情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

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2016/3/4「稜線ユーザインタフェース」
知覚的稜線から操作のフィードバックが生じる UI デバイス
安井 重哉 1

概要：稜線ユーザインタフェースはレリーフ状の立体造形をしたタッチスイッチである．ユーザは，その立体造形上に存在する段差や障壁などの「知覚的稜線」から，操作のコンテクストを視覚的かつ触覚的に読み取り，それを自発的に指でなぞることで触覚的フィードバックを得ることができる．本稿では，稜線 UI の技術的特徴と，プロトタイピング環境について記述する．

“Ridge Line User Interface”
UI Device That Generates Operation Feedback by Perceptual Ridge
SHIGEYA YASUI1

Abstract: Ridge line user interface is a relief-like touch switch. User can read context of operations from "perceptualridge" by using visual and tactile sense, and can get tactile feedback by tracing spontaneously "perceptual ridge" withfingers. This paper describes technical features of "ridge line user interface" and prototyping environment.

1. はじめにによる操作フィードバックを生成すると同時に，操作のコンテクストをユーザにアフォードするものである．本稿で近年，スマートフォンに代表されるように，電子機器には，稜線 UI の技術的特徴と，その立体造形を探索的に検証おけるタッチスクリーンの採用が一般化している．それらすることを目的として制作したプロトタイピング環境につが提供するユーザインタフェース（以下 UI）は，マルチタいて記述する．

ッチとなめらかな視覚的フィードバックによる直感的操作の実現を企図したものである．しかしながら，そこで操作

2. 能動的触知覚

する内容は，液晶上に表示される視覚的な平面情報，すな能動的触知覚とは「触る行為，すなわち随意的に自ら作わち「フラットな UI」であり，身体性という観点で見れば，り出す接触運動によって生じる感覚」である．能動的触知

ユーザに対してガラス越しにあたかも環境との相互作用を覚に着目した製品設計はこれまでも様々な分野において実しているかのような「錯覚」を与えているものにすぎない．

施されてきている．例えば，熟練者用一眼レフカメラのハ

このような状況を改善するために，様々な仕組みが考案

ードウェアのデザインでは，同じような大きさのボタンがされている．例えば，タッチスクリーン上のボタンをタッボディに複数並ぶような場合に，ボタン毎の表面処理やボプした際に「カチッ」というクリック音を再現することにディからの凸量などが微妙に変化するような造形を施す．

よって，聴覚情報からフィードバックを補完する仕組みや，これは，ユーザがファインダーを覗いていて，視覚的にボApple Watch や MacBook（Early 2015）に導入されているタンの判別ができないような状況であっても，指先の探索

Force Touch のように，装置そのものを振動させることに的な動作だけでその違いが識別できるための工夫である．

よって，擬似的に触覚的フィードバックを再現するものなどがある．しかしいずれの仕組みも，触れるべき「実体」がそこに存在しているわけではない．

3. 稜線 UI
3.1 設計思想

著者は，「フラットな UI」にもう一度「実体」を与え，このようなユーザの自発的な探索的動作によって生じモノとヒトとのフィジカルなインタフェースを開拓するたる能動的触知覚に着目し，そこから生じる感覚を操作フィめに，「稜線ユーザインタフェース（以下稜線 UI）」といードバックに応用することを目的とした UI 装置が稜線 UI

う UI 装置を考案した．これは，立体造形が，能動的触知覚である．

1 公立はこだて未来大学
Future University Hakodate© 2016 Information Processing Society of Japan821

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動作が起こりにくい．
l ただ触れただけでは作動しないので，形状を識別後に操作ができ，ブラインド操作に向いている．
l 複雑な機構や特殊なセンサーなどを必要としないため安価に製造できる．
l 可動機構を要しないため故障しにくい．
l 単純な構造のため防水防塵処理が施しやすく，装置の適用環境を拡張しやすい．
l 厚みを必要とせず，曲面上にも設置できるなど，造形自由度が高い．
プロトタイピング環境は，これらの点についても検証できるものとする．
図1

稜線 UI の構造

稜線 UI は，隣接する二つ以上のタッチセンシング領域

4. プロトタイピングプラットフォーム
4.1 目的によって構成されるタッチスイッチである（図 1）．セン

稜線 UI の立体造形について，探索的にアプローチできシング領域の境界には，レリーフ状の立体造形による段差るプロトタイピング環境として，立体スケッチ用の「プロや障壁などの指先で知覚できる境界，すなわち「知覚的稜トタイピングプラットフォーム（以下プラットフォーム）」線」が設けてある．この知覚的稜線は，二つの機能を持っを制作する．この装置は，ラフな状態の稜線 UI のモックアている．一つはそれによって構成されるレリーフ状の立体ップを，動作の検証が行えるようなワーキングモックアッ

造形が操作のコンテクスト，すなわちその装置の目的や意プにすることができ，なおかつスケッチを行うような気軽味，操作への誘発をアフォードする機能である．もう一つさで，立体造形を試行錯誤しながら比較検討ができること

は，操作フィードバックの生成である．知覚的稜線上でユを目的とする．

ーザが指をスライドさせてセンシング領域をまたぐと，ス

4.2 要求仕様

イッチのオンオフのようなイベントが発生するようになっ目的を達成するために，次の項目を要求仕様とする．ている．この時にユーザの指先に生じる知覚的稜線を越え

l 実際に，センサーによってユーザの指先の動作を検出る能動的触知覚を，イベントの発生と同期させることによし，制御部で処理が行われ，出力部によって操作の実行り，スイッチ操作の触覚的フィードバックとして利用するされた結果を得ることができる．

