裏タッチインタフェース
画面の背面から操作するインタフェースの提案
小 林
蛭 田茂†
鈴 木 宣 也†† 赤 羽亨††直††,☆ 近 藤 崇 司†† 伊 豆 裕 一†††米 山 貴 久††† 横 内 恭 人†††Back-touch interface
An proposal on back-of-device interfaces
Shigeru Kobayashi,† Nobuya Suzuki,†† Kyo Akabane,††Sunao Hiruta,††,☆ Takashi Kondo,†† Yuichi Izu,†††Takahisa Yoneyama††† and Takato Yokouchi†††

1. は じ め に
ユーザーインタフェースの実現方法の 1 つとして，可能なインタフェースを提案する．

2. 関 連 研 究

タッチパネルについてはさまざまな提案がなされていタッチパネルを採用したインタフェースにおいて，る．最近では，Han により大型のマルチタッチディス操作中に画面の要素が隠れてしまうという点に関して，プレイを手軽に実現できる FTIR 方式9) が提案されiPhone OS や Android OS では指で隠れると想定さたことにより，研究分野でのさらなる広がりを見せてれる以外の場所に操作中の内容を表示するなどの方法いる．また，任天堂のポータブルゲーム機「Nintendoでこの問題を回避している．

DS」（2004）が抵抗膜方式でペン操作という古典的なこれに対して，画面の背面から操作するインタフェー

方式ながらエンタテイメント性の高いアプリケーショ

スも提案されている．LucidTouch3) では，ディスプンを提案したこと，iPhone（2007）がマルチタッチをレイ背面にタッチパッドとカメラを装備し，ディスプ全面的に採用したことにより，コンシューマ機器でもレイが透明であるかのように見せかけることで，背面大きなトレンドとなっている．一方で，ディスプレイからの操作を可能にしている．この方式は，背面にあの前面から操作するタッチパネルでは，操作中に指がる自分の指を間接的ながら視認できるが，背面にカメ画面の一部を隠してしまうという問題がある．特に，ラを取り付けるために可搬性が制限されてしまうといモバイル機器のようにディスプレイのサイズが限られう問題がある．また，HybridTouch2) や nanotouch1)ている場合には大きな問題になる．本研究では，ディは，背面にカメラを装備するのではなく，必要に応じスプレイの背面に安価なタッチパネルを追加することて指を模したグラフィックを表示する方法の提案であにより，ディスプレイの視認性を損なうことなく操作る．この方式はコンパクトかつ安価に実現できるが，直接自分の指を視認することができないため，タッチし† 岐阜県立国際情報科学芸術アカデミー International Academyof Media Arts and Sciences†† 情報科学芸術大学院大学
Institute of Advanced Media Arts and Sciences††† 株式会社 東芝 デザインセンター
Toshiba Corporation, Design Center☆
現在，信州大学教育学部芸術教育専攻
Presently with Shinshu University Faculty of Education

た箇所の認知に課題がある．LimpiDual Touch5) は，透明無機 EL ディスプレイの両面にタッチスクリーンを貼付けることにより，ディスプレイ背面にある自分の指を物理的に視認しつつ操作できるディスプレイの可能性を提案している．

情報処理学会 インタラクション 20103. 本研究における提案関連研究で述べた背面から操作するインタフェース
は，いずれも通常のタッチパネル同様に 2 次元の操作を可能とするものである．この場合には，指が背面を自由に動くため，何らかの方法で視認できるようにする必要がある．これに対して，タッチパネルに何らかの制約を加える方法も考えられる．例としては，Buxton
らによるマルチタッチ・タブレット6) がある．このタブレットは，静電容量方式のタブレットにボール紙のテンプレートを組合わせて可動範囲を制限するというものであった．本研究では，背面に配置するタッチパネルを 2 次元ではなくガイド付きの 1 次元に制限す

図 1 ディスプレイ背面の様子．左右に 2 組のタッチパネルが配置されている．タッチパネルの周囲には操作可能な範囲を示すガイドがあり，触覚で操作範囲を把握することができる．また，掌で自然に隠れる位置に近接センサを配置している．

ることにより，背面を視認できるようにするための特別なシステムを必要としないインタフェースを提案す

ガイドる．また，このタッチパネル 2 個を同時に使用することにより，マルチタッチ対応の 2 次元タッチパネルにシートポテンショメータ
プレート

近い操作性を実現したアプリケーションも提案する．
これは，工場やコンビニエンスストアなどで使用する，情報量が多いために比較的大きな入力画面を必要とするモバイル端末への応用を想定したものである。

