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画面直径１インチの丸型スマートウォッチでの平仮名入力
鈴木桜史郎†1田中敏光†1佐川雄二†1

概要：画面の直径が 1 インチのスマートウォッチに適した文字入力手法を開発した．この手法では行と段を順に指定して 1 文字を入力する．待機状態では，画面の周囲が 90 度ずつに分割される．１区画に 5 つの行が割り当てられているので，入力したい行を含む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ため，画面の多くを文字表示に使うことができる．指先が画面の縁を通過すると，画面は 5 分割される．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 つずつ表示されるので，画面中央で指を離すか上下左右へスライドアウト（指を画面に触れながら画面外に滑り出す動作）して，１つの行を選択する．続いて，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，画面中央へのタップまたは上下左右へのフリックで 1 文字を選択する．濁音／半濁音／拗音は，行選択後に画面四隅のボタンで表示を切り替えてから選択する．実験では，使い始めから 844 秒で入力速度 23[CPM]，誤入力率 2%以下となった．また，62 分使用した時点での入力速度は 30[CPM]，誤入力率は 3%程度となった．

1. はじめにスマートウォッチに文字を入力する場合，ユーザーの声であるため，画面占有率は他の手法より低い 25%程度である．ただし，画面の周囲を 8 分割してキーを配置するため，小型のスマートウォッチではキーの長さが足りなくなる．

を音声認識する手法やペアリングしたスマートフォンから現在市販されているスマートウォッチの画面サイズは入力する手法が使われている．ただし，音声認識には，人1.5 インチ程度であり，円型画面の場合はケースサイズが混みや電車の中などの騒がしい場所では認識率が低下する，40mm を超える．一般の腕時計では男性向けの大型サイズ

美術館や劇場などのような静寂を求められる環境では使えに相当するため，もっと小さなスマートウォッチを望むユない，入力内容が周囲の人に聞かれてしまう，などの欠点ーザーも多い．女性向けの腕時計のケースサイズは 26～がある．スマートフォンから入力する方法では，入力が必35mm[12]なので，将来は画面サイズが 1 インチ（25.4mm）

要になるたびにスマートフォンをポケットやカバンから取程度の小型スマートウォッチが販売されると予想される．

り出さなくてはならず，手間と時間がかる．

画面がこれほど小さくなると，現在のスマートウォッチ用スマートウォッチでフリックキーボードを使うことは可

文字入力手法ではキーが小さくなりすぎて，誤入力が増え，能だが，4 行×5 列のキーを並べる必要があるため，キーが入力速度が低下する．そこで，小型丸型画面でも安定して小さくなりすぎて誤入力が多発する．また，画面の大半が使用できる，キーの数が少ない文字入力手法を開発する．

キーボードで占有されてしまう．例えば，Google 日本語入力[5]のフリックキーボードをスマートウォッチに表示すると，画面の 90%が占有されてしまう[1]．

2. 先行研究
図 1 から図 4 に秋田らが開発した SliT[1]の画面レイアウ

秋田らの報告[1]によれば，スマートウォッチ専用のキートを示す．図 1 は文字入力を始める前の待機状態の画面で，ボードとして，8 方向のフリックを使うことでキーの数を画面の縁から 2mm の領域を 45 度刻みに分割して，それぞ減らした手法（FlickKey Mini Keyboard[6]など）や画面の周れをキーとしている．キーの幅をこれほど狭くできるのは，囲にキーを配置する手法（TouchOne Keyboard[7]，HARI キ

キーをスライドインで選択するためである．スライドインーボード[8]，黒電話フリック[9]など）が開発されているが，とは，画面の外にタッチした指をそのまま画面内に滑り入

いずれも 10 個以上のキーを必要とする．また，各キーにはれる動作で，指先が確実にキーを横切るため，狭い幅でもタッチで選択できる大きさが必要となる．このため，画面通過を検出できる．キーの数を減らすため，左下の区画か占有率が 50%を上回っている．5-TILES[10]では，角型画面

