usb光電鼠標的工作原理

usb光電鼠標的工作原理

　　光電鼠標與機械式鼠標最大的不同之處在于其定位方式不同。

　　光電鼠標的工作原理是：在光電鼠標內部有一個發光二極管，通過該發光二極管發出的光線，照亮光電鼠標底部表面（這為什么鼠標底部總會發光的原因）。然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線，一組光學透鏡，傳輸到一個光感應器件（微成像器）內成像。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。最后光電鼠標內部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數字微器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析，通過對這些圖像上特征點的變化進行分析，來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標的定位。

　　光電鼠標通常由以下部分組成：光學感應器、光學透鏡、發光二極管、接口微器、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：

　　光學感應器

　　光學感應器是光電鼠標的核心，目前生產光學感應器的廠家只有安捷倫、微軟和羅技三家公司。其中，安捷倫公司的光學感應器使用十分廣泛，除了微軟的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感應器。 

圖1 光電鼠標內部的光學感應器
　　安捷倫公司的光學感應器主要由CMOS感光塊（低檔攝像頭上采用的感光元件）和DSP組成。CMOS感光塊負責采集、接收由鼠標底部光學透鏡傳遞過來的光線（并同步成像），然后CMOS感光塊會將一幀幀生成的圖像交由其內部的DSP進行運算和比較，通過圖像的比較，便可實現鼠標所在的定位工作
  

圖2 光學感應器內部的組成方式
　　圖1是方正光電鼠內部的光學感應器，它采用的是安捷倫公司的H2000-A0214光學感應元件，其芯片內部的組成方式可參見圖2。圖3是H2000-A0214光學感應器的背面，從圖中我們可以看到，芯片上有一個小孔，小孔用來接收由鼠部底部的光學透鏡傳送過來的圖像。 

圖3 光學感應器背面的小孔用來接收由鼠部底部的光學透鏡傳送過來的圖像
　　光電鼠標的控制芯片

　　控制芯片負責協調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”。

　　圖4是羅技公司的CP5919AM控制芯片，它可以配合安捷倫的H2000-A0214光學感應元件，實現與主板USB接口的橋接。當然，它也具備了一塊控制芯片所應該具備的控制、傳輸、協調等功能。

　　這里有一個非常重要的概念大家應該知道，dpi對鼠標定位的影響。dpi是它用來衡量鼠標每移動一英寸所能檢測出的點數，dpi越小，用來定位的點數就越少，定位精度就低；dpi越大，用來定位點數就多，定位精度就高。 

圖4 羅技公司的CP5919AM控制芯片
　　通常下，傳統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，這為什么光電鼠標在定位精度上輕松超過機械式鼠標的主要原因。
光學透鏡組件

　　光學透鏡組件被放在光電鼠標的底部，從圖5中可以清楚地看到，光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組成。 

圖5 光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個透鏡組成
　　

　　其中，棱光鏡負責將發光二極管發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，鏡頭負責將已經被照亮的鼠標底部圖像傳送至光學感應器底部的小孔中。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（如圖6）！ 

圖6 光電鼠標的背面外上的殼圓形透鏡很像一個攝像頭
　　通過試驗，筆者得出結論：不管是阻斷棱光鏡還是圓形透鏡的光路，均會立即導致光電鼠標“失明”。其結果光電鼠標無法進行定位，由此可見光學透鏡組件的重要性。

　　發光二極管

　　光學感應器要對缺少光線的鼠標底部進行連續的“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定位了。 

圖7 光電鼠標內部的發光二極管
　　通常，光電鼠標采用的發光二極管（如圖7）是紅色的（也有部分是藍色的），且是高亮的（獲得足夠的光照度）。發光二極管發出的紅色光線，一部分通過鼠標底部的光學透鏡（即其中的棱鏡）來照亮鼠標底部；另一部分則直接傳到了光學感應器的正面。

　　用一句話概括，發光二極管的作用產生光電鼠標工作時所的光源。
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（圖8）。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，而大多數光電鼠標還是像方正光電鼠標一樣，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“網頁”上下滾動。而當滾輪按下時，則會使PCB上的“中鍵”產生作用。注意：“中鍵”產生的動作，可由用戶根據自己的進行定義。 

圖8 方正光電鼠標的PCB上共焊有三個輕觸式按鍵
　　

　　當我們卸下翻頁滾輪之后，可以看到滾輪上，“藏”有一對光電“發射/接收”裝置（如圖9）?！皾L輪”上帶有柵格，柵格間隔的“阻斷”這對光電“發射/接收”裝置的光路，這樣便能產生翻頁脈沖信號，此脈沖信號控制芯片傳送給Windows操作系統，便可以產生翻頁動作了。 

圖9 光電“發射/接收”裝置
　　

　　除了這些，光電鼠標還些什么呢？它還連接線、PS/2或USB接口、外殼等。這幾個部分與機械式鼠標沒有多大分別，不做詳細介紹.容－源－電－子－網－為你提供技術支持