストなど高スペック化やブルーライト調整機能など 様々なコンセプトをもつ電子端末機器が登場 4K, 8K Retina display etc 人の特性から考える視点も重要になってきている
ディスプレイの精細度は高い方がいい? sqcif (Sub-QCIF) 128 96 12,288 CGA(2 色 ) 640 200 128,000 PC-98ノーマル DCGA 640 400 256,000 VGA (Video Graphics Array) 640 480 307,200 SVGA (Super-VGA) 800 600 480,000 XGA 1024 768 786,432 HD( またはFWXGA) 1366 768 1,049,088 SXGA (Super-XGA) 1280 1024 1,310,720 UXGA (Ultra-XGA) 1600 1200 1,920,000 FHD( フルHD) 1920 1080 2,073,600 2K 2048 1080 2,211,840 WQXGA (Wide-QXGA) 2560 1600 4,096,000 QUXGA (Quad-Ultra-XGA) 3200 2400 7,680,000 4K 4096 2160 8,847,360 8K 8192 4320 35,389,440
本日の構成 1. 文字品種と電子ディスプレイの精細度 が可読性に影響を与えるか 2. 加齢による眼球光学系と可読性変化
Hisatake Y, Kawamorita T, Kanno Y, Takahashi S, Ito M, Takahashi H.IDW 2014
方法対象 健常青年 15 名 ( 男性 1 名 女性 14 名 ) 平均年齢 21.3±1.2 歳 矯正視力 1.2 以上 矯正 : 眼鏡あるいはコンタクトレンズ 除外対象 眼科的疾患のある人 矯正視力 1.2 未満
方法高精細ディスプレイ (JDI 社 ) サイズ : 6.1 7.1 型 (WQXGA) 精細度 : 101 ppi, 201 ppi, 403 ppi, 498 ppi 輝度 : 310 cd/m2 照度 : 室内 403 lx, ディスプレイ面 230 lx 視距離 : 30 cm
方法使用文字 フォント種類 : ゴシックフォントH, 秀英角ゴ銀 L, 秀英明朝 L フォントサイズ : 10 pt, 7 pt, 6 pt, 5 pt, 3 pt 文章 : 芥川龍之介 河童 約 200 文字
方法可読性の評価 ロービジョン患者, 屈折矯正手術後等への術後視機能評価法として, 多く報告されている iceye
方法読書速度 1 秒間に読むことのできる文字数 読書速度 ( 文字数 / 秒 ) = 文字数 読書時間 ( 秒 )
方法臨界文字サイズ方法臨界文字サイズ 読書速度を落とさずに読むことのできる最小の文字サイズ ( 注 : 視力値とは異なる ) 例 ) logmar 臨界文字サイズ
結果ゴシックフォント H における精細度と読書速度
結果秀英角ゴ銀 L における精細度と読書速度
結果秀英明朝 L における精細度と読書速度
結果読書速度と精細度比較 101 ppi 498 ppi
考察精細度と読書速度 精細度の高い方が読書速度が速く 小さいフォントサイズで差が顕著 臨界文字サイズは 低精細では6 pt 高精細では5 pt 精細度の向上により 視認性が向上しているためと思われる. 長時間の読書や高速移動時ナビゲーション等の計器など 視認時間が問われる場面に向く
考察フォントと可読性精細度と読書速度 フォントの種類について 高精細 低精細に関わらず ゴシック H に比べて秀英ゴシックが速く 特に小さい文字でその傾向が強い フォントの種類により注意力が変化するという既報 * もあり フォントが視認性に影響していると思われる フォントの特徴に差があると思われる ( 秀英明朝 L では低精細度で読書速度が低下しやすい ) * http://www.wired.com/2012/09/typefaces-driver-distraction/
小括結論 液晶ディスプレイの精細度が高い方が 読書速度が速く 小さいフォントサイズで差が顕著 フォントの種類について 高精細 低精細に関わらず ゴシック H に比べて秀英ゴシックが速く 特に小さい文字でその傾向が強かった
課題結論 可読性は精細度約 500 ppi でも向上した どこまで必要?
