情報処理学会 インタラクション 2018
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スライドインによるスマートウォッチ向けの文字入力手法
秋田光平†1田中敏光†1佐川雄二†1

概要：スマートウォッチに適した専有面積が小さい文字入力手法を開発した．この手法では平仮名の 50 音表に基づき，行と段を順に指定することで 1 文字を入力する．このために，画面の左辺・上辺・右辺をそれぞれ 2 分割し，各区画に 2 つの行を割り当てる．そして，区画を横切るようにスライドイン（画面の外にタッチし，そのまま画面内に指を滑らせる動作）を行う．この方法だと幅 2mm の領域で指先の通過を検出できる．指先が通過した瞬間に画面が 2 分割され，それぞれにスライドインした区画に割り当てられている行の名前が 1 つずつ表示される．そのまま指を選択したい側に移動し，背景が緑色に変わってから指を離せば，その行が選択できる．すると，選んだ行に属する平仮名 5文字が画面に大きく表示されるので，いずれかをタップすることで，1 文字の入力が完了する．濁音／半濁音／拗音には，平仮名が表示された状態でボタン操作により切り替える．画面の表示に従うことで，初心者でも容易に文字を入力することできる．実験では，最初の 25 文字を 20.6[CPM：Character Per Minute]で入力できた．熟練者は 67.7[CPM｣で入力することができた．また，システムの画面専有率は 1.6 インチ正方形画面で 26.4％である．

1. はじめにて拡大率を変える手法[7]も検討されている．
縮小表示された QWERTY キーボードの上でキーを結ぶ

スマートフォンでの文字入力にはフリックキーボードやジェスチャーを行い，その指の動きから単語を推定する方Qwerty キーボードを使うことが一般的である．これらの手法[8]もある．この手法は英語を対象としており，辞書を用

法では画面に 20 個以上のキーを配置し，キーをタップした

いて指の動きから英単語を推定する．このため，指の位置り，フリックしたりすることで文字を入力する．このため，が正確でなくても，ジェスチャーが区別できれば単語を入画面が小さいスマートウォッチでこれらの手法を使うと，力できる．ただし，この手法を日本語に対応させるには，ファットフィンガー問題[1]（キーが小さくなりすぎて，指専用の日本語辞書を作る必要がある．に隠れて正しくタップできない問題）が発生する．また，Shuttle Board[9]では，行を指定する 10 個のキーと段を指キーボードが画面の多くを専有するため，入力した文字が定する 5 個のキーを画面に表示し，タップした位置と離し表示しきれず，使い勝手が悪くなる．

た位置の組み合わせで平仮名１文字を入力する．複数のひジェスチャーを使うと画面専有率を低くできるが，ジェらがなを連続して入力することも可能である．ただし，15スチャーが複雑だと覚えるまでに時間がかかる．スマート

個のキーを同時に画面に表示する必要があるので，各キーウォッチはもっぱら短い文の入力に使われるので，利用時が小さくなり，入力エラー率が 10％を超えている．

間も短くなる．このため，操作に慣れるまでの時間が短いことも求められる．
音声認識で文字入力することは可能だが，内容を周囲の人に知られてしまう，周囲がうるさいと認識率が低下する，声を出せない（消音が求められる）環境では使えない，な

上記のいずれの方法でも，キーボードが画面の半分以上を専有する．スマートウォッチの小さな画面では，そもそも表示できる文字数は少ないのだが，それが半分以下に減ってしまう．
TouchOne Keyboard[10]は画面の周囲に配置した 8 つのキどの問題がある．

