光电鼠标与CMOS传感器

光电鼠标与CMOS传感器

光电鼠标与传统机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同。而光电鼠标的性能区别主要在于刷新率、分辨率等技术指标。
　　
　　光电鼠标的工作原理是：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。

　　光电鼠标通常由以下部分组成：光学传感器、光学透镜、发光二极管、接口微处理器、轻触式按键、滚轮、连线、PS/2或USB接口、外壳等。

　　以下主要分析CMOS传感器对鼠标刷新率的影响。

　　鼠标刷新率也叫鼠标的采样频率，指鼠标每秒钟能采集和处理的图像数量，单位是“帧/秒”。

　　虽然光电鼠标拥有诸多优点，但刷新率不足仍是它的致命伤，这也是早期光电鼠标没有打入主流市场的主要原因之一。举个简单的例子，比如在FPS游戏第一人称射击游戏中快速转身，刷新率低的光电鼠标就出现丢失光标指针的问题。

　　不同于机电鼠标通过栅格的转动产生脉动信号而产生移动信息，光电鼠标是靠鼠标下方的一个CMOS传感器来负责分辨鼠标移动的。

　　我们都有坐车的经历：当汽车起步时，我们可以通过车窗外景物的后移来判断汽车在前移。而光电鼠标下方的CMOS传感器就是利用了我们人眼观察事物的特点来工作的：当我们移动鼠标时，CMOS传感器就会“观察”鼠标下的采样表面（桌面或鼠标垫）来获得鼠标的移动信息。

　　CMOS并不是一直“睁着眼”，而是“一眨一眨”的。也就是说CMOS是以一定的频率对采样表面进行采样，产生离散量后转化为数字信息供计算机处理。那么这个采样频率即我们说的刷新率。

　　为了能产生数字信号，鼠标下的CMOS类似于我们见到的网格，它会把采样回来的图像分成很多紧密排列的小格，再在这些以小格为单位的图像中找出相同的像素点，也就是参照物。对比两次采样图像的相同像素点，也就知道了鼠标移动的方向。由于采样频率是固定的，鼠标的移动速度也就能计算出来了。

　　当鼠标移动速度过快时，鼠标在连续两次扫描所得的图片中找不到相同的像素点，也就无法判断光标移动的速度和方向了，这就是鼠标刷新率不足产生的光标指针丢失的现象。

　　加大CMOS像素数或提高刷新率可以说是提高光电鼠标性能的关键。

　　近年提出了新的鼠标性能标志：像素处理能力。像素处理能力=每帧像素数×刷新率，这是综合了刷新率和CMOS像素数的一个指标。