本日の構成 1. 文字品種と電子ディスプレイの精細度 が可読性に影響を与えるか 2. 加齢による眼球光学系と可読性変化
ヒト水晶体の構造 Gullstrand 精密模型眼調節弛緩時 屈折力 : 19.1 D 前面曲率半径 : 10.0 mm 後面曲率半径 : -6.0 mm 厚 : 3.6 mm iceye
ヒト水晶体の構造 Gullstrand 精密模型眼 調節時
ヒト水晶体の構造 Gullstrand 精密模型眼最大調節時 屈折力 : 33.1 D 前面曲率半径 : 5.3 mm 後面曲率半径 : -5.3 mm 厚 : 4.0 mm iceye
ヒト水晶体の構造 Gullstrand 精密模型眼 核屈折率 : 1.406 皮質屈折率 : 1.386 * 厳密には 3 次元的な屈折率分布を有し 非球面形状
水晶体形状と加齢変化 加齢 力学特性の低下 弾性の低下 光学特性の低下 収差の増加 散乱の増加 透過率の低下 老視 ( 近見視機能低下 ) 視機能低下
調節力 (D) 15 10 5 加齢と自覚的調節力 平均値 加齢水晶体弾性 調節力 0 10 20 30 40 50 60 年齢 ( 歳 ) 老視 Atchison, Optics of human eye, 2002
老視はどのように見える? 調節力のある眼 老視眼 Zemax を用いたシミュレーション, φ 3.0 mm, 3 D defocus
眼球収差とは? レンズを通る光線が一点に集まらず不完全な像ができること ぼやけの原因 収差小 収差大
波面収差とは? 理想波面実際の波面 理想波面と実際の波面の距離 ( 光路長 ) の差
波面収差はどのように計測される? ハルトマン シャック式 OPD 式 Tscherning 式 Ray trace 式
波面収差はどのように評価される? 波面が進んでいる部分 波面が遅れている部分 わかりやすいが定量性が不十分?
波面収差はどのように評価される? より定量的に評価したいが どうやって? Frederic Zernike Wikipedia より引用
波面収差はどのように評価される? n 0 Zernike 多項式 次数 1 2 正弦波 周波数 3 4
波面収差はどのように評価される? Zernike 多項式 Tilt 球面成分直 ( 倒 ) 乱視成分斜乱視成分 コマ収差 Trefoil 収差球面収差
Root Mean Square (RMS) とは? 収差量をシンプルに表現する RMS = m Σ (C ) n n,m 2
眼球全体 RMS(μm) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 加齢と眼球全体の高次収差 r= 0.562, p< 0.0001 Ito M, Shimizu K, et al:10 th International Orthoptic Congress. 2004 0 10 20 30 40 50 60 70 80 年齢 ( 歳 ) n=227
加齢白内障の年齢割合 他の疾患に比べ桁外れに多く, 無視できない iceye 何が問題か?
白内障になると 散乱 まぶしい 収差 見にくい 眼鏡度数変化 見にくい
白内障と散乱 iceye
眼球散乱はどのように計測される?
デンシトメトリーの代表例 核白内障眼 37.1 健常眼 7.1
網膜結像特性の計測 OQASⅡ(Visiometrics 社 ) Optical Quality Analysis System Double Pass 法 Artal P et al., PLoS ONE, 2011
白内障と散乱 健常眼核白内障例皮質白内障例 OSI;0.4 OSI;3.5 OSI;16.9 (1.2) (0.8) (0.5)
水晶体のモデル化
白内障と散乱 CODE V を用いた白内障眼モデル ( 幾何光学 ) 正常眼 核白内障
眼鏡面屈折度変化 (D) 白内障によって屈折度が大きく変化 9.0 6.0 3.0 0.0-3.0-6.0 前嚢 後嚢 前皮質 後皮質 核 -9.0-0.02-0.01 0 0.01 0.02 屈折率変化 入射瞳 3.0mm
白内障は動体視力を大きく低下させる -0.4 清水, 日本眼科医会生涯教育講座,2012-0.2 0 0.2 0.4 0.6 iceye 白内障術後正常 0.8 1 0 白内障 20 40 60 視標速度 (km/h)
iceye
加齢と視機能 神経系コントラスト伝達特性の低下 眼球光学系コントラスト伝達特性の低下 iceye
可読性は?
