光電鼠標(biāo)原理

光電鼠標(biāo)原理傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)的工作原理光電鼠標(biāo)的工作原理是：在光電鼠標(biāo)內(nèi)部有一個發(fā)光二極管，通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標(biāo)底部表面（這就是為什么鼠標(biāo)底部總會發(fā)光的原因）。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線，經(jīng)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋€光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進(jìn)行分析，來判斷鼠標(biāo)的移動方向和移動距離，從而完成光標(biāo)的定位。光電鼠標(biāo)通常由以下部分組成：光學(xué)感應(yīng)器、光學(xué)透鏡、發(fā)光二極管、接口微處理器、輕觸式按鍵、滾輪、連線、PS/2或USB接口、外殼等。下面分別進(jìn)行介紹：光學(xué)感應(yīng)器光學(xué)感應(yīng)器是光電鼠標(biāo)的核心，目前能夠生產(chǎn)光學(xué)感應(yīng)器的廠家只有安捷倫、微軟和羅技三家公司。其中，安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器使用十分廣泛，除了微軟的全部和羅技的部分光電鼠標(biāo)之外，其他的光電鼠標(biāo)基本上都采用了安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器。光電鼠標(biāo)的控制芯片控制芯片負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)光電鼠標(biāo)中各元器件的工作，并與外部電路進(jìn)行溝通（橋接）及各種信號的傳送和收取。我們可以將其理解成是光電鼠標(biāo)中的“管家婆”。這里有一個非常重要的概念大家應(yīng)該知道，就是dpi對鼠標(biāo)定位的影響°dpi是它用來衡量鼠標(biāo)每移動一英寸所能檢測出的點數(shù)，dpi越小，用來定位的點數(shù)就越少，定位精度就低；dpi越大，用來定位點數(shù)就多，定位精度就高。通常情況下，傳統(tǒng)機(jī)械式鼠標(biāo)的掃描精度都在200dpi以下，而光電鼠標(biāo)則能達(dá)到400甚至800dpi，這就是為什么光電鼠標(biāo)在定位精度上能夠輕松超過機(jī)械式鼠標(biāo)的主要原因。光學(xué)透鏡組件光學(xué)透鏡組件被放在光電鼠標(biāo)的底部位置，從圖5中可以清楚地看到，光學(xué)透鏡組件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組成。其中，棱光鏡負(fù)責(zé)將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標(biāo)的底部，并予以照亮。圓形透鏡則相當(dāng)于一臺攝像機(jī)的鏡頭，這個鏡頭負(fù)責(zé)將已經(jīng)被照亮的鼠標(biāo)底部圖像傳送至光學(xué)感應(yīng)器底部的小孔中。通過觀看光電鼠標(biāo)的背面外殼，我們可以看出圓形透鏡很像一個攝像頭通過試驗，筆者得出結(jié)論：不管是阻斷棱光鏡還是圓形透鏡的光路，均會立即導(dǎo)致光電鼠標(biāo)“失明”。其結(jié)果就是光電鼠標(biāo)無法進(jìn)行定位，由此可見光學(xué)透鏡組件的重要性。發(fā)光二極管光學(xué)感應(yīng)器要對缺少光線的鼠標(biāo)底部進(jìn)行連續(xù)的“攝像”，自然少不了“攝影燈”的支援。否則，從鼠標(biāo)底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無法進(jìn)行比較，當(dāng)然更無法進(jìn)行光學(xué)定位了。通常，光電鼠標(biāo)采用的發(fā)光二極管（如圖7）是紅色的（也有部分是藍(lán)色的），且是高亮的（為了獲得足夠的光照度）。發(fā)光二極管發(fā)出的紅色光線，一部分通過鼠標(biāo)底部的光學(xué)透鏡（即其中的棱鏡）來照亮鼠標(biāo)底部；另一部分則直接傳到了光學(xué)感應(yīng)器的正面。用一句話概括來說，發(fā)光二極管的作用就是產(chǎn)生光電鼠標(biāo)工作時所需要的光源。輕觸式按鍵沒有按鍵的鼠標(biāo)是不敢想象的，因而再普通的光電鼠標(biāo)上至少也會有兩個輕觸式按鍵。方正光電鼠標(biāo)的PCB上共焊有三個輕觸式按鍵（圖8）。除了左鍵、右鍵之外，中鍵被賦給了翻頁滾輪。高級的鼠標(biāo)通常帶有X、Y兩個翻頁滾輪，而大多數(shù)光電鼠標(biāo)還是像這個方正光電鼠標(biāo)一樣，僅帶了一個翻頁滾輪。翻頁滾輪上、下滾動時，會使正在觀看的“文檔”或“網(wǎng)頁”上下滾動。而當(dāng)滾輪按下時，則會使PCB上的“中鍵”產(chǎn)生作用。注意：“中鍵”產(chǎn)生的動作，可由用戶根據(jù)自己的需要進(jìn)行定義。當(dāng)我們卸下翻頁滾輪之后，可以看到滾輪位置上，“藏”有一對光電“發(fā)射/接收”裝置?！皾L輪”上帶有柵格，由于柵格能夠間隔的“阻斷”這對光電“發(fā)射/接收”裝置的光路，這樣便能產(chǎn)生翻頁脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)過控制芯片傳送給Windows操作系統(tǒng)，便可以產(chǎn)生翻頁動作了。

