トラックボール

トラックボールは、ボールが2つの軸を中心に回転するのを検出するセンサーを内蔵したソケットに保持されたボールで構成されるポインティングデバイスです。露出したボールが突き出ている逆さまのボールマウスのようなものです。^{[ 1 ]}ユーザーは親指、指、または手のひらを使ってボールを転がし、画面上のポインタの位置を調整し、指先でボタンを押します。^{[ 2 ]}

ほとんどのトラックボールでは、操作者は指、親指、または手を持ち上げてボール上で位置を変え、回転を続けなければなりませんが、マウスの場合は、マウス自体を持ち上げて位置を変える必要があります。一部のトラックボールは、摩擦が非常に低く、フェノール樹脂などの高密度素材で作られているため、回転させて惰性で転がすことができます。トラックボールのボタンの位置は、マウスのボタンと似ている場合もあれば、ユーザーに合わせて設定できる場合もあります。

CADワークステーションでは、精密な操作を容易にするために大型のトラックボールがよく使われています。タッチパッドが登場する以前は、マウスを操作するデスクスペースがない場合でも、小型のトラックボールがポータブルコンピュータやスマートフォン（ BlackBerryなど）でよく使われていました。小型の「サムボール」の中には、キーボードの側面にクリップで留めるように設計されており、マウスボタンと同じ機能を持つボタンが一体化されているものもあります。^{[ 2 ]}

トラックボールは、第二次世界大戦後のレーダープロットシステム「総合表示システム（CDS）」の一部として、ラルフ・ベンジャミンが英国海軍科学局で働いていたときに発明されました。^{[ 3 ] [ 4 ]}ベンジャミンのプロジェクトでは、アナログコンピュータを使用して、ジョイスティックでユーザーが提供したいくつかの初期入力ポイントに基づいて、目標航空機の将来の位置を計算しました。ベンジャミンは、より洗練された入力デバイスが必要だと感じ、1946年にこの目的のためにローラーボール^{[ 3 ]}と呼ばれるボールトラッカー^{[ 3 ] [ 4 ]}システムを発明しました。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}このデバイスは1947年に特許を取得しましたが^{[ 3 ]}、ゴムでコーティングされた2つの車輪の上を転がる金属ボールを使用したプロトタイプのみが製造され^{[ 4 ]}、このデバイスは軍事機密として保持されました。^{[ 4 ]} CDSの量産バージョンではジョイスティックが使用されました。

CDSシステムはフェランティ・カナダの多くの技術者にも視察され、彼らはカナダに戻り、1952年にカナダ海軍のDATARシステムの開発を開始した。主任設計者のトム・クランストン、フレッド・ロングスタッフ、ケニヨン・テイラーは、標準的な5ピンボウリングボールをローラーとして使用し、トラックボールを主要な入力として選択した。DATARはベンジャミンのディスプレイと概念的には似ていたが、デジタルコンピュータを使用してトラックを計算し、パルス符号変調無線信号を使用してタスクフォース内の他の艦船に結果のデータを送信した。^{[ 5 ]}

DATARのトラックボールは、X方向とY方向にそれぞれ2枚ずつ、計4枚のディスクで動きを検知した。さらに、複数のローラーが機械的な支持を提供した。ボールが転がると、検知ディスクが回転し、外周の接点がワイヤーと周期的に接触することで、ボールの動きに合わせて出力パルスが発生した。このパルス数をカウントすることで、ボールの物理的な動きを検知することができた。

1966年以来、アメリカのオービット・インストゥルメント社は、レーダー飛行管制デスクに組み込まれたトラックボールであるXYボールトラッカーという装置を製造した。 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

ドイツ連邦航空保安研究所（Bundesanstalt für Flugsicherung）の同様のトラックボール装置は、テレフンケン・コンスタンツのライナー・マレブラインを^中心とするチームによって、1965年に始まったテレフンケンのコンピュータインフラストラクチャ（メインフレームTR 440、プロセスコンピュータTR 86、ビデオ端末SIG 100-86 ^）の開発の一環として構築されました^{。[ 8 ]このトラックボールは}ロールクーゲル（ドイツ語で「転がるボール」）と呼ばれていました。少し後になって、この装置を「反転」させるというアイデアから、最初のコンピュータボールマウス（やはりロールクーゲル、モデルRKS 100-86）が導入され、1968年以降、テレフンケンのコンピュータシステム用のライトペンやトラックボールの代替入力装置として提供されました。^{[ 6 ] [ 9 ] [ 10 ]}  

後のトラックボールモデルでは、電気接点の代わりに、小さなスロットが刻まれた光学式チョッパーホイールが採用されました。片側にLEDによる照明、もう片側に光学センサーが配置されており、ホイールの回転によって光が周期的に遮断・開放されるため、センサーが回転を検知して電気パルスを出力します。

