لوحة مفاتيح افتراضية بالإسقاط الليزري (VLPK) هي شكل من أشكال أجهزة الإدخال التي تعرض تخطيط لوحة مفاتيح QWERTY كامل الحجم على أي سطح مستوٍ باستخدام نمط من ضوء الليزر الأحمر أو تحت الأحمر. تستخدم تقنية الاستشعار للكشف عن حركات الأصابع أثناء "كتابة" المستخدم على الصورة المسقطة، وتحول هذه الحركات إلى ضغطات على المفاتيح تُرسل لاسلكيًا إلى هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو حاسوب مزدوج.
تمثل تقاربًا بين البصريات، وتقنية الاستشعار، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب، مما يخلق بديلاً محمولاً وموفراً للمساحة ومستقبلياً للوحات المفاتيح المادية للأجهزة المحمولة.
السياق التاريخي والتطور
ظهرت التكنولوجيا في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، واشتهرت من قبل شركات مثل Celluon و Canesta. تم عرضها في البداية كواجهة رائدة "شفافة". بينما لم تحل محل لوحات المفاتيح المادية بسبب القيود المتأصلة، إلا أنها تظل عنصرًا أساسيًا في الجماليات الخيالية العلمية وأداة متخصصة عملية للحوسبة فائقة التنقل، وإعدادات الواقع المعزز (AR)، والبيئات المهنية المحددة حيث تكون النظافة أو المساحة في قمة الأولوية.
التقنية الأساسية وآلية العمل
يعمل النظام من خلال عملية منسقة بدقة من مكونين: الإسقاط والاستشعار.
وحدة الإسقاط
مصدر الضوء: يتم استخدام عنصر بصري حيودي (DOE) أو نظام عدسات بسيط مع ثنائي ليزر واحد (عادةً أحمر).
العملية: يتم تشتيت حزمة الليزر وتشكيلها في نمط دقيق ومحدد مسبقًا للوحة المفاتيح (حوالي ٢٩٥ مم × ٩٥ مم).
المخرج: يظهر تخطيط لوحة مفاتيح واضح باللون الأحمر على السطح. الإسقاط غير ضار بالعيون عند خرج طاقته المنخفض.
وحدة الاستشعار ("الدماغ")
هذا هو الجزء الأكثر أهمية وتعقيدًا. يتتبع تفاعلات الأصابع.
نظام الأشعة تحت الحمراء (IR): يُسقط ليزر أو صمام ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر شبكة غير مرئية من الضوء بالتوازي وفوق مستوى لوحة المفاتيح المرئية مباشرةً <١ سم.
كاميرا/مستشعر تحت الأحمر: كاميرا CMOS متخصصة أو كاشف ضوئي، مُرشح لرؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء فقط، تراقب باستمرار مستوى الأشعة تحت الحمراء المسقط.
التفاعل: عندما يكسر الإصبع مستوى شبكة ضوء الأشعة تحت الحمراء "للضغط" على مفتاح مسقط، فإنه يعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء مرة أخرى نحو الكاميرا. يكتشف المستشعر هذا التقطع المحدد في الشبكة.
المعالجة: يستخدم معالج مدمج غالبًا ASIC خوارزميات التثليث أو التعرف على الظل لحساب إحداثيات X و Y و Z للنقرة بالإصبع بدقة عالية، وتحديد أي "مفتاح" تم الضغط عليه بالضبط.
المخرج: يحول المعالج بيانات الإحداثيات هذه إلى رمز مسح قياسي لجهاز إدخال بشري (HID) مثل حرف "A" ويرسله عبر بلوتوث إلى الجهاز المضيف.
المكونات الرئيسية والمواصفات
المكون | الوصف والغرض |
|---|---|
ثنائي الليزر (مرئي) | يُسقط تخطيط لوحة المفاتيح الأحمر المرئي. |
العنصر البصري الحيودي (DOE) | يشكل الليزر في نمط لوحة المفاتيح. قلب نظام الإسقاط. |
باعث الأشعة تحت الحمراء | يخلق مستوى الاستشعار غير المرئي فوق الإسقاط. |
مستشعر/كاميرا الأشعة تحت الحمراء CMOS | يلتقط مقاطعات الأصابع في مستوى الأشعة تحت الحمراء. |
وحدة المعالجة (ASIC/MCU) | تشغل خوارزميات الكشف وتدير إدخال/إخراج البيانات. |
راديو البلوتوث | يتيح الاتصال اللاسلكي بالهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة التلفاز الذكية. |
البطارية القابلة لإعادة الشحن | عادةً ليثيوم-أيون، توفر ٢-٤ ساعات من الاستخدام المستمر. |
منفذ Micro-USB / USB-C | للشحن وأحيانًا التشغيل السلكي. |
المواصفات النموذجية:
حجم الإسقاط ~ ٢٩٥ × ٩٥ مم (حجم لوحة مفاتيح قياسي)
الاتصال: بلوتوث ٣.٠ / ٤.٠ / ٥.٠
التوافق iOS، أندرويد، ويندوز، macOS
عمر البطارية: ٢-٤ ساعات (١٢٠-١٨٠ دقيقة كتابة مستمرة)
وقت الشحن: ٢-٣ ساعات
الوزن: ٥٠-٨٠ جرامًا
تجربة المستخدم: واقع "الكتابة"
الارتجاع اللمسي لا يوجد. هذا هو العيب الأكبر الوحيد. يعتمد المستخدمون على الارتجاع البصري وأحيانًا السمعي (أصوات نقر محاكاة من الجهاز المضيف).
