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研究紹介

 パソコンや携帯電話に限らず、交通システム・医療機器・情報家電やメディアコンテンツなど我々を取り巻く環境は急速に高度化・複雑化しつつあります。これは最新鋭装備を備える自衛隊においても例外ではありません。しかし、これらを扱う我々人間の認知メカニズムについては未解明の部分が多く残されています。そのため、人間の特性に合致しないシステムは、効率的どころか逆に誤操作や誤認識を引き起こす危険性を孕んでいます。

 このような観点から、主に心理物理学的手法に基づいて人間の認知メカニズムや行動特性の解明とシステムへの応用を目指して研究を行っています。


†心理物理学(Psychophysics)とは・・・目や耳など我々の感覚系に入力される外界の情報(物理量)と、それに対する知覚や認知・判断(心理量)との関係を科学的・定量的に明らかにする学問分野。

視線追従型視野制限による有効視野測定

被験者の視線位置を高速に計測し、視線から一定の領域のみ表示するようにリアルタイム処理しています。視野の大きさや形状と課題のパフォーマンスを比較することで、有効視野を直接的に確かめることが可能です。(上:自動車運転/下:航空機操縦)

 我々は普段視野全体が見えていると思っていますが、実際には一部の領域(有効視野)しか認知されていないため、視野周辺の情報を見落としてしまいます。実際にどこまで見えているのかということを明らかにすることは、車の運転や機械の操作、あるいは商品の陳列やウェブページのレイアウト等、実社会においては重要な問題です。
 カーナビ等の普及に伴い自動車ドライバーに関する研究も増えてきましたが、従来法では測定に制限があったため運転している状況での有効視野を直接的に測ることができませんでした。本研究では新たに視線に追従して動く視野制限を行うことで、実際に運転している状況での有効視野測定を可能にしました。
 自動車運転以外にも航空機操縦やビデオゲームなど様々な場面に本手法を適用することで、認知状態や経験の定量化、行動や学習との関係性を明らかにしつつあります。
読書速度と眼球運動の関係

速読練習前(左上)では単語に沿って細かく視線が動いていますが、30日の速読練習後(右上)には、一度の固視における認識効率が向上することでよりシステマティックに視線が制御されていることが分かります。さらに熟練した速読技術者(下)では、複数の行を一度に認識していることが分かります。

 文章を読むスタイルはひとつではなく、熟読・音読・ながら読み・飛ばし読み・校正読みなど、実に様々な種類があります。その中でも、高速に文章を読むことができる速読は、時間に追われる現代人にとって有効なツールとして注目されています。
 では、どのような特性が読書速度を左右するのでしょうか? これまでにも多くの研究が行われてきましたが、実験によって結果が一致しないことも多く、十分な解明には至っていません。
 そこで我々は、速読未経験の人に速読トレーニングをしてもらいながら、様々な眼球運動特性を継続的に調査しました。その結果、読書速度の向上には複数の要因があるものの、人によってそれらの優先度合いに大きな違いがあることが分かってきました。
 これらの研究を進めることで、個人に応じた効率的な速読練習法の開発や、読みやすい文章レイアウトの提案なども期待されます。
視覚運動刺激による空間定位の時空間的歪み

中央の十字を注視しながら黒線の位置を比べてください。一瞬表示される黒線(上)と運動する黒線(下)はずれて知覚されますが、ムービーを止めてみると物理的には一列にそろっていることがわかります。

 視野内の様々な物体の位置を判断する空間定位は視覚における最も基本的な機能の一つですが、物理的には並んでいる刺激がずれて知覚されてしまう「フラッシュラグ効果」からも分かる通り、その仕組みは単純ではありません。身近な例では、サッカーにおけるオフサイド誤審の最大要因とも言われています。
 このフラッシュラグ効果については専ら時間的な処理プロセスに注意が注がれていましたが、我々の研究から時間的処理と空間的処理が複雑に絡み合った視空間認知の歪みの一部分であることが分かってきました。この発見は、フラッシュラグ効果やサッカード圧縮など様々な空間定位プロセスの解明に重要な知見を与えています。
色のカテゴリー性から探る脳機能

