La estructura y principio del ratón óptico.
La estructura principal del ratón óptico es la misma que la del ratón óptico tradicional, la única diferencia es su mecanismo de posicionamiento. El mecanismo de posicionamiento del mouse óptico es el llamado motor fotoeléctrico. Está compuesto por tres subsistemas principales: el sistema IAS, que es el sistema de imágenes (Image Acquisition System), que es la parte central. El motor fotoeléctrico es también el sistema principal que determina el rendimiento del motor fotoeléctrico. Casi todas las generaciones de motores fotoeléctricos son mejoras basadas en el sistema IAS. Al mismo tiempo, este es también el único sistema electrónico óptico del motor fotoeléctrico, con la estructura más compleja del sistema DSP, es decir, el sistema de procesamiento de señales (Procesador de Señal Digital). Este es un sistema que realiza análisis comparativo y de eliminación de ruido de las imágenes generadas por el sistema IAS para obtener datos de desplazamiento. Es el principal componente informático del motor fotoeléctrico. La eficiencia del algoritmo de DSP determina la capacidad de procesamiento de datos del motor fotoeléctrico. Cuantos más datos de escaneo pueda proporcionar el motor IAS, más eficiente será la capacidad del sistema SPI, es decir, el sistema de interfaz (SerialPeripheralInterface). Este es el sistema más tradicional del motor fotoeléctrico. Su función es codificar la señal de desplazamiento generada por el sistema DSP y la señal clave del sistema clave para luego transmitirla a la computadora. En el motor Agilent, el sistema SPI es un chip independiente como un mouse óptico. El motor de Microsoft lo integra con la parte electrónica y el sistema DSP en IAS en un solo chip. Dado que el motor fotoeléctrico no tiene parte mecánica, su peso es menor. Varias estructuras electromecánicas del mouse para que el peso cumpla con los requisitos tradicionales, generalmente se instala un bloque de hierro como contrapeso en la parte posterior de la carcasa superior del mouse óptico. asegúrese de Estabilizar.
El sistema IAS es el más central y complejo de los tres sistemas. Generalmente consta de tres partes: parte de fuente de luz, parte óptica pura y parte electrónica óptica. La función de la parte de la fuente de luz es proporcionar una fuente de luz estable y confiable para imágenes CMOS. Generalmente consta de un LED de alto brillo en la parte posterior del sistema IAS y un conjunto de tubos ópticos y una lente condensadora en un ángulo de 30 grados con respecto a la superficie de muestreo, que puede formar una luz de iluminación intensa en la superficie de muestreo debajo de la imagen. lente. De esta manera, se formará una imagen sombreada y contrastante sobre la superficie rugosa y difusa, que se convierte en la base para que el DSP juzgue el movimiento. Para ahorrar energía, en términos generales, el motor fotoeléctrico tiene una función automática de ahorro de energía. Cuando el DSP no detecta movimiento durante un período prolongado, el LED pasará a un estado de baja emisión de luz para ahorrar energía.
La elección de la fuente de luz LED y el fenómeno del "daltonismo" de los ratones ópticos
Siempre ha habido una duda en la mente de muchas personas: por qué casi todos los ratones ópticos tienen LED ¿Rojo?
De hecho, a menudo la respuesta correcta es la más simple: la razón para elegir el rojo es porque los LED rojos de alto brillo son los más maduros y baratos. Debido a que los LED rojos de alto brillo fueron los primeros en aparecer, sus costos son más bajos que los de otros colores y sus materiales de fabricación son maduros, lo que hace que los LED rojos de alto brillo tengan la vida útil más larga. La imagen del motor fotoeléctrico es monocromática, no importa de qué color sea la fuente de luz, no tendrá impacto. En este caso, a excepción de unos pocos fabricantes para crear puntos de venta, la mayoría de los fabricantes, por supuesto, elegirán productos rojos.
Pero el uso de LED rojo también trae consigo un problema, ya que la reflectividad de la luz de color en superficies de diferentes colores no es consistente, esto hace que el DSP no pueda operar el mouse óptico en ciertas superficies de color debido a la poca luz. reflectividad. Identificación de problemas de "daltonismo". Para resolver fundamentalmente este problema, sólo podemos empezar desde la raíz y mejorar las capacidades de análisis de DSP. Sin embargo, excepto el propio Microsoft, casi todos los fabricantes de motores fotoeléctricos actuales utilizan diseños de Agilent y sus algoritmos DSP son completamente consistentes.
Pero con el mismo DSP, algunos productos no tienen ese problema de "daltonismo".
