¿Qué es un ratón óptico?
El ratón óptico pasa a través de la luz LED en la parte inferior. La luz se dirige al escritorio en un ángulo de unos 30 grados, iluminando las sombras producidas por la superficie rugosa y luego refractada por el plano y. retroalimentado al sensor a través de otra lente. Cuando el mouse se mueve, el sensor de imágenes registra un patrón continuo y luego el procesador de señal digital (DSP) compara y analiza cada imagen para determinar la dirección del movimiento y el desplazamiento del mouse, obteniendo así el valor de las coordenadas del mouse en la pantalla. y luego lo transmite a través de la unidad de microcontrolador SPI para el mouse. El procesador del mouse procesa estos valores y los transmite al host de la computadora.
Índice de contenidos
Introducción
Historial de desarrollo
El principio de funcionamiento del mouse óptico
Parámetros técnicos
Principales fabricantes
[Apéndice: Varias cuestiones en el uso de ratones ópticos]
Inicio
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Introducción
Agilent presentó el primer ratón óptico auténtico en 1999. El mouse utiliza un revolucionario sensor de posicionamiento óptico. Al "disparar" continuamente la interfaz de contacto durante el movimiento del mouse y comparar las imágenes de antes y después, se puede obtener el desplazamiento y la velocidad específicos del mouse.
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Historia del desarrollo
En 1963, nació el primer prototipo de ratón del mundo en el Instituto de Investigación de la Universidad de Stanford en California, EE. UU. Su prototipo fue creado por el Dr. Douglas Engelbart y desarrollado hasta convertirse en el primer ratón del mundo por su ingeniero jefe Bill English. La intención original del Dr. Englebart al diseñar el mouse era reemplazar los comandos complejos del teclado, hacer que el funcionamiento de la computadora sea más conveniente y rápido y sentar las primeras bases para la popularización de las computadoras en el futuro.
En 1971, el Centro de Investigación de Palo Alto firmó un acuerdo de uso con el Instituto de Investigación de la Universidad de Stanford, lo que permitió a Xerox utilizar esta tecnología de ratón. Desde entonces, la tecnología del mouse se ha desarrollado gradualmente. En 1972, lanzaron el primer mouse mecánico con desplazamiento del mundo, llamado "Alto Mouse". La tecnología actual de rodillos mecánicos proviene en gran medida de.
Con el desarrollo de la tecnología y la demanda del mercado, el Centro de Investigación de Palo Alto lanzó el primer mouse óptico en 1985, pero este mouse óptico solo se podía usar en una alfombrilla de mouse especial con una rejilla. normalmente, por lo que sólo se puede decir que es el prototipo de un ratón óptico.
Finalmente, en 1999, Agilent lanzó un revolucionario sensor de posicionamiento óptico que "fotografia" continuamente la interfaz de contacto durante el movimiento del ratón, compara las imágenes de antes y después y obtiene el desplazamiento y la velocidad específicos del ratón. Lo más importante es que puede funcionar en la mayoría de superficies, convirtiéndose en un auténtico ratón óptico.
Composición del mouse óptico
Un mouse óptico generalmente consta de las siguientes partes: sensor óptico, lente óptica, diodo emisor de luz, microprocesador de interfaz, botón táctil, rueda de desplazamiento, cable, PS /2 o interfaz USB, shell, etc. Se presentan los siguientes respectivamente:
Sensor óptico
El sensor óptico es el núcleo del mouse óptico. Actualmente, sólo Agilent, Microsoft y Logitech producen sensores ópticos. Entre ellos, los sensores ópticos de Agilent se utilizan ampliamente. A excepción de todos los ratones ópticos de Microsoft y algunos de Logitech, básicamente todos los demás ratones ópticos utilizan sensores ópticos de Agilent.
Chip de control del mouse óptico
El chip de control es responsable de coordinar el trabajo de varios componentes en el mouse óptico, comunicarse (puentear) con circuitos externos y enviar y recibir diversas señales. Podemos entenderlo como el "mayordomo" del ratón óptico.