Berlin & Kay (1969)は、世界の様々な言語を調査した結果11の色名が共通して用いられていることを発見し、これを基本11色と名付けました。例えば、日本語と英語も文法や体系が全く異なっていますが、「赤」と「RED」が同じ色の見えを指していることは実は驚異的なことなのです。

 色は原理的には無限の種類が存在しますが、普段我々は「赤」や「青」というように分類(カテゴリー化)して扱っています。「黄色い服」や「緑の本」のように色は会話の中でもよく使われますが、相手も同じ色を認識できるということは、我々人類が共通した色カテゴリーを持っていることを意味しています。では、このカテゴリー性はどのようにして得られたのでしょうか?
 色に限らず、文字や形のように、物理的には無数にある対象をカテゴリー化することは脳機能の本質であり、コンピュータではとても真似の出来ない高度な機能です。この色の持つカテゴリー性と連続性の特徴を道具として、脳の働きや学習メカニズムに迫っています。

防大タイムズ(2007年11月号)に「色の不思議」として紹介記事を寄稿しました。詳しくはそちらもご覧ください。

触覚ディスプレイによる触覚情報処理メカニズムの解明

触覚ディスプレイによる仮現運動とランダムノイズマスクの表示例。時間的・空間的に一般の視覚用ディスプレイに迫る表示能力を備えています。

 我々人間は、五感と呼ばれるように視覚や触覚など様々な感覚系からの情報を巧みに処理して外界を認識しています。しかし、近年コンピュータディスプレイの発達により視覚研究が飛躍的に進展したのに比べ、触覚に関しては点字用のデバイス程度しかないために十分な研究を行うことができませんでした。
 そこで我々は、世界初となる高い表示能力を備えた触覚ディスプレイを新たに開発することで、触覚情報処理メカニズムや異種感覚情報の統合プロセスの解明を進めています。

