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光電鼠標(biāo)
閱讀�10212時間�2011-03-07 20:05:53

光電鼠標(biāo)不同于一般的機械鼠標(biāo),它不使用傳�(tǒng)的滾�,而是采用了激光掃描定位確定鼠�(biāo)的運動軌�,然后將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,再通過程序的處理和�(zhuǎn)換來控制屏幕上的光標(biāo)箭頭的移�,靈敏度要更強些�

簡介

  光電鼠標(biāo)是以一個感�(yīng)器為中心建立起來�,這個感�(yīng)器根�(jù)�(shè)備不�,以不同的速度來監(jiān)控表�。一只鼠�(biāo)的精確度則是依照電子指示出的圖像品質(zhì)與速度而有所不同。有一些決定鼠�(biāo)好壞的重要因素你需要牢記在�,那就是感應(yīng)器的大小與品�(zhì),接收與�(fā)送圖像的速度,以及由測量每英時所交叉的分析點�(shù)目所得出的分辨率。因此一只鼠�(biāo)的性能就可以從�3個變量來判斷。例�,要判斷感應(yīng)器的大小就非常困難,除非制造商公布�(shù)�(jù)。這個變量的范圍�15x15�30x30像素(Pixel)不等。單以這個變量值來�,問題就相當(dāng)簡單:如果靈敏度一樣,比較大的感應(yīng)器就能提供比較好的坐�(biāo)�

原理

  光電鼠標(biāo)定位的工作流程大致為:發(fā)光二極管照亮采樣表面,對比度強烈的待采樣影像通過透鏡在CMOS上成�,CMOS將光�(xué)影像�(zhuǎn)化為矩陣電信號傳輸給DSP。當(dāng)鼠標(biāo)移動�,DSP則將此影像信號與存儲的上一采樣周期的影像�(jìn)行比較分�,然后發(fā)送一個位移距離信號到接口電路。接口電路對由DSP�(fā)來的位移信號�(jìn)行整合處�,而已傳入計算機內(nèi)部的位移信號再經(jīng)過驅(qū)動程序的�(jìn)一步處�,最終在系統(tǒng)中形成光�(biāo)的位��

光電鼠標(biāo)的原理圖

參數(shù)

  ◆分辨率

  光電鼠標(biāo)的分辨率通常用CPI(Count Per Inch : 每英寸的測量次數(shù))來表�,CPI越高,越利于反映玩家的微小操作。而且在鼠�(biāo)光標(biāo)移動相同邏輯距離�,分辨率高的需要移動的物理距離則要短。拿一�800 CPI的光電鼠�(biāo)來說,當(dāng)使用者將鼠標(biāo)移動1英寸�,其光學(xué)傳感器就會接收到反饋回來�800個不同的坐標(biāo)點,鼠標(biāo)箭頭同時會在屏幕上移�800個像素點。反過來,鼠�(biāo)箭頭在屏幕上移動一個像素點,就需要鼠�(biāo)物理移動1/800英寸的距�。所�,CPI高的鼠標(biāo)更適合在高分辨率的屏幕下使用。光�(xué)機械鼠標(biāo)的分辨率多為200�400 CPI,而光電鼠�(biāo)的分辨率通常�400�800 CPI之間。除CPI以外,DPI(Dots Per Inch : 每英寸像素數(shù))也常被人用來形容光電鼠標(biāo)的分辨率。由于光電鼠�(biāo)的分辨率反映了一個動�(tài)過程,所以用CPI來形容更恰當(dāng)�。但無論是CPI還是DPI,描述的都是光電鼠標(biāo)的分辨率,不存在性能差別�

