情報処理学会 インタラクション 2020
IPSJ Interaction 2020

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シングルタッチジェスチャに対する
大型スマートフォン向けの片手操作手法の性能調査
八箇 恭平1,a)

礒本 俊弥1,b)

志築 文太郎2,c)

概要：大型のスマートフォンに対して，把持姿勢を変えることなく親指の届かない領域に対する操作を可能にするために，これまでに多くの片手操作手法が提案されている．しかし，提案されている片手操作手
法は，いずれもターゲット選択（タップ）を目的に設計されている．一方で，スマートフォンの操作には，タップ以外にもスワイプ，ドラッグ，およびダブルタップ等のシングルタッチジェスチャが利用されている．そこで，我々は，全てのシングルタッチジェスチャの実行を可能にするために，カーソルを用いた 2 つの片手操作手法を設計，開発した．1 つは押下圧を利用してタッチイベントを発生させる事が可能なカーソルを用いた手法であり，もう 1 つは，タッチイベント発生位置の決定とジェスチャの実行を二段階の操作に分けたカーソルを用いた手法である．さらに，我々はシングルタッチジェスチャの実行が可能な既存手法と，提案手法の性能を調査するために実験を行った．その結果から，アプリケーションにて利用されるシングルタッチジェスチャに応じて片手操作手法を選ぶための指標が明らかになった．

1. はじめにプさせること）を目的として設計されている．一方で，ス
マートフォンの操作には，タップ以外にも，スワイプ，ド多くのユーザは，片手のみを用いてスマートフォンの操

ラッグ，およびダブルタップ等のシングルタッチジェス

作を行う傾向がある [1, 2]．この理由として，親指を用いたチャが利用されており，片手操作時に親指の届かない領域

ポインティングの性能が高いこと [3, 4]，または片手に傘やに対してシングルタッチジェスチャの実行を可能にするこ荷物を持っている状況ではもう一方の手のみしか操作に用と，および片手操作手法のシングルタッチジェスチャの性いることができないこと [5] が考えられる．しかし，特に能調査を行うことは重要であると考えられる．

iPhone XS Max（画面：6.5 inch）や Samsung S8 Plus（画

本研究において，我々は，片手操作時に親指の届かない

面：6.2 inch）等の大型の画面を備えたスマートフォン（大領域に対して，把持姿勢を変更することなくシングルタッ型スマートフォン）においては，ユーザが把持姿勢を変え

チジェスチャの実行を可能にする新しい片手操作手法としることなく親指を用いて操作できる領域は限られる [6, 7]．

て，カーソルを用いた操作手法（カーソル手法）を 2 つ開また，親指の届かない領域に対して操作を行うためには，発した．先行研究においてもカーソル手法は提案されていユーザはスマートフォンの把持姿勢を適宜変更する必要がる [3, 4, 10–15]．しかし，これらの手法においては，親指ある．しかし，頻繁な把持姿勢の変更はスマートフォンのが画面から離れた際にカーソルの位置にタップイベントを把持を不安定にするため，ユーザの快適な操作を妨げ [8,9]，（すなわちタッチダウンイベントとタッチアップイベントをまたスマートフォンの落下を招く．

同時に）発生させている．そのためシングルタッチジェス

大型スマートフォンの片手操作において，把持姿勢をチャの実行が不可能であった．一方，我々はカーソル位置変えることなく親指の届かない領域に対する操作を可にタッチイベントを発生させるための 2 種類のアプローチ

能にするために，多くの片手操作手法が提案されているを考え，それぞれを用いた手法を開発した．1 つ目の手法（例：[3,10,11]）．しかし，これらの手法はいずれも親指の届

は，押下圧を利用してタッチイベントを発生させるカーソ

かない領域に存在するターゲットを選択させること（タッル手法（Force Cursor) である（図 1 上）
．2 つ目の手法は，タッチイベント発生位置の決定とジェスチャの実行を 2 段

1
2
a)
b)
c)

筑波大学コンピュータサイエンス専攻
筑波大学システム情報系
hakka@iplab.cs.tsukuba.ac.jp
isomoto@iplab.cs.tsukuba.ac.jp
shizuki@iplab.cs.tsukuba.ac.jp© 2020 Information Processing Society of Japan

階の操作に分けたカーソル手法（Event Forward Cursor）
である（図 1 下）．
さらに我々は，片手操作手法のシングルタッチジェス

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Force Cursor
a

e

b

押下

圧を

高め

押下
圧

る

を低
め

る

カーソル

Event Forward Cursor
f

g

h

i

j

カーソル

図 1: 2 つの提案手法．（上）Force Cursor．a：ベゼルからのスワイプによってカーソルモードが始まる．b：ベゼルからのスワイプに続くドラッグによってカーソルは指の移動方向に，指の移動距離 × Control-Display 比 だけ移動する．c：押下圧がある閾値以上に上がるとカーソルの位置にタッチダウンイベントが発生する．d：その後押下圧が閾値以下に下がるとカーソルの位置にタッチアップイベントが発生する．e：画
面から指が離れるとカーソルモードは終了し，カーソルは画面から消える．（下）Event Forward Cursor．f，g は Force Cursor の a，b と同じである．h：カーソルモード中に指が画面から離れると，タッチイベント転送モードが始まる．i：タッチイベント転送モードにて発生したタッチ
イベントはカーソルの位置に転送される．j：再び指が離れるとタッチイベント転送モードは終了する．なお，タップの後，ダブルタップの待機時間（0.25 秒間）以内に再び画面に指が触れると，タッチイベント転送モードは継続する．