ーを使う 1 ラインキーボード[11]である．同様の手法に

2. 関連研究

Minimum Keyboard[12]がある．これらの手法では，１つのキーが小さくなるとタッチミスが増える．このため，キーボードの専有面積を減らすには，キーの数を減らす必要がある．FlickKey Mini Keyboard[2]や Flit Keyboard[3]では，1 個のキーに 9 文字を割り当てることで，キーの数を減らしている．ただし，8 方向のフリックで 1 文字を選択することになるため，一般的なフリック方式より正確な指の動きが求められる．
ZoomBoard[4]は QWERTY 配列のキーボードを使うが，タップ操作で段階的に拡大することで，文字選択時に表示するキーの数を減らしている．類似した手法に，指が触れた周囲をポップアップで拡大表示して，指の移動[5]やフリック[6]で文字を選択する方法がある．指先の移動量に応じ†1 名城大学
Meijo University© 2018 Information Processing Society of Japanキーに 3 個または 4 個のアルファベットを割り当てることでキーの数を減らしている．このため，1 つのキーを押しただけでは文字が定まらない．そこで，キーを連続して押し，そのパターンから，辞書を用いて英単語を推定する．
この手法は英語専用であり，ローマ字の辞書は用意されていない．辞書に載っていない語は，タッチ＆ムーブで 1 文字ずつアルファベットを入力していく必要がある．
5-TILES Keyboard[13]も１つのキーに 5～6 個のアルファベットを割り当てるが，この方法では，横に並んだ 5 つのキーのどれかにタッチし，そのまま指をスライドさせて目的のキーの上で離すことで，アルファベット 1 文字を指定する．ただし，画面の横幅を 5 等分するため，スマートウ
ォッチではキーの幅が 5mm 程度となり，ファットフィンガー問題が発生する．

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一方，手書き文字入力ではキーボードは不要となる．ス

割して，左下から時計回りに，それぞれの区画に 50 音の行

マートフォンやタブレットでは Google 手書き入力[14]やを 2 つずつ割り当てる．右下の区画には，記号の入力と英7notes[15] が 使 わ れ て いる ．ス マ ー ト ウォ ッ チ 向け に も数モードへの切り替え機能を割り当てる．下辺は 3 分割し，Analog Keyboard[16]が開発されている．ただし，スマート

左から順に BS(Backspace)，SP(Space)，ENT(Enter)を割り当

ウォッチでは 1 文字分しかない入力領域に連続して文字をてる．これらのキーはすべてスライドインで入力する．た

書き込むため，文字の終わりの判定が難しい．この問題はだし，制御文字を入力してから一定時間（デフォルトでは一筆書きに限定することで解決できる．EdgeWrite[17]では3 秒間）は，図 1(b)に示すように下辺のみ 5mm 幅に拡大さ

矩形入力領域の辺と対角線を使う一筆書きでアルファベッ

れ，タップによる入力が可能になる．制御キーは連続してトを入力する．この手法をカタカナに適用する研究[18]も入力されることが多いが，この機能により，2 回目以降の行われている．ただし，文字の数だけ一筆書きのジェスチ入力時間を短縮できる．

ャーを覚えなければならなくなる．

4.2 平仮名入力
4.2.1 行選択

3. 研究の目的

平仮名は 50 音表の行と段をこの順に指定することで入本研究では，画面の専有率が低い文字入力手法を開発す力する．まず，入力したい行が書かれている区画からスラる．専有率を下げるには，表示するキーの数を減らし，かイドインを始める．指先が画面の縁を通過すると，図 2 のつ，それぞれのキーを小さくする必要がある．そこで，本右上に示すように画面が縦または横に二分割され，通過し研究では，スライドインでキーを選択する．スライドイン

た区画に割り当てられている行が１つずつ表示される．そとは．画面の外側を指でタッチし，そのまま画面内に指先こで，指先を入力したい側に移動する．図 2 右下のようにを滑り入れる動作である．この動作だと，指先が確実に画背景が緑に変わってから指を離せば，その行が選択できる．

面の縁を横切るため，幅 2 ㎜の領域で指先の通過を検知で画面が二分割された段階で入力したい行が表示されてきる．また，行と段をこの順序で指定して平仮名 1 文字をいなければ，スライドインの場所を間違えている．この場入力することで，初期状態で表示するキーの数を減らす．

合には，スライドインした区画まで戻って指先を画面外にスマートウォッチはスマートフォンと併用することが多出すことで，背景の色にかかわらず初期画面に戻ることがい．この場合には，スマートウォッチは短い文の入力に使できる．また，背景が緑になった後に反対側の領域に指をわれると考えられるので，使用時間も短くなる．そこで，移動すると，移動した側が緑に変わるので，指を間違った短期に使い方を修得できることを目的とする．このために，側に動かしても修正すことができる．このように，初心者

