專利名稱：單手轉(zhuǎn)動式多功能計(jì)算機(jī)鍵盤裝置的制作方法
1、所屬技術(shù)領(lǐng)域及主要特點(diǎn)本發(fā)明涉及一種屬于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的多功能計(jì)算機(jī)鍵盤裝置(以下簡稱“鍵盤裝置”)，以及由其相關(guān)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)(以下簡稱“鍵盤系統(tǒng)”)(1)。發(fā)明的特點(diǎn)在于鍵盤系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同一鍵位輸入多項(xiàng)字符，其轉(zhuǎn)換由手掌轉(zhuǎn)動鍵盤來完成；通過專用程序，可在操作界面上顯示鍵盤的當(dāng)前字符來指示操作，可以由用戶自定義字符，可使鍵盤系統(tǒng)的字符容量擴(kuò)大；鍵盤裝置體形小巧，操作方便快捷；利用鍵盤可單手握持、能轉(zhuǎn)動和特有的按鍵設(shè)計(jì)，可以增加鼠標(biāo)功能。鍵盤裝置供單手使用，本說明書以左手鍵盤裝置為說明對象。在一般使用場合推薦使用左手鍵盤裝置，右手進(jìn)行其他工作。根據(jù)不同需要，實(shí)際產(chǎn)品也可以制造右手鍵盤裝置或雙鍵盤裝置供雙手單獨(dú)或同時(shí)使用，其設(shè)計(jì)原理和專利要求不變。
2、技術(shù)背景目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)所使用的鍵盤為101K標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及其改進(jìn)產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)問世以來經(jīng)過了數(shù)次換代，其軟硬件技術(shù)一直在不斷更新。同時(shí)相關(guān)的外部設(shè)備也在隨著計(jì)算機(jī)核心技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新其設(shè)計(jì)原理和工作方法，以求充分利用日益豐富的相關(guān)技術(shù)資源。與多媒體傳輸、打印、顯示和網(wǎng)絡(luò)連接等設(shè)備比較而言，鍵盤這一計(jì)算機(jī)必備的輸入設(shè)備卻沒有發(fā)生大的變化。從早期的IBMPC機(jī)的85K的鍵盤到現(xiàn)在的101K標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，在鍵盤布局和操作方式方面一直在沿襲基于機(jī)械制造技術(shù)的英文打字機(jī)(2)。在這種形式下的鍵盤只有擊鍵動作轉(zhuǎn)化為輸入信號，人手的其他動作未能加以利用。盡管隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大，鍵盤功能也進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)充，同時(shí)也不斷有人在進(jìn)行各種改進(jìn)，但其基本形式，尤其是操作方式并沒有實(shí)現(xiàn)根本性變革。目前的101K標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及其改進(jìn)產(chǎn)品盤面大，需要雙手操作，其適宜操作的高度低辦公桌，所以需要象打字機(jī)一樣在專用的臺面上以固定姿勢操作，同時(shí)其盤面布局和擊鍵動作也還在基本沿用打字機(jī)的方式。由于其基本形式的局限，使得這種類型的鍵盤還存在若干不足并難以改進(jìn)，如按鍵字符固定，上檔字符輸入不便，100多個(gè)按鍵只有少數(shù)不需要看盤找鍵；字符容量小，直接輸入的符號只有47個(gè)，連同Shift鍵和Caps Lock鍵切換，能輸入的符號也不過94個(gè)，導(dǎo)致不少常用符號需使用鼠標(biāo)在操作界面上查找；無法通過屏幕顯示來指示輸入，等等。
