ऑप्टिकल माउस

एक ऑप्टिकल माउस एक कम्प्यूटर का माउस  है जो एक प्रकाश स्रोत का उपयोग करता है, आमतौर पर एक  प्रकाश उत्सर्जक डायोड  (एलईडी), और एक प्रकाश डिटेक्टर, जैसे  photodiode  की एक सरणी, सतह के सापेक्ष गति का पता लगाने के लिए। ऑप्टिकल माउस की विविधताओं ने बड़े पैमाने पर पुराने  यांत्रिक माउस  डिज़ाइन को बदल दिया है, जो गति को समझने के लिए गतिमान भागों का उपयोग करता है।

शुरुआती ऑप्टिकल चूहों ने पूर्व-मुद्रित माउसपैड सतहों पर गति का पता लगाया। आधुनिक ऑप्टिकल चूहे अधिकांश अपारदर्शी डिफ्यूज परावर्तन सतहों जैसे कागज पर काम करते हैं, लेकिन उनमें से अधिकांश स्पेक्युलर परावर्तन सतहों जैसे पॉलिश किए गए पत्थर या कांच जैसी पारदर्शी सतहों पर ठीक से काम नहीं करते हैं। डार्क फील्ड माइक्रोस्कोपी  का उपयोग करने वाले ऑप्टिकल चूहे ऐसी सतहों पर भी मज़बूती से काम कर सकते हैं।

यांत्रिक चूहे
हालांकि आमतौर पर ऑप्टिकल चूहों के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है, लगभग सभी यांत्रिक चूहों ने एलईडी और फोटोडायोड का उपयोग करके पता लगाने के लिए आंदोलन को ट्रैक किया कि इन्फ्रारेड लाइट के बीम ने रोटरी एन्कोडर # वृद्धिशील रोटरी एन्कोडर (बाएं/दाएं के लिए एक) की एक जोड़ी में छेद के माध्यम से पारित नहीं किया था।, दूसरा आगे/पीछे के लिए), एक रबरयुक्त गेंद द्वारा संचालित। इस प्रकार, "ऑप्टिकल चूहों" का प्राथमिक भेद प्रकाशिकी का उनका उपयोग नहीं है, बल्कि माउस आंदोलन को ट्रैक करने के लिए चलती भागों की पूरी कमी है, बजाय पूरी तरह से ठोस-राज्य प्रणाली को नियोजित करना।

प्रारंभिक ऑप्टिकल चूहे
पहले दो ऑप्टिकल चूहों, जिन्हें पहली बार दिसंबर 1980 में दो स्वतंत्र अन्वेषकों द्वारा प्रदर्शित किया गया था, के मूल डिज़ाइन अलग-अलग थे: इनमें से एक, MIT  और  माउस सिस्टम्स कॉर्पोरेशन  के  स्टीव किर्श  द्वारा आविष्कृत,  एक विशेष धातु की सतह पर अवरक्त अवशोषित स्याही के साथ मुद्रित ग्रिड लाइनों का पता लगाने के लिए एक इन्फ्रारेड एलईडी और एक चार-चतुर्थांश अवरक्त सेंसर का उपयोग किया। माउस के  CPU  में पूर्वानुमानित  कलन विधि  ने ग्रिड पर गति और दिशा की गणना की। अन्य प्रकार, जेरोक्स के रिचर्ड एफ. लियोन द्वारा आविष्कृत, उसी NMOS तर्क पर एकीकृत गति पहचान के साथ एक 16-पिक्सेल दृश्य-प्रकाश छवि संवेदक  का उपयोग किया|nप्रकार (6 µm प्रक्रिया|5µm)  एमओएस एकीकृत सर्किट  चिप,  और एक मुद्रित कागज या इसी तरह के माउस पैड के एक अंधेरे क्षेत्र में प्रकाश बिंदुओं की गति को ट्रैक किया। Kirsch और Lyon माउस प्रकारों में बहुत भिन्न व्यवहार थे, क्योंकि Kirsch माउस ने पैड में एम्बेडेड एक xy समन्वय प्रणाली का उपयोग किया था, और पैड को घुमाए जाने पर सही ढंग से काम नहीं करेगा, जबकि ल्योन माउस ने माउस बॉडी के xy समन्वय प्रणाली का उपयोग किया था, जैसा कि यांत्रिक चूहे करते हैं।