指の動きに合わせて画面表示を更新し，表示に従うだけでが使いやすいように，少ないペナルティで操作誤りを解消

文字が入力できるようにインターフェースをデザインする．

できる仕様となっている．また，画面に大きく行を表示し，4. 提案手法

背景の色で選択される側を示すことで，画面が小さくても，指で文字が隠れても，選択誤りが生じにくくなるように工4.1 インターフェース
図 1(a)が提案手法の初期画面である．画面の縁から 2mm夫されている．の領域をキーボードとする．TouchOne[10], HARI[19], 安藤の手法[20]も画面の周囲にキーを配置しているが，画面内にタッチするため，3.5～5mm 程度の幅のキーを使っている．提案手法はスライドインで入力を行うため，2mm 幅でも十分に入力を検出できる．
左辺・上辺・右辺については，図 1(a)のように辺を 2 分(a) 初期画面
図1(b) 制御文字を入力した後提案手法のインターフェース© 2018 Information Processing Society of Japan

図2

さ行の文字を選択する場合の入力中の表示の遷移

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り替えにつかう CapsLock（初期画面では CL と表記）と，4.2.2 段選択
行選択が完了すると段選択に移る．図 2 左下に示すよう記号の中で使用頻度高いピリオドとカンマを割り当てる．に，段選択では画面を 3×3 の格子に分割し，中段左から時平仮名と同じく，英数字もスライドインでグループを選計回りに“あ段”，“い段”…と割り当てる．下段左には行択する．図 4 に示すように，指が画面の縁を通過すると入選択をキャンセルして初期画面に戻るボタンを，下段右に力できる文字がすべて表示される．この中に入力したい文は濁音や半濁音，拗音に切り替えるボタンを割り当てる．

字が無ければ，そのまま指先をスライドインした区画まで

下段中央には，選択した行の“い段”の文字の後に“ゃ”戻して画面の外に出し，初期画面に戻る．などの拗音を追加した文字へ表示を切り替えるボタンを割

グループを選択すると，グループに属する文字が大きくり当てる．このボタンと下段右のボタンを組み合わせるこ表示される．平仮名と同様に，中段左側の区画から時計回とで，“じゃ”などを 1 文字分の操作で入力することができりにアルファベット順に文字が割り当てられている．右下る．ただし，選択した行に該当する文字が無い場合には，の区画には大文字／小文字を切り替えるボタンが割り当て

これらのボタンは表示されない．

られており，これを押す度に，各キーの表示が切り替わる．

スマートウォッチの画面に多くの文字を表示するには，キーをタップすると，表示された文字が入力できる．z の小さなフォントを選ぶ必要がある．この場合，フリック入グループの CapsLock とは異なり，大文字／小文字の切り力やマルチタップ入力が採用している「清音を入力した後替えは 1 文字の入力だけに適用される．に濁点や半濁点を追加する方法」では，付け間違いが発生

アルファベットのグループは平仮名の行のようによくしやすい．特に“ぱ”と“ば”は判別が難しいので，間違知られたものではないため，選択誤りが増えることが予想

いが多くなる．提案手法では画面に大きく表示した状態でされる．そこで，下辺中央の区画に全てのアルファベット濁音や半濁音を選択できるので，誤入力を減らすことがでを表示するボタンを割り当てている．このボタンをタップきる．

することで，図 6 に示す画面となる．使用者はこの中から

4.3 英数字入力

入力したい文字が表示されているボタンをタップすること

英数字の入力はモードを切り替えて行う．モードは右辺で，正しいグループを選択できる．

下側の区画からのスライドインで切り替える．英数モード

アルファベットは初期画面の 3 区画に割り当てるだけでの初期画面を図 3 に示す．アルファベットを先頭から 5 文足りるため，残りの 2 区画では数字と絵文字を割り当てる．

字ずつ 1 グループとし，左辺下側の区画から順に時計回り

数字は 0 から 4 までのグループと 5 から 9 までのグループに割り当てている．アルファベットには平仮名の行のように分けて入力する．グループ選択後の右下の区画には，0にグループを代表する文字が無いため，選択できる文字のから 4 のグループと 5 から 9 のグループをトグル動作で切範囲を表示している．例えば，左辺下側の区画には a からり替えるボタンを割り当てる．

e のグループと f から j のグループが割り当てられるため，

4.4 記号入力

表記は a-j となる．z のグループには，大文字／小文字の切初期画面の右辺下側の区画から記号を選択すると，図 7 に示す画面に移る．記号も 5 文字ずつグループに分けるが，グループに意味を持たせることは難しい．そこで，下段中央と下段右側のボタンでグループを前後に移図3

