2013年10月26日土曜日

新キーボード プロジェクト? - 18.8mm改訂版と評価

今回は新キーボードのキーピッチ18.8mm版(L)の改定と評価について、Google+に書き込んでいたものを整理しておきます。

その前に前回、「(エルゴノミックキーボードと)長方形のキーボードとの比較はあまり意味がない」とあっさり書いてしまったので少し補足。エルゴノミック キーボードと長方形のキーボードの一番の違いは、「長方形のキーボードは手および手首をキーボードから浮かせて使うもの」で「エルゴノミック キーボードは手首をパームレストに置いたまま使えるようにしたもの」ということ。「特にコンピュータを長時間操作するときは、…手および手首をキーボードから浮かせた状態で入力します。…てのひらや手首をパームレストなどに載せた状態で入力しないでください。」[1]というのが長方形のキーボードの正しい使い方ですね。

Escudoウェブブラウザはバージョン0.4.0を今週リリースしました。修正内容については前々回まとめた通りのものになっています。0.4.1の計画についてはまた別にまとめていきます。

コストのお話


キーボード、自作するといくらかかるの?という心配があるようなので参考までにMXスイッチを使って18.8mmのキーピッチで作るとすると、

  • キースイッチ(87個以上)  6,500円位
  • キーキャップ一式 4,000円位
  • 感光基板(2, 3枚) 3,800円位 (基板を自分で作る場合)
  • USBマイコン(PIC18F4550等) 370円
  • コンデンサー, 抵抗, LED, 配線ケーブル等 1,000円位

といった感じになります。18.8mm以外のキーピッチを使う場合は、キーキャップの入手や加工が結構手間になります。MXスイッチのかわりにもっと小さなタクトスイッチとかもあるのですが、それだとキータッチや寿命に不安があったります(4代目が使えなくなった原因)。

というわけで、失敗せずに作れると合計16,000円位といったところでしょうか。ただ感光基板を自分で作る場合、というのがちょっと罠ですね。欲しい人を集められたり、予算に余裕があればP板.comとかで作ってもらう方がいいと思います。あとはパターン設計とかハンダ付けとか根気と時間です(笑)。マイコンはキーボード用のソースコードが配布されているのでそれをちょっとカスタマイズできるくらいのプログラミング(C言語)ができれば大丈夫です。それから本当に最初はハンダごてとかPICライタとか多少出費がかかります。

さらに格好のよいハウジングがほしいときは、3D CADでSTLデータを作って、光造形屋さんに頼むか、流行りの3D プリンタで自作!

4代目TRONキーボード用のハウジングデータ

ここまでやるとキーボード1台には高すぎですね f^_^;;

18.8mm(L)改定版


部材的にはやっぱりフルピッチ版以外はちょっと…、ということで18.8mm版を再調整しました。設計方針は、両端小指部分は手の小さい人は手のひら側面を軸に腕を回転して使ってもらうことにすることで妥協するかわりに、本来17mm版向きの手の大きさのひとも無理なく使えるようにする、というもの。18.8mm版しか作れなくても、手に合う人を最大限増やそう、と。


気をつけたのは、
  1. あまりにエルゴノミック、エルゴノミックしすぎないようにする、
  2. メインの左上1から右下Bまでの5x4キーの範囲では手の小さい人に支障がないように特に5キーが離れすぎないようにする、
といった点。また逆に手の横幅が大きい人のことも考えて、指を開く角度を17mm版よりもすこし小さくしてあります。

17mm版(M)との比較


17mm版(M)との比較

17mm版と比較すると、上端のラインはほぼ一致していることがわかります。今回の18.8mm版は人差し指の2列が1/4ピッチほど上下にずれた形状になっていて、手の小さい人でも5, 6キーに指が届きやすいようになっています。

そのかわり4段目のZXCVBはややキーの上側を押すことになりそうです。これは悪いことばかりではなくて、手の小さい人だとフルピッチの4段目をタイプするとき指先がキーボード面とかなり垂直に近い角度になってしまうので、爪が当たらないようにスイッチの上側を押す方がよいかな、というのがあったりします。(キーキャップの形状もかなり影響しそうですが。)