チャの性能を調査するために，2 つの提案手法，シングル法であるが，ベゼルからのスワイプをトリガとして起動すタッチジェスチャの実行が可能な既存手法として表示を縮る際に，ユーザがベゼル上で指をドラッグした長さに応小する手法 [3, 16]，および親指による直接タッチという 4

じて表示の移動速度が変化する点で異なる．TiltSlide [3]手法を用いた実験を行った．この実験の結果から我々は片も同様に親指のドラッグによって表示を移動させる手法

手操作手法の性能を議論し，さらにアプリケーションにてであり，この手法のトリガは端末を傾けることである．

利用されるシングルタッチジェスチャに応じて片手操作手

IndexAccess [20]，および Le ら [21] の手法においては，ス法を選ぶための指標を示す．

マートフォンの背面にタッチパッドを取り付け，これを用

2. 関連研究

いて検出した人差し指の動きによって表示を移動させる．
ただし，これらの表示を移動させる手法は，表示の一部分

大型スマートフォンの片手操作を容易にするために，こが画面外に隠れるため，隠れた領域に対するドラッグにはれまでに多くの片手操作手法が提案されてきた．我々は，対応していない．一方で，我々は，全てのシングルタッチ

これらの既存手法を Chang ら [3] と同じく 3 つの手法（表ジェスチャの実行が可能な片手操作手法を提案する．

示を変形させる手法，代替領域を利用する手法，カーソル
手法）に分類した上で本研究を位置付ける．

Galaxy に搭載されている One-handed Mode [16] は，ホームボタンのトリプルタップ，もしくは画面の 4 隅からのスワイプをトリガとして起動し，表示を親指の近くに縮2.1 表示を変形させる手法

小する．また，TiltReduction [3] も同様に，表示を縮小す

この手法は，スマートフォンの表示そのものを移動，縮る手法であり，この手法のトリガはスマートフォンを傾け

小，もしくはその両方をさせることによって親指の届かな

ることである．これらの表示を縮小する手法では，全てのい領域の操作を可能にする．

シングルタッチジェスチャの実行が可能であると考えられ

iPhone 6 以降の iPhone においては，ユーザはホーム
ボタンをダブルタップ，もしくは画面下側から下にスワるが，これまでにその性能の調査は行われていないため，
本研究にて調査する．

イプすることによって表示を半分下げられる [17]．また，

PalmTouch [18] は，スマートフォンを把持している手の掌

2.2 代替領域を利用する手法

が画面につくと表示を半分下げる．Sliding Screen [10] は，代替領域を利用する手法とは，スマートフォンの画面上ベゼルからのスワイプ，もしくは接触面積の大きなタッチの親指の届く位置に，親指の届かない領域を操作するためをトリガとして起動し，親指がドラッグされると，親指のの領域を別に設ける手法である．

移動方向と点対称に表示を移動させる．MovingScreen [19]TouchOver [22] は，端末を強く振ることをトリガとしても同様に親指の移動方向と点対称に表示を移動させる手

起動し，画面の下半分を上半分の代替領域として用いて，© 2020 Information Processing Society of Japan49

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タッチイベントを上半分に転送する．ただし，この手法はカーソルを出現させる．一方で，BezelSpace は，ベゼルか

上半分という親指の届かない領域を操作可能とするが，把らのスワイプによって表示の四隅，および中央を表すボタ持している側の反対側という親指の届かない領域には対応ンが出現する．その後，ユーザはボタンを選択することにしていない．ThumbSpace [1] は，ドラッグをトリガとしよって対応した位置にカーソルを出現させる．

て，ドラッグにて指定された大きさの領域に画面全体を縮2D-Dragger [14]，および ForceRay [27] はカーソルの移小したポップアップを代替領域として表示する．ただしこ動方法を変更した手法である．2D-Dragger は，指が移動の手法では表示全体が大きく縮小されるため，ターゲット

した時に，その移動方向に存在する最も近いターゲットまが小さくなり，これに伴って Fat Finger 問題 [23] およびでカーソルを移動する．また，ForceRay においては，ユー

オクルージョンが発生する可能性がある．TapTap [12] もザが押下圧を高めるとカーソルは指から離れる方向に，押同様に画面を縮小表示したポップアップを利用するが，画下圧を低めるとカーソルは指の方向に移動する．なお，そ面へのタッチをトリガとしており，さらにタッチされた位

れぞれのトリガは，画面へのタッチ，および押下圧を高め

置の周辺のみを縮小して表示する点で異なる．またこの手ることである．これらの 2 つの手法 [14, 27] は，指の移動法においては，ユーザは操作したい領域の周辺をタッチす

距離をより短くしながら親指の届かない領域への操作を可る必要があるため，この手法を親指の届く領域から離れた能にする．

領域に用いることは難しい．提案手法は，いずれもカーソ

これらのカーソル手法は，トリガ，カーソルの移動方法がルを用いた手法であるため表示を縮小することなく片手操

異なるものの，タッチイベントを発生させるメカニズムは作を実現する．

いずれも同じである．すなわちカーソル操作中に指が画面

Hasan ら [24] は，空中を代替領域として利用して，親指から離れると，カーソルの位置にタップイベントが発生すの 3 次元的な動きを用いた操作手法を提案している．またる．このような，指を画面から離した時に，その時のカー

Lochtefeld らの手法 [25] はスマートフォン背面に取り付け

ソルの位置のターゲットを選択する手法は，よく利用されたタッチパッドを代替領域として用いる．なお Yoo ら [26]ており，また高い選択精度となることが知られている [28]．

