眼泛蓝光:透析鼠标光学引擎
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鼠标早已告别机械鼠标主导的时代,随着光学鼠标技术的不断发展,很多消费者在选择光学鼠标时会惊奇地发现,目前市场上不仅有常见的发红光的光学鼠标,还有不发光和发蓝光的光学鼠标。这是怎么一回事呢?它们之间又有何差别呢?
一、 认识鼠标的光学引擎
光学鼠标在核心部件上,主要由CMOS光学感应器、光学透镜、发光二极管组成的光学引擎(Optical Engine)替代了传统鼠标的机械部分,定位更加精确,在清洁维护上更为简便。

1.红光鼠标的工作原理
随着光学引擎的发展,目前市场上已经有三种光学引擎的产品并存,这就是红光光学引擎、激光光学引擎和蓝光光学引擎。红光光学引擎采用红光二极管作为光源组件,波长为人眼可以识别出的630nm左右,所以大家见到鼠标在使用时底部会不断发射出红光。
目前的光学鼠标主要基于红光引擎,它的具体工作原理是,在鼠标连接上电脑后,发光二极管便会发射出红色光线,从而照亮鼠标底部的桌面。桌面材质会对光线产生反射或折射作用,反射回去的光线就会通过光学透镜传输到光学感应器上,从而使鼠标在连续运动时让光学感应器记录下它的运动轨迹,并传输到鼠标内的DSP图像分析控制芯片分析处理,从而完成我们在电脑上能直观看见光标的移动过程。

2.激光鼠标的工作原理
激光光学引擎采用激光来代替发光二极管发出的红光,由于激光是电子受激发出的光,波长为832nm~852nm,具有更高的单色性和直线性。激光根据波长呈现不同颜色,波长越长,色彩越偏向红色。因为人眼对波长380nm~780nm的光颜色敏感,而鼠标采用的激光波长较长,人眼通常看不见,所以这种激光鼠标底部是看不见光的。由于红光引擎使用的是漫反射原理,所以精准度不是特别高。而激光引擎为镜面反射,绝大部分都被材质表面反射,所以成像光的强度非常高。激光在材质表面产生干涉条纹而形成光斑点反射到传感器上,产生更大的反差,从而使传感器采集到的图像更容易辨别,因此激光鼠标的定位更精准。由于激光在较为光滑的材质表面容易形成强烈反射,但在较为粗糙的地方则被吸收,所以激光引擎的兼容性也有一定的局限性。

3.蓝光鼠标的工作原理
蓝光光学引擎则是一种新型的光学引擎,其采用发蓝光的发光二极管作为光源组件,蓝光波长为400nm~500nm,采用它的鼠标的底部会不断发射出蓝光。该光学引擎最早由微软推出,采用 “Blue Track(蓝影)”技术的蓝光光束强度为传统光学鼠标的四倍,利用蓝光频率高、波长短、反射吸收少、反射散射能力强的特性,提高成像能力。同时可在地毯和花岗石板等一系列粗糙和光滑材料表面上使用。