  ◆刷新頻�

  光電鼠標(biāo)的刷新頻率也被稱為掃描頻率或者速率,它反映了光�(xué)傳感器內(nèi)部的DSP對CMOS每秒鐘可拍攝圖像的處理能�。在鼠標(biāo)移動�,光�(xué)傳感器中的數(shù)字處理器通過對比所“拍攝”相鄰照片間的差�,從而確定鼠�(biāo)的具體位�。但�(dāng)光電鼠標(biāo)在高速運動時,可能會出現(xiàn)相鄰兩次拍攝的圖像中沒有明顯參照物的情況。那�,光電鼠�(biāo)勢必?zé)o法完成正確定位,也就會出�(xiàn)我們常說的“跳幀”現(xiàn)象了。而提高光電鼠�(biāo)的刷新頻率就加大了光�(xué)傳感器的拍攝速度,也就減少了沒有相同參考物的幾率,�(dá)到了減少跳幀的目的�

  ◆像素處理能�

  雖然分辨率和刷新率都是光電鼠�(biāo)重要的技�(shù)指標(biāo),但它們并不能客觀反映光電鼠標(biāo)的性能,所以羅技提出了像素處理能力這個指�(biāo),并�(guī)定:像素處理能力=CMO晶陣像素�(shù)×刷新頻率。根�(jù)光電鼠標(biāo)的定位原理我們知�,光�(xué)傳感器會將CMOS拍攝的圖像�(jìn)行光�(xué)放大后再投射到CMOS晶陣上形成幀,所以在光學(xué)放大率一定的情況�,增加了CMOS晶陣像素�(shù),也就可增大實際拍攝圖像的面�。而拍攝面積越大,每幀圖像上的�(xì)節(jié)也就越清�,參考物也就越明�,和提高刷新率一樣,也可減少跳幀的幾�。不�,需要注意的�,大多數(shù)情況�,廠商不會公布鼠�(biāo)的CMOS尺寸,其大小�15x15�30x30像素(Pixel)不��

�(nèi)部構(gòu)�

  從功能實�(xiàn)角度�,光電鼠�(biāo)主要由發(fā)光二極管、固定夾、光�(xué)透鏡、光�(xué)傳感�、接口控制器芯片以及微動開關(guān)6部分元器件組��

  � �(fā)光二極管

光電鼠標(biāo)的發(fā)光二極管

  �(fā)光二極管相當(dāng)于光電鼠�(biāo)的光�,其主要任�(wù)是滿足光�(xué)傳感器的拍攝需要,將所要拍攝的“路況”照�。除此以外,�(fā)光二極管還被用來滿足光電式的滾輪的需�。這里所說的滾輪是我們常用來翻動�(wǎng)頁的鼠標(biāo)中鍵,不要誤�(rèn)為是機械鼠標(biāo)底部的軌跡球。為光學(xué)傳感器服�(wù)的發(fā)光二極管在鼠�(biāo)“尾部”,會被固定夾遮蓋起�;而為光電式滾輪服�(wù)的發(fā)光二極管則在鼠標(biāo)“頭部”,滾輪附近�

  � 固定�

光電鼠標(biāo)的固定夾

  �(fù)�(zé)照亮鼠標(biāo)底部的發(fā)光二極管擁有很強的亮�,為了避免射出的光線干擾其他元器件工作,并且使光線通過透鏡后能量更加集�,所以發(fā)光二級光上覆蓋了固定夾。固定夾通常是黑色的,因為黑色吸收光線的能力

  � 光學(xué)透鏡

光電鼠標(biāo)的光學(xué)透鏡

  光學(xué)透鏡系統(tǒng)通常由一面棱光透鏡和一面圓形透鏡組成。發(fā)光二極管射出的光線先通過一面棱光透鏡照亮鼠標(biāo)底部表面,而反射回來的投影再經(jīng)過另一面圓形透鏡匯聚到光�(xué)傳感器的小孔�。作為光線傳遞的必經(jīng)之路,透鏡系統(tǒng)的重要性不言而喻��

  � 光學(xué)傳感�

光電鼠標(biāo)的光學(xué)傳感器

  光學(xué)傳感器是光電鼠標(biāo)的核心部�,CMOS感光器和�(shù)字信號處理器(DSP)是其中最重要的兩部分。CMOS感光器是一個由�(shù)百個光電器件組成的矩陣,用來拍攝鼠�(biāo)物理位移的畫靀光�(xué)傳感器會將拍攝的光信號�(jìn)行放大并投射到CMOS矩陣上形成幀,然后再將成幀的圖像由光信號轉(zhuǎn)換為電信�,傳輸至DSP�(jìn)行處�。DSP對相鄰幀之間差別�(jìn)行除噪和分析后,將得出的位移信息通過接口電路傳給計算��

  � 接口控制器芯�

光電鼠標(biāo)的接口控制芯片

  接口控制器芯片負(fù)�(zé)管理光電鼠標(biāo)的接口電路部�,使鼠標(biāo)可以通過USB、PS/2等接口與PC相�?;诔杀痉矫婵紤],各品牌的光電鼠�(biāo)一般都采用第三方的接口控制器芯�,而像賽普拉斯、凌陽、EMC都是常見的接口控制器芯片廠商。另�,有的光電鼠�(biāo)選用了具備接口控制器功能的光�(xué)傳感器(比如原相公司的PAN401光學(xué)傳感器),所以在這類光電鼠標(biāo)�(nèi)部是無法�(fā)�(xiàn)獨立的接口控制器芯片��

  � 微動開關(guān)

光電鼠標(biāo)的微動開關(guān)

  平時使用一款光電鼠�(biāo)時,打交道最多的要算是鼠�(biāo)按鍵�,而鼠�(biāo)按鍵一一對應(yīng)著內(nèi)部的微動開關(guān),所以按鍵板�(shè)計和微動開關(guān)的品�(zhì)共同決定了鼠�(biāo)的手感。當(dāng)�,微動開�(guān)的質(zhì)量還影響著光電鼠�(biāo)的故障率。因�,有的廠商會在宣傳材料中聲明自己的某款型號產(chǎn)品使用了的微動開�(guān),從而吸引消費者購買�

外殼�(shè)�

  光電鼠標(biāo)的外殼大部分采用了工程塑�,也有采用金屬上蓋作為賣點的�(chǎn)�,但手感和制造成本并不理�,所以并沒有流行開來。鼠�(biāo)外殼多用拋光和磨砂兩種設(shè)�,而仿效蘋果鼠�(biāo)的透明有機玻璃雙層殼設(shè)計以及磨砂表面配合軟橡膠材料的設(shè)計比較流�,但相比傳統(tǒng)�(shè)�,卻更易磨損�

  ◆按鍵板�(shè)�

  鼠標(biāo)上蓋的主要部件就是按鍵板�,光電鼠�(biāo)的按鍵板分為按鈕�、蓋板式和一體式3種設(shè)�。其�,按鈕式按鍵板是獨立按鈕,與鼠標(biāo)上蓋沒有連接;蓋板式按鍵板與上蓋有所連接,但也有獨立的部分;而一體式按鍵板是�(xiàn)今最為流行的,按鍵板本身就是鼠標(biāo)上蓋的一部分。微軟和羅技的很多產(chǎn)品都采用了這種方式�

  ◆底部墊腳設(shè)�

  為了使光電鼠�(biāo)移動更靈�,減少底部的摩擦�,所以引入了墊腳的概念:用塑料片將鼠�(biāo)底部墊起,從而減少摩�。鼠�(biāo)墊腳的設(shè)計主要分為以微軟為代表的大墊腳派和以羅技為代表的小墊腳派,各有利�。前者因為墊腳尺寸大,材�(zhì)偏軟,所以比后者耐摩、防�;后者因為墊腳尺寸不足前者一�,材�(zhì)堅硬,所以受力面積小,比前者更靈活。筆者個人�(rèn)�,對于普通玩�,前者的墊腳�(shè)計更適用;而對于發(fā)燒級的游戲玩家,后者卻��

  ◆鼠�(biāo)滾輪

  1996�,微軟發(fā)明了鼠標(biāo)滾輪按鍵,由于給使用者提供了更多方便,所以時至今�,幾乎所有鼠�(biāo)上都能看到它的身�。滾輪按鍵設(shè)計通常包括兩種,種是以微軟為代表的機械式滾�,第二種是以羅技為代表的光電式滾輪。前者利用滾輪帶動機械電位器來獲得滾動信�,定位更�(zhǔn);后者利用發(fā)光二極管獲得滾動信息,壽命更��

