個人電腦與遊戲應用雷射滑鼠技術進展

本文作者:admin       點擊: 2008-09-05 00:00
前言:
雷射滑鼠技術的演進
傳統光學滑鼠結合了一個可見光LED光源以及光學感測器與處理器來產生代表X軸與Y軸方向移動的脈波,與傳統的滾輪式滑鼠比較,它擁有幾個優勢,首先,不再使用機械式組件代表了更不容易損壞,同時也不再需要進行滑鼠感測區上可能造成錯誤運作灰塵的定期清理,光學滑鼠採用追蹤感測器與處理器的組合能夠提供更穩定且更高的解析度以及更精確的追蹤能力,同時更進一步消除了必須提供磨擦表面,例如使用滑鼠墊才能運作的要求。

不過,傳統光學滑鼠的一個限制是它們無法在許多不同的平滑表面上可靠運作。

雷射滑鼠技術的發展帶來了更高的追蹤精確度與速度,和傳統光學滑鼠比較,更可以在更多的不同材質表面運作,羅技公司(Logitech International SA)在2005年率先推出的業界第一款商業化雷射滑鼠MX 1000採用了由安捷倫科技(Agilent Technology)公司所開發的雷射感測器,安捷倫科技公司擁有許多有關LED感測器與雷射感測器技術的專利,並以LaserStream?品牌行銷雷射滑鼠技術,安捷倫科技公司的半導體產品事業部,包括導航感測器相關業務目前已經分割獨立成為安華高科技(Avago Technology)公司。

真正的雷射滑鼠,例如採用LaserStream技術的滑鼠可以在多種不同的材質表面提供精確的追蹤能力,雷射滑鼠可以輕鬆地在印刷金屬、光滑木紋表面、平滑相紙、半透明塑膠、瓷磚,以及其他以往較為困難的材質表面上工作,在這類表面上使用傳統的LED光學滑鼠可能會造成路徑錯誤,也就是滑鼠的追蹤路徑會偏離實際所追蹤的路徑,或者游標跳動、DPI解析度不穩定以及其他惱人的異常問題。

雷射滑鼠的工作原理
一個相當常見的誤解是雷射滑鼠與傳統光學滑鼠唯一差別只在於照明光源的不同,實際上如果只是將傳統的LED光源改換為垂直共振腔面射型雷射(VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser)並不一定可以讓滑鼠的效能提升,同時如果VCSEL的光度輸出沒有經過適當的控制,這樣的代換動作也可能會對使用者的眼睛造成傷害,Avago的雷射滑鼠感測器在設計與測試上都經過各種不同錯誤情況的考量與驗證,能夠幫助滑鼠製造商符合由國際電工委員會(IEC, International Electrotechnical Commission)所定義的IEC-60825-1標準Class 1護眼要求。

採用LED的光學滑鼠利用CMOS影像感測器以每秒數百次的速度來擷取滑鼠所在表面的影像,並將這些影像送往到數位信號處理器(DSP, Digital Signal Processor),用來偵測影像中的特性並計算相對於前一個影像的移動方向與幅度,透過這樣的計算,滑鼠送出相對應的X軸與Y軸脈波到電腦上,接著電腦再依這些脈波移動螢幕上的游標,請參考圖1。

圖2中的LaserStream滑鼠設計則採用由雷射所產生的同步光源提供影像變動干擾來決定移動的方向與速度。


圖2:雷射滑鼠使用光波干擾來形成影像感測器上的影像。

這代表了雷射滑鼠所使用的影像是由同步雷射光源照射到追蹤表面所產生的反射干擾產生,返回的光波含有不同相位角相互干涉的成份,從而將表面情況加以量化來提供精確的追蹤。

市售雷射滑鼠的比較
在羅技公司MX 1000雷射滑鼠推出上市後,雷射滑鼠在市場上取得了相當正面的回應,但採用安華高科技LaserStream技術雷射滑鼠的成功也吸引了各家競爭廠商投入開發幾個在包裝上也標示為“雷射滑鼠”的不同產品設計,這對希望找出適合特定應用或個人喜好最佳滑鼠解決方案的使用者帶來困擾,目前市場上的“雷射滑鼠”基本可以區分為三大類。

由於雷射滑鼠中所使用的VCSEL會產生不可見的紅外線光源,因此就有使用傳統LED光學導航技術的產品簡單地使用紅外線LED光源取代可見光LED光源後就宣稱是“雷射滑鼠”的產品。

市面上也有使用與LED設計相同的導航感測器,但將可見光LED以VCSEL光源取代的產品,由於感測器並沒有針對同步雷射光源進行最佳化,因此這類設計中的感測器與透鏡結構通常相當厚,請參考圖四,這類型滑鼠設計的一個問題是高DOF,也就是滑鼠被提起時追蹤高度的削減,此外感測器也可能沒有內建用來管理雷射照明源護眼標準要求的電路。

最後則是使用VCSEL照明結合上完全針對雷射照明進行最佳化光學導航傳感器的滑鼠設計,這類雷射導航解決方案的供應商不只一家,同時每個供應商的設計也提供了不同程度追蹤效能的相異功能組合,值得注意的是,部分雷射導航感測器並沒有提供符合Class 1護眼標準的雷射控制能力。

要為特定應用決定正確的規格與功能組合,使用者可以透過包裝盒上的產品規格或者依滑鼠中所使用導航感測器的型號來找出導航感測器的技術規格,透過導航感測器的實際型號,使用者通常可以由供應商所提供的文件或網站找到實際的技術規格。

自從2005年在市場上推出第一個雷射導航感測器產品後,安華高科技持續強化LaserStream導航感測器架構的效能、功能與生產方便性,安華高科技提供有一系列LaserStream導航感測器產品線來滿足不同的市場區塊與效能要求,表一提供了不同LaserStream導航感測器的簡單特性介紹。

事實上,我們很難從不同製造商的雷射滑鼠外觀上看出採用不同技術的分別,幾乎任何市面上可見的雷射滑鼠都貼有護眼標籤,當然也會以不可見光紅外線而非可見光紅外線運作,為了幫助您挑選出正確的雷射滑鼠,以下我們提供了幾個不同的考量:

‧ 外觀
‧ 人體工學設計,每個使用者各有不同的喜好
‧ 品牌,部份廠商喜歡將導航感測器的效能與電路設計、生產品質、可靠度、標準相容性以及安全性的組合搭配加以宣導
‧ 使用導航感測器的型式,這是決定滑鼠效能、耗電、安全性與可靠度的核心引擎

要找出滑鼠中所使用的導航感測器並不容易,消費者必須透過產品評測或者由製造商所提供的資訊自行進行效能測試,甚至將滑鼠加以拆解來找出所使用的零件,當然這個做法對使用者而言並不實際。

LaserStream商標推廣計劃
安華高科技最近推出一項LaserStream商標推廣計劃,鼓勵採用LaserStream導航感測器的滑鼠製造商在包裝盒與滑鼠本身標示“LaserStream”字樣,以方便消費者可以簡單分辨出採用安華高科技雷射導航感測器的產品,這項計劃能夠幫助消費者選擇採用LaserStream感測器的滑鼠產品,享受LaserStream架構所提供高可靠度、高效能與符合Class 1護眼標準的好處。

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