ऑप्टिकल माउस अंततः ज़ेरॉक्स स्टार ऑफिस कंप्यूटर के साथ बेचा गया, जिसमें ज़ेरॉक्स माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सेंटर के लिसा एम। विलियम्स और रॉबर्ट एस चेरी द्वारा पेटेंट किए गए एक उल्टे सेंसर चिप पैकेजिंग दृष्टिकोण का उपयोग किया गया था।

ऑप्टिकल सेंसर
आधुनिक सतह-स्वतंत्र ऑप्टिकल चूहों एक optoelectronic  सेंसर (अनिवार्य रूप से, एक छोटा कम-रिज़ॉल्यूशन वीडियो कैमरा) का उपयोग करके उस सतह की लगातार छवियां लेने के लिए काम करते हैं जिस पर माउस संचालित होता है। जैसे-जैसे कंप्यूटिंग शक्ति सस्ती होती गई, माउस में ही अधिक शक्तिशाली विशेष-उद्देश्य  मूर्ति प्रोद्योगिकी  | इमेज-प्रोसेसिंग  एकीकृत परिपथ  को एम्बेड करना संभव हो गया। इस प्रगति ने माउस को विभिन्न प्रकार की सतहों पर सापेक्ष गति का पता लगाने में सक्षम बनाया, माउस के आंदोलन को कर्सर के आंदोलन में अनुवादित किया और एक विशेष माउस-पैड की आवश्यकता को समाप्त कर दिया। 1988 में ज़ेरॉक्स में स्टीफन बी जैक्सन द्वारा एक सतह-स्वतंत्र सुसंगत प्रकाश ऑप्टिकल माउस डिज़ाइन का पेटेंट कराया गया था। पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध, आधुनिक ऑप्टिकल कंप्यूटर चूहों में Microsoft IntelliMouse  with IntelliEye और IntelliMouse Explorer थे, जिन्हें 1999 में Hewlett-Packard द्वारा विकसित तकनीक का उपयोग करके पेश किया गया था। यह लगभग किसी भी सतह पर काम करता था, और यांत्रिक चूहों पर एक स्वागत योग्य सुधार का प्रतिनिधित्व करता था, जो गंदगी उठाता था, बेतरतीब ढंग से ट्रैक करता था, किसी न किसी तरह से निपटने के लिए आमंत्रित करता था, और अलग-अलग ले जाने और बार-बार साफ करने की आवश्यकता होती थी। अन्य निर्माताओं ने जल्द ही एचपी स्पिन-ऑफ  एगिलेंट टेक्नोलॉजीज  द्वारा निर्मित घटकों का उपयोग करके माइक्रोसॉफ्ट के नेतृत्व का पालन किया, और अगले कई वर्षों में यांत्रिक चूहों अप्रचलित हो गए। आधुनिक ऑप्टिकल कंप्यूटर माउस में अंतर्निहित तकनीक को डिजिटल छवि सहसंबंध  के रूप में जाना जाता है, जो सैन्य लक्ष्यों पर नज़र रखने के लिए रक्षा उद्योग द्वारा अग्रणी तकनीक है। 1980 के ल्यों ऑप्टिकल माउस में डिजिटल छवि सहसंबंध का एक सरल बाइनरी-इमेज संस्करण इस्तेमाल किया गया था। ऑप्टिकल चूहे लकड़ी, कपड़ा, माउस पैड और  फॉर्मिका (प्लास्टिक)  जैसी सामग्रियों में स्वाभाविक रूप से होने वाली बनावट की छवि के लिए इमेज सेंसर का उपयोग करते हैं। ये सतहें, जब एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड द्वारा चराई के कोण पर जलाई जाती हैं, तो सूर्यास्त के समय प्रकाशित एक पहाड़ी इलाके की तरह दिखने वाली अलग-अलग छायाएं डालती हैं। इन सतहों की छवियों को लगातार अनुक्रम में कैप्चर किया जाता है और यह निर्धारित करने के लिए एक दूसरे के साथ तुलना की जाती है कि माउस कितनी दूर चला गया है।

