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接口技術之一，從1960年代末的早期鼠標原型開始，鼠標已經歷了相當長的時間，日新月異的技術創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鼠標更為鼠標的定位與可用性開啟了一扇新技術之窗。

鼠標的作用舉足輕重、便宜，而且直觀易用。同時，如同任何現有的技術一樣，鼠標在技術發展過程中也持續地演進。微軟公司新近發布的BlueTrack系列鼠標，推動了照明與影像處理領域的技術創新。顧名思義，BlueTrack所使用的藍光照明取代了傳統光學鼠標一般所發出的紅光或雷射光。

所有的光學鼠標都具有相同的作業前決條件。光學鼠標所滑行的表面由一個LED所照亮──通常是利用一些光學組件將單點光源轉換成較大范圍的光線。然后，照亮鼠標墊表面上的光被導向第二個曲面透鏡，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。無論畫素多低，影像處理都能夠透過‘讀取’鼠標墊表面的精密特性，并確定成像移動時的相對方向以辨識動作。透過觀察經過的環境，鼠標能夠辨識它所移動的路線。

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但光標卻沒辦法。微軟公司的解決方案采用了非雷射藍光光源和專利的光電技術以取代傳統的紅光/紅外線LED(通常稱為雷射LED)，期望能夠有效改善鼠標滑行表面的可用范圍。

這種藍光技術據稱可提供更高對比度的影像，在某種程度上還類似于紫外線，可使隱藏的細節一一呈現(想象一下犯罪現場的偵查情景)。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鼠標即可一覽無疑了，用于追蹤的LED是一款采用光學塑模的簡單定位導向組件，這種半透明乳 狀膠囊密封材料可實現透射特性。其它幾個藍光LED環繞在鼠標周圍，但其作用僅用于裝飾、照亮產品標志，或在鼠標外殼周圍形成像月暈效應(halo effect)的藍色光暈。

這一光學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畫素數組(就成像標準來看，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來儲存嵌入式程序代碼。

光學技術在滾輪中導入了另一項鼠標設計的關鍵功能──用于滾動控制的塑模‘滾輪’(wagonwheel)形成一個光學斬波器，并應用于LED/光電晶體管的滾輪動作感應。其它的鼠標輸入功能也相當豐富，但就 如同平常左/右鼠標鍵激活的簡單表面裝貼開關，以及按壓和傾斜滾輪以實現特殊功能等動作一樣。由于鼠標缺乏其它邏輯，因此控制器的開關、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線鏈路，而不必使用混亂的連接線。在主機端，使用了一個小型USB dongle接收來自鼠標的所有移動數據；但是有趣的是，該芯片解決方案并不符合USB產業聯盟所建立的Wireless USB標準。Nordic Semiconductor公司在鏈路兩端提供專有的2.4GHz收發器(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，而滾輪和開關則位于與可撓性電路相連的擴展板上。總共大約需要十二塊塑模片，內部的小螺絲則用來將所有塑模等組件緊扣在一起。

現在，計算機鼠標已經誕生四十周年了，它一直是大多數計算機用戶進行定位工具的重要選擇，至今鼠標技術還在不斷演進中。光學技術取代了過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一步改善，使用戶在使用鼠標時更能精確定位，同時，隨著這款號稱幾乎什么表面都能滑的BlueTrack出現， 鼠標對于滑行表面材質的要求也不再那么嚴苛了。

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