光學防盜鎖 讓小偷知難而退！
光學防盜鎖利用控制光的反射角、波長、持續發亮秒數等，組成複雜的光學密碼，即便是開鎖專家也難以破門而入。
文／楊嘉慧
審稿／台灣亞洲大學創意發明中心主任 鄧鴻吉、中山醫學大學語言治療與聽力學系學生 朱依璇
為了防範小偷，人們發明了鑰匙鎖、號碼鎖、晶片鎖……，然而道高一尺，魔高一丈，小偷總會有辦法破解。不過現在有一種「光學防盜鎖」，顛覆了傳統開鎖方式，那是 2008 年工研院 U19 創意競賽中得到「最高榮譽獎」，中山醫學大學語言治療與聽力學系學生朱依璇的作品，而且現在已經進入產品開發階段。
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| 光學防盜鎖概念。(1)鑰匙插入鎖內，藍色格子內有光源感測點。(2)鑰匙具有發光器，其發出的光線會投射在感測點上，然後藉由一連串反射，使光線繼續投射至感測點上。（影像來源：朱依璇） |
朱依璇是因為堂哥的腳踏車被偷，家中也曾遭闖空門，因此希望有一種不易破解的鎖防範竊賊。她曾想過利用指紋或曈孔辨識，但是市面上已有相關商品，不具創意性。後來她在某部電影中看到有人利用陽光在不同時間、季節會在地面造成不同入射角的特性，以光線啟動機器的情節，因而想出可以用光的反射特性設計防盜鎖的密碼。
光學防盜鎖包含一把會發光的鑰匙，以及裝有光源接收器的鎖。光源接收器是由光滑金屬弧面構成，上面佈滿光的感測點。鑰匙插入後，可從鎖內得到電源，使鑰匙上的燈發光，光線射到接收器時，還會進行一連串反射，被其他感測點接收。光線起始入射角不同，光源感測器接收到光的點便有所不同，只有在完全正確的感測點受到光線照射時，鎖才會開啟。
這個防盜概念，在 U19 創意競賽評審看來是非常具突破性的創意，竊賊即使花長久時間，也很難破解光學密碼。因為感測點是由數道光源經一連串反射造成，小偷得先知道光源共有幾道，才能設法推算光源的入射角。再者，光學防盜鎖還可以加入幾項變因，例如改變光源顏色，增加破解困難度。所以，手中若有一把光學防盜鎖，再也不用擔心貴重物品被偷走了。
以複雜燈誌啟動光學鎖
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| 光學防盜鎖外觀3D圖。（影像來源：朱依璇） |
朱依璇的光學防盜鎖雖然獲得U19創意競賽的肯定，但當時只提出概念，尚無成品（此競賽的設立是為了激發 19 歲以下青少年的想像力與創造力，不要求將想法落實為成品）。獲獎後，她得到許多發明家的幫助，一步步將想法變為成品。
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| 光學防盜鎖開鎖過程。(1)鑰匙有數個LED燈，燈誌可依其亮起順序、起始秒數、位置的差異做為辨識依據。鑰匙的印刷電路板可接收由鎖提供的電力。LED通電告示燈顯示鑰匙是否已通電。（影像來源：朱依璇） |
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| (2)內部透視圖。（影像來源：朱依璇） |
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| (3)鑰匙從鎖的電源供應接收到電源後，開始發出燈誌，鎖上晶片判誤無誤，鎖即開啟。（影像來源：朱依璇） |
發明家沈毓豪、鄧鴻吉、張文煌等人在看過設計藍圖後，認為比較容易製作的部份是供電方式，以電池或另接電線等，都有現成做法（如高級汽車鑰匙啟動系統）可供參考。但要讓鑰匙光源的發射角度精準控制在預設範圍內，並不簡單，因為稍有偏差，得出來的光源路徑完全不同。最困難的是鎖內的光源接受器，不但要設置光線的感測點，還要加裝可讓光線完全反射的反射器，其間的位置要如何安排，相當複雜。
在與幾位專家共同分析光的特性後，他們決定屏除光的反射特性，改而控制光線發射的數目、波長（顏色）、起始及持續發亮的時間等，也就是將鎖內原本要判讀光源反射訊號改成判讀判讀光線投射的顏色、起始時間等各項燈誌訊號。
目前光學防盜鎖的開鎖過程是由鎖提供電源，鑰匙前端有一印刷電路板（printed circuit board, PCB），做為電子元件線路連接的提供者。鑰匙插入後，與鎖內的電源彈片相連，即可產生電流，使鑰匙上的 LED 燈發出光源。鑰匙上也有一個電路板控制 LED 發出光線的波長、起始發光秒數、持續發光時間等，當鎖內晶片判讀到正確的燈誌訊號時，即開啟門鎖。
現在，朱依璇終於成功做出光學防盜鎖，也申請到專利，不過她個人還是比較喜歡原始構想，她表示會持續努力研究，希望能做出利用反射光源啟動門鎖的鑰匙。
延伸閱讀
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《號碼鎖的秘密》，休伊特著，天下文化出版
高三課本《物理》上冊
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