ら時計回りに，１つのキーに平仮名を 2 行ずつ割り当ててでは占有率は 30％程度に下がるが，横に 5 つ並べたキーをいる．右下の区画には記号モードと英数モードを切り替え使い，指をタッチする位置と離す位置の組み合わせで文字る機能を割り当ている．下辺は 90 度の範囲を 3 分割し，左を選択する方法であるため，丸型画面だと占有率が上がる．

から，Backspace(BS)，Space(SP)，Enter(ENT)を割り当ててZoomBoard[11]のようにキーボードを段階的に拡大している．

から文字を選ぶ手法では，キーの大きさは確保できるが，行と段を順に指定することで平仮名１文字を入力する．

縮小された QWERTY キーボードを表示するために，画面

図 1 で入力したい文字の行が書かれた区画からスライドイの半分程度を使っている．

ンする．指先が区画を横切ると，画面が図 2 のように二分秋田ら[1]が開発した SliT はキーの幅を狭くできる手法

割され，スライドインした区画に割り当てられている行が†1 名城大学
Meijo University© 2021 Information Processing Society of Japan406

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3.1 初期画面
提案手法の初期画面を図 5 に示す．行選択では，小さな画面でもキーを指先の幅より長くするため，キー1 区画あたりの角度を 90 度（秋田らの手法の 2 倍）とする．画面の直径が 1 インチでもキーの長さは 17mm となり，指先より大きいため，容易に選択できる．なお，提案手法では，画面に内接する正方形を文章表示領域とし，残りをキー領域としている．SliT と同様に画面の周囲の幅一定の領域をキ
図 1

SliT の初期画面

図 2

スライドインをーとした方が画面占有率は下がるが，文字表示領域が円型行った時の画面だと使い勝手が悪いので，矩形で最大面積とするために，このレイアウトを採用している．
キーの数の減少は，1 つのキーに 5 つの行を割り当てることで補う．左区画に平仮名の“あ行”から“な行”を，上区画に“は行”から“わ行”を割り当てる．1 区画に 4 行とすることも可能だが，50 音の 10 行を 4 行，4 行，2 行に分けるのでは，区切りが分かりづらい．前半と後半の 5 行ずつが日常的な分け方なので， 1 区画に 5 行としている．
右区画には英数モードに切り替える機能を割り当てる．ま図 3“た行”選択時の画面

図 4“た行”に属する段の選択画面

た，下区画には Backspace（BS），Space（SP），Enter（ENT）の制御キーを割り当てる．

１つずつ表示される．指を画面に触れたまま選びたい行の領域に移動すると，図 3 のように領域が緑色に変わる．この状態で指を離せばその行が選択できる．スライドインの区画を間違えても，スライドインした区画から画面外へ指を滑り出すことで，初期画面に戻ることができる．
次に段を選択する．行を選択すると，図 4 のように画面が 8 方向に分割される．そこに，選択した行に属する文字が，左の区画を“あ段”として時計回りに 1 文字ずつ表示される．このいずれかをタップして，書かれた文字を入力

図 5

提案手法の初期画面

図 6

左区画からスライドインを行った後の画面する．このように，入力を行と段の 2 段階に分けて，画面に同時に表示するキーを減らすことで，それぞれのキーの大きさを確保している．
SliT では，行選択画面，段選択画面の両方で，画面の周囲を 45 度ずつ分割して，キーとしている．直径 1.5 インチの画面では，キーの長さは約 15mm となるため，指先の大きさ（約 10mm）より大きい．しかし，画面の直径が 1 インチ以下になると，キーの幅は 10mm 未満となり，選択時に指で隠されてしまう．このため，隣のキーを誤ってタップするなどのファットフィンガー問題が起こりやすくなり，誤入力が増える．