منحنى التعلم: يتطلب ممارسة لتحقيق الدقة. الذاكرة العضلية من لوحات المفاتيح المادية لا تنتقل بالكامل.
سرعة الكتابة: تصل إلى جزء بسيط من السرعة على لوحة مفاتيح مادية. مناسبة للرسائل الإلكترونية القصيرة، أو عناوين URL، أو الأوامر، وليس للكتابة الطويلة.
متطلبات البيئة: تحتاج إلى سطح مستوٍ، غير عاكس، ويفضل أن يكون غير لامع. الزجاج، أو الطاولات اللامعة، أو الأسطح غير المستوية تعطل كلًا من الإسقاط والاستشعار. يمكن للضوء المحيط (خاصة ضوء الشمس المباشر) أن يطمس الإسقاط.
المزايا والفوائد
النقل الفائق: يتسع في الجيب، ويحول أي سطح إلى مساحة عمل.
توفير المساحة والتصميم البسيط: يلغي الحاجة إلى حمل لوحة مفاتيح مادية للأجهزة اللوحية أو الهواتف الذكية.
النظافة وسهولة التنظيف: لا توجد مفاتيح مادية تتراكم عليها الجراثيم؛ ما عليك سوى مسح الجهاز.
عامل الجاذبية والتقديم: جاذبية بصرية عالية للعروض التوضيحية والاستخدام العام.
توحيد الأجهزة: يمكن إقرانه بأجهزة متعددة والتبديل بينها.
حالات الاستخدام المتخصصة: ذات قيمة في المختبرات المعقمة، أو البيئات الصناعية، أو للمستخدمين ذوي القيود البدنية المحددة حيث تكون الواجهة المسطحة والقابلة للتنظيف مفيدة.
القيود والعيوب
عدم وجود ارتجاع لمسي: حاجز رئيسي أمام السرعة والدقة، مما يؤدي إلى الإرهاق.
الحساسية البيئية: يفشل في الضوء الساطع، أو على الأسطح غير المناسبة، أو إذا تم تحريك الجهاز.
علم وظائف الأعضاء (الإرجونومكس): يتطلب وضع اليدين في وضع "التحليق"، مما قد يكون غير مريح مع مرور الوقت (مشابه لمتلازمة "ذراع الغوريلا" مع الشاشات التي تعمل باللمس).
اعتمادية البطارية: جهاز آخر يتطلب الشحن.
ضوضاء الكتابة: في البيئات الهادئة، يمكن أن يكون النقر المسموع للأصابع على طاولة صلبة مزعجًا.
وظائف محدودة: من الصعب استخدام مجموعات المفاتيح (مثل Ctrl+Alt+Del) أو تنفيذ أوامر الألعاب السريعة بشكل موثوق.
التطبيقات وحالات الاستخدام المثالية
المهنيون المتنقلون: لإرسال رسائل بريد إلكتروني أو رسائل سريعة على هاتف ذكي أو جهاز لوحي أثناء السفر.
الواقع المعزز/الافتراضي: كطريقة إدخال في بيئات الواقع المعزز حيث تكون لوحة المفاتيح المادية غير عملية.
المجالات الصناعية والطبية: في الغرف النظيفة، أو ورش العمل، أو المستشفيات حيث تكون هناك حاجة إلى واجهات معقمة ومحكمة الإغلاق.
الترفيه المنزلي: كجهاز تحكم عن بعد مناسب للكتابة على أجهزة التلفاز الذكية، أو أجهزة البث، أو وحدات التحكم بالألعاب.
أداة إمكانية الوصول: لبعض المستخدمين ذوي الإعاقات الحركية الذين يجدون أن الإسقاط المسطح والكبير أسهل في الاستهداف من المفاتيح المادية الصغيرة.
أداة تعليمية وتوضيحية: لعرض تكنولوجيا التفاعل بين الإنسان والحاسوب.
المستقبل والتقارب التكنولوجي
تتطور لوحة المفاتيح الافتراضية:
الارتجاع اللمسي المتقدم: بحث في استخدام الموجات فوق الصوتية لمحاكاة الارتجاع اللمسي في الهواء الفارغ.
التنبؤ المدعوم بالذكاء الاصطناعي: تصحيح أفضل للأخطاء وتنبؤ بالكلمات للتعويض عن عدم دقة الكتابة.
التكامل في الأجهزة: مضمنة مباشرة في الهواتف الذكية أو الأجهزة القابلة للارتداء المستقبلية، مما يلغي الجهاز المنفصل.
الاستشعار ثلاثي الأبعاد: استخدام أجهزة استشعار عمق أكثر تقدمًا (مثل LiDAR المصغر) لتفاعل أكثر قوة وقدرة على التعرف على الإيماءات.
تُعد لوحة مفاتيح افتراضية بالإسقاط الليزري انتصارًا للهندسة البصرية والاستشعارية التي تقدم طريقة إدخال وظيفية وعصرية. ومع ذلك، فإنها تظل حلاً متخصصاً بدلاً من كونها بديلاً سائدًا، مقيدة بالحاجة البشرية الأساسية للارتجاع اللمسي وحساسيتها للبيئة.
تكون قيمتها أكبر في سيناريوهات محددة حيث تتفوق إمكانية النقل والابتكار على سرعة الكتابة والراحة. وهي تخدم كتذكير قوي بأنه بالنسبة لمعظم المستخدمين، تظل لوحة المفاتيح المادية - باستجابتها اللمسية الموثوقة - واجهة لا تُضاهى للإدخال الجاد، بينما تلقي لوحات المفاتيح المسقطة الضوء على الطريق نحو أشكال أكثر انتشارًا وخفاءً من التفاعل الحاسوبي.
 |  |  |