1、探究光電鼠標力學(xué)一班 肖書宇 0804020118【光電鼠標簡介】光電鼠標器是通過檢測鼠標器的位移，將位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上的光標箭頭的移動。光電鼠標用光電傳感器代替了滾球。這類傳感器需要特制的、帶有條紋或點狀圖案的墊板配合使用。光電鼠標由光斷續(xù)器來判斷信號，最顯著特點就是需要使用一塊特殊的反光板作為MOUSE移動時的墊。這塊墊的主要特點是其中那微細的一黑一白相間的點。原因是在光電MOUSE的底部，有一個發(fā)光的二極管和兩個相互垂直的光敏管，當發(fā)光的二極管照射到白點與黑點時，會產(chǎn)生折射和不折射兩種狀態(tài)，而光敏管都這兩種狀態(tài)進行處理后便會產(chǎn)生相應(yīng)的信號。從而使

2、電腦作出反應(yīng)，一旦離開那塊墊，那光電鼠標就不能使用了。【光電鼠標原理】光電鼠標的工作原理是：在光電鼠標內(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，照亮光電鼠標底部表面（這就是為什么鼠標底部總會發(fā)光的原因）。然后將光電鼠標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，當光電鼠標移動時，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行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標的定位。【光電鼠標組成

3、】光電鼠標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。下面分別進行介紹：(1)光學(xué)感應(yīng)器光學(xué)感應(yīng)器是光電鼠標的核心，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之外，其他的光電鼠標基本上都采用了安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器。(2)光電鼠標的控制芯片控制芯片負責(zé)協(xié)調(diào)光電鼠標中各元器件的工作，并與外部電路進行溝通（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

4、鼠標定位的影響。dpi是它用來衡量鼠標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)機械式鼠標的掃描精度都在200dpi以下，而光電鼠標則能達到400甚至800dpi，這就是為什么光電鼠標在定位精度上能夠輕松超過機械式鼠標的主要原因。(3)光學(xué)透鏡組件光學(xué)透鏡組件被放在光電鼠標的底部位置，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，棱光鏡負責(zé)將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標的底部，并予以照亮。圓形透鏡則相當于一臺攝像機的鏡頭，這個鏡頭負責(zé)將已經(jīng)被照亮的鼠標底部圖像傳送至光學(xué)

5、感應(yīng)器底部的小孔中。通過觀看光電鼠標的背面外殼，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“失明”。其結(jié)果就是光電鼠標無法進行定位，由此可見光學(xué)透鏡組件的重要性。(4)發(fā)光二極管光學(xué)感應(yīng)器要對缺少光線的鼠標底部進行連續(xù)的“攝像”，自然少不了“攝影燈”的支援。否則，從鼠標底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無法進行比較，當然更無法進行光學(xué)定位了。通常，光電鼠標采用的發(fā)光二極管（如圖7）是紅色的（也有部分是藍色的），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，一部分通過鼠標底部的光學(xué)透鏡（即其中的棱鏡）來照

6、亮鼠標底部；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)生光電鼠標工作時所需要的光源。(5)輕觸式按鍵沒有按鍵的鼠標是不敢想象的，因而再普通的光電鼠標上至少也會有兩個輕觸式按鍵。方正光電鼠標的PCB上共焊有三個輕觸式按鍵。除了左鍵、右鍵之外，中鍵被賦給了翻頁滾輪。高級的鼠標通常帶有X、Y兩個翻頁滾輪，而大多數(shù)光電鼠標還是像這個方正光電鼠標一樣，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)自己的需要進行定義。當我們卸下翻頁滾輪之后，可以

7、看到滾輪位置上，“藏”有一對光電“發(fā)射/接收”裝置。“滾輪”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。【光電鼠標發(fā)展史】隨著人們對鼠標要求的進一步提高，原有的機械鼠標與光機鼠標越來越不能適應(yīng)要求，于是出現(xiàn)了新一代的光電鼠標。不過，光電鼠標的出現(xiàn)并不順利，它也經(jīng)歷了第一代光學(xué)鼠標與第二代光電鼠標的演變，才發(fā)展成今天我們在市場上所看到的主流光電鼠標。 一、第一代光學(xué)鼠標早與光機鼠標發(fā)展的同一時代，出現(xiàn)一種完全沒有機械結(jié)構(gòu)的數(shù)字化光電鼠標。設(shè)計這種光電鼠標的初衷是將鼠標的