研究業績一覧
(2013.4現在)
学術論文
  1. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, & Shinya Saida: Rapid and Implicit Effects of Color Category on Visual Search. Optical Review, 19(4), 276-281, 2012.
  2. Kenji Yokoi, Tsuyoshi Tomita, & Shinya Saida: Improvement of Reading Speed and Change of Eye Movements. KANSEI Engineering International, 11(3), 101-107, 2012.
  3. Kenji Yokoi, Tomoaki Nishimori, & Shinya Saida: Interference of Verbal Labels in Color Categorical Perception. Optical Review, 15(6), 295-301, 2008.
  4. Katsumi Watanabe & Kenji Yokoi: Dynamic distortion of visual position representation around moving objects. Journal of Vision, 8(3):13, 1-11, 2008.
  5. Katsumi Watanabe & Kenji Yokoi: Object-based anisotropic mislocalization by retinotopic motion signals. Vision Research, 47(12), 1662-1667, 2007.
  6. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, Ryo Kato, Takashi Kawai, Tadashi Sato, Takashi Yamazaki, & Hitoshi Yamagata: Measuring Spatial Distribution of Visual Attention in Action Video Game. KANSEI Engineering International, 6(2), 13-18, 2006.
  7. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, Takatsune Kumada, Hiroshi Doi, Masaro Kogure, & Toshimasa Yamamoto: Effective Visual Field in Driving Revealed by Gaze-contingent Window Method. Review of Automotive Engineering, 27(4), 497-501, 2006.
  8. Katsumi Watanabe & Kenji Yokoi: Object-based anisotropies in the flash-lag effect. Psychological Science, 17(8), 728-735, 2006.
  9. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Color category influences heterogeneous visual search for color. Journal of the Optical Society of America A, 22(11), 2309-2317, 2005.
  10. 横井健司,内川惠二: 瞬間呈示の多色視覚探索課題にみる色のカテゴリー性の役割.光学,33(12), 724-731, 2004.
  11. 打田武俊,内川惠二,横井健司: 隣接した不均一色領域間の色差が領域内の色の見えのばらつきに与える影響.映像情報メディア学会誌, 58(2), 261-264, 2004.
  12. 内川惠二,加藤憲史郎,横井健司,金子寛彦: 両眼立体視空間における表面の奥行きが色の見えにおよぼす影響−速報−.VISION, 15(4), 255-260, 2003.
  13. 横井健司,内川惠二: ターゲットの色カテゴリー内のセットサイズに依存した多色不均一視覚探索の効率.光学,32(10), 629-632, 2003.
  14. 水科晴樹, 内川惠二, 横井健司: サッカード時の刺激変位知覚における刺激サイズの影響. VISION, 15(2), 69-77, 2003.
  15. 横井健司,内川惠二: 多色不均一ディストラクタ上の視覚探索における色カテゴリーの役割. VISION, 14(1), 1-12, 2002.
  16. 横井健司,内川惠二: 不均一多色刺激を用いた視覚探索への高次色知覚の影響. 映像情報メディア学会誌, 55(11), 1534-1538, 2001.
  17. 横井健司,内川惠二,氏家弘裕,中野靖久: 視覚における充填に及ぼすランダムドット背景の効果. 光学, 23(12), 775-778, 1994.
国際会議発表
  1. Kenji Yokoi, Tsuyoshi Tomita, & Shinya Saida: Improvement of Reading Speed and Eye Movements. Asia-Pacific Conference on Vision, Abstract, 27, 2011. (Hong Kong, China, 2011.7)
  2. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, & Shinya Saida: Rapid and Implicit Categorization of Basic Colors. Asia-Pacific Conference on Vision, Abstract, 52, 2008. (Brisbane, Australia, 2008.7)
