微軟BlueTrack藍(lán)光鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)揭密

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(zhǎng)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(guò)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(wú)論畫素多低，影像處理都能夠透過(guò)‘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(duì)方向以辨識(shí)動(dòng)作。透過(guò)觀察經(jīng)過(guò)的環(huán)境，鼠標(biāo)能夠辨識(shí)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(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(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(lái)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(lái)儲(chǔ)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(jiǎn)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(wú)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(lái)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?？偣泊蠹s需要十二塊塑模片，內(nèi)部的小螺絲則用來(lái)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(guò)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(hào)稱幾乎什么表面都能滑的BlueTrack出現(xiàn)， 鼠標(biāo)對(duì)于滑行表面材質(zhì)的要求也不再那么嚴(yán)苛了。

圖說(shuō)：據(jù)稱幾乎什么表面都能滑的微軟BlueTrack以藍(lán)光LED取代了傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)所用的紅光或雷射光。