光學(xué)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)解析
計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)一直是十分重要的用戶接口 技術(shù)之一,日新月異的技術(shù)創(chuàng)新也使得鼠標(biāo)性能不斷改良。
計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)一直是十分重要的用戶接口 技術(shù)之一,從1960年代末的早期鼠標(biāo)原型開始,鼠標(biāo)已經(jīng)歷了相當(dāng)長的時(shí)間,日新月異的技術(shù)創(chuàng)新也使得鼠標(biāo)性能不斷改良。微軟(microsoft)公司最新推出的一款光學(xué)鼠標(biāo)更為鼠標(biāo)的定位與可用性開啟了一扇新技術(shù)之窗。
鼠標(biāo)的作用舉足輕重、便宜,而且直觀易用。同時(shí),如同任何現(xiàn)有的技術(shù)一樣,鼠標(biāo)在技術(shù)發(fā)展過程中也持續(xù)地演進(jìn)。微軟公司新近發(fā)布的bluetrack系列鼠標(biāo),推動(dòng)了照明與影像處理領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。顧名思義,bluetrack所使用的藍(lán)光照明取代了傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)一般所發(fā)出的紅光或雷射光。 所有的光學(xué)鼠標(biāo)都具有相同的作業(yè)前決條件。光學(xué)鼠標(biāo)所滑行的表面由一個(gè)led所照亮──通常是利用一些光學(xué)組件將單點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成較大范圍的光線。然后,照亮鼠標(biāo)墊表面上的光被導(dǎo)向第二個(gè)曲面透鏡,該透鏡將照明區(qū)域的反射光聚焦于較低分辨率的影像傳感器上。無論畫素多低,影像處理都能夠透過‘讀取’鼠標(biāo)墊表面的精密特性,并確定成像移動(dòng)時(shí)的相對方向以辨識動(dòng)作。透過觀察經(jīng)過的環(huán)境,鼠標(biāo)能夠辨識它所移動(dòng)的路線。 然而,眾所周知,鼠標(biāo)所用以滑行的表面對于鼠標(biāo)的反應(yīng)相當(dāng)重要。如果缺少可追蹤的表面變化或模式,那么鼠標(biāo)也許能夠移動(dòng)但光標(biāo)卻沒辦法。微軟公司的解決方案采用了非雷射藍(lán)光光源和專利的光電技術(shù)以取代傳統(tǒng)的紅光/紅外線led(通常稱為雷射led),期望能夠有效改善鼠標(biāo)滑行表面的可用范圍。 這種藍(lán)光技術(shù)據(jù)稱可提供更高對比度的影像,在某種程度上還類似于紫外線,可使隱藏的細(xì)節(jié)一一呈現(xiàn)(想象一下犯罪現(xiàn)場的偵查情景)。微軟公司也運(yùn)用了led光源的擴(kuò)散性,使其在照明區(qū)域內(nèi)提供更均勻的光通量。 在 折卸掉所有隱藏的螺釘之后,微軟公司這款blue-track鼠標(biāo)即可一覽無疑了,用于* 的led是一款采用光學(xué)塑模的簡單* 導(dǎo)向組件,這種半透明乳 狀膠囊密封材料可實(shí)現(xiàn)透射特性。其它幾個(gè)藍(lán)光led環(huán)繞在鼠標(biāo)周圍,但其作用僅用于裝飾、照亮產(chǎn)品標(biāo)志,或在鼠標(biāo)外殼周圍形成像月暈效應(yīng)(halo effect)的藍(lán)色光暈。 這一光學(xué)設(shè)備的另一半是一款cmos影像傳感器和影像處理器asic,就我所知是由微軟公司所設(shè) 計(jì)與制造的。傳感器封裝中內(nèi)建窗口使反射的影像能夠達(dá)到該組件的24×24畫素?cái)?shù)組(就成像標(biāo)準(zhǔn)來看,其分辨率仍低,但應(yīng)用于此已綽綽有余)。由于該組件 具有控制、處理與成像功能(全部由兩顆aa電池供電),因此采用小型畫素?cái)?shù)組較能降低功耗,并可能在特定的功耗條件下提高訊框處理速率。該asic采用 atmel公司32kb(4kb)eeprom來儲存嵌入式程序代碼。 光學(xué)技術(shù)在滾輪中導(dǎo)入了另一項(xiàng)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵功能──用于滾動(dòng)控制的塑!疂L輪’(wagonwheel)形成一個(gè)光學(xué)斬波器,并應(yīng)用于led/光電晶體管的滾輪動(dòng)作感應(yīng)。其它的鼠標(biāo)輸入功能也相當(dāng)豐富,但就 如同平常左/右鼠標(biāo)鍵激活的簡單表面裝貼開關(guān),以及按壓和傾斜滾輪以實(shí)現(xiàn)特殊功能等動(dòng)作一樣。由于鼠標(biāo)缺乏其它邏輯,因此控制器的開關(guān)、滾輪斬波器編碼和 usb通訊本身全部都在微軟的主要asic上完成。 該設(shè)計(jì)在鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)主機(jī)之間采用了最受歡迎的無線鏈路,而不必使用混亂的連接線。在主機(jī)端,使用了一個(gè)小型usb dongle接收來自鼠標(biāo)的所有移動(dòng)數(shù)據(jù);但是有趣的是,該芯片解決方案并不符合usb產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所建立的wireless usb標(biāo)準(zhǔn)。nordic semiconductor公司在鏈路兩端提供專有的2.4ghz收發(fā)器(但鏈路兩端有些許不同)。這款鼠標(biāo)采用nordic公司的nrf24l01元 件,而usb部份則采用了nrf24lu1組件。收發(fā)器單芯片中內(nèi)建eeprom,因而也不需使用額外的內(nèi)存。 鼠標(biāo)的大部份電子組件都集中在兩塊較大的印刷電路板上,而滾輪和開關(guān)則位于與可撓性電路相連的擴(kuò)展板上。總共大約需要十二塊塑模片,內(nèi)部的小螺絲則用來將所有塑模等組件緊扣在一起。 現(xiàn)在,計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)已經(jīng)誕生四十周年了,它一直是大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶進(jìn)行定位工具的重要選擇,至今鼠標(biāo)技術(shù)還在不斷演進(jìn)中。光學(xué)技術(shù)取代了過去非常容易沾上塵埃的機(jī) 械滾輪,而今在照明光源和影像處理方面也進(jìn)一步改善,使用戶在使用鼠標(biāo)時(shí)更能精確定位,同時(shí),隨著這款號稱幾乎什么表面都能滑的bluetrack出現(xiàn), 鼠標(biāo)對于滑行表面材質(zhì)的要求也不再那么嚴(yán)苛了。 |
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