Manapság az optikai egereken már senki sem csodálkozik. Tíz évvel ezelőtt, amikor megjelentek azok első "példányai", nem sokan dicsekedhettek ilyennel. Mindemellett ennek a technológiának a megjelenése egy újabb jelentős lépés volt a számítástechnika fejlődésében.
Az első optikai egerekben tulajdonképpen két fénydióda volt, melyek közül az egyik a vörös színtartományban, a másik pedig az infravörös színtartományban működött. Ennek megfelelően ezek a szerkezetek két fénydiódával rendelkeztek. Az ilyen egerek használatához speciális egérpadra volt szükség, melynek felülete fényvisszaverő anyagból készült, vékony kék és erre merőleges fekete vonalakból álló háló volt a felületén.
A kék vonalak a vörös dióda fényét, a feketék pedig az infravörös sugarakat nyelték el. Vagyis az egyik fotodióda azt érzékelte, hogy az egér áthalad-e a kék vonalon, a másik pedig azt, hogy átkel-e a fekete vonalon. Abban a pillanatban, amikor a fotodióda áthalad a megfelelő vonalon, elektromos impulzus keletkezik. Az egér kontrollere ezeknek az impulzusoknak az alapján határozza meg a mozgás irányát és mértékét.
Lehet mondani, hogy az egérpad azt a feladatot töltötte be, melyet az optikai-mechanikus egerek esetében a mechanikai egység tölt be.
Ezeknek az egereknek az egyik előnye, hogy nincsenek bennük mozgó alkatrészek, ezért megbízhatóbban működnek és pontosabban pozícionálnak. Hátrányuk ezzel szemben, hogy folyamatos tisztítást igényeltek és az áruk is magas volt. Mindemellett ha megsérült az egérpad, az egeret is ki lehetett dobni. 1999-ben az Agilent Technologies kidolgozott egy saját önálló technológiát az optikai egerek számára, amely egérpadot egyáltalán nem igényelt. Mivel ez a cég jelenleg több mint 75 millió darab különböző modifikációjú szenzort gyárt az optikai egerek számára, lehet azt feltételezni, hogy ez a technológia megfelelőnek tekinthető mind a gyártók, mind pedig a fogyasztók számára. Az Agilent Techologies nemcsak optikai szenzorokat állít elő, hanem gyakorlatilag az optikai egér összes alkotóelemét gyártja. Ez lehetővé teszi az optikai egerek összeszerelését még a kisebb vállalatok számára is. Az első rajzon két típusú lencse és csiptető látható. Bármelyiket is választja a gyártó, az egér működésére nincs nagy hatással ez a választás.
E technológiának a lényege a következő: az optikai szenzor folyamatosan fotózza a felület képét, majd ezekből az adatokból matematikai algoritmusok segítségével megállapítja az elmozdulás mértékét és irányát.
A teljes optikai rendszer négy komponensből áll: optikai érzékelő, lencsék, vörös fénydióda, valamint egy csiptető a fénydióda számára. Hogy ez miként fest összeszerelt állapotban, meg lehet nézni a 2. rajzon.
Az optikai szenzor három funkcionális blokkot tartalmaz: a kép olvasásának rendszere (IAS), digitális jelprocesszor (DPS) és egy interfész, amelyik az adatok továbbítását szolgálja. Szerkezetileg az optikai szenzor nem más, mint egy integrált áramkör, amely 16 kivezetéssel rendelkezik, s ennek az alsó részén található az objektív.
Az objektív alatt egy monokróm CMOS kamera található, amely egy kis felületet fényképez folyamatosan. E felület területe kb. 1 négyzetmilliméter.
A felület képét kisebb részletekre bontja. Minden ilyen részlet esetében meghatározza az átlagos fényerőt. Az értékek skálája ebben az esetben 0 és 63 között mozog, ahol a 0 a fekete, a 63 pedig a fehér. Ily módon egy mozaikszerű képet kapunk, amely különböző fényerősségű részletekből (négyzetekből) áll össze. Egy ilyen négyzet a kiindulási pont.
Az optikai egerek felbontásának mértékegységét is pontosan ezeknek a részeknek a mérete határozza meg, vagyis a cpi (counts per inch) és nem a dpi (dot per inch) mint a hagyományos egerek esetében. Az Agilent 400-as és 800-as felbontású szenzorokat is gyárt. A 800-as felbontással rendelkező egerek átprogramozhatók 400-as felbontásúra.
Vannak olyan gyártók is, melyek 420 vagy 500-as optikai felbontású egereket gyártanak. Ilyen paraméterekkel rendelkező szenzorokkal azonban még nem találkoztam, vagyis elég furcsa, hogy ilyen egerek is készülnek. Az pedig, hogy valamilyen ismeretlen kínai cég saját szenzorokat gyárt, szinte hihetetlennek tűnik. Hiszen még az olyan óriáscég is, mint a Logitech, az Agilenttől vásárolja a szenzorokat.
Ha már a Logitechet említettem, akkor meg kell jegyeznem, hogy modelljeik többségében (a legolcsóbb modellek kivételével) a cég kizárólag 800-as felbontású szenzorokkal rendelkezik.
