فعال‌سازی نوری: چگونه لیزرهای فروسرخ جایگزین کنتاکت‌های مکانیکی در ماوس‌های ورزش‌های الکترونیک شدند

گذار از سوییچ‌های مکانیکی سنتی کیبورد به حسگرهای مغناطیسی اثر هال (Hall Effect) با اندازه‌گیری دقیق فاصله آنالوگ فشار کلید، ورودی‌های سریع را بازتعریف کرد. تحولی که اکنون در ماوس‌های گیمینگ رقابتی در حال وقوع است، به همان اندازه قطعی است، اما بر یک اصل فیزیکی کاملاً متفاوت تکیه دارد: پرتو دوتایی نور فروسرخ. در حالی که سوییچ کیبورد، فرود میلی‌متر به میلی‌متر را دنبال می‌کند، سوییچ نوری ماوس صرفاً منتظر می‌ماند تا یک شاتر مسیر لیزر را قطع کند. همین تفاوت کوچک در معماری است که تعیین می‌کند آیا شلیک تک‌تیرانداز فوراً ثبت می‌شود یا در یک حالت انتظار دیجیتال معلق می‌ماند.[5]

برای درک اینکه سوییچ‌های نوری چه مشکلی را حل می‌کنند، باید به نقص ذاتی سخت‌افزاری که جایگزینش شده‌اند نگاه کنید. درون یک سوییچ مکانیکی استاندارد ماوس—اسب بارکش این صنعت که دهه‌ها توسط شرکت‌هایی مانند Omron و Huano تولید شده—هنگامی که دکمه اصلی را فشار می‌دهید، دو کنتاکت فلزی به هم کوبیده می‌شوند. از آنجا که فلز خاصیت ارتجاعی دارد، این کنتاکت‌ها صرفاً به هم نمی‌چسبند و متوقف شوند. آن‌ها در برابر یکدیگر لرزش می‌کنند و مجموعه‌ای سریع از اتصالات و قطع شدن‌های الکتریکی میکروسکوپی ایجاد می‌کنند که به آن «بَنس» (Bouncing) یا جهش می‌گویند.[4]

اگر میکروکنترلر ماوس آن سیگنال الکتریکی خام را می‌خواند، یک کلیک واحد به عنوان ده‌ها ورودی رگباری به کامپیوتر ثبت می‌شد. برای جلوگیری از این فاجعه، مهندسان فریم‌ور یک تأخیر دی‌بَنس (debounce delay) اعمال می‌کنند. این یک دوره انتظار اجباری است—که معمولاً بین ۴.۰ تا ۱۰.۰ میلی‌ثانیه کدگذاری شده—و در طول آن ماوس تمام سیگنال‌های الکتریکی بعدی پس از تماس اولیه را نادیده می‌گیرد. سیستم منتظر می‌ماند تا فلز از لرزش باز ایستد و سپس ورودی را تأیید می‌کند.[4]

آن دوره انتظار اجباری، یک سقف فیزیکی سخت برای عملکرد انسان است. سوییچ نوری به طور کامل فلز را دور می‌زند. به جای کنتاکت‌های فیزیکی، محفظه سوییچ شامل یک LED فروسرخ است که یک پرتو پیوسته نور را به سمت یک حسگر ساطع می‌کند. هنگامی که دکمه ماوس فشرده نشده است، یک شاتر فیزیکی پرتو را مسدود می‌کند. با فشار دادن دکمه، شاتر بالا می‌رود، نور به حسگر برخورد می‌کند و کلیک ثبت می‌شود.