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光电鼠标 更新时间:2011-05-27 03:10

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光电鼠标的简介光电鼠标是以一个感应器为中心建立起来的,这个感应器根据设备不同,以不同的速度来监控表面。一只鼠标的精确度则是依照电子指示出的图像品质与速度而有所不同。有一些决定鼠标好坏的重要因素你需要牢记在心,那就是感应器的大小与品质,接收与发送图像的速度,以及由测量每英时所交叉的分析点数目所得出的分辨率。因此一只鼠标的性能就可以从这3个变量来

光电鼠标的简介

  • 光电鼠标是以一个感应器为中心建立起来的,这个感应器根据设备不同,以不同的速度来监控表面。一只鼠标的精确度则是依照电子指示出的图像品质与速度而有所不同。有一些决定鼠标好坏的重要因素你需要牢记在心,那就是感应器的大小与品质,接收与发送图像的速度,以及由测量每英时所交叉的分析点数目所得出的。因此一只鼠标的性能就可以从这3个变量来判断。例如,要判断感应器的大小就非常困难,除非制造商公布数据。这个变量的范围从15x15到30x30像素(Pixel)不等。单以这个变量值来说,问题就相当简单:如果灵敏度一样,比较大的感应器就能提供比较好的坐标。

光电鼠标的原理

  • 光电鼠标定位的工作流程大致为:、固定夹、光学透镜、光学传感器、接口控制器芯片以及微动开关6部分元器件组成。

    ◆ 发光二极管

    发光二极管相当于光电鼠标的光源,其主要任务是满足光学传感器的拍摄需要,将所要拍摄的“路况”照亮。除此以外,发光二极管还被用来满足光电式的滚轮的需要。这里所说的滚轮是我们常用来翻动网页的鼠标中键,不要误认为是机械鼠标底部的轨迹球。为光学传感器服务的发光二极管在鼠标“尾部”,会被固定夹遮盖起来;而为光电式滚轮服务的发光二极管则在鼠标“头部”,滚轮附近。

    ◆ 固定夹

    负责照亮鼠标底部的发光二极管拥有很强的亮度,为了避免射出的光线干扰其他元器件工作,并且使光线通过透镜后能量更加集中,所以发光二级光上覆盖了固定夹。固定夹通常是黑色的,因为黑色吸收光线的能力

    ◆ 光学透镜

    光学透镜系统通常由一面棱光透镜和一面圆形透镜组成。发光二极管射出的光线先通过一面棱光透镜照亮鼠标底部表面,而反射回来的投影再经过另一面圆形透镜汇聚到光学传感器的小孔里。作为光线传递的必经之路,透镜系统的重要性不言而喻了。

    ◆ 光学传感器

    光学传感器是光电鼠标的核心部件,CMOS感光器和数字信号处理器(DSP)是其中最重要的两部分。CMOS感光器是一个由数百个光电器件组成的矩阵,用来拍摄鼠标物理位移的画面。光学传感器会将拍摄的光信号进行放大并投射到CMOS矩阵上形成帧,然后再将成帧的图像由光信号转换为电信号,传输至DSP进行处理。DSP对相邻帧之间差别进行除噪和分析后,将得出的位移信息通过接口电路传给计算机。

    ◆ 接口控制器芯片

    接口控制器芯片负责管理光电鼠标的接口电路部分,使鼠标可以通过USB、PS/2等接口与PC相连。基于成本方面考虑,各品牌的光电鼠标一般都采用第三方的接口控制器芯片,而像赛普拉斯、凌阳、EMC都是常见的接口控制器芯片厂商。另外,有的光电鼠标选用了具备接口控制器功能的光学传感器(比如原相公司的PAN401光学传感器),所以在这类光电鼠标内部是无法发现独立的接口控制器芯片的。

    ◆ 微动开关

    平时使用一款光电鼠标时,打交道最多的要算是鼠标按键了,而鼠标按键一一对应着内部的微动开关,所以按键板设计和微动开关的品质共同决定了鼠标的手感。当然,微动开关的质量还影响着光电鼠标的故障率。因此,有的厂商会在宣传材料中声明自己的某款型号产品使用了高档的微动开关,从而吸引消费者购买。

光电鼠标的参数

  • 光电鼠标的外壳大部分采用了工程塑料,也有采用金属上盖作为卖点的产品,但手感和制造成本并不理想,所以并没有流行开来。鼠标外壳多用抛光和磨砂两种设计,而仿效苹果鼠标的透明有机玻璃双层壳设计以及磨砂表面配合软橡胶材料的设计比较流行,但相比传统设计,却更易磨损。

