光学鼠标原理(光电鼠标 原理)

光电鼠标的结构和原理

光电鼠标在主体结构上与传统的光机鼠标是一样的，所不同的就是它的定位机构。光学鼠标的定位机构也就是所说的光电引擎，它由三个主要的子系统组成：IAS 系统，即成像系统（Image Acquisition System），这是光电引擎的的核心部分，也是决定光电引擎性能的主要系统，各代光电引擎几乎全是在IAS 系统上进行的改进。同时，这也是光电引擎上唯一一个光学电子系统，结构最为复杂；DSP 系统，即信号处理系统（Digital Signal Processor）。这是将IAS 系统生成的图像进行除噪与对比分析，得出位移数据的系统，是光电引擎中的主要运算部件。DSP 的算法效率决定了光电引擎的数据处理能力，IAS 引擎能提供的扫描数据越多，就越是需要高效率的DSP 能力；SPI系统，即接口系统（Serial Peripheral Interface）。这是光电引擎上最传统的系统，它的作用就是将 DSP系统生成的位移信号和按键系统的按键信号进行编码然后传输给电脑。在安捷伦引擎上，SPI 系统就是如光机鼠标一样的独立芯片。而微软引擎则将它与 IAS中的电子部分、DSP 系统整合到了一块芯片上。由于光电引擎没有机械部分，所以它的重量要小各种机电鼠标结构，为了使重量符合传统的需求，所以一般在光电鼠标内部上壳处后部都会安装一块用于配重的铁块以保证稳定。IAS 系统是三个系统中最核心也是最复杂的。它一般由三个部分组成：光源部分、纯光学部分、光学电子部分。光源部分的作用是为了 CMOS 的成像提供一个稳定可靠的光源。它一般由IAS 系统后部的一个高亮度LED 和一组光学管道以及与采样表面呈30 度角的聚光透镜组成，可以在成像镜头下方的采样表面上形成强烈的照射光。这样在粗糙的漫反射表面上就会形成有阴影的对比度强烈的影像，成为 DSP 判断移动的依据。为了节省电能，一般来说光电引擎都具有自动节能功能，当 DSP 长时间没有测出移动时就会将 LED 转为低发光状态以节省电力。光源LED的选择与光电鼠标的"色盲"现象其实，往往正确的答案就是最简单的答案——选择红色原因就是因为红色的高亮度LED是最成熟和最便宜的！由于红色的高亮LED最早问世，所以它的成本要比其他颜色的更低，而且其制造材料发展成熟，使得红色高亮LED的使用寿命最长。而光电引擎的成像是单色的，无论什么颜色的光源都不会产生影响。在这种情况下，除了少数厂商为了制造卖点以外，大多数厂商当然会选择红色的产品了。但使用红色LED也带来一个问题，由于有色光在不同颜色表面上的反射率并不一致，这就导致光电鼠标在某些颜色表面上由于光线反射率低导致DSP不能识别的"色盲"问题。要根本解决这个问题，只能从根部入手，提高DSP的分析能力，但目前的光电引擎除微软自己以外，几乎所有的厂商都采用的安捷伦设计，其DSP算法完全一致。但在DSP相同的情况下，有些产品却没有这样的"色盲"问题，这是怎么回事呢？其实原理非常简单——既然是光线反射率低带来的识别失败，简单的加大光源功率不就成了？