は，端末の背面の人差し指を用いることによって，片手操

一方で，タップ以外のシングルタッチジェスチャの実行が作時の操作可能な領域を 15%拡張できることを示してい

不可能であるという問題を伴う．我々の Force Cursor はる．これらの操作手法 [24, 25] は，画面へのタッチを用い

タッチイベントを発生させるメカニズムとして押下圧を利ないため既存のジェスチャと競合が発生しない一方で，追用すること，また Event Forward Cursor はタッチイベン

加のデバイスが必要となる．

トを発生させるメカニズムとして 2 段階の操作を利用する
ことにより，タップ以外のシングルタッチジェスチャの実

2.3 カーソル手法
カーソル手法とは，ユーザにターゲットを直接タッチさせる代わりにカーソルを用いて選択させる手法である．こ行を可能とする．

3. 提案手法の設計の手法の多くでは，トリガとして決められたジェスチャが

我々は，片手操作時に親指の届かない領域に対して，把持行われるとカーソルを操作するためのモード（カーソル

姿勢を変更することなくシングルタッチジェスチャの実行モード）が始まり，指の下にカーソルが出現する．その後，を可能とする片手操作手法を 2 つ開発した．1 つは，押下圧ユーザがカーソルモード中に指をドラッグすると，カーソを利用したカーソル手法（Force Cursor），もう 1 つは二段

ルが指の移動距離に応じて移動する．

階の操作を利用してタッチイベントを転送する手法（Event

TiltCursor [3] は端末を傾けることを，BezelCursor [13]Forward Cursor）である．本節においては，それぞれの設計はベゼルからのスワイプを，Extendible Cursor [10] はベを説明する．なお，先行研究 [3,10,27] によってベゼルからゼルからのスワイプもしくは接触面積の大きなタッチを，のスワイプをトリガとしたカーソル手法の性能が高いこと

Extended Thumb [11] はダブルタップを，MagStick [12] はが示されているため，我々はいずれの手法においてもカーソ

タッチをトリガとしてカーソルモードを開始する．なお，

ルモードに切り替えるためのトリガとして，ベゼルからのス

Extendible Cursor において接触面積の大きなタッチをト

ワイプを採用した．また，両手法とも共通してカーソルは，リガとした時にはカーソルは指の移動方向と点対称に移動

親指の移動方向と同方向に移動し，カーソルの移動距離 =し，その他の手法は指の移動方向と同方向に移動する．

親指の移動距離×Control-Display（CD）比 である．今回，CornerSpace [15] および BezelSpace [15] は指の下以外

我々は両手法に用いる CD 比を調べるための予備実験を行の場所にカーソルを出現させる．CornerSpace は，ベゼル

い，結果として著者らが最も使いやすいと考えた 3.0 を両からのスワイプによって画面全体を縮小したポップアップ

手法の CD 比とした．

が表示される．ユーザはそのポップアップ上をタッチすることによって，画面上のタッチした位置に対応する位置に© 2020 Information Processing Society of Japan50

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3.1 Force Cursor

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様に，ベゼルからのスワイプによってカーソルモードが始Force Cursor においては，ベゼルからのスワイプによっまり（図 1f），このスワイプに続けてユーザが指をドラッグてカーソルモードが始まる（図 1a）．ベゼルからのスワイ

すると，カーソルは指と同方向に移動する（図 1g）．カー

プに続けてユーザがカーソルモード中に指をドラッグする

ソルモード中に指が画面から離れると，モードがタッチイと，カーソルは指と同方向に移動する（図 1b）．さらに，ベント転送モードに切り替わる．タッチイベント転送モー

カーソルモード中に押下圧が，事前に決定した「タッチイベ

ド時にはカーソルは黄色に塗りつぶされる（図 1h）．タッントを発生させるための押下圧の閾値」以上に高められる

チイベント転送モード中には，指が画面に触れた時にタッと，タッチダウンイベントがカーソルの位置に発生し（図チダウンイベントが，その後指が画面に触れている間タッ1c），その後押下圧が閾値以下に低められるとタッチアッチムーブイベントが，さらに指が画面から離れた時にタップイベントがカーソルの位置に発生する（図 1d）．カーソ

チアップイベントがカーソルの位置に発生する．すなわ

ルモードは，ユーザが指を画面から離すまで継続する（図ち，ユーザは，タッチイベント転送モード中に画面上のい1e）ため，ユーザは，カーソルモード中にシングルタッチ

ずれかの位置にてタップを行うとカーソルの位置にてタッ

ジェスチャを実行できる．例えばタップを押下圧を閾値以

プを実行（図 1i），また指をドラッグするとカーソルを用い上に高めてから閾値以下に低めることによって，スワイプ，

たドラッグを実行できる．タッチイベントを転送し始める

ドラッグを押下圧を高めた状態にて指を移動させることに位置は，カーソルモードを終了した位置となるが，この決よって実行できる．またダブルタップも実行できる．すな

定方法は既存のカーソル手法と同じであり，ユーザが視覚

わち，カーソルモード中，押下圧を閾値以上に高めてから的フィードバックを受けながらイベント発生位置を決定で閾値以下に低めることによってタップを実行した後，通常きるため，選択精度が高いことが知られている [28]．タッのダブルタップと同じく，ダブルタップの待機時間（0.25

チイベント転送モードは，画面から指が離れると終了する秒間）以内に再びタップ（押下圧を閾値以上に高めてから（図 1j）が，タップを転送してから，ダブルタップの待機時