De hecho, el principio es muy simple: dado que el error de reconocimiento se debe a una baja reflectividad de la luz, ¿no sería suficiente simplemente aumentar la potencia de la fuente de luz? Así como una unidad óptica antigua aumenta la potencia del cabezal láser para mejorar las capacidades de lectura del disco, reemplácela con un diodo emisor de luz más potente: ¡la respuesta es así de simple! La parte óptica del mouse óptico se refiere principalmente a su lente de imagen. Dado que se trata de una imagen de rango cercano, es una lente con alta curvatura y su material de fabricación generalmente es plexiglás. El sistema optoelectrónico es el sensor CMOS en el sistema IAS. Es una matriz compuesta por cientos de dispositivos optoelectrónicos. La imagen de la superficie muestreada formada por la lente se convierte en una señal eléctrica matricial en el CMOS y luego se transmite al DSP para su procesamiento. . El principio de funcionamiento del motor fotoeléctrico, en pocas palabras, es: la fuente de luz ilumina la superficie de muestreo para generar una imagen de fuerte contraste que se va a muestrear, capturada en CMOS a través de la lente, CMOS convierte la imagen óptica en una señal eléctrica matricial y la transmite. al DSP - DSP Compare esta señal de imagen con la imagen almacenada del período de muestreo anterior y busque similitudes; si encuentra movimiento, envíe una señal de distancia de desplazamiento al SPI; de lo contrario, no haga nada; continúe con el siguiente período de muestreo. El SPI integra las señales de desplazamiento enviadas por el DSP, calcula las señales de desplazamiento acumuladas en cada período de muestreo de la interfaz de acuerdo con la frecuencia de muestreo de la interfaz del mouse, las envía a la interfaz del mouse y luego las borra para prepararse para recibir los datos del siguiente ciclo. . Dado que el principio de funcionamiento del mouse óptico de imágenes ópticas es muy diferente del del mouse tradicional, sus parámetros también son muy diferentes de los del mouse tradicional. Echemos un vistazo a continuación. Parámetros del mouse óptico
CPI: al igual que el mouse óptico, el CPI también es un indicador importante del mouse óptico. Sin embargo, siempre ha habido un malentendido sobre el IPC de los ratones ópticos. Por ejemplo, hubo un debate en un sitio web conocido: ¿por qué el motor CMOS de segunda generación de Agilent es más pequeño que el motor de segunda generación de Microsoft? ¿El IPC es más alto? De hecho, es fácil de entender si lo pensamos bien. La imagen del motor fotoeléctrico es en realidad como una fotografía de microscopio, y su nivel de IPC es equivalente al aumento de detalle y la claridad de la fotografía. Entonces, ¿la claridad de aumento de una fotografía microscópica tiene algo que ver con el tamaño de la fotografía? Por supuesto que no, solo depende del aumento del microscopio. Incluso si cambia el negativo a la mitad del tamaño original, solo hará que algunas cosas en la foto original no se puedan mostrar, pero los detalles de la foto no cambiarán. . Más claro o más borroso. Por lo tanto, la pregunta anterior no sorprende en absoluto, porque el CPI del mouse óptico no tiene nada que ver con la cantidad de píxeles CMOS. Está completamente determinado por la curvatura de la lente. De manera similar, aumentar la curvatura de la lente puede aumentar el valor del CPI del mouse, pero esta mejora es limitada, porque cuando el tamaño del CMOS permanece sin cambios, cuanto mayor sea el CPI, menor será el rango de imagen. Los requisitos para los distintos parámetros. mencionaremos a continuación será mayor. Al mismo tiempo, dado que la imagen del motor fotoeléctrico es una imagen de corto alcance con una sola lente, su imagen es en realidad una imagen de ojo de pez. Cuanto más aumenta la curvatura de la lente, más graves se vuelven la deformación y la aberración de la imagen, y eventualmente. la imagen se volverá inútil. Por lo tanto, a menos que se realicen ajustes importantes en su estructura óptica, es difícil esperar que el IPC de un ratón óptico alcance un nivel comparable al de un ratón electromecánico con un IPC alto.
Frecuencia de muestreo: este es un parámetro único del mouse óptico que representa el número de "fotografías" tomadas por el CMOS en la superficie de muestreo por segundo y la capacidad de procesamiento informático correspondiente del DSP por segundo. En los primeros ratones ópticos, cuando el mouse se movía a alta velocidad, el puntero del mouse no se movía ni siquiera volaba por la pantalla. La razón de esta situación es muy simple, porque cuando el mouse se mueve a alta velocidad, es probable que aparezca. No hay puntos de muestreo absolutamente iguales en las imágenes CMOS tomadas dos veces consecutivas. Por supuesto, no hay forma de comparar la dirección del movimiento. Es como una persona que se despierta después de dormir. un autobús de larga distancia, no importa dónde estés.
Por supuesto, el DSP no puede procesarlo adecuadamente, generando así una gran cantidad de señales de error.