Existe un concepto muy importante que todo el mundo debería conocer, que es el impacto de los dpi en el posicionamiento del ratón. Dpi es una medida de la cantidad de puntos que un mouse puede detectar por pulgada. Cuanto menor sea el ppp, menos puntos se utilizan para el posicionamiento y la precisión del posicionamiento es baja. Cuanto mayor sea el ppp, más puntos se utilizarán para el posicionamiento y mayor será la precisión del posicionamiento.
Por lo general, la precisión de escaneo de los ratones mecánicos tradicionales es inferior a 200 ppp, mientras que los ratones ópticos pueden alcanzar 400 o incluso 800 ppp. Esta es la razón principal por la que los ratones ópticos pueden superar fácilmente a los ratones mecánicos en precisión de posicionamiento.
Conjunto de lente óptica
El conjunto de lente óptica se coloca en la parte inferior del mouse óptico. Como puede verse claramente en la Figura 5, el conjunto de lentes ópticas consta de un prisma y una lente circular. Entre ellos, el prisma se encarga de transmitir la luz que emite el LED a la parte inferior del ratón e iluminarlo.
La lente circular es equivalente a la lente de la cámara, encargada de transmitir la imagen inferior iluminada del ratón al pequeño orificio situado en la parte inferior del sensor óptico. Al observar la carcasa trasera del mouse óptico, podemos ver que la lente circular es como una cámara que ha pasado la prueba. Los autores concluyeron que bloquear el paso de la luz de un prisma o una lente circular causaría inmediatamente la "ceguera" de un ratón óptico. Como resultado, el ratón óptico no se puede colocar, lo que demuestra la importancia del conjunto de lentes ópticas.
Diodo emisor de luz
El sensor óptico requiere el apoyo de una "luz fotográfica" para "fotografiar" continuamente la parte inferior del ratón en ausencia de luz. De lo contrario, la imagen tomada desde la parte inferior del mouse será muy oscura y la imagen oscura no se podrá comparar, y mucho menos posicionar ópticamente. Normalmente, los diodos emisores de luz utilizados en los ratones ópticos son rojos (algunos son azules) y muy brillantes (para obtener suficiente iluminación).
Parte de la luz roja emitida por el LED ilumina la parte inferior del mouse a través de la lente óptica (es decir, el prisma) en la parte inferior del mouse; la otra parte se transmite directamente al frente del sensor óptico; En definitiva, la función del diodo emisor de luz es generar la fuente de luz necesaria para el funcionamiento del ratón óptico.
Teclas táctiles
Un ratón sin botones es inimaginable, por lo que un ratón óptico normal tendrá al menos dos botones táctiles. Hay tres botones táctiles soldados en la PCB del mouse óptico Founder. Además de las teclas izquierda y derecha, la tecla central está asignada a la rueda de paso de página. Los ratones avanzados suelen tener dos ruedas giratorias, X e Y, pero la mayoría de los ratones ópticos todavía solo tienen una rueda giratoria, como este ratón óptico Founder. Cuando la rueda de cambio de página se desplaza hacia arriba y hacia abajo, el "documento" o "página web" que está viendo se desplazará hacia arriba y hacia abajo. Cuando se presiona la rueda de desplazamiento, el "botón central" de la PCB se activa. Nota: Las acciones generadas por el "botón central" pueden ser definidas por el usuario según sus propias necesidades. Cuando retiramos la rueda de giro de páginas, podemos ver que hay un par de dispositivos fotoeléctricos "transmisores/receptores" ocultos en la posición de la rueda de giro. Hay una rejilla en la "rueda". Dado que la rejilla puede "bloquear" la trayectoria de la luz del dispositivo fotoeléctrico "transmisor/receptor" a intervalos, puede generar una señal de pulso de paso de página y transmitirla al sistema operativo Windows a través del chip de control, generando así una acción de paso de página.
Además de lo anterior, los ratones ópticos también incluyen cables de conexión, interfaces PS/2 o USB, carcasas, etc.
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El principio de funcionamiento del mouse óptico
[1] La mayor diferencia entre el mouse óptico y el mouse mecánico son los diferentes métodos de posicionamiento .