閾値以下に低める）を実行すれば良い．今回我々は，押下間である 0.25 秒以内に再び画面がタッチされると継続す

圧の閾値として，ForceRay [27] にて採用されている 1.33

るため，ユーザはダブルタップやタップ&ホールド等を実（Nelson [29] によると 0.80 N）を用いた．

行できる．なお，1 つのタッチジェスチャを転送し終えた

なお，押下圧を用いてタッチイベントを発生させる操後，再びカーソルを用いる際には，もう一度ベゼルからの作は，マウスやタッチパッドのボタンを用いた操作と近スワイプを実行する必要がある．また，誤った位置にカーい．さらに，MacBook（Apple 社）に搭載されている Forceソルがある状態にてタッチイベント転送モードとなってしTouch [30] においては，ユーザは Force Cursor と同様に押まった場合には，もう一度ベゼルからのスワイプを行うこ下圧を用いてタッチイベントを発生させられる．スマートとによってタッチイベントを転送することなく，カーソル

フォンにおいても，Yong ら [31] の調査により，ユーザはモードに再び切り替えることが可能である．

押下圧を用いたクリック動作を容易に学習，実行できることが示されている．これらのことから，Force Cursor に用いられている押下圧を用いたアプローチをユーザが学習，実行することは容易であると考えられる．

4. 実験
我々は，片手操作手法のシングルタッチジェスチャの性能を調査するために実験を行った．

また，我々の先行研究 [32,33] において，押下圧を用いたカーソル手法をユーザに体験してもらった結果から，ユー

4.1 参加者と使用機器

ザは加えている押下圧を，フィードバック無しに把握する参加者は普段スマートフォンを右手にて操作していることが困難であることがわかった．さらに押下圧を用いた8 人（平均 22.1 歳，全員が男性，全員が右利き）であっ

操作手法においては，連続的な視覚的フィードバックが効た．実験用のスマートフォンとして，押下圧の取得が可果的であることを先行研究が示している [34–36] ため，我々能な大型スマートフォンである iPhone XS Max (端末：も図 1a-d のように，円形バーを用いてユーザに対して連157.5 mm × 77.4 mm，画面：6.5 inch) を用いた．実験の続的な視覚的フィードバックを与えた．すなわち，iPhone

所要時間は約 1 時間半であり，参加者は実験後に謝礼としにて取得可能な押下圧の最大値を 100%，最小値を 0%として 1660 円を受け取った．

て，押下圧が変化するたびにその押下圧の割合を円周とした円形バーが表示される．この円形バーは，押下圧が閾値以下の時には青色，閾値以上の時には赤色にて表示される．

4.2 タスク
タスクは，4 種類の手法（直接タッチおよび 3 種類の片手操作手法）を用いて 4 種類のシングルタッチジェスチャ

3.2 Event Forward Cursor
Event Forward Cursor においても，Force Cursor と同© 2020 Information Processing Society of Japan（タップ，スワイプ，ドラッグ，およびダブルタップ）をそれぞれ片手操作にて実行することである．本実験の説明変51

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降ベゼルに接するターゲットを Border，ベゼルに接しないaターゲットを Center と表記する．

4.2.2 手法cbd

実験に用いた手法は，片手操作手法を利用しない直接タッチ（DT），表示を縮小する手法（RE），および 2 つの提↑案手法である Force Cursor（FC）と Event Forward Cursor（EC）である．我々は，既存の片手操作手法のうち，あらゆるシングルタッチジェスチャの実行が可能な手法として
S

G

RE を採用した．なお，iPhone に搭載されている手法 [17]や，Sliding Screen [10] 等の表示を移動させる手法では，一部の表示が隠れることに伴い，隠れた領域からある領域へ，

図 2: ターゲットの配置と実験中の表示．a：ターゲットの配置．ベゼルに接する 11 個のターゲット（青色のターゲット）とベゼルに接さない 11 個のターゲット（赤色のターゲット）の 2 群からなる．b：

もしくはある領域から隠れた領域へのドラッグが不可能となるため，実験対象には含めなかった．また我々は，片手タップおよびダブルタップセッション．c：スワイプセッション．d：

操作手法のトリガが与える影響を除くために，3 つの手法

ドラッグセッション．

全てのトリガをベゼルからのスワイプとした．

a

b

c

RE においては，ベゼルからのスワイプを行うと表示全体が縮小される．縮小スケールは，One-handed Mode [16]の標準設定である 23 を用いた．また，縮小した表示はベゼル領域を空けて，スマートフォンの右下に配置される（図3a）．FC および EC の設計は，前節にて説明した通りであり，それぞれ図 3b，図 3c のように表示される．

4.2.3 シングルタッチジェスチャ
シングルタッチジェスチャは，スマートフォンの操作において利用されるジェスチャとして，タップ（Tap），ス
図 3: 各手法を利用した時の表示．a：RE．表示は，元々のサイズの2に縮小されて，右下に寄せられる．b：FC．カーソルの周囲に押下
3

ワイプ（Swipe），ドラッグ（Drag），およびダブルタップ（D Tap）の 4 種類を採用した．

圧を示すためのバーが表示されている．c：EC．カーソルモード時は

タップ：参加者はターゲットに対してタップを実行する

カーソルが黒色，タッチイベント転送モードの時には黄色にカーソル（図 2b）．なお，本実験において，タップは，タッチダウン

が塗りつぶされる．

イベントおよびタッチアップイベントが同一のターゲット

数は，ターゲット位置，手法，シングルタッチジェスチャ

上で発生した時のジェスチャとする．

の 3 つであり，それぞれの設計を以下に示す．

4.2.1 ターゲットの位置

スワイプ：参加者はターゲットに対して，表示されている矢印の方向にスワイプを実行する（図 2c）．スワイプ方

我々はまず，iPhone XS Max の画面を 18 × 10 = 180 個

向には，ターゲットが設定されるごとに，上下左右の４方のセルに分割した．これは，セルのサイズが Apple の推向のうち 1 方向がランダムに選択された．なお，ベゼルに

