物理学毕业论文设计：光电鼠标的光学原理

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1、物理学毕业论文设计：光电鼠标的光学原理目录1引言22鼠标的发展史33发光二极管431LED的结构432LED的发光原理433LED的光学特性54光学透镜741光学透镜简介642透镜的主要公式75光电传感器951光电传感器的工作原理952二种光电效应简介9com外光电效应9com内光电效应1053CMOS图像传感器11comCMOS图像传感器工作原理12comCMOS图像传感器阵列结构126总结13参考文献14光电鼠标的光学原理数理学院物理学专业物071本陈冲指导老师费金喜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

2、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OpticPrinciplesofOpticalMouseAbstractAsthedevelopmentofcomputertechnologythemouseasthemainpartofthecomputerthemostpopularphotoelectricmouseshouldalsobeupgradedThepositioningprincipleofphotoelectricm

3、ouseappliestheopticalknowledgewhichcontainsthemainopticaldevicessuchasLEDopticallensopticalsensorandthelikeThereforetheanalysisofthethreePrinciplesofOpticsaboveishelpfulforthefurtherimprovementoftheopticalmouseKeyOpticalmouseopticLEDopticallensopticalsensor1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

4、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

5、·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世纪70年代美国施乐公司将鼠标进一步升级并在1981年施乐之星电脑

6、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以4万美元从斯坦福研究所买下鼠标生产许可证后鼠标技术才算1999年微软生产出世界上第一个光学鼠标产品其中包括IntelliMouseExplorerIntelliMouseOptical和wheelMouseOptical光学鼠标的诞生也成为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LED的发光体芯片的面积为1012mil1mil00254mm目前国际上研发了大芯片的LED芯片面积达到40milLED的发光过程主要包括三个部分1正向偏压下载流子注入2复合辐射3光能传输微小的半导体芯片被封装在洁净的环氧树脂

7、中当电子经过该芯片时带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合电子和空穴消失的同时产生光子电子和空穴之间的能量越大产生光子的能量也就越高光子的能量反过来与光的颜色对应在可见光的频谱范围内蓝色光紫色光携带的能量越高光子的橘色光红色光携带的能量最少由于不同的材料具有不同的能隙从而能够发出不同颜色的光不同的半导体中电子和空穴所处的能量状态不同电子和空穴复合时释放出的能量多少不同释放出的能量越多则发出光的波长越短磷砷化镓二极管发红光是鼠标中常用的半导体材料磷化镓二极管发绿光碳化硅二极管发黄光32LED的发光原理LED是由Ⅲ-Ⅴ族元素化合物比如几种半导体材料像砷化镓磷化