アイトラッキングは、人間の行動とその背後にある思考プロセスを理解するうえで欠かせない技術です。研究でも商用でも、その応用範囲は無限に広がっています。

総じて、アイトラッキング・視線追跡技術は、計り知れない知見と機会をもたらします。その複雑さを解きほぐすために、アイトラッキングとは何か、どのような仕組みなのか、どのように活用されているのかという基本的な問いを見ていきましょう。

アイトラッキングとは？

アイトラッキングは、さまざまな技術的プロセスによって、目の動き、目の位置、注視点の測定 を可能にします。言い換えれば、アイトラッキングは人の視覚的注意を、場所、対象、持続時間の観点から特定し、監視します。

アイトラッキング技術は、次のような文脈でよく取り上げられます。

まばたきのパターンの測定
対象者が無視しているもの・見ていないものの特定
視覚的・感情的な刺激を受けたときの瞳孔反応の評価
ヒューマン・コンピューター・インタラクションと機械学習の促進

アイトラッキングと視線追跡の基本

アイトラッキング技術の出発点となった前提は次のとおりです。

人はアイコンタクトでコミュニケーションをとります。まさにその特性をコンピューターに持たせることで、コンピューターはより人間らしく機能できるようになります。ツイートする

そのために心理学者たちは、目の生理学と解剖学、そして視覚系に関わる認知のはたらきを詳しく研究しました。

解剖学的な側面

脳は、網膜にある光を感じる細胞を通じて像を処理します。これらの桿体細胞と錐体細胞が、瞳孔から入ってくる光を検知し、視覚データを脳に送ります。

網膜の錐体細胞は桿体細胞よりはるかに少ないものの、人が高い解像度とフルカラーで物を見られるのは錐体細胞のおかげです。

出典：Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

錐体細胞は、視野の中心である中心窩にあります。中心窩は目の中で最も視力の高い部分ですが、非常に小さな領域です。中心視の範囲の外側は周辺領域で、そこでは鮮明さが大きく低下します。

そのため、関心のある対象の詳細な視覚情報を処理するには、目を動かす必要があります。

高解像度の中心視と低解像度の周辺視というこのトレードオフこそが、そもそもアイトラッキング技術を可能にしているのです。

目の動き

目は、輻輳運動や回旋運動など、さまざまな動きをします。ただし、アイトラッキングで測定される中で最も重要なのは、注視（固視）、サッカード、滑動性追従運動です。

注視（固視）は、目が止まって視覚データを集めるときに起こります。持続時間は大きくばらつきますが、注視が長いほど、より多くの視覚情報が処理されます。

サッカードは、静止した環境で、注視と注視の間に目が行う素早い「ジャンプ」です。目は、高解像度で新しい視覚データを得るために、関心のある対象から対象へと移動します。

サッカードは非常に高速なため、その間の視覚は抑制されます。そのため、視線追跡では注視ほど重要ではありません。それでも、注視の流れや視覚的注意についての情報を明らかにしてくれます。

滑動性追従運動は、動いている対象を見てそれを追いかけるときの目の動きです。滑動性追従運動の間も視覚情報を取り込めるため、目の動きのトラッキングにおいて重要な動きです。

瞳孔の大きさ

さらに、ビデオベースの視線追跡では、瞳孔の大きさを測定・分析できます。正確な瞳孔トラッキングデータを得るには、環境を厳密に管理する必要があります。

適切なテスト条件のもとでは、次のような要因による瞳孔の散大を観察・監視できます。

強い感情的刺激
強い注意の集中
照明
ワーキングメモリの負荷

視覚的注意

何より重要なのは、視覚的なアイトラッキングによって視覚的注意の研究が可能になることです。

画像処理のリソースには限りがあるため、脳は次の要素に基づいて、関連する視覚情報を選択的に取り込みます。

関心：対象を見るという、意識的または無意識的な判断
環境：周辺視によって検知される要素

学術分野では、視覚的注意を調べることが、注意のメカニズム全般の理解につながります。特定のタスクを行っているときに起こる認知処理を明らかにしてくれるのです。

同じ理由から、アイトラッキングと注意の分析は、商業活動の領域でも価値があります。

アイトラッキングは定性調査と定量調査のどちらに使われるのか

研究手法の観点では、アイトラッキングは定性調査と定量調査の両方に使われます。

定性調査	定量調査
✓ 行動の解釈	✓ 従属変数
✓ ユーザビリティ（UX/UI）	✓ A/B テスト
✓ 回顧インタビュー	✓ 刺激の測定

標準的なアイトラッキングと 3D アイトラッキング

標準的なアイトラッキングにはさまざまな制約がありますが、深度センサー向けの 3D アイトラッキングは、次のような方法でそれらの課題を解決します。

広いトラッキング範囲
複数人のトラッキング
3D の視線
キャリブレーション不要
ソフトウェアのみ（アイトラッキングデバイスに 3D カメラが組み込まれている場合）

