探究光电鼠标

1、探究光电鼠标力学一班 肖书宇 0804020118【光电鼠标简介】光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。光电鼠标由光断续器来判断信号，最显著特点就是需要使用一块特殊的反光板作为MOUSE移动时的垫。这块垫的主要特点是其中那微细的一黑一白相间的点。原因是在光电MOUSE的底部，有一个发光的二极管和两个相互垂直的光敏管，当发光的二极管照射到白点与黑点时，会产生折射和不折射两种状态，而光敏管都这两种状态进行处理后便会产生相应的信号。从而使

2、电脑作出反应，一旦离开那块垫，那光电鼠标就不能使用了。【光电鼠标原理】光电鼠标的工作原理是：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。【光电鼠标组成

3、】光电鼠标通常由以下部分组成：光学感应器、光学透镜、发光二极管、接口微处理器、轻触式按键、滚轮、连线、PS/2或USB接口、外壳等。下面分别进行介绍：(1)光学感应器光学感应器是光电鼠标的核心，目前能够生产光学感应器的厂家只有安捷伦、微软和罗技三家公司。其中，安捷伦公司的光学感应器使用十分广泛，除了微软的全部和罗技的部分光电鼠标之外，其他的光电鼠标基本上都采用了安捷伦公司的光学感应器。(2)光电鼠标的控制芯片控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作，并与外部电路进行沟通（桥接）及各种信号的传送和收取。我们可以将其理解成是光电鼠标中的“管家婆”。这里有一个非常重要的概念大家应该知道，就是dpi对

4、鼠标定位的影响。dpi是它用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数，dpi越小，用来定位的点数就越少，定位精度就低；dpi越大，用来定位点数就多，定位精度就高。通常情况下，传统机械式鼠标的扫描精度都在200dpi以下，而光电鼠标则能达到400甚至800dpi，这就是为什么光电鼠标在定位精度上能够轻松超过机械式鼠标的主要原因。(3)光学透镜组件光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置，从图5中可以清楚地看到，光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。其中，棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮。圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头，这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学

5、感应器底部的小孔中。通过观看光电鼠标的背面外壳，我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头通过试验，笔者得出结论：不管是阻断棱光镜还是圆形透镜的光路，均会立即导致光电鼠标“失明”。其结果就是光电鼠标无法进行定位，由此可见光学透镜组件的重要性。(4)发光二极管光学感应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”，自然少不了“摄影灯”的支援。否则，从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗，黑暗的图像无法进行比较，当然更无法进行光学定位了。通常，光电鼠标采用的发光二极管（如图7）是红色的（也有部分是蓝色的），且是高亮的（为了获得足够的光照度）。发光二极管发出的红色光线，一部分通过鼠标底部的光学透镜（即其中的棱镜）来照

6、亮鼠标底部；另一部分则直接传到了光学感应器的正面。用一句话概括来说，发光二极管的作用就是产生光电鼠标工作时所需要的光源。(5)轻触式按键没有按键的鼠标是不敢想象的，因而再普通的光电鼠标上至少也会有两个轻触式按键。方正光电鼠标的PCB上共焊有三个轻触式按键。除了左键、右键之外，中键被赋给了翻页滚轮。高级的鼠标通常带有X、Y两个翻页滚轮，而大多数光电鼠标还是像这个方正光电鼠标一样，仅带了一个翻页滚轮。翻页滚轮上、下滚动时，会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。而当滚轮按下时，则会使PCB上的“中键”产生作用。注意：“中键”产生的动作，可由用户根据自己的需要进行定义。当我们卸下翻页滚轮之后，可以

7、看到滚轮位置上，“藏”有一对光电“发射/接收”装置。“滚轮”上带有栅格，由于栅格能够间隔的“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路，这样便能产生翻页脉冲信号，此脉冲信号经过控制芯片传送给Windows操作系统，便可以产生翻页动作了。【光电鼠标发展史】随着人们对鼠标要求的进一步提高，原有的机械鼠标与光机鼠标越来越不能适应要求，于是出现了新一代的光电鼠标。不过，光电鼠标的出现并不顺利，它也经历了第一代光学鼠标与第二代光电鼠标的演变，才发展成今天我们在市场上所看到的主流光电鼠标。 一、第一代光学鼠标早与光机鼠标发展的同一时代，出现一种完全没有机械结构的数字化光电鼠标。设计这种光电鼠标的初衷是将鼠标的

