激光投影鍵盤拆機(jī)：炫酷有余，定義存缺陷

2018年，被稱為中國(guó)“第五大發(fā)明”的激光投影鍵盤橫空出世，有人說(shuō)它是一款來(lái)自未來(lái)世界的電路方案。幾年過(guò)去了，像好萊塢大片中的酷炫投影鍵盤確已來(lái)到了現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，但是幾乎沒(méi)有看到有人在用，也就是說(shuō)，它沒(méi)有像當(dāng)年Avago Technologies（安華高科技）推出的光電鼠標(biāo)那樣人手一個(gè)。

為什么？從原理上講，其幾種傳感器的使用沒(méi)有毛病，只是用錯(cuò)了地方，用的方式也有問(wèn)題。說(shuō)它是黑科技沒(méi)有錯(cuò)，但卻雞肋不如！

下面通過(guò)對(duì)激光投影鍵盤的拆解來(lái)解釋一二。

原理不錯(cuò) 但忽略了一個(gè)細(xì)節(jié)

記得一個(gè)搞發(fā)明的人說(shuō)過(guò)，以前沒(méi)有的東西你就可以發(fā)明，也可以申請(qǐng)專利，也能被批準(zhǔn)。就像把一個(gè)燃?xì)夤藿釉诖蚧饳C(jī)上，原理上沒(méi)有問(wèn)題，也能用，但是不實(shí)用。這就是產(chǎn)品定義要解決的問(wèn)題。

激光投影鍵盤的原理主要是采用光學(xué)測(cè)距技術(shù)，通過(guò)激光發(fā)射器（二極管）將計(jì)算機(jī)鍵盤圖案影像投射在平面上，讓使用者看到；再利用采用一個(gè)由攝像頭和激光器組成的測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)處理按鍵事件。

底部紅外激光照射每個(gè)按鍵，當(dāng)手指遮住光線（按下一個(gè)虛擬鍵）時(shí)，手指反射的激光信號(hào)會(huì)被攝像頭捕捉到。隨后，利用信號(hào)處理軟件計(jì)算出激光光斑定位（距離指尖位置），并求出二位坐標(biāo)中對(duì)應(yīng)的按鍵，通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳輸給電子設(shè)備顯示出相應(yīng)的字符。

實(shí)際操作時(shí)誤差很大，特別是手指還沒(méi)有觸及鍵盤（桌面），測(cè)距已提前發(fā)生，導(dǎo)致誤操作。原因在于底部發(fā)射的激光與鍵盤表明有一定距離，會(huì)提前檢測(cè)到手指的存在，所以，按鍵時(shí)必須迅速；如果幾個(gè)手指都在這個(gè)范圍內(nèi)，就無(wú)法分辨是哪一個(gè)手指要按在鍵盤上，所以兩次點(diǎn)擊之間要有一些停頓才行，否則就會(huì)不停地“嗶嗶”亂響，電腦或手機(jī)屏幕上出現(xiàn)的字符就莫名其妙了。不要說(shuō)玩游戲，就是雙手正常打字也難以實(shí)現(xiàn)。至于鼠標(biāo)模式、手勢(shì)識(shí)別更是難以搞定。

激光投影鍵盤的實(shí)際打字的速度連一個(gè)初學(xué)打字的人都不如。

這個(gè)圖才是實(shí)際使用情況——只能單指操作

拆解全程 圖文呈現(xiàn)

激光投影鍵盤是一個(gè)長(zhǎng)方形的小盒子，造型簡(jiǎn)捷，結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)外工藝都不錯(cuò)。除了鍵盤相關(guān)功能，還在上部加入了機(jī)械式結(jié)構(gòu)的手機(jī)支架，按下頂部即可彈出。另外，這款產(chǎn)品還搭載了2600Ah鋰電池，可以當(dāng)充電寶使用。

產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)，傳感器即攝像頭；紅外燈即激光器

取下手機(jī)支架下面的2顆螺絲后，從側(cè)面用刀片即可撬開(kāi)。

拆開(kāi)外殼

打開(kāi)外殼后，取下用雙面膠粘住的鋰電池；拆下電池架固定螺絲即可看到電路板。2600Ah鋰電池實(shí)際上作為移動(dòng)電源還是容量不夠。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

