《電子技術(shù)應用》
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光學鼠標和激光鼠標工作原理及區(qū)別
摘要: 1963年,,全世界第一個鼠標原型誕生于美國加州斯坦福大學研究所,,它的原型由DouglasEnglebart博士創(chuàng)造,并由他的首席工程師BillEnglish發(fā)展成為世界上第一款鼠標,。
關(guān)鍵詞: 激光鼠標 光學鼠標 工作原理
Abstract:
Key words :

  1963年,,全世界第一個鼠標原型誕生于美國加州斯坦福大學研究所,,它的原型由Douglas Englebart博士創(chuàng)造,并由他的首席工程師Bill English發(fā)展成為世界上第一款鼠標,。Englebart博士設計鼠標的初衷就是為了讓它來代替鍵盤煩瑣的指令,,使計算機的操作變得更為方便和快捷,為未來電腦的普及鋪下了第一塊基石,。 

  1971年,,(施樂公司)帕洛阿爾托研究中心與斯坦福大學研究所簽署了一份使用協(xié)議,允許施樂公司使用該項鼠標技術(shù),,自此,,鼠標技術(shù)開始逐步發(fā)展起來,他們在1972年推出世界上首款的機械滾輪鼠標名為“Alto Mouse”,現(xiàn)今的機械滾輪技術(shù),,很大程度上來自于施樂公司帕洛阿爾托研究中心的貢獻,。  

  隨著技術(shù)的發(fā)展與市場的需求,帕洛阿爾托研究中心在1985年推出了首款光學鼠標,,不過這款光學鼠標需要在特殊的有柵格的鼠標墊上才能正常使用,,因此它只能說是光學鼠標的雛形。 

  終于在1999年,,安捷倫公司推出了一款具有革命性意義的光學定位傳感器,,它通過鼠標在移動過程中對接觸界面的不斷“拍照”,對比前后圖像,,得出鼠標的具體位移和速度,。最重要的一點就是,它可以在絕大多數(shù)的物體表面上運作,,成為真正意義上的光學鼠標,。 

  鼠標,作為GUI電腦操作系統(tǒng)中最簡單,,最常見的電腦基本輸入設備,,經(jīng)過了四十多年的發(fā)展與積累,走過了機械時代,、傳統(tǒng)光學時代,,發(fā)展到目前的激光時代。現(xiàn)在就讓我們一起來著重的回顧光學鼠標的相關(guān)技術(shù)原理吧,。 

  傳統(tǒng)光學鼠標的工作原理 

  光學鼠標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、光學引擎(Optical Engine)以及控制芯片組成,。  

  光學鼠標通過底部的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,。 

  當鼠標移動的時候,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,,以判斷鼠標移動的方向以及位移,從而得出鼠標x, y方向的移動數(shù)值,。再通過SPI傳給鼠標的微型控制單元(Micro Controller Unit),。鼠標的處理器對這些數(shù)值處理之后,傳給電腦主機,。傳統(tǒng)的光電鼠標采樣頻率約為3000 Frames/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)上面所講述的光學鼠標工作原理,,我們可以了解到,,影響鼠標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,,影響鼠標的移動和定位性能。 

  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設計,,因此數(shù)據(jù)從SPI傳送到MCU,,以及從MCU傳輸?shù)街鳈C電腦,傳輸時間上的配合尤為重要,。 

  什么是激光鼠標,? 

  激光鼠標其實也是光電鼠標,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度和波形,;而LED 光則是Incoherent Light(非相干光),。  

  激光鼠標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)的光學鼠標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,,提高鼠標的定位精準性,。 

  什么是鼠標的全速USB技術(shù)? 

  全速USB技術(shù)是指USB Full Speed, 相對于傳統(tǒng)的Low Speed的每秒1.5Mb傳輸速度,,它的傳輸速率為可達12Mb每秒,。因為兩者都以6500fps為原始數(shù)據(jù),游戲過程中發(fā)生的大量的鼠標移動,,傳統(tǒng)鼠標所使用1.5Mb/s的Low Speed USB接口在特定的環(huán)境下有可能成為數(shù)據(jù)流的瓶頸,。因此有必要將接口的全速速度提升到Full Speed,使鼠標的實際移動反映到屏幕光標時更加實時,。

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