  3. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, Takashi Kawai, Ryo Kato, Tadashi Sato, Takashi Yamazaki, & Hitoshi Yamagata: Effects of Video Games on Dynamics of Visual Attention. International Conference on Kansei Engineering and Emotion Research 2007, Abstract, 33, 2007. (Sapporo, Japan, 2007.10)
  4. Takako Yoshida, Kenji Yokoi, Yuki Miyazaki, Hiromi Wake, & Tenji Wake: 2 deg. narrowed field of view can explain the process speed of tactile search for change, Vision Sciences Society 2007, Journal of Vision, 7(9), 689a, 2007. (Sarasota, Florida, 2007.5)
  5. Takako Yoshida, Yuki Miyazaki, Kenji Yokoi, Hiromi Wake, & Tenji Wake: Can a Narrow Field of View Explain the Extremely Small Amount of Tactile Memory During Tactile Search for Change? EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems (IEEE Haptics Symposium 2007), 559-560 (Tsukuba, Japan, 2007.3)
  6. Takako Yoshida, Yuki Miyazaki, Kenji Yokoi, Hiromi Wake, & Tenji Wake: Can a narrow field of view explain the extremely small amount of tactile memory during tactile search for change? 47th Annual Meeting of the Psychonomic Society, Abstract, 11, 126, 2006. (Houston, 2006.11)
  7. Takako Yoshida, Yuki Miyazaki, Kenji Yokoi, Hiromi Wake, & Tenji Wake: Can a Narrow Field of View Explain the Extremely Small Amount of Tactile Memory during Tactile Search for Change? --1. Memory Estimation--, The Fourth Asian Conference on Vision, 262, 2006. (Shimane, Japan. 2006.7)
  8. Yuki Miyazaki, Takako Yoshida, Kenji Yokoi, Hiromi Wake, & Tenji Wake: Can a Narrow Field of View Explain the Extremely Small Amount of Tactile Memory during Tactile Search for Change? --2. Eye Movement Behavior--, The Fourth Asian Conference on Vision, 263, 2006. (Shimane, Japan. 2006.7)
  9. Kenji Yokoi, Katsumi Watanabe, Takashi Kawai, Ryo Kato, Tadashi Sato, Takashi Yamazaki, & Hitoshi Yamagata: Dynamic evaluation of distribution of visual attention during playing video game. Advances in Computer Entertainment Technology 2006. (Hollywood, California, 2006.6)
  10. Kenji Yokoi & Katsumi Watanabe: Dynamic distortion of visual space around a moving object. Vision Sciences Society 2006. (Sarasota, Florida, 2006.5)
  11. Kenji Yokoi & Katsumi Watanabe: Distortion of positional representation of visual objects by motion signals. Vision Sciences Society 2005, Journal of Vision, 5(8), 206a, 2005. (Sarasota, Florida, 2005.5)
  12. Keiji Uchikawa, Kenji Yokoi & Yasuki Yamauchi: Categorical color constancy is more tolerant than apparent color constancy. Vision Sciences Society 2004, Journal of Vision, 4(8), 327a, 2004. (Sarasota, Florida, 2004.5)
  13. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Categorical color mechanism mediates heterochromatic visual search. Fall Vision Meeting 2003, Journal of Vision, 3(12), 68, 2003.(Tucson, Arizona, 2003.10)