方法対象 健常青年 40 名 (34.2±16.5 歳 ) 矯正視力 1.2 以上 矯正度数 : 等価球面度数 -2.25±2.78 D 円柱度数 -0.52±0.61 D 屈折矯正した後 (40 歳以上には 老視の影響を考慮し 屈折度補正を行った上で行った 北里大学医療衛生学部倫理委員会承認後 実験前には 十分な説明を行い 同意が得られた被験者に対して 実施
方法使用ディスプレイおよび環境使用ディスプレイ Color Edge CG243W-B(Eizo 社 ) サイズ : 24.1 型解像度 : 1920 1200( 画素ピッチ0.27 mm) 応答速度 : 5 ms( 中間諧調域 ) 表示色 : 8 bit(dvi 29ピン ) 輝度ムラが少なく 高画質 広視野角 In Plane Switching 方式ノングレアパネル ( 視野角 178 ) 株式会社ナナオの HP より引用 http://www.eizo.co.jp/products/ce/cn/index.html 環境設定 室内照度約 500 lx 画面輝度約 100 cd/ m2 検査距離 30 cm
方法可読性の評価 眼科領域では 従来可読性の評価検査として MN Read Acuity Chart J1( はんだや ) 等 多くの読書速度チャートがある
方法読書速度チャート 国内で利用される MN Read Acuity Chart J ( はんだや ) は ミネソタチャートが基準になっており,3 行 計 30 文字の音読速度を計測する
方法本実験の試作プログラム ( 協力 : EIZO 株式会社 ) 従来の検査 今回の検査 字体の 変更 文章の ランダム化 正確な 時間測定
方法本実験の試作プログラム ( 協力 : EIZO 株式会社 ) 文字サイズは大きい順から小さい順に表示 文章内容はランダムに表示
方法使用した文字種類方法本実験の使用フォント
結果文字品種と読書速度 読書速度 ( 文字 / 秒 ) 8 6 4 2 0 ゴシックメイリオ明朝体 ANOVA, p < 0.01 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0-0.2 logmar
結果読書速度と文字種類 結果文字品種と読書速度 読書速度 ( 文字 / 秒 ) 6.6 6.4 6.2 6.0 5.8 5.6 5.4 5.2 ANOVA, p = 0.05 明朝体ゴシック体メイリオ
結果文字品種と臨界文字サイズ 0.8 ANOVA, p < 0.05 Scheffe test, p < 0.05 臨界文字サイズ LogMAR 0.6 0.4 0.2 0.0 明朝体ゴシック体メイリオ
結果加齢と読書速度 良 10 8 LogMAR0.2 ゴシック体 読書速度 ( 文字 / 秒 ) 6 4 悪 2 0 y = -0.0358x + 6.3544 R² = 0.35, p < 0.01 0 20 40 60 80 年齢 ( 歳 ) n = 39
LogMAR -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 結果加齢と臨界文字サイズ 傾き p 年齢依存性 明朝体 0.0062 0.006 高い ゴシック体 0.0033 0.011 低い メイリオ 0.0084 0.001 高い 明朝体 y = 0.0062x + 0.1665 R² = 0.1846 0 20 40 60 80 年齢 ( 歳 ) LogMAR -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 ゴシック LogMAR -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 メイリオ 1.0 1.0 y = 0.0033x + 0.1323 y = 0.0084x + 0.0691 R² = 0.1623 1.2 1.2 R² = 0.2588 1.4 1.4 0 20 40 60 80 0 50 100 年齢 ( 歳 ) 年齢 ( 歳 )
結果のまとめ 明朝体は ゴシック体 メイリオに比べ 読書速度が遅く 臨界文字サイズが大きい ( 小さくなると読みにくい ) 加齢とともに読書速度が低下する加齢の影響は 明朝体で大きく また小さな文字のメイリオも読みにくい
考察文字品種と可読性 明朝体は ゴシック体 メイリオに比べ 読書速度が遅く 臨界文字サイズが大きい ( 小さくなると読みにくい ) ゴシック体は明朝体に比べ文字の幅が広い ゴシック 明朝体 間人間人明朝体は 空間周波数が高いため 見えづらい
考按加齢と可読性 加齢とともに読書速度が低下する
考按加齢と可読性 加齢の影響は 明朝体で大きく また小さな 文字のメイリオも読みにくい メイリオは 最近 PC や携帯等に取り入れらており 読みやすさを重視して作られたゴシック系デザイン. 直線部分と曲線部分がハッキリし やや膨らんだ印象の字形. 最近使われるようになった字体であるため 高齢者で見慣れていない? 文字が詰まりすぎていて読み分け困難 (Crowding phenomenon) が起こっている?
小括 加齢によって読書速度は 低下する 読みやすい字体は ゴシック体 メイリオ ただし 今後高精細ディスプレイでの検証が必要
課題 加齢変化, 個体差を意識した 視認性の最適な条件とは?
結語結論 電子ディスプレイの精細度と文字品種は 可読性に影響を与える 電子ディスプレイおよび表示する文字品種には眼球および視覚系の加齢変化を考慮した設計が望まれる
謝辞 ( 敬称略 ) 株式会社ジャパンディスプレイ久武雄三 菅野佳弘 川村哲也 大日本印刷株式会社高橋仁一 伊藤正樹 高橋怜子 EIZO 株式会社斉藤慎治 森脇浩史 荒井郁美 北里大学清水公也 魚里博 伊藤美沙絵元卒業研究生鈴木英美 村上木湖 山崎光悦
北里大学医療衛生学部視覚機能療法学専攻講師川守田拓志 E-mail: kawa2008@kitasato-u.ac.jp