El principio de funcionamiento del mouse óptico es que hay un diodo emisor de luz dentro del mouse óptico, y la luz emitida por el diodo emisor de luz ilumina la superficie inferior del mouse óptico (esto también es la razón por la cual la parte inferior del mouse siempre se ilumina). Luego, una parte de la luz reflejada desde la superficie inferior del ratón óptico pasa a través de un conjunto de lentes ópticas y se transmite a un dispositivo sensor de luz (reproductor de imágenes en miniatura) para obtener imágenes. De esta forma, cuando el ratón óptico se mueva, su trayectoria de movimiento quedará registrada como una serie de imágenes coherentes tomadas a alta velocidad. Finalmente, el chip especial de análisis de imágenes (DSP, microprocesador digital) del mouse óptico se utiliza para analizar y procesar una serie de imágenes tomadas en la trayectoria del movimiento, y la dirección del movimiento y la distancia del mouse se juzgan analizando los cambios de posición de los puntos característicos en estas imágenes, completando así el posicionamiento del cursor.
El principio del ratón óptico de segunda generación es en realidad muy simple: utiliza un tipo de tecnología de ojo óptico, es decir, tecnología fotoeléctrica digital, que utiliza rayos infrarrojos para iluminar la superficie del objeto donde se encuentra. Se ubica el mouse y luego toma fotografías a ciertos intervalos (unos pocos milisegundos). Se toma una instantánea y las características de la pantalla se analizan y procesan dos veces para determinar la dirección del movimiento y el valor de las coordenadas. Debido a que es necesario escanear imágenes para determinar el desplazamiento del mouse, la frecuencia de escaneo se ha convertido en un parámetro importante para medir ratones ópticos. Este mouse Flying Fox utiliza el exclusivo "sistema de posicionamiento en condiciones de poca luz" de BenQ, que puede emitir 65,438+0,500 señales sensibles a la luz por segundo para escanear la superficie de un objeto. Después de adquirir la imagen, se envía de regreso de manera rápida y precisa a través del DSP. Procesador de señal digital. Cada pequeña dirección y distancia del movimiento. Feihu también tiene una resolución de hasta 800 ppp, lo que hace que el posicionamiento del cursor sea más preciso. El sensor de alta velocidad también puede evitar la inquietud y el movimiento irregular del puntero, mejorando la precisión de apuntar. Seamos útiles en diversos entornos operativos.
El sensor óptico del ratón escanea la superficie sobre la que se coloca el ratón, captura imágenes a una frecuencia de 1.500 veces/segundo y las compara para determinar la posición del ratón. El número de escaneos del chip óptico utilizado por los ratones ópticos tradicionales es generalmente de 1.500 veces/segundo (el llamado número de escaneos, es decir, el número de imágenes recopiladas y procesadas por el chip de posicionamiento óptico por segundo), y el máximo La velocidad de movimiento solo se puede rastrear entre 14 y 18 pulgadas/segundo. Si el mouse se mueve más rápido que este rango, es posible que el cursor no esté colocado con precisión. Cuando los usuarios usan computadoras, la velocidad de movimiento del mouse puede alcanzar hasta 30 pulgadas/segundo. Especialmente en juegos FPS como CS, se produce el problema mencionado anteriormente de que el mouse pierde el control.
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Parámetros técnicos
Índice de precios al consumidor
El principio de imagen del motor óptico es en realidad la microfotografía. equivalente a la ampliación y claridad del detalle fotográfico. Dependiendo únicamente del aumento de la óptica, la resolución generalmente se expresa en DPI (puntos por pulgada), que mide la precisión del mouse. La mayoría de los ratones ópticos del mercado tienen 400 CPI.
Frecuencia de muestreo
Este es un parámetro técnico único del mouse óptico, que representa el número de veces que el sensor CMOS "dispara" la superficie de muestreo por segundo y la potencia de procesamiento correspondiente. del chip DSP por segundo.
Número de píxeles CMOS
Es necesario asegurarse de que al mover el mouse a alta velocidad, no haya * * * puntos de muestreo idénticos entre dos muestras adyacentes. Además de acelerar la frecuencia de escaneo, también se puede aumentar el tamaño del CMOS. A medida que aumenta el número de píxeles en CMOS, se pueden utilizar más puntos característicos. Mejora la capacidad del mouse para reconocer superficies que se repiten con precisión.