  14. Osamu Masuda, Keiji Uchikawa & Kenji Yokoi: Effects of retinal eccentricity on the temporal summation of double flashes. Fall Vision Meeting 2003, Journal of Vision, 3(12), 63, 2003.(Tucson, Arizona, 2003.10)
  15. Takehiro Nagai, Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Figure segregation achieved by color-distribution differences in colored texture stimuli. Fall Vision Meeting 2003, Journal of Vision, 3(12), 79, 2003.(Tucson, Arizona, 2003.10)
  16. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Set-size Effects Unveil the Role of Higher-order Color Perception in Heterochromatic Visual Search. The Second Asian Conference on Vision, 79, 2002.(Gyeongju, Korea, 2002.7)
  17. Ayumi Hazama, Katsunori Okajima, Kenji Yokoi, Keiji Uchikawa, Masahiro Yamaguchi, & Koichi Kita: Perceptual Color Matching Between CRT-Display and Color Chips. The Second Asian Conference on Vision, 84 , 2002. (Gyeongju, Korea, 2002.7)
  18. Osamu Masuda, Keiji Uchikawa & Kenji Yokoi: Effects of Cone Contrast on Chromatic Assimilation. The Second Asian Conference on Vision, 85, 2002. (Gyeongju, Korea, 2002.7)
  19. Taketoshi Uchida, Keiji Uchikawa & Kenji Yokoi: Effect of R/g Contrast Between Two Inhomogeneous Surfaces on Color Appearance of Chromaticities in Each Surface. The Second Asian Conference on Vision, 86, 2002. (Gyeongju, Korea, 2002.7)
  20. Keiji Uchikawa, Yasuhiro Emori, Takashi Toyooka & Kenji Yokoi: Color constancy in categorical color appearance. Vision Sciences Society 2002 Abstract, 190, 2002. (Sarasota, Florida, 2002.5)
  21. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Influences of Categorical Color Perception on Heterochromatic Visual Search. First Asian Conference on Vision , Abstract, 61, 2001. (Kanagawa, Japan, 2001.7)
  22. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Categorical color perception influences heterochromatic visual search. Vision Sciences Society 1st Annual Meeting, Abstract, 35-36, 2001. (Sarasota, Florida, 2001.5)
  23. Kenji Yokoi & Keiji Uchikawa: Visual search for a color target among heterochromatic distractors. Optical Society of America Annual Meeting 2000, Abstract, 92, 2000. (Providence, Rhode Island, 2000.10)
  24. Hiroyasu Ujike, Kenji Yokoi, & Keiji Uchikawa: The effects of colour difference on perceptual fading. The John Dalton International Conference; 200 years of colour vision research, Abstract, K6.3, 1994. (London, 1994)
主要国内学会発表
  1. 横井健司,松下恭昌: 立体映像視聴時の視覚疲労における能動性と頭部運動の影響.映像情報メディア学会ヒューマンインフォメーション研究会,映情学技報, 37(12), 17-20, 2013.3.(東京農工大)
  2. 藤山京介,横井健司: 社会的サイモン効果から見た認知的パフォーマンスに対する色の影響.日本視覚学会2013年冬季大会,VISION, 25(1), 66, 2013.1.(工学院大学)
  3. 松下恭昌,横井健司: 立体映像への能動性と頭部姿勢が視覚疲労に与える影響.日本視覚学会2013年冬季大会,VISION, 25(1), 66-67, 2013.1.(工学院大学)
  4. 土井勇太,横井健司: 異なる立体表示方式における視覚疲労の比較.日本視覚学会2012年冬季大会,VISION, 24(1), 20, 2012.1.(工学院大学)
  5. 松井康暢,横井健司: シミュレーターを用いた航空機操縦者の有効視野測定.日本視覚学会2012年冬季大会,VISION, 24(1), 19-20, 2012.1.(工学院大学)