奨最小ターゲットサイズである 6.9 mm × 6.9 mm [37] に接するターゲットに対して，ベゼルに向かう方向のスワイ

最も近くなるように，かつ隙間なくセルを敷き詰めた時

プは，選択対象から外した．

の分割である．これらの 180 個のセルのうち，ターゲッ

ドラッグ：参加者は「S」と表示されたスタートターゲッ

トとなるセルは図 2a に示す 22 個のセルである．我々は，トを，「G」と表示されたゴールターゲットまでドラッグす

Corsten ら [27] の実験を参考に，ベゼルに接するターゲッ

る（図 2d）．ドラッグを終了した点は，タッチアップイベ

ト（図 2a の青色のターゲット）とベゼルに接さないターントが発生した点となるため，FC または EC を用いる場

ゲット（図 2a の赤色のターゲット）の 2 群を設けた．た合には，ゴールターゲット上にカーソルが重なっている時

だし，Corsten らの実験においては，親指の届く領域としにタッチアップイベントを発生させると成功となる．

て，右手にて片手操作を行った時の画面右下の領域に対しダブルタップ：参加者はターゲットに対して，タブルタッてはターゲットが配置されなかったが，Le ら [7] は，大型プを実行する（図 2a）．なお，本実験においては，ダブル

スマートフォンの把持位置がユーザによって異なることをタップの待機時間は iPhone の標準設定にて用いられてい示しているため，我々は画面全体にターゲットを配置した．

るもの（0.25 秒）を採用した．つまり，あるターゲットにまた，iPhone XS Max においては 4 隅のセルは一部分が対してタップを実行してから，0.25 秒以内に同じターゲッ

欠けて表示されるため，ターゲットから除いた．なお，以トにタップを行うと，ダブルタップとして認識される．

© 2020 Information Processing Society of Japan52

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4.3 手順我々は，参加者に椅子に深く腰掛けて，右手に実験端末

3

手法
DT
RE
FC
EC

ることを 1 回の繰り返しとして，計 4 回（練習 1 回，本番

***
***
***
***
***

MEAN

TAP

SWIPE

DRAG

D_TAP

1

3 回）の繰り返しを行った．なお，ジェスチャの実行は全て指示した手法を用いて行われた．つまり，FC のタップ

***
***

***
***
***

***
***
***
***
***
***

1.17
1.08
1.62
1.96

各ターゲットに対して参加者が正しいジェスチャを実行す

***

2.33
1.96
2.73
3.12

チャセッションにて，ランダムな順に表示される 22 個の

1.09
0.99
1.41
2.15

スチャそれぞれに，1 つのセッションを設けた．各ジェス

2

0.98
0.84
1.31
1.63

のジェスチャのセッションを行った．我々は 4 つのジェ

1.39
1.22
1.77
2.22

した．参加者は実験の説明を受けた後，最初の手法の最初

ジェスチャ実行時間 [秒]を把持し，右手の親指のみを用いて操作を行うように指示

ち，タップ，スワイプ，およびダブルタップセッションに

***
***

***
***

0

セッションでは，全てのタップが FC を用いて実行された．
各繰り返しが始まると，図 2a に示した 22 個のセルのう

***
***
***
***
***

図 4: ジェスチャの実行にかかった時間（秒）．エラーバーは 95%信
頼区間．

おいては 1 個のセルが，ドラッグセッションにおいてはした反復測定 3 元配置分散分析を用い，SUS の得点の分

2 個のセルがランダムに選択され，ターゲットとなる．正析には，手法のみを説明変数とした反復測定 1 元配置分散しいターゲットに対して，正しいジェスチャが実行される分析を用いた．事後検定としては Tukey の HSD 検定を用と，次のターゲットが表示される．各繰り返し中の 22 回のいた．いずれの検定についても有意水準は 5%である（以ジェスチャ実行において，図 2a に示す 22 個全てのセルが降の図では，p < .05 にて*，p < .01 にて**，p < .001 にランダムな順に一度ずつターゲットとなる．なお，ドラッて***と表記する）．なお，我々の目的は手法による性能のグセッションにおいては，22 個のセルがランダムな順に一差を調査することであるため，手法に関する主効果，およ度ずつスタートターゲットとなり，ゴールターゲットは 22

び交互作用についてのみを結果として述べる．

個のセルからスタートターゲットを除いた 21 個のセルか

4.4.1 ジェスチャ実行時間

らランダムに選択される．各繰り返しが終わった後，参加

手法およびジェスチャ毎のジェスチャ実行時間を図 4 に者は手の疲れを取るために最低 1 分間の休憩を取った．

示す．ジェスチャ実行時間は，あるターゲットが表示されて参加者は，各手法のタスクを全て終えた後，その手法のから，そのターゲットに対して正しいジェスチャを実行する

ユーザビリティに関する調査のために，日本語に翻訳されまでにかかった時間である．手法はジェスチャの実行時間

た System Usability Scale（SUS）[38] を用いてアンケートに対して有意な主効果を示し（F3,8409 = 101.76, p < .001），を行った．その後，次の手法にて，同様に 4 種類のジェス