英数モードの初期画面

図4

グループ選択画面

図7

記号入力

動し，表示された文字からタップで選択する方式を採用している．平仮名モードにも英数モードにも，同じ位置に記号が配置されているが，平仮名モードでは全角文字が，英数モードでは半角文字が入力できる．

5. 初心者の入力速度の評価
スマートウォッチをスマートフォンやタブレットと併用する使い方では，スマートウォッチで長時間文字を入力することは稀だと考えられる．このため，習熟した後の速図5

文字選択画面図6

英字の一覧画面© 2018 Information Processing Society of Japan

度よりも簡単に使えることのほうが重要であると考えた．

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そこで，本システムを一度も使ったことのない者を対象として入力実験を行った．被験者は大学生 5 名で，AndroidWear で実装したシステムを ZenWatch2 Wl501Q（画面サイズ：1.63 インチ，画素数：320×320）の上で実行し，初期段階での入力速度と誤入力率を調べた．比較のために，熟練者 1 名に対しても同じ実験を行った．
5.1 実験方法
実験端末を利き手ではない腕に装着し，椅子に楽に座った状態で水平に腕を上げ操作する．どの指を使うかは使用

図8

入力速度

図9

誤入力率者に任せる．実験では，平仮名の単語を 5 つ入力する課題を 3 分の休憩を挟んで 5 回行う．実験前に，被験者に本システムの操作方法や画面の見方，実験方法を 5 分間で説明する．この時，できる限り正しく文字を入力するように依頼した．
各課題では，被験者が画面にタッチした時点で計測を始める．この時，画面の上部に平仮名で課題の単語が１つ表示されるので，被験者はシステムを使ってそれを入力する．
入力した文字は，課題の下に下線付きで表示される．文字の入力を終えたら ENT を入力する．これで 1 単語の入力が完了し，次の単語が表示される．この操作を 5 回行うと，1景が緑になったことを確認してから指を止め，画面から離回の課題が終了する．実験の初めに課題の単語を正しく入していた．熟練者は単語が表示されるとすぐに指を動かし力するように注意はするが，課題の文字と入力した文字が始め，スライドインを開始していた．そして，背景が緑に一致していなくても，ENT の入力は受け付けられる．

なったことを確認する前に指を離しており，フリック動作使用した単語は国立国語研究所の現代日本語書き言葉に近くなっていた．

均衡コーパスの頻度リストから選択した．平仮名で 4 文字，初心者の誤入力率の変化を図 9 示す．誤入力率は，誤っ5 文字，6 文字の単語のそれぞれについて，数詞・助数詞をて入力したが修正された文字の数（Backspace の回数で計除いた名詞を頻度が高い順に 100 語取り出し，読みが同じ測）と修正されなかった文字の数（入力が確定した時点で単語（例：以上と異常）を 1 語に統合する．統合後の単語課題単語と異なっていた文字数）の合計を 5 つの課題単語の頻度は，統合した単語の頻度の合計とする．その後，頻の文字数で割った値（Total Error Rate）で評価している．

度が上位の 50 単語を選ぶ．こうして求めた 150 語（50 語

操作に慣れていない 1 回目と 2 回目では，誤入力率は 10％

×3 つの長さ）をランダムな順に並べ直し，先頭から 5 語を超えているが，その後は 10％を割り，5 回目の課題ではずつ切り出して，1 回の課題とする．このため，各単語は 14.7%まで減少している．

度しか出題されない．
5.2 実験結果

初回の誤入力率よりも 2 回目の誤入力率の方が高く，また，標準偏差も大きくなっているが，この原因は被験者に単語が表示された瞬間から，ENT が押された直前の文字よって操作の慣れ方に違いがあるためだと考えられる．慣を入力した終えた瞬間までの時間を 1 単語の入力時間とし，れる途中では，指が速く動くようになったが文字の配置はそれを 5 単語分合計した時間を 1 課題の入力時間とする．5