本發(fā)明所涉及的鍵盤裝置其基本外觀和結(jié)構(gòu)均不同于公知的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及其改進(jìn)形式，這種形式上的改變可以形成一種不同于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的輸入方法，使得計(jì)算機(jī)鍵盤輸入從功能和操作便捷方面都得到進(jìn)一步改善成為可能。
3、本發(fā)明的目的及實(shí)現(xiàn)目的的思路本發(fā)明的目的及實(shí)現(xiàn)目的的思路是設(shè)計(jì)一種鍵盤裝置及其配套軟件組成的鍵盤系統(tǒng)，使手掌帶動鍵盤轉(zhuǎn)動成為一種輸入信號，在手指擊鍵時(shí)用這種信號來進(jìn)行多種輸入字符的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)同一鍵位輸入多種字符的功能。由于手掌帶動鍵盤轉(zhuǎn)動與手指擊鍵互不干擾，就使得操作更為流暢和便捷。由于同一鍵位可以輸入多種字符，就能大幅度減少鍵盤的按鍵數(shù)目和鍵盤體積，直到可以單手操作并可以輕松地帶動鍵盤轉(zhuǎn)動；這一特點(diǎn)加上特殊的按鍵設(shè)計(jì)可增設(shè)鼠標(biāo)功能。由于上述設(shè)計(jì)從根本上改變了鍵盤的按鍵布局形式和和一個(gè)按鍵只可直接輸入一個(gè)字符的輸入方式，再進(jìn)一步利用計(jì)算機(jī)本身強(qiáng)大的信息處理能力，能夠使由鍵盤輸入的字符得到充分?jǐn)U展；為使這一功能更具實(shí)用價(jià)值，就需要設(shè)置用戶對字符自定義的功能，以便滿足不同用戶的個(gè)性需求。此外由于同一鍵位所代表的字符眾多，既難記，也無法在鍵位上一一標(biāo)識，所以需要設(shè)置當(dāng)前待輸入字符顯示功能，即在屏幕上開設(shè)鍵位顯示窗口，把當(dāng)前字符顯示在相應(yīng)鍵位上起到指示輸入的作用，這樣利于手眼配合，使操作更容易掌握。
4、發(fā)明內(nèi)容發(fā)明的內(nèi)容由以下的具體實(shí)施例及其附圖給出。
4.1鍵盤裝置的基本形式與結(jié)構(gòu)對照附圖附

圖1是鍵盤裝置的透視圖，該圖給出了鍵盤裝置的外觀，其大小與人手相當(dāng)，具體產(chǎn)品可提供不同型號供用戶選擇。附圖2、3是鍵盤裝置的3個(gè)投影圖，這3張附圖是鍵盤裝置閑置時(shí)的狀態(tài)。按照鍵盤裝置工作時(shí)相對操作者的方位，下文所指的前、后、左、右、上、下分別為主視圖的右邊、左邊、正面、后面、上方、下方。如附圖所示，鍵盤裝置由鍵盤(1)、底盤(2)、掌托(3)、2個(gè)滾輪(5)組成，各部件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、相互關(guān)系和工作狀態(tài)如下(1)底盤和2個(gè)滾輪裝在鍵盤的下面，鍵盤裝置置于工作平面(桌面)，操作時(shí)底盤不動，鍵盤在底盤和滾輪的承載下，通過手掌帶動可在平面上以底盤中心為軸心轉(zhuǎn)動，即底盤為鍵盤轉(zhuǎn)動的參照物，滾輪則可減小鍵盤轉(zhuǎn)動阻力。鍵盤和滾輪的轉(zhuǎn)動均可驅(qū)動鍵盤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換元件或鼠標(biāo)的移動元件。
(2)掌托位于鍵盤上方的后半部，在接近后端的部位由內(nèi)置的轉(zhuǎn)軸(8)和可向下壓縮的彈性元件與鍵盤連接，通過手掌的按壓可相對鍵盤作垂直方向轉(zhuǎn)動。掌托造型設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在操作時(shí)，手腕位于鍵盤后端，手掌自然放置其上，掌托上部的曲面與掌心相貼合，此時(shí)中指根部恰好被夾在掌托前端的2個(gè)指卡(4)之間。鍵盤裝置閑置時(shí)，掌托可通過內(nèi)置機(jī)構(gòu)將其鎖定在下限位置，操作時(shí)彈起。操作時(shí)腕部不移動，這樣在手指敲擊前端擊點(diǎn)時(shí)自然伸開，手掌隨之將掌托按下，反之則彈起。附圖3為手與掌托活動狀態(tài)的示意圖，同時(shí)也給出了手掌在鍵盤上的位置。其中a圖為掌托鎖定狀態(tài)，b、c、d、e、f圖分別為中指在各個(gè)位置擊鍵時(shí)的狀態(tài)。掌托位置的上限為敲擊中指后鍵(16)時(shí)的位置，如圖4f所示。這樣在操作過程中，掌托不離開手掌，手掌左右轉(zhuǎn)動時(shí)通過中指帶動指卡使鍵盤隨之轉(zhuǎn)動。