LED111jljlLiSenserWorkSurl^ce傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)工作原理示意圖LED111jljlLiSenserWorkSurl^ce傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)工作原理示意圖ClipSensorPCBLED光學(xué)跟蹤引擎部分橫界面示意圖ClipSensorPCBLED光學(xué)跟蹤引擎部分橫界面示意圖光學(xué)鼠標(biāo)主要由四部分的核心組件構(gòu)成，分別是發(fā)光二極管、透鏡組件、光學(xué)引擎(OpticalEngine)以及控制芯片組成。光學(xué)鼠標(biāo)通過底部的LED燈，燈光以30度角射向桌面，照射出粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影，然后再通過平面的折射透過另外一塊透鏡反饋到傳感器上。

?■■■■■■■■?■■■■■■■■當(dāng)鼠標(biāo)移動的時候，成像傳感器錄得連續(xù)的圖案，然后通過“數(shù)字信號處理器”（DSP）對每張圖片的前后對比分析處理，以判斷鼠標(biāo)移動的方向以及位移，從而得出鼠標(biāo)x,y方向的移動數(shù)值。再通過SPI傳給鼠標(biāo)的微型控制單元（MicroControllerUnit）。鼠標(biāo)的處理器對這些數(shù)值處理之后，傳給電腦主機(jī)。傳統(tǒng)的光電鼠標(biāo)采樣頻率約為3000Frames/sec（幀/秒），也就是說它在一秒鐘內(nèi)只能采集和處理3000張圖像。根據(jù)上面所講述的光學(xué)鼠標(biāo)工作原理，我們可以了解到，影響鼠標(biāo)性能的主要因素有哪些。第一，成像傳感器。成像的質(zhì)量高低，直接影響下面的數(shù)據(jù)的進(jìn)一步加工處理。第二，DSP處理器。DSP處理器輸出的x，y軸數(shù)據(jù)流，影響鼠標(biāo)的移動和定位性第三，SPI于MCU之間的配合。數(shù)據(jù)的傳輸具有一定的時間周期性（稱為數(shù)據(jù)回報率），而且它們之間的周期也有所不同，SPI主要有四種工作模式，另外鼠標(biāo)采用不同的MCU，與電腦之間的傳輸頻率也會有所不同，例如125MHZ、8毫秒；500MHz,2毫秒，我們可以簡單的認(rèn)為MCU可以每8毫秒向電腦發(fā)送一次數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)有三家廠商（羅技、Razer、Laview）使用了2毫秒的MCU，全速USB設(shè)計，因此數(shù)據(jù)從SPI傳送到MCU，以及從MCU傳輸?shù)街鳈C(jī)電腦，傳輸時間上的配合尤為重要。什么是激光鼠標(biāo)？

激光鼠標(biāo)其實也是光電鼠標(biāo)，只不過是用激光代替了普通的LED光．好處是可以通過更多的表面，因為激光是Coherent Light（相干光），幾乎單一的波長，即使經(jīng)過長距離的傳播依然能保持其強(qiáng)度和波形；而LED光則是IncoherentLight（非相干光）。激光鼠標(biāo)傳感器獲得影像的過程是根據(jù)，激光照射在物體表面所產(chǎn)生的干涉條紋而形成的光斑點反射到傳感器上獲得的，而傳統(tǒng)的光學(xué)鼠標(biāo)是通過照射粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影來獲得。因此激光能對表面的圖像產(chǎn)生更大的反差，從而使得“CMOS成像傳感器”得到的圖像更容易辨別，提高鼠標(biāo)的定位精準(zhǔn)性。什么是鼠標(biāo)的全速USB技術(shù)？全速USB技術(shù)是指USBFullSpeed,相對于傳統(tǒng)的LowSpeed的每秒1.5Mb傳輸速度，它