Question

简述鼠标的工作原理？

作业

Answer 1

光电鼠标的工作原理

光电鼠标与机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同。

光电鼠标的工作原理是：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，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。

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：

光学感应器

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。

光电鼠标的控制芯片

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400甚至800dpi，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。

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。

轻触式按键

没有按键的鼠标是不敢想象的，因而再普通的光电鼠标上至少也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（图8）。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，仅带了一个翻页滚轮。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。

Answer 2

光电鼠标主要由4部分的核心组件构成，分别是发光二极管、透镜组件、光学引擎（Optical Engine）以及控制芯片。

激光的概念 ：
激光可以划分为两种，一种为可见激光，一种为不可见激光。可见的激光是由红宝石（人
造）激光发生管生成，而不可见的则是由特殊的半导体二极管激光器LED生成，两者的波长
都不一样。

激光鼠标的工作原理 ：
激光鼠标采用的则是由特殊的半导体二极管激光器LED生成激光，因此半导体二极管激光
器生成的激光，人体的眼球是不能识别的。激光是一种单色光（Coherent light），可以 直
接发射到物体表面的细节部分，也就是把激光照射在物体表面所产生的干涉条纹形成的光
斑点反射到传感器上，而无需像传统的光学鼠标那样需要阴影来辨别，因此其呈现的每个
影像会更加精细一点，而传感器对比影像的时候就可以精确的识别鼠标的移动方向，激光
鼠标所采用的激光为强度较低的激光，因此功耗方面也得到了一定的降低。

普通光学技术 ：

普通的光学技术工作原来是通过LED放射出光线，然后通过一块凹透镜散射至平面，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，传感器
会分析以及对比所收到的影响，以判断鼠标移动的方向以及位移。而一般的光学鼠标采样频
率约为3000 Frames/sec（帧/秒），也就是说它在一秒钟内只能采集和处理3000张图像。

而ACROX的鼠标所采用的激光引擎与其他的激光引擎技术也有一定的区别。ACROX传感器获
得影像的过程是激光照射在物体表面所产生的干涉条纹而形成的光斑点直接就反射到传感器
上，而无需通过任何的透镜再反射。而另外的一种激光引擎则需要透过两组透镜才能反射到
传感器上。由于ACROX的激光并没有通过任何透镜组件就把影像直接传送到传感器上，因此
鼠标采样频率达到了6700 Frames/sec，比通过透镜的激光技术6400 Frames/sec要高出一点。

当激光照射在透明的介质上时，两种激光技术又会存在一定的区别。ACROX的激光是直接
穿过透明的介质，射至可反射的界面而把影像直接反馈到传感器上；而另外一种技术当激光
穿过透明介质的时候可能会令激光光束产生一定的偏移，从而使得传感器不能正确获得影像。

图为：ACROX厂房所提供的激光试纸进行相关的检验测试

我们利用ACROX厂房所提供的激光试纸进行相关的检验测试。分别对ACROX的这款MOX以及
另外一款激光鼠标进行检测。检测试纸上土黄色的特殊材料可以让不可见光的波长产生变化
，转变为可见光的波长范围之内，因此当不可见光的激光光束射在试纸这部分上，就能看相
应的红色聚光点。
由于鼠标的LED半导体二极管激光器生成的激光为不可见光，因此在一般的环境下都不能看
到（上面右边的两张图为两个鼠标的激光射在两种不同界面下都未能看到射出的光束）。而
当鼠标的激光光束射在这张试纸的时候（左边两张图），两款鼠标的激光通过试纸折射后都
能看到相应的聚光点。

激光鼠标比较

滑鼠效能比较表

Answer 3

鼠标工作原理

Answer 4

光感效应