(3)鍵盤上裝有一組(14個(gè))按鍵(9-22)，在實(shí)際產(chǎn)品中按鍵數(shù)可能有所增減。按鍵名稱及鍵位代號見表1。盤面按附圖所示的方式布局，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是用上文所述、也是本說明書所給出的手掌位置操作，每個(gè)手指對應(yīng)2到3個(gè)按鍵，除鍵9、12、19、22外各手指的對應(yīng)鍵均按其伸屈方向布置，因此這些鍵均可只通過手指的伸屈來找到所需鍵位。所有鍵位都無需通過移動手掌和看鍵盤來尋找。鍵13、15、17是3個(gè)長條形按鍵，分別由食指、中指和無名指操作，每鍵有前、中、后三個(gè)鍵位，是鍵盤裝置的高頻鍵，其余每個(gè)按鍵一個(gè)鍵位。因此鍵盤有20個(gè)鍵位。
表1按鍵鍵名、鍵位代號
(4)在鍵盤的右側(cè)(3)裝有兩組指示燈(6、7)，其中6為鍵區(qū)指示燈，7為盤位指示燈，用來指示鍵盤系統(tǒng)當(dāng)前所處鍵區(qū)和盤位。
4.2鍵盤系統(tǒng)的設(shè)置和功能本發(fā)明所涉及的鍵盤系統(tǒng)是由具有上述特征的鍵盤裝置和配套電路、程序及操作方法組成的。由于在電路和程序方面相關(guān)技術(shù)資源非常豐富，所以能達(dá)到系統(tǒng)需要的解決方案會有多種選擇；同時(shí)本發(fā)明具有廣泛的適用性，實(shí)際產(chǎn)品會隨所配的計(jì)算機(jī)或產(chǎn)品檔次、使用場合不同而使所需技術(shù)條件也有所不同，而這些也將主要反映在電路和程序上。因此，為了在具體實(shí)施時(shí)在選擇相關(guān)應(yīng)用技術(shù)上更具靈活性，本專利將不對電路和程序的具體技術(shù)方案做出規(guī)定，在使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠予以實(shí)施的原則下，僅涉及其必要的特征、所表現(xiàn)的功能以及特有的工作方法。下面將按上述原則對鍵盤系統(tǒng)的功能和操作方法，以及與此相關(guān)的鍵盤裝置其他構(gòu)造和工作情況作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所涉及的輸入方法其基本特點(diǎn)在于利用鍵盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生轉(zhuǎn)換信號，使得鍵盤從一個(gè)位置轉(zhuǎn)動到另一個(gè)位置時(shí)，在同一鍵位可輸入不同的字符。實(shí)現(xiàn)這一輸入方法并使之可操作是由鍵盤系統(tǒng)的一系列設(shè)置及其功能形成的。
4.2.1字符位矩陣的設(shè)置在鍵盤系統(tǒng)中需要通過程序建立一個(gè)虛擬的鍵盤，虛擬鍵盤為一字符位矩陣，這個(gè)矩陣既表現(xiàn)為鍵盤發(fā)出的操作信號與輸入計(jì)算機(jī)的內(nèi)容之間的交換平臺，也表現(xiàn)為用戶與鍵盤系統(tǒng)進(jìn)行交流的平臺。矩陣中的每一個(gè)點(diǎn)設(shè)置為一個(gè)可定義輸入字符的字符位，它的每一行對應(yīng)一個(gè)鍵盤上的鍵位，代表該鍵位所能輸入的字符；它的每一列對應(yīng)一個(gè)“盤位”，代表一種轉(zhuǎn)換狀態(tài)。矩陣與實(shí)際操作關(guān)系是轉(zhuǎn)動鍵盤就是在轉(zhuǎn)換盤位，鍵盤置于某一盤位，就是矩陣中該盤位的對應(yīng)列被選而置于當(dāng)前狀態(tài)；此時(shí)敲擊鍵位，就是該行被選，行與列交點(diǎn)的字符位上定義的字符就被輸入。
