鼠标结构设计论文

鼠标结构设计论文

摘要：各工作站鼠标的用途各有不同。虽然PC机的普及率较高，但是，企业无法为每一个员工配置高效的10点触控屏，所以，不少鼠标产品会在背面配置十字键或滚轮，直接完成缩放等复杂动作。

1993年，高教出版社的计算机课本序言中有一句话：“鼠标和视窗操作是工业设计的过渡产品，学生在学习计算机时，应该着重练习键盘操作。”当时，国内不少计算机工作者都认为，鼠标会在短时期内被淘汰。但是，最终给鼠标制造业带来挑战的并不是键盘指令技术的革新，而是触屏的发展。当前鼠标视窗操作模式（MMIW）的最大竞争对手是触屏模式和动作感应模式，所以，捕捉鼠标用户的应用需求是鼠标产业发展的新动向。

1 鼠标结构设计现状和问题

传统鼠标设计的工业目的是，使图标（ICON）或菜单（MENU）得到可视化焦点（FOCUE），同时，通过点击鼠标右键的方式得到扩展菜单（RCMENU），通过双击的方式执行图标绑定命令，使用单击的方式完成窗口跳转，使用拖动的方式改变可视化视窗元件的属性。MMIW 操作模式在长达20年的PC机时代中不断延续，在这一时期，多键鼠标的发展空间比较小。而面对触屏系统，特别是在十点触摸技术的支持下，用户可以用双手在屏幕上完成鼠标无法实现的功能，而鼠标赖以生存的MMIW操作模式也受到了挑战。

进入触屏时代，家用台式电脑和笔记本电脑的销量下滑，但是，微型工作站和小型工作站因为云计算系统的普及，销量迅速提高。以

视频、位图、三维制作、三维仿真等为目的的小型工作站和微型工作站在中小企业中快速普及，同时，办公电脑也逐渐普及，甚至绝大多数企业人手配置1台办公电脑。所以，鼠标的市场供应方向应该从廉价美观的家用产品向高性能和高稳定性的商用产品、专用产品发展。针对文字编辑、网站运维、图形图像处理和三维操作等用途的多键高精度鼠标，也成为了市场新宠。同时，轨迹球式的车载鼠标也成为了当前鼠标市场的主要需求产品之一。

目前，以罗技、爱国者等为代表的专业鼠标设计制造商，均通过改进鼠标结构设计，甚至颠覆式的设计实现鼠标的结构设计革新。鼠标摒弃了MAC风格的一键结构设计和WIN风格的三键结构设计，逐步向专用化设计方向发展。

2 鼠标结构设计的切入点

电容式触摸屏技术是利用人体电流感应工作的。电容式触摸屏是1块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有1层ITO，最外层是1薄层矽土玻璃保护层。夹层ITO涂层为工作面，4个角上分别引出4个电极，内层ITO为屏蔽层，用来为电容式触摸屏提供一个良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成了一个耦合电容。对于高频电流，电容是直接导体，于是，手指从接触点吸走了很小的电流，电流分别从触摸屏4个角上的电极中流出，并且流经这4个电极的电流与手指到4角的距离成正比。控制器精确计算了这4个电流的比例后，得出了触摸点的位置。

由此分析，电容屏受手指与电容屏之间接触面积的制约，其感应

精度不可能做到足够小，并且这种精度无法达到工业设计领域和文本操作领域要求的精度。而在当前基于USB3.0的鼠标操作模式下，像素级别的鼠标操作非常容易实现，特别是在鼠标慢速运动的状态下，可以实现光电鼠标的高精度判读。

同时，在操作人员5指操作鼠标的过程中，如果仅操作3键鼠标，那么，拇指、无名指和小指是空闲的，且食指操作滚轮和左键的频率远高于中指操作右键的频率。在这种模式下，通过对鼠标结构的设计，可以使大部分工作站的操作实现“手不离鼠标”的多键鼠标操作。罗技公司在多键鼠标的设计中表现的较为出色。

3 鼠标结构设计策略

3.1 高精度鼠标设计

高精度鼠标是充分发挥鼠标特长的一种鼠标功能结构设计。它的实现方式主要分为两种：①基于高密度光栅元件的轨迹球激光机械鼠标设计。这种设计使鼠标可以在慢速状态下完成4 K以上屏幕的逐像素操作。②使用了高精度摄像捕捉元件的高精度鼠标设计。这种鼠标可以高解析度地完成激光鼠标的逐像素控制。同时，在多键支持模式下，当操作者按下拇指位置或其他位置的高解析度键时，鼠标周围的数十个像素点会被软件放大，方便鼠标高精度移动和选取。也就是说，鼠标的高精度设计包含了硬件实现方式和软硬件结合的实现方式。

3.2 无声无光鼠标设计

因为绝大多数高校学生会在宿舍内使用笔记本电脑完成大部分作业，而大学宿舍是公共空间，所以，无声无光鼠标被广泛应用于高

校宿舍中。使用这种鼠标，学生在夜间和午间进行计算机操作时，不会因为鼠标的声光衍生污染影响其他同学休息。据统计，无声无光鼠标的市场需求量占到了市场上鼠标总需求量的三成。

3.3 复合功能鼠标设计

各工作站鼠标的用途各有不同。虽然PC机的普及率较高，但是，企业无法为每一个员工配置高效的10点触控屏，所以，不少鼠标产品会在背面配置十字键或滚轮，直接完成缩放等复杂动作。部分鼠标同时配置了下部视频定位和顶部滚轮，另外，还配置了十字键等辅助定位设备，将其制成了比较复杂的、专门针对某个工程软件的功能性鼠标。这种鼠标被广泛应用于位图处理、视频制作、动画制作和三维设计等诸多领域。使用这种鼠标，只需稍加培训，就能有效提升工作人员的工作效率，所以，越来越多的企业配置该产品。这一情况让类似于多点触控技术在MMIW平台上延伸的技术性结构设计理念得到了发展。