マウスは、動きを判定する基本的なシステムは同じでしたが、ボールが机やマウスパッドに接触するという問題がありました。スムーズな動きを実現するために、ボールには滑り止め加工が施されていることが多く、その加工は意図的に粘着性がありました。マウスを転がすと、汚れが付着しやすく、それがシステム内部に引き込まれてチョッパーホイールを詰まらせ、清掃が必要になりました。一方、トラックボールはユーザーの手とのみ接触するため、手は比較的清潔です。1990年代後半には、マウスとトラックボールの両方で、ボール上のドットを追跡する直接光学トラッキングが採用され、滑り止め加工が不要になりました。

現代のマウスと同様に、ほとんどのトラックボールにはスクロール操作を主目的とした補助装置が備わっています。マウスのようにスクロールホイールを備えているものもありますが、最も一般的なのはボールの周囲を回転させる「スクロールリング」です。ケンジントンのSlimBlade Trackballも同様に、ボール自体を3次元で追跡してスクロール操作を行います。

1989年現在2020年代に入ると、ロジクールとケンジントンの2つの大手企業が消費者向けトラックボールを開発・製造するようになったが、ロジクールは製品ラインを2機種に絞り込んだ。その他、小規模な企業も時折トラックボールを製品ラインナップに加えている。マイクロソフトは「Microsoft Trackball Explorer」などの人気モデルを製造していたが、現在はすべての製品の販売を終了している。

大型のトラックボールは、航空管制室のレーダーコンソールや船舶・潜水艦のソナー装置など、コンピュータ化された特殊用途ワークステーションで見られることがあります。現代のこうした機器では、ほとんどの人がマウスの使い方を知っているため、代わりにマウスが使われることもあります。しかし、軍用移動式対空レーダー、民間航空機（エアバスA380やエアバスA350など）、潜水艦ソナーでは、耐久性が高く、緊急時の迅速な使用に適しているため、トラックボールが引き続き使用される傾向があります。大型で精巧に作られたトラックボールは、高精度な作業を容易に行えるため、これらの用途（多くの場合「トラッカーボール」と呼ばれます）やコンピュータ支援設計で今でも使用されています。

トラックボールはビデオゲーム、特に初期のアーケードゲームに登場しました（トラックボールアーケードゲームのリストを参照）。1978年3月、セガはトラックボール操作のサッカーゲーム「ワールドカップ」をリリースしました。 ^{[ 11 ] [ 12 ]} 1978年10月、アタリはトラックボールの使用を普及させた「アタリフットボール」をリリースしました。 ^{[ 13 ]}このゲームの開発者は、このゲームが以前の日本のサッカーゲームに触発されたと述べています。^{[ 14 ] [ 15 ]}その他の注目すべきトラックボールゲームには、アタリの「センティピード」と「ミサイルコマンド」があります。アタリは「TRAK-BALL」を商標登録しました。

現在ではかなり珍しいゲーム機用トラックボールは、1980年代初頭には一般的でした。Atari 2600と5200ゲーム機、そして競合するColecoVisionゲーム機は、標準コントローラーとしてジョイスティックを使用していましたが、それぞれオプションの周辺機器としてトラックボールがありました。1996年に発売されたゲーム機Apple Pippinには、標準でゲームパッドにトラックボールが内蔵されていました。 ^{[ 16 ]}トラックボールは、2000年代初頭に光学式マウスが主流になる前は、ボールマウスよりも信頼性が高かったため、eスポーツで時折使用されていましたが、現在では光学式マウスの方が速度と精度が優れているため、非常に珍しくなっています。^{[ 17 ]}トラックボールは、クラブを振る動作をシミュレートするために、パブのゴルフマシン（ Golden Tee Golfなど）で今も使用されています。

トラックボールは、アナログジョイスティックの優れた補完物としても評価されており、1996年に発売されたジョイスティックパススルー機能を備えたトラックボール、Assassin 3Dがその先駆けとなった。^{[ 18 ]} 1996年後半には、Mad CatzがAssassin 3DをベースにしたPanther XLを発売した。この組み合わせにより、両手での照準が可能になり、ファーストパーソンシューターゲームで一般的に使用される従来のマウスとキーボードの組み合わせに代わる、高精度で一貫性のある操作が可能になる。ValveのHalf-Lifeやid SoftwareのQuakeシリーズなど、多くのゲームがジョイスティックとアナログプレイヤー移動をネイティブでサポートしている。2020年現在あるプロのeスポーツ選手はトラックボールを使用していることで知られていた。^{[ 19 ]}