盤位是由鍵盤對底盤的相對位置來確定的。在實(shí)際操作中，人手由于受腕關(guān)節(jié)活動能力所限，在擊鍵的同時(shí)帶動鍵盤轉(zhuǎn)動的角度是有限的。在手臂不動的情況下，手掌沿水平方向轉(zhuǎn)動的角度約為60°，所以轉(zhuǎn)換盤位的轉(zhuǎn)動要在這個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行。為了盤位轉(zhuǎn)換的操作便于掌握，每個(gè)盤位需占用一定的角度。本實(shí)例每個(gè)盤位占8°，設(shè)置了7個(gè)盤位，也就是說這7個(gè)盤位之間可以直接相互轉(zhuǎn)換。在矩陣中，這7個(gè)可以相互直接轉(zhuǎn)換的盤位所對應(yīng)的7列所組成的子矩陣在本說明書中被稱作虛擬鍵盤的“鍵區(qū)”。可以看出，在實(shí)際操作中，除了需要規(guī)定轉(zhuǎn)換盤位的操作，即在矩陣中選列外，還需要規(guī)定轉(zhuǎn)換鍵區(qū)——即選子矩陣的操作。
在本實(shí)施例中，虛擬鍵盤有3個(gè)鍵區(qū)，每個(gè)鍵區(qū)有7個(gè)盤位，即字符位矩陣分為3個(gè)子矩陣，每個(gè)子矩陣為7列、20行(與鍵盤的20個(gè)鍵位對應(yīng))，因此矩陣為20行21列，共有420個(gè)字符位，見表2。在實(shí)際產(chǎn)品中還可以通過建立子矩陣再增加鍵區(qū)、擴(kuò)充字符位以進(jìn)一步擴(kuò)大鍵盤系統(tǒng)的容量。每個(gè)字符位可以定義一個(gè)字符，為了方便操作，同一字符可以在多個(gè)字符位上定義。在表2中已定義的為默認(rèn)字符，是標(biāo)準(zhǔn)鍵盤可輸入的字符，其余空格為待定義的字符位。
4.2.2字符、盤位、鍵區(qū)及其操作功能字符是手指敲擊鍵位所對應(yīng)的輸入內(nèi)容，一次擊鍵輸入一個(gè)字符。在本發(fā)明中，其內(nèi)容可以是一般的鍵盤符號、操控指令，也可以是由用戶自定義的其他內(nèi)容。
鍵盤每轉(zhuǎn)換一個(gè)盤位，鍵位對應(yīng)的當(dāng)前字符被更換一次。最中間的4號盤位為優(yōu)先盤位，鍵盤每次啟動，鍵盤系統(tǒng)將自動設(shè)置在該盤位，以后向左轉(zhuǎn)動依次為3號盤位、2號盤位、1號盤位，向右依次為5號盤位、6號盤位、7號盤位。附圖4為盤位示意圖(圖中的刻度為假想)，下圖為鍵盤相對位置，上圖為該盤位相應(yīng)鍵位的當(dāng)前字符，也是屏幕顯示的內(nèi)容。該圖具體表示本實(shí)例鍵盤系統(tǒng)處于鍵區(qū)II的4號盤位(a圖)和6號盤位(b圖)時(shí)的狀態(tài)。
本實(shí)例設(shè)置了3個(gè)鍵區(qū)，I為自定義區(qū)，II為字母符號區(qū)，III為功能鍵區(qū)。有兩種轉(zhuǎn)換方式，一是設(shè)定專用轉(zhuǎn)換鍵位或字符，一是將盤位超限轉(zhuǎn)動如鍵盤系統(tǒng)處于鍵區(qū)II，則轉(zhuǎn)動鍵盤向左超過1號盤位，則進(jìn)入鍵區(qū)I的1號盤位；向右超過7號盤位，則進(jìn)入鍵區(qū)III的7號盤位。
鍵盤系統(tǒng)的盤位轉(zhuǎn)換信號可由鍵盤與底盤或鍵盤與滾輪之間的相對運(yùn)動驅(qū)動轉(zhuǎn)換元件給出。兩種運(yùn)動及其所驅(qū)動的轉(zhuǎn)換元件都不設(shè)死點(diǎn)，即均可自由轉(zhuǎn)動，盤位的起始點(diǎn)由鍵盤系統(tǒng)啟動時(shí)的盤位自動設(shè)置為最中間的優(yōu)先盤位來確定，鍵區(qū)則是上次使用的鍵區(qū)。轉(zhuǎn)動幅度超過盤位限則轉(zhuǎn)換為與原鍵區(qū)相鄰的另一鍵區(qū)(見上)，更大的幅度為無效操作(4)。在盤位轉(zhuǎn)換功能上有3個(gè)特點(diǎn)(1)自動置中如上所述，在本實(shí)例中每個(gè)鍵位所的占鍵盤轉(zhuǎn)動角度為8°，也就是說每個(gè)盤位有8°的活動范圍，超過這8°就會轉(zhuǎn)換到另一個(gè)鍵位。在實(shí)際操作中，每次擊鍵后鍵盤系統(tǒng)就會把盤位自動置于這個(gè)盤位的中點(diǎn)，這就是自動置中。如果要轉(zhuǎn)換盤位，就需要向左或向右轉(zhuǎn)動4°以上，如果要轉(zhuǎn)換的盤位與原盤位相鄰，則轉(zhuǎn)動幅度R為4°＜R＜8°；如果中間隔有n個(gè)盤位相鄰時(shí)n＝0)，則有(1+2n)*4°＜R＜(1+n)*8°。
