Optische 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 moderner Bildverarbeitung. Ein Sensorchip wirkt im Wesentlichen als kleine Kamera mit Recheneinheit. Dieser Sensor nimmt ständig Bilder auf. Die Abtastrate liegt bei über 1.500 Bildern pro Sekunde. Die Bildgröße reicht dabei von 16 × 16 bis 30 × 30 Pixel.

Bildsensor auf der Unterseite einer optischen Maus

Maussensor-Chip aus dem Inneren einer optischen Maus

Funktionsweise

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 Bildinformation kommt als Graustufenbild in den DSP (Digitaler Signal-Prozessor) 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 nicht etwa Korrelation verwendet, sondern optischer Fluss, der mit wesentlich weniger Rechenoperationen auskommt.

Belichtungseinheit: LED oder Laser

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

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 früher 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

• Technologie der optischen Maus (englisch)
• Technische Daten zu den Maussensoren von Avagotech
• Optical mouse-cam – Bilddaten einer optischen auslesen bei spritemods.com (englisch)