物理学[毕业论文]--光学研究 

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1、论文成绩学年论文题目光学研究姓名蔡燕山学号1110407010专业年级11级物理学指导教师卢德华2014年9月1日18论文目录1引言22鼠标的发展史33发光二极管43.1LED的结构43.2LED的发光原理43.3LED的光学特性54光学透镜74.1光学透镜简介64.2透镜的主要公式75光电传感器95.1光电传感器的工作原理95.2二种光电效应简介95.2.1外光电效应95.2.2内光电效应105.3CMOS图像传感器115.3.1CMOS图像传感器工作原理125.3.2CMOS图像传感器阵列结构126总结13参考文献141

2、8【摘要】鼠标作为电脑的主要配件，随着电脑技术的发展，时下最流行的光电鼠标也应该更新换代。光电鼠标的定位原理应用的是光学的知识，其中包括发光二极管，光学透镜，光学传感器等主要的光学器件，因此对上述三者的光学原理进行剖析，有助于对光电鼠标的进一步改良。关键词：光电鼠标；光学；发光二极管；光学透镜；光学传感器OpticPrinciplesofOpticalMouseChenchongSupervisor:feijinxi【Abstract】Asthedevelopmentofcomputertechnology,themouse

3、,asthemainpartofthecomputer,themostpopularphotoelectricmouseshouldalsobeupgraded.ThepositioningprincipleofphotoelectricmouseappliestheopticalknowledgewhichcontainsthemainopticaldevicessuchasLED,opticallens,opticalsensorandthelike.ThereforetheanalysisofthethreePrinc

4、iplesofOpticsaboveishelpfulforthefurtherimprovementoftheopticalmouse.Key：Opticalmouse;optic;LED;opticallens;opticalsensor181引言随着电脑的出现，鼠标作为必不可少的器件随之出现，从最原始的一个木盒子鼠标到机械鼠标，再到当前应用最广泛的光电鼠标，鼠标的作用在人们的生活当中可以说相当重要。光电鼠标主要靠LED、光学透镜、光电传感器进行定位。LED的作用是给鼠标提供光源，光学透镜有两面透镜组成，LED射出的光线

5、依次经过两面透镜会聚到光电传感器，传感器有CMOS感光器和数字信号处理器组成，光电传感器会将拍摄的光信号进行放大并投射到CMOS矩阵上而形成帧，然后再将成为帧的图像从光信号转换为电信号，最后传输到数字信号处理器。但是随着科技的发展，光电鼠标慢慢的跟不上人们的要求，因此，利用光学的原理对光电鼠标的三种定位器件进行研究，将有利于光电鼠标的进一步发展。2鼠标的发展史鼠标是1964年道格拉斯·恩格巴特博士（DouglasEnglebart）发明的，到现在已经有30多年的历史了。1968年12月9日，在美国秋季计算机会议上，恩格巴特向

6、与会者展示了他的新发明：用一一个键盘、台显示器和一个粗糙的鼠标器，远程操作25公里以外的一台简陋的大型计算机，轰动了当时仍然采用穿孔卡输入的电脑领域。所以很多人都把这一天当作了鼠标的诞生日。在鼠标被发明之前计算机的输入方式大部份以键盘为主，使用者要移动光标须藉由X及Y轴依顺序移动，相当不方便。为了使计算机的操作更加简便，恩格巴特博士发明了鼠标，来代替键盘那繁琐的指令。第一只鼠标是一个小木头盒子。上个世纪70年代，美国施乐公司将鼠标进一步的升级，并在1981年“施乐之星”电脑操作系统诞生之际推出第一只商业化鼠标。但直到苹果公司

7、以4万美元从斯坦福研究所买下了鼠标生产许可证之后，鼠标技术才算是真正的起飞。1999年微软生产出世界上第一个光学鼠标产品，其中包括IntelliMouseExplorer。IntelliMouseOptical和wheelMouseOptical。光学鼠标的诞生也成为从19世纪60年代鼠标诞生以来，在鼠标技术上取得的最大进步。183发光二极管3.1LED的结构50年前人们已经了解了半导体材料可以产生光线的基础知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED的内部结构主要是由PN结芯片、电极以及光学系统三部分组成。如果在电极上加

8、上正向偏压，分别让电子和空穴注入到P区和N区，当不平衡的多数载流子和少数载流子复合时，便会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。LED的发光体芯片的面积为10.12mil（1mil=0.0254mm），目前国际上研发了大芯片的LED，芯片面积达到40mil。LED的发光过程主要包括三个部