3. 提案手法

図 7

中心の領域を選択

図 8

画面周囲の領域を選択

3.2 行選択
初期画面において，入力したい行を含むキーを横切るよ

本研究では，秋田らの手法のキー配置と文字選択のジェうにスライドインを行う．指がキーを横切ると，画面が替スチャーを改め，直径 1 インチの画面に対応できる文字入わり，キーに割り当てられていた 5 行が表示される．図 6

力手法を開発する．秋田らの手法と同様に，平仮名 1 文字

は左側からスライドインした場合の画面で，中央に“あ”を行と段を順に指定して入力する．

が，左，上，右，下には，それぞれ“か”“さ”“た”“な”が表示されている．この図は右利き（右手で入力する）場© 2021 Information Processing Society of Japan407

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合の文字配置である．指が右下から画面に触るため，指先で隠されにくい場所に文字を表示している．
指先が中央の白色の領域内にあれば，背景が緑色に変わる（図 7）．この状態で指を離せば“あ行”が選択できる．
他の行は，それぞれの名称が書かれた区画からスライドアウトする（指先を画面にタッチしたまま画面の外に滑り出す）ことで選択する．いずれの区画も，中央の領域と同様に，指が触れているときは領域の色が緑色に変化する．図8 は“た行”の領域に指が触れているときの表示である．
スライドアウトでは，指先が確実に画面の縁を通過するた

図 9“た行”に属する

図 10

段選択の画面中央付近と四隅のボタンの指検出領域

め，キーの幅を狭くしても通過を検出できる．画面の直径が 1 インチの場合，画面周囲のキーは余裕を持たせて最も幅が厚い部分が 5mm となるようにデザインしているが，それでも，中央に 15mm×15mm の領域が確保できる．このため，中央の領域内で指を離すことは容易である．
3.3 段選択
行選択が完了すると，段選択に移る．段選択の画面を
図 9 に示す．画面中央に十字キーを配置し，選択した行に属する文字を割り当てる．配置は，フリックキーボードに倣って，中央に“あ段”，左から時計回りに“い段”から“お段”としている．“あ段”はタップで，“い段”から“お段”はフリックで選択する．四隅にはボタンを配置している．
中央の緑の円（文字の選択で最初にタッチする位置）や周囲のボタンは小さく表示されている．しかし，タッチの検出領域は図 10 の赤点線や青点線で囲まれた範囲であり，表示より大きく確保している．これは，表示を小さくすることで，ユーザーに正確なタッチを促すためである．
実際の検出領域の直径は 12mm ある（画面の直径が 1 イ

図 11

派生語の切り替えンチの場合）ので，指先の位置がずれてもタッチは検出さ記内かな連接頻度データ。」[2] に掲載された頻度データれる．中央の領域のタッチが確認された時点で，四隅に配によれば，“っ”の頻度は 1.66%の高い値になっている．

置されたボタンは不要となるため，検出領域が無効化されこのため，清音と同じコストで選択できるようにボタンにる．このため，フリック動作で指がボタンの指検出領域内割り当てている．同じく，先行研究で“ぱ行”を入力するに侵入しても，ボタンが誤選択されることはない．また，には，濁音ボタンを 2 回押す必要があった（表示は“は赤点線内のどこにタッチしても，上下左右に指を動かすス行”→“ば行”→“ぱ行”と変わる）．一度で切り替えらペースが残るため，4 方向のフリックが検出できない事態れるようにすることと，濁音／半濁音の選択間違いを防ぐにはならない．

ために，ボタンを分けている．

左下のボタンには，文字入力をキャンセルして初期画面

3.4 制御キーの入力に戻る機能を，右下のボタンには，濁音と清音を切り替え初期画面（図 5）で“BS/SP/る機能を，右上には“い段”の文字の後に“ゃ”などの拗

ENT ” と 書 かれ て い る 区 画

音を追加した表示に切り替えるボタンを割り当てる．これ（画面下側の区画）からスラらのボタンはいずれもタップで選択する．ボタンを押したイドインする．スライドイン

ときの表示の遷移を図 11 に示す．

で指が画面の縁を通 過する

左上のボタンには，“た行”のときに“っ”（小文字）をと，表示が図 12 に切り替わ入力する機能と，“は行”を半濁音に切り替える機能を割る．Backspace(BS)は左区画，り当てる．先行研究で“っ”を入力するには，“ちゃ”のSpace(SP) は 中 央 区 画 ，ボタンで表示を切り替えてから選択する必要があった．しEnter(ENT)は右区画に配置さかし，Web サイト「452 万文字分の、はてなダイアリー日© 2021 Information Processing Society of Japan