Microsoft Sculpt Ergonomicとの比較


Microsoft社の公式ブログ[2]の写真を製品の寸法にあわせて加工したものに、18.8mm版の平面図を重ねてみました。

Microsoft Sculpt Ergonomicとの比較

可能な範囲で人差し指のキーを下げている新キーボードの形状が分かるでしょうか。(新キーボード、横幅が広く見えますが、実際にはTRONキーボードのように中央方向に向かって傾斜していくので、実際に上から見たときはもう少し狭く見えると思います。)

キーボードの立体的な形状までMicrosoft Sculpt Ergonomicくらい工夫できていると、このフルピッチならすこし手が小さくても全部のキーにちゃんと指が届きそうです。

Truly Ergonomicとの比較


同じくフルピッチのエルゴノミック キーボード、Truly Ergonomic [3]との比較です。実物を見たことがないので公式サイトの写真を製品の寸法に合わせて加工したものの上に新キーボードの平面図を重ねてみました。

Truly Ergonomicとの比較

人差し指と親指の考え方にちょっと相違があると思うけれど、それ以外はよくにています。実際にTruly Ergonomicを回転させて比較すると、違いはもうミリ単位になってきています。(フルピッチで作ると、もうそんなにデザイン的な余裕がありません。)

Truly Ergonomicを回転させて比較

全体的にハの字形状の角度の違いや、各列の角度の設定が、新キーボードの方がより手の小さい人向けに合わせている感じだと思います。このあたり、mm単位の指の長さ違いで日本人の人口のカバー率が何十%も変わったりする[4]ので手を抜けないところです。

ちなみに人差し指の部分は、新キーボード < Sculpt Ergonomic < Truly Ergonomicの順で数ミリずつ上に上がっていっている感じですね。実におもしろい。 :P

余談: 僕の予想では人差し指が7.8cm以上あるひとならTruly Ergonomicはかなりいいんじゃないかと思います。新キーボードと重ならない上段両端の4キーは小指はムリでも薬指が届くと思うので、そっちはそんなに心配いらないんじゃなかな、と思います。念のため。

手のサイズに合わないエルゴノミック キーボードを使うのはよくない


ここまで手の小さい人、大きい人、何ミリ上とか下とか細かいことを書いているなぁ、という印象のひとも多いと思います。watchmonoのTruly Ergonomicのレビュー[5]でも「特に手が小さい人は、打ちづらいキーがある→手・腕を動してしまう→全然エルゴノミクスじゃないすか!や だー!・・・・って事になりかねない」と書いてあったりします。

ということで手の小さめの人がどんな手の動きをしているか、というのを示してみたの下図です。マゼンダの枠が薬指・小指を使うときの理想的な手の位置で、グリーンの枠が人差し指・中指・親指を使う時の理想的な手の位置です。人差し指を使うときは手首をやや外側にひねって、腕を少し前に出すような動作が必要になります。これをエルゴノミックだからと手首を置いたままやっていたらレビューのような感想そのままになるんじゃないかと思います。(手の大きい人なら、こうはならないと思います。念のため。)

サイズの合わないエルゴノミックキーボードを無理に使おうとすると

なのでオリジナルのTRON キーボードではL・M・Sとか異なるサイズのキーボードを用意したい、ということになっていました(実際には1サイズしか出ていないそうです[6])。現状ではあまり数がでないエルゴノミック キーボードをさらに数サイズ量産するというのは、ビジネスとしては厳しすぎるのでどれか1サイズで、ということになってしまうのは仕方のないところがあるかもしれませんね。そこで最大公約数みたいなのを探さないといけない、というのはなかなか大変です。

コスト的に可能なら機構的に各指のキーのブロックの位置をCyborgマウスのように調整できるといいかもしれませんね。最悪人差し指のブロックだけでも上下方向に10mmぐらい調整できればかなり違うと思います。(これだけでも機構の他に、基板が1〜2枚増えてなかなかチャレンジングです^^; )

ハウジング


今回、考えているハウジングのおおまかな形状は下図のようなイメージです。

ハウジングのイメージ

最近は昔と違ってキーボードは手前がやや高めで奥に行くほど低くなっていく逆傾斜がかかっている方が手首に負担が掛からなくてよいと考えられている様子です(難点はキートップの字が読みにくい、ということなのだけれど、エルゴノミックを使う人はタッチタイプ前提なのでたぶん問題ない筈)。その場合、パームレストが必須になるので図のように左右下に貼り出した感じになって、TRONキーボードと似ているけれど、傾き方が逆という感じです。