संचालन का सिद्धांत
यह समझने के लिए कि ऑप्टिकल चूहों में ऑप्टिकल प्रवाह  का उपयोग कैसे किया जाता है, एक दूसरे से थोड़ा ऑफसेट छोड़कर एक ही वस्तु की दो तस्वीरों की कल्पना करें। दोनों तस्वीरों को पारदर्शी बनाने के लिए एक  प्रकाश तालिका  पर रखें, और एक दूसरे के ऊपर तब तक स्लाइड करें जब तक कि उनकी छवियां एक सीध में न आ जाएं। वह राशि जो एक तस्वीर के किनारे दूसरे पर लटकती है, छवियों के बीच ऑफसेट का प्रतिनिधित्व करती है, और एक ऑप्टिकल कंप्यूटर माउस के मामले में यह कितनी दूरी तय करती है।

ऑप्टिकल चूहे प्रति सेकंड एक हजार या उससे अधिक छवियों को कैप्चर करते हैं। माउस कितनी तेजी से चल रहा है, इस पर निर्भर करते हुए, प्रत्येक छवि को पिछले एक से एक पिक्सेल के एक अंश या कई पिक्सेल के रूप में ऑफसेट किया जाएगा। ऑप्टिकल चूहे गणितीय रूप से इन छवियों को क्रॉस सहसंबंध का उपयोग करके यह गणना करने के लिए संसाधित करते हैं कि प्रत्येक क्रमिक छवि पिछले एक से कितनी ऑफसेट है। ऑप्टिकल सेंसर का आउटपुट आमतौर पर डेल्टा होता है X, Y निर्देशांक। कुछ ऑप्टिकल आईसी छवि डेटा भी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। तेजी से डेटा प्रोसेसिंग के लिए चूहे आमतौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर  को एम्बेड करते हैं।

