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第114回 改めて知るその機能性 −マウスの進化−

 コンピュータを使う上で、キーボードと並んで使用感を大きく左右するのがマウスです。今回はマウスの構造や進化、購入時に注目したいポイントなどについて説明します。

マウス誕生とネーミング秘話
 マウスが初めて一般の人々の前に姿を現したのは、1968年12月9日に米国サンフランシスコで行なわれた講演の席上です。講演者は、スタンフォード研究所のARC(Augmentation Research Center)所長であるダグラス・エンゲルバート氏。後に「すべてのデモの母」と呼ばれることになる、その歴史的な講演で、エンゲルバート氏は1950年代から取り組んできた、コンピュータの力によって人間の知性を拡大する研究の成果として、NLS(oN-Line System)と名付けたコンピュータシステムを披露しました。その構成要素には、最初のハイパーテキストリンク、最初のウィンドウ・システム、そして世界初のマウスが含まれていたのです。

 海軍でレーダー技師を務めていた時から、レーダーのディスプレイをもっと活用できないか?と考えていたというエンゲルバート氏は、1961年のある会議中、ブラウン管の画面を物理的かつ対話的に操作できるデバイスを着想し、その場でスケッチを残しました。このスケッチをもとにしたデバイスは、1962年に発表した論文「Augmenting the Human Intellect: A conceptual framework(人の知性の増大−概念フレームワーク)」の中で「ポインタ」として提示されます。

 エンゲルバート氏のアイデアをもとに、ARCでチーフエンジニアを務めていたビル・イングリッシュ氏が作り上げた世界初のマウスは、木片をくり抜いて作ったハウジングの中に、鋼鉄製の2つのローラーを取り付けた構造になっていました。小さく丸っこいハウジングの上面に赤いプッシュボタンが1つ付いていて、そこから長いコードが延びている様を見た研究所のスタッフが、「ネズミのようだ」と言ったのが、愛称としてだけではなく、そのまま製品名となってしまったそうです。ちなみに当時、画面上のカーソルはマウスの動きを追いかけることから「Cat」と呼ばれていました。

マウスの構造と作動原理
■機械式(ボール式)マウス

マウスの作動原理と基本構造は、エンゲルバート氏のデモから現在に至るまで変わっていません。まず、元祖である機械式(ボール式)マウスから説明しましょう。


 マウスを操作する動きは、水平方向(X軸方向)と垂直方向(Y軸方向)に、それぞれどれだけ動いたかによって表せます。たとえば、斜め右上の方向への動きは「x=2, y=3」といった座標になります。その間のプロセスをどんどん細かく分割してみると、「x=0, y=0」→「x=0.0001, y=0」→「x=0.00011, y=0」→「x=0.000111, y=0.00001」……といったようになります。この一連の動きを連続的に把握し続けることで、画面上に表示されているポインタを自在に操って、任意の場所をポインティングしていくことができるのです。


 動きの方向と量を把握するため、機械式マウスでは1個のボールを、垂直方向、水平方向それぞれ1個ずつの「ロータリーエンコーダー」で挟み込んでいます。マウスを操作すると、底面から突出して机やマウスパッドなどに接触しているボールが動きに合わせて回転し、その動きがロータリーエンコーダーを回転させます。回転した量は光学センサに読み取られ、コントローラーがx軸方向、y軸方向の移動量に換算してからカーソルの移動する方向と量を判断し、パソコンにその情報を伝えます。つまり、機械式といっても、動きの検出は光学的に行なっているわけです。

■光学式マウス


 これに対して、一般的に「光学式」と呼ばれる構造のマウスもあり、現在はこちらが主流になっています。機械式マウスはその構造上、ロータリーエンコーダーのローラー部分などにホコリが溜まって巻き付いてしまいやすいのが難点です。そうなるとボールが滑ってしまったりして、作動不良を起こすことがあります。いったん分解して清掃すれば元通りに動くのですが、度重なると面倒なものですし、一般的にはその手の機器を分解すること自体に抵抗があることも否めないでしょう。光学式マウスは、そのようなメンテナンスを不要とすることと、より精緻なポインティングを実現することを目的に開発されました。


 光学式マウスは、その名の通りに光とイメージセンサによってx軸方向、y軸方向の移動量を読み取って判断します。デスクやマウスパッドなど、マウスが置かれている場所に光を照射し、その部分の状態をイメージセンサが「模様」として読み取ります。読み取った模様のパターンは保持され、その後の動きに対して、特定の模様がどのように移動していくかをキャプチャし続けることで、x軸方向、y軸方向の移動量を算出するのです。

 最近の光学式マウスは、照射光にレーザーを使うことで「レーザー式」とも呼ばれます。レーザーセンサは、それまで使われていたLEDに比べて20倍高いコントラストで照射面をキャプチャできるようになりました。LEDから発せられる可視光では、光沢のある平面などを照射する状態で乱反射を起こしやすかったのですが、レーザー光は均一な方向に進むために乱反射が起こらず、イメージセンサが照射面の「模様」を精緻に捉えることが可能になったのです。

 ちなみに、「模様」の移動を読み取ることで動きを検出するのは、トラックボールも同じです。トラックボールの場合、ボールに感光性のドットなど規則的な模様を付けておき、本体側の光学センサで読み取ることで動作しています。

 マウスの性能尺度に「カウント」があります。これはマウスを1インチ移動させる間に、コントローラーがその動きをどれだけに分割して数えるかの「分解能」を表すもので、数値が大きいほど、マウスの移動量に対するカーソルの移動量が大きくなります。つまり、マウスを少ししか動かさなくても画面上で大きく操作できるわけですが、逆に言うと微細な動きをさせたい時には神経を使うことになります。そのため、カウント数切り替えスイッチを備えるものや、マウスの移動速度によって自動的にカウント数を切り替えるものも登場しています。

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