鼠标光传感器:光学传感器鼠标的结构原理及管脚电路介绍

2021/11/10 03:55 · 传感器知识资讯 ·  · 鼠标光传感器:光学传感器鼠标的结构原理及管脚电路介绍已关闭评论
摘要:

鼠标光传感器:光学传感器鼠标的结构原理及管脚电路介绍鼠标光学传感器是光电鼠标的重要组成元器件之一,当它接收到鼠标移动时经反射回来的光信号时成像,并将移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像,被光学鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)分析处理,由鼠标移动产生的阴影的不同来判断鼠标是否进行移动和移动的方向,

鼠标光传感器:光学传感器鼠标的结构原理及管脚电路介绍

鼠标光学传感器是光电鼠标的重要组成元器件之一,当它接收到鼠标移动时经反射回来的光信号时成像,并将移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像,被光学鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)分析处理,由鼠标移动产生的阴影的不同来判断鼠标是否进行移动和移动的方向,从而使鼠标产生坐标值反馈到 显示器上面。
光学鼠标(亦称“光电鼠标”)通过发光二极管和光电二极管来检测鼠标对于一个表面的相对运动,它不像机械鼠标一样通过鼠标球的旋转驱动两个互相垂直的轴的转动来获得鼠标移动的位置。 最早的光学鼠标需要使用预先印制的鼠标垫表面上才能检测到鼠标的运动,而现在的光学鼠标如果在透明的表面上工作,就不能检测到鼠标的运动,如玻璃镜面。激光二极管可以使之达到更好的分辨率和精度。使用电池供电的无线光学鼠标通过间歇性闪烁光学组件以节省电力,只有检测到运动时,发光二极管才会稳定地亮起。
光学传感器鼠标的结构及原理
光学鼠标内部有一个发光二极管,通过它发出的光线,可以照亮光学鼠标底部表面(这是鼠标底部总会发光的原因)。此后,光学鼠标经底部表面反射回的一部分光线,通过一组光学透镜后,传输到一个光感应器件(微成像器)内成像。这样,当光学鼠标移动时,其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像,被光学鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)分析处理。该芯片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。
光学鼠标在底部有个以三十度照向桌面的 LED灯 ,通过粗糙的表面产生的影子反射到另一块光透镜传递信号到 传感器上。用鼠标移动产生的阴影的不同来判断鼠标是否进行移动和移动的方向,从而使鼠标产生坐标值反馈到 显示器上面。
光学传感器鼠标的管脚电路图
滚轮鼠标有两对光电传感器,以轮间隙的转动来实现光通路的通断,有人利用它来代换录像机里面的光电传感器,具体应用需查清器件的型号和功能引脚。
光学鼠标一般是用一只高亮度红色发光二极管做光源,经透镜反射后传到感应芯片上(为一集成电路,上面有孔的那个),在集成电路内部实现光电转换。