これくらいの形状だと、安く作りたければアクリル板と接着剤でだいたいつくれそうですね。凝るのであれば、カウンタックのリアのようなデザインを取り入れると欲しくなりそうです、たぶん :P

まとめ


というわけで、先日購入したSculpt Ergonomicをしばらく使っていたのですが、本当に微妙に自分の手のサイズに合っていない感じで、このまま使い続けていると新キーボードをすぐにでも作りたくなってしまいそうだったので、ひとまずまだ使えそうな3代目の自作TRONキーボードをひっぱりだしてきてしまいました f^_^;;

3代目自作TRONキーボード

これは2005年ごろに マジェスタッチを分解して部品だけ取ってキーピッチ16mmで組み直したもので、それから3年くらい使っていました。MX茶軸スイッチは8年くらいたった今でも劣化している感じはなくてさすがです。TRONキーボードの16mmピッチは小指の部分が自分の手に合っていないのだけれど、しばらくはこれで我慢。

時間があったらkicadをちょっと試してみたかったりするのだけれども(笑)


[1] http://windows.microsoft.com/ja-jp/windows/using-keyboard#using-keyboard=windows-vista
[2] http://blogs.technet.com/b/firehose/archive/2013/08/13/work-a-pain-new-sculpt-ergonomic-desktop-keyboard-combines-looks-and-comfort.aspx
[3] http://www.trulyergonomic.com/
[4] http://riodb.ibase.aist.go.jp/dhbodydb/hand/data/list.html
[5] http://watchmonoblog.blog71.fc2.com/blog-entry-2775.html
[6] http://ja.wikipedia.org/wiki/TRONプロジェクト

2013年10月15日火曜日

新キーボード プロジェクト? - 評価

今回は、前回に引き続き新キーボードのキーピッチ18.8mm版(L)と17mm版(M)がまとまってきたので、そのお披露目と評価です。内容はGoogle+に書き込んでいたものを整理したものです。

18.8mm版(L)


18.8mm版
全幅はA4サイズよりも若干大きい315mm。フルピッチのふつうサイズのキーボードで問題なくキーに指が届く人にはもともとエルゴノミック キーボードの利点を訴求しにくいという課題がありますが、これくらいやるとゲーミング キーボードにどうでしょう(笑)?ハウジングはシボレー・コルベット3代目 C3型のボンネットまわり風にするとよく合うと思います。

とは言っても、キーの物理的な配置は真面目にしているので、意外と手の小さめの人にも合います。

17mm版(M)


17mm版

今回の本命はこちらのキーピッチ17mm版です。前回の今風に作るとしたら…』ということで描いたイメージ図に合わせて、エルゴノミック キーボードにありがちな「何だこりゃ?」感をなるべく抑えてみました。各キーの傾斜は18.8mm版と共通になっています。

全幅は288mmとA4サイズに収まる大きさです。一般的なフルピッチのキーボードの全幅18.8*15=282mmとほとんど同じなので、11インチクラスのノートパソコンから合わせられそうなサイズになっています。

キーピッチを小さくするとデザインの自由度はあがる一方、あんまり指が窮屈にならないように気をつけないといけないのが難しいところです。この17mm版は、同じ指用のキーピッチは17mmですが、異なる指間では一番狭いX - C間で18mmあるので、手の小さい人から平均的な大きさの手の人まで使えるサイズだと思います。

評価


今回は試作前に17mm版を既存のキーボードと比較してみたいと思います。比較対象は、オリジナルのTRONキーボードMicrosoft Sculpt Ergonomicキーボード、μTRONキーボードの3種類です。(以下、比較写真の17mm版は上図の現行案より1つ前のバージョンになっています。)

TRONキーボードとの比較


キーピッチ16mmのTRONキーボード[1]の比較してみます。

TRONキーボードとの比較

まずは、親指、中指、薬指、カーソルについてはほぼ完全に重なります。基本的にTRONキーボードに小指の部分以外まったく不満がなかったのがうなずける結果と言えそうです。(今回TRONキーボードの寸法を計測してこうしたのではなくて、18.8mm版で最適化した角度をそのまま17mmにもってきたらこうなった、というのが興味深いところです。)

