10-11-2001

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Vorrei sapere come funziona il mouse a lettura ottica, e se e perche si può utilizzare su qualsiasi superficie, anche perfettamente uniforme.

(risponde Gianfranco Verbana)

Il principio di funzionamento dei recentissimi mouse a lettura ottica è completamente differente dai puntatori ottici di prima generazione.(Vedi la risposta di Luca Fini)
Il lettore non è il classico trasduttore ottico/elettrico, (fotodiodo), il quale riceve un segnale di luce riflesso da una superficie come nei lettori CD, ma una vera telecamera che vede l'immagine della superficie.

Si tratta di un capolavoro di microelettronica, resa possibile dagli enormi investimenti d'alcuni costruttori di chip che hanno incapsulato in un economico contenitore di plastica: una telecamera, un DSP (Digital Signal Processor) ed un convertitore di segnali atto a fornire i dati in formato PS/2 o USB.
Il chip più diffuso tra gli assemblatori di mouse è l'HDNS 2000 dell'Agilent Technologies (Ex hp)

Il cuore di tutto il sistema o meglio l'occhio, è un sensore CCD (Charge Coupled Device) con una risoluzione, di 328 Pixel (18x18) su una superficie di 3 mm di diametro.
Ogni 40mS, più che sufficienti per le velocità di manovra del mouse, è acquisita un'immagine ed è inviata al DSP che confronta ogni microscopica immagine con la precedente per calcolare matematicamente la direzione e la distanza in cui è stato mosso il mouse.

In qualsiasi ripresa fotografica è necessario che l'immagine della superficie da visualizzare sia illuminata.La funzione di faretto è ottenuta da un diodo LED, Light Emitting Diode, normalmente di colore rosso, circa da 570 a 690 nm. (la luce emessa da un LED non è monocromatica come il laser).
In figura è rappresentato la disposizione dei componenti all'interno del mouse

Un sistema di lenti focalizza, la luce emessa dal LED, in un piccolo forellino sotto il piano del mouse. L'angolo d'emissione del fascio luce è di circa 30°. La densità di potenza ottica emessa dal piccolo foro, di circa 1-2 mm, varia da 10 a 55 W/m2, dipende dalla luminanza media della superficie inquadrata (chiara o scura.).Normalmente questi dispositivi, per quanto riguarda la Safety, sono in classe uno. In ogni modo è sempre meglio, non capovolgerli o peggio appoggiare l'occhio nel foro, durante il funzionamento.
Un secondo foro a distanza molto ravvicinata dal primo, è l'occhio del sistema che tramite una lente focalizza l'immagine sul CCD, integrato nel chip.
La sensibilità della microtelecamera è volutamente scarsa, per non essere influenzata dalla luce ambientale. La distanza del CCD dalla superficie di contatto è di circa 2/3 mm.

Il circuito rimanente, integrato nel chip, è uguale ad un normale mouse meccanico, che riassumiamo brevemente.
Le coordinate della posizione del mouse calcolate sono convertite nel formato di comunicazione seriale, standardizzato PS/2 oppure tramite un altro chip convertito nel più recente bus USB.
Lo schermo del monitor è formato da una griglia invisibile.(pensa alla trama di un foglio a quadretti) Ogni quadretto dello schermo è identificato da due numeri di posizione che rappresentano le coordinate orizzontali e verticali. Il computer fornisce automaticamente al cursore una posizione iniziale.Spostando il mouse i segnali inviati al PC cambiano le coordinate e fanno muovere il cursore sullo schermo.

Su quali superfici lavora ?

Se abbiamo intuito il principio di funzionamento, siamo in grado di comprendere il tipo di superficie adatta al miglior funzionamento.Il DSP deve elaborare differenze d'immagini, in pratica segni, righe. Più la superficie è tramata, venature del legno, testo di un foglio, stoffa di jeans ,maggiore sarà il contenuto informativo sulla matrice di 18x18 pixel..
A differenza del mouse meccanico a pallina, dove si richiede un giusto attrito, non ha importanza la rugosità del materiale della superficie di scorrimento ma i segni di contrasto chiaro/scuro che contiene la superficie.
L'importante che la telecamera non sia ingannata da riflessioni o diffusioni causate da materiali vetrosi o smerigliati, non funziona ovviamente su uno specchio.
L'affermazione, fatta dagli assemblatori di mouse ottici, che non richiede pulizia è valida finche i piccolissimi fori non siano otturati da sporcizia.
Non posseggo questo tipo di mouse, in ogni modo vi sono validi motivi tecnici che l'accuratezza di precisione, decantata, sia effettivamente migliore di un puntatore a pallina.