原著論文

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重なり合う文字の触認識
Tactile ｒecognition of overlapped characters
大倉元宏・池上敦子（成蹊大学理工学部）

長谷川誠・田仲慶次郎（成蹊大学大学院理工学研究科）

相澤学（横浜翠陵中学・高等学校）

Motohiro OHKURA ，Atsuko IKEGAMI（Faculty of Science & Technology, SeikeiUniversity）
Makoto HASEGAWA， Keijiro TANAKA（Graduate School of Science &Technology, Seikei University）
Manabu AIZAWA（Yokohama Suiryo Junior & Senior High School）

要旨：
点図ディスプレイ上に 2~4 文字のアルファベットを、点が軌跡を残しながら移動する方式で、一部が重なり合うように提示し、アイマスクをした晴眼者、普段全く点字の使用しない視覚障害者、点字をよく使用する視覚障害者に触認識を求めた。また解答に対する主観的自信度も 5 段階で聴取した。晴眼者と点字非利用の障害者では同時提示文字数が増えるにしたがって触認識の正解率は著しく低下したが、点字利用の障害者では有意な低下はみられず、普段の触覚利用の頻度の影響が示唆された。しかしながら、自信度は点字利用者でも同時提示文字数が増えると、著しい低下がみられ，重なり合った文字の触認識の難しさをうかがわせた。

キーワード：触認識，重なり合う文字，点図ディスプレイ

Abstract

Participants were asked to recognize two, three or four alphabetic characters that are partly

overlapped and concurrently presented on a tactile graphic display. The participants consistedof blind-folded sighted students, visually impaired persons who seldom read Braille（nonBraille users）, and visually impaired persons who read Braille frequently（Braille users）. The
participants were also asked to subjectively rate their confidence in their answers based on a fivepoint scale. Results showed that recognition accuracies for the sighted students and non-Brailleusers decreased with increasing number of concurrently presented characters, while the accuracy
for the Braille users did not decrease significantly. It was suggested that intensive use of haptic
sensing in daily life affects recognition accuracy. However, even for the Braille users, theirconfidence rating decreased significantly with increasing number of overlapped and concurrently
presented characters. It was considered that tactile recognition of overlapped characters requires
a lot of effort.

連絡先：ohkura@st.seikei.ac.jp  受稿：2013/9/10  受理：2013/11/21

大倉・池上・長谷川・他

視覚リハ研究3（2）74Key Words: tactile pattern recognition, overlapped characters, a tactile graphic display

１．はじめに1.1．研究の動機した。
・先天盲、後天盲と晴眼者の比較では、触覚の解像力ではほとんど差がみられないが、パ本研究のきっかけは、あるアプリケーションターン知覚や文字の判読では後天盲や晴眼者ソフトの企画段階での疑問であった。そのアプに比べて先天盲が優れており、触覚の利用経リケーションは、ブラインドサッカーにおける験の違いに起因するものと考えられた。

練習中の選手の動き（移動軌跡）を、比較的短・触覚刺激の提示法には、手が固定で刺激が振い時間後に、触覚パターンとして本人たちに伝動あるいは移動する場合（受動的触知覚）とえるもので、チームプレーの向上に寄与するね

その逆に、刺激が固定で手が動く場合（能動らいがあった。触覚パターンを提示する装置的触知覚）があり、日常の触認識体験では後として点図ディスプレイを使用することとし者が重要な役割を果たすが、受動的触知覚にた。点図ディスプレイとは視覚障害者に対しておいてもオプタコンや TVSS のようにカメラ

図形情報を点図の形でリアルタイムに表示できを動かすという操作が加わると能動的触知覚る視覚代行器であり、パーソナルコンピューに近づき、両者の区別があいまいになる。

タの操作支援、図形学習、墨字学習、画像触・刺激パターンにおける静止像と移動像の比較

読、アミューズメント分野などに応用されていでは、後者のほうが触知覚には有利であるが、る（Watanabe et.al.、2002; 篠原ら、2004；顕著な差はない。

山本ら、2007；内田ら、2007；韓、2010）。

・TVSS を用いて、（1）文字全体を静止像で、（2）ここで疑問となったのは、複数の選手が同時に文字全体を移動像で、（3）文字を固定し、ス練習した場合、移動軌跡はオーバラップするが、リットを動かして文字を一部ずつ、（4）スリッ