トラックボールは、一部の公共インターネットアクセス端末でポインティングデバイスとして採用されています。マウスとは異なり、トラックボールはコンソールに簡単に組み込むことができ、引き剥がされたり、破壊されたりすることもありません。例えば、英国のマクドナルド店舗に設置されているインターネット閲覧用コンソールや、BTブロードバンドインターネットの公衆電話ボックスなどが挙げられます。このシンプルさと堅牢性から、産業用コンピュータでの使用にも最適です。

パーソナルコンピュータ用のトラックボールは固定式であるため、マウスよりも操作に必要なスペースが少なくて済み、狭い机やラックマウント型端末など、限られたスペースや物が散乱している場所でも使いやすい。同様の理由から、研究室環境でも一般的に好んで使用される。

トラックボールはノートパソコンによく搭載されていましたが、1990年代後半以降、タッチパッドやポインティングスティックに置き換えられました。トラックボールは標準的なデスクトップコンピュータでは独立した入力デバイスとしてまだ使用されていますが、新しいデスクトップオペレーティングシステムでマルチタッチジェスチャー制御が普及したため、この用途もタッチパッドに移行しつつあります。^{[ 20 ]}

運動機能障害のある人は、補助技術の入力デバイスとしてトラックボールを使用します。グラフィカル指向のオペレーティングシステムが主流になったことで、代替のポインティングデバイスへのアクセスは彼らにとってさらに重要になっています。検討すべき代替システムは数多くあります。トラックボールのコントロールサーフェスは操作しやすく、ボタンはポインタの位置に影響を与えることなくアクティブ化できます。^{[ 21 ]}

トラックボールのユーザーは、平らな机の上でしか使用できないわけではないとよく述べています。ベッドでノートパソコンを操作する際にも、アームチェアからワイヤレスでPCに接続して映画を再生する際にも、トラックボールは使用できます。また、船上や不安定なプラットフォームなど、揺れるデッキが意図しない入力を引き起こす可能性がある場所でのコンピューティングにも役立ちます。

トラックボールは一般的に、親指でボールを操作する親指操作式と、人差し指、中指、薬指のいずれかを組み合わせてボールを操作する指操作式の2種類に分けられます。トラックボールのデザインによっては、ボールを操作しない指で、ボタンやスクロールホイールなど、トラックボールに内蔵された他の入力デバイスを操作できる場合もあります。ユーザーは、快適性、操作性、精度、あるいは手首への負担軽減といった理由から、どちらかの操作形式を好みます。

指で操作するトラックボールの中には、左右対称のデザインを採用しているため、両手で使用できるものもあります。ただし、ボタン入力を左右対称にするには、ソフトウェアのインストールやファームウェアの変更が必要になる場合があります。

親指で操作するトラックボールやその他の指で操作するトラックボール^{[ 22 ]}は非対称で、通常は右利き用バージョンのみが利用可能です。

人間工学的な理由から、一般的なマウスよりもトラックボールを好むコンピューターユーザーもいます。ほとんどのアプリケーションでどのタイプのポインティングデバイスが最適かを判断するための研究結果には、決定的な証拠はないようです。アプリケーションユーザーは、さまざまなデバイスを試用し、快適な姿勢を保ち、定期的に休憩を取ることが推奨されます。障害のあるユーザーの中には、手全体を動かすのではなく親指だけを手の相対的な位置で動かせばよいため、トラックボールの方が使いやすいと感じる人もいますが、親指に過度の疲労を感じる人もいます。高齢者は、ダブルクリック中にマウスを静止させておくのが難しい場合がありますが、トラックボールならボタン操作中にボールから手を離すことができます。

ユーザーがタイピングではなくメニューやウェブサイトを閲覧しているときは、テレビのリモコンのようにトラックボールを右手に持ち、右手の親指でボールを操作し、左手の親指でボタンを押すことで、指を休ませることもできます。^{[ 23 ]}

BlackBerryシリーズ、T-Mobile Sidekick 3、初期のHTCスマートフォンなど、一部のモバイルデバイスにはトラックボールが搭載されていました。これらの小型トラックボールはモバイルデバイスの厚み内に収まるように作られており、指先や親指で操作されていました。スマートフォンではほとんどタッチスクリーンに置き換えられましたが、BlackBerryシリーズでは「光学式トラックボール」または「光学式トラックパッド」に置き換えられ、その後タッチスクリーンに置き換えられました。^{[ 24 ]}

スクロールホイールの代わりに、従来のマウスの中には、スクロールボールと呼ばれることもある小さなトラックボールを備えているものもあります。人気のある例としては、AppleのMighty Mouseがあります。側面に大きなトラックボールが付いているマウスは、マウスを動かす代わりにトラックボールを使ってマウスカーソルを動かすように設計されている場合があります。^{[ 25 ]}

• タッチパッド
• 指差し棒
• メカニカルマウス

• ウィキメディア・コモンズにあるトラックボール関連のメディア