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鼠标光传感器:光电鼠标

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光电鼠标
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光电鼠标(亦称“光学鼠标”)通过发光二极管和光电二极管来检测鼠标对于一个表面的相对运动,它不像机械鼠标一样通过鼠标球的旋转驱动两个互相垂直的轴的转动来获得鼠标移动的位置。 最早的光电鼠标需要使用预先印制的鼠标垫表面上才能检测到鼠标的运动,而现在的光电鼠标如果在透明的表面上工作,就不能检测到鼠标的运动,如玻璃镜面。激光二极管可以使之达到更好的分辨率和精度。使用电池供电的无线光电鼠标通过间歇性闪烁光学组件以节省电力,只有检测到运动时,发光二极管才会稳定地亮起。
中文名
光电鼠标
外文名
Optical mouse
目录
1
简介
2
原理
3
组成
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光学感应器
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控制芯片
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光学透镜组件
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发光二极管
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轻触式按键
4
发展史
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第一代光学鼠标
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第一代光电鼠标
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第二代光电鼠标
5
光电感应
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概述
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感应度
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解决鼠标精确度
6
定位技术
7
刷新率
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概念
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性能指标
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产生数字信号
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对鼠标的影响
光电鼠标简介
语音
光电鼠标工作原理
红外线散射之光斑照射粒子带发光半导体及光电感应器之光源脉冲信号传感器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的一种硬件设备。光电鼠标的光电传感器取代了传统的滚球。这类传感器需要与特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。判断信号的方法光电鼠标用光断续器来判断信号,其最显著特点就是需要使用一块特殊的反光板作为鼠标移动时的垫。这块垫的主要特征是它的微细的一黑一白相间的点。这是因为,在光电鼠标的底部,有一个发光二极管和两个相互垂直的光敏管。当发光二极管分别照射到白点和黑点时,会产生折射和不折射两种状态,而光敏管对这两种状态进行处理后便会产生相应的信号,从而促使电脑作出反应。如果没有那块垫,光电鼠标就不能工作。
光电鼠标原理
语音
光电鼠标
光电鼠标内部有一个发光二极管,通过它发出的光线,可以照亮光电鼠标底部表面(这是鼠标底部总会发光的原因)。此后,光电鼠标经底部表面反射回的一部分光线,通过一组光学透镜后,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,被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)分析处理。该芯片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。
光电鼠标组成
语音
无线光电鼠标
光电鼠标通常由以下部分组成:光学感应器、光学透镜、发光二极管、接口微处理器、轻触式按键、滚轮、连线、PS/2或USB接口、外壳等。下面分别进行介绍:
光电鼠标光学感应器
光学感应器是光电鼠标的核心,能够生产光学感应器的厂家只有安捷伦、微软和罗技三家公司。其中,安捷伦公司的光学感应器使用十分广泛,除了微软的全部和罗技的部分光电鼠标之外,其他的光电鼠标基本上都采用了安捷伦公司的光学感应器。
光电鼠标控制芯片
控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作,并与外部电路进行沟通(桥接)及各种信号的传送和收取。我们可以将其理解成是光电鼠标中的“管家婆”。这里有一个非常重要的概念大家应该知道,就是DPI(下文《光电鼠标-光电感应度》有对DPI的简介)对鼠标定位的影响。DPI是它用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数,DPI越小,用来定位的点数就越少,定位精度就低;DPI越大,用来定位点数就多,定位精度就高。通常情况下,传统机械式鼠标的扫描精度都在200DPI以下,而光电鼠标则能达到5000甚至DPI,这就是为什么光电鼠标在定位精度上能够轻松超过机械式鼠标的主要原因。
光电鼠标光学透镜组件
光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置,从图5中可以清楚地看到,光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。其中,棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部,并予以照亮。圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头,这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。通过观看光电鼠标的背面外壳,我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头通过试验,笔者得出结论:不管是阻断棱光镜还是圆形透镜的光路,均会立即导致光电鼠标“失明”。其结果就是光电鼠标无法进行定位,由此可见光学透镜组件的重要性。