果たして各人の軌跡を区別して触認識可能かとトを固定し、文字全体を動かして文字を一部いうことであった。そこで、アプリケーション

ずつ、の 4 種のモードでアルファベット 26

ソフトの開発から離れ、まずはこのような状況文字を提示したところ、スリットを設けて文下における触認識について調べてみることにし字を一部ずつ提示するほうが文字全体を提示た。

するより正答率は高く、加えて、（1）と（2）の比較ではわずかにであるが、（2）のモード1.2．先行研究と本研究の目的が優れていた。

視覚代行の検討において、触覚によるパター・片仮名を使って上記と同様のことを調べたとン認識の研究は古くから行われてきた。和気

ころ、文字全体を静止像または移動像で提示（1984）により、先行研究を概観すると、以下するより、筆順提示やランダム提示モードでのようである。

文字を一部ずつ提示するほうが読みの成績は・オプタコンを使ったアルファベットの読みで高かった。

は、先天と後天盲の違い、年齢や失明時期により、読みの速度に差があった。

ま た、 清 水 ら（1987） は ウ ォ ー タ ジ ェ ット装置により平仮名 11 文字を大きさ（高さ：・2 名 の 先 天 盲 を 対 象 に し て TVSS（Tactile

10、17、24、34mm）や点の動く速度（4、8、Vision Substitution System；視－触覚変換器）12、20、30mm/s）を変えて一筆書きで前額により、26 文字のアルファベットを提示し部に提示したところ、正答率には速度は関係なたところ、試行が進むにつれて正答率が向上

く、大きさの効果が顕著で、大きいほど正答率75は上昇したことを示した。最近の研究でも、土

2.2.

実験手続

井ら（2011）は大きさの異なる浮き出し数字

一筆書き可能なアルファベットのなかから、の触読において縦の大きさが 16mm を越える構成要素を考慮して、直線のみから構成されると 100% の正答率であったことを報告した。

L、Z、V、曲線のみの S、C、両者の組み合わ

これまでの研究の知見は、触覚によるパター

せの D、P、B の 8 つを選定した。8 つの中かン認識は慣れの影響が大きく、文字全体ではな

ら 2、3、4 つの文字を同時に提示する場合をく、一部ずつ提示したほうが望ましく、加えてそれぞれ文字 2、3、4 条件とし、各文字条件大きいほど正答率は高いとまとめられる。とことも 15 通りの文字の組み合わせを提示するころが従来の研究ではいずれもアルファベット、ととした。文字 2、3、4 条件において文字の数字もしくは片仮名、平仮名を 1 文字ずつ提組み合わせはそれぞれ 28、56、70 通りある

示して触認識を求めており、複数のパターンをが、前述のように 8 つのアルファベットはそ同時に重なるように提示する場合については検の構成要素により 3 つの種類に分けられるの討されていない。逆にいえば、応用においてパで、それぞれの種類に属する文字ができるだけターンが重なるというような場面は想定されな均等に出現するように 15 通りを選定した。結かったのかもしれない。そこで本研究では、そ果的に文字 2 条件では L、D が 3 回ずつ、Z、V、の検討の第一歩として、アルファベットを対象

S、C、P、B が 4 回ずつ、文字 3 条件では、V、に複数の文字を同時に重なるように提示し、どC、B が 5 回 ず つ、L、Z、S、D、P が 6 回 ずのくらい触認識が可能かを調べた。実際のブラつ、文字 4 条件では V、S、D、P が 7 回ずつ、インドサッカーにおける移動軌跡ではなく、アL、Z、C、B が 8 回ずつ出現した。最大の同時

ルファベットを利用したのは実験の手続きをシ

提示文字数を 4 とした理由は予備的な検討（田ンプルにするためと一筆書きしやすい文字が多仲、2011）においてこのあたりが限界と判断いことによる。

されたためであった。

重なる文字を触認識するという状況は日常の本 研 究 で 用 い た 点 図 デ ィ ス プ レ イ（Dot

生活では想定しにくいが、アルファベットの墨View DV-2、KGS CORPORATION）の表示部

字パターンの学習において、遊びの要素を取りには横 48 ×縦 32、合計 1536 のピンが 2.4mm

入れたクイズとしての応用可能性が本研究の結ピッチで配置されている。その表示部に縦約果から検討できる。また、アルファベットを曲5cm、横約 10cm の長方形の枠をあらかじめ線や直線と考えれば、数学において関数形やあ設定し、枠内に文字を提示した。文字の大きる曲線と直線に囲まれる図形などの学習への利さは外接矩形枠でみて、最も小さいのが Z の用も考えられる。

縦 2.5cm ×横 2.6cm、最も大きいものが P の

２．方法
2.1.

