４つのキーのみでかな文字入力を可能とする文字入力方式
日本大学

生産工学部

数理情報工学科
教授 中村 喜宏
2021年12月21日

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背景 ー スマートウォッチとは ー• スマートウォッチ– ウェアラブル端末の一種であり，腕時計型の小型情報端末• 電話・メール・SNSの通知，• 各種センサによるヘルスケア，ナビゲーションなど– Apple社のApple Watch， Samsun社のGalaxy Gearなど

citation: www.apple.com

citation: www.samsung.com2

背景 ー スマートウォッチの市場 ー• スマートウォッチの市場は年々増加している• 2021年には1.5億台に達すると予測されている(2017年3月のデータ)

3従来技術とその問題点• 文字の入力が困難– 音声入力• 雑音環境下での認識率の低さ• 公共の場で使いにくい– ソフトウェアキーボード• QWERTY（アルファベット入力）– かな文字を入力するのに約1.79回(文字)の入力操作が必要 *1– 26～35キーほど必要• フリック多くのキーが必要– 12～20キーほど必要*1 尾崎尚人，本多信吾，田中敏光，秋田光平，佐川雄二： ストロークジェスチャとタップの組み合わせによる角形スマートウォッチ向けの文字入力手法

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ー スマートウォッチの問題点(ソフトウェアキーボード) ー• 多くのキーが必要となる
タッチパネルが小さいため，キーを押し分けて入力するのが困難– オクルージョンの問題• キーが指に隠れてしまい入力の妨げになる– ファットフィンガーの問題• キーが指よりも小さくなり押下したいキーを正確に押下できない5

目的• スマートウォッチに適した文字入力方式– オクルージョン問題の改善– ファットフィンガー問題の改善

必須– 高い入力性能• 速い文字入力速度• エラーの少ない文字入力＋ 実用性

これらを兼ね備えた
スマートウォッチ向けのかな文字入力方式の開発
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関連研究• 小型端末向けの文字入力（オクルージョン・ファットフィンガー問題の改善）

ZoomBoard– タッチ操作によるキーボード自体の “拡大” 表示• ZoomBoard *1 など– タッチ位置周辺をふきだし部分に “拡大” 表示• ZShift *2, Flickey *3 など

上：Zshifit,
下：Flickey

QWERTYキーボード ベース
かな文字の入力には向かない（かな文字を入力するのに約1.79回の入力操作が必要）*1 Oney, S., Harrison, C., Ogan, A. and Wiese, J.: ZoomBoard: A Diminutive Qwerty Soft Keyboard Using Iterative Zooming for Ultra-small Devices*2 Leiva, L. A., Sahami, A., Catala, A., Henze, N. and Schmidt, A.: Text Entry on Tiny QWERTY Soft Keyboards*3 石井 晃，箱田博之，志筑文太郎，田中二郎： Flickey：超小型タッチパネル端末におけるフリック操作を活用したQWERTYキーボード
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提案方式 ー アプローチ ー➢ オクルージョン問題の改善➢ ファットフィンガー問題の改善

