1、光電鼠標基礎知識淺解(1)內容概要關鍵詞：光電 鼠標導言：介紹光電鼠標工作的基本原理及構成部件，作一般性知識了解1. 光電鼠標的工作原理與參數2. 光電鼠標的內部構成3. 光電鼠標的外部設計4. 討論與傳統的機械式鼠標相比，光電鼠標具有定位準確、移動流暢且不易臟污等優勢，受到越來越多用戶的認可。隨著光電鼠標價格的不斷下跌，取代機械式鼠標而成為市場主流的趨勢已不可阻擋。光電鼠標的工作原理光電鼠標定位的工作流程大致為：發光二極管照亮采樣表面，對比度強烈的待采樣影像通過透鏡在CMOS上成像，CMOS將光學影像轉化為矩陣電信號傳輸給DSP。當鼠標移動時，DSP則將此影像信號與存儲的上一采樣周期的影像進

2、行比較分析，然后發送一個位移距離信號到接口電路。接口電路對由DSP發來的位移信號進行整合處理，而已傳入計算機內部的位移信號再經過驅動程序的進一步處理，最終在系統中形成光標的位移。光電鼠標定位原理光電鼠標的參數分辨率光電鼠標的分辨率通常用CPI(Count Per Inch : 每英寸的測量次數)來表示，CPI越高，越利于反映玩家的微小操作。而且在鼠標光標移動相同邏輯距離時，分辨率高的需要移動的物理距離則要短。拿一款800 CPI的光電鼠標來說，當使用者將鼠標移動1英寸時，其光學傳感器就會接收到反饋回來的800個不同的坐標點，鼠標箭頭同時會在屏幕上移動800個像素點。反過來，鼠標箭頭在屏幕上移動

3、一個像素點，就需要鼠標物理移動1/800英寸的距離。所以，CPI高的鼠標更適合在高分辨率的屏幕下使用。光學機械鼠標的分辨率多為200400 CPI，而光電鼠標的分辨率通常在400800 CPI之間。除CPI以外，DPI(Dots Per Inch : 每英寸像素數)也常被人用來形容光電鼠標的分辨率。由于光電鼠標的分辨率反映了一個動態過程，所以用CPI來形容更恰當些。但無論是CPI還是DPI，描述的都是光電鼠標的分辨率，不存在性能差別。刷新頻率光電鼠標的刷新頻率也被稱為掃描頻率或者幀速率，它反映了光學傳感器內部的DSP對CMOS每秒鐘可拍攝圖像的處理能力。在鼠標移動時，光學傳感器中的數字處理器通

4、過對比所“拍攝”相鄰照片間的差異，從而確定鼠標的具體位移。但當光電鼠標在高速運動時，可能會出現相鄰兩次拍攝的圖像中沒有明顯參照物的情況。那么，光電鼠標勢必無法完成正確定位，也就會出現我們常說的“跳幀”現象了。而提高光電鼠標的刷新頻率就加大了光學傳感器的拍攝速度，也就減少了沒有相同參考物的幾率，達到了減少跳幀的目的。像素處理能力雖然分辨率和刷新率都是光電鼠標重要的技術指標，但它們并不能客觀反映光電鼠標的性能，所以羅技提出了像素處理能力這個指標，并規定：像素處理能力CMO晶陣像素數×刷新頻率。根據光電鼠標的定位原理我們知道，光學傳感器會將CMOS拍攝的圖像進行光學放大后再投射到CMOS晶

5、陣上形成幀，所以在光學放大率一定的情況下，增加了CMOS晶陣像素數，也就可增大實際拍攝圖像的面積。而拍攝面積越大，每幀圖像上的細節也就越清晰，參考物也就越明顯，和提高刷新率一樣，也可減少跳幀的幾率。不過，需要注意的是，大多數情況下，廠商不會公布鼠標的CMOS尺寸，其大小從15x15到30x30像素（Pixel）不等。光電鼠標的內部構成從功能實現角度看，光電鼠標主要由發光二極管、固定夾、光學透鏡、光學傳感器、接口控制器芯片以及微動開關6部分元器件組成。光電鼠標的PCB基板發光二極管發光二極管相當于光電鼠標的光源，其主要任務是滿足光學傳感器的拍攝需要，將所要拍攝的“路況”照亮。除此以外，發光二極管