人差し指については新キーボードはTRONキーボードよりさらに傾斜がかかっているので完全には重なりません。ただ面白いのは、TRONキーボードのKとXキー(TRONはDvorakが標準)は重なっているというところ。TRONキーボードで一見無駄にJとKキーの間にスペースがあるように見えるのは、中指と人差し指がそこで窮屈にならないように配慮していたからだ、ということが分かります。逆に新キーボードの4と5キーは半ピッチずらしたほうが小さめの手の人には優しくなりそうです。

中央上段のTRONキーボードの×キー(Tabキーの上側)はちょっと指が届きにくい位置にある。比較的初期のTRONキーボードだとこのキーが×キーではなくてTabキーだった時期があります。ひと呼吸おくキーと見るか、打ちやすくあるべきキーと見るか、みたいなちょっとした考え方の違いがありそうに思います。

TRONキーボードの小指部分、僕が前回指が届きにくいと書いていた上段2つのキーは16mmピッチではぎりぎりの位置から若干はみ出していることがわかります(新キーボードは最初は外側は1キーのみにしていたのを2キーにしているので、これで結構ギリギリだという点に注意。僕の手の場合だとTRONキーボードは15mmピッチにしないと小指がつらい理由はここだったわけです)。

それから新キーボードで新設した最下段端のCtrlキーとTRONキーボードの命令キーは割と似た位置づけのキーだということがわかります。このキーは小指ではなくて手のひらでポンと押すようにするとスムーズに使えます。(新キーボードは2キー実は多いのでこのキーはなくてもという説もあります。)

というわけで、新キーボードはTRONキーボードよりも1mm広いキーピッチで同じ指の可動範囲の中に同数のキーをまとめられていることがわかりました。TRONキーボードは小指に多少負担がかかることをたぶん承知の上でどうして1のキーをQWERTYキーボードのQの位置へ持ってきたんだろう?というのがすこし不思議な感じがしますね。

Microsoft Sculpt Ergonomic キーボードとの比較


Microsoft Sculpt Ergonomic キーボードと比較してみます。

Microsoft Sculpt Ergonomic キーボードとの比較

フルピッチだと、「6まで人差し指が届かないです」とか、「1を小指でとかムリ」、みたいな人が多いのがよくわかるんじゃないかと思います。

とは言えSculpt Ergonomicキーボードのキーの並ぶ曲線の描き方はなかなか綺麗です。大きめの手のひとにはまったく問題ない空間的な設計になっていると思います。

それから新キーボードのカーソルとか親指キーとかが実はそんなにスペースをとっているわけではないこともわかるかと思います。パームレストにも写真右下の Altキー以外はあたりません(デザイン的なことがなければ、実際にはAltキー下にまでパームレストはいらないですね)。

立体的な形状はSculpt Ergonomicキーボードは本当によく出来ているので、そのまま新キーボード版を作ってほしいくらいです(笑)。

μTRONキーボードとの比較


長方形のキーボードとの比較はあまり意味がないのですが参考までに、同じキーピッチ17mmのμTRONキーボード[2]と比較してみます。

μTRONキーボードとの比較

単にキーピッチを19mmから17mmに小さくする、というだけでは、オリジナルのTRONキーボードが解決したような1や6に指が届くキーボードにはならないことがわかります。1や6キーのカバー率はキーピッチ19mmのMicrosoft Sculpt Ergonomicキーボードの方がむしろ少し優れていそうです。キーピッチよりもキーの物理的な配置を見なおした方が人の手には優しいということが言えそうです。

なおμTRONキーボードは『コンパクトにして持ち運べるように』[3]という狙いがあったようなので、こういう長方形の配置を選択したのではないかな、と思います。Microsoft Sculpt Ergonomicキーボードはエルゴノミック キーボードの中では小さい方ですが、持ち運ぶにはちょっと大きいかもしれないですね。