ことと，それを複雑な可動機構などを用いずに，立体造形

l 様々な稜線 UI の操作コンテクストに対応出来る．

によって実現できる ことが，既存のタッチスクリーンにはl 手軽にプラットフォームを準備することができる．

ない稜線 UI の技術的特徴である．

l 複数の稜線 UI を比較検討することができる．

この結果，稜線 UI では，装置がフィードバックをユーザ

l 指先のスライドによって触知覚が生成されるような稜に与えるのではなく，ユーザ自身の自発的な動作から触覚線 UI の立体造形を，容易に制作することができる．

的フィードバックが生成される．Force Touch のような操

l 低コストで稜線 UI のレリーフ状の立体造形のバリエー作感覚のフィードバックを付与する仕組みや，一般的な可動機構を備えたスイッチ類（押しボタン，トグルスイッチ，タクティールスイッチなど）などの UI 装置と比較して，ここには操作におけるユーザの主体性に差異が存在すると考える．これまで，このようなユーザの身体性と UI の関係にションを展開することができる．
l 作成した立体造形を保存することができ，展示等に再利用できる．
4.3 設計要求仕様をもとに，以下の構成のプラットフォームを設立脚した立体造形の例はないため，探索的なアプローチを計した（図 2）．

可能にするプロトタイピング環境を構築し，立体で UI を4.3.1 ボディ作る意味付けを行う．

外形寸法 150mm x 210mm x21mm の箱型をしている．レー

3.2 稜線 UI の有用性

ザーカッターで切断した透明アクリル板の組み立てにより

ここで，稜線 UI が上述した既存の UI 装置に比較して，新規性及び進歩性を有し，技術的に優れる点を挙げる．
l ユーザが能動的に知覚的稜線をまたいで指先をスライドさせないとイベントが実行されないので，不意の誤© 2016 Information Processing Society of Japan

構築されている．手軽に準備をすることができるように，収納時や運搬時は分解することができる．
内部に制御部を格納しており，上面には，稜線 UI パネル取り付け部と露出した出力部が存在する．

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4.4 評価
実際にこのプラットフォームを用いて，複数人で稜線 UIの立体造形を試行した．探索的な立体造形の試行環境としては概ね目的を達成できたが，いくつか機能的な限界や課題も明らかになった．
使用したインダストリアルクレイという素材は，ラフな立体造形を試行錯誤するには適しているが，より精度の高い立体造形を試みるには不向きであることがわかった．また，何度も指をスライドさせていると，形状が少しずつ変化してしまうこともあった．
また，Arduino による制御では，操作と処理及び出力の
図2

プロトタイピングプラットフォーム

4.3.2 制御部
Arduino UNO と静電容量センサーにより構成される．給電は USB ケーブルを介して，PC や AC 電源より行われる．

間にタイムラグが生じてしまい，的確にフィードバックを得るということが困難であった．

5. 今後の展望
今後は，稜線 UI の立体造形の検討フェーズに応じた，よ

様々な稜線 UI の操作コンテクストに対応出来るように，り精度の高い加工方法及び素材を導入できるようにする．

動作検出と出力のアルゴリズムを切り替えることができる．

また，今回はデスクトップ上で使用することを前提にプラ4.3.3 出力部

ットフォームを制作したが，稜線 UI の環境への組み込み操作が実行された結果をアウトプットするための LED が埋め込まれている．制御部側のアルゴリズムにより，稜線UI の操作コンテクストに応じた LED の点灯パターンの変更が可能である．
4.3.4 稜線 UI パネル取り付け部
稜線 UI パネルをはめ込むことができるように 75mm x75mm の凹みを構成するフレーム形状をしている．素材はボを考慮し，様々な設置場所や状況においての検証ができるテストベッドを用意したい．
これらを用いて稜線 UI の有用性を高める改良を施していくと同時に，適用環境や造形の多様性を拡張していく．

参考文献
1) 能動的触知覚（アクティブタッチ）の生理学，岩村吉晃，バイオメカニズム学会誌，Vol.31、No.4（2007）

ディと同じく透明アクリルである．
ここにはめ込まれる稜線 UI パネルを取り替えるだけで，著者紹介

様々な立体造形のプロトタイプを動作させながら比較検討

安井重哉することができる．

公立はこだて未来大学

凹みの底面部分には，銅板製の静電容量検出用の電極が横一列に 4 つ並んでいる．これにより，操作時の指の動きを検出する．
4.3.5 稜線 UI パネル
75mm x 75mm のアクリル製のパネルである．外周を 5mm
幅 2mm 厚のフレームで囲われており，65mm x 65mm の凹みがある．この凹みにはインダストリアルクレイで 2～3mm 程度の厚みのレリーフ状の立体造形を施す．この厚みのインダストリアルクレイであれば，稜線 UI パネル取り付け部にある電極で静電容量の変化を検出することができ，ユーザが動かした指の動作の認識を阻害することがない．
稜線 UI の立体造形を展開するにあたってインダストリアルクレイを用いるのは，指先で触れるにちょうど良いくらいの解像度を持つ立体物を自由に造形するに適していることや，室温環境まで冷却すると指で触った程度では変形しないくらいの硬さを持つため，複数人での比較検討や，立体造形の維持に適していると考えたためである．

© 2016 Information Processing Society of Japan823