6、還被用來滿足光電式的滾輪的需要。這里所說的滾輪是我們常用來翻動網頁的鼠標中鍵，不要誤認為是機械鼠標底部的軌跡球。為光學傳感器服務的發光二極管在鼠標“尾部”，會被固定夾遮蓋起來；而為光電式滾輪服務的發光二極管則在鼠標“頭部”，也就是滾輪位置附近。所以，雖然光電鼠標內部可能擁有不止一個發光二級管，但分辨起來并不難。大多數的光電鼠標在使用時發紅光，是因為紅色高亮度的發光二極管問世最早，無論是技術還是產業化都最成熟，成本也最低廉，壽命更容易得到保障，所以大部分光電鼠標都采用了發紅光的二極管。當然，我們在市場上也會看到其他顏色的產品，但這是為了迎合部分玩家標新立異的需求，和性能無關。光電鼠標內部的發光二

7、極管固定夾負責照亮鼠標底部的發光二極管擁有很強的亮度，為了避免射出的光線干擾其他元器件工作，并且使光線通過透鏡后能量更加集中，所以發光二級光上覆蓋了固定夾。固定夾通常是黑色的，因為黑色吸收光線的能力最好。光電鼠標的固定夾光學透鏡光學透鏡系統通常由一面棱光透鏡和一面圓形透鏡組成。發光二極管射出的光線先通過一面棱光透鏡照亮鼠標底部表面，而反射回來的投影再經過另一面圓形透鏡匯聚到光學傳感器的小孔里。作為光線傳遞的必經之路，透鏡系統的重要性不言而喻了。光電鼠標的透鏡光學傳感器光學傳感器是光電鼠標的核心部件，“CMOS感光器”和“數字信號處理器（DSP）”是其中最重要的兩部分。CMOS感光器是一個由數百

8、個光電器件組成的矩陣，恰似一部相機，用來拍攝鼠標物理位移的畫面。光學傳感器會將拍攝的光信號進行放大并投射到CMOS矩陣上形成幀，然后再將成幀的圖像由光信號轉換為電信號，傳輸至數字信號處理器進行處理。DSP對相鄰幀之間差別進行除噪和分析后，將得出的位移信息通過接口電路傳給計算機。接口控制器芯片接口控制器芯片負責管理光電鼠標的接口電路部分，使鼠標可以通過USB、PS/2等接口與PC相連。基于成本方面考慮，各品牌的光電鼠標一般都采用第三方的接口控制器芯片，而像賽普拉斯、凌陽、EMC都是常見的接口控制器芯片廠商。另外，有的光電鼠標選用了具備接口控制器功能的光學傳感器（比如原相公司的PAN401光學傳感

9、器），所以在這類光電鼠標內部是無法發現獨立的接口控制器芯片的。微動開關平時使用一款光電鼠標時，打交道最多的要算是鼠標按鍵了，而鼠標按鍵一一對應著內部的微動開關，所以按鍵板設計和微動開關的品質共同決定了鼠標的手感。當然，微動開關的質量還影響著光電鼠標的故障率。因此，有的廠商會在宣傳材料中聲明自己的某款型號產品使用了高檔的微動開關，從而吸引消費者購買。光電鼠標采用的微動開關光電鼠標的外部設計外殼設計光電鼠標的外殼大部分采用了工程塑料，也有采用金屬上蓋作為賣點的產品，但手感和制造成本并不理想，所以并沒有流行開來。鼠標外殼多用拋光和磨砂兩種設計，而仿效蘋果鼠標的透明有機玻璃雙層殼設計以及磨砂表面配合軟

10、橡膠材料的設計比較流行，但相比傳統設計，卻更易磨損。按鍵板設計鼠標上蓋的主要部件就是按鍵板了，光電鼠標的按鍵板分為按鈕式、蓋板式和一體式3種設計。其中，按鈕式按鍵板是獨立按鈕，與鼠標上蓋沒有連接；蓋板式按鍵板與上蓋有所連接，但也有獨立的部分；而一體式按鍵板是現今最為流行的，按鍵板本身就是鼠標上蓋的一部分。微軟和羅技的很多產品都采用了這種方式。底部墊腳設計為了使光電鼠標移動更靈活，減少底部的摩擦力，所以引入了墊腳的概念：用塑料片將鼠標底部墊起，從而減少摩擦。鼠標墊腳的設計主要分為以微軟為代表的大墊腳派和以羅技為代表的小墊腳派，各有利弊。前者因為墊腳尺寸大，材質偏軟，所以比后者耐摩、防塵；后者因為