図 12

制御キーの入力画面

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れており，このいずれかの方向へスライドアウトを行うと，の単語が 1 語ずつ平仮名で表示される（図 14）ので，その任意の制御コードが入力できる．平仮名入力のときと同様単語を入力する．被験者が入力した文字は課題の下に並べに，指が触れている領域は背景の色が緑に変わる．また，て表示される．1 語の入力が終わったら“ENT”を入力し何も書かれていないキーで指を離すと初期画面に戻り，制て，単語の入力を確定する．
“ENT”を入力すると，次の単御コードは入力されない．

語が表示される．5 単語入力すると 1 回の課題が終了する．

4. 初心者の入力速度の評価

3 分休憩をはさんで課題を 10 回行い，それぞれで入力時間と誤入力率を計測した．

4.1 実験の目的

課題で使う単語は国立

スマートウォッチでの文字入力は短い文の入力に使わ国語 研究 所の 現代 日本語れることが多いと考えられるので，使用時間も短くなる．

書き言葉均衡コーパス

このため，使い始めから簡単に文字入力を行えることが重（BCCWJ）の頻度リスト要であると考えた．そこで，提案手法を知らない大学生 5[3]から選択した．まず，数名(男性 4 名・女性 1 名，年齢 20～22 歳)を対象に，入力速詞・ 助数 詞を 除い た名詞

度と誤入力率の変化を調べた．これらの学生はいずれも，で，平仮名で 4，5，6 文字

スマートフォンの使い方は熟知しているが，スマートウォとなる単語を，頻度が高いッチを使った経験はない．

順にそれぞれ 100 語ずつ抽

4.2 実験環境

図 14

実験中の画面出する．次に，平仮名表記提案するシステムをが同じになる単語（「九州」と「吸収」のような読みが同じ

Android Wear で作成し，スマ単語）を 1 語に統合する．このとき，統合後の単語の頻度ートウォッチに実装した．実は，統合した単語の頻度の合計とする．4，5，6 文字のそれ

験には丸型スマートウォッ

ぞれのリストから頻度が上位の 50 語を選ぶ．このように

チ Fossil Sport FTW6024（画して求めた合計 150 語を出題対象とする．一度出題された

面サイズ：1.22 インチ，画素

単語はその都度リストに記録し，各課題の開始時にこれら数 390×390）を使用する．図の単語を参照して出題候補から除外する．その後，出題候13 にその画像を示す．提案手法は 1 インチの画面を前提

図 13に設計しているため，実験に実験に使用したスマートウォッチ使うスマートウォッチに表示すると，入力画面の周囲に何補の単語をプログラム上でシャッフルし，ランダムに出題する．このため，被験者ごとに出題する単語の順番は違い，合計の文字数も異なる．また，いずれの被験者もすべての課題を通して同じ単語が出題されることはない．

も表示されない領域が残る．この部分を隠す目的と，余計実験システムには画面をタップした時刻や入力した文な動作を防ぐ目的で，リング状のカバーで覆っている．カ

字を記録するログ機能が実装されている．このログから，バーは樹脂製で，1mm の厚さがあるため，カバーの部分を単語ごとに，課題が表示された時刻と Enter が入力された

触ってもタッチ入力は発生しない．これを利き手ではない時刻を求める．この時間差を 1 語の入力時間とし，各語の腕に装着し，自然な姿勢で椅子に座る．そして，装着した入力時間を合計したものを課題の入力時間とする．このた腕を机に置くようにして，利き手で画面を操作する．どの

