物理學(xué)[畢業(yè)論文]

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1、論文目錄1引言22鼠標(biāo)的發(fā)展史33發(fā)光二極管43.1LED的結(jié)構(gòu)43.2LED的發(fā)光原理43.3LED的光學(xué)特性54光學(xué)透鏡74.1光學(xué)透鏡簡介64.2透鏡的主要公式75光電傳感器95.1光電傳感器的工作原理95.2二種光電效應(yīng)簡介95.2.1外光電效應(yīng)95.2.2內(nèi)光電效應(yīng)105.3CMOS圖像傳感器115.3.1CMOS圖像傳感器工作原理125.3.2CMOS圖像傳感器陣列結(jié)構(gòu)126總結(jié)13參考文獻(xiàn)1423光電鼠標(biāo)的光學(xué)原理數(shù)理學(xué)院物理學(xué)專業(yè)物071本陳沖指導(dǎo)老師：費(fèi)金喜【摘要】鼠標(biāo)作為電腦的主要配件，隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，時(shí)下最流行的光電鼠標(biāo)也應(yīng)該更新?lián)Q

2、代。光電鼠標(biāo)的定位原理應(yīng)用的是光學(xué)的知識(shí)，其中包括發(fā)光二極管，光學(xué)透鏡，光學(xué)傳感器等主要的光學(xué)器件，因此對(duì)上述三者的光學(xué)原理進(jìn)行剖析，有助于對(duì)光電鼠標(biāo)的進(jìn)一步改良。關(guān)鍵詞：光電鼠標(biāo)；光學(xué)；發(fā)光二極管；光學(xué)透鏡；光學(xué)傳感器OpticPrinciplesofOpticalMouseChenchongSupervisor:feijinxi【Abstract】Asthedevelopmentofcomputertechnology,themouse,asthemainpartofthecomputer,themostpopularphotoelectricmouse

3、shouldalsobeupgraded.ThepositioningprincipleofphotoelectricmouseappliestheopticalknowledgewhichcontainsthemainopticaldevicessuchasLED,opticallens,opticalsensorandthelike.ThereforetheanalysisofthethreePrinciplesofOpticsaboveishelpfulforthefurtherimprovementoftheopticalmouse.Key：Opti

4、calmouse;optic;LED;opticallens;opticalsensor231引言隨著電腦的出現(xiàn)，鼠標(biāo)作為必不可少的器件隨之出現(xiàn)，從最原始的一個(gè)木盒子鼠標(biāo)到機(jī)械鼠標(biāo)，再到當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的光電鼠標(biāo)，鼠標(biāo)的作用在人們的生活當(dāng)中可以說相當(dāng)重要。光電鼠標(biāo)主要靠LED、光學(xué)透鏡、光電傳感器進(jìn)行定位。LED的作用是給鼠標(biāo)提供光源，光學(xué)透鏡有兩面透鏡組成，LED射出的光線依次經(jīng)過兩面透鏡會(huì)聚到光電傳感器，傳感器有CMOS感光器和數(shù)字信號(hào)處理器組成，光電傳感器會(huì)將拍攝的光信號(hào)進(jìn)行放大并投射到CMOS矩陣上而形成幀，然后再將成為幀的圖像從光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，最

5、后傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器。但是隨著科技的發(fā)展，光電鼠標(biāo)慢慢的跟不上人們的要求，因此，利用光學(xué)的原理對(duì)光電鼠標(biāo)的三種定位器件進(jìn)行研究，將有利于光電鼠標(biāo)的進(jìn)一步發(fā)展。2鼠標(biāo)的發(fā)展史鼠標(biāo)是1964年道格拉斯·恩格巴特博士（DouglasEnglebart）發(fā)明的，到現(xiàn)在已經(jīng)有30多年的歷史了。1968年12月9日，在美國秋季計(jì)算機(jī)會(huì)議上，恩格巴特向與會(huì)者展示了他的新發(fā)明：用一一個(gè)鍵盤、臺(tái)顯示器和一個(gè)粗糙的鼠標(biāo)器，遠(yuǎn)程操作25公里以外的一臺(tái)簡陋的大型計(jì)算機(jī)，轟動(dòng)了當(dāng)時(shí)仍然采用穿孔卡輸入的電腦領(lǐng)域。所以很多人都把這一天當(dāng)作了鼠標(biāo)的誕生日。在鼠標(biāo)被發(fā)明之前計(jì)算機(jī)的輸入方式

6、大部份以鍵盤為主，使用者要移動(dòng)光標(biāo)須藉由X及Y軸依順序移動(dòng)，相當(dāng)不方便。為了使計(jì)算機(jī)的操作更加簡便，恩格巴特博士發(fā)明了鼠標(biāo)，來代替鍵盤那繁瑣的指令。第一只鼠標(biāo)是一個(gè)小木頭盒子。上個(gè)世紀(jì)70年代，美國施樂公司將鼠標(biāo)進(jìn)一步的升級(jí)，并在1981年“施樂之星”電腦操作系統(tǒng)誕生之際推出第一只商業(yè)化鼠標(biāo)。但直到蘋果公司以4萬美元從斯坦福研究所買下了鼠標(biāo)生產(chǎn)許可證之后，鼠標(biāo)技術(shù)才算是真正的起飛。1999年微軟生產(chǎn)出世界上第一個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)產(chǎn)品，其中包括IntelliMouseExplorer。IntelliMouseOptical和wheelMouseOptical。光學(xué)鼠標(biāo)

7、的誕生也成為從19世紀(jì)60年代鼠標(biāo)誕生以來，在鼠標(biāo)技術(shù)上取得的最大進(jìn)步。233發(fā)光二極管3.1LED的結(jié)構(gòu)50年前人們已經(jīng)了解了半導(dǎo)體材料可以產(chǎn)生光線的基礎(chǔ)知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是由PN結(jié)芯片、電極以及光學(xué)系統(tǒng)三部分組成。如果在電極上加上正向偏壓，分別讓電子和空穴注入到P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)不平衡的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，便會(huì)以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。LED的發(fā)光體芯片的面積為10.12mil（1mil=0.0254mm），目前國際上研發(fā)了大芯片的LED，芯片面積達(dá)到40mil。LED的發(fā)光過程主要包括三個(gè)部

8、分：1、正向偏壓下載流子注入；2、復(fù)合輻射；3、光能