Capacidad de procesamiento de píxeles
El tamaño del CMOS y la capacidad de procesamiento DSP se combinan en "capacidad de procesamiento de píxeles". Este indicador representa el rendimiento informático del muestreo completo del motor óptico.
Velocidad máxima y aceleración máxima
Combinando capacidades de procesamiento de píxeles y parámetros CPI, se pueden derivar dos parámetros, velocidad máxima y aceleración máxima.
Cuando una mano humana usa un mouse, la velocidad máxima de movimiento es de aproximadamente 30 pulgadas/segundo. Esta es la aceleración máxima que el mouse puede lograr mediante cálculos DSP garantizando al mismo tiempo la precisión.
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Fabricante principal
Logitech
Logitech era originalmente un fabricante OEM. La mayoría de los mayores fabricantes de PC del mundo son clientes OEM de Logitech. Los estándares de control de calidad de Logitech se utilizan para producir productos en masa y proporcionar servicios de logística y distribución global. Continuar ampliando las líneas de productos y la participación de mercado en el sector minorista. A medida que más y más consumidores agregan periféricos potentes y personalizados a sus computadoras personales y obtienen más libertad de uso a través de computadoras de escritorio inalámbricas, el proceso de diversificación e integración de productos de Logitech se ve respaldado por las tendencias actuales de los consumidores. Los consumidores también compran dispositivos de asistencia diseñados para nuevas aplicaciones o usos específicos, como juegos, multimedia o comunicaciones audiovisuales en línea. Además, el negocio minorista de Logitech no sólo incluye periféricos personales basados en plataformas de PC, sino que también incluye consolas de juegos, reproductores de música portátiles, teléfonos móviles y sistemas de entretenimiento doméstico. Las líneas de productos incluyen teclados, cámaras web, auriculares, parlantes, auriculares, controladores de juegos y controles remotos. En agosto de 2008, el gigante de los periféricos de renombre internacional Logitech anunció que adquiriría Ultimate Ears por 34 millones de dólares.
Shuangyan
Shuangfeiyan, una conocida marca de periféricos en China, ha cooperado plenamente con la provincia de Taiwán A4TECH desde su nacimiento en 1987 y realiza inspecciones de producción en total conformidad con el control de calidad internacional. Estándares, estableció un sistema completo de gestión de producción y calidad y aprobó la certificación TUV alemana del sistema ISO9001.
Los principales productos incluyen ratones, teclados, cámaras, altavoces, chasis, auriculares, etc.
Shuangfeiyan, una conocida marca de periféricos en China, ha cooperado plenamente con la provincia de Taiwán A4TECH desde su nacimiento en 1987, realiza inspecciones de producción en pleno cumplimiento de los estándares internacionales de control de calidad y ha establecido una producción completa y Sistema de gestión de calidad y pasó la certificación TUV alemana del sistema ISO9001.
Rapoo
Rapoo, un experto en tecnología de periféricos inalámbricos, se compromete a proporcionar productos periféricos de computadora de alto rendimiento y alta calidad a usuarios de PC de todo el mundo. Ya en 1996, el fundador de Rapoo ya había llevado a cabo investigaciones profesionales y desarrollo de productos sobre periféricos inalámbricos: en agosto de 1996, desarrolló con éxito un mouse inalámbrico de radiofrecuencia y obtuvo una patente en 2001, lanzó el primer mouse inalámbrico con humanos del mundo; Función de detección del cuerpo. El mouse inalámbrico óptico de modo eléctrico nació en Rapoo Studio. Era el mouse inalámbrico óptico más pequeño del mundo en ese momento. Desde 2005, Rapoo ha introducido la tecnología inalámbrica de tercera generación y ha nacido la serie de mouse multimedia láser inalámbrico que integra tecnología inalámbrica 2.4G, tecnología láser y funciones de centro de control multimedia. Ha obtenido múltiples patentes y se considera una nueva generación. ratones inalámbricos. "El pináculo". Con sus sólidas capacidades de investigación y desarrollo, los productos Rapoo causaron gran sensación en Cebit en Hannover y en la feria de electrónica CES en los Estados Unidos, y recibieron grandes elogios de la industria.
