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光电鼠标与CMOS传感器

菜鸟
2007-10-18 19:03:05     打赏
光电鼠标与传统机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同。而光电鼠标的性能区别主要在于刷新率、分辨率等技术指标。
    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:光学传感器、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。 
    以下主要分析CMOS传感器对鼠标刷新率的影响。 
   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,单位是“帧/秒”。  
   虽然光电鼠标拥有诸多优点,但刷新率不足仍是它的致命伤,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。  
   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。 
   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。  
   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。
   加大CMOS像素数或提高刷新率可以说是提高光电鼠标性能的关键。
   近年提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。



关键词: 光电     鼠标     传感器     刷新率     移动    

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