  ◆人體工程學(xué)�(shè)�

  對于光電鼠標(biāo)來說,人體工程學(xué)�(shè)計的目的就是讓用戶可在手指自然放松的情況�,手掌緊貼在鼠標(biāo)表面。但即使使用采用人體工程�(xué)�(shè)計的光電鼠標(biāo),也可能無法獲得舒適的手感。這是因為廠家只可能以部分消費者的手型�(shù)�(jù)為準(zhǔn),生�(chǎn)符合人體工程�(xué)的鼠�(biāo)模具,而對于另一部分消費者來�,使用該�(chǎn)品時,反而可能更加勞��

�(fā)展史

  隨著人們對鼠標(biāo)要求的�(jìn)一步提�,原有的機械鼠標(biāo)與光機鼠�(biāo)越來越不能適�(yīng)要求,于是出�(xiàn)了新一代的光電鼠標(biāo)。不�,光電鼠�(biāo)的出�(xiàn)并不順利,它也經(jīng)歷了代與第二代光電鼠�(biāo)的演變,才發(fā)展成今天我們在市場上所看到的主流光電鼠�(biāo)�

  ◆代光學(xué)鼠標(biāo)

  早與光機鼠標(biāo)�(fā)展的同一時代,出�(xiàn)一種完全沒有機械結(jié)�(gòu)的數(shù)字化光電鼠標(biāo)。設(shè)計這種光電鼠標(biāo)的初衷是將鼠�(biāo)的精度提高到一個全新的水平,使之可充分滿足�(yīng)用的需求。這種光電鼠標(biāo)沒有傳統(tǒng)的滾�、轉(zhuǎn)軸等�(shè)�,其主要部件為兩個發(fā)光二極管、感光芯�、控制芯片和一個帶有網(wǎng)格的反射板(相當(dāng)于專用途的鼠標(biāo)墊)。工作時,光電鼠�(biāo)必須在反射板上移動,X�(fā)光二極管和Y�(fā)光二極管會分別發(fā)射出光線照射在反射板�,接著光線會被反射板反射回去,經(jīng)過鏡頭組件傳遞后照射在感光芯片上。感光芯片將光信號轉(zhuǎn)�?yōu)閷?yīng)的數(shù)字信號后將之送到定位芯片中專門處理,�(jìn)而產(chǎn)生X-Y坐標(biāo)偏移�(shù)�(jù)�

  代光�(xué)鼠標(biāo)原理:這種光電鼠標(biāo)在精度指�(biāo)上的確有所�(jìn)�,但它在后來的應(yīng)用中暴露出大量的缺陷。首�,光電鼠�(biāo)必須依賴反射板,它的位置�(shù)�(jù)完全依據(jù)反射板中的網(wǎng)格信息來生成,倘若反射板有些弄臟或者磨損,光電鼠標(biāo)便無法判斷光�(biāo)的位置所�。倘若反射板不慎被�(yán)�?fù)p壞或遺失,那么整個鼠�(biāo)便就此報廢;其次,光電鼠�(biāo)使用非常不人性化,它的移動方向必須與反射板上的網(wǎng)格紋理相垂直,用戶不可能快速地將光�(biāo)直接從屏幕的左上角移動到右下�;第�,光電鼠�(biāo)的造價頗為高昂,數(shù)百元的價格在今天來看并沒有什么了不起,但在那個年代人們只愿意為鼠�(biāo)付出20元左右資金,光電鼠標(biāo)的高價位顯得不近情理。由于存在大量的弊端,這種光電鼠標(biāo)并未得到流行,充其量也只是在少數(shù)作圖場合中得到一定程度的�(yīng)用,但隨著光機鼠�(biāo)的全面流�,這種光電鼠標(biāo)很快就被市場所淘汰

  ◆第二代光電鼠標(biāo)

