Optische Maus

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Bildsensor auf der Unterseite einer optischen Maus
Maussensor-Chip aus dem Inneren einer optischen Maus

Eine optische Maus ist ein Zeigegerät in der Informationstechnologie. Diese Maus erfasst die Bewegung optisch, im Gegensatz zur mechanischen Erfassung per Rollkugel. Die Funktionsweise basiert auf Bildverarbeitung. Ein Sensorchip wirkt als kleine Kamera, kombiniert mit einer in der Maus integrierten Recheneinheit. Der optische Sensor nimmt ständig Bilder von der Oberfläche unter der Maus auf und ermittelt aus der Bildmusterfolge die Bewegung der Maus.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Die Mausunterlage wird von einer Leuchtdiode (LED) oder einer Laserdiode (bei der Lasermaus) beleuchtet. Das von der Unterlage reflektierte Licht wird mit einer Linse gebündelt, und gelangt in die Minikamera des Sensorchips. Die Auflösung der Minikamera reicht dabei von 16 × 16 bis 30 × 30 Pixel. Die Bildinformation kommt als Graustufenbild in den Digitalen Signal-Prozessor (DSP) des Chips, und wird dort zunächst in Geschwindigkeiten umgerechnet. Dann werden aus den Geschwindigkeiten schließlich die Bewegungsdaten (Δx- und Δy-Werte) errechnet. Als Algorithmus für die Geschwindigkeitsberechnung wird die Bildkorrelation verwendet, welche durch die gegen Ende der 1990er Jahre verfügbare kostengünstige Hardware zur aufwändigen Berechnung direkt in der Maus realisiert werden konnte. Bei den optischen Sensoren von Agilient und unter Markenmamen wie IntelliEye oder IntelliMouse vertriebenen optischen Mäusen werden 1500 Bilder pro Sekunde aufgenommen, die Rechenleistung des in der optischen Maus integrierten DSP zur Ermittlung der Bewegungsinformation beträgt 18 MIPS.[1][2]

Belichtungseinheit: LED oder Laser[Bearbeiten]

Zunächst war die Lichtquelle bei optischen Mäusen eine rote Leuchtdiode. Diese hatte Schwierigkeiten bei der Ermittlung der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit auf einfarbigen, transparenten, glatten oder glänzenden Oberflächen. Deswegen wurden Mäuse mit Laserlicht entwickelt. Bei der Lasermaus werden die Strukturen der Mausunterlage deutlicher aufgelöst. Dadurch kann die Lasermaus noch bei Oberflächen verwendet werden, die für LED-Mäuse ungeeignet sind. Allerdings sind sie auch empfindlicher für Unebenheiten, Unreinheiten und sonstige Oberflächenstörungen.

Historisches[Bearbeiten]

Optische Maus einer AViiON-Workstation von Data General; die Maus selbst war dabei ein OEM-Produkt von Mouse Systems; das linke Teilbild zeigt die Struktur des Mauspads, das rechte Teilbild die beiden Öffnungen für die optischen Sensoren auf der Unterseite

Ursprünglich entwickelt wurde die Technik der Positionsbestimmung mithilfe einer Kamera von Hewlett Packard für die Navigation von Flugzeugen. Probleme mit instabilen Lichtverhältnissen und sinkende Kosten der satellitenbasierten Navigation haben jedoch eine erfolgreiche Vermarktung verhindert. Der Einsatz als Maussensor hat die Technik letztlich zu einem großen Erfolg gemacht. Die optischen Mäuse haben in wenigen Jahren die mechanische Variante vollständig verdrängt.

Bei der späteren Aufsplittung von Hewlett Packard wurden die Maussensoren zunächst von Agilent weitergeführt. Nach der jüngsten Reorganisation des HP-Konzernes sind die Sensoren nun bei Avago Technologies gelandet.

Aktuell gibt es nur einen Lizenznehmer für die Technologie der optischen Maus, ST Microelectronics. Allerdings ist Avagotech ständig damit beschäftigt, Plagiate dieser Technik zu verfolgen.

Vorläuferformen der derzeitigen optischen Mäuse gab es bereits in den 1980er und frühen 1990er Jahren. Diese benötigten ein spezielles Mauspad, das mit einer Gitterstruktur versehen war. Dabei waren die senkrechten und waagerechten Gitterlinien mit unterschiedlichen Farben gedruckt, und diese Mäuse hatten zwei Reflexlichtschranken, von denen eine mit rotem und die andere mit infrarotem Licht arbeitete. Die Auflösung dieser Mäuse war vergleichsweise gering, aber sie waren sehr exakt benutzbar, und das Fehlen mechanisch bewegter Teile war ein Vorteil für den Nutzer.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. IntelliEye: A New Approach and a Smarter Mouse. Microsoft, abgerufen am 14. Februar 2014.
  2. Patent US6433780: Seeing eye mouse for a computer system. Angemeldet am 2. Januar 2001, veröffentlicht am 13. August 2002, Anmelder: Agilent Technologies, Inc., Erfinder: Gary B. Gordon, Derek L. Knee, Rajeev Badyal, Jason T. Hartlove.