這一功能可以避免因在同一盤位多次擊鍵后造成不需要的自動轉(zhuǎn)換。
(2)超位換區(qū)此功能已在“鍵區(qū)”說明中做了詳細(xì)表述。這里需要補(bǔ)充的是若超位幅度大于8°則直接轉(zhuǎn)換到下一個(gè)鍵區(qū)，如1號鍵區(qū)與3號鍵區(qū)之間的直接轉(zhuǎn)換；若無鍵區(qū)可換則為無效操作，如1號鍵區(qū)向左轉(zhuǎn)動或3號鍵區(qū)向右轉(zhuǎn)動。
(3)隨時(shí)歸位由于有自動置中功能的累積誤差或經(jīng)多次超位換區(qū)，盤位的實(shí)際位置會發(fā)生變化，為了能夠恢復(fù)到合適的位置以便操作，需要有隨時(shí)歸位功能。為此在掌托的鎖定位設(shè)一歸位點(diǎn)，按下掌托盤位自動回復(fù)到本鍵區(qū)的優(yōu)先盤位。
4.2.3掌托的操作功能在本實(shí)例中，13、15、17鍵各有3個(gè)鍵位，這3個(gè)鍵位之間的轉(zhuǎn)換是由置于鍵盤和掌托之間的轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)的，方法如上文所述，手指在分別擊打上、中、下3個(gè)鍵位時(shí)相應(yīng)掌托的位置也不同，因而隨之實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。在實(shí)際產(chǎn)品中如不設(shè)鼠標(biāo)功能，也可以各分為3個(gè)按鍵。不過由于這9個(gè)鍵位是高頻鍵位，如果分為開在快速擊鍵時(shí)易誤擊在兩鍵中間，反而造成輸入兩個(gè)字符，使用電路轉(zhuǎn)換可以避免這種情況發(fā)生。
掌托除了具有鍵位轉(zhuǎn)換功能外還有一個(gè)上文所述的鎖定點(diǎn)，在該點(diǎn)上端為歸位點(diǎn)，放開后仍彈起，實(shí)現(xiàn)盤位的隨時(shí)歸位功能；從歸位點(diǎn)加大力度下壓，機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)將其鎖定在該位置，鍵盤系統(tǒng)關(guān)閉，如附加鼠標(biāo)功能則可轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)器；再次按動則鎖定機(jī)構(gòu)脫鉤，掌托彈起，鍵盤系統(tǒng)重新開啟。
4.2.4鼠標(biāo)功能鍵盤裝置采用本實(shí)施例的形式，能很容易地為鍵盤系統(tǒng)增加鼠標(biāo)功能配置相關(guān)的電路和程序，可將掌托的鎖定狀態(tài)設(shè)為鼠標(biāo)狀態(tài)，或在鍵盤上設(shè)置轉(zhuǎn)換鍵轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)狀態(tài)。中指鍵(15)和無名指鍵(17)制造為滑動觸摸器，分別控制滾動標(biāo)和鼠標(biāo)的Y方向，鍵盤轉(zhuǎn)動控制鼠標(biāo)的X方向；食指鍵13設(shè)為鼠標(biāo)左鍵，其他鍵設(shè)為右鍵(5)。
