當鼠標在桌面上移動時,滾球會帶動X、Y轉軸的兩只光柵碼盤轉動,而X、Y發光二極管發出的光便會照射在光柵碼盤上,由于光柵碼盤存在柵縫,在恰當時機二極管發射出的光便可透過柵縫直接照
射在兩顆感光芯片組成的檢測頭上。
如果接收到光信號,感光芯片便會產生“1”信號,若無接收到光信號,則將之定為信號“0”。
接下來,這些信號被送入專門的控制芯片內運算生成對應的坐標偏移量,確定光標在屏幕上的位置。
借助這種原理,光機鼠標在精度、可靠性、反應靈敏度方面都大大超過原有的純機械鼠標,并且保持成本低廉的優點,在推出之后迅速風靡市場,純機械式鼠標被迅速取代。
完全可以說,真正的鼠標時代是從光機鼠標開始的,它一直持續到今天仍未完結,目前市場上的低檔鼠標大多為該種類型。
不過,光機鼠標也有其先天缺陷:底部的小球并不耐臟,在使用一段時間后,兩個轉軸就會因粘滿污垢而影響光線通過。
出現諸如移動不靈敏、光標阻滯之類的問題,因此為了維持良好的使用性能,光機鼠標要求每隔一段時間必須將滾球和轉軸作一次徹底的清潔。
在灰塵多的使用環境下,甚至要求每隔兩三天就清潔一次。
另外,隨著使用時間的延長,光機鼠標無法保持原有的良好工作狀態,反應靈敏度和定位精度都會有所下降,耐用性不如人意。
顧名思義,光機式鼠標器是一種光電和機械相結合的鼠標。它在機械鼠標的基礎上,將磨損厲害的接觸式電刷和譯碼輪改為非接觸式的LED對射光路元件。
當小球滾動時,X、Y方向的滾軸帶動碼盤旋轉。
安裝在碼盤兩側有兩組發光二極管和光敏三極管,LED發出的光束有時照射到光敏三極管上,有時則被阻斷,從而產生兩級組相位相差90°的脈沖序列。
脈沖的個數代表鼠標的位移量,而相位表示鼠標運動的方向。由于采用了非接觸部件,降低了磨損率,從而大大提高了鼠標的壽命并使鼠標的精度有所增加。光機鼠標的外形與機械鼠標沒有區別,
不打開鼠標的外殼很難分辨。
3.光電鼠標
光電鼠標器是通過檢測鼠標器的位移,將位移信號轉換為電脈沖信號,再通過程序的處理和轉換來控制屏幕上的光標箭頭的移動。
光電鼠標用光電傳感器代替了滾球。這類傳感器需要特制的、帶有條紋或點狀圖案的墊板配合使用。
與光機鼠標發展的同一時代,出現一種完全沒有機械結構的數字化光電鼠標。設計這種光電鼠標的初衷是將鼠標的精度提高到一個全新的水平,使之可充分滿足專業應用的需求。
這種光電鼠標沒有傳統的滾球、轉軸等設計,其主要部件為兩個發光二極管、感光芯片、控制芯片和一個帶有網格的反射板(相當于專用的鼠標墊)。
工作時光電鼠標必須在反射板上移動,X發光二極管和Y發光二極管會分別發射出光線照射在反射板上,接著光線會被反射板反射回去,經過鏡頭組件傳遞后照射在感光芯片上。
感光芯片將光信號轉變為對應的數字信號后將之送到定位芯片中專門處理,進而產生X-Y坐標偏移數據。
此種光電鼠標在精度指標上的確有所進步,但它在后來的應用中暴露出大量的缺陷。首先,光電鼠標必須依賴反射板,它的位置數據完全依據反射板中的網格信息來生成,倘若反射板有些弄臟或者磨損,光電鼠標便無法判斷光標的位置所在。
倘若反射板不慎被嚴重損壞或遺失,那么整個鼠標便就此報廢;其次,光電鼠標使用非常不人性化,它的移動方向必須與反射板上的網格紋理相垂直,用戶不可能快速地將光標直接從屏幕的左上角移動到右下角;
第三,光電鼠標的造價頗為高昂,數百元的價格在今天來看并沒有什么了不起,但在那個年代人們只愿意為鼠標付出20元左右資金,光電鼠標的高價位顯得不近情理。
由于存在大量的弊端,這種光電鼠標并未得到流行,充其量也只是在少數專業作圖場合中得到一定程度的應用,但隨著光機鼠標的全面流行,這種光電鼠標很快就被市場所淘汰。
4.光學鼠標
光學鼠標器是微軟公司設計的一款高級鼠標。它采用NTELLIEYE技術,在鼠標底部的小洞里有一個小型感光頭,面對感光頭的是一個發射紅外線的發光管,這個發光管每秒鐘向外發射1500次,然后感光頭就將這1500次的反射回饋給鼠標的定位系統,以此來實現準確的定位。所以,這種鼠標可在任何地方無限制地移動。
雖然光電鼠標慘遭失敗,但全數字的工作方式、無機械結構以及高精度的優點讓業界為之矚目,倘若能夠克服其先天缺陷必可將其優點發揚光大,制造出集高精度、高可靠性和耐用性的產品在技術上完全可行。
而先在這個領域取得成果的是微軟公司和安捷倫科技。在1999年,微軟推出一款名為“IntelliMouseExplorer”的第二代光電鼠標,這款鼠標所采用的是微軟與安捷倫合作開發的IntelliEye光學引擎,由于它更多借助光學技術,故也被外界稱為“光學鼠標”。
它既保留了光電鼠標的高精度、無機械結構等優點,又具有高可靠性和耐用性,并且使用過程中勿須清潔亦可保持良好的工作狀態,在誕生之后迅速引起業界矚目。
2000年,羅技公司也與安捷倫合作推出相關產品,而微軟在后來則進行獨立的研發工作并在2001年末推出第二代IntelliEye光學引擎。
這樣,光學鼠標就形成以微軟和羅技為代表的兩大陣營,安捷倫科技雖然也掌握光學引擎的核心技術,但它并未涉及鼠標產品的制造,而是向第三方鼠標制造商提供光學引擎產品,目前市面上非微軟、羅技品牌的鼠標幾乎都是使用它的技術。
光學鼠標的結構與上述所有產品都有很大的差異,它的底部沒有滾輪,也不需要借助反射板來實現定位,其核心部件是發光二極管、微型攝像頭、光學引擎和控制芯片。
工作時發光二極管發射光線照亮鼠標底部的表面,同時微型攝像頭以一定的時間間隔不斷進行圖像拍攝。鼠標在移動過程中產生的不同圖像傳送給光學引擎進行數字化處理,后再由光學引擎中的定位DSP芯片對所產生的圖像數字矩陣進行分析。
由于相鄰的兩幅圖像總會存在相同的特征,通過對比這些特征點的位置變化信息,便可以判斷出鼠標的移動方向與距離,這個分析結果終被轉換為坐標偏移量實現光標的定位。