  6. 冨田剛史,横井健司,斎田真也: 読書速度と有効視野の関係.日本視覚学会2011年冬季大会,VISION, 23(1), 98, 2011.1.(工学院大学)
  7. 茨田和樹,横井健司,野口泰明: チェンジブラインド課題における学習と瞳孔反応の関係.日本視覚学会2010年冬季大会,VISION, 22(1), 114, 2010.1.(工学院大学)
  8. 下原玄誠,横井健司,斎田真也: 文字の回転が認識に及ぼす影響.日本視覚学会2009年冬季大会,VISION, 21(1), 73, 2009.1.(工学院大学)
  9. 吉武直洋,横井健司,斎田真也,和氣典二,和氣洋美: 大きさと振動周波数による視触覚探索の線形分離性.日本視覚学会2009年冬季大会,VISION, 21(1), 73, 2009.1.(工学院大学)
  10. 西森智章,横井健司,斎田真也: カテゴリカル色知覚への言語干渉.日本視覚学会2008年冬季大会,VISION, 20(1), 48-49, 2008.1.(工学院大学)
  11. 横井健司,和氣典二,和氣洋美,斎田真也: 触知覚研究のための高性能触覚ディスプレイの開発.第33回感覚代行シンポジウム.55-58, 2007.12.(産業技術総合研究所臨海副都心センター)
  12. 横井健司,渡邊克巳: 眼球運動から見た色探索の時間特性に対するカテゴリーの影響.日本視覚学会2007年冬季大会,VISION, 19(1), 77, 2007.1.(東京工業大学)
  13. 横井健司,和氣典二,和氣洋美,斎田真也,渡邊克巳: 探索の線形分離性から見た触覚と視覚の特性比較.電子情報通信学会ヒューマン情報処理研究会,技術研究報告, HIP2006-48, 2006.10.(金沢工業大学)
  14. 横井健司,渡邊克巳: 視覚運動刺激による空間定位の時空間的歪み.電子情報通信学会ヒューマン情報処理研究会,技術研究報告, HIP2006-24, 2006.7.(那覇市IT創造館)
  15. 横井健司,和氣典二,和氣洋美,斎田真也: 探索における線形分離性の視覚−触覚間比較.日本視覚学会2006年冬季大会,VISION, 18(1), 57, 2006.1.(工学院大学)
  16. 横井健司,渡邊克巳,加藤亮,河合隆史,佐藤正,山崎隆,山形仁: 視線追従型視野制限によるゲームプレイ中の有効視野の検討.第4回ゲーム学会全国大会,講演論文集,27-28,2005.12(大阪経済大学)
  17. 横井健司,渡邊克巳: 運動刺激のオンセット/オフセットによる瞬間提示刺激位置の空間的歪みの検討.日本基礎心理学会第24回大会,2005.12(立教大学)
  18. 横井健司,渡邊克巳,熊田孝恒,古暮雅郎,山本敏雅: 視線追従型視野制限法による運転時有効視野の検討.自動車技術会2005年秋季大会,前刷集,No.94-05, 1-4, 2005.9(福岡国際会議場)
  19. 横井健司,渡邊克巳: 視覚運動刺激と瞬間提示刺激の相対位置判断から推測される非対称的な空間的歪みの検討.日本基礎心理学会第23回大会,2004.11(新潟コンベンションセンター)
  20. 横井健司,内川惠二: 多色視覚探索の時間特性に見る色のカテゴリー分類.日本視覚学会2004年冬季大会, VISION, 16(1), 60, 2004.1.(工学院大学)
  21. 横井健司,内川惠二: 多色刺激分離の時間特性に見るカテゴリカル色知覚の役割.Optics Japan 2003,日本光学会年次学術講演会講演予稿集,514-515,2003.12.(アクトシティ浜松)
  22. 横井健司,内川惠二: カテゴリカル色知覚に基づいた多色不均一視覚探索のメカニズム.情報科学技術フォーラム2003,講演論文集 第3分冊,559-560, 2003.9. (札幌学院大学)
  23. 横井健司,内川惠二: カテゴリカル色知覚による多色刺激の分離.日本視覚学会2003年夏季大会,VISION,15(3),212-213,2003.7.(湘南国際村)
  24. 横井健司,内川惠二: 色カテゴリーに基づいた多色不均一視覚探索のセットサイズ効果.日本視覚学会2003年冬季大会, VISION, 15(1), 51, 2003.1.(工学院大学)
  25. 横井健司,内川惠二: 不均一多色視覚探索における高次色知覚の影響. 電子情報通信学会2001年ソサイエティ大会, 講演論文集A, 196, 2001.9.(電気通信大学)
  26. 横井健司,内川惠二: 不均一多色刺激における視覚探索へのカテゴリカル色知覚の影響. 日本視覚学会2001年冬季大会, VISION, 13(1), 61, 2001.1.(工学院大学)
  27. 横井健司,内川惠二: 不均一多色刺激における視覚探索への色カテゴリーの影響. 電子情報通信学会2000年ソサイエティ大会, 講演論文集A, 231, 2000.9.(名古屋工業大学)
  28. 横井健司,内川惠二: 不均一多色刺激における視覚探索の色度特性. 日本視覚学会2000年夏季大会, VISION, 12(3), 152, 2000.7.(河口湖サニーデビレッジ)
  29. 横井健司,内川惠二: 不均一な多色刺激からの視覚探索. 電子情報通信学会ヒューマン情報処理研究会, 技術研究報告, HIP2000-4, 2000.5.(電気通信大学)
  30. 横井健司,内川惠二: 不均一背景における色探索特性. 日本視覚学会2000年冬季大会, VISION, 12(1), 66, 2000.1.(工学院大学)
その他
  1. 横井健司: 知っておきたいキーワード(第71回)色空間. 映像情報メディア学会誌, 65(12), 1723-1725, 2011.【ベストオーサー受賞】
  2. 横井健司: 照明年報 第6章 視覚 6.4節 視覚情報.照明学会誌, 91(8), 478-480, 2007.
  3. 横井健司: 2006年光学界の進展 15章 視覚光学.光学, 36(4), 194-195, 2007.
  4. 横井健司: 照明年報 第6章 視覚 6.4節 視覚情報.照明学会誌, 90(8B), 586-587, 2006.
  5. 横井健司: 照明年報 第6章 視覚 6.4節 視覚情報.照明学会誌, 89(8B), 552-554, 2005.
  6. 横井健司: 視覚における青の特異性. 画像ラボ, 14(6), 5-8, 2003.