光电鼠标发光二极管
光学感应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”,自然少不了“摄影灯”的支援。否则,从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗,黑暗的图像无法进行比较,当然更无法进行光学定位了。通常,光电鼠标采用的发光二极管(如图7)是红色的(也有部分是蓝色的),且是高亮的(为了获得足够的光照度)。发光二极管发出的红色光线,一部分通过鼠标底部的光学透镜(即其中的棱镜)来照亮鼠标底部;另一部分则直接传到了光学感应器的正面。用一句话概括来说,发光二极管的作用就是产生光电鼠标工作时所需要的光源。
光电鼠标轻触式按键
没有按键的鼠标是不敢想象的——再普通的光电鼠标上也至少会有两个轻触式按键。方正光电鼠标的PCB上共焊有三个轻触式按键。除了左键、右键之外,中键被赋给了翻页滚轮。高级的鼠标通常带有X、Y两个翻页滚轮,而大多数光电鼠标还是像这个方正光电鼠标一样,仅带一个翻页滚轮。翻页滚轮上、下滚动时,会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。而当滚轮按下时,则会使PCB上的“中键”产生作用。注意:“中键”产生的动作,可由用户根据自己的需要进行定义。当我们卸下翻页滚轮之后,可以看到滚轮位置上,“藏”有一对光电“发射/接收”装置。“滚轮”上带有栅格,由于栅格能够间隔的“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路,这样便能产生翻页脉冲信号,此脉冲信号经过控制芯片传送给Windows操作系统,便可以产生翻页动作了。
光电鼠标发展史
语音
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,它也经历了第一代光学鼠标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。
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。
光电鼠标第一代光电鼠标
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
光电鼠标第二代光电鼠标
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捷伦合作开发的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、微型摄像头、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,鼠标界另一巨头罗技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,光电鼠标拥有一些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IntelliEye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,各鼠标厂商纷纷推出光学鼠标产品,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、刷新频率高达每秒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,机械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。
光电鼠标光电感应
语音
光电鼠标概述
光电感应度即鼠标的分辨率、精度,是选择一款鼠标的主要依据之一,单位是DPI或者CPI,其意思是指鼠标移动中,每移动一英寸能准确定位的最大信息数。显然鼠标在每英寸中能定位的信息数量越大,鼠标就越精确,人们定义这个参数的本意,就是用来描述鼠标的精度和准确度。对于以前使用滚球来定位的鼠标来说,一般用DPI来表示鼠标的定位能力。DPI是DotsPerInch的缩写,意思是每英寸的像素数,这是最常见的分辨率单位常见的光电鼠标出现后,发现用DPI描述鼠标精确度已经不太合适,因为DPI反映的是静态指标,用在打印机或扫描仪上显得更为合适。由于鼠标移动是个动态的过程,用CPI来表示鼠标的分辨率更为恰当。CPI是CountPerInch的缩写,这是由鼠标核心芯片生产厂商安捷伦定义的标准,意思是每英寸的采样率。
光电鼠标感应度
大多数鼠标采用了400CPI,少数罗技高端鼠标采用了800CPI。400CPI意味着什么呢?就是说当鼠标每移动一英寸就可反馈400个不同的坐标,换句话说也就是采用400CPI的鼠标可以观察到你手部0.06毫米的微弱移动。理论上说CPI越大,光电鼠标就越灵敏。例如,当我们把鼠标向左移动一英寸时,400CPI的鼠标会向电脑发出400次“左移”信号,而800CPI的鼠标就发送800次。做个假设,我们把鼠标移动1/800英寸,那么800CPI的鼠标会向电脑传送一次移动信号,而400CPI的鼠标却没有反应,我们必须再移动1/800英寸它才会传送移动信号。从这里可以看出,这两种分辨率的性能最大差别就在于800CPI的鼠标在移动的开始阶段会比400cpi的鼠标反应快些。800CPI和400CPI的鼠标只是在显示器分辨率高的情况下性能差异才会表现得明显一点。800CPI的鼠标虽然定位比较精确,但是价格比较昂贵,除非是专业图形用户或游戏专业玩家,400CPI分辨率的光电鼠标已经足够用了。需要说明的是,鼠标的这个参数是个颇受争议的参数,人们设定这个参数原本的意思是想反映鼠标的精确程度,但实际上DPI或者CPI并不能很好的完成这个任务,因此有些厂商并不使用这个参数,或者即使使用也有不同的计算方法,这完全是由光电鼠标的工作方式造成。光电鼠标的结构可以分为三个部分,分别是成像系统IAS(ImageAcquisitionSystem)、信号处理系统DPS(DigitalSignalProcessor)和接口系统SPI(SerialPeripheralInterface)。首先成像系统IAS相当于一个高速连续拍照的数码相机,不断对鼠标垫进行拍照,然后信号处理系统DPS对拍摄到的每张图片进行分析,通过图片的变化判断鼠标的移动,最后接口系统SPI将鼠标移动的数据传给计算机。其中最为重要的是IAS系统,它是鼠标的核心部分,由光源、透镜和CMOS成像三部分组成。透镜可以起到对图像放大的作用,类似显微镜,显然提高透镜的放大倍数就可以提高鼠标的DPI。然而单纯提高放大倍数反而使图像模糊、变形,令DSP系统难以准确分析移动情况。因此DPI像一把双刃剑,单纯提高DPI并没有意并且多数鼠标使用的USB和PS/2接口的数据传输力有限,过高的DPI可能会超出接口的传输能力。
