Типы датчиков регистрации перемещения
Датчик регистрации перемещений является ключевым компонентом манипулятора — будь то мышь или трекбол. Именно от конструкции датчика во многом зависит точность определения перемещений манипулятора, его надежность и долговечность, а в случае мыши — еще и стабильность работы при эксплуатации на поверхностях, изготовленных из различных материалов.
В 1990-х годах доминирующее положение на рынке занимали оптомеханические мыши. Ключевым элементом их конструкции было наличие шарика, который при перемещении манипулятора катался по поверхности стола и приводил в движение две соприкасающиеся с ним взаимоперпендикулярные оси. На концах они имели
диски с тонкими «спицами», а размещенные с разных сторон диска оптопары (светодиод и фотодиод (иногда фототранзистор)) отслеживали их вращение. Благодаря сочетанию доступной цены и довольно высокой надежности оптомеханические «шариковые» мыши долгое время доминировали на рынке.
Конечно, оптомеханическим мышам тоже были присущи определенные недостатки. В частности, стабильность работы подобных манипуляторов во многом зависела от сцепных свойств покрытия рабочего стола. Кстати, именно поэтому многие пользователи предпочитали использовать мышь на специальном коврике.
Качественный скачок в конструкции датчиков регистрации перемещения мышей произошел лишь в 1999 году, когда инженерам компании Agilent Technologies удалось создать оптический датчик, стабильно работающий на различных поверхностях. Основным узлом оптического датчика является миниатюрная видеокамера, оснащенная светочувствительным КМОП-сенсором. В течение одной секунды камера делает несколько тысяч снимков находящейся под «брюшком» мыши поверхности . Для освещения поверхности напротив сенсора установлен источник света (обычно используется красный светодиод), снабженный фокусирующей линзой. Полученные камерой изображения передаются в специализированный процессор (DSP), который на основе анализа изменений в поступающих изображениях определяет направление перемещения манипулятора и вычисляет пройденное расстояние.
В современных моделях оптических мышей скорость съёмки составляет от 1500 до 6000 кадров в секунду.
Современные модели оптических мышей превосходят своих оптомеханических предшественниц по ряду характеристик: они не нуждаются в регулярной чистке деталей датчика регистрации перемещений, обеспечивают повышенную точность и большую стабильность в работе и при этом менее требовательны к используемой поверхности. Во многих случаях оптическая мышь стабильно работает на поверхности стола и не требует использования коврика. Хотя спектр «дружественных» поверхностей у оптических мышей стал гораздо шире, чем у оптомеханических, определенные ограничения все-таки существуют. В частности, не гарантируется стабильная работа оснащенных оптическими сенсорами манипуляторов на стеклянных, зеркальных и полированных поверхностях. Проблема заключается в том, что для нормальной работы оптического датчика необходимо, чтобы рабочая поверхность имела некоторую шероховатость, пусть даже и практически незаметную невооруженным глазом. На гладкой поверхности световое пятно лишено каких-либо деталей и, образно говоря, оптическому сенсору просто не за что зацепиться.
К настоящему времени оптические модели доминируют на рынке, как когда-то оптомеханика. В немалой степени этому способствует ценовая политика производителей: всего за несколько лет разница в стоимости оптических и оптомеханических моделей значительно сократилась.
В 2004 году специалисты Agilent Technologies завершили работы по созданию усовершенствованного оптического датчика. От описанной выше конструкции он отличается тем, что в качестве источника света в нем используется не светодиод, а малогабаритный полупроводниковый лазер (подобный применяемым в оптических дисководах). Свет, излучаемый лазером, имеет когерентную природу, благодаря чему фиксируемое камерой изображение поверхности становится более контрастным и детальным. Использование лазера позволило не только повысить точность работы оптического сенсора, но и обеспечить бесперебойное функционирование манипулятора на многих бликующих поверхностях. Обеспечить устойчивую работу лазерного оптического сенсора пока не удается лишь на зеркале и прозрачном стекле.
|
Главная 