覚えていないケースと，文字の配置は覚えたが指の動きはつの単語の文字数の合計を 1 課題の入力時間（単位は秒）遅いままのケースが考えられる．どちらも入力速度は向上

で割って 60 倍することで，1 分間当たりの入力文字数するが，前者では入力誤りが増える．このために 2 回目の（CPM: Character Per Minute）を求めた．5 名の被験者の平課題では，平均誤入力率が増え，標準偏差も大きくなった

均を図 8 に示す．使い始めでも 20.6[CPM]で入力できていと考えられる．

る．平均速度は課題を重ねるごとに上がり，5 回目の課題は 28.7[CPM]で入力できた．

5 回の課題の入力文字数の合計は約 125 文字で，入力時間は平均で約 320 秒である．この時点で 28.7[CPM]，誤入熟練者の平均速度は 67.7[CPM]だった．課題間の分散は力率 4.7%となっているので，短い時間で操作に慣れること2.74 であり，課題によるばらつきは小さい．実験の様子をができたといえる．この結果は，提案手法の理解が容易で撮影した映像から初心者と熟練者の動作を比較したところ，あることを示している．

いつくかの違いが認められた．例えば行選択では，初心者

また，システムを初めて使う大学生１名を被験者として，は画面の表示で区画の位置を確認してから指を動かし，背© 2018 Information Processing Society of Japan279

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図 10

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提案手法（73.6%）

Google 日本語入力（9.8%）

5-TILES（70.0%）

TouchOne（39.2%）

30 日間の入力実験の結果

毎日 1 回 10 単語ずつ入力する実験を 30 日間にわたって行った．課題の単語は初心者の入力速度を計測する実験と同じ方法で選んでいる．ただし，4，5，6 文字の単語を頻度上位から各 150 語使っているので，ひとつの単語は一度しか入力されない．実験は被験者の都合が付く時間に行っている．この実験は，スマートウォッチでメールの返信等

図 11の短い入力を日々行う場面を想定している．入力速度の変化を図 10 に示す．1 日 1 分程度の短い利用時間でも速度は向上し，最終日には 50[CPM]を超えている．日々の入力速度は変動しているが，近似曲線は最終日においても上昇傾向にあるので，さらに速くなる可能性がある．30 日間の入力時間の合計は 39 分 28 秒なので，習熟に要する時間も短いといえる．

画面の空き領域の比較

9.8%に過ぎず，ZenWatch2 では 8 文字しか表示できない．
TouchOne Keyboard は提案手法と同じく画面の縁を使って文字を入力するが，タップで文字を選択するため，画面の縁から 3mm の領域を必要とする．また，モード切り替
えボタンを画面の下部に配置しているため，空き領域が少なくなっている．
6.2 関連手法との入力速度の比較

6. 関連手法との比較
6.1 画面の空き領域の比較

提案手法は速度を訴求するものではないが，目安として，空き領域が同等である 5-TILES と入力速度を比較した．こ

提案手法と Android Wear 向けに公開されている手法との実験では熟練後の入力速度を計測する．このため，被験で文字表示に使える面積を比較した．比較対象は，Google者には十分な日数をかけて各手法を練習してもらい，全てが提供している Google 日本語入力，画面の専有率が低い手の手法に慣れたと確信した後に実験を始める．また，同一法の代表である 5-TILES，提案手法と同じく画面の縁を使課題で比較するために，各計測実験では，「ん」を除く平仮って入力をする TouchOne Keyboard である．これらの手法

名清音 45 文字をそれぞれ 1 回ずつ入力する．

をスマートウォッチ ZenWatch2 に表示してスクリーンショ計測は次の手順で行う．始めに，操作方法を確認する目

ットを撮り，文字の表示が可能な領域（これを空き領域と的で，平仮名 45 文字を入力する課題を 2 回行う．その後，呼称する）の面積を算出した．図 11 では，それぞれの手法入力時間を計測する．画面にランダムな順序で 1 文字ずつの空き領域を水色で示している．また，手法名の横に記載平仮名が表示されるので，その文字を入力する．順序をラされている括弧の中の数字は，画面に対する空き領域の割ンダムにするのは，次の文字を予測して表示前に動作を始合を示している．提案手法の空き領域面積は画面の 73.6%めることを防ぐためである．入力が正しいと，次の平仮名と最も高い値となっている．