でもμTRONキーボード、縦に1段分大きくなってもいいからもっとオリジナルのTRONキーボードに近いものにしてほしかったな、と思うのでありました(笑)。

微調整


以上の評価から、新キーボードは数字の4, 5キーの位置がまだ指が届きにくい人がいる可能性がありそうなことがわかりました。また、カーソルキーの横のキーピッチが17mmだとやや指が窮屈で、ゲームのようなずっとカーソルキーに指を置いたままの使い方には不向きです。

そこでこの2点を調整したものが最初に紹介した17mmの現行版になります。現行版とTRONキーボードとを比較したのが下図です。4, 5キーについてより良好に指の可動範囲をカバーできていることがわかります。またカーソルキーについては、横のキーピッチを19mmに拡げてあります。

17mm現行版とTRONキーボードの比較

キーアサイン


今回キー数は101キーボードにWindowsキー2個とメニューキーを追加した104キーボードを念頭にしています。WindowsキーはUbuntuとかを使っている時も実は便利だったりしますね(個人的にはWindows 8よりもうまく使っていると思うくらいです)。テンキー、ファンクションキー、PrtScn, ScrLk, Pauseはどこでも好きなところに置いて下さい。ただテンキーはともかく他は取られると困ります。

QWERTYの場合、キーアサインの1案としては以下のような案が考えられます。`, [, ], \の4キーをどうするかが悩むところです。

キーアサイン案(QWERTY)

TRON配列の場合はそのまま使ってください!TRONキーボードとキー数を同一にするために当初案より実はキーを2つ増やしてあります(Ins, Delはなかったのでした) 。指を広い範囲に動かさずにカナを直接1文字ずつ入力できるのは意外と気持ちがいいものですよ(ただし、親指のShiftキーは必須)。

余談:  JIS配列は僕が日頃一切使っていないのでよくわかりませんが、増えた[ム]と[ロ]は[Ins], [Del]の部分を使うといいと思います。変換、無変換、ひらがな、については「漢字変換なんて変換キーじゃなくって、スペース・キーでいいじゃん」という意見が昔からありますけれど、どうでしょうね。

まとめ


というわけで連休中の息抜きの筈が思った以上にはまってしまったのでした。本当はひとつ試作してみたいのだけれど、それよりもキーボード メーカーさんに安く大量に作ってもらえるのが一番ですよね。どうでしょうか?


参考文献

[1] TRONキーボード・トレーナー, TRONWARE VOL.8, パーソナルメディア, 1991.
[2] http://www.personal-media.co.jp/utronkb/keylayout.html
[3] TRONキーボード再び, 坂村健, TRONWARE Vol. 100, パーソナルメディア, p.128, 2006.


2013年10月13日日曜日

新キーボード プロジェクト?

今回はキーボードのお話。僕はμではなくてオリジナルのTRONキーボードが好きで、でももう売っていないので仕方なくこれまで4台くらい自作して使っていたりします。



自作tron風キーボード(4代目)

ただこの4代目もスイッチがだいぶ劣化してきてしまって、先日Microsoft社のSculpt Ergonomic Keyboardに置き換えました(基板からになるので自作には結構時間がかかるのです)。そうすると気になる箇所が色々出てきてしまって、またキーボード熱が出てきてしまいました。そんなときにKeyboard.IOというプロジェクトがあるのを知って、改めてちょっとキーボードどうしよう、というお話をFacebookの方に書いていたのですが、長くなってしまったのでこちらにまとめておくことにしました。

エルゴノミック キーボード


ふつうのただの長方形のなかにキーを敷き詰めたキーボードと違って、人の手の形などを考慮したキーボードはエルゴノミック キーボードと呼ばれています。日本ではもう30年くらい前からM式とかTRONキーボードとかがある(あった)のだけれど、残念ながらほとんど普及していなくて、海外のKinesisやMicrosoft社のNatural keyboardなどが入手しやすいタイプのものになります。

キーボードにこだわる人には、キーボードのスイッチ自体の良し悪しを大切にする人と、キーの配置を気にする人と、キーへの文字の割り当てにこだわる人の3種類がある感じです。REALFORCEとか茶軸とかいう単語が聞こえたら前者の人たち、エルゴノミックとか人間工学とかいう単語が聞こえたら真ん中の人たち、DvorakとかNicolaとかいった単語が聞こえたら後者の人たちです。Kinesisは茶軸でエルゴノミックで、場合によってはDvorakだったりするので王様みたいな(価格も)ものですね。