एक ऑप्टिकल माउस मोनोक्रोमैटिक पिक्सेल के 18 × 18 पिक्सेल सरणी वाले छवि संवेदक का उपयोग कर सकता है। इसका सेंसर सामान्य रूप से उसी एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट को साझा करेगा जो छवियों को संग्रहीत करने और संसाधित करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक परिशोधन पिछले गतियों से जानकारी का उपयोग करके सहसंबंध प्रक्रिया को तेज करेगा, और दूसरा शोधन इंटरपोलेशन या फ्रेम-स्किपिंग जोड़कर धीरे-धीरे आगे बढ़ने पर डेडबैंड को रोकेगा। Hewlett-Packard Co. में आधुनिक ऑप्टिकल माउस के विकास को 1990 के दशक के दौरान HP प्रयोगशालाओं में संबंधित परियोजनाओं के उत्तराधिकार द्वारा समर्थित किया गया था। 1992 में विलियम हॉलैंड को यूएस पेटेंट 5,089,712 से सम्मानित किया गया था और जॉन एरटेल, विलियम हॉलैंड, केंट विंसेंट, रुइमिंग जाम्प और रिचर्ड बाल्डविन को पेपर फाइबर की छवियों को सहसंबंधित करके एक प्रिंटर में लीनियर पेपर एडवांस को मापने के लिए यूएस पेटेंट 5,149,980 से सम्मानित किया गया था। रॉस आर. एलन, डेविड बियर्ड, मार्क टी. स्मिथ, और बार्कले जे. टुलिस को 2-आयामी ऑप्टिकल नेविगेशनल (यानी, स्थिति माप) सिद्धांतों का पता लगाने और सूक्ष्मदर्शी से संबंधित करने के लिए यूएस पेटेंट 5,578,813 (1996) और 5,644,139 (1997) से सम्मानित किया गया था।, सतह की अंतर्निहित विशेषताएं जिस पर नेविगेशन सेंसर ने यात्रा की, और दस्तावेज़ की एक छवि को फिर से बनाने के लिए एक रेखीय (दस्तावेज़) छवि संवेदक के प्रत्येक छोर की स्थिति माप का उपयोग करना। यह HP CapShare 920 हैंडहेल्ड स्कैनर में उपयोग की जाने वाली फ्रीहैंड स्कैनिंग अवधारणा है। एक ऑप्टिकल साधन का वर्णन करके जो समकालीन कंप्यूटर चूहों में उपयोग किए जाने वाले पहियों, गेंदों और रोलर्स की सीमाओं को स्पष्ट रूप से खत्म कर देता है, ऑप्टिकल माउस का अनुमान लगाया गया था। इन पेटेंटों ने यूएस पेटेंट 5,729,008 (1998) के लिए ट्रैविस एन. ब्लालॉक, रिचर्ड ए. बॉमगार्टनर, थॉमस हॉर्नक, मार्क टी. स्मिथ, और बार्कले जे. टुलिस को दिए गए आधार का गठन किया, जहां सतह फीचर इमेज सेंसिंग, इमेज प्रोसेसिंग और इमेज सहसंबंध एक स्थिति माप का उत्पादन करने के लिए एक एकीकृत सर्किट द्वारा महसूस किया गया था। HP DesignJet बड़े प्रारूप प्रिंटर में मीडिया (कागज) के सटीक 2D मापन के लिए ऑप्टिकल नेविगेशन के अनुप्रयोग के लिए आवश्यक 2D ऑप्टिकल नेविगेशन की बेहतर सटीकता, 2001 में रेमंड जी. ब्यूसोलोल, जूनियर को दिए गए यूएस पेटेंट 6,195,475 में और अधिक परिष्कृत किया गया था। रॉस आर एलन।

जबकि दस्तावेज़ स्कैनिंग एप्लिकेशन (एलन एट अल।) में छवि के पुनर्निर्माण के लिए ऑप्टिकल नेविगेटर द्वारा एक इंच के 1/600 वें क्रम पर रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता होती है, कंप्यूटर चूहों में ऑप्टिकल स्थिति माप के कार्यान्वयन से न केवल अंतर्निहित लागत में कमी का लाभ मिलता है। कम रिज़ॉल्यूशन पर नेविगेट करने में, लेकिन कंप्यूटर डिस्प्ले पर कर्सर की स्थिति के उपयोगकर्ता को दृश्य प्रतिक्रिया का लाभ भी मिलता है। 2002 में, गैरी बैबॉक गॉर्डन, डेरेक नी, राजीव बड्याल और जेसन हार्टलोव को 6,433,780 अमेरिकी पेटेंट से सम्मानित किया गया था। एक ऑप्टिकल कंप्यूटर माउस के लिए जो छवि सहसंबंध का उपयोग करके स्थिति को मापता है। कुछ छोटे  ट्रैकपैड  (जैसे कि ब्लैकबेरी स्मार्टफ़ोन पर) ऑप्टिकल माउस की तरह काम करते हैं।

एलईडी चूहों
पहली बार लोकप्रिय होने पर ऑप्टिकल चूहों ने रोशनी के लिए अक्सर प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) का इस्तेमाल किया। ऑप्टिकल माउस के एल ई डी का रंग भिन्न हो सकता है, लेकिन लाल सबसे आम है, क्योंकि लाल डायोड सस्ते होते हैं और सिलिकॉन फोटोडेटेक्टर लाल बत्ती के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। IR LED का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अन्य रंगों का कभी-कभी उपयोग किया जाता है, जैसे कि वी-माउस VM-101 का नीला एलईडी दाईं ओर दिखाया गया है।

