介紹
在過去5年，光學導航感測器已逐步取代電腦滑鼠的機械式軌跡球感測器。雷射導航感測器技術具備優異的表面追蹤效能加上更高的精確度，進一步提升電腦滑鼠的效能。隨著業界持續追求更好的效能、更低的功耗、以及更容易組裝的製程，賽普拉斯半導體特地推出OvationONS光學導航感測器(如圖1)，採用全新的OptiCheck專利技術。此項技術採用的方法，完全有別於影像擷取與校正的感測器，能完全針對導航感測帶來許多實際的效益，並能支援電腦滑鼠以外的其他應用。
圖1: Cypress的OvationONS II雷射導航系統單晶片
OptiCheck技術
賽普拉斯的OptiCheck專利技術採用有別以往的全新導航方式。OptiCheck技術捨棄影像擷取與校正的方式，改採一種「光學棋盤」式技術，即一種連結一個具專利2D梳形偵測器組態的感光元件陣列。偵測器的輸出訊號，透過在一個獨特配置中的放大與整合，能產生4個輸出訊號，以完整描述感測器的動作。這4個輸出訊號經過數位化之後，傳送到小型數位訊號處理器，可在此產生x與y的動態資料。
OptiCheck方法有下列幾項重點值得一提。第一，OptiCheck技術的設計出發點，是提供高精準且高解析度的追蹤功能。使用者可以1 dpi為遞增單位，自行設定解析度，提供最高的精確度。第二，OptiCheck僅需4個資料輸入，就能計算出x與y軸的偏移，提供更高的資料處理效率。效率提高，意謂感測器能在各種高速追蹤應用上發揮效率與精確度。高處理效率則意謂訊號處理模塊在功耗方面的改變不大，所以系統所耗用的電流值幾乎不會受到速度與表面追蹤的效能影響。此外，OptiCheck的處理需求，不受感測器解析度所影響。這讓用戶能以更簡單且更低廉的方式來擴充產品，這些產品需要高速與高解析度的追蹤效能。
為精準擷取感測器的追蹤性能，並提供流暢運作的使用經驗，最近推出第二代OvationONS II雷射導航感測器即整合了一個可編程微控制器，內含OptiCheck感測器技術。此感測器是一個完全整合的系統，包括連結至USB的資料輸出通道。作為速度達1000Hz的真正硬體式USB介面，感測器能提供準確的感測動作解釋功能，並提供最直覺化的使用者介面經驗。
OptiCheck技術的表面追蹤機制
對於雷射導航感測器的大多數應用而言，其中一項主要使用者要求，就是能在幾乎絕大多數的表面上追蹤動作，並為使用者的手部動作提供精準的反應。運用雷射光點作為表面偵測圖案，讓OvationONS II感測器能在各種表面上偵測到清晰的訊號 – 包括一般木質桌面、花崗石櫃台、以及高反射率的工作長檯，都能輕易使用滑鼠；在醫療應用方面，則能偵測各種人類皮膚；並且在工業應用方面能支援各種形狀的表面(圓弧、平面等)。OvationONS II感測器的特殊光學通道設計，亦能有效率地運用雷射功率來追蹤反射率不佳的表面。此技術的這項特性，除了讓裝置能有效追蹤人類皮膚，也讓各種裝置能搭載手指導航功能，像是手機、遊樂器、以及遙控器等。
OptiCheck技術的追蹤速度與解析度
OptiCheck技術獨特的光學導航模式，帶給滑鼠與其他追蹤裝置許多直接的好處。其中兩項效益就是把每秒追蹤次數增加到最高，以及把對動作變動的反應延遲降至最低。OptiCheck技術輸出的4個訊號，完整定義了感測器的動作。這些輸出訊號之後會經過一個數位訊號處理器，該處理器採用一個和感測器速度或解析度無關的演算法。因此，OptiCheck能同時支援全速動作(每秒/英吋)與全解析度(每吋/次數)模式。由於許多影像校正感測器在速度提高時，其解析度會下降，因為其處理器的速度無法及時處理大量的影像資料。而在全速模式下降低解析度，則會降低滑鼠游標移動的速度，這會讓電腦遊戲玩家立即發現並且感到厭煩。搭載OptiCheck的滑鼠具備極高的每秒量測速度，且完全不會出現延遲的現象。下圖3顯示比較採用OptiCheck技術以及一般市面上採用影像校正技術的滑鼠，其解析度的量測資料和速度呈函數關係。
OptiCheck技術對動作變化的反應速度遠遠勝過影像校正感測器，其畫面更新率通常為10 kHz。由於縮短反應的延遲，可以創造出更流暢、靈敏更高的循跡效果。OptiCheck技術的此項特性，讓像是遊戲滑鼠、印表機、掃瞄器等，需要極高的循跡精確度與速度的應用產品獲益良多。
OptiCheck的高效率電源管理