が表示される．間違った場合には入力が受け付けられない

5-TILES も提案手法と同様に画面専有率が低いが，このので，正しい文字を入れ直す．最初の平仮名が表示された手法では画面上に 5 つのキーを一列に並べて表示する必要

時刻と最後の平仮名の入力を終えた時刻の差を入力時間とがあるため，1 つのキーの大きさが約 5mm となってしまう．

する．

Google 日本語入力もキーの大きさが約 5mm しかない．松

同一日にそれぞれの手法の入力時間を 1 回ずつ計測する．

浦の論文[21]にはキーを 7mm 角以上にすることが望ましい

休息と前の手法の影響を避けるために，各計測実験の間をと書かれているが，この半分の面積しかないため，タッチ1 時間以上開ける．この計測実験を延べ 5 日間行う．入力ミスが頻発する．Google 日本語入力の空き領域は画面の手法の順番は実験日ごとにランダムに変える．
表 1 に被験者ごとの５日分の入力速度の平均と標準偏差© 2018 Information Processing Society of Japan280情報処理学会 インタラクション 2018
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2018/3/5を示す．提案手法の入力速度は３名の被験者の平均で，れることも速いと考えられる．

38.1[CPM]となった．被験者 1 は 5 章の実験で 67.7[CPM]

提案手法は，1.63 インチの正方形画面なら 73.6%を文字を出した熟練者だが，この実験では 46.1[CPM]となっていの表示に使うことができるので，既存の手法と比べてシスる．この原因として次のことが考えられる．5 章の実験でテムが画面を専有する面積が狭い．これは，スライドインは単語を入力するため，１単語分の文字（平均４文字）をで行を指定する方式のため，初期画面におけるタッチ検出連続して入力することができる．一方，この実験では文字領域を狭くできたためである．

単位のため，１文字の入力が終わってから次の文字を認識（本研究は JSPS 科研費 16K00286 の助成を受けています．）

するまでの間は指が止まることになる．この違いが３割程

8. 参考文献

度の速度低下に繋がったと考えられる．

[1]

表 1

各手法の被験者別の入力速度[CPM]

被験者 1

提案手法
平均
標準速度
偏差46.1
1.55

5-TILES
平均
標準速度
偏差26.90.98

被験者 2

32.7

2.60

25.1

3.74

被験者 3

35.3

5.26

21.3

8.71

3 名の平均

38.1

表 2

被験者 1

24.4

各手法の被験者別の誤入力率[TER]
提案手法
平均
標準
誤入力率
偏差
0.4%
0.9%

5-TILES
平均
標準
誤入力率
偏差
3.1%
2.3%

被験者 2

2.7%

3.3%

6.1%

3.9%

被験者 3

3.6%

3.0%

8.7%

1.2%

3 名の平均2.2%

6.0%

表１の結果に対して t 検定を行ったところ，3 人の被験者全員で提案手法が有意に速いという結果が得られた．
5-TILES は英字キーボードなのでローマ字入力となるため，ひらがな 45 文字のためにアルファベット 85 文字を入力する必要がある．これが速度差の原因の１つである．また，
表 2 に示すように，5-TILES では誤入力率が提案手法の約2.7 倍となっている．5-TILES のキーは小さいため，タッチミスが生じやすい．また，指先をどれかのキーの位置まで移動してから離すことで文字を指定するが，キーが指先に隠れてしまうので，離す位置を間違えやすい．このため，速度が低くなったものと考えられる．

7. まとめ本研究ではスマートウォッチ向けのスライドインを用いた文字入力手法を提案した．この手法の特徴は，画面の専有率が低く，初心者でも容易に使える点にある．評価実験では，使い始めから 20.6[CPM]の速度で入力ができた．
また，約 5 分 20 秒の使用で 28.7[CPM]で入力できるようになることが示された．この時の誤入力率は 5%程度なので，初心者でも使いやすいシステムと言える．また，1 日 10 単語を 30 日間入力した実験では，総使用時間 40 分足らずで50[CPM]を超える速度で入力できるようになったので，な© 2018 Information Processing Society of Japan

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