実験参加者

3.9cm × 2.4cm で、清水ら（1987）や土井ら（2011）の研究結果を参考に比較的大きく設定した。複数を同時に提示した場合の重なりの程実験参加者は、晴眼の大学生 15 名（全員男、度を考慮して、アルファベットは一般的な向き平均年齢 22.4 歳）と視覚障害者 11 名（男 8、からそれぞれ何度か回転させたが、その範囲は女 3、平均年齢 32.8 歳）であった。晴眼、視-100°～ 165°であった。文字ごとの回転角覚障害参加者とも全員アルファベットの視覚イは固定で、複数を同時に提示した場合でも目視メージを有しており、視覚障害参加者のうち 4による読みは可能であった。一例を図 1 に示

名は日常的に点字を利用していた。以下、日常す。

的に点字を利用している者を点字利用者、それ提示方法は、軌跡モードで、複数の文字に以外を点字非利用者とよぶ。条件を同じにする

ついて同じ点から同時に描画を開始し、7 秒ため、実験中、すべての参加者にはアイマスク後に同時に描画を終了するようにした。したを着用させた。

がって、描画速度は文字ごとに異なり、7.5 ～大倉・池上・長谷川・他

図１視覚リハ研究3（2）76 図ディスプレイ上に同時提示されたアルファベットの例（B、点C、P、Z）

15.8mm/s であった。ここで軌跡モードとはにおいて描画を開始した時点から実験参加者がある点が軌跡を残しながら移動して文字を提文字の名称を解答し終えた時点までを応答時間示していく方法である。予備的な検討（田仲、として計測した。また、疲労効果を避けるため2011）において、軌跡モードと筆順モード（軌に文字条件間には必ず 3 分程度の休憩をはさ跡を残さないで移動点のみで文字を提示する）んだ。

で正解率を比較したところ、軌跡モードの成績が高かったので、このモードを採用した。
実験参加者に実験の目的と概要を説明してインフォームド・コンセントを得たのち、アイマスクを着用させ、練習を行った。練習では、8

なお、本研究の実施については成蹊大学研究倫理委員会の承認を得た。

３．結果
3.1.

文字別の正解率つのアルファベットを 1 回ずつ、軌跡モード

図 2 は晴眼者、点字非利用者、点字利用者で提示し、確認してもらった。本試行では順序に分けて、文字 2、3、4 条件における文字別効果を避けるために実験参加者の約半数には文の正解率を示したものである。それぞれの条件

字 2、3、4 条件の順に、残りの参加者には文において正解率の範囲をみると、文字 2 条件

字 2、4、3 条件の順に 15 通りの文字の組み

では晴眼者、点字非利用者、点字利用者でそ合わせをランダムに提示した。触認識に際し、れぞれ 57.8 〜 17.8%、
61.7 ～ 14.3%、
100.0 〜

実験参加者は描画開始点に両手の人差し指を置

62.5 ％、 文 字 3 条 件 で は そ れ ぞ れ 24.0 〜

き、移動点をその指で追いかけた。

12.2%、31.0 〜 11.9%、87.5 〜 54.2 ％、 文

実験参加者には文字の提示終了後に文字の名

字 4 条件ではそれぞれ 9.2 〜 3.8％、10.7 〜

称とその解答に対する自信度を 5 段階（1. 非6.1%、75.0 〜 46.4% であった。晴眼者と点常に自信がない、2. 自信がない、3. どちらと字非利用者の結果は類似していた。すなわち、もいえない、4. 自信がある、5. 非常に自信がどの文字においても提示文字数が増えるにつある）で答えてもらった。自信度は解答した全

れ、正解率は急激に低下し、各文字条件におけての文字を総合したものとし、文字の名称を答る文字の正解率のパターンも比較的似ていた。

えることができなかった場合は聴取しなかっ

点字利用者でもおおむねどの文字においても提た。文字名称と自信度の解答があるまでは点図示文字数が増えると正解率は低下したが、そのディスプレイ上に静止像が継続提示された。触程度は晴眼者や点字非利用者ほどではなかっ