二、 蓝光引擎会带来什么
大家知道,“跳帧(鼠标的刷新速度不够,导致鼠标指针乱跳的现象)”和“色盲(不同颜色的表面光反射率不同,导致在不同材质鼠标垫上,鼠标指针移动不灵活的现象)”问题,一直以来都是影响光学鼠标向前发展和使用精度的主要问题,而随着以激光鼠标和蓝光鼠标为代表的新一代光学鼠标的出现,这种情况可以在不同的应用中得到有效缓解。
因为红光光学引擎的发光二极管发射出的漫反射光折射在感应器上比较模糊,特别是在使用光滑的材质作为鼠标垫时,其感应器捕获光波更困难。而采用激光光源后,凭借更佳的方向性,及新的记录镜面反射机制,其感应器采集到的光束将会更集中与清晰,可减少在材质表面上的“色盲”问题,所以采用激光光学引擎的鼠标精确度是传统光学鼠标的数倍以上。
而采用蓝光光学引擎的鼠标,被业内看作是可以取代当前的采用红光甚至激光技术的新一代产品。与红光光学引擎相比,蓝光引擎具备以下优点:
1.更精确的定位能力
由于蓝光具有频率高、波长短以及反射散射能力强的特性,蓝光引擎有助于鼠标在各种凹凸不平和对比度不高的表面上识别,并且定位更为精确灵敏。除了蓝光本身波长的特性之外,在光学引擎架构方面还有两处设计特色。
其一,红光引擎的发光二极管位置一般较低且以很小角度倾斜于材质表面,光源通过透镜以比较小的角度斜射在材质表面上,使材质表面的凸处被光照射呈明亮状态,凹处则出现阴影,然后使用光学感应器采集材质表面上的光亮和阴影部分构成图案,通过对比前后两幅图案的阴影部分变化来判断鼠标的移动。一旦表面太光滑,没有足够的凹凸形成阴影,那么光学感应器采集到的图像就无法带有足够的判断位移的信息,这也是普通光学鼠标不能在太光滑的材质表面上移动的原因。
而蓝光引擎的二极管和光学感应器以较大角度倾斜于工作表面(即光线的入射角和反射角很小),光源更接近于法线的垂直方向投射在材质表面上,同时光学感应器也更接近于光线在反射路径上的位置,有利于直接采集被材质表面反射的光来形成图像信息,通过比对前后两幅图片,判断鼠标的移动,而不是采集带有阴影的图像。这种方式,更接近于激光引擎的工作方式。
其二,由于采用其一方式需要避免材质表面被强光照射的区域不能过曝,一旦亮度过曝的话,再加上物质表面比较光滑,那么光学感应器采集的就会是完全明亮,没有细节信息的图像,无法判断鼠标的位移。于是蓝光引擎将普通的透镜换成了广角透镜,它使二极管发出的蓝光得到柔和且更大范围散射,这要比普通的光学引擎和激光引擎都大,这样使光学感应器采集的材质表面的图像带有更多的信息便于进行比对,这也增加了对于各种特殊材质表面的兼容能力。

2.更好的材质兼容性
过粗糙(会出现丢帧)或过细腻(可能出现反应迟钝)的鼠标垫,都会造成红光光学鼠标对其适应性下降;并且传统的红光引擎在浅褐色、灰色、玫瑰红等颜色界面上无法工作。而蓝光引擎的出现将弥补鼠标产品在这方面的使用缺陷。据雷柏的技术工程师表示,他们的蓝光鼠标虽然也采用了蓝光二极管,但是引擎的其他部分和微软的有所不同,不过,他们的产品相比红光鼠标适应材质界面的能力提升了30%,能通过标准71色纸测试,在红光鼠标表现欠佳的超光滑界面上也同样表现出色,让用户可以在包括花岗岩、橱柜台面以及客厅地毯在内的几乎任意物体表面上使用鼠标。
3.更低的功耗
一直以来鼠标功耗问题也是鼠标用户关注的焦点之一,特别是对于越来越流行的无线类鼠标产品来说更是如此。雷柏的技术工程师还表示,他们采用蓝光引擎的无线鼠标与红光引擎无线鼠标相比,前者的工作电流降低30%,电池的续航时间延长近一倍,鼠标的工作时间得到了延长。
三、 后记

虽然蓝光的定向传输性能无法同激光引擎发射出的非可见光相比,但是短波长优势让它同样具备了优秀的反射效果,可通过反射让物体细节得到更细致的反映。在推广采用“Blue Track”技术的鼠标时,微软使用了“Say Goodbye to laser(向激光告别)”这一广告词,这可以看作蓝光光学引擎技术不断进步后带来的必然结果。
并非普通鼠标采用了蓝光发光二极管作为发光组件,就能获得翻天覆地的变化,鼠标虽小,但要想获得全面的性能提升,无论是光学感应器、光学透镜还是DSP芯片都需要同步革新才行。而蓝光鼠标要想在市场有大的突破,价格和性能都是必不可少的因素,毕竟用户都不只是关注性能而能完全忽略价格的。
但整体来说,蓝光鼠标的出现,在为外设行业带来更多新机遇的同时,也必将为用户提供更多的更适合自身需求的选择,特别是对于强调移动和随处使用的笔记本用户和注重无线鼠标的平面适应能力的HTPC用户来说更是如此,这是大势所趋。