光电鼠标解决鼠标精确度
一个鼠标如果精确度不够,可能会出现移动不灵活、在高速移动中失控,甚至指针出现抖动的现象。要解决这个问题,除了要适当提高DPI之外,还要提高光源的亮度、增大CMOS感光面积,提高每秒钟拍照的次数。这几个方面必须相互配合,单独提高其中一个意义不大,甚至适得其反。例如每秒拍照的次数,微软早在第二代光学引擎就将拍摄次数提高到每秒6000次,罗技没有公布这个数据,估计也不会比6000低,但这个数不能代表鼠标精确程度,因此罗技和安捷伦已经不使用这个参数。有厂商将这些方面综合起来,提出了像素处理能力这个参数,表示鼠标每秒能处理的像素数量,主流的鼠标像素处理能力达到了300万/秒。应该说像素处理能力是相当科学的参数,但是缺点是不够直观,因此有人又提出了鼠标能适应的最大加速度和速度,从试验出发,让鼠标能适应人手在工作时鼠标移动的最大加速度和速度。然而这些参数都不能完整的反映鼠标的精确程度,各个厂商标称的方式也不尽相同,造成相互之间难以比较的现象。总的来说,光电感应度还是一个传统并且相对广为接受的参数,但是成熟的消费者应该了解这个参数,选购鼠标时不能只看数字,还要多了解鼠标实际使用效果。此外光电鼠标虽然可以在多种材料上工作,但实际对材料还是有挑剔现象的,为了让鼠标更好的工作,建议配上合适的鼠标垫,也许光电鼠标的发明者们也没想到光电鼠标的发展竟然成就了鼠标垫市场的迅速发展。
光电鼠标定位技术
语音
定位技术是指鼠标定位的方式,和鼠标的工作方式密切相关,常见的定位方式有光栅定位、轨迹球定位、发光二极管定位、激光定位等。光栅定位主要是机械鼠标所使用的方式,不过由于纯粹的机械鼠标已经基本消失,这里的机械鼠标实际是指光机式鼠标。鼠标移动时带动胶球滚动,胶球的滚动又磨擦鼠标内的分管水平和垂直两个方向的栅轮滚轴,驱动栅轮转动。栅轮的轮沿为格栅状,紧靠格栅两侧,一侧是一红外发光管,另一侧是红外接收组件。鼠标的移动转换为水平和垂直栅轮不同方向和转速的转动。栅轮转动时,栅轮的轮齿周期性遮挡红外发光管发出的红外线照射到水平和垂直两个红外接收组件,产生脉冲。鼠标内控制芯片通过两个脉冲的相位差判知水平或垂直栅轮的转动方向,通过脉冲的频率判知栅轮的转动速度,并不断通过数据线向主机传送鼠标移动信息,主机通过处理使屏幕上的光标同鼠标同步移动。轨迹球定位的工作原理和其实与光栅类似,只是改变了滚轮的运动方式,其球座固定不动,直接用手拨动轨迹球来控制鼠标箭头的移动。轨迹球被搓动时带动其左右及上下两侧的滚轴,滚轴上带有栅轮,通过发光管和接收组件产生脉冲信号进行定位。不过轨迹球的滚轮积大、行程长,这种定位方式能够作出十分精确的操作。并且轨迹球另一大优点是稳定,通过一根手指来操控定位,不会因为手部动作移动影响定位。此外,也有使用光电方式的轨迹球,其工作原理和发光二级管定位类似。发光二极管定位是大多数光电鼠标的定位方式,这是一种电眼的工作方式。在光电鼠标内部有一个发光二极管,通过该发光二极管发出的光线,照亮光电鼠标底部表面(这就是为什么鼠标底部总会发光的原因)。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线。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。激光定位也是光电鼠标的一种定位方式,其特点是使用了激光来代替发光二极管发出的普通光。激光是电子受激发出的光,与普通光相比具有极高的单色性和直线性,用于定位的激光主要是不可见光。普通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,使DSP不能识别的“色盲”问题。此外普通光在透明等物质表面无法使用,或者产生跳动。由于激光近乎单一的波长能够更好的识别表面情况,灵敏度大大提高,因此使用激光定位的鼠标可以有效解决这些问题。
光电鼠标刷新率
语音
光电鼠标概念
鼠标刷新率也叫鼠标的采样频率,指鼠标每秒钟能采集和处理的图像数量。 刷新率也是鼠标的重要性能指标之一,即鼠标每一秒能够采集到的图像数据,一般以“FPS/S(帧/秒)”为单位。
光电鼠标
可以这么说,即便光电鼠标拥有诸多优点,但刷新率不足乃是它的致命伤,这也是早期光电鼠标没有打入主流市场的主要原因之一。举个简单的例子,比如在FPS游戏第一人称射击游戏中快速转身,刷新率低的光电鼠标就出现丢失光标指针的问题。刷新率对于光电鼠标如此重要,那到底怎样理解它呢?不同于机电鼠标通过栅格的转动产生脉动信号而产生移动信息,光电鼠标是靠鼠标下方的一个CMOS传感器来负责分辨鼠标移动的。
光电鼠标性能指标
刷新率的性能指标往往被消费者忽视,由于刷新率又称为采样频率,很多朋友会把采样频率与定义为采样率的DPI值所浑淆。刷新率在应用当也占据很重要的地位,例如鼠标快速移动一段距离,倘若鼠标的刷新率小于移动距离之内的图像数据,鼠标内部扫描的图像数据就会出现盲点,即扫描不到图像数据,最后导致定位光标位置失败,从而出现以往较常见的指针丢失的情况。确切一点来说,鼠标的刷新率参数越高意味着其每秒采样的数据率也越大,性能也越高。我们都有坐车的经历:当汽车起步时,我们可以通过车窗外景物的后移来判断汽车在前移。而光电鼠标下方的CMOS传感器就是利用了我们人眼观察事物的特点来工作的:当我们移动鼠标时,CMOS传感器就会“观察”鼠标下的采样表面(桌面或鼠标垫)来获得鼠标的移动信息。CMOS并不是一直“睁着眼”,而是“一眨一眨”的。也就是说CMOS是以一定的频率对采样表面进行采样,产生离散量后转化为数字信息供计算机处理。那么这个采样频率即我们说的刷新率。
光电鼠标产生数字信号
为了能产生数字信号,鼠标下的CMOS类似于我们见到的网格,它会把采样回来的图像分成很多紧密排列的小格,再在这些以小格为单位的图像中找出相同的像素点,也就是参照物。对比两次采样图像的相同像素点,也就知道了鼠标移动的方向。由于采样频率是固定的,鼠标的移动速度也就能计算出来了。当鼠标移动速度过快时,鼠标在连续两次扫描所得的图片中找不到相同的像素点,也就无法判断光标移动的速度和方向了,这就是鼠标刷新率不足产生的光标指针丢失的现象。
光电鼠标对鼠标的影响
怎样才能使鼠标满足我们的移动要求呢?对于鼠标来说可以加大CMOS像素数或提高刷新率。2002年下半年,罗技开发出了新一代的MX光学引擎,它推出了新的鼠标性能标志:像素处理能力。像素处理能力=每帧像素数×刷新率,这是综合了刷新率和CMOS像素数的一个指标。当时罗技极光云貂(MX500)的像素处理能力是470万像素/秒。而微软的光学银光鲨4.0(IE4.0)有6000帧/秒的刷新率和22×22的CMOS尺寸,我们很容易算出微软这款鼠标的像素处理能力=22×22×6000=290万像素/秒。其实罗技MX引擎的刷新率并不如微软,大概在5000帧/秒左右,只是罗技提高了CMOS像素数的结果。
[1]
词条图册
更多图册
参考资料
1.