Térjünk most vissza a technológiához. A szenzor a felület egy igen jelentéktelen részét figyeli, a kurzornak pedig a képernyőn folyamatosan és késlekedés nélkül kell követnie az egér elmozdulását, ezért a felületeknek fedniük kell egymást. Így arra a következtetésre jutunk, hogy a felületet nagyon nagy sebességgel fotózza a kamera. Ez a sebesség 1500 (!) felvétel másodpercenként. Mindez lehetővé teszi, hogy az egeret 12 coll (30 cm) másodpercenkénti sebességgel mozgassuk. Vannak olyan szenzormodellek is, melyek 2000 vagy 2300 felvételt képesek készíteni másodpercenként. Ez pedig lehetővé teszi az egér mozgatásának 14 coll/sec ütemét. A Microsoft azt állítja, hogy a legújabb modelljeiben olyan érzékelőket használ, melyek képesek 6000 felvételt készíteni másodpercenként.
Mindaz, amiről eddig szó volt, az egérpad apró részletének olvasását érintette. Az ilyen módon lefotózott felvételeket a digitális jelprocesszor dolgozza fel egy speciális algoritmus segítségével. Összehasonlítva a "képeket", a processzor meghatározza az elmozdulás irányát és mértékét, ezekután pedig átalakítja ezeket az adatokat koordinátapontokká.
Mivel a szenzorok többsége 18MHz-en működik (léteznek 24MHz-es modellek is), feltételezhetjük, hogy a jelprocesszor teljesítménye akár 18 millió művelet/másodperc is lehet. A processzor által kiszámított koordináták az interfész segítségével továbbítódnak a számítógépbe. Az első ilyen egerek PS/2 interfész segítségével tudtak "kommunikálni" a számítógéppel, ha pedig USB interfész segítségével szerettünk volna dolgozni, akkor szükségünk volt egy pótkontrollerre. Egyébként az adatcsere sebessége USB esetében 125 koordináta/sec, míg a PS/2 100 koordináta/sec sebességre képes. A port segítségével azonban a szenzor bizonyos paraméterei állíthatók. Ezek a felbontás és a koordináták átvitelének sebessége.
Most vizsgáljuk meg az optikai rendszer többi alkotóelemének a szerepét. Mivel az egér alatt még nappali fény mellett is sötét van, ezért azt a felületet, melyet a szenzor figyel, valamivel meg kell világítani. A szenzor a vörös szín érzékelésére van beállítva. Ezért használnak vörös fénydiódát, melynek az a legfontosabb feladata, hogy biztosítsa az érzékelő működőképességét az összes felületen. Minél nagyobb a megvilágítás erőssége, annál nagyobb felületet lesz képes figyelni a szenzor.
A felület egyenletes megvilágításának biztosítása érdekében, a fénydiódából kilépő fényt egy lencse segítségével szórják, hogy az egyenletesen világítsa meg a megfigyelt területet. Egy másik lencse segítségével a szenzor olvassa a felületet. Szerkezetileg a két lencse és a szenzor egybe van építve, és "lencsének" nevezzük. A fény szórásán a fókuszálásán kívül a lencse még egy nagyon fontos feladatot végez el: megvédi a szenzort az elektromos töltésektől. Természetes, hogy a lencsének szigorúan meghatározott távolságra kell elhelyezkednie a felülettől és a szenzortól egyaránt. Ezért az elektronika (PCB) és az alapfelület (base plate), melyeken el vannak helyezve az optikai rendszer elemei, szigorúan meghatározott méretekkel rendelkezik. Így többek között a vastagságuk is szigorúan meg van határozva.. Az optikai rendszer utolsó eleme a "csiptető". Ez az alkotóelemeinek rögzítésére szolgál.
Ezzel be is fejezhetjük az optikai rendszer részletezését. Vagyük szemügyre azt a felületet, melyen az egér mozogni fog. Mivel a szenzor a felület mikroszkopikus egyenetlenségeit érzékeli, ezért minél több ilyen van, annál jobb. Ezek lehetnek: jó textúrával rendelkező, valamint mintás felületek. Az optikai egerek a hagyományos fehér papírlapon is kiválóan képesek működni. Ha azonban a felület fényvisszaverő, akkor a szenzor rendkívül rosszul funkcionál, legyen az akár üveg vagy műanyag felület. Az olyan pozitív tulajdonságok, mint a mozgó alkatrészek hiánya, a pontos pozícionálás, a folyamatos és könnyed mozgathatóság azonban az optikai egeret nagyon jó és megbízható eszközzé teszik a felhasználók számára.
Ha olyan árkategóriájú egereket vizsgálunk meg, melyek értéke 20 dollár alatt van, akkor nagy valószínűséggel ezek az egerek egyforma típusú szenzorokkal rendelkeznek, vagyis hasonló tulajdonságok hordozói. Ebben az esetben érdemes az ergonómiára, a pótgombok jelenlétére, az anyagok minőségére és a gyártó nevére is odafigyelni. Az optikai egerek nagyon fontos paramétere az összeszerelés minősége. Ha a gyártó cég neve ismeretlen számunkra, akkor érdemes elgondolkodni azon, hogy megvásároljuk-e ezt az egeret. Mindenesetre a vásárlás előtt nem árt elolvasni egy pár idevágó cikket.
Igor Maszlovszkij
Forrás: http://msk.nestor.minsk.by/kg/
|