    ◆按键板设计

    鼠标上盖的主要部件就是按键板了,光电鼠标的按键板分为按钮式、盖板式和一体式3种设计。其中,按钮式按键板是独立按钮,与鼠标上盖没有连接;盖板式按键板与上盖有所连接,但也有独立的部分;而一体式按键板是现今最为流行的,按键板本身就是鼠标上盖的一部分。微软和罗技的很多产品都采用了这种方式。

    ◆底部垫脚设计

    为了使光电鼠标移动更灵活,减少底部的摩擦力,所以引入了垫脚的概念:用塑料片将鼠标底部垫起,从而减少摩擦。鼠标垫脚的设计主要分为以微软为代表的大垫脚派和以罗技为代表的小垫脚派,各有利弊。前者因为垫脚尺寸大,材质偏软,所以比后者耐摩、防尘;后者因为垫脚尺寸不足前者一半,材质坚硬,所以受力面积小,比前者更灵活。笔者个人认为,对于普通玩家,前者的垫脚设计更适用;而对于发烧级的游戏玩家,后者却是首选。

    ◆鼠标滚轮

    1996年,微软发明了鼠标滚轮按键,由于给使用者提供了更多方便,所以时至今日,几乎所有鼠标上都能看到它的身影。滚轮按键设计通常包括两种,第一种是以微软为代表的机械式滚轮,第二种是以罗技为代表的光电式滚轮。前者利用滚轮带动机械电位器来获得滚动信息,定位更准;后者利用发光二极管获得滚动信息,寿命更长。

    ◆人体工程学设计

    对于光电鼠标来说,人体工程学设计的目的就是让用户可在手指自然放松的情况下,手掌紧贴在鼠标表面。但即使使用采用人体工程学设计的光电鼠标,也可能无法获得舒适的手感。这是因为厂家只可能以部分消费者的手型数据为准,生产符合人体工程学的鼠标模具,而对于另一部分消费者来说,使用该产品时,反而可能更加劳累。

光电鼠标的内部构成

  • 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。

    ◆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

    ◆第二代光电鼠标

    虽然第一代光电鼠标在市场中惨遭失败,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接仑合作开发的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、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。

    2000年,鼠标界另一巨头罗记公司也与安捷伦合作推出相关产品,它使用安捷伦H2000光学成像引擎,性能上和Intellimouse Explorer鼠标一样。这一代产品是光学成像引擎的第一代产品。现在看来,这一代的光电鼠标拥有一些现在已经众所周知的缺点,比如仅为1500次/秒的刷新率和400CPI的分辨率。对采样表面的适应性差,尤其对镜面以及花纹表面。但在当时,比起老式的光机鼠标,已经算是了不起的进步了。而微软在与安捷伦进行合作以后,毅然走上了独立的研发工作,并在2001年末推出 微软自己的第二代光学引擎。不过,第二代与第一代产品相差并不大,主要性能指标为刷新率2000Hz,分辨率400CPI。由于微软并没有对这代产品作太多的宣传,而只是用在了Intellimouse Explorer 2.0、IO 1.0等几个新产品上,而当时他的重点在欧美市场,因此国内了解的人不多。至此,光学鼠标就形成以微软和罗技为代表的两大阵营,安捷伦科技虽然也掌握光学引擎的核心技术,但它并未涉及鼠标产品的制造,而是向第三方鼠标制造商提供光学引擎产品,目前市面上非微软、罗技品牌的鼠标几乎都是使用它的技术。毫无疑问,集各项完美指标于一身的光学鼠标诞生起就注定它将具有光明的前途,尽管在最初几年光学鼠标价格昂贵,消费市场鲜有人问津,但在2001年之后情况逐渐有了转变,各鼠标厂商推出光学鼠标产品,消费者也认识到其优点所在。

    此后,在厂商的大力推动下,消费者的观念也逐渐发生转变,花费较多的资金购买一款光学鼠标的用户不断增加。同时,光学鼠标的技术也不断向前发展,分辨率提高到800dpi精度、高达每秒6000次,在激烈的竞技游戏中也可灵活自如,而困扰光学鼠标的色盲症也得到良好的解决。加上顺利的量产工作让其成本不断下滑,百元左右便可买到一款相当不错的光学鼠标(廉价型产品可能只要30到40元),光学鼠标在近两年进入爆发式的成长期,绝大多数装机用户都将它作为首选产品。而与此形成鲜明对照的是,光机鼠标市场份额不断缩小,虽然在低阶领域还有一定的需求,但被光学鼠标所取代,最终退出市场的趋向表现得非常明显。

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