陈禹. 信息系统管理工程师教程. 清华大学出版社. : 18. ISBN 7-302--X
鼠标光传感器:光学传感器鼠标的结构原理及管脚电路介绍  第2张

鼠标光传感器:光电鼠标用的具体是什么光学传感器?

光学感应器是光电鼠标的核心,目前能够生产光学感应器的厂家只有安捷伦、微软和罗技三家公司。其中,安捷伦公司的光学感应器使用十分广泛,除了微软的全部和罗技的部分光电鼠标之外,其他的光电鼠标基本上都采用了安捷伦公司的光学感应器。
控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作,并与外部电路进行沟通(桥接)及各种信号的传送和收取。
光学鼠标通过底部的LED灯,灯光以约 30度角射向桌面,照射出粗糙的表面所产生的阴影,然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到传感器上。 当鼠标移动的时候,成像传感器录得连续的图案,然后通过“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理,以判断鼠标移动的方向以及位移,从而得出鼠标在屏幕上的坐标值,再通过SPI传给鼠标的微型控制单元(Micro Controller Unit)。鼠标的处理器对这些数值处理之后,传给电脑主机。
光学鼠标与机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同[1] 。
光学鼠标的工作原理是:在光学鼠标内部有一个发光二极管,通过该发光二极管发出的光线,照亮光电鼠标底部表面(这就是为什么鼠标底部总会发光的原因)。然后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,当光学鼠标移动时,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。
第二代光学鼠标的原理说来其实很简单:它采用了一种光眼技术,也就是数字光电技术,利用红外线照射鼠标所在物体的表面,然后每隔一定的时间(几毫秒)就做一次快照,接着分析处理两次图片的特性,来决定坐标的移动方向及数值。由于需要对图片进行扫描才能确定鼠标的位移,因此这个扫描的频率就成为衡量光电鼠标的一项重要参数。而这款飞狐鼠标由于采用了明基BenQ独特的“微型光学定位系统”,每秒钟能够发射1500次感光信号来扫描物体表面,取得图像后通过DSP数字信号处理器将每个细微的移动方向与距离迅速而准确地回传。飞狐还拥有高达800DPI的分辨率,使得光标定位更加精准,高速的传感器也可以避免指针的抖动和不规则移动现象,提高瞄准精度。让我们在各种操作环境下都能得心应手。
鼠标的光学传感器对鼠标被放置的表面进行扫描,并以1500次/秒的频率捕捉图像,进行对比,从而确定鼠标的定位。传统光学鼠标使用的光学芯片扫描次数普遍为1500次/秒(所谓扫描次数,即光学定位芯片每秒采集和处理图像的数量),最高只可以追踪14~18英寸/秒的移动速度。鼠标移动速度如果超出此范围,则可能发生光标无法准确定位的情况。而用户使用电脑时,鼠标的移动速度最高可达到30英寸/秒,尤其是在如CS一类的FPS游戏中,这就会产生前文所述的鼠标突然失控的问

