光学鼠标

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。

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。

3、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,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。

4、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。

5、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。

光学鼠标通过底部的LED灯,灯光以30度角射向桌面,照射出粗糙的表面所产生的阴影,然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到传感器上。当鼠标移动的时候,成像传感器录得连续的图案,然后通过“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理,以判断鼠标移动的方向以及位移,从而得出鼠标x, y方向的移动数值。再通过SPI传给鼠标的微型控制单元(Micro Controller Unit)。鼠标的处理器对这些数值处理之后,传给电脑主机。传统的光电鼠标采样频率约为3000 Frames/sec(帧/秒),也就是说它在一秒钟内只能采集和处理3000张图像。

1、成像传感器。成像的质量高低,直接影响下面的数据的进一步加工处理。

2、DSP处理器。DSP处理器输出的x,y轴数据流,影响鼠标的移动和定位性能。

3、SPI于MCU之间的配合。数据的传输具有一定的时间周期性(称为数据回报率),而且它们之间的周期也有所不同,SPI主要有四种工作模式,另外鼠标采用不同的MCU,与电脑之间的传输频率也会有所不同,数据从SPI传送到MCU,以及从MCU传输到主机电脑,传输时间上的配合尤为重要。

1、CPI

光学引擎的成像原理其实就是显微照像,其CPI水平就相当于照相细节的放大清晰度。它只取决于光学组件的放大率,分辨率通常使用DPI(每英寸点数,(dots per inch)来表示,可以测量出鼠标的精准度。大部份市面上的光学鼠都是400 CPI。

2、采样率

这是光学鼠标独有的技术参数,它代表CMOS传感器每秒种对采样表面“拍摄”的次数和DSP芯片每秒相应的处理能力。

3、CMOS像素数

要保证在高速移动鼠标时,不出现相邻两次采样无共同采样点的情况。除了加快扫描频率以外,还可以增加CMOS的尺寸,CMOS的像素数增加了,可采用的特征点当然也就越多。提高鼠标对细密的重复性表面的识别能力。

4、像素处理能力

将CMOS尺寸和DSP处理能力结合起来整合为“像素处理能力这个指标代表光学引擎综合采样的运算性能。

5、最大速度和最大加速度

将像素处理能力与CPI参数相结合,可以派生出最大速度和最大加速度两个参数。人手在使用鼠标的时候,最高的移动速度约为30英寸/秒,也就是通过DSP运算使鼠标在保证精确性的前提下能够达到的最大加速度。