4.2.5工作狀態(tài)指示由于每個(gè)鍵位在字符位矩陣中代表一行，在本實(shí)施例中每行有21個(gè)字符位難以一一熟記，而且若無指示，也無法知道當(dāng)前被選的是哪一列，所以鍵盤系統(tǒng)必須能指示當(dāng)前的選列情況。因此鍵盤系統(tǒng)設(shè)置了工作狀態(tài)指示功能，有兩種指示方法(1)指示燈指示鍵區(qū)指示燈(6)從上到下依次指示鍵區(qū)I、II、III，盤位指示燈從后到前依次指示1號盤位到7號盤位。在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)啟動前可通過熟記字符或?qū)φ沾蛴『玫木仃嚤韥聿僮鳌?br> (2)鍵盤系統(tǒng)通過配套程序?qū)崿F(xiàn)字符屏幕顯示。在計(jì)算機(jī)進(jìn)入操作系統(tǒng)的條件下，鍵盤系統(tǒng)開啟后，屏幕就出現(xiàn)一個(gè)窗口，程序可以把當(dāng)前盤位所對應(yīng)的矩陣列以的鍵盤面示意圖的方式顯示在對應(yīng)鍵位上，同時(shí)指示其所屬鍵區(qū)。見附圖4上圖。
4.2.6默認(rèn)字符和自定義字符為了說明書表述方便，在本實(shí)施例中給出一個(gè)默認(rèn)字符的參考方案，在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)在專門研究的基礎(chǔ)上確定一個(gè)更為合理的方案。默認(rèn)字符主要是現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤可輸入的字母、符號和功能鍵，以便與已有的操作習(xí)慣相銜接。對于原用于切換組合的Shift、Ctrl、Alt鍵來說，本可以通過直接定義其切換或組合后的輸入內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)直接輸入(如原上檔字符已定義為直接輸入字符)，但目前的應(yīng)用程序都有使用這些鍵的內(nèi)容，所以仍需要設(shè)置這些字符，不過由于本鍵盤裝置不適宜兩個(gè)鍵位同時(shí)按下，所以應(yīng)將其原來同時(shí)按下的方式改為順序按下。
鍵盤系統(tǒng)可以通過指定操作以窗口的形式打開字符位矩陣列表，選取字符位，用指定方法進(jìn)行用戶定義字符的操作。字符可是字母符號及其組合、相關(guān)鏈接、文本等。也可以根據(jù)需要增加子矩陣使鍵區(qū)增加。
5、鍵盤系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值從本發(fā)明的特點(diǎn)來看，應(yīng)用本發(fā)明開發(fā)的鍵盤系統(tǒng)使得計(jì)算機(jī)的鍵盤輸入方法發(fā)生了很大的改變，這種改變至少可以為計(jì)算機(jī)鍵盤操作的方式提供一種新的思路。就本說明書的實(shí)施例而言，與目前公知的鍵盤形式及其輸入方法比較，在實(shí)際應(yīng)用方面也具有較大的優(yōu)越性。
首先，本發(fā)明把經(jīng)過規(guī)范后的手掌動作明確地轉(zhuǎn)化為輸入信號，使人手的動作信號更為豐富，這就為豐富鍵盤輸入內(nèi)容、簡化手指動作創(chuàng)造了充分條件。因此可以極大地地減少鍵盤的按鍵數(shù)和手指擊鍵時(shí)的動作幅度，這樣既可使鍵盤體積大大減小，也使手指尋找鍵位更加方便準(zhǔn)確，從而使操作更為便捷。
鍵盤裝置的單手操作和小巧的體積，可使其只要有一個(gè)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤面積一半大的平面和手掌可及的位置即可操作，不必需要專用的鍵盤平臺，也不必限制操作姿勢，使鍵盤操作更為輕松。
單手操作可以把另一只手騰出來，這對鍵盤操作與其他操作要頻繁進(jìn)行交叉作業(yè)的工作來說，可以提高工作效率。如文本輸入，一只手可以用來編輯和處理手稿；程序編寫，一只手可以記錄一些要點(diǎn)；窗口服務(wù)，一只手可以用來處理票據(jù)，等等。
自定義功能不但可以根據(jù)計(jì)算機(jī)的使用場合設(shè)置專用輸入項(xiàng)目使之一鍵輸入(如銀行、郵政等窗口服務(wù)的專用項(xiàng)目，程序中的常用語句)，也可為新的漢字輸入技術(shù)提供自由平臺，不必再局限于僅可使用26個(gè)英文字母鍵位，也可為游戲提供新的操縱方式。增加鼠標(biāo)功能后，可方便實(shí)現(xiàn)的鍵盤—鼠標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以為更多的應(yīng)用領(lǐng)域增加新的輸入和操控方法。
