

トラックボールは、ボールがソケットに保持され、そのソケットにセンサーが内蔵され、ボールの回転を2軸で検出するポインティングデバイスです。これは、ボールが突き出た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、他の指、または手のひらを使ってボールを転がし、指先でボタンを押しながら、画面上のポインターの位置を決めます。 [ 2 ]
ほとんどのトラックボールでは、操作を続けるには指、親指、または手をボールから離して位置を変え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なければなりません。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、回転させて惰性で操作できます。トラックボールのボタンはマウスと似た位置にある場合もあれば、ユーザーの好みに合わせて調整されている場合もあります。
大型のトラックボールは、 CADワークステーションで精密な操作を容易にするためによく使用されています。タッチパッドが登場する前は、マウスを操作するための机のスペースがないノートパソコンやスマートフォン( BlackBerryなど)では、小型のトラックボールが一般的でした。中には、キーボードの側面にクリップで留める小型の「サムボール」と呼ばれる製品もあり、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ます。[ 2 ]
トラックボールは、第二次世界大戦後の時代、英国海軍科学局に勤務していたラルフ・ベンジャミンによって、包括的表示システム(CDS)と呼ばれるレーダープロットシステムの一部として発明されました。 [ 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、ユーザーがジョイスティックで提供したいくつかの初期入力ポイントに基づいて、ターゲットの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 ]ゴムで覆われた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構築され、 [ 4 ]軍事機密として保持されました。[ 4 ] CDS の製品バージョンではジョイスティックが使用されていました。
CDSシステムは、カナダのフェランティ社の技術者数名にも視察され、彼らはカナダに戻り、 1952年にカナダ海軍のDATARシステムの開発に着手した。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、ケニオン・テイラーは、トラックボールを主な入力手段として選択し、標準的な5ピンのボウリングボールをローラーとして使用した。DATARはベンジャミンのディスプレイと概念は似ていたが、デジタルコンピュータを使用して航跡を計算し、その結果をパルス符号変調無線信号を使用して任務部隊の他の艦船に送信した。[ 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感知していました。さらに複数のローラーが機械的なサポートを提供していました。ボールが転がると、ピックアップディスクが回転し、その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パルス信号が生成されました。このパルスをカウントすることで、ボールの物理的な動きを計測することができました。
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ていた。 [ 6 ] [ 7 ]
ドイツ連邦航空局(Bundesanstalt für Flightsicherung)では、テレフンケン・コンスタンツ(Telefunken Konstanz)のライナー・マレブライン(Rainer Mallebrein )を中心としたチームによって、テレフンケンのコンピュータ基盤(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、同様のトラックボールデバイスが開発されました。 [ 8 ]この開発は1965年に開始されました。[ 6 ]このトラックボールはRollkugel (ドイツ語で「転がるボール」)と呼ばれていました。その後、このデバイスを「反転させる」というアイデアから、最初のコンピュータ用ボールマウス(当時もRollkugel、モデルRKS 100-86)が誕生しました。これは1968年以降、テレフンケンのコンピュータシステムにおいて、ライトペンやトラックボールに代わる入力デバイスとして提供されました。[ 6 ] [ 9 ] [ 10 ]
後期のトラックボールモデルでは、電気接点の代わりに光学式チョッパーホイールが採用されました。このホイールには、電気接点の代わりに小さなスロットが刻まれています。片側には照明用のLED、もう片側には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、センサーは回転が行われていることを示す電気パルスを生成します。
マウスも動きの検出に同じ基本システムを採用していましたが、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、ボールは滑り止め表面処理が施されていることが多く、設計上、粘着性がありました。マウスを転がすと、汚れが付着してシステムに引き込まれ、ホイールが詰まるため、掃除が必要になりました。これとは対照的に、トラックボールはユーザーの手とのみ接触するため、より清潔です。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う直接光学式トラッキングが採用され、滑り止め表面処理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な目的とした補助デバイスが搭載されています。一部のトラックボールには、ほとんどのマウスと同様にスクロールホイールが搭載されていますが、最も一般的なのは「スクロールリング」と呼ばれるもので、ボールの周りを回転します。KensingtonのSlimBladeトラックボールも同様に、ボール自体を3次元的に追跡することでスクロール操作を行います。
1989年から2020年代にかけて、LogitechとKensingtonという2つの大手企業が消費者向けトラックボールを開発・製造していましたが、Logitechは製品ラインを2つのモデルに絞り込んでいます。他の小規模な企業も、時折トラックボールを製品ラインに組み込んでいます。MicrosoftはMicrosoft Trackball Explorerなどの人気モデルを製造していましたが、その後すべての製品の生産を中止しています。
2017年9月、ロジクールはMX-Ergoマウス[ 11 ]の発売を発表しました。これは同社最後のトラックボールマウスの発売から6年後のことでした。