11、墊腳尺寸不足前者一半，材質堅硬，所以受力面積小，比前者更靈活。筆者個人認為，對于普通玩家，前者的墊腳設計更適用；而對于發燒級的游戲玩家，后者卻是首選。鼠標滾輪1996年，微軟發明了鼠標滾輪按鍵，由于給使用者提供了更多方便，所以時至今日，幾乎所有鼠標上都能看到它的身影。滾輪按鍵設計通常包括兩種，第一種是以微軟為代表的機械式滾輪，第二種是以羅技為代表的光電式滾輪。前者利用滾輪帶動機械電位器來獲得滾動信息，定位更準；后者利用發光二極管獲得滾動信息，壽命更長。人體工程學設計對于光電鼠標來說，人體工程學設計的目的就是讓用戶可在手指自然放松的情況下，手掌緊貼在鼠標表面。但即使使用采用人體工程學設計的光電鼠

12、標，也可能無法獲得舒適的手感。這是因為廠家只可能以部分消費者的手型數據為準，生產符合人體工程學的鼠標模具，而對于另一部分消費者來說，使用該產品時，反而可能更加勞累。不做菜鳥！買鼠標前必了解的八大參數對于鼠標的選購，您如果想買到一款稱心如意的鼠標，作為外設產品的鼠標幫助我們工作學習，還與我們的身體每天密切接觸著，對于這樣的產品，我們不光要看用料和做工，還要充分看懂產品包裝上的所有參數，這樣我們才能選到一款有外表有內涵的好鼠標。鼠標產品的外包裝參數部分(我們的目標看懂它）一，鼠標產品外包裝參數之工作方式（鼠標引擎）    鼠標按其工作原理的不同可以分為機械鼠標和光電鼠

13、標。在我們現在的生活中已經很少接觸到機械鼠標，所以也不過多介紹了，我們先來了解一下什么是光電鼠標，通過檢測鼠標器的位移，將位移信號轉換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉換來控制屏幕上的鼠標箭頭的移動。光電鼠標用光電傳感器代替了滾球。這類傳感器需要特制的、帶有條紋或點狀圖案的墊板配合使用。光電鼠標工作原理圖    下面我們在來給大家說一下現在市場上最主流的兩種鼠標引擎光電鼠標和激光鼠標區別：    光電鼠標并不等于激光鼠標，兩者的顯示原理有所區別。比如，光電鼠標需要透鏡支持，而部分激光鼠標則不需要。這類激光鼠標的成像原理是將激光照射在物

14、體表面，產生的干涉條紋可直接產生光斑點反射到傳感器上，因此省略了傳統的光學透鏡系統，理論上這樣反饋的圖像更精確。激光鼠標其實也是光電鼠標，只不過是用激光代替了普通的LED光好處是可以通過更多的表面，因為激光是 Coherent Light（相干光），幾乎單一的波長，即使經過長距離的傳播依然能保持其強度和波形；而LED 光則是Incoherent Light（非相干光）。激光鼠標傳感器獲得影像的過程是根據，激光照射在物體表面所產生的干涉條紋而形成的光斑點反射到傳感器上獲得的，而傳統的光學鼠標是通過照射粗糙的表面所產生的陰影來獲得。因此激光能對表面的圖像產生更大的反差，從而使得“CMOS成像傳感器

15、”得到的圖像更容易辨別，提高鼠標的定位精準性    另外，人造紅寶石激光發生器和特制的半導體二極管都可產生激光。前者可生成可見激光，但成本高昂，很少會使用在鼠標領域中；后者可生成不可見激光，成本相對低廉，市面上出售的激光鼠標大多采用這種方式。所以說，工作時底部是否發光，也可作為光電鼠標和激光鼠標的一個明顯區別。二、鼠標產品外包裝參數之傳輸方式（鼠標類別）    鼠標傳輸方式即鼠標與電腦連接方式，有線方式就不用介紹了，而早期的無線鼠標上應用的無線傳輸方式大概有四種：紅外、27MHz、2.4GHz、藍牙四種，現在紅外和27MHz基本被淘汰