用的是位移传感器,可以测出移动的位移。我用过两种,一种是MCS-,还有一种是OM02。位移是芯片自己算好的,没有提供读出图像的接口。

我不太明白LZ的意思...“想要提高他的摄像范围”??你要干嘛?是不是想表达你想让鼠标灵敏度或分辨率更高啊?也就是说,轻轻动动手腕,指针就可以移动很大一段距离?如果是这样的话,那么你想问题的角度就完全错了,是DPI的问题,换个高DPI的鼠标。将鼠标抬高移动,会丢帧,抬高到一定距离后,鼠标就无法移动了....

你查查PAN-3511 台湾PIXART的产品
还有ANDS-5100 米国Avago的产品
基本上算是cmos器件,16*16pix的。

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鼠标光传感器:鼠标光学传感器(sensor)原厂及其品牌生产厂家(TOP 50)

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鼠标技术已相当成熟,市面上已有大量鼠标上市,但是价格悬殊很大!鼠标光学传感器原厂主要有安华高、原相、英斯特、凌阳、埃派克森、義隆、希格玛、矽旺、钜芯、汇春科技、华润矽科等,鼠标生产厂家不计其数,后面我们介绍了其中50家,下面先看看鼠标光学传感器原厂及其介绍:
  1、安华高(Avago)
  总部:美国
  主营:无线通信、有线基础设施、工业和汽车电子产品、消费电子和计算机外围设备
  官网:
  AVAGO(安华高)公司,原来叫做 Agilent (安捷伦), 后来卖了, 改名 Avago,鼠标行业高端老大,现已被pixart收购,主打sensor。其产品线非常丰富,从有线Optical(光学)到有线Laser(激光),无线Optical(光学)到无线 Laser(激光)可谓是应有尽有,从早前的双芯片到现在的SOC(System on Chip),从400DPI到现在的DPI。以前大多数高端鼠标都是用安华高的芯片,其性能稳定,质量好,工程开发时间短,产品上市快,深受各大鼠标厂喜爱,也被广大的游戏爱好者所接受。当然,所有的这些都是有代价的,那就是他们的产品价格都比较贵,所以,一般使用他们的芯片的鼠标理所当然成本高,售价也就变得更贵了。使用安华高芯片代表厂商有:罗技、微软、双飞燕、雷柏,Razer,Steelseries,Elecon等。
  2、原相科技股份有限公司
  总部:台湾
  主营:主要致力於CMOS影像感测器及应用之设计、研发、制造与行销。
  官网:
  走中高端路线,现在鼠标行业老大,主打sensor(3205/5050/3050), 部分SOC。原相以前是安华高鼠标行业最大的竞争对手,经过几年的发展,现在原相的产品线也非常丰富了,芯片的性价比非常高,主要体现在有线方面,有价格和性能优势,应用于市场中端产品,有线鼠标售价在30到80元之间的鼠标几乎是用原相方案的,像国内双飞燕,雷柏,新贵,以及微软都有用他们的芯片,DPI主要在400-8200。2012年,Avago將於正式退出鼠标市場,原相將接手Avago旗安华高将鼠标芯片的生产和销售。
  3、无锡英斯特微电子有限公司
  总部:江苏无锡
  国内公司,主导多媒体多键鼠标SOC,行业中端品质。主导产品A704/A702/A701/A601/A603/
  亿昌科技有限公司(英斯特微代理商)
  主营:英斯特微多键游戏类芯片,A601/602/603/611/702/704等。
  4、凌阳科技
  总部:台湾
  主营:专攻数字影音娱乐芯片设计与系统整合方案,产品应用于DVD播放器单芯片、可携式DVD播放器单芯片、车载DVD/CD播放器单芯片与高画质数字机顶盒芯片
  官网:
  中端路线,主导多键鼠标。
  5、埃派克森微电子有限公司(Apexone)
  总部:上海张江
  老牌国内公司,主打SOC中低端路线。A2636
  6、希格玛微电子
  总部:深圳
  主营:计算机周边产品控制芯片、语音芯片、MCU芯片、触摸芯片、电源管理芯片、功率器件MOS和TGS产品。
  官网:
  低端路线,主导产品 MX8733 。
  7、義隆電子股份有限公司
  总部:台湾
  主营:电容式触控技术、影像感应和图像辨识技术等。官网:
  台湾义隆产品还是比较多,键盘方案相当成熟,当然鼠标方案也有,主要定位是低端有线光学鼠标,与以前的韩国小老鼠、埃派克森是一伙。
  8、矽旺
  国内公司,主打SOC和sensor低端路线。
  9、无锡华润矽科微电子有限公司
  总部:江苏无锡
  官网:
  国内公司,主打SOC低端路线。
  10、深圳市汇春科技有限公司
  总部:深圳
  主营:已开发的产品有CMOS光电传感器及其集成电路、低功耗电容式触摸控制芯片、MCU、无线收发芯片等。同时具备光电成像、模拟、射频、MCU技术的集成电路设计公司。
  官网:
  主打SOC低端路线。
  11、钜芯集成电路技术有限公司(NST)
  总部:江苏无锡
  主营:致力于多媒体处理芯片、MCU微控制芯片、RF射频芯片、电源驱动芯片的设计与开发以及系统集成与系统平台的建设与开发。官网:
  主打SOC低端路线。
  鼠标品牌生产厂商(TOP 50)如下:
  1、罗技(Logitech)
  总部:瑞士
  主营:是从OEM、ODM贴牌生产鼠标起步的,如今已经成为全球最著名的电脑周边设备供应商。
  官网:
  2、雷蛇(Razer)
  总部:美国
  主营:电脑周边产品全球知名生产商,尤其致力于高端游戏鼠标及电脑周边的设计生产。产品主要包括鼠标、键盘、音箱、耳机、游戏手柄等。
  官网:
  3、深圳雷柏科技股份有限公司(Rapoo)
  总部:深圳
  主营:无线外设技术专家,致力于向全球PC使用者提供高性能、高品质的电脑外设产品。
  官网:
  4、伍佰科技公司(双飞燕(win2))
  总部:台湾
  主营:双飞燕品牌国外又名“A4TECH”
  官网:
  5、深圳市多彩实业有限公司(多彩(DELUX))
  总部:深圳
  主营:专注于电脑外设周边产品和移动互联外围设备专家级的研发、生产、销售。
  官网:
  6、微软(Microsoft)
  官网:
  7、台冠电子有限公司(达尔优(dellyou))
  总部:东莞
  主营:专业从事鼠标开发生产。东莞达尔优电子有限公司是东莞台冠企业旗下全资子公司,负责中国区的品牌销售工作。
  8、赛睿(SteelSeries)
  总部:美国
  主营:全球专业游戏外设行业的领导者,其产品类别包括有:耳机,鼠标垫,鼠标,以及键盘。
  官网:
  9、深圳市布雷曼科技有限公司(深圳市点讯通电子有限公司)
  总部:深圳
  主营:是深圳市点讯通电子有限公司销售运营中心。专业生产和销售各种不同的游戏鼠标,游戏键盘,人体工程学鼠标,游戏耳机,汽车应急电源和移动电源等其他电脑及手机配件。自公司成立以来以鼠标和键盘为主,先后为现代、V7、魔蝎、宜博等大品牌客户代工。
  官网:
  10、智迪科技(富勒(fuhlen))
  总部:珠海
  主营:致力于电脑周边产品键盘鼠标的研发、生产和销售。
  官网:
  11、新贵(NEWMEN)
  总部:东莞
  主营:专业致力于电脑周边产品的键盘、鼠标、音箱、耳机等制造商。
  官网:
  12、美加狮(Mad Catz)
  总部:美国
  主营:全球顶级的游戏外设制造商
  官网:
  13、狼蛛
  主营:国内最专业的游戏键鼠品牌之一
  官网:
  14、森松尼
  总部:深圳
  主营:专注于电脑周边产品研发与生产。产品覆盖了鼠标、键盘、音箱、耳机和潮流多媒体电子产品。森松尼公司旗下拥有三大国内自主品牌:森松尼、力拓、朗森
  官网:
  15、联想
  官网:
  16、东莞市丰润计算机有限公司(品牌有:红龙(Redragon)、ET)
  总部:东莞
  主营:公司主要致力于鼠标、键盘、HUB、读卡器、高清播放器、网络媒体中心等电脑周边产品的研发、 生产及销售!目前,在国内的 OEM & ODM 的客户有 LENOVO ,ASUS , ACER , HP , DICOTA , BELKIN ,ELECOM , MSI , HAIER 等客户。
  官网:
  17、深圳市众嘉悦电子有限公司(新盟)
  总部:深圳
  主营:是一家集产品设计、模具制造、塑胶成型、成品组装及销售于一体的民营高科技企业。产品包括:电脑鼠标、键盘、小音箱等电脑周边产品。
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  18、苹果
  官网:
  19、华硕
  官网:
