光电鼠标的传感器ppt课件.pptx
光电鼠标的光学传感器,胡逸然 201605080224,鼠标的诞生史,1968年12月9日，世界上的第一个鼠标诞生于美国史丹福大学1983年，罗技公司发明了第一只光学机械式鼠标，也就是我们所说的机械鼠标。这种鼠标结构一度成为了业界标准1980年代初，还出现了第一代光电鼠标，这类光电鼠标具有比机械鼠标更高的精确度。但是它必须工作在特殊的印有细微格栅的光电鼠标板上。这种鼠标过高的成本限制了其使用范围1999年，安捷伦公司(Aeilent, 现已被原相PIXART收购)发布了IntelliEye光学引擎，继而市场上出现了不需要专用鼠标板的光电鼠标，光电鼠标的普及由此开始。,机械式鼠标的原理,接触桌面的一个内置的球，当鼠标移动时跟着一块滚动接触球的两个滑轮。一个用来探测X方向的运动，另一个与之成90度角，用来探测Y方向的运动。当球滚动时，这两个滑轮的一个或者两个跟着旋转。每个滑轮连着一根轴，这个轴又带着一个有孔的圆盘。当滑轮滚动时，轴和圆盘一块跟着旋转。在圆盘的两侧有一个红外发光二级管和一个红外传感器。圆盘转时外围的间隔孔阻隔了发光二级管发出的光线，因此另一边的传感器就接受到了光脉冲。脉冲的频率直接和鼠标移动的距离和速度相关。处理芯片读取红外传感器的脉冲并且把它转换成二进制，然后通过鼠标电缆将此二进制数据送给电脑。,光电鼠标的原理,光电鼠标里面的光电传感器主要由四部分的核心组件构成，分别是发光二极管、透镜组件、成像传感器(CMOS)以及控制芯片组成。光学鼠标通过底部的LED灯，灯光以30度角射向桌面，照射出粗糙的表面所产生的阴影，然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到成像传感器上。当鼠标移动的时候，成像传感器录得连续的图案，然后通过“数字信号处理器” (DSP)(对每张图片的前后对比分析处理，以判断鼠标移动的方向以及位移，从而得出鼠标x, y方向的移动数值。再通过SPI传给鼠标的微型控制单元（MCU）。鼠标的处理器对这些数值处理之后，传给电脑主机。,影响光电鼠标性能的三大主要原因,成像传感器CMOS：成像的质量和效率高低，直接影响下面的数据的进一步加工处理。数字信号处理器DSP：数字信号处理器输出的x，y 轴数据流，影响鼠标的移动和位性能。SPI与MCU之间的配合：数据的传输具有一定的时间周期性（称为回报率），而且它们之间的周期也有所不同，SPI主要有四种工作模式，另外鼠标采用不同的MCU，与电脑之间的传输频率也会有所不同，例如125MHZ、8ms；500MHz，2ms，我们可以简单的认为MCU可以每8/2ms向电脑发送一次数据，而现如今的鼠标传感器的生产厂家如原相（Pixart)，罗技（Logi），雷蛇（Razer）等都早已采用了1000MHz，1ms的MCU。,光电鼠标传感器的性能指标,刷新率,刷新率是鼠标的光学引擎反馈给鼠标MCU（微型控制单元）的参数值。从定义上来看，它指的是鼠标CMOS成像芯片每秒成像次数，通俗来讲就是说鼠标光学引擎在一秒之内，对鼠标底部连接拍照的次数。比如说，传统的光电鼠标的刷新率可以达到3000FPS，也就是说它在一秒钟内能采样和处理3000张阴影图像。高速移动过程中，如射击游戏中快速地转身，FPS过低的话会导致扫描的图像连不上了，就失去了定位，光标丢失，也就是所谓的丢帧。高刷新率的鼠标可以保障鼠标在高速运动情况下不丢帧。目前公认的刷新率分水岭是6000FPS，也就是说在6000FPS以上几乎很难出现丢帧的情况世界上第一款达到6000FPS的鼠标就是微软研发的著名的cs神器IE3.0,DPI/cpi,DPI是用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数，DPI越低，用来定位的点数就越少，定位精度就低；DPI越大，用来定位点数就多，定位精度就高过高的DPI对于低分辨率的电脑反而作用不大。以1000DPI鼠标为例，鼠标在桌面上移动一英寸距离时(折合公制单位为25.4mm)，鼠标光标可以在屏幕上移动1000个像素点，用户显示器分辨率如果是19201080，用户需要在桌面上移动2英寸的距离(约为51mm)，就可以将鼠标从屏幕的最左侧移动到最右侧,回报率,即MCU和电脑的数据传输频率。理论来说，更高的回报率能更真实精确地还原鼠标实际移动轨迹，更能发挥鼠标的性能，对于游戏玩家更具实际意义。但高回报率同时也对电脑配置有更高要求，如果电脑配置较低同时又把鼠标回报率设置较高的话，电脑跟不上MCU上传的速率，反而会造成鼠标掉帧的情况，并且回报率越高越耗电，所以现在很多鼠标都提供了回报率调节设置,平滑修正（SMOOTHING）,人手操纵鼠标滑出一条线，但是使用拍照原理的光学引擎所记录出来的是一个个坐标点，在这些点根据时间顺序连成一条线，连成的这条线就是鼠标在电脑中的运行轨迹。但是由于引擎本身的不稳定或者是外界干扰，引擎记录的这些点中总会有一些离实际轨迹较远的离散点，而smoothing就是将这些离散点通过算法进行优化抹除，最后将所有的点都呈现出一条没有离散的平滑线条smoothing最初是为了弥补早期鼠标性能不足导致的光标颤抖，而现在的旗舰级引擎的smoothing更多的目的是让轨迹更顺滑。但是smoothing也有副作用，比如延迟和直线修正。既然smoothing是算法修正的产物，那么算法的计算则会消耗一定的时间，修正越强烈延迟越大。同时过于强烈的修正也会导致微操作精度的降低现在的光学引擎已经足够强大，所以各个厂商现在都开始主打“高精度”“1:1追踪”“无修正”,原相(pixart）PMW3310传感器,最大DPI：5000移动速度峰值：250IPS加速度峰值：30g刷新率：6400HZ,IPS：每秒移动的英寸数G：自由落体加速度,含平滑修正,原相(pixart）PMW3360传感器,最大DPI：12000移动速度峰值：250IPS加速度峰值：50g刷新率：最大12000HZ自适应,不含平滑修正,罗技（LOGITECH) 最新一代Hero传感器,最大DPI：16000移动速度峰值：400IPS加速度峰值：40+g刷新率：最大12000FPS自适应,不含平滑修正,光电鼠标及其传感器的未来趋势,优秀的人体工学模具更轻的重量更软的线材或是无线化更舒适的材质更精准的定位更持久的耐用性,更低的功耗更低的延迟更精准的定位更精确的1:1无修正输入,鼠标的趋势：,传感器的趋势：,谢谢观看,