め，入力時間には修正の時間（Backspace による消去や入力指を使うかは被験者が決める．のやり直しの時間）も含まれている．課題で入力した文字

4.3

数を課題の入力時間（秒）で割って 60 を掛けることで，1

実験方法

実験手順を以下に示す．

分間あたりの入力文字数（Characters Per Minute, CPM）を算(1)

操作方法の説明を受ける（説明時間は約 5 分）

(2)

5 つの単語を平仮名で入力する課題を行う(3)

3 分間休憩する

たが修正された文字数と最後まで修正されなかった文字数(4)(2)～(3)を合計 10 回繰り返すの合計を課題の文字数で割った値（Total Error Rate[4]）で評

最初に Power Point のスライドと動画を使って，被験者にシステムの操作方法と実験方法を説明する．この時，でき出する．
誤入力率も同様に評価する．誤入力率は，誤って入力し価する．
4.4

実験結果

る限り正しく文字を入力するように依頼した．その後，ス5 名の被験者の入力速度を平均することで課題ごとの平マートウォッチを利き腕と反対の手首にはめ，課題に取り均入力速度を，各被験者の誤入力率を平均することで，課組んでもらう．事前には一切の操作練習を行わない．

題ごとの平均誤入力率を求めた．図 15 に平均入力速度を，画面の中央（テキストを表示する領域）をタップすることで，実験が始まる．スマートウォッチの画面上部に課題© 2021 Information Processing Society of Japan

図 16 に平均誤入力率を示している．図 17 と図 18 は被験者ごとの入力速度と誤入力率である．

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平均入力速度は 1 回目が 12.5CPM であったのに対し，10がっているが，おおむね単調に増加している．平均誤入力回目では 23.1CPM まで上昇している．途中で一度速度が下率は 1 回目が 9.2%であったのに対し，最も誤入力が少ない
4 回目は 1.7%まで減少した．5 回目は大きく増えたが，その後は単調に減少し 2％程度に落ち着いている．
入力速度が上がる要因として，次の 2 つが考えられる．
1 つ目は，キーの配置を覚えることで選択したいキーを探す時間が減り，動作の始まりが早くなったこと，2 つ目は，操作に慣れたことで指先を動かす速度が速くなったことである．先に配置を覚えると，キーの選択が正確になるため，入力速度と誤入力は並んで向上すると予想される．しかし，先に指先の動きが速くなると，間違った位置に触れてしま

図 15

短期実験の平均入力速度

う誤入力が増え，一時的に速度が低下する予想される．どちらが先かは被験者により異なるので，誤入力率がばらつく原因となる．
図 18 の被験者別の誤入力率のグラフでは，被験者 A の5 回目の課題の誤入力率が 18.2%，被験者 C は 18.5%と飛びぬけた値となっている．残りの 3 名は，B が 0.0%，D が4.0%，E が 0.0%なので，A と C の 2 名が極端に多くの誤入力をしたことで，平均誤入力率が増えている．被験者 C の誤入力率は 6 回目以降順調に低下し，8 回目以降は 0 となっていることから，慣れる過程で動きが雑になって誤入力が増えたものと思われる．また，被験者 A では 5 回目から

図 16

短期実験の平均誤入力率

7 回目までの 3 課題で値が高いが，その後は低い値に戻っている．この間も入力速度は増えているため，指の動きが速くなる過程で生じた一過性の現象だと思われる．この 2名の入力速度は平均して他の 3 名より速いので，誤入力の増加による速度の低下が平均速度の変化に影響している．
10 回の課題の合計文字数の平均は約 245 文字で，入力時間の平均は約 844 秒である．この時点の入力速度は，初めて触った時と比べて約 1.8 倍に向上し，誤入力率は 1.6%まで低下している．この結果から，提案手法の入力方法は理解が容易であると考えられる．