認識の時間制限は設けなかったが、全ての試行た。

77
F（7,48）=3.0561、p<0.01）。多重比較（Fisherの最小有意差法）によると、両者とも文字 L、Z、S、C に比べて D、B、V の正解率の劣ることが示された（p<0.05~0.01）．
3.2.

文字条件別の正解率

各文字条件別の正解はすべての文字が合うこ:ととした。図 3 は晴眼者、点字非利用者と点字利用者における文字 2、3、4 条件での正解率の分布とその平均を示したものである。
晴眼者と点字非利用者の正解率はよく似ていた。すなわち、晴眼者の文字 2、3、4 条件の平均正解率はそれぞれ 38.6%、18.2%、6.7%、と点字非利用者ではそれぞれ 41.0%、18.1%、:7.6% であり、提示文字数が増えるにしたがって 急 激 に 正 解 率 が 低 下 し、 ま た、 文 字 2、3
条件は同 4 条件に比べてバラツキが大きかった。それに対して、点字利用者ではそれぞれ80.0%、71.7%、65.0% で、提示文字数が増えても正解率は比較的高く、しかもバラツキは一定していた。
図2

 つの実験参加者群における８つの文字
３
別の正解率

文字条件を要因とする一元配置分散分析において、晴眼者と点字非利用者には有意な影響がみられたので（晴眼者 F（2,42）=11.2072、それぞれの参加者群において、正解率に関しp<0.01； 点 字 非 利 用 者 F（2,18）=8.6577、て８つの文字を要因とする一元配置分散分析をp<0.01）、多重比較を行ったところ、両参加行ったところ、晴眼者と点字非利用者の文字 2者 群 と も 文 字 2 条 件 は 3 条 件（ 晴 眼 者 の み

条件において有意な影響が認められた（晴眼者

p<0.01、他は p<0.01）および 4 条件（すべF（7,112）=2.7956、p<0.05；点字非利用者て p<0.01）よりも有意に正解率が高かった。

図3同時提示文字数と正解率

大倉・池上・長谷川・他

視覚リハ研究3（2）78

点字利用者では文字条件の間で正解率に有意な非利用者 F（2.18）=5.0401、p<0.05；点字利差は認められなかった。

p<0.05）
用者 F（2.9）=7.0298、、多重比較を行っ

各文字条件において、晴眼者、点字非利用者、点字利用者の正解率について平均値の差のたところ、どの参加者群とも文字 2 条件は 4 条件（p<0.01）よりも有意に自信度が高かった。

検定を行ったところ、どの文字条件においても各文字条件における、晴眼者、点字非利用点字利用者は晴眼者、点字非利用者より有意に者、点字利用者の自信度の平均値の差の検定で高かった（p<0.01）。晴眼者と点字非利用者のは、どの文字条件においても有意な差はみられ間には有意な差はなかった。

なかった。

3.3.

3.4.

文字条件別の自信度

文字条件別の応答時間

図 4 は晴眼者、点字非利用者と点字利用者

図 5 は晴眼者、点字非利用者と点字利用者

における文字 2、3、4 条件での自信度の分布における文字 2、3、4 条件での応答時間の分とその平均を示したものである。自信度 3（ど布とその平均を示したものである。晴眼者、点ちらともいえない）を規準とすると、それを越字非利用者においては提示文字数が増えてもえるのは文字 2 条件では晴眼者、点字非利用者、応答時間は変わらず、平均応答時間は文字 2、点字利用者においてそれぞれ 15 名中 2 名、73、4 条件において前者ではそれぞれ 67.7 秒、名中 4 名、4 名中 3 名いるが、文字 4 条件に66.4 秒、66.5 秒、後者ではそれぞれ 57.8 秒、なるとどの群においても皆無であった。晴眼者

54.8 秒、58.8 秒であった。一方、点字利用者の文字 2、3、4 条件の平均自信度はそれぞれで は そ れ ぞ れ 35.7 秒、49.7 秒、53.9 秒 で、2.2、1.8、1.2、点字非利用者ではそれぞれ 2.9、提示文字数が増えるにしたがって応答時間は増

2.0、1.4、点字利用者ではそれぞれ 3.4、2.3、1.5加した。

で、提示文字数が増えるにしたがって自信度は文字条件を要因とする一元配置分散分析で低下した。また、どの文字条件でも晴眼者、点は、どの参加者群においても有意な影響がみら

字非利用者、点字利用者の順に平均自信度は高れなかった。すなわち、提示文字数にかかわらくなっていくが、文字 3、4 条件ではその差はず応答時間に有意な差は認められなかった。
各文字条件において、晴眼者、点字非利用小さかった。
文字条件を要因とする一元配置分散分析におい者、点字利用者の応答時間について平均値のて、すべての参加者群に有意な影響がみられたの差の検定を行ったところ、文字 2 条件の点字で（晴眼 者 F（2.42）=4.5575、p<0.05；点 字利用者と晴眼者の間にのみ有意な差がみられ