लेजर चूहे
एक लेज़र माउस अपने सेंसर के नीचे की सतह को रोशन करने के लिए LED के बजाय एक अवरक्त   लेज़र डायोड  का उपयोग करता है। 1998 की शुरुआत में,  सन माइक्रोसिस्टम्स  ने अपने सन स्पार्कस्टेशन सर्वर और वर्कस्टेशन के साथ एक लेजर माउस प्रदान किया। हालांकि, लेजर चूहों ने 2004 तक मुख्यधारा के उपभोक्ता बाजार में प्रवेश नहीं किया, एजिलेंट लैबोरेटरीज, पालो अल्टो में एक टीम द्वारा विकास के बाद, 850 एनएम वर्टिकल-कैविटी सतह-उत्सर्जक लेजर पर आधारित लेजर-आधारित माउस के डौग बैनी के नेतृत्व में ट्रैकिंग प्रदर्शन में 20X सुधार की पेशकश की। टोंग ज़ी, मार्शल टी. डेप्यू, और डगलस एम. बाने को कम बिजली की खपत व्यापक नौवहन क्षमता वीसीएसईएल-आधारित उपभोक्ता चूहों पर उनके काम के लिए अमेरिकी पेटेंट 7,116,427 और 7,321,359 से सम्मानित किया गया। LOGITECH  में पॉल मैकिन ने एगिलेंट टेक्नोलॉजीज के साथ साझेदारी में एमएक्स 1000 लेजर माउस के रूप में नई तकनीक पेश की। यह माउस एक एलईडी के बजाय एक छोटे इन्फ्रारेड लेजर (वीसीएसईएल) का उपयोग करता है और माउस द्वारा ली गई छवि के छवि रिज़ॉल्यूशन में काफी वृद्धि करता है। लेजर रोशनी एलईडी-रोशनी वाले ऑप्टिकल चूहों की तुलना में बेहतर सतह ट्रैकिंग सक्षम करती है। ग्लास लेज़र (या ग्लेसर) चूहों में लेज़र माउस की समान क्षमता होती है लेकिन उन सतहों पर अन्य ऑप्टिकल चूहों की तुलना में दर्पण या पारदर्शी कांच की सतहों पर कहीं बेहतर काम करते हैं। 2008 में,  एवागो टेक्नोलॉजीज  ने लेजर नेविगेशन सेंसर पेश किए जिनके लेजर डायोड को वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर तकनीक का उपयोग करके आईसी में एकीकृत किया गया था। अगस्त 2009 में, लॉजिटेक ने कांच और चमकदार सतहों पर बेहतर तरीके से नज़र रखने के लिए चूहों को दो लेज़रों के साथ पेश किया; उन्होंने उन्हें एक डार्क फील्ड माइक्रोस्कोपी लेजर सेंसर करार दिया।

शक्ति
जब संभव हो तो बिजली बचाने के लिए निर्माता अक्सर अपने ऑप्टिकल चूहों - विशेष रूप से बैटरी चालित वायरलेस मॉडल - को इंजीनियर करते हैं। ऐसा करने के लिए, माउस स्टैंडबाय मोड में होने पर लेज़र या एलईडी को मंद या झपकाता है (प्रत्येक माउस का स्टैंडबाय समय अलग होता है)। एक विशिष्ट कार्यान्वयन (लॉजिटेक द्वारा) में चार शक्ति अवस्थाएँ होती हैं, जहाँ सेंसर को प्रति सेकंड अलग-अलग दरों पर स्पंदित किया जाता है:
 * 11500: चलते समय सटीक प्रतिक्रिया के लिए फुल ऑन, रोशनी उज्ज्वल दिखाई देती है।
 * 1100: फ़ॉलबैक सक्रिय स्थिति जब चलती नहीं है, रोशनी सुस्त दिखाई देती है।
 * 110: स्टैंडबाय
 * 12 : निद्रा अवस्था