キーの数の削減＝ 各キーサイズの拡大➢ 高い文字入力性能
1ストローク入力

・フリックキーボードベース（5方向のためかな文字入力と相性が良い）

・隣接キーへのスライドにより文字割り当てを切り替える8

提案方式 ー 概要・仕組み ー• 隣接キーへのスライドにより文字割り当てを切り替える
あた[あ]キーから[た]キーへスライド

あか[た]キー が [か]キー に切り替わる– 4キーで60文字の入力が可能（かな文字46個，特殊文字14個）
メイン文字群入力状態

サブ文字群入力状態

5文字 × 3方向 × 4キー＝ 60

9提案方式 ー 文字割り当てー
あかはさな、やまらた小わ

習熟のしやすさを優先し，50音を順番に配置

10提案方式 ー 入力方法 ー
あかはさたな、やまら

く
き かけ
こん
をわ ↵␣

ぬに なねのつちたてとふ
ひ はへ
ほabcdeはさなやまらた小こあかはさ、やわ

まらたな、

小ん

わ

あか

はさたな、やまらに小わあかはさな、やまらちた

小わ

わ

：指の移動

：タッチダウン位置あか

小あか

はさな、やまらた

小わは11提案方式 ー 詳細な文字判定 ー
左上キーをタッチダウンし，右上キーにスライドした場合： タッチダウン位置

メイン文字群入力状態

 中央の円領域

サブ文字群入力状態

 中央の円領域

 直径がキー横幅の50% 直径がキー横幅の60% 上下左右のフリック領域

 上下左右のフリック領域

 キーの1.5倍の範囲まで

 キーボード全体まで
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実際の入力風景

１つのキーサイズ 8mm×10mm
13実際の入力風景 － smallサイズ －14

１つのキーサイズ 5mm×5mm
14評価実験 ー 文字入力実験 ー• 実験協力者– フリック入力の経験がある20代の男性7名• 出題単語– かなで4~6文字の単語を150個ずつ，計450単語（国立国語研究所の現代日本語書き言葉均衡コーパスの頻度リストより頻度順で抽出）– 重複なくランダムに出題される（1文字ごとに正誤判定，単語の最後の文字まで正解したら次の単語へ進む）• 比較対象– No-look Flick *1*1 Fukatsu, Y., Shizuki, B. and Tanaka, J.:
No-look Flick:Single-handed and Eyes-free
Japanese Text Input System on Touch
Screens of Mobile Devices• スマートフォン向けのアイズフリーかな文字入力方式• 3キーで構成され，基本的にかな1文字を2フリックで入力する提案方式(4キー, 1ストローク) ↔ No-look Flick(3キー, 2フリック)
15評価実験 ー 文字入力実験 ー• 実験回数・手順– 1セッションを5単語(平均25文字)として，1日5セッションを30日間で，各キーボードともに，合計150セッション• 実験環境・機器– スマートフォン上にスマートウォッチを想定したキーボードを実装し，それを腕に装着– 実験用キーボードのサイズ（mm）
提案方式

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実験結果 ー 入力速度 (CPM) ー※ 最終日(146～150セッションの平均)

••

提案方式

No-look Flick#1

86.7 (4.5)

67.6 (2.5)#276.6 (2.8)

63.4 (2.0)#3

78.3 (2.1)

64.8 (2.8)#4

84.1 (3.7)

62.2 (1.8)#575.8 (2.8)

66.7 (3.1)#6

77.2 (3.5)

65.3 (2.9)#7

79.5 (1.7)

61.7 (3.4)

平均79.7 (4.0)

64.5 (1.8)

提案方式のほうが15.2CPMほど高い
提案方式のほうが結果にばらつきがある– 習熟（学習）に個人差がでやすい•

片側 t(6) = 8.95，p = 0.00 < 0.05

有意差あり
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実験結果 ー 入力速度 (CPM) の変化ー

提案方式

• 提案方式のほうが比較的，緩やかに上昇– 習熟が遅い，難しい• 提案方式は30日目の時点でも上昇傾向
18実験結果 ー 修正済みエラー率 Cerr (%) ー※ 最終日(146～150セッションの平均)

••

提案方式

No-look Flick#1

4.59 (3.7)

4.43 (3.9)#2

6.50 (3.6)

5.08 (3.2)#3

6.17 (3.7)

6.82 (5.8)#4

4.93 (2.8)

5.49 (2.5)#5

4.63 (1.5)

6.70 (2.6)#6

8.21 (5.2)

4.15 (2.8)#7

5.47 (3.7)

6.06 (2.3)

平均

5.78 (1.3)

5.53 (1.1)

提案方式のほうが0.25ポイントほど高い
両側 t(6) = 0.34，p = 0.75 > 0.05 有意差なし

19実験結果 ー 修正済みエラー率 Cerr (%) の変化ー
提案方式

• 提案方式のほうがCerrが高いが，徐々に差は縮まっている– 習熟が遅い20

考察・まとめー オクルージョン・ファットフィンガー問題 ー• Cerrが5.78%と小さい– エラー原因の多くはスライド方向の間違いであり，タッチダウンキーの間違いは5.78%のうち約0.6%と非常に小さい• キーを押し分けることが容易になっている• 習熟不足に起因• 高い入力速度がでている

提案方式は，オクルージョン・ファットフィンガー問題の改善に有効であるといえる21

考察・まとめ ー 入力性能 ー• 入力速度が79.7CPMと高く，Cerrが5.78%と小さい– 1ストロークによる入力• 習熟により文字ごとのストローク操作をパターンとして記憶• 1文字の入力に要するキーへのタッチ操作が1回– 入力の起点となるキーが2×2の4キー• キー位置を把握しやすく，所望のキーへのターゲティングに要する時間が短くなる

提案方式は，高い入力性能を有しているといえる22

ー 他方式の入力性能 ー

提案方式

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新技術の特徴・従来技術との比較• わずか4つのキーで60文字の打ち分けができ，かな文字1文字を1ストロークで入力可能• 従来技術の問題点だったオクルージョン・ファットフィンガー問題を改善• 入力速度79.7CPM，エラー率5.78%となり，従来技術よりも高い入力性能
24想定される用途• スマートウォッチ等のウェアラブルデバイス、スマート家電• システムメンテナンスの際のコマンド入力など、入力画面が大きく取れない装置• 入力環境の省スペース化が求められるシーンなど

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実用化に向けた課題• スマートウォッチOS向けの日本語入力ソフトの開発• スマート家電等の専用デバイス用の日本語入力ドライバの開発

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企業への期待下記の企業様への技術移転を想定＊スマートウォッチ等のウェアラブルデバイスのメーカー＊スマート家電メーカー，＊それらの日本語入力ソフトの開発企業

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称 ：文字入力装置、文字入力
方法およびプログラム• 出願番号 ：特願2019-027713
• 出願人
：日本大学
• 発明者
：中村 喜宏28

お問い合わせ先
日本大学産官学連携知財センター
ＴＥＬ
03-5275-8139
ＦＡＸ
03-5275-8328
e-mailnubic@nihon-u.ac.jp

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