4. 実

タクトスイッチ

装

4.1 ハードウェア／ソフトウェア
ハードウェアの実装の様子を図 1 に，タッチパネル部分の構造を図 2 に示した．1 次元タッチパネルとして，Spectra Symbol 社の抵抗膜方式直線ポテンショ近接センサ

図 2 タッチパネルユニットの構造．直線ポテンショメータの下にタクトスイッチを 3 個配置し，タクトスイッチに内蔵されているバネを利用して押込み操作に対して適切な閾値を持たせている．ポテンショメータの横には近接センサを配置し，タッチパネルを操作しようとする動きを検出する．

メータ SoftPot（SP-L-0050-103-ST，有効操作範囲50mm）を採用した．抵抗膜方式は静電容量方式と異4.2 インタラクション

なり，ある程度の圧力で表面を押さえ続けないと位置一連の操作の様子を図 3 から図 4 に，ディスプレイを検出できない．このため，適度な摩擦係数を持つフィに表示されるインタフェースの一連の動きを図 5 に示

ルムを表面に貼付け，安定した操作感を得られるようした．想定した用途はモバイル端末を想定したアプリにした．タッチパネルの下には 3 個のタクトスイッチ

ケーション・ランチャーで，数十個程度の中から目的を配置し，パネルの表面を操作して選択，押込むこととするものを素早く選択して起動するというものであにより決定という操作を行えるようにした．これに加る．こうした操作は，裏面ではなく表面のタッチパネ

え，赤外線方式の反射型フォトインタラプタ（シャープ

ルやハードウェアキーから行うことも可能である．こ製 GP2A200LCS0F，有効検出距離約 20mm）を近接のインタフェースでは，端末を手に持った不安定な状センサとして装備し，タッチパネルを操作しようとし態でも，アプリケーションアイコンを視認しながら確て指が近づいたことを検知できるようにした．2 組の実に操作できることを目的とした．また，Z 軸方向のセンサユニットからの出力はマイコンボード Arduino

情報を持たないタッチパネルでは，アイコンへのタッ

Nano に接続し，PC 側から USB の仮想シリアルポー

チでそのまま起動するインタフェースになっているこトデバイスとして認識されるようにした．シリアル通とが多い．このインタフェースにおいては，マウス操

信のプロトコルには Firmata7)を採用し，プロトタ作と同様に選択と決定という 2 つの段階で操作できる

イプ用のデモアプリケーションは ActionScript 3 とようにすることにより，誤って起動することがないよ

Funnel ライブラリ8) を用いて Adobe AIR によるデうにしている．

スクトップアプリケーションとして実装した．

裏タッチインタフェース

画面の背面から操作するインタフェースの提案

図 3 ディスプレイの背面に手が近づいたことが近接センサで検知されると，手を模したグラフィックが表示される．タッチパネ
ルが配置されている箇所は青でハイライト表示され，ガイドパネルによる触覚とともに操作をアフォードする．

図 4 タッチパネルに指が触れると，スパイラル状のアプリケーショ
ン・ランチャーが表示される．上下に指を動かすことにより，左側ではカテゴリ，右側ではアプリケーションを選択する．タッチパネルを押込むことにより決定操作になる．

5. 検

証

5.1 展

示

プロトタイプをアクシスギャラリー（東京都港区六本木）で開催した展覧会の中で展示し，来場者が操作

図 5 上：左側のタッチパネルに触れた時に表示される初期画面．アプリケーションのカテゴリを選択，決定する．中：カテゴリを選択するとスパイラル状にアプリケーションのリストが表示され，右側のタッチパネルで選択，決定する．下：決定するとアプリケーションが起動され，ランチャーはフェードアウトする．

する様子を観察した．展覧会の来場者は約 600 名で，約半数がプロトタイプを体験した．展示では，詳しいいずれの点も，説明員が適切にインストラクション

操作方法は説明せず，ディスプレイ上に「画面の裏側を与えることで適切に操作できるようになった場合がをタッチして下さい」という短いインストラクションほとんどであった．最初の点に関しては，iPhone なのみを日本語と英語で提示した．観察結果，および説どでのタッチパネル操作が一般的になっているために明を担当した担当者へのインタビュー結果より，多くかえって生じた混乱ではないかと思われた．の体験者が困難を感じたのは以下のような点であることが分かった．

• 通常のタッチパネルと勘違いして表側をタッチし，何も起きないことに混乱した．

5.2 実

験

適切なインストラクションがあれば混乱なく操作できるのかどうかという点に関して検証するため，検証実験を行った．被験者は 22 歳から 32 歳までの男女合• 背面であるために押さえる力の制御が難しく，強計 8 名（うち女性は 2 名）で，全員がこのプロトタイ