RE と DT 間を除く全ての間に有意な差が存在した（全てチャセッション，および SUS を用いてアンケートを行っ

p < .001）．また，手法 × ジェスチャ に有意な交互作用が存た．なお，我々は行われるジェスチャの順序，および使用在した（F9,8409 = 9.71, p < .001）．Drag セッションにおいする手法の順序をラテン方格法を用いて決定した．

ては，全ての手法間に有意な差が存在した（全て p < .001）．
また，他のジェスチャセッションにおいては，DT と RE

4.4 結果を除く全ての間に有意な差が存在した（全て p < .001）．

我 々 は ，合 計 8 参加者 × 4 手法 × 4 ジェスチャ ×

DT と RE は同程度の速さであり，次いで FC，EC の順

22 ターゲット × 3 繰り返し = 8448 回のデータを収集しとなった．EC は，他の手法と比べて Swipe セッションのた．片手操作手法の性能を比較するための目的変数として，実行時間が長くなった．この原因として，参加者がカーソ

ジェスチャ実行時間（秒），成功率（%），加速度センサ値

ルの操作を常にベゼル付近で行ったことが考えられる．実の変化量（加加速度： sm3 ），角速度センサ値の変化量（角加速度： rad，および SUS の得点を用いた．加加速度は
s2 ）験参加者がモードを切り替えた後すぐにスワイプを実行し円滑な動きの評価に用いられる指標であり [39]，角加速度れてしまう場面が何度か発生した．EC において，タッチ

は，振動状態を評価する指標 [40] である．我々は加加速度

イベント転送モード中にベゼルからのスワイプが認識されおよび書く加速度を，スマートフォンの安定度を評価する

ると，再びカーソルモードに切り替わる．そのため，参加ために用いた．なお，スマートフォンの加速度センサ，お者は再びタッチイベント転送モードへの移行，およびジェ

よび角速度センサは，ヨー角，ピッチ角，およびロール角スチャの実行を行う必要があり，それにより時間がかかっ

それぞれの値を計測することが可能であるが，我々は 3 軸たと考えられる．

合成値を用いた．SUS の得点を除く説明変数の分析には，

4.4.2 成功率

ターゲットの配置，ジェスチャの種類，手法を説明変数と© 2020 Information Processing Society of Japanようとした結果，意図せずベゼルからのスワイプが認識さ手法，およびジェスチャ毎の成功率を図 5 に示す．な53

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IPSJ Interaction 2020

お，ターゲット以外のセルにジェスチャを実行した，もINT20006
2020/3/9

100%

しくはターゲットに対して異なるジェスチャを実行した
時にエラーとなる．手法は，成功率に対して有意な主効75%（p < .01），および FC と EC（p < .001）間に有意な差が存在した．また，手法 × ジェスチャ に有意な交互作用が存在した（F9,729 = 4.75, p < .001）．Swipe セッションにおいては DT と RE（p < .05）
，DT と FC（p < .001），お成功率[%]

果を示しており（F3,729 = 15.75, p < .001），DT と FC

50%

手法
DT
RE
FC
EC

***

**
***
*

**

***
*
**
***

***
***
***

25%

D Tap セッションにおいては DT と FC（p < .001），RE

90.04
83.77
78.79
92.21

93.29
91.77
81.82
95.02

p < .01，RE と EC 間にて p < .05，その他 p < .001）．

93.72
86.36
88.74
91.77

0%

除く全て手法間に有意な差が存在した（RE と FC 間にて

93.72
93.72
92.86
96.32

セッションにおいては DT と RE および DT と EC 間を

92.69
88.91
85.55
93.83

よび FC と EC（p < .01）間に有意な差が存在した．Drag

MEAN

TAP

SWIPE

DRAG

D_TAP

図 5: ジェスチャの成功率（%）．エラーバーは 95%信頼区間．

と FC（p < .001），および FC と EC（p < .001）間に有意

手法

0.6

DT
RE
FC
EC

な差が存在した．

***
***
***

イプ実行時にはポインティング性能が低下することが考えられる．そのため，RE においてスワイプセッションの精度が低かった原因としては，ターゲットサイズがより小さ

***
***
***
***
***
***

***
***
***
***
***
***

***
***
***
***
***

***
***
***
***
***
***

MEAN

TAP

SWIPE

DRAG

D_TAP

0.0

くなっているため，ポインティング性能が低下する影響を強く受けたことが考えられる．また，Drag セッションは，

***
***

0.60
0.37
0.19
0.27

Swipe セッションの成功率は下がっていることから，スワ

0.2

0.58
0.37
0.17
0.19

Tap セッションと比較して，全ての片手操作手法において

0.60
0.42
0.19
0.24

かし，Swipe および Drag においては成功率が低くなった．

0.4

0.61
0.37
0.16
0.26

は，Tap および D Tap においては高い精度となった．し

0.60
0.38
0.18
0.24

EC であり，ジェスチャに依らず高い成功率となった．RE

加加速度 [m/s3]

3 つの片手操作手法の中で最も精度が高かった手法は

図 6: 加加速度（ sm3 ）．エラーバーは 95%信頼区間．
0.3

手法

二度のポインティング（ドラッグ元となるターゲットの選

DT
RE
FC
EC

0.1

と，押下圧の高低を素早く繰り返し切り替えることが難しかったこと，さらには普段利用しない押下圧を用いたジェ
スチャであったことが考えられる．

4.4.3 安定度

***
***
***
***
***
***

***
***
***
***
***

***
***
***
***
***

***
***
***
***
***
***

0.27
0.17
0.09
0.11

大きくなるため，指を大きく動かすことが困難であったこ

***
***
***
***
***

0.26
0.17
0.07
0.08

は，押下圧を高めた状態においては指と画面間の摩擦力が

0.28
0.19
0.08
0.09

D Tap においては成功率が大幅に低くなった．この原因

0.2

0.28
0.17
0.07
0.10

Swipe セッションの成功率は高かったものの，Drag および

0.27
0.17
0.08
0.09

るため，エラーが多くなったと考えられる．FC は，Tap，

角加速度 [rad/s2]

