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)部有一個發(fā)光二極管，通過該發(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)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋�光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動時，其移動軌跡便會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）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，來判斷鼠標(biāo)的移動方向和移動距離，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，但刷新率不足仍是它的致命傷，這也是早期光電鼠標(biāo)沒有打入主流市場的主要原因之一。舉個簡單的例子，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)指針的問題。

　　不同于機電鼠標(biāo)通過柵格的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生脈動信號而產(chǎn)生移動信息，光電鼠標(biāo)是靠鼠標(biāo)下方的一個CMOS傳感器來負責(zé)分辨鼠標(biāo)移動的。

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

　　CMOS并不是一直“睜著眼”，而是“一眨一眨”的。也就是說CMOS是以一定的頻率對采樣表面進行采樣，產(chǎn)生離散量后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息供計算機處理。那么這個采樣頻率即我們說的刷新率。

　　為了能產(chǎn)生數(shù)字信號，鼠標(biāo)下的CMOS類似于我們見到的網(wǎng)格，它會把采樣回來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，也就是參照物。對比兩次采樣圖像的相同像素點，也就知道了鼠標(biāo)移動的方向。由于采樣頻率是固定的，鼠標(biāo)的移動速度也就能計算出來了。

　　當(dāng)鼠標(biāo)移動速度過快時，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，也就無法判斷光標(biāo)移動的速度和方向了，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像素數(shù)或提高刷新率可以說是提高光電鼠標(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=每幀像素數(shù)×刷新率，這是綜合了刷新率和CMOS像素數(shù)的一個指標(biāo)。