この記事の執筆時点で、Eyeware は、3D カメラ向けの商用アイトラッキングソリューションを公に提供している数少ない企業の一つです。

Eyeware のリアルタイム 3D 視線コーディングソフトウェア GazeSense は、定量・定性の両面のアイトラッキングデータを簡単に取得できるソリューションです。ビジネス、産業、研究の取り組みにどのように役立つかは、こちらでご確認ください：gazesense.com。

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アイトラッキングの仕組み

アイトラッキングは、目の位置と動きを非侵襲的に追跡することで機能します。目に見えない近赤外線または赤外線の光源が瞳孔を照らし、角膜に反射が生じます。赤外線カメラがその反射を記録し、瞳孔の中心を割り出して眼球の回転を推定し、視線の方向を決定します。

PCCR アイトラッキングについて言えば、瞳孔角膜反射法（Pupil Center Corneal Reflection、PCCR）は、瞳孔と角膜の反射を光学的に監視する、アイトラッキングの主要な手法の正式名称です。

目の位置、注視点、目の動きは、いずれも高度な数学的アルゴリズムを使って算出されます。

その後、記録された情報は生データとなり、アイトラッキングソフトウェアによって処理されます。

アイトラッカーとキャリブレーションの仕組み

アイトラッキングで精度と正確度を実現するには、光軸と視軸のずれを考慮する必要があります。光軸は目に見える形で測定できますが、中心窩の位置は数度ずれています。

出典：Dorland’s Medical Dictionary for Health Consumers. (2007).

そのため、瞳孔の位置と視線を一致させるための補正（キャリブレーション）が必要になります。

実験を始める前に、システムは 1 つ以上の事前に定めた点に対する瞳孔の位置を監視してキャリブレーションを行います。

データ

注視点が算出されると、生データは XY 座標の形で表されます。XY 座標は、参加者が画面上のどこを見ているかを示します。視線追跡は、そのフレームレートに応じて座標を出力します。

アイトラッキングとデータ処理、つまり注視とサッカードの識別には、通常ソフトウェアツールが使われます。注視は、動きの持続時間に応じた大きさの点として表示されることが多く、サッカードは注視の点同士を結ぶ線です。

可視化を生成する前に、次のような処理で生データをクリーンにできます。

ノイズ密度を下げる
精度を高める
眼球運動の分類アルゴリズムを適用する

アイトラッキングデータ分析のための指標と可視化

アイトラッキングと視線追跡では、静的な表現からアニメーションまで、収集したデータを検証するためにさまざまな指標と可視化が使われます。

注視（固視）

注視はサッカードとともにスキャンパス、つまり対象者の目がたどる経路を形成します。さらに、アイトラッキングでは次のような測定が可能です。

初回注視までの時間（TTFF）：刺激が提示されてから、関心領域（AOI）内で注視が起こるまでの時間。視覚的注意についての知見が得られます。
初回注視時間：最初の注視の合計時間
注視回数：AOI 内で注視が何回起きたか
平均注視時間：平均注視時間が長いほど、その AOI は回答者にとって魅力的です
注視シーケンス：注視の位置と注視の時刻で構成されます

ゲイズポイントとゲイズプロット

ゲイズポイントは回答者がどこを見ているかを示し、ゲイズプロットはスキャンパスを可視化します。ゲイズパスプロットは、注視とサッカードが行われた時系列の順序を描き出します。