(1)為表述方便，本說明書所示“計(jì)算機(jī)鍵盤裝置”或簡稱“鍵盤裝置”是指這一裝置的全部硬件及電路構(gòu)成，“鍵盤”是專指其中的鍵盤部分(附圖件號1)；所示“計(jì)算機(jī)鍵盤輸入系統(tǒng)”或簡稱“鍵盤系統(tǒng)”是指本發(fā)明所涉及的鍵盤裝置和配套程序、工作方法等軟件組成的系統(tǒng)。
(2)對于機(jī)械式英文打字機(jī)(簡稱打字機(jī))而言，從鍵盤的信號輸入到字頭打印到紙上這一過程是靠機(jī)械裝置的動力傳遞完成的，所以它的設(shè)計(jì)形式和功能就不可避免地受到了機(jī)械裝置固有特點(diǎn)的限制。如手指擊鍵需要一定的力量和幅度，所以每個(gè)按鍵就需要占據(jù)一定的空間，以防相互干涉；為了盡可能簡化機(jī)構(gòu)和易于制造并保證工作的可靠性，每個(gè)常用字符都需要對應(yīng)一個(gè)按鍵，這樣就需要有安排一定數(shù)量的按鍵，進(jìn)而需要相應(yīng)大小的鍵盤；如果按鍵太多，超過雙手覆蓋范圍，會使找鍵困難，則又使鍵盤容量受到限制。此外機(jī)械裝置還有反應(yīng)慢、實(shí)現(xiàn)一鍵多字符困難、無法顯示輸入狀態(tài)等。所以說打字機(jī)的鍵盤形式完全是機(jī)械制造技術(shù)條件限定下的產(chǎn)物，在這種形式下只有擊鍵動轉(zhuǎn)作化為輸入信號，人手的其他動作未能加以利用。
(3)如果是右手鍵盤則為左側(cè)，以便觀察。
(4)這類似于鼠標(biāo)方式操作系統(tǒng)啟動時(shí)鼠標(biāo)位于屏幕中間，向外拖動到屏幕邊緣時(shí)再向外拖則是無效操作。
(5)這里所說的左鍵右鍵的功能是按目前鼠標(biāo)的定義，及右手鼠標(biāo)的左右鍵的功能。
表2字符位矩陣列表
權(quán)利要求
1.一個(gè)由鍵盤(1)、底盤(2)、掌托(3)、2個(gè)滾輪(5)組成的、供單手使用——即用左手或右手一只手進(jìn)行輸入操作的計(jì)算機(jī)鍵盤裝置，本案提供的說明書是按左手用鍵盤進(jìn)行說明的，其對稱設(shè)計(jì)就是右手用鍵盤；本專利的權(quán)利要求不區(qū)別左手和右手——其特征是(1)底盤和2個(gè)滾輪裝在鍵盤的下面，底盤相對放置裝置的平面位置固定，鍵盤在底盤和滾輪的承載下通過外力作用可在平面上以底盤中心為軸心轉(zhuǎn)動；(2)掌托位于鍵盤上方，由內(nèi)置的轉(zhuǎn)軸(8)和可向下壓縮的彈性元件與鍵盤連接，在外力的作用下可相對鍵盤在垂直方向做一定幅度的轉(zhuǎn)動；(3)鍵盤裝有一組按鍵(9-22)，和2組指示燈(6、7)。
2.按權(quán)利要求1規(guī)定的計(jì)算機(jī)輸入裝置及其配套電路、程序組成的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)，其特征是利用鍵盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生轉(zhuǎn)換信號，使得鍵盤從一個(gè)位置轉(zhuǎn)動到另一個(gè)位置時(shí)，在同一鍵位可輸入不同的字符；利用鍵盤可轉(zhuǎn)動和長條形按鍵的特有設(shè)計(jì)增加鼠標(biāo)功能。
3.按權(quán)利要求1規(guī)定的計(jì)算鍵盤裝置，其掌托特征是(1)外觀造型的特點(diǎn)為在手掌自然放置其上時(shí)與手心貼合，中指根部夾于2個(gè)指卡(4)之間，從而使鍵盤可跟隨手掌沿水平方向的轉(zhuǎn)動；(2)在彈性元件的作用下，當(dāng)手指伸開擊鍵時(shí)掌托隨之被手掌按下，手指屈起擊鍵時(shí)掌托隨手掌抬起而彈起(向上轉(zhuǎn)動)，因而手指在擊鍵時(shí)屈起和伸開的程度不同掌托可轉(zhuǎn)動到的置的高低也隨之不同，且在手指擊鍵狀態(tài)下無論掌托在什么位置，中指均不脫離指卡；(3)彈性元件可使掌托在自由位置時(shí)向上轉(zhuǎn)動到極限位置，該位置保證在使用屈指動作擊鍵時(shí)仍能與手掌貼合，中指不脫離指卡；(4)掌托可在手掌的按壓下達(dá)到下限位置，該位置有內(nèi)置的鎖定機(jī)構(gòu)將其鎖定在該位置，再次按壓時(shí)鎖定機(jī)構(gòu)脫鉤，掌托彈起；(5)掌托隨手掌位置轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動一組內(nèi)置的電路轉(zhuǎn)換元件。