16、了，目前我們經常看見產品包裝上“2.4GHz”或“藍牙”等技術指標，那么“2.4GHz”與藍牙兩種傳輸方式有何區別呢？藍牙和2.4GHz又有什么關系呢？鼠標傳輸方式不斷的升級著     如今最為流行的是采用2.4GHz傳輸模式的鍵鼠，產品工作在2.4-2.485GHz的頻段下工作，因為該頻段不需授權，所以產品非常容易普及。另外，2.4GHz傳輸速率達到2Mbps，而且不需要不間斷的工作，因此在功耗方面有著很大的優勢。并且使用自動調頻技術，還可進行雙向傳輸，這樣就很好的保證了信號的連續性。    我們來說說藍牙技術，準確的說藍

17、牙是一種無線標準，就像ZeeBig和Wi-Fi一樣，因為藍牙標準同樣在2.4GHz頻段下工作，所以很多用戶經常混淆。目前根據傳輸距離的遠近，藍牙可分為“Class1”、“Class2”和“Class3”標準，Class1標準傳輸距離可達100米左右，而最短的Class3傳輸距離只有1米左右。我們常用的鍵鼠產品一般都采用傳輸距離在10米左右的Class2標準。藍牙技術標志    藍牙標準的最高傳輸速率為1Mbps，相對2.4GHz非聯網方案來說只是它的一半，不過由于藍牙設備都有統一的標準，所以任何藍牙設備在一定范圍內都可以互相配對、連接，可以更加廣泛的使用，優勢非常

18、明顯。    目前使用2.4GHz非聯網方案的產品最多，價格也相對較低，而采用藍牙技術的產品相對較少，并且需要交納一定數額的專利費用，所以藍牙產品的價格也相對較高。如果用戶對產品沒有特殊要求，還是建議使用價格較低的2.4GHz產品，而對追求時尚前衛的高端用戶來說，桌面上擺一套天價的藍牙鍵鼠還是十分炫目的。三，鼠標產品外包裝參數之產品接口    鼠標一般有兩種接口，分別是PS/2口和USB口。USB接口是今后發展的方向，同一種鼠標一般都有串口和PS/2兩種接口，價格也基本相同，在實際應用當中各位網友，使用USB接口鼠標的不在少數，而且多

19、是一些中高檔品牌，USB接口即插即用，通訊帶寬高，這都是PS2口無法比擬的。USB接口與PS/2接口    現在多數鼠標USB刷新率都會以500赫茲回饋給系統數據，游戲專用鼠標通常達到1000赫茲，但是對于人類的反射神經來說500赫茲和1000赫茲的差別不大。兩種接口互相轉換原理圖    但USB接口鼠標有一個很大的先天不足，端口采樣率在Windows中不可調，只有125次/秒，而PS2雖然默認100次/秒，但卻可以調整到200次/秒，此時，使用同一只鼠標配合轉接頭在兩個接口上測試，無論從數值還是手感上，PS/2都要勝一籌。四、鼠標產

20、品外包裝參數之分辨率鼠標分辨率是指鼠標的定位精度，這是我們平時接觸光電鼠標聽到最多的關鍵詞，分辨率逐漸成為很多人尋購鼠標的主要依據之一。光電鼠標的分辨率單位通常是DPI或CPI，不同DPI的對比圖    我們先來仔細了解一下DPI，英文全稱是“dots per inch”，直譯為“每英寸像素”，意思是每英寸的像素數。(1 inch=2.54cm)，是指鼠標內的解碼裝置所能辨認每英寸長度內像素數。（屏幕上最小單位是像素）。下面我們簡單舉例說明一下。擁有400DPI的鼠標在鼠標墊上移動一英寸, 鼠標指針在屏幕上則移動400個像素，而800DPI鼠標則是在屏幕上移動80

21、0個像素，2000DPI對應2000個像素，大家很容易能明白了。鼠標核心芯片生產廠商安捷倫生產的芯片    CPI的全稱是“count per inch”，直譯為“每英寸的測量次數”，這是由鼠標核心芯片生產廠商安捷倫定義的標準，可以用來表示光電鼠標在物理表面上每移動1英寸（約2.54厘米）時其傳感器所能接收到的坐標數量。比如，羅技MX518光電鼠標的分辨率為1600 DPI，也就是說當使用者將鼠標移動1英寸時，其光學傳感器就會接收到反饋回來的1600個不同的坐標點，經過分析這1600個不同坐標點的反饋，鼠標箭頭同時會在屏幕上移動1600個像素點。反過來，鼠標箭頭在