  雖然代光電鼠�(biāo)在市場中慘遭失敗,但全數(shù)字的工作方式、無機械�(jié)�(gòu)以及高精度的�(yōu)點讓�(yè)界仍然為之矚目,如果能夠克服其先天缺陷必可將其優(yōu)點發(fā)揚光�,制造出集高精度、高可靠性和耐用性的�(chǎn)品在技�(shù)上完全可�。在這個領(lǐng)域取得成果的是微軟公司和安捷倫科技�1999�,微軟推出一款“IntelliMouse Explorer”的第二代光電鼠�(biāo),這款鼠標(biāo)所采用的是微軟與安接侖合作開發(fā)的IntelliEye光學(xué)引擎,從這個時候起,人們才對鼠�(biāo)的內(nèi)部控制芯片有了�(jìn)一步認(rèn)�,也使得安捷倫芯片成為了良好鼠標(biāo)控制核心的代名詞。IntelliMouse Explorer 采用的IntelliEye引擎是微軟和�(dāng)時還在HP�(nèi)的安捷倫公司合作設(shè)計的,規(guī)格為1500Hz�400CPI。也就是在此時,掃描�、分辨率等鼠�(biāo)衡量�(biāo)�(zhǔn)才被人們所重視�

  第二代光�(xué)鼠標(biāo)的結(jié)�(gòu)與上述所有產(chǎn)品都有很大的差異,它的底部沒有滾輪,也不需要借助反射板來實現(xiàn)定位,其核心部件是發(fā)光二極管、光�(xué)引擎和控制芯片。工作時�(fā)光二極管�(fā)射光線照亮鼠�(biāo)底部的表�,同時微型攝像頭以一定的時間間隔不斷�(jìn)行圖像拍攝。鼠�(biāo)在移動過程中�(chǎn)生的不同圖像傳送給光學(xué)引擎�(jìn)行數(shù)字化處理,再由光�(xué)引擎中的定位DSP芯片對所�(chǎn)生的圖像�(shù)字矩陣�(jìn)行分�。由于相鄰的兩幅圖像總會存在相同的特�,通過對比這些特征點的位置變化信息,便可以判斷出鼠�(biāo)的移動方向與距離,這個分析結(jié)果最終被�(zhuǎn)換為坐標(biāo)偏移量實�(xiàn)光標(biāo)的定位。第二代光學(xué)鼠標(biāo)的各項指�(biāo)�(dá)到了�(shè)計初�。它既保留了光電鼠標(biāo)的高精度、無機械�(jié)�(gòu)等優(yōu)�,又具有高可靠性和耐用�,并且使用過程中勿須清潔亦可保持良好的工作狀�(tài),在誕生之后迅速引起業(yè)界矚目,也引起了一些有實力公司的關(guān)��

  2000�,鼠�(biāo)界另一巨頭羅記公司也與安捷倫合作推出相�(guān)�(chǎn)品,它使用安捷倫H2000光學(xué)成像引擎,性能上和Intellimouse Explorer鼠標(biāo)一�。這一代產(chǎn)品是光學(xué)成像引擎的代�(chǎn)�?,F(xiàn)在看�,這一代的光電鼠標(biāo)擁有一些現(xiàn)在已�(jīng)眾所周知的缺點,比如僅為1500�/秒的刷新率和400CPI的分辨率。對采樣表面的適�(yīng)性差,尤其對鏡面以及花紋表面。但在當(dāng)�,比起老式的光機鼠�(biāo),已�(jīng)算是了不起的�(jìn)步了。而微軟在與安捷倫�(jìn)行合作以后,毅然走上了獨立的研發(fā)工作,并�2001年末推出 微軟自己的第二代光學(xué)引擎。不�,第二代與代�(chǎn)品相差并不大,主要性能指標(biāo)為刷新率2000Hz,分辨率400CPI。由于微軟并沒有對這代�(chǎn)品作太多的宣�,而只是用在了Intellimouse Explorer 2.0、IO 1.0等幾個新�(chǎn)品上,而當(dāng)時他的重點在歐美市場,因此國�(nèi)了解的人不多。至�,光�(xué)鼠標(biāo)就形成以微軟和羅技為代表的兩大陣營,安捷倫科技雖然也掌握光�(xué)引擎的核心技�(shù),但它并未涉及鼠�(biāo)�(chǎn)品的制�,而是向第三方鼠標(biāo)制造商提供光學(xué)引擎�(chǎn)�,目前市面上非微軟、羅技品牌的鼠�(biāo)幾乎都是使用它的技�(shù)。毫無疑問,集各項完美指�(biāo)于一身的光學(xué)鼠標(biāo)誕生起就注定它將具有光明的前�,盡管在最初幾年光�(xué)鼠標(biāo)價格昂貴,消費市場鮮有人問津,但�2001年之后情況逐漸有了�(zhuǎn)變,各鼠�(biāo)廠商推出光學(xué)鼠標(biāo)�(chǎn)�,消費者也�(rèn)識到其優(yōu)點所��

  此后,在廠商的大力推動下,消費者的觀念也逐漸�(fā)生轉(zhuǎn)�,花費較多的資金購買一款光�(xué)鼠標(biāo)的用戶不斷增�。同時,光學(xué)鼠標(biāo)的技�(shù)也不斷向前發(fā)�,分辨率提高�800dpi精度、高�(dá)每秒6000�,在激烈的競技游戲中也可靈活自如,而困擾光�(xué)鼠標(biāo)的色盲癥也得到良好的解決。加上順利的量產(chǎn)工作讓其成本不斷下滑,百元左右便可買到一款相�(dāng)不錯的光�(xué)鼠標(biāo)(廉價型�(chǎn)品可能只�30�40元),光�(xué)鼠標(biāo)在近兩年�(jìn)入爆�(fā)式的成長�,絕大多�(shù)裝機用戶都將它作為產(chǎn)�。而與此形成鮮明對照的�,光機鼠�(biāo)市場份額不斷縮小,雖然在低階�(lǐng)域還有一定的需�,但被光�(xué)鼠標(biāo)所取代,最終退出市場的趨向表現(xiàn)得非常明��

維護(hù)

     �(dāng)今主流鼠�(biāo)都采用了激光引擎和光電引擎,而相對于淘汰的機械鼠�(biāo)(俗稱球鼠)其優(yōu)勢不言而喻�
     光電和激光鼠�(biāo)如果能正常使用的話壽命肯定要比普通鼠�(biāo)�,這是它們的工作原理所決定�。主流鼠�(biāo)因為沒有了老式機械鼠標(biāo)滾球的機械部�,所以在使用的時候也很少需要加以清�,這一點資格老一點的PC用戶最能了��
     由于光電/激光鼠�(biāo)的架�(gòu),所以不可能像早期機械鼠那樣隨意拆卸,而對于普通用戶來�,鼠�(biāo)里面的精密器件也容易被破壞,不是人士不建議拆開鼠�(biāo)�
     平時使用時如果看到光�/激光眼有細(xì)微的灰塵只需用皮老虎清理,比較嚴(yán)重的可拆開用無水酒精擦拭�
     其實光電/激光鼠�(biāo)也需要清洗的,尤其是滾輪部分,平均每半年做一次清洗(人士或有�(jīng)驗用戶)。只需利用螺絲刀等工具拆開鼠�(biāo)即可(鼠�(biāo)墊腳下面就是螺絲��
     主流光電/激光鼠�(biāo)的底部墊腳都是皮�(zhì)工藝或特殊塑�,而鼠�(biāo)墊多以Steelpad S&S這類塑料鼠標(biāo)墊為主,所以如果不貼墊腳的�,時間長了墊腳被磨平了鼠�(biāo)移動起來就會�(fā)澀,所以這里建議玩家和用戶一定要貼上墊腳。最次也要墊上塊布墊,保�(hù)好自己的鼠標(biāo)�
     如果使用的是布墊的話那么貼不貼墊腳可以根�(jù)自己個人�(xí)�,但使用Qpad�5L這類表面有涂料的布墊建議使用墊腳�
     一些鼠�(biāo)�(fā)燒友平時在使用鼠�(biāo)時都會把自己的手洗的特別干凈,而且每隔一段時間就會用眼鏡布(鏡頭布)擦拭鼠標(biāo)外殼�

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