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[Apéndice: Varios problemas en el uso de ratones ópticos]
En el proceso de uso de ratones ópticos, solemos encontrarnos con los siguientes problemas: El El mouse no puede funcionar correctamente en superficies lisas como vidrio, metal o algunas superficies de colores especiales, lo que puede causar que el cursor se estanque, tiemble, se desvíe o deje de responder, o incluso que el cursor se pierda. Estos dos problemas no se pueden resolver por completo hasta ahora, entonces, ¿por qué sucede esto? La razón fundamental reside en el principio intrínseco del ratón óptico, que puede analizarse más a fondo.
Sabemos que el motor óptico de un ratón óptico determina la posición del cursor recibiendo imágenes de retroalimentación. Si la superficie en movimiento es demasiado suave, es posible que no produzca suficiente luz reflejada difusa, por lo que la intensidad de la luz reflejada recibida por el sensor es muy débil, lo que hace que el chip de posicionamiento no pueda juzgar, lo que provoca la vergüenza de que el mouse no pueda funcionar. adecuadamente. Sin embargo, las alfombrillas de vidrio y las alfombrillas de metal para mouse que se encuentran actualmente en el mercado no son superficies lisas, sino esmeriladas, con buenas condiciones de reflexión difusa, pero todavía hay muchos productos de mouse óptico que no pueden funcionar con ellas. Esto implica otra razón. Sabemos que el chip de posicionamiento puede determinar la información de posición del cursor comparando las diferencias en los puntos característicos en matrices de imágenes adyacentes, y las superficies esmeriladas de algunas alfombrillas de ratón de vidrio y de metal son bastante finas y las superficies son muy consistentes. Si se trata de un ratón óptico tradicional se puede decir que vuela con facilidad, pero no ocurre lo mismo con los ratones ópticos. Una superficie curva altamente consistente hace que las diferencias entre diferentes puntos característicos sean demasiado pequeñas y el sensor no puede reflejar esta diferencia después de convertirla en una señal digital. El chip de posicionamiento es naturalmente difícil de comparar y procesar, lo que hace que el mouse se pierda. Naturalmente, no se puede esperar que funcione correctamente. Sin embargo, los fabricantes de sensores pueden aliviar este problema aumentando el tamaño de los sensores CMOS. Cuanto mayor sea el tamaño del fotorreceptor, mayor será la precisión de la resolución de la imagen capturada, mayor será el número de puntos característicos y más puntos característicos podrá comparar el chip de posicionamiento, de modo que se puedan realizar juicios más precisos. Por supuesto, el aumento del tamaño del sensor significa que es necesario procesar más información y al mismo tiempo debe aumentar la potencia de cálculo del chip de posicionamiento. El representante actual de esta solución técnica es el motor de posicionamiento óptico MX de Agilent. La especificación del sensor de un mouse normal es de 22×22 píxeles, mientras que el motor de posicionamiento óptico MX aumenta a 30×30 píxeles, lo que aumenta la información que se puede capturar en un 80%.
La respuesta al problema de los ratones ópticos que no funcionan correctamente en determinadas superficies coloreadas (también conocido como "daltonismo") es similar a la anterior.
El motor óptico puede posicionar el cursor tomando imágenes y comparando las diferencias. Para capturar una imagen, se requiere que el sensor capture una cierta intensidad de luz reflejada uniformemente difusa. Sin embargo, la mayoría de los sensores sólo pueden detectar luz coloreada de determinadas longitudes de onda específicas, pero son incapaces de detectar luz coloreada en otras bandas. Si la superficie de la alfombrilla del mouse puede absorber una gran cantidad de luz de color que el sensor puede detectar, lo que resulta en una intensidad insuficiente de la luz de color reflejada, el sensor no puede detectarla de manera efectiva y, naturalmente, no puede calcular la posición específica del cursor. . Sin embargo, el "daltonismo" no es un defecto. Los usuarios sólo necesitan elegir una alfombrilla de ratón del color correcto. Si los fabricantes de ratones hacen grandes esfuerzos para resolver este problema, es posible que tengan que pagar un precio elevado.