集約したゲイズプロットは、複数の回答者のスキャンパスを評価し、最終的に行動パターンを特定するために使われます。

関心領域（AOI）

さまざまな注視の指標を評価するために、関心領域（AOI）を使ってシーン内の特定の領域を選択します。

範囲を区切るために、比較対象として選んだ要素を囲むように画像上に AOI を描きます。

比率：AOI を注視した参加者の数
滞留時間：AOI を見ていた時間、つまり観察の持続時間
観察回数：参加者が AOI に視線を戻した回数

ヒートマップ

ヒートマップは、注視とゲイズポイントの分布を示す可視化ツールです。緑、黄、赤の色調で、AOI の特定の部分におけるゲイズポイントの密度を示します。

アイトラッキングとヒートマップは、特定の領域で注視が多く起こるほど、その領域が赤くなるという原理に基づいています。

フォーカスマップ／オパシティマップ

オパシティマップはフォーカスマップとも呼ばれ、ヒートマップと同じ情報を別の方法で示します。

フォーカスマップ／オパシティマップは、最も視覚的な注目を集めた領域を色で覆うのではなく、はっきりと浮かび上がらせます。その一方で、注視の最も少ない領域は暗く表示されます。

測定単位

アイトラッキングの標準的な測定単位はゲイズポイントです。

1 ゲイズポイント = 1 つのアイトラッキング生サンプル

例：サンプリングレート 60 Hz = 1 秒あたり 60 個のゲイズポイント（16.7 ミリ秒ごとに 1 ゲイズポイント）

民生用のアイトラッキングデバイスのサンプリングレートは 30〜60 Hz です。研究専用の機器では約 120 Hz〜1000 Hz（なかには約 2000 Hz まで）でトラッキングできます。

目の動きの速度と頻度の平均値は次のとおりです。

注視（固視）
- 100 ミリ秒から 600 ミリ秒超まで
- 一般的な持続時間：100〜300 ミリ秒
- 典型的な頻度：約 3 Hz

サッカード
- 20〜120 ミリ秒
- 一般的な持続時間：20〜40 ミリ秒
- 最大で毎秒 600〜700 度
- 典型的な頻度：約 4 Hz（1 秒に 4 回）

滑動性追従運動：最大で毎秒 30 度

ハードウェアとソフトウェア：視線追跡のツール

アイトラッキングと視線追跡には、情報を取得するデバイスと、それを追跡・処理するシステム、つまりハードウェアとソフトウェアが必要です。

アイトラッキングソフトウェアとは？

機能はブランドによって異なりますが、標準的なアイトラッキングのプロセスでは、通常 2 種類のソフトウェアが必要です。

データを取得・記録するためのソフトウェア
データを処理・分析するためのソフトウェア

さらに、開発元によっては、次のような場合に専用のソフトウェアが必要になることがあります。

アイトラッカーの種類が異なる場合（メガネ型と画面設置型など）
特定のアイトラッカーを使う場合
刺激の種類が異なる場合（静的と動的など）

ただし、データの取得と分析の両方に対応した統合型のソフトウェアソリューションもいくつかあります。

どのソフトウェアを選ぶにしても、検討すべき主な機能は次のとおりです。

精度
キャリブレーションにかかる時間
最適な距離
遅延
サンプリングレート
トラッキング角度
頭部の可動範囲
復帰時間

メガネなしのアイトラッキング：Eyeware の 3D 視線追跡の仕組み

Eyeware が提供する先進的なアイトラッキングソフトウェアソリューションは、深度センサー付きカメラを使って、3D でのヒューマン・マシン・インタラクションを容易にします。

GazeSense は、3D の関心対象にアノテーションを付け、複数人を同時に調べる研究のためにリアルタイムでデータを出力します。その結果、注意、意図、関心、エンゲージメントに関する情報が得られます。

メガネやその他の装着型トラッカーを必要とせず、この受賞歴のあるソフトウェアは、深度センサー技術を搭載したさまざまな民生用・カスタムデバイスで動作します。スマートフォンから開発キット、ノートパソコン、ゲーミング周辺機器まで、GazeSense はステレオカメラ、ストラクチャードライト方式カメラ、ToF カメラ、さらにカスタムの 3D センサーにも対応しています。

この 3D 視線追跡ソフトウェアは、自動車、ロボティクス、民生機器、ゲーム、小売、広告など、多くの分野で活用されています。

マルチモーダルなヒューマン・マシン・インタラクションによって GazeSense がビジネスや学術の取り組みをどのように最適化できるかを知りたい方は、当社のカスタマーサクセス・スペシャリストにお問い合わせください。

