光電鼠標(biāo)與CMOS傳感器

光電鼠標(biāo)與CMOS傳感器

光電鼠標(biāo)與傳統(tǒng)機(jī)械式鼠標(biāo)最大的不同之處在于其定位方式不同。而光電鼠標(biāo)的性能區(qū)別主要在于刷新率、分辨率等技術(shù)指標(biāo)。
　　
　　光電鼠標(biāo)的工作原理是：在光電鼠標(biāo)內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標(biāo)底部表面（這就是為什么鼠標(biāo)底部總會(huì)發(fā)光的原因）。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線，經(jīng)過(guò)一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋�(gè)光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，其移動(dòng)軌跡便會(huì)被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對(duì)移動(dòng)軌跡上攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過(guò)對(duì)這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化進(jìn)行分析，來(lái)判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離，從而完成光標(biāo)的定位。

　　光電鼠標(biāo)通常由以下部分組成：光學(xué)傳感器、光學(xué)透鏡、發(fā)光二極管、接口微處理器、輕觸式按鍵、滾輪、連線、PS/2或USB接口、外殼等。

　　以下主要分析CMOS傳感器對(duì)鼠標(biāo)刷新率的影響。

　　鼠標(biāo)刷新率也叫鼠標(biāo)的采樣頻率，指鼠標(biāo)每秒鐘能采集和處理的圖像數(shù)量，單位是“幀/秒”。

　　雖然光電鼠標(biāo)擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但刷新率不足仍是它的致命傷，這也是早期光電鼠標(biāo)沒(méi)有打入主流市場(chǎng)的主要原因之一。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如在FPS游戲第一人稱射擊游戲中快速轉(zhuǎn)身，刷新率低的光電鼠標(biāo)就出現(xiàn)丟失光標(biāo)指針的問(wèn)題。

　　不同于機(jī)電鼠標(biāo)通過(guò)柵格的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈動(dòng)信號(hào)而產(chǎn)生移動(dòng)信息，光電鼠標(biāo)是靠鼠標(biāo)下方的一個(gè)CMOS傳感器來(lái)負(fù)責(zé)分辨鼠標(biāo)移動(dòng)的。

　　我們都有坐車的經(jīng)歷：當(dāng)汽車起步時(shí)，我們可以通過(guò)車窗外景物的后移來(lái)判斷汽車在前移。而光電鼠標(biāo)下方的CMOS傳感器就是利用了我們?nèi)搜塾^察事物的特點(diǎn)來(lái)工作的：當(dāng)我們移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，CMOS傳感器就會(huì)“觀察”鼠標(biāo)下的采樣表面（桌面或鼠標(biāo)墊）來(lái)獲得鼠標(biāo)的移動(dòng)信息。

　　CMOS并不是一直“睜著眼”，而是“一眨一�！钡�。也就是說(shuō)CMOS是以一定的頻率對(duì)采樣表面進(jìn)行采樣，產(chǎn)生離散量后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息供計(jì)算機(jī)處理。那么這個(gè)采樣頻率即我們說(shuō)的刷新率。

　　為了能產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，鼠標(biāo)下的CMOS類似于我們見到的網(wǎng)格，它會(huì)把采樣回來(lái)的圖像分成很多緊密排列的小格，再在這些以小格為單位的圖像中找出相同的像素點(diǎn)，也就是參照物。對(duì)比兩次采樣圖像的相同像素點(diǎn)，也就知道了鼠標(biāo)移動(dòng)的方向。由于采樣頻率是固定的，鼠標(biāo)的移動(dòng)速度也就能計(jì)算出來(lái)了。

　　當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)速度過(guò)快時(shí)，鼠標(biāo)在連續(xù)兩次掃描所得的圖片中找不到相同的像素點(diǎn)，也就無(wú)法判斷光標(biāo)移動(dòng)的速度和方向了，這就是鼠標(biāo)刷新率不足產(chǎn)生的光標(biāo)指針丟失的現(xiàn)象。

　　加大CMOS像素?cái)?shù)或提高刷新率可以說(shuō)是提高光電鼠標(biāo)性能的關(guān)鍵。

　　近年提出了新的鼠標(biāo)性能標(biāo)志：像素處理能力。像素處理能力=每幀像素?cái)?shù)×刷新率，這是綜合了刷新率和CMOS像素?cái)?shù)的一個(gè)指標(biāo)。