図4

同時提示文字数と自信度

1. 非常に自信がない、2. 自信がない、3. どちらともいえない、4. 自信がある、
5. 非常に自信がある

79

図5

同時提示文字数と応答時間（p<0.05）、点字利用者の応答時間が短かった。

４．考察している。また、適当な曲線や直線を使うことで数学における関数形や図形等の学習への利用も可能であろう。ただし、その際には、学習者

8 つのアルファベットを使用したが、各文字の普段の触覚経験の程度によって、同時に提示の触認識の難易は実験参加者群や同時提示文字する文字数、もしくは曲線や直線の数を考慮し数によって変化はなかった。

なければならない。アルファベットを重ねる場

同時提示文字数が増えると、晴眼者と点字非合、同時に提示する数の目安は最大４程度と考利用者において正解率が低下したが、点字利用えられ、これ以上増やすのは正解率からみて実者ではそれがみられなかった。また、点字利用用的ではない。また、1 問あたりの許容時間は者は他の参加者群に比べて正解率が高く、難易1 分程度が適当と考えられるが、これについて度の最も高い、同時提示文字数が 4 のときでは今後検討を要する。

も平均 65.0％を保った。普段の触覚の利用頻

本研究のきっかけとなったブラインドサッ度が反映したものと考えられる。この知見は、カーでは、攻撃におけるフォーメーションやサ和気（1984）に紹介されている先行研究の結インプレーの練習において、本研究で用いた文果とも符合する。

字パターンの動きがあり得る。例えば、タッ

同時提示文字数は自信度にも影響を及ぼしチラインに沿って敵陣深くまでドリブルし、た。すなわち、どの参加者群でも文字 2 条件90°方向転換をしてゴール前に向かうのは L、に比べて 4 条件のほうの自信度が低かった。

敵陣に入った後、ディフェンスを引き出してス

点字利用者は提示文字数が増えても他の参加者ペースをつくるためのスラローム様のドリブル群ほど正解率は下がらなかったが、主観的な難は S といった具合である。このとき他の味方しさは増加すると考えられる。

選手は C や V 字様の動きをしてディフェンス

応答時間はおおむね 1 分前後で、提示文字をはずし、ゴール前に向かうこともある。この数に依存せず、一部を除いて参加者群の間でも点では、本研究の知見はブラインドサッカーの差はなかった。
これは予想外の結果であったが、練習にも直接的に寄与できる側面も有してい

課題の難易に関わらず、パターンの触認識ではる。

1 分前後に一連続の限界があるのかもしれな
い。

しかしながら、フォーメーションやサインプレーの練習を除けば、ブラインドサッカーにお以上の知見は、重ねたアルファベットの触認ける選手の軌跡は自由形状となる。本実験の経識がその墨字パターンの学習における遊びの要験からすると、複数の自由形状になるとそれら素を取り入れたクイズへ応用できることを示唆の触認識はきわめて難しく、現実的ではないこ大倉・池上・長谷川・他とが予想される。そのため、移動軌跡の触認識についてはいくつかの定型的なパターンに限定すべきであると考えられる。
ところで、定型的なパターンに限定するにしても、本実験においては文字の重なり具合は固定であった。今後、その重なり具合を変数とした検討を行う必要がある。その際、パターンの要素（主として曲線から構成されるパターンや直線から構成されるパターン）の組合せも考慮に入れなければならない。

５．まとめ
同時に複数提示されるアルファベットについて触認識実験を行った。得られた知見は以下のようにまとめられる。
1）触認識の正確さは普段の触覚の利用頻度に依存した。利用頻度が高いと触認識の正確さも高く、しかも同時提示が 4 文字までであれば、文字数が増えても正確さはそれほど落ちなかった。ただし、あくまでも各文字の大きさと向きが常に一定という条件下である。
2）しかしながら、普段触覚の利用頻度が高くても同時提示文字数が多くなると触認識の主観的困難さは増加した。
3）応答時間は触覚の利用頻度の高い群においてやや短いものの、実験参加者群や同時提示文字数に依らず、おおむね 1 分前後であった。

謝辞
本研究は成蹊大学理工学研究助成（共同研究）の支援を受けた。

視覚リハ研究

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文献
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