ハードウェア：アイトラッカーとは？

基本的に、標準的な 2D アイトラッキングには、アイトラッカーと呼ばれる、目の動きを測定するデバイスが必要です。

現在のアイトラッカーは、リモート型（画面設置型）か、モバイル型・装着型（メガネやバーチャルリアリティヘッドセットなどの頭部装着型デバイス）のいずれかです。

リモート型：画面設置型デバイス

管理された環境で離れた位置から目の活動を追跡する場合は、通常、画面設置型のデバイスが使われます。

参加者は、画面の下や近くにパネルや単体のユニットを取り付けたコンピューターのモニターやノートパソコンの前に座ります。そして、写真、ウェブサイト、動画、ゲームなどのマルチメディア刺激を提示され、目の動きを引き出し、記録し、分析します。

全体として、画面設置型のアイトラッカーは、静的なテスト環境で目に関する高品質な情報を収集し、開発者や研究者に視覚的注意についての知見を提供します。

モバイル型：アイトラッキング用メガネと VR ヘッドセット

現実の場面での行動研究には、装着型のアイトラッキングデバイスが推奨されます。据え置き型のアイトラッカーの「ヘッドボックス」の制約を超えて動けるからです。

頭部装着型のアイトラッカーは、目の動きを間近で測定できます。ただし、メガネ型などのモバイル型トラッカーは、参加者がスポーツをしているときなど、テスト条件によっては不安定になることがあります。

VR アプリケーションでは、アイトラッキングによって、回答者が特定の仮想ボタンを見るだけで機能を操作できるようになります。

視線追跡機能付きの VR ヘッドセットは、次のような用途に使えます。

産業分野での専門的な訓練
インタラクティブなエンターテインメント
小売での視覚的注意のテストなど

総じて、参加者に自然で動きのある環境で反応してもらう必要がある実験では、装着型のアイトラッカーデバイスが最適なソリューションです。

アイトラッキングとヘッドトラッキングの違い

アイトラッキングとヘッドトラッキングの違いはシンプルです。

どちらも位置と動きを監視しますが、前者は目だけを追跡し、後者は頭の動きだけを記録します。

この 2 つの技術を組み合わせると、さらに価値の高いデータが得られ、ゲームなどのアプリケーションで豊かなユーザー体験を生み出せます。

研究と応用：現実の場面でアイトラッキングはどう機能するのか

技術的に言えば、視覚的な要素があるほぼすべての場面で、アイトラッキングと視線追跡が役立ちます。ツイートする

これまでにこの技術は、認知科学、ニューロマーケティング、AI、職場の安全など、さまざまな研究・ビジネス分野で大きな進歩をもたらしてきました。

アイトラッキングの活用分野：何に使われているのか

予測されていたとおり、アイトラッキングはすでに、人とデバイスのコミュニケーションのあり方を大きく変えています。

とはいえ、すべての一般的な民生機器にアイトラッキングが搭載されるまでには、さらなる技術開発が必要です。それまでの間も、アイトラッキングは研究者、開発者、広告主が、意識的・無意識的な人間の行動について比類のない知見を得る手助けを続けます。

研究

すでに述べたように、アイトラッキングは定性調査と定量調査の両方に大きく貢献しています。学術の場では、この技術を次のようなツールとして活用できます。

視覚行動の研究
注意のメカニズムの評価
視覚刺激への反応の測定
学習パターンの把握
集団行動の比較

自動車

アイトラッキングは、自動車業界の安全性において大きな役割を果たしています。ドライバーの眠気や注意散漫を検知し、交通事故の防止に役立ちます。

3D アイトラッキングなら、視線を活用したインタラクションによって、ドライバーを見守り、サポートできます。ツイートする

この技術をスマートダッシュボードに組み込むことで、拡張現実 HUD やバーチャル副操縦士などの機能が、運転体験の中心的な要素になります。

心理学

心理学の分野では、視線追跡によって認知プロセスを研究できます。たとえば、記憶、問題解決、言語、意思決定、知覚、そして注意全般です。

神経科学では、パーキンソン病、統合失調症、アルツハイマー病、自閉症などの研究や早期発見にアイトラッキングが使われています。たとえば、この技術は、自閉スペクトラム症（ASD）の成人が複雑な感情を認識し理解していることを研究者が実証するのに役立ちました。