択およびドラッグ先となるターゲットの選択）が必要とな

MEAN

TAP

SWIPE

DRAG

D_TAP

0.0

手法，およびジェスチャ毎の加加速度を図 6 に，角加

図 7: 角加速度（ rad）．エラーバーは 95%信頼区間．
s2

速度を図 7 に示す．手法は，加加速度に対して有意な主ソルを用いた手法はターゲットの位置に依らず端末が安効果を示し（F3,8409 = 96.77, p < .001），FC と EC を除定し，一方，タッチによる選択を用いた手法はターゲット

く全ての手法間に有意差が存在した（全て p < .001）．まの位置によって端末の安定度が異なることがわかる．さた，手法 × ターゲットの位置 に有意な交互作用が存在しらに，手法 × ジェスチャ にも有意な交互作用が存在した

た（F3,8409 = 27.62, p < .001）．手法 × ターゲットの位置（F9,8409 = 14.02, p < .001）．手法 × ジェスチャ においてにおいては，FC 時の Border と Center および EC 時のは，Drag セッション時の FC と EC 間を除く全ての間に有Border と Center 間を除く全ての間に主効果が存在した

意な差が存在した（全て p < .001）．

（全て p < .001）．つまり，参加者が DT および RE を用いまた，手法は，角加速度に対して有意な主効果を示した場合には，Border に対してジェスチャを実行した時に（F3,8409 = 111.02, p < .001），FC と EC を除く全てのCenter と比べて加加速度は大きかった．そのため，カー

手法間に有意差が存在した（全て p < .001）．さらに，© 2020 Information Processing Society of Japan54

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IPSJ Interaction 2020
DT

RE

INT20006
2020/3/9

FCEC

スマートフォンのカメラアプリケーションが挙げられる．

75

カメラアプリケーションにおいては，画面全体にボタンが配置されており，タップによるボタン選択を頻繁に利用す

50

74.38

68.75

FC は，実行するジェスチャに依らず，端末を安定させ

76.88

25

る．一方で，スワイプやドラッグを利用することは少ない．

69.38

SUS の得点

100

た状態にて操作が可能な手法である．そのため，端末をよ

DT

RE

FC

EC

法であると考えられる．例えば，立位時や歩行時にスマー0

図 8: 各手法の SUS の得点．エラーバーは 95%信頼区間．

り安定させた状態にて操作したい場合に有用な片手操作手
トフォンを片手操作する際には端末が不安定になると，ス

手法 × ターゲットの位置 に有意な交互作用が存在した

マートフォンの落下やそれに伴う破損の原因となるため，（F3,8409 = 22.23, p < .001）．手法 × ターゲットの位置 に

このような場合に FC を利用することが勧められる．しかおいては，FC および EC 時の Border と Center 間を除し，今回の実験結果においては，タップ，スワイプについて

く全ての間に有意な主効果が存在した（全て p < .001）．

は成功率が高かった一方，ドラッグ，ダブルタップにおいなお，手法 × ジェスチャ にも有意な交互作用が存在したては成功率が低かった．そのため．ドラッグやダブルタッ（F9,8409 = 13.10, p < .001）．手法 × ジェスチャ においてプを頻繁に用いるアプリケーションに対して FC を利用す

は，Swipe および Drag セッション時の FC と EC 間を除ることは避ける必要がある．

く全ての間に有意な差が存在した（全て p < .001）．

EC は，実行するジェスチャに依らず，成功率が高い片手

加加速度および角加速度は，FC にて最も小さく，次い

操作手法である．そのため，成功率を重視して操作を行う

で EC，RE，DT の順となった．カーソル手法においては，時や，他の手法では成功率が低かったスワイプやドラッグ

端末の動きが小さくなるという結果は，Corsten ら [4] がを利用する際に有用な手法であると考えられる．例えば，

タップにて行った実験の結果と等しい．FC が EC に比べターゲットが密集しておりポインティング精度が求められて，端末が安定した原因としては，FC を用いる場合には，る場合，あるいはエラー修正が煩雑な場合に利用することユーザが画面から親指を離す必要がないため，常に 5 本のが勧められる．一方で，EC は繰り返し利用する際には時指全てを用いて端末を把持できることが考えられる．

間がかかるため，頻繁に親指の届かない領域に対する操作

4.4.4 SUS の得点が発生する場合には，ユーザは煩雑に感じる可能性がある．

SUS の得点を図 8 に示す．RE，FC，DT，EC の順に得点は高かったが，有意な主効果は存在しなかった．DT は，

RE に次いで実行時間が短く，また成功率は EC に次いで5.2 FC の性能の改善
我々が行った実験において，FC はドラッグ，ダブルタッ

高かったが，SUS の得点は低かった．この原因は，実験参プ実行時の成功率が低かった．この原因は，FC を用いた

加者のうち 2 人が DT の際に端末を落下させており，またドラッグにおいては，押下圧を高めた状態にて指を移動さ

4 人の参加者が手が疲れたと述べていたことから，把持姿せる必要があり，摩擦力が大きくなるためユーザが高い押勢の変更が頻繁に起きていたことが考えられる．

下圧を維持することが困難であったことが考えられる．ま5. 議論

た，この結果は，Heo らによる報告 [41, 42] と同じである．
そのため，ForceDrag [41] にて用いられている Force Lock

本節では，実験の結果から DT および各片手操作手法ののような，ドラッグ中の押下圧の変化を許容する機能を実特徴について述べ，その結果から片手操作手法の選択指標

装することによって改善される可能性がある．一方，FC をについて議論する．また，提案手法である FC の性能につ用いたダブルタップにおいては，繰り返し押下圧の高低をいて議論する．