22、屏幕上移動一個像素點，就需要鼠標物理移動1/1600英寸的距離。所以，CPI高的鼠標更適合在高分辨率的屏幕下使用。 DPI說明圖    由于光電鼠標的分辨率反映了一個動態過程，所以用CPI來形容更恰當些。但無論是CPI還是DPI，描述的都是光電鼠標的分辨率，不存在性能差別。    舉例來理解，在我們使用一款分辨率為2000DPI鼠標的情況下，我們從分辨率為1280x1024顯示器屏幕上，從最左面移動到最右面，鼠標只需要移動半英寸，而400DPI的鼠標在1280分辯率下從左到右則需要3寸。由此可見分辨率高鼠標在大分辨率下移動，可以忽略掉

23、因為屏幕增大而需要多移動鼠標的那部分，也就是說DPI數值高的鼠標更適合高分辯率屏幕下使用，但是并不是說DPI越高鼠標精確度越高，很多剛入門的朋友容易混淆，而分辨率也不是越高越好，因為越高分辯率下要做出的微小操作越困難，對于大多數用戶來說400800CPI已經綽綽有余了。五，鼠標產品外包裝參數之掃描率    鼠標掃描率(有些產品還具有圖像處理速度這個參數 image processing)    掃描率×COMS分辨率=圖像處理速度    鼠標掃描率也叫鼠標的采樣頻率，指鼠標傳感器每秒鐘能采集并處

24、理的圖像數量。掃描率也是鼠標的重要性能指標之一，一般以“FPS”為單位。也就是鼠標圖像處理速度單位FPS。FPS全稱是frame per second,即每秒多少幀。一般來說掃描率超過6000FPS之后，可以不用鼠標墊也能流暢使用。鼠標通過CMOS鏡頭進行掃描    鼠標掃描率反映了光學傳感器內部的DSP對CMOS(CMOS分辨率為30×30)每秒鐘可拍攝圖像的處理能力。文章第三部分在介紹光電鼠標定位原理時已提到過了，光學傳感器中的數字處理器通過對比所“拍攝”相鄰照片間的差異，從而確定鼠標的具體位移。但當光電鼠標在高速運動時，可能會出現相鄰兩次拍攝的圖像

25、中沒有明顯參照物的情況。那么，光電鼠標勢必無法完成正確定位，也就會出現我們常說的“跳幀”現象了。而提高光電鼠標的刷新頻率就加大了光學傳感器的拍攝速度，也就減少了沒有相同參考物的幾率，達到了減少跳幀的目的。    小貼士：DSP（digital singnal processor）是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號，再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，源源超過通用微處理器，

26、是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。  DSP與CMOS芯片組細節特寫     我們用通俗的語言來解釋一下，掃描率既每秒對鼠標墊掃描多少次。光學鼠標就是靠不停的掃描，掃描出鼠標移動的方向。可是在高速移動過程中，FPS低的話會導致掃描的圖像連不上了。就失去了定位。好比相機對一個地方每秒照一次，上一 張照片看見一個人，下一張照片人直接沒了.那么你能判斷這個人去了哪個方向么？顯然不能！如果一秒照100張呢？這個人從哪個方向離開 ，就可以判斷了。FPS絕對是越高越好，而且它和DPI無關。不做菜

27、鳥！買鼠標前必了解的八大參數作者：中關村在線 郝捷 責任編輯：陳志勇 【原創】 CBSi中國·ZOL 09年08月15日 評論23條 六，鼠標產品外包裝參數之最大加速度    鼠標加速度大概是完美的控制一只鼠標的最重要因素。因為鼠標的移動是一個由慢到突然加速，最后又慢下來的過程，類似于物理移動中的加速度現象。加速度單位為G。最大加速度高達30G的steel鼠標    a=(V-V0)/(t-t0)= V/ t  a(加速度)=(速度差/速度改變所用時間)  加速度與速度的軟件計算    由于加速度是矢量，即又有大小又有方向的物理量，通俗點解釋加速度就是下一秒鐘和上一秒終的速度差就是加速度。所以鼠標最大加速度 XX G  說明的就是速度差不要超過加速度這個數字。七，鼠標產品外包裝參數之最大速度    在很多鼠標產品包裝上，我們經常看到最大速度XX+ips，相信你看到這個也是一頭霧水吧。    IPS：全稱是Inches Per Second，指每秒移動的英寸數。 一般來說光電或者激光鼠標的傳感器有一個最大的識別速度值，如果玩家移動鼠標的速度超過這個速度，傳