拆下電路板固定螺絲，拔下與之連接的幾個(gè)插頭，即可取出電路板。

取出電路板

電路板正面有2顆比較大的芯片，一顆是主控芯片跑信號(hào)處理算法軟件，下面是藍(lán)牙芯片；電路板背面的一顆芯片是移動(dòng)電源管理SoC，實(shí)現(xiàn)鋰電池充電、放電管理、電量指示。芯片沒(méi)有更多可以講的，主要功能集中于光學(xué)部分。

光學(xué)設(shè)計(jì)存在安全缺陷

光學(xué)部分都是用螺絲固定的，只是底部紅外激光器的4個(gè)固定螺絲要撕掉外殼底部產(chǎn)品標(biāo)貼才能看到。

激光投影鍵盤是虛擬的，基于跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)軟件庫(kù)OpenCV，結(jié)合廣角攝像頭、980nm一字紅外激光器、紅外濾光片及鍵盤投影激光器。利用加裝了紅外濾光片的攝像頭檢測(cè)由手指遮擋引起的一字紅外激光漫反射生成的光點(diǎn)，以定位這個(gè)光點(diǎn)（虛擬鍵盤某一點(diǎn)）的中心位置。

廣角攝像頭

激光發(fā)射原理及產(chǎn)生過(guò)程的特殊性決定了激光具有普通光所不具備的特點(diǎn)：?jiǎn)紊院谩⑾喔尚院?、方向性好和亮度高?/p>

之所以選擇980nm紅外激光是因?yàn)槠渚哂?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97/">低功耗和聚焦效果好，且光的頻率人眼覺(jué)察不到，考慮到人眼安全，所以是30mW功率。由于鍵盤是一個(gè)平面，所以不能使用傳統(tǒng)的單束激光作為光源，所以只能選擇一字形激光，線角度為120°。

980nm紅外激光覆蓋范圍

按照設(shè)計(jì)要求，線性激光器發(fā)出的激光線產(chǎn)生的平面需要緊貼桌面等表面，并保持與桌面表面平行，這樣才可以使激光鍵盤有效工作。事實(shí)上這是做不到的，因?yàn)榧す馄鞅旧硎怯泻穸鹊?，光孔不可能完全與虛擬鍵盤表面在同一平面上。

線性激光器光孔與桌面的距離

然而，980nm紅外激光發(fā)射出的不可見(jiàn)光束也可能造成人眼潛在危害，也容易被忽視。

再看鍵盤投影模組，激光發(fā)射器的銅殼外面加了散熱器，光孔表面覆蓋的是鍵盤的縮影薄膜，可以投射出鍵盤圖形。它選擇650nm可見(jiàn)光激光，可以在平面上投射出鍵盤圖形，而且不會(huì)對(duì)攝像頭檢測(cè)980nm信號(hào)產(chǎn)生干擾。

不過(guò)，從實(shí)際使用看，雖然使用說(shuō)明書(shū)中提示：“特別注意，使用時(shí)不要對(duì)著人的眼睛。”但鍵盤投影激光器發(fā)出的光一直對(duì)著使用者的面部，因?yàn)橐皖^看鍵盤，正好對(duì)著激光。

實(shí)拍使用者人眼角度激光亮度

一般來(lái)說(shuō)650nm激光對(duì)人體沒(méi)有害，但它處于血紅蛋白光譜吸收峰值，能被血紅蛋白強(qiáng)烈吸收，所以被用來(lái)治療鼻炎。早在2003年，眼科專家邵立功博士首先在中國(guó)申請(qǐng)了半導(dǎo)體激光近視弱視治療儀國(guó)家發(fā)明專利，后來(lái)他查閱了大量北美西歐和日本以及國(guó)際激光醫(yī)學(xué)防護(hù)手冊(cè)等資料，證實(shí)存在嚴(yán)重安全隱患，遂決定放棄。

寫(xiě)在最后

你可能會(huì)說(shuō)，光電鼠標(biāo)不是也有紅光嗎？但它是紅光LED；當(dāng)然，近年來(lái)出現(xiàn)的激光鼠標(biāo)也采用了不可見(jiàn)光束，更加靈敏、可靠，可在更多表面上享有更精準(zhǔn)的操控感，但是，不管是LED鼠標(biāo)，還是激光鼠標(biāo)，使用時(shí)都不必用眼睛盯著，而且其光線是向下的，你根本就看不到！