情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

1B-25
2019/3/6

タッチスクリーン上に重ねた透明シートを利用した位置と速度制御の併用が可能なユーザインタフェース
Mengting Huang†1

藤田 和之†1

高嶋 和毅†1

真鍋 宏幸†2

北村 喜文†1

概要：スマートフォンのタッチスクリーン上でスライドする薄型透明シートを利用してスクロールやズーム操作を拡張するインタフェー
スを提案する．ゴム紐に繋がれた透明なシートをタッチスクリーン面に重ねて配置する．このシートはスマートフォンのスクリーン上でゴムの弾性力を利用してスライドさせることができ，その移動量は導電性テープを用いてスマートフォンにタッチ位置の変化として認識させる．透明シートは十分に薄いために，このシートの上からでも従来通りのタッチ入力（位置制御）は可能である．一方で，シート自体をゴムによる弾性フィードバックを得ながらスライドさせると，その移動量をカーソルやスクロールの速度に変換される制御（ジョイスティック等で用いられる速度制御）が可能になる．本発表では，これら位置制御と速度制御の異なる二つの入力を特別な装置の追加無しに同一のタッチスクリーン上で実装する方法と，それを身近なスクロールとズームインタフェースへ応用した例を紹介する．

1. はじめに世界中でスマートフォンの普及は著しく，スマートフォンで扱えるコンテンツやアプリケーションも大幅に増えてきている．しかし，スマートフォンにて，Web ページ，ドキュメント，地図等の画面サイズに比べ大きなコンテンツを閲覧する際には，クラッチと呼ばれる操作の繰り返しが必要であり，ユーザに大きな物理的負荷を強いるだけではなく，自身の手による遮蔽など様々な問題を引き起こす[1]．特にズームの場合は，二本の指を使用する前提がある

図1

提案インタフェースの概要．

ためにこの問題がより複雑である．スマートフォン上でな（左）シートの上から通常のタッチ入力，される様々な作業を考えた時に，タッチによるドラッグの（右）シートをスライドさせる速度制御入力．

ような離散的な入力だけではなく，長距離のスクロールやズーム等を簡単にするような連続的な入力のための工夫がの一軸の入力であり，実際には押すか押さないかの検出に必要であると言える．

留まり連続的に値を変化させるような操作は難しい．本研

そこで本研究では，スマートフォンにおける通常のタッ究での透明シートでは，スライドの移動方向は自由であり，チ入力に影響を与えずに，タッチスクリーン上で連続的入その移動量，ジェスチャパターン等を組み合わせれば極め力を可能とする速度制御の機構を付加した新たなインタフて大きな入力可能性が存在する．図 1 に，本インタフェー

ェースを提案する．提案インタフェースでは，透明な薄型スの利用イメージであるタッチ入力とシートをスライドさのシートをスマートフォンのタッチスクリーン上に重ね，せることによる速度制御入力の例を示す．本稿では，このそれをゴムによって固定してスクリーン上でのスライド量ようなインタフェースを実現する方法と，そのアプリケーを限定する（弾性フィードバックを与える）．シートがスラション例について述べる．

イドされる変位量は，シートとスマートフォンを導電性テープにより幅 10mm×高さ 5mm 程度の領域で接続するこ

2. 関連研究とによって，スマートフォンのスクリーンにタッチ入力と一般論として，連続的な入力にはジョイスティックによして認識させる．なお，透明シートは十分に薄いために，く見られるような速度制御(Rate Control)が優れていること

シートをスライドさせない限りは，シート上からのタッチが証明されており[2]，速度制御を組み合わせる研究が多く入力は従来通り認識される．これにより，従来のタッチ入なされている．なおジョイスティックは，ポインティング力による位置制御と，新たに追加したシートをスライドすスティック等とも同様に，グリップの傾きを移動速度に変ることによる速度制御（スティック型）の二種類の入力を換させて利用するものが多い．グリップには弾性(Elasticity)

同一スマートフォン上に追加のセンサ無しで実現することがあり，傾ける際に適度な反発力が加わるために安定してができる．ユーザは透明のシートをスライドさせるかどう力を入力することができ，かつ小さな変位量を連続的な移か，すなわち指の押し込みの程度で位置制御と速度制御を動に変換できることが特徴である．スマートフォンやタブ切り替えることができる．最近では，フォースを検出できレットにおいてもこのような速度制御を活用する方法が提るスマートフォンやタッチスクリーンもあるが押し込み量案されており，例えば，画面上に描かれた円弧の回転角を†1 東北大学電気通信研究所†2 (株) NTT ドコモ© 2019 Information Processing Society of Japan276情報処理学会 インタラクション 2019
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図21B-25
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図3