8、精度提高到一个全新的水平，使之可充分满足专业应用的需求。这种光电鼠标没有传统的滚球、转轴等设计，其主要部件为两个发光二极管、感光芯片、控制芯片和一个带有网格的反射板（相当于专用途的鼠标垫）。工作时，光电鼠标必须在反射板上移动，X发光二极管和Y发光二极管会分别发射出光线照射在反射板上，接着光线会被反射板反射回去，经过镜头组件传递后照射在感光芯片上。感光芯片将光信号转变为对应的数字信号后将之送到定位芯片中专门处理，进而产生X-Y坐标偏移数据。第一代光学鼠标原理:这种光电鼠标在精度指标上的确有所进步，但它在后来的应用中暴露出大量的缺陷。首先，光电鼠标必须依赖反射板，它的位置数据完全依据反射板中的网格

9、信息来生成，倘若反射板有些弄脏或者磨损，光电鼠标便无法判断光标的位置所在。倘若反射板不慎被严重损坏或遗失，那么整个鼠标便就此报废；其次，光电鼠标使用非常不人性化，它的移动方向必须与反射板上的网格纹理相垂直，用户不可能快速地将光标直接从屏幕的左上角移动到右下角；第三，光电鼠标的造价颇为高昂，数百元的价格在今天来看并没有什么了不起，但在那个年代人们只愿意为鼠标付出20元左右资金，光电鼠标的高价位显得不近情理。由于存在大量的弊端，这种光电鼠标并未得到流行，充其量也只是在少数专业作图场合中得到一定程度的应用，但随着光机鼠标的全面流行，这种光电鼠标很快就被市场所淘汰二、第二代光电鼠标虽然第一代光电鼠标在

10、市场中惨遭失败，但全数字的工作方式、无机械结构以及高精度的优点让业界仍然为之瞩目，如果能够克服其先天缺陷必可将其优点发扬光大，制造出集高精度、高可靠性和耐用性的产品在技术上完全可行。最先在这个领域取得成果的是微软公司和安捷伦科技。1999年，微软推出一款“IntelliMouse Explorer”的第二代光电鼠标，这款鼠标所采用的是微软与安捷伦合作开发的IntelliEye光学引擎，从这个时候起，人们才对鼠标的内部控制芯片有了进一步认识，也使得安捷伦芯片成为了良好鼠标控制核心的代名词。IntelliMouse Explorer 采用的IntelliEye引擎是微软和当时还在HP内的安捷伦公司

11、合作设计的，规格为1500Hz、400CPI。也就是在此时，扫描率、分辨率等鼠标衡量标准才被人们所重视。第二代光学鼠标的结构与上述所有产品都有很大的差异，它的底部没有滚轮，也不需要借助反射板来实现定位，其核心部件是发光二极管、微型摄像头、光学引擎和控制芯片。工作时发光二极管发射光线照亮鼠标底部的表面，同时微型摄像头以一定的时间间隔不断进行图像拍摄。鼠标在移动过程中产生的不同图像传送给光学引擎进行数字化处理，最后再由光学引擎中的定位DSP芯片对所产生的图像数字矩阵进行分析。由于相邻的两幅图像总会存在相同的特征，通过对比这些特征点的位置变化信息，便可以判断出鼠标的移动方向与距离，这个分析结果最终被

12、转换为坐标偏移量实现光标的定位。第二代光学鼠标的各项指标达到了设计初衷。它既保留了光电鼠标的高精度、无机械结构等优点，又具有高可靠性和耐用性，并且使用过程中勿须清洁亦可保持良好的工作状态，在诞生之后迅速引起业界瞩目，也引起了一些有实力公司的关注。 【光电鼠标-光电激光鼠标使用维护小技巧】目前当今主流鼠标都采用了激光引擎和光电引擎，而相对于淘汰的机械鼠标（俗称球鼠）其优势不言而喻。 光电和激光鼠标如果能正常使用的话寿命肯定要比普通鼠标长，这是它们的工作原理所决定的。目前主流鼠标因为没有了老式机械鼠标滚球的机械部分，所以在使用的时候也很少需要加以清洗，这一点资格老一点的PC用户最能了解。 由于光电/激光鼠标的架构，所以不可能像早期机械鼠那样随意拆卸，而对于普通用户来说，鼠标里面的精密器件也容易被破坏，不是专业人士不建议拆开鼠标。 平时使用时如果看到光眼/激光眼有细微的灰尘只需用皮老虎清理，比较严重的可拆开用无水酒精擦拭。 其实光电/激光鼠标也需要清洗的，尤其是滚