ニューロマーケティングと広告

アイトラッキング技術は視覚的注意の研究を可能にするため、ニューロマーケターや広告主にとって幅広く役立つツールになっています。

オンラインでもオフラインでも、視線追跡は、顧客が自然と最も関心を寄せるものと、まったく見向きもしないかもしれないものを見極めるのに役立ちます。

さらに、ニューロマーケターは現在、アイトラッキングと表情分析（フェイシャルコーディング）を使って、マルチメディア刺激にさらされたときの感情を測定しています。

ビデオゲームとエンターテインメント

フォービエイテッドレンダリング、没入感のあるグラフィックス、拡張された視線操作は、いずれもアイトラッキングによって実現する、ゲーム業界の先進的な機能です。

ユーザーは視線で環境を探索し、ゲームのさまざまな要素を見るだけでそれらとやり取りできます。

同様に、数年前から、同じ原理に基づいてテレビを操作できるようにもなっています。

アクセシビリティ

アイトラッキングによって、障がいのある人がコンピューターやモバイルデバイスを操作したり、デジタルアートを制作したりすることもできます。体を動かしたり話したりできない人も、目の動きで機械とコミュニケーションをとれます。

この技術はアクセシビリティを大きく向上させ、障がいのあるユーザーがコンピューターに関わるさまざまな作業を行えるようにしています。

小売

小売の専門家は、アイトラッキングを使って棚の注目度分析を行うこともできます。つまり、視線追跡技術は買い物客の行動と購買意思決定のプロセスについての知見をもたらします。ツイートする

その結果、小売業者はディスプレイ、店舗、パッケージのデザイン、さらにレイアウトや商品の配置を大きく改善できます。

アイトラッキングのメリットとデメリット

アイトラッキング技術のメリットが数多くあることは間違いありません。

メリット

AI、社会科学、ヘルスケアなどの分野の進歩
身体の動きに制約のある人のための支援技術
ユーザーインターフェースとユーザー体験の改善
危険な作業環境での安全対策の支援
質の高い市場調査結果
次のような生体センサーと組み合わせることで得られる、人間の心と体についての優れた知見
- FEA（表情分析）
- ECG（心電図）
- EEG（脳波）
- EDA（皮膚電気活動）
- EMG（筋電図）

アイトラッキングはまだ発展途上の技術であり、取り組むべき課題も数多く残っています。

課題

ホーソン効果：観察されていると分かっていると、人は行動を変えてしまいます（テスト環境での調査研究など）
解釈（たとえば、注視の回数が多いか少ないかによって、文脈次第で異なる結論が導かれることがあります）
目を細めること：参加者が目を細めると、瞳孔角膜反射法（PCCR）は機能しません
視線操作インターフェースにおける「ミダスタッチ問題」：ユーザーが意図せず望まない操作を実行してしまうこと
標準的なアイトラッキングでのキャリブレーションの簡素化

ベストプラクティスと倫理

アイトラッキングの調査や実験を行うには、一定の習熟が必要です。

事前に把握しておくべき手順や倫理的配慮のほんの一部をご紹介します。

各参加者に、実験の目的、手順、潜在的なリスク（ある場合）、メリットを説明する
すべての参加者から、調査への参加について完全な同意を得る
効果的なテスト環境を整える（照明のバランスをとる、注意をそらすものを取り除く、アイトラッキング機器を調整する）
参加者がアイトラッキング機器と手順に慣れるよう、事前に練習してもらう

アイトラッキングは取り組む価値があるか？

間違いなくあります。

アイトラッキング技術は、開発当初から数えきれないほどの分野で目覚ましい進歩への道を切り拓いてきました。

視線追跡業界は今後数年間も成長を続け、次のような人々の役に立つと見込まれています。

研究開発エンジニア：先進的な技術で現実の課題の解決策を見つける
イノベーションリーダー：創造的で先進的なソリューションを導入する
開発者：現在の課題と目前に迫る課題を解決する、より効果的なシステムを構築する
マーケター：PoC を作成し、消費者体験を向上させる
教授や研究者：新たな境地を切り拓き、より良い世界への道を開く
神経科学者：深刻な認知障害について、これまでにない知見を得る
学生：未来の技術の開発に貢献する

試してみませんか？当社の AI 搭載ウェブカメラアプリは、生産性とプライバシーの機能を備えています。Beam Eye Tracker をリスクなしで試す。