8、精度提高到一個全新的水平，使之可充分滿足專業(yè)應(yīng)用的需求。這種光電鼠標沒有傳統(tǒng)的滾球、轉(zhuǎn)軸等設(shè)計，其主要部件為兩個發(fā)光二極管、感光芯片、控制芯片和一個帶有網(wǎng)格的反射板（相當于專用途的鼠標墊）。工作時，光電鼠標必須在反射板上移動，X發(fā)光二極管和Y發(fā)光二極管會分別發(fā)射出光線照射在反射板上，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)變?yōu)閷?yīng)的數(shù)字信號后將之送到定位芯片中專門處理，進而產(chǎn)生X-Y坐標偏移數(shù)據(jù)。第一代光學(xué)鼠標原理:這種光電鼠標在精度指標上的確有所進步，但它在后來的應(yīng)用中暴露出大量的缺陷。首先，光電鼠標必須依賴反射板，它的位置數(shù)據(jù)完全依據(jù)反射板中的網(wǎng)格

9、信息來生成，倘若反射板有些弄臟或者磨損，光電鼠標便無法判斷光標的位置所在。倘若反射板不慎被嚴重損壞或遺失，那么整個鼠標便就此報廢；其次，光電鼠標使用非常不人性化，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標直接從屏幕的左上角移動到右下角；第三，光電鼠標的造價頗為高昂，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標付出20元左右資金，光電鼠標的高價位顯得不近情理。由于存在大量的弊端，這種光電鼠標并未得到流行，充其量也只是在少數(shù)專業(yè)作圖場合中得到一定程度的應(yīng)用，但隨著光機鼠標的全面流行，這種光電鼠標很快就被市場所淘汰二、第二代光電鼠標雖然第一代光電鼠標在

10、市場中慘遭失敗，但全數(shù)字的工作方式、無機械結(jié)構(gòu)以及高精度的優(yōu)點讓業(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)揚光大，制造出集高精度、高可靠性和耐用性的產(chǎn)品在技術(shù)上完全可行。最先在這個領(lǐng)域取得成果的是微軟公司和安捷倫科技。1999年，微軟推出一款“IntelliMouse Explorer”的第二代光電鼠標，這款鼠標所采用的是微軟與安捷倫合作開發(fā)的IntelliEye光學(xué)引擎，從這個時候起，人們才對鼠標的內(nèi)部控制芯片有了進一步認識，也使得安捷倫芯片成為了良好鼠標控制核心的代名詞。IntelliMouse Explorer 采用的IntelliEye引擎是微軟和當時還在HP內(nèi)的安捷倫公司

11、合作設(shè)計的，規(guī)格為1500Hz、400CPI。也就是在此時，掃描率、分辨率等鼠標衡量標準才被人們所重視。第二代光學(xué)鼠標的結(jié)構(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、微型攝像頭、光學(xué)引擎和控制芯片。工作時發(fā)光二極管發(fā)射光線照亮鼠標底部的表面，同時微型攝像頭以一定的時間間隔不斷進行圖像拍攝。鼠標在移動過程中產(chǎn)生的不同圖像傳送給光學(xué)引擎進行數(shù)字化處理，最后再由光學(xué)引擎中的定位DSP芯片對所產(chǎn)生的圖像數(shù)字矩陣進行分析。由于相鄰的兩幅圖像總會存在相同的特征，通過對比這些特征點的位置變化信息，便可以判斷出鼠標的移動方向與距離，這個分析結(jié)果最終被

12、轉(zhuǎn)換為坐標偏移量實現(xiàn)光標的定位。第二代光學(xué)鼠標的各項指標達到了設(shè)計初衷。它既保留了光電鼠標的高精度、無機械結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，又具有高可靠性和耐用性，并且使用過程中勿須清潔亦可保持良好的工作狀態(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)注。 【光電鼠標-光電激光鼠標使用維護小技巧】目前當今主流鼠標都采用了激光引擎和光電引擎，而相對于淘汰的機械鼠標（俗稱球鼠）其優(yōu)勢不言而喻。 光電和激光鼠標如果能正常使用的話壽命肯定要比普通鼠標長，這是它們的工作原理所決定的。目前主流鼠標因為沒有了老式機械鼠標滾球的機械部分，所以在使用的時候也很少需要加以清洗，這一點資格老一點的PC用戶最能了解。 由于光電/激光鼠標的架構(gòu)，所以不可能像早期機械鼠那樣隨意拆卸，而對于普通用戶來說，鼠標里面的精密器件也容易被破壞，不是專業(yè)人士不建議拆開鼠標。 平時使用時如果看到光眼/激光眼有細微的灰塵只需用皮老虎清理，比較嚴重的可拆開用無水酒精擦拭。 其實光電/激光鼠標也需要清洗的，尤其是滾