5. 30 日実験
図 17

短期実験の被験者ごとの入力速度

5.1 実験方法
5.1 節では初心者の短期間での使い勝手の変化を調べたが，10 回目の実験においても入力速度と誤入力率はまだ向上傾向にある．そこで，毎日 1 回 10 単語ずつ入力する課題を 30 日間にわたって行い，長い期間における変化を調べた．この実験条件は，スマートウォッチでメールの返信等の短い入力を日々行う場面を想定している．
被験者 21～22 歳の男子大学生 3 名で，この実験でシステムを初めて使う（4 節の実験には参加していない）．課題は被験者の都合がつく時間に行っている．課題の単語は 5.1
節の実験と同じ方法で選んでいる．同じ単語を繰り返し入力すると，指の動きをパターンとして覚えてしまい，入力が速くなる可能性がある．このため，実験期間を通して各

図 18

短期実験の被験者ごとの誤入力率© 2021 Information Processing Society of Japan

単語の出題回数を 1 回以下に制限している．実験には 4 章

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IPSJ Interaction 2021と同じスマートウォッチを使用している．
5.2 実験結果
被験者 3 名の平均入力速度の変化を図 19 に，平均誤入力率の変化を図 20 に示す．図 19 中の点線は入力速度を対数近似した曲線(𝑦 = 5.99 × ln 𝑥 + 11.67)である．
1 日 2 分程度の短い利用時間でも速度が向上している．
1 日目の入力速度は 12.5CPM だが，21 日目には最高値の34.9CPM に到達している．その後は 30CPM 付近で推移している．日々の入力速度は変動しているが，近似曲線によると，35CPM 付近で速度が頭打ちとなる．

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6. まとめ本研究では画面の直径が 1 インチのスマートウォッチに適用可能な文字入力手法を開発した．約 10mm の幅がある
指でタッチ入力を行うために，初期画面ではキーの数を４つに減らしている．平仮名 10 行を前半（あ～な行）と後半（は～わ行）に分け，それぞれをキーに割り当てる．スライドインで一方のグループを選択し，画面中央で指を離す，または，上下左右にスライドアウトすることでその中の 1つを選択する．スライドアウトにより選択に必要なキーの幅を狭めている．4 つのキーと 5 種類のストロークジェス
チャーを組み合わせて，行の選択，モードの切り替え，制御コードの入力を行う．段選択でも，画面中央からのフリックと四隅のボタンを使い分けることで，少ないタッチ位置で平仮名を入力できるように工夫している．
本システムを初めて使用する被験者に対して入力速度と誤入力率を調べる評価実験を行った．初心者実験では，約 14 分の使用で 23.1[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 3%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，30 日実験では，いずれの被験者も，総使用時間 1 時間程度で，30[CPM]程度

図 19

30 日実験の平均入力速度の入力速度と 3%程度の誤入力率を達成した．このため，手法に慣れることも速いと考えられる．

参考文献

図 20

30 日実験の平均誤入力率

誤入力率は 1 日目が 10%以上であったのに対し，20 日以降はおおむね 3%前後で推移している．24 日目は 7.6%で，被験者の 2 人が偶然この日に多くミスをしており，ピークとなっている．入力ログによると，一人の被験者では行選択の誤りに気づかずにフリックしてしまうことで誤入力となっており，もう一人では，単語の読み間違え（課題“にゅうようじ”を“にゅうじょう”と間違えるなど）で誤入力となっていた．これらは被験者が手法に慣れたことで操作が速くなったが，その代わりに正確さが疎かになったことと，不注意から生じた確認不足といった要因による一時的なものであり，文字入力手法の問題ではない．この日以降は再び 3%前後の誤入力率となっている．30 日間の総入力時間の平均は 62 分 11 秒なので，習熟に要する時間も短いといえる．

© 2021 Information Processing Society of Japan[1] 秋田 他: 画面占有率の低いスマートウォッチ向け文字入力手法, HI 学会論文誌, 21(1), pp.131-140 (2019)[2] 452 万文字分の、はてなダイアリー日記内かな連接頻度デー
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