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のワークステーションで見られることがあります。現在では、ほとんどの人がマウスの使い方を知っているため、こうした機器の最新設備ではマウスが使用さ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も適しているため、トラックボールが引き続き使用される傾向があります。大型でよくできたトラックボールは高精度な作業を容易にするため、これらの用途(これらの用途では「トラックボール」と呼ばれることが多い)やコンピュータ支援設計(CAD )でも依然として使用されています。
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ています(トラックボールアーケードゲームの一覧を参照)。1978年3月、セガはトラックボールコントロールのサッカーゲームであるワールドカップをリリースしました。[ 12 ] [ 13 ] 1978年10月、アタリはアタリフットボールをリリースしました。 [ 14 ]これによりトラックボールの使用が普及し、ゲームの開発者は、このゲームは以前の日本のサッカーゲームからインスピレーションを得たと述べています。[ 15 ] [ 16 ]その他の有名なトラックボールゲームには、アタリのセンチピードとミサイルコマンドがあり、アタリはこれを「TRAK-BALL」で商標登録しました。
今ではかなり珍しいコンソールトラックボールは、1980年代初頭には一般的でした。Atari 2600と5200コンソール、および競合するColecoVisionコンソールは、標準コントローラ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年に発表されたコンソールであるApple Pippinには、ゲームパッドにトラックボールが標準で組み込まれていました。[ 17 ]トラックボールは、ボールマウスよりも信頼性が高いため、2000年代初頭に光学式マウスが主流になる前は、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、非常に珍しいものになっています。[ 11 ]トラックボールは、クラブのスイング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)で今でも使用されています。
トラックボールは、1996年にジョイスティックのパススルー機能を備えたトラックボールであるアサシン3Dによって先駆けとなったように、アナログジョイスティックの優れた補完機器としてもみなされてきました。 [ 18 ] 1996年後半、マッドキャッツはアサシン3DをベースにしたパンサーXLをリリースしました。この組み合わせにより、両手でのエイミングが可能になり、従来のマウスとキーボードの組み合わせに代わる高い精度と一貫性が得られます。ValveのHalf-Lifeやid SoftwareのQuakeシリーズなど、多くのそのようなゲームは、ジョイスティックとアナログプレーヤーの動きをネイティブでサポートしています。2020年の時点で、1人のプロのeスポーツ選手がトラックボールを使用していることで知られています。[ 19 ]

一部の公衆インターネットアクセス端末では、ポインティングデバイスとしてトラックボールが提供されています。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、簡単に引き剥がされたり破壊されたりすることはありません。例えば、英国のマクドナルドの一部店舗に設置されているインターネット閲覧コンソールや、BTブロードバンドのインターネット公衆電話ボックスなどがその例です。このシンプルさと堅牢性は、産業用コンピュータにも最適です。
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、狭い机の上やラックマウント端末など、限られた場所や雑然とした場所での使用が容易です。同様の理由から、実験室環境でも一般的に好まれています。
トラックボールはノートパソコンに搭載されることが多かったが、1990年代後半以降、タッチパッドとポインティングスティックに置き換えられた。トラックボールは標準的なデスクトップパソコンでも独立した入力デバイスとして使用されているが、新しいデスクトップオペレーティングシステムにおけるマルチタッチジェスチャーコントロールの普及に伴い、この用途もタッチパッドに移行しつつある。[ 20 ]
運動障害のある人は、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ています。グラフィック指向のオペレーティングシステムが主流となったことで、代替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。トラックボールの操作面は操作しやすく、ポインターの位置に影響を与えずにボタンを操作できます。[ 21 ]

トラックボールのユーザーは、平らな机の上以外でもデバイスを使えるとよく言います。トラックボールは、ベッドでノートパソコンを操作しながら使うことも、アームチェアからワイヤレスでパソコンに繋いで映画を再生しながら使うこともできます。また、船上など、デッキが揺れて不要な入力が生じる可能性のある不安定なプラットフォーム上でも便利です。
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型と、人差し指、中指、薬指の組み合わせでボールを操作する指操作型のいずれかです。トラックボールの設計によっては、ボールを操作していない指で、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する場合があります。ユーザーは、快適性、機動性、精度、あるいは手や手首の特定の部分への負担を軽減するなどの理由から、いずれかの形式を好みます。
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で両手で操作できるものもあります。ただし、ボタン入力を左右反転させるには、ソフトウェアのインストールやファームウェアの修正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、通常は右利き用のバージョンのみが提供されています。
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ユーザーもいます。ほとんどのアプリケーションにおいて、どのタイプのポインティングデバイスが最も効果的かを判断するための研究は、決定的な証拠を示さなかったようです。アプリケーションユーザーは、様々なデバイスを試し、快適な操作のために適切な姿勢を維持し、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、親指を手に対して相対的に動かすだけで済む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、親指に許容できないほど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るのが難しい場合がありますが、トラックボールを使用すれば、マウスを離してもボタンを操作できます。
ユーザーが入力するの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、右親指でボールを操作し、左親指でボタンを押して指を休めることもできます。[ 23 ]
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一部のモバイル機器にはトラックボールが搭載されており、BlackBerryシリーズ、T-Mobile Sidekick 3、初期のHTCスマートフォンの多くなどがこれにあたります。これらの小型トラックボールはモバイル機器の厚みに収まるように設計されており、指先または親指で操作します。スマートフォンではトラックボールは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、小さなトラックボール(スクロールボールと呼ばれることもあります)を搭載したマウスもあります。AppleのMighty Mouseがその代表例です。側面に大きなトラックボールを備えたマウスは、マウスを動かすのではなく、トラックボールでマウスカーソルを動かすため、マウスを固定して操作するように設計されている場合があります。[ 25 ]
私は1台でサッカーの試合を見たことがある(日本製でサッカーゲームだったことしか覚えていない。タイトー製だった可能性もある)。
「アタリ・フットボール」のハードウェアを開発したデイブ・スタッベン氏によると、タイトーはトラックボールコントローラーを採用したサッカーゲームでアタリに先んじて市場に参入していました。スティーブ・ブリストウ氏によると、タイトーのエンジニアたちはこのゲームを見て、コピーを研究室に持ち込み、模倣したそうです。