微軟BlueTrack藍光鼠標的設計揭密

計算機鼠標一直是十分重要的用戶(hù)接口技術(shù)之一，從1960年代末的早期鼠標原型開(kāi)始，鼠標已經(jīng)歷了相當長(cháng)的時(shí)間，日新月異的技術(shù)創(chuàng )新也使得鼠標性能不斷改良。微軟(Microsoft)公司最新推出的一款光學(xué)鼠標更為鼠標的定位與可用性開(kāi)啟了一扇新技術(shù)之窗。

鼠標的作用舉足輕重、便宜，而且直觀(guān)易用。同時(shí)，如同任何現有的技術(shù)一樣，鼠標在技術(shù)發(fā)展過(guò)程中也持續地演進(jìn)。微軟公司新近發(fā)布的BlueTrack系列鼠標，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所使用的藍光照明取代了傳統光學(xué)鼠標一般所發(fā)出的紅光或雷射光。

所有的光學(xué)鼠標都具有相同的作業(yè)前決條件。光學(xué)鼠標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)光源轉換成較大范圍的光線(xiàn)。然后，照亮鼠標墊表面上的光被導向第二個(gè)曲面透鏡，該透鏡將照明區域的反射光聚焦于較低分辨率的影像傳感器上。無(wú)論畫(huà)素多低，影像處理都能夠透過(guò)‘讀取’鼠標墊表面的精密特性，并確定成像移動(dòng)時(shí)的相對方向以辨識動(dòng)作。透過(guò)觀(guān)察經(jīng)過(guò)的環(huán)境，鼠標能夠辨識它所移動(dòng)的路線(xiàn)。

然而，眾所周知，鼠標所用以滑行的表面對于鼠標的反應相當重要。如果缺少可追蹤的表面變化或模式，那么鼠標也許能夠移動(dòng)但光標卻沒(méi)辦法。微軟公司的解決方案采用了非雷射藍光光源和專(zhuān)利的光電技術(shù)以取代傳統的紅光/紅外線(xiàn)LED(通常稱(chēng)為雷射LED)，期望能夠有效改善鼠標滑行表面的可用范圍。

這種藍光技術(shù)據稱(chēng)可提供更高對比度的影像，在某種程度上還類(lèi)似于紫外線(xiàn)，可使隱藏的細節一一呈現(想象一下犯罪現場(chǎng)的偵查情景)。微軟公司也運用了LED光源的擴散性，使其在照明區域內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鼠標即可一覽無(wú)疑了，用于追蹤的LED是一款采用光學(xué)塑模的簡(jiǎn)單定位導向組件，這種半透明乳 狀膠囊密封材料可實(shí)現透射特性。其它幾個(gè)藍光LED環(huán)繞在鼠標周?chē)?，但其作用僅用于裝飾、照亮產(chǎn)品標志，或在鼠標外殼周?chē)纬上裨聲炐?halo effect)的藍色光暈。

這一光學(xué)設備的另一半是一款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 計與制造的。傳感器封裝中內建窗口使反射的影像能夠達到該組件的24×24畫(huà)素數組(就成像標準來(lái)看，其分辨率仍低，但應用于此已綽綽有余)。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(huà)素數組較能降低功耗，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(lái)儲存嵌入式程序代碼。

光學(xué)技術(shù)在滾輪中導入了另一項鼠標設計的關(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，并應用于LED/光電晶體管的滾輪動(dòng)作感應。其它的鼠標輸入功能也相當豐富，但就 如同平常左/右鼠標鍵激活的簡(jiǎn)單表面裝貼開(kāi)關(guān)，以及按壓和傾斜滾輪以實(shí)現特殊功能等動(dòng)作一樣。由于鼠標缺乏其它邏輯，因此控制器的開(kāi)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。

該設計在鼠標和計算機主機之間采用了最受歡迎的無(wú)線(xiàn)鏈路，而不必使用混亂的連接線(xiàn)。在主機端，使用了一個(gè)小型USB dongle接收來(lái)自鼠標的所有移動(dòng)數據；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標準。Nordic Semiconductor公司在鏈路兩端提供專(zhuān)有的2.4GHz收發(fā)器(但鏈路兩端有些許不同)。這款鼠標采用Nordic公司的NRF24L01元 件，而USB部份則采用了NRF24LU1組件。收發(fā)器單芯片中內建EEPROM，因而也不需使用額外的內存。

鼠標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(kāi)關(guān)則位于與可撓性電路相連的擴展板上?？偣泊蠹s需要十二塊塑模片，內部的小螺絲則用來(lái)將所有塑模等組件緊扣在一起。

現在，計算機鼠標已經(jīng)誕生四十周年了，它一直是大多數計算機用戶(hù)進(jìn)行定位工具的重要選擇，至今鼠標技術(shù)還在不斷演進(jìn)中。光學(xué)技術(shù)取代了過(guò)去非常容易沾上塵埃的機 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(hù)在使用鼠標時(shí)更能精確定位，同時(shí)，隨著(zhù)這款號稱(chēng)幾乎什么表面都能滑的BlueTrack出現， 鼠標對于滑行表面材質(zhì)的要求也不再那么嚴苛了。

圖說(shuō)：據稱(chēng)幾乎什么表面都能滑的微軟BlueTrack以藍光LED取代了傳統光學(xué)鼠標所用的紅光或雷射光。