切り替える際に，押下圧の閾値を超えていなかったことが実験中に多く確認できた．さらに，カーソルの移動中に意

5.1 各片手操作手法の特徴

図せず押下圧の閾値を超えてしまい，エラーが発生した場

RE は，端末の動きをある程度許容できる場合には，有面も確認できたため，押下圧の微分値に対して閾値を設け用な片手操作手法であると考えられる．この理由は，REた実装を行うことにより改善できる可能性がある．また，にてジェスチャの実行にかかる時間が DT と同程度である

Corsten ら [4] は，押下圧を用いた手法の性能は，長期の練ことである．しかし，ジェスチャ成功率に関して，タップ，

習によって大きく向上することを示しているため，FC のダブルタップの成功率は高かった一方，スワイプ，ドラッ

性能は，今後長期の実験にて調査する必要がある．

グの成功率は低くなった．そのため，RE は，スワイプやドラッグを利用することが少ない状況にて利用することが勧められる．このようなアプリケーションとしては，例えば© 2020 Information Processing Society of Japan

6. 限界と今後の課題
本節においては，今回の実験結果の考察における限界と，

55情報処理学会 インタラクション 2020
IPSJ Interaction 2020

それに伴う今後の課題について述べる．

INT20006
2020/3/9

6.4 端末の影響
今回我々は，実験端末として iPhone XS Max を用いた．

6.1 参加者の属性の偏り

しかし，ユーザが使用している端末のサイズや形状は様々

今回我々が行った実験においては，参加者は 20 歳から 23

であり，さらに端末によって各操作手法の性能が異なる可歳であり全員が若く，かつスマートフォンの利用に熟練し能性がある．例えば，より大きなスマートフォンを片手にていた．そのため，より幅広い年齢のユーザ，およびスマーて用いる際に，その端末の大きさから把持姿勢が限定されトフォンの利用に慣れていないユーザを募って評価を行うてしまい，使用できない操作手法が現れることが考えられ必要がある．特に参加者の属性が，RE および FC に与えるる．そのため，今後異なる端末に対する各片手操作手法の影響は大きいと考えられる．RE においては，元々のサイズ

性能を調査する必要がある．

が Apple の推奨最小ターゲットサイズ（6.9 mm × 6.9 mm）となっているターゲットもさらに縮小されるため，ター

7. おわりに

ゲットサイズは非常に小さくなる可能性がある．このよう本論文においては，我々は片手操作時におけるシングル

な小さなターゲットに対しては，高いポインティング性能

タッチジェスチャを可能とする 2 つの片手操作手法（Forceが求められるため年齢や経験の影響が大きくなると考えら

Cursor，Event Forward Cursor）を提案した．また，シンれる．また，高齢者は押下圧を用いた操作の利用が苦手でグルタッチジェスチャを実行する実験を行い，既存手法であることが先行研究にて示されている [43] ことから，年齢あった表示を縮小する手法，Force Cursor，および Event

は FC の性能に影響を与えることが考えられる．

Forward Cursor の性能を調査した．その結果から，我々はスマートフォンの安定度を重視しない場合には表示を縮6.2 参加者の姿勢の影響
今回我々が行った実験においては，ユーザが椅子に座っている時の片手操作について調査を行った．しかし，今後小する手法が，重視する場合には Force Cursor が，ジェスチャの実行精度が必要となる時には Event Forward Cursorが有効な片手操作手法となることを示した．

様々な状況下における各片手操作手法の性能を調査していくことが必要となる．特に，Ng ら [2] は歩行中のタップタ

参考文献

スクを実施し，歩行中にエラー率が上昇すること，加えて[1]

もう一方の手に荷物を持っている状態においてはさらにエラー率が上昇することを明らかにしている．このような状
況下においては，スマートフォンの動きが小さくなる FC
や EC が有効に働く可能性がある．一方で，Wilson ら [44][2]が，歩行中にはユーザの押下圧の分解能が低下することを報告していることから，FC に対しても影響があることが考えられる．ただし FC に必要な押下圧の分解能は二段階[3]であるため，歩行中においても利用できる可能性がある．

6.3 FC の押下圧の閾値の影響[4]

今回我々が行った実験においては，FC における押下圧の閾値として，ForceRay [27] にて採用されている値を用いた．しかし，ドラッグタスクにおいては，ユーザが指を[5]移動している途中に押下圧の高低が意図せず切り替わってしまい，エラーが発生することが何度か確認された．さらに，ダブルタップタスクにおいては，閾値を超えずに再び[6]

押下圧の高低を切り替えたためにダブルタップが実行できなかったことが頻繁に発生した．これらのことから，FC[7]に最適な押下圧の閾値を調査する必要がある．例えば，押下圧の微分値を用いて，急激に押下圧が変化した時にタッ
チイベントを切り替える実装により，ユーザが指を移動している途中に意図せず押下圧の高低が切り替わってしまう
エラーを取り除き，さらにダブルタップにおいても実行を[8]

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