そんな中でエルゴノミック キーボードは大抵変てこな形状をしていますが、それはパームレストに手を置いたまま指が届く範囲になるべくキーを置こうとしているからです。

キーの基本配置

TRONキーボード的な発想でふつうに指の届く範囲に主要なキーを置くと上図みたいになります(英語Qwerty配列で)。M式やKeyboard.IOプロジェクトの写真がだいたいこんな雰囲気ですね。キーが縦一列に並んでいたり、文字以外のキーを親指や人差し指に持ってきている時点でもうだいぶ吹っ飛んでますね。

ただPC用のちゃんとしたキーボードとして利用するには、ここからさらにあと4つほど記号キーをどこかに置かないといけないのですが、そこからが難しいところです。大抵のキーボードは余ったキーは右手の小指の外側に置いあります。まぁ、あんまりふだん使わないキーならそれでもいいか、というところしょう。

ただ急進的なエルゴノミック系のキーボードだと、そこを妥協しないでがんばりだすことになります。デザインを左右対称にするのは基本中の基本です(笑)。Truly-Ergonomicキーボードは左側にキーを増やして左右対称にすることでうまく記号キー配置していますね。Kinesisは横を1段増やして5行目に4つの記号キーを持ってきたりしています。ただ中央から遠くにあるキーにはやっぱり小指はなかなか届きません。

とどけ小指!


問題は他の指よりも短い小指です。ふだん1と0は何指でタイプしていますか?教科書的な正解は小指です。でも小指が届かなくて薬指でタイプしている人が結構といると思います。そこで積極的に1と0は簡単に指が届く薬指でタイプしてもらうことにして、小指をより自然な位置で使えるようにキーを配置しなおしたのが下図です(これで4キー届く範囲で増やせます)。


小指のキーを独立させて記号キーを配置
どっかで見たような?TRONキーボードほぼそのまんまになりましたね(笑) TRONキーボードもこのあたり、1と0は薬指でタイプするのを正解にしていそうです。

TRON配列(http://www.um.u-tokyo.ac.jp/DM_CD/DM_TECH/BTRON/PROJ/BTRON.HTM から)

30年ほど前のデザインなのに、TRONキーボード本当に良く出来ていますよね。ただ前の図よりもTRONキーボードはさらに4キー多い所為で小指周りが実はちょっと窮屈になってしまっています(僕の手だとキーピッチを15mmまで小さくしないと、小指の上段の4キーには小指が届きません。これは、TRONキーボードが日本語キーボードとして設計されたので変換、逆変換、英語、日本語と余分にキーを付けないといけなかった所為かなと思います)。それから一番外側のキーをタイプするときは、かなり小指を広げないといけないのもすこしきついところかもしれません。

以上のような点を踏まえて、今風に作るとしたらこんな感じかなー、ということで描いてみたのが下図です。1と0に1段上に上がってもらって、4キー少ない小指のブロックを詰めてみました。こんな感じでコスト度外視でキートップまで扇型でデザインしたバージョンも見てみたい気がします。


もし今風に作るとしたら (左小指の`と\はひっくり返したほうが良さそうです)

清書


落書きだけだと実際の所よくわからない、ということでざっくりと清書してみました。

キーピッチ 17.5mm版

僕の手に合うキーピッチ17.5mmだとだいたいA4横いっぱいの大きさになります。カーソルを除いてすべてのキーにパームレストに手を置いたまま指が届けばOKですがどうでしょう。手の小さな人用にやっぱり15mm版もあった方がいい予感はしています。(逆にこういう手の形に合わせて開いたキーボードは標準的な19mmのキーピッチは相当手が大きい人じゃないと合わないように思います。)

まとめ


なんだかもう5代目をかなり作りたくなってるんですが、まだ時間的にしばらくはSculpt Ergonomic Keyboardを使っていそうな感じです。もし作ってみたい、もう作る、みたいな人がいましたらご一報くださるとかなり嬉しいです。そのときは僕の分も◯△※# :P

# ESウェブブラウザの話題はまた次回に。:-) 

2013.10.14 18.8mm版と17mm版について追記しました。