就象旧光驱调大激光头的功率来提升读盘能力一样，换用更大功率的发光二极管——答案就是这么简单！光电鼠标的光学部分主要就是指的它的成像透镜，由于是近距成像，所以这是一个高曲光率的透镜，其制造材料一般是有机玻璃。光电系统就是IAS 系统中的CMOS 传感器，它是一个由数百个光电器件组成的矩阵，经透镜形成的采样表面图像就在CMOS 上转换为矩阵电信号，然后传输至DSP 进行处理。而光电引擎的工作原理，简单说起来就是：光源照亮采样表面，生成对比度强烈的待采样影像——通过透镜在CMOS 上成像——CMOS 将光学影像转化为矩阵电信号传输给DSP ——DSP 将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较，寻找相似点——如果发现存在移动，就发送一个位移距离信号到SPI，否则就什么也不做——继续下一个采样周期。而SPI 则对由DSP 发来的位移信号进行整合处理，按鼠标接口采样频率将每个接口采样周期内积累的位移信号统一计算后输出到鼠标接口，然后再清零准备接收下一个周期的数据。由于光学成像式光电鼠标的工作原理和传统鼠标有很大的不同，所以它的参数与传统鼠标相比也有很大的差别，我们下面就来看一看。光电鼠标的参数CPI：与光机式鼠标一样，CPI 也是光电鼠标的一个重要指标。不过对于光电鼠标的 CPI，一直以来都有一种误解，例如当初在某个著名网站上曾有过的争论——为何安捷伦二代引擎比微软二代引擎的CMOS 尺寸小，其 CPI 反而更高？其实我们想一下就很容易明白了，光电引擎的成像其实就象是显微镜照像，其 CPI 水平就相当于照像的细节放大清晰度。那么——显微镜照像的放大清晰度会和照片的尺寸有关系吗？当然不会，它只会取决于显微镜的放大率，就算你把底片换成只有原来一半大的，也只会使得原来照片上的一些东西照不出来了，但照片的细节也不会变得更清晰或更模糊。所以，上面的问题也就一点也不奇怪了，因为光电鼠标的 CPI 与 CMOS 的像素数毫无关系，它完全是由透镜的曲光率决定的。同样，提高透镜的曲光率就可以提高鼠标的 CPI数值，但是这种提升是有限制的，因为在CMOS 尺寸不变的情况下，CPI 越高，能够成像的范围就会越小，这样对下面我们将要提到的各项参数的要求也就越高。同时，由于光电引擎的成像是单镜头近距成像,所以它的图像实际为鱼眼图像，透镜曲光率越是提升，其图像变形和像差也就越严重，最终其图像就会变得毫无用处。所以除非对其光学结构作出大的调整，否则很难期望光电鼠标的CPI 达到与高CPI 机电鼠标相当的水平。采样频率:这是光电鼠标独有的参数，它代表的是CMOS 每秒钟对采样表面"拍照"的次数和DSP 相应的每秒运算处理能力。早期的光电鼠标，存在着高速移动鼠标时，就会出现鼠标指针不动甚至满屏幕乱飞的情况，出现这种情况，其道理也很简单，就是因为当鼠标高速移动时，很可能会出现CMOS 相邻两次拍摄的图像中没有任何共同采样点的情况，没有共同的采样点，当然也就无从比较移动的方向，就好像一个人在长途汽车上睡觉醒来不知身在何方一样。这样 DSP 当然无法正常处理，从而产生大量的错误信号。