OptiCheck技術所減少的訊號處理需求，讓雷射滑鼠的功耗大幅降低，提供一個高效率的內建可編程電源管理系統。光學功率管理與占空係數亦可自行調整，以配合各種特殊應用，達到最佳化的效能與功耗。在無線滑鼠應用方面，OvationONS感測器能讓遊戲滑鼠的效能達到桌上型滑鼠功耗的水準。
運用可編程系統單晶片進行研發
OvationONS II是一款可編程的系統單晶片解決方案。此元件結合了一個OptiCheck感測器以及一個可編程M8C處理器，內含全速USB功能。其精心設計的智慧型電源管理系統，能為無線滑鼠與其他無線應用提供所需電源，並且還能整合一個可用來支援觸控介面，包括按鈕、滑桿、以及開機啟動功能的電容感測器。
此元件將垂直共振腔表面放射雷射功能(Vertical Cavity Surface Emitting Laser ；VCSEL)整合至同一封裝。雷射與雷射驅動器的整合設計，為滑鼠製造商帶來可觀的利益。由於不需要外部雷射元件，故能降低組裝時間、複雜度、以及因故障雷射元件所產生的良率損失。雷射元件的輸出功率可在出廠前就調整至眼睛安全防護的標準，系統製造商將不必進行任何調整。如此不但節省製造時間，亦讓製造商省下光學功率測試與製造設備的成本。其內部的雷射元件讓整個製程立達到2000V ESD的功率水準。獨立的雷射元件通常為50V至200V，廠房則需要特殊的防護設施。
OvationONS II元件提供充裕的彈性，能整合額外的功能。例如，可把微控制器加入到晶片，用來讀取滑鼠按鈕與滾輪的動作、控制LED燈號、以及建構報告封包以傳至PC主控端。亦可加入USB收發器與序列介面引擎，以提供連結主控端的鏈路，並可加入無線電元件，以設計出無線滑鼠。透過整合，為開發高效能有線與無線滑鼠的單晶片廠商，留下更多可供發揮的空間。
結論
Cypress OptiCheck技術提供一個具備極高效能與精確度的雷射導航感測器。它能用在電腦滑鼠、及手機與遙控器的手指循跡、以及工業應用中的媒體動作追蹤。把這項技術整合至晶片解決方案的可編程系統，能大幅降低設計與製造的複雜度，為新一代的迷你、高精確度人機介面裝置開啟另一扇大門。
在過去5年，光學導航感測器已逐步取代電腦滑鼠的機械式軌跡球感測器。雷射導航感測器技術具備優異的表面追蹤效能加上更高的精確度，進一步提升電腦滑鼠的效能。隨著業界持續追求更好的效能、更低的功耗、以及更容易組裝的製程，賽普拉斯半導體特地推出OvationONS光學導航感測器(如圖1)，採用全新的OptiCheck專利技術。此項技術採用的方法，完全有別於影像擷取與校正的感測器，能完全針對導航感測帶來許多實際的效益，並能支援電腦滑鼠以外的其他應用。
圖1: Cypress的OvationONS II雷射導航系統單晶片
OptiCheck技術
賽普拉斯的OptiCheck專利技術採用有別以往的全新導航方式。OptiCheck技術捨棄影像擷取與校正的方式，改採一種「光學棋盤」式技術，即一種連結一個具專利2D梳形偵測器組態的感光元件陣列。偵測器的輸出訊號，透過在一個獨特配置中的放大與整合，能產生4個輸出訊號，以完整描述感測器的動作。這4個輸出訊號經過數位化之後，傳送到小型數位訊號處理器，可在此產生x與y的動態資料。
OptiCheck方法有下列幾項重點值得一提。第一，OptiCheck技術的設計出發點，是提供高精準且高解析度的追蹤功能。使用者可以1 dpi為遞增單位，自行設定解析度，提供最高的精確度。第二，OptiCheck僅需4個資料輸入，就能計算出x與y軸的偏移，提供更高的資料處理效率。效率提高，意謂感測器能在各種高速追蹤應用上發揮效率與精確度。高處理效率則意謂訊號處理模塊在功耗方面的改變不大，所以系統所耗用的電流值幾乎不會受到速度與表面追蹤的效能影響。此外，OptiCheck的處理需求，不受感測器解析度所影響。這讓用戶能以更簡單且更低廉的方式來擴充產品，這些產品需要高速與高解析度的追蹤效能。
為精準擷取感測器的追蹤性能，並提供流暢運作的使用經驗，最近推出第二代OvationONS II雷射導航感測器即整合了一個可編程微控制器，內含OptiCheck感測器技術。此感測器是一個完全整合的系統，包括連結至USB的資料輸出通道。作為速度達1000Hz的真正硬體式USB介面，感測器能提供準確的感測動作解釋功能，並提供最直覺化的使用者介面經驗。