  20、血手幽灵(Bloody)
  总部:台湾
  主营:研发技术源自台湾伍佰科技公司,拥有28年鼠标专业研发实力,一直专注于为消费者提供游戏外设精品。
  官网:
  21、宜博(E-3LUE)
  官网:
  22、深圳市魔蝎电镜科技有限公司(魔蝎)
  总部:深圳
  主营:产品主要包括游戏鼠标、键盘、耳机、游戏手柄等外设产品。
  官网:
  23、现代(HYUNDAI)
  总部:韩国
  24、戴尔
  25、惠普(HP)
  26、精灵电子科技(深圳)有限公司(精灵(Genius))
  主营:为全球着名电脑周边及消费电子领导品牌,主要产品为滑鼠、键盘、网路及相机、喇叭扬声器、游戏周边、遥控器、耳机、数位相机与数位摄影机、iPod喇叭产品线等。
  官网:
  27、艾芮克股份有限公司(艾芮克(i-rocks))
  总部:台湾
  主营:高品质电脑周边创新的输出装置
  官网:
  28、骨伽(COUGAR)
  总部:德国
  官网:
  29、摩豹
  主营:“为游戏而生”,专注于电子竞技周边的产品的研发和制造,立志将自己打造成高端电子竞技游戏品牌的代名词。
  官网:
  30、技嘉科技(GIGABYTE)
  总部:台湾
  主营:是全球一线主板制造商,产品包括电脑、通讯与消费性电子产品。
  官网:
  31、深圳市德浩电子有限公司(力胜(L.Selectron))
  总部:深圳
  主营:专业的鼠标键盘系列、摄像头、电脑周边设备的制造厂商,前身为广州市力胜电子科技有限公司。
  官网:
  32、深圳市天杰电子有限公司(讯拓)
  总部:深圳
  专注于从事研发、制造及销售键鼠等电脑外设产品为一体的、综合实力强大的高科技企业。
  官网:
  33、Tt eSPORTS
  总部:台湾
  主营:Tt esports属于台湾曜越科技(thermaltake)集团旗下,是全新的全球专业电子竞技设备制造品牌。公司产品包括专业电子竞技键盘,耳机,鼠标,鼠标垫及相关外设背包、线夹、耳机架等。官网:
  34、福州苇航电子有限公司(黑爵)
  总部:福州
  官网:
  35、冰豹(ROCCAT)
  总部:德国
  主营:鼠标、键盘、鼠标垫、耳麦等。
  36、雷柯特
  主营:鼠标、耳机、键盘、鼠标垫等
  官网:
  37、长城机电
  38、极智(JIZZ)
  主营:鼠标、键盘、耳机等。
  官网:
  39、优派(ViewSonic)
  总部:美国
  官网:
  40、深圳摩天手科技有限公司(摩天手)
  总部:深圳
  主营:是集产品研发设计、模具制造、注塑加工、喷油丝印、帮定加工、SMT加工、DIP加工及成品组装为一体的专业生产销售无线键盘及鼠标的高新科技企业。
  官网:
  41、清华同方股份有限公司 (清华同方)
  总部:北京
  官网:
  42、本手科技有限公司
  总部:深圳
  主营:电脑周边设备,如鼠标、键盘、摄像头等电脑输入产品。与国内外知名IT公司,如FOUNDER, NEC, GOLDEN FIELD, KINYO, HYUNDAI等建立了长期的合作关系,为他们提供OEM/ODM制造服务。
  官网:
  43、明基(BenQ)
  总部:台湾
  主营:投影机、液晶显示器、液晶电视、台式电脑、平板电脑、数码相机、数码摄像机,以及电脑外设产品等。
  官网:
  44、索尼
  45、广州七喜电子科技有限公司(大水牛(BUBALUS))
  总部:广州
  主营:拥有电源厂和机箱,同时集团兄弟公司下拥有电脑厂、数码厂、模具厂、注塑厂、喷涂厂、显示器厂、变频器厂等,各工厂引进了大批高精尖技术装备,具备了电脑及周边产品,移动通讯产品的垂直整合能力。
  官网:
  46、海盗船(CORSAIR)
  47、E元素
  48、富德科技
  总部:东莞
  主营:是一家集研究、开发、生产和销售为一体的专业化无线键鼠工厂。
  官网:
  49、邦的科技有限公司(Bondidea)
  总部:深圳
  主营:全球专业无线外设提供商,致力于为个人和企业用户提供最具创新价值的产品及应用方案。
  官网:
  50、樱桃(Cherry)
  总部:德国
  官网:

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