プロトタイプ（前面）概観

プロトタイプ（背面）概観

スクロール速度に割り当てるもの [3] や，音声入力の音量

ム紐により，その透明シートはタッチスクリーン面に常にや音の高さをスクロール速度に割り当てたもの [4] 等が接触する状態を保ち，スクリーン上でのスライドに適度な挙げられる．これらの研究では，速度制御による長距離ス

弾性フィードバックを与え，指を離すと初期位置に戻るよ

クロールの有用性が示されているが，[3] はドラッグ等のうになる．シートは薄いため，シート上で，シートをスラ他の操作と競合する場合が考えられ，[4] は声を出す必要イドさせずに指を滑らせると従来どおりのドラッグ操作にがあるためにモバイル環境として利用できる場面は限られなり，指をガラスシートに押し付けるようにしてガラスシる．また，スマートフォンの背面カメラから得られる画像ート自体を移動させる（以下では，これをプッシュ＆ドラを用いてジョイスティック型の入力を実現する方法 [5]もッグと呼ぶ）と速度制御操作として認識される．これを実提案されているが，デバイス背面入力としての検討が主で現することにより，従来のタッチ操作と競合することなく，あり，タッチスクリーンでの位置入力との連携は考慮され弾性フィードバックを伴う速度制御操作をユーザに提供でていない．また最近では，スマートフォンのタッチスクリきる．例えば，短距離のスクロールの際には通常のドラッーン上に置くだけで使用できるジョイスティックも販売さ

グ操作，長距離のスクロールの際にはプッシュ&ドラッグれている．これは静電容量方式のタッチ認識を拡張したも操作といった使い分けが可能である．また，ドラッグに用のであり，アプリ側がジョイスティックの設置領域を設けいる指の押し込みの強さの違いだけで 2 種類の操作を使いる必要があるが，連続的な速度制御の需要の大きさがここ分けられるため，操作の切り替え時に指の移動が不要であからも窺える．スマートフォン以外でも研究がなされておることも利点である．

り，ラップトップにおけるタッチパッドの周辺にゴム紐で実装固定されたリングを設置することで弾性フィードバックを本インタフェースを実装したプロトタイプの概観を図 2

得ながらカーソルの速度制御を可能とする研究もある．こと図 3 に示す．本インタフェースは，前面の薄型透明シー

れは，カーソルの位置の制御と速度制御の連携に成功した

ト部（図 2）と背面のケース部（図 3）からなる．本実装で例であるが [6]，スマートフォンでの検討ではない．以上のは，スマートフォンに LG Nexus 5X を用い，シートには，ように，様々な検討がなされているが，スマートフォンに一般的なスマートフォン用のガラスフィルム（厚さ 0.4 mm）おいて，タッチスクリーン面の指の動きだけを用いて，タを用いた．ケース部は 3D プリンタにより作製した．

ッチ入力による高精度な位置制御に影響を与えずに，連続透明シートは，タッチスクリーンよりやや小さくする．

的な速度制御を同時に実現できるインタフェースは考案さそれをスクリーン面に重ね，その 4 隅をスマートフォンにれていない．

ゴム紐で固定することで，スクリーン上で自由にスライド

3. 提案インタフェース
概要させることができる．プッシュ＆ドラッグ操作によって動かされたガラスシートの変位量は，外部のセンサを用いても容易に計測可能であるが，電源やコストの問題があり望本研究では，スマートフォンのタッチスクリーンを拡張ましくない．本実装では，既存研究 [7,8] でも見られるよ

し，従来のタッチによる位置制御に加えて速度制御を可能うに，静電容量方式のマルチタッチスクリーンのタッチ認にすることを考える．基本的なアイディアは，タッチスク識エリアを導電性テープにより拡張させることにより，外リーン上にある保護シート等のガラス面をジョイスティッ

部センサの不要な計測方法を採用した．具体的には，ガラクのような小さな変位量を速度に変換する（速度制御）操スシートの裏面に幅 5 mm の導電性テープを接着し，その作インタフェースとして用いることを考える．図 2 に示す

導電性テープを背面のケース上にも張り巡らせることによように，透明薄型のシート（ガラス，又はアクリル等）がり，ユーザがスマートフォンを把持した際，必ず手のどこタッチスクリーン上に重ねられており，その四隅がそれぞかが導電性テープに接触し，タッチスクリーンの特定領域れスマートフォンの角にゴム紐で固定されている．このゴがタッチされた状態として認識される（図 3 右）．この状態© 2019 Information Processing Society of Japan277