OptiCheck技術的表面追蹤機制
對於雷射導航感測器的大多數應用而言，其中一項主要使用者要求，就是能在幾乎絕大多數的表面上追蹤動作，並為使用者的手部動作提供精準的反應。運用雷射光點作為表面偵測圖案，讓OvationONS II感測器能在各種表面上偵測到清晰的訊號 – 包括一般木質桌面、花崗石櫃台、以及高反射率的工作長檯，都能輕易使用滑鼠；在醫療應用方面，則能偵測各種人類皮膚；並且在工業應用方面能支援各種形狀的表面(圓弧、平面等)。OvationONS II感測器的特殊光學通道設計，亦能有效率地運用雷射功率來追蹤反射率不佳的表面。此技術的這項特性，除了讓裝置能有效追蹤人類皮膚，也讓各種裝置能搭載手指導航功能，像是手機、遊樂器、以及遙控器等。
OptiCheck技術的追蹤速度與解析度
OptiCheck技術獨特的光學導航模式，帶給滑鼠與其他追蹤裝置許多直接的好處。其中兩項效益就是把每秒追蹤次數增加到最高，以及把對動作變動的反應延遲降至最低。OptiCheck技術輸出的4個訊號，完整定義了感測器的動作。這些輸出訊號之後會經過一個數位訊號處理器，該處理器採用一個和感測器速度或解析度無關的演算法。因此，OptiCheck能同時支援全速動作(每秒/英吋)與全解析度(每吋/次數)模式。由於許多影像校正感測器在速度提高時，其解析度會下降，因為其處理器的速度無法及時處理大量的影像資料。而在全速模式下降低解析度，則會降低滑鼠游標移動的速度，這會讓電腦遊戲玩家立即發現並且感到厭煩。搭載OptiCheck的滑鼠具備極高的每秒量測速度，且完全不會出現延遲的現象。下圖3顯示比較採用OptiCheck技術以及一般市面上採用影像校正技術的滑鼠，其解析度的量測資料和速度呈函數關係。
OptiCheck技術對動作變化的反應速度遠遠勝過影像校正感測器，其畫面更新率通常為10 kHz。由於縮短反應的延遲，可以創造出更流暢、靈敏更高的循跡效果。OptiCheck技術的此項特性，讓像是遊戲滑鼠、印表機、掃瞄器等，需要極高的循跡精確度與速度的應用產品獲益良多。
OptiCheck的高效率電源管理
OptiCheck技術所減少的訊號處理需求，讓雷射滑鼠的功耗大幅降低，提供一個高效率的內建可編程電源管理系統。光學功率管理與占空係數亦可自行調整，以配合各種特殊應用，達到最佳化的效能與功耗。在無線滑鼠應用方面，OvationONS感測器能讓遊戲滑鼠的效能達到桌上型滑鼠功耗的水準。
運用可編程系統單晶片進行研發
OvationONS II是一款可編程的系統單晶片解決方案。此元件結合了一個OptiCheck感測器以及一個可編程M8C處理器，內含全速USB功能。其精心設計的智慧型電源管理系統，能為無線滑鼠與其他無線應用提供所需電源，並且還能整合一個可用來支援觸控介面，包括按鈕、滑桿、以及開機啟動功能的電容感測器。
此元件將垂直共振腔表面放射雷射功能(Vertical Cavity Surface Emitting Laser ；VCSEL)整合至同一封裝。雷射與雷射驅動器的整合設計，為滑鼠製造商帶來可觀的利益。由於不需要外部雷射元件，故能降低組裝時間、複雜度、以及因故障雷射元件所產生的良率損失。雷射元件的輸出功率可在出廠前就調整至眼睛安全防護的標準，系統製造商將不必進行任何調整。如此不但節省製造時間，亦讓製造商省下光學功率測試與製造設備的成本。其內部的雷射元件讓整個製程立達到2000V ESD的功率水準。獨立的雷射元件通常為50V至200V，廠房則需要特殊的防護設施。
OvationONS II元件提供充裕的彈性，能整合額外的功能。例如，可把微控制器加入到晶片，用來讀取滑鼠按鈕與滾輪的動作、控制LED燈號、以及建構報告封包以傳至PC主控端。亦可加入USB收發器與序列介面引擎，以提供連結主控端的鏈路，並可加入無線電元件，以設計出無線滑鼠。透過整合，為開發高效能有線與無線滑鼠的單晶片廠商，留下更多可供發揮的空間。
結論
Cypress OptiCheck技術提供一個具備極高效能與精確度的雷射導航感測器。它能用在電腦滑鼠、及手機與遙控器的手指循跡、以及工業應用中的媒體動作追蹤。把這項技術整合至晶片解決方案的可編程系統，能大幅降低設計與製造的複雜度，為新一代的迷你、高精確度人機介面裝置開啟另一扇大門。