すぎて決定操作のためのスイッチが動作してしまプは未経験，5 名が iPhone 所有者であった．実験はう（逆に弱すぎて反応しない）ことに混乱した．

指示されたアプリケーションを起動する課題とし，以情報処理学会 インタラクション 2010

下のような流れで行った．

また，アプリケーションに関しても，今回プロトタ(1)

操作方法に関する説明（1 分間）

イプとして制作したランチャー以外のアプリケーショ(2)

課題操作（10 回）

ンの可能性も探求する必要があると考えている．例と(a)目標となるアプリケーションを提示

して，家庭内でユーザの近くに置いて直接操作する薄(b)アプリケーションを選択して起動型の表示機器のインタフェース，公共の場に設置するアプリケーションを選択して起動するまでの時間

表示機器で，メンテナンス担当者のみが操作可能なセ（最短ステップ数で正規化したもの）の推移を図 6 にキュリティ付きインタフェースなどがあげられる．

示す．最初の数回までの時間は個人によって大きく異本研究のような，背面と表面の両面の同時操作インなるが（平均 7.07 秒，標準偏差 4.45），10 回目ではほタフェースの可能性に関してはまだ多くの検証がなさぼ収束していた（平均 1.27 秒，標準偏差 0.67）．本イれていない．LimpiDual Touch5) では地図の操作や両ンタフェースに十分に習熟した設計者で同様の計測を面から二人で操作する対戦型ゲームなどがアプリケー行った結果が 1.15 秒であることと比較すると，10 回のションとして提案されているが，両面のタッチパネル試行でほぼ同程度の操作時間となった．なお，iPhoneを同時に使用したジェスチャーなど，今後さまざまなの所有者と非所有者の間で有意な差は認められなかっ可能性が期待できる．こうした可能性に関しても今後た．被験者からの自由回答では，「タッチパネルを押込探求して行く予定である．

んで決定ではなく別ボタンの方が使いやすいのでない

謝辞 本研究は，2009 年度に情報科学芸術大学院か」「物理的なクリック感に改良の余地があるのでは大学と株式会社 東芝 デザインセンターが行った産学ないか」「アプリケーションの選択操作のみを考えれ共同研究「モバイル端末における新しいフィジカルイば前面からの操作の方が早いのではないか」といったンタフェース」の成果である．

意見が得られた．

参 考

1回の選択操作あたりの時間

15s10s5s0s12345678910

試行回数

図 6 プロトタイプを使用した実験の結果．縦軸は 1 回の試行あたりの所要時間を最短ステップ数で割った秒数．選択操作に時間がかかった場合，選択ミスが発生した場合に時間が長くなる．

6. 考察および今後の予定
展示においては操作に関する混乱が多く見られたが，適切なインストラクションを与えた場合には 10 回の試行で習熟者と同程度の操作時間に到達したことから，本インタフェースの習熟そのものは容易であると考えられる．一方で，押込みによる決定操作との連携や，実際の指の移動距離と画面内での移動距離の関係など，タッチパネルの操作感には課題が残った．この点に関しては，決定操作用のボタンをタッチパネルとは別にする，抵抗膜方式ではなく静電容量方式のタッチパネルに変更する，表面の素材を適度な抵抗感のあるものになるなどの改良案が考えられる．

文献1) Baudisch, P. and Chu, G.: Back-of-device interaction allows creating very small touch devices, In Proceedings of CHI ’09, pp.1923-1932,(2009).
2) Sugimoto, M. and Hiroki, K.: HybridTouch:an intuitive manipulation technique for PDAs
using their front and rear surfaces, In Proceedings of MobileHCI ’06, pp.137-140, (2006).
3) Wigdor, D., Forlines, C., Baudisch, P., Barnwell, J., Shen, C.: LucidTouch: A See-ThroughMobile Device , In Proceedings of UIST 2007,pp.269-278, (2007).
4) Wigdor, D., Leigh, D., Forlines, C., Shipman,S., Barnwell, J., Balakrishnan, R., Shen, C.:
Under the Table Interaction , In Proceedingsof UIST 2006, pp.259–268, (2006)
5) 岩渕正樹, 筧康明, 苗村健: LimpiDual Touch における両面タッチ入力の実験的検討, 電子情報通信学会技術研究報告 108(378), pp.39–42, (2009).
6) Buxton, W., Hill, R., and Rowley, P.: Issues
and techniques in touch-sensitive tablet input,
In Proceedings of SIGGRAPH ’85, pp.215–224,(1985).
7) http://ﬁrmata.org
8) http://funnel.cc9) Han, J. Y.: Low-cost multi-touch sensing
through frustrated total internal reﬂection, In
Proceedings of UIST ’05, pp.115-118, (2005).