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図4

スクロールインタフェースへの適用例．

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図5

ズームインタフェースへの適用例．

（左）ドラッグでスクロール操作，（右）プッシュ＆ドラ（左）ドラッグでスクロール操作，（右）上下方向のプッッグで速度制御によるスクロール操作となる．

シュ＆ドラッグで速度制御によるズーム操作となる．

でユーザがプッシュ＆ドラッグ操作を行うと，透明シートターンを設ければ，上記で述べたスクロールの速度制御とに合わせて導電性テープの位置も移動するため，この位置ズームの速度制御を同時に実現することも可能である．

を検出することで透明シートの変位量が検知可能である．

4. アプリケーション
提案するインタフェースを，二種類の場面に応用したアプリケーションを紹介する．
スクロールインタフェース

5. おわりに
本稿では，透明薄型シートをタッチスクリーンに重ね，それをゴムで固定した範囲でスライドさせることによってジョイスティックに代表される速度制御を実現する新たなスマートフォンインタフェースを提案し，その実装と応用

ドキュメントや地図等においてスクロールは極めて頻例の一部について述べた．今後は，本インタフェースのパ繁になされる操作である．先にも述べたように，コンテンフォーマンスの定量評価やさらなるアプリケーションを検ツの多様化により，短距離のスクロールだけではなく長距討する予定である．

離のスクロールが必要な機会も多い．本アプリケーション
では，図 4 に示すように，短距離スクロール時には，位置制御（タッチ入力）によるドラッグスクロールを実施し，長距離のスクロールをする際に，プッシュ＆ドラッグ操作による連続的なスクロールを利用することができる．その切り替えは滑らかであり，タッチ面で指の押し込みの強さを変えるだけである．指の接触面を利用して切り替えを可能にするインタフェースも提案されている [9] が，本インタフェースではどの方向に対しても高精度に移動することができる他，ゴムによる力のフィードバックが与えられているために細かな速度制御が簡単である．
ズームインタフェース
プッシュ＆ドラッグを，スクロールだけではなく異なる入力に割り当てることもできる．その一例として，地図等のコンテンツにおけるズームに割り当てたものを図 5 に示
す．ドラッグを通常のスクロール操作とし，上下方向（どの方向でもよいし，パターンを設けてもよい）のプッシュ＆ドラッグを速度制御によるズーム操作に割り当てる．これにより，スマートフォンを片手で把持した状態でも，スクロールとズーム操作の切り替え時の負荷が少なく，かつ連続的なズーム操作を簡単に実現できる．

参考文献[1] K. Takashima, N. Shinshi, and Y. Kitamura. Exploring Boundless
Scroll by Extending Motor Space. MobileHCI '15, 557-566.
[2] B. Shneiderman. Designing the user interface: strategies for
effective human-computer interaction. Pearson Education India,
2010.
[3] G. M. Smith and m. c. Schraefel, The Radial Scroll Tool: Scrolling
Support for Stylus- or Touch-based Document Navigation. UIST '04,53-56.
[4] D. Sakamoto, T. Komatsu, and T. Igarashi, Voice Augmented
Manipulation: Using Paralinguistic Information to Manipulate Mobile
Devices, MobileHCI ’13, 69-78.
[5] W. Yamada, H. Manabe, and D. Ikeda, CamTrackPoint: CameraBased Pointing Stick Using Transmitted Light Through Finger. UIST'18, 313-320.
[6] G. Casiez, D. Vogel, Q. Pan, and C. Chaillou, RubberEdge:
Reducing Clutching by Combining Position and Rate Control with
Elastic Feedback. UIST '07, 129-138.
[7] K. Kato and M. Homei. Extension sticker: a method for transferring
external touch input using a striped pattern sticker. adjunct Proc. ofUIST '14, 2014, pp. 59-60.
[8] K. Ikematsu and Itiro Siio. Ohmic-Touch: Extending Touch
Interaction by Indirect Touch through Resistive Objects. In Proc. ofCHI '18, 521, 8 pages.
[9] S. Boring, D. Ledo, X. Chen, N. Marquardt, A. Tang, and S.
Greenberg. The fat thumb: using the thumb's contact size for singlehanded mobile interaction. MobileHCI '12, 39-48.

なお，シートをスライドさせる際の方向やジェスチャパ

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