光电鼠标的工作原理

光电鼠标就现在来说可以分老式光电鼠标、二极管光学鼠标和激光鼠标三种:

老式：这种鼠标必须工作在特殊的印有细微格栅的光电鼠标板上，之所以需要鼠标板，就是因为它是使用的镜面反射定位，只有高反射率的反射垫才能满足这种需要（据我的使用经验，这种光电鼠标的光很可能是红外线，不过我不敢确定）。这种鼠标在当时有着比机械鼠标高的精确度，但是过高的成本和复杂的使用方式限制了它的范围。在当时使用这种鼠标的人多是一些绘图专业之类的人员。

二极管：现在，翻过一只发红光的光学鼠标，您都可以看到一个小凹坑，里面有一个小棱镜和一个透镜。工作时，从棱镜中会发出一束很强的红色光线照射到桌面上，然后通过桌面不同颜色或凹凸点的运动和反射，来判断鼠标的运动。具体说呢，就是将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。所以，这种光电鼠标不可或缺的三个配件是：光学感应器、光学透镜、发光二极管。这样的技术统称为光眼技术。不需要具有反光的鼠标板。

激光：这个激光，并不是科幻电影里的“死光”，虽然那的确是激光的一种即高能激光。激光，本质上是工质在受外界强大能量注入刺激下，工质原子内层电子规则跃迁而产生的光线，由于它不是热运动产生的光线，所以其波长、相位、方向具有高度的一致性。而正因为这种波长、相位、方向的高度一致性，所以激光才会表现出不同于普通光的高能、强干涉、高度集中的性能。而“激光”这个名字，实际上就是“受激发光”的意思。以罗技MX1000为例，从MX1000包装上的原理图可以看出，这款鼠标使用了镜面反射定位。在普通工作表面上使用镜面反射定位，那么就只有激光才能有足够高的光照强度和反射强度。之所以使用镜面反射，本质上还是为了提高鼠标的精度和对工作表面的适应性。传统的光电引擎，由于使用的是漫反射原理，所以绝大部分的照射光都散射了，只有少部分被成像镜头捕捉。所成的像是模糊不清的。虽然通过光电系统的改善以及DSP算法的更新，可以尽量提升它的定位能力，但到了1000CPI也就差不多了。而特别是这种工作原理决定了它对工作表面的适应性还是有限的——在镜面或透明玻璃上，始终没有什么光电鼠标能用。而使用激光镜面反射就不同。由于激光中绝大部分都被工作表面完成了镜面反射，所以成像光强度非常高，而且高纯度的激光在工作表面上形成的反差远比漫反射强烈——在较为光滑的地方，激光被强烈反射，而在较为粗糙的地方，激光则被强烈吸收，从而在成像上形成强烈的光强度对比。其他的激光鼠标差不多也是这个原理

鼠标的工作原理是什么?

鼠标工作原理

鼠标按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的鼠标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。

1．移动滑鼠带动滚球。

2．X方向和Y方转杆传递滑鼠移动。

3．光学刻度盘。

4．电晶体发射红外线可穿过刻度盘的小孔。

5．光学感测器接收红外线并转换为平面移动速度。

种类介绍

简介

鼠标按其工作原理及其内部结构的不同可以分为机械式，光机式和光电式。

机械鼠标

机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。

光机式鼠标

顾名思义，光机式鼠标器是一种光电和机械相结合的鼠标。它在机械鼠标的基础上，将磨损最厉害的接触式电刷和译码轮改为非接触式的LED对射光路元件。当小球滚动时，X、Y方向的滚轴带动码盘旋转。安装在码盘两侧有两组发光二极管和光敏三极管，LED发出的光束有时照射到光敏三极管上，有时则被阻断，从而产生两级组相位相差90°的脉冲序列。脉冲的个数代表鼠标的位移量，而相位表示鼠标运动的方向。由于采用了非接触部件，降低了磨损率，从而大大提高了鼠标的寿命并使鼠标的精度有所增加。光机鼠标的外形与机械鼠标没有区别，不打开鼠标的外壳很难分辨。

光电鼠标

光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。

光学鼠标

光学鼠标器是微软公司设计的一款高级鼠标。它采用NTELLIEYE技术，在鼠标底部的小洞里有一个小型感光头，面对感光头的是一个发射红外线的发光管，这个发光管每秒钟向外发射1500次，然后感光头就将这1500次的反射回馈给鼠标的定位系统，以此来实现准确的定位。所以，这种鼠标可在任何地方无限制地移动。

鼠标的百度百科

键盘

(一。)键盘的种类很多，一般可分为触点式和无触点式两大类前者借助于金属把两个触点接通或断开以输入信号，后者借助于霍尔效应开关(利用磁场变化)和电容开关(利用电流和电压变化)产生输入信号。

( 二。)从编码的功能上，键盘又可以分成全编码键盘和非编码键盘两种.

全编码键盘是由硬件完成键盘识别功能的,它通过识别键是否按下以及所按下键的位置，由全编码电路产生一个唯一对应的编码信息(如ASCII码)。非编码键盘是由软件完成键盘识别功能的，它利用简单的硬件和一套专用键盘编码程序来识别按键的位置，然后由CPU将位置码通过查表程序转换成相应的编码信息。非编码键盘的速度较低，但结构简单的，并且通过软件能为某些键的重定义提供很大的方便。

键盘的百度百科

你可以在百度搜索鼠标、键盘，在百度百科里看完整的。

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