इनमें से किसी भी राज्य में हलचल देखी जा सकती है; कुछ चूहे नींद की स्थिति में सेंसर को पूरी तरह से बंद कर देते हैं, जिससे जागने के लिए एक बटन क्लिक करना पड़ता है।

इन्फ्रारेड तत्वों (एलईडी या लेजर) का उपयोग करने वाले ऑप्टिकल चूहों दृश्यमान स्पेक्ट्रम रोशनी पर बैटरी जीवन में पर्याप्त वृद्धि प्रदान करते हैं। कुछ चूहे, जैसे लॉजिटेक वी450 848 एनएम लेजर माउस, इन्फ्रारेड लेजर की कम बिजली की आवश्यकताओं के कारण पूरे वर्ष के लिए दो एए बैटरी पर कार्य करने में सक्षम हैं। चूहों को उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां कम विलंबता और उच्च प्रतिक्रियात्मकता महत्वपूर्ण हैं, जैसे वीडियो गेम  खेलने में, बिजली की बचत सुविधाओं को छोड़ सकते हैं और प्रदर्शन में सुधार के लिए वायर्ड कनेक्शन की आवश्यकता होती है। चूहों के उदाहरण जो प्रदर्शन के पक्ष में बिजली की बचत का त्याग करते हैं,  लॉजिटेक G5  5 और  रेजर यूएसए लिमिटेड  कॉपरहेड हैं।

ऑप्टिकल बनाम मैकेनिकल चूहे
यांत्रिक चूहों के विपरीत, जिनके ट्रैकिंग तंत्र लिंट से अवरुद्ध हो सकते हैं, ऑप्टिकल चूहों में कोई गतिमान भाग नहीं होता है (बटन और स्क्रॉल पहियों के अलावा); इसलिए, उन्हें प्रकाश उत्सर्जक के तहत एकत्रित होने वाले मलबे को हटाने के अलावा अन्य रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, वे आम तौर पर कुछ माउस-पैड सहित चमकदार और पारदर्शिता (ऑप्टिक्स) सतहों पर नज़र नहीं रख सकते हैं, जिससे ऑपरेशन के दौरान कर्सर अप्रत्याशित रूप से बहाव करता है। कम छवि-प्रसंस्करण शक्ति वाले चूहों को भी तेज़ गति पर नज़र रखने में समस्या होती है, जबकि कुछ उच्च-गुणवत्ता वाले चूहे 2 मीटर प्रति सेकंड से अधिक तेज़ी से ट्रैक कर सकते हैं|m/s।

लेज़र माउस के कुछ मॉडल चमकदार और पारदर्शी सतहों पर नज़र रख सकते हैं, और इनकी संवेदनशीलता बहुत अधिक होती है।

यांत्रिक चूहों में उनके ऑप्टिकल समकक्षों की तुलना में कम औसत शक्ति (भौतिकी)  आवश्यकताएं थीं; चूहों द्वारा उपयोग की जाने वाली शक्ति अपेक्षाकृत कम होती है, और यह केवल एक महत्वपूर्ण विचार है जब बिजली उनकी सीमित क्षमता के साथ  बैटरी (बिजली)  से प्राप्त होती है।

ऑप्टिकल मॉडल असमान, चिकनी, मुलायम, चिपचिपी या ढीली सतहों पर यांत्रिक चूहों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, और आम तौर पर मोबाइल स्थितियों में माउस पैड  की कमी होती है। क्योंकि ऑप्टिकल चूहे एक छवि के आधार पर गति प्रदान करते हैं, जिसे बहुरंगी माउस पैड के साथ एलईडी (या इन्फ्रारेड डायोड)  प्रकाश  के उपयोग से अविश्वसनीय प्रदर्शन हो सकता है; हालाँकि, लेज़र चूहों को इन समस्याओं का सामना नहीं करना पड़ता है और वे ऐसी सतहों पर नज़र रखेंगे।

यह भी देखें

 * ट्रैकबॉल