4.按權(quán)利要求1和3規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤裝置，其特征是操作時(shí)手掌自然放在手心與掌托貼合、中指根部夾于2個(gè)指卡之間的位置上，手腕位于鍵盤后端，手指位于鍵盤前部。
5.按權(quán)利要求1、3和4規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤裝置，其鍵盤特征是(1)按給出的手掌位置操作，每個(gè)手指對應(yīng)若干個(gè)按鍵，除兩邊和側(cè)面的幾個(gè)按鍵(9、12、19、22)外各手指的對應(yīng)鍵均按其手指伸屈方向布置，這些鍵均可只通過手指的伸屈來找到所需鍵位；(2)沿食指、中指和無名指伸屈方向各設(shè)1個(gè)長條型按鍵，每個(gè)長條型按鍵設(shè)置前、中、后3個(gè)鍵位，由手指擊按不同鍵位時(shí)掌托處于不同位置、其所驅(qū)動的轉(zhuǎn)換電路處于不同狀態(tài)所決定；(3)其余各按鍵每個(gè)按鍵1個(gè)鍵位。
6.按權(quán)利要求1、2和4規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)，其特征是計(jì)算機(jī)鍵盤裝置中內(nèi)置的電路轉(zhuǎn)換元件與鍵盤相對底盤的轉(zhuǎn)動或鍵盤轉(zhuǎn)動時(shí)滾輪相對鍵盤的轉(zhuǎn)動聯(lián)動，轉(zhuǎn)動一個(gè)角度轉(zhuǎn)換一個(gè)盤位，在操作時(shí)手掌可轉(zhuǎn)動范圍(約60°)設(shè)置一組(若干個(gè))可直接相互轉(zhuǎn)換的盤位，鍵盤鍵位上當(dāng)前可輸入的字符由盤位狀態(tài)確定。
7.按權(quán)利要求2和6規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)，其特征是通過電路和程序建立一個(gè)虛擬的鍵盤，虛擬鍵盤為一字符位矩陣，這個(gè)矩陣既表現(xiàn)為鍵盤發(fā)出的操作信號與輸入計(jì)算機(jī)的內(nèi)容之間的交換平臺，也表現(xiàn)為用戶與計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)進(jìn)行交流的平臺，其組成及其與操作之間的關(guān)系是(1)矩陣的點(diǎn)為字符位，每一字符位可定義一個(gè)代表一項(xiàng)輸入內(nèi)容的字符；(2)矩陣由若干子矩陣組成，每一子矩陣為一個(gè)鍵區(qū)；(3)子矩陣的列與可直接相互轉(zhuǎn)換的一組盤位相對應(yīng)，矩陣的行與鍵盤裝置上鍵位相對應(yīng)；(4)在實(shí)際操作中鍵區(qū)轉(zhuǎn)換由指定操作來完成，在矩陣中表現(xiàn)為對子矩陣的選??；(5)在同一鍵區(qū)內(nèi)，轉(zhuǎn)動鍵盤轉(zhuǎn)換盤位在矩陣中表現(xiàn)為選列，按擊鍵位表現(xiàn)為選行，屬于被選行列的字符位上所定義的字符被輸入。
8.按權(quán)利要求1和7規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)，其特征是可實(shí)現(xiàn)如下功能(1)可以通過指定操作以窗口的形式打開字符位矩陣列表，選取字符位，用指定方法進(jìn)行用戶自定義字符的操作。字符可以是字母符號及其組合、操作或控制功能、相關(guān)鏈接、文本等；也可以根據(jù)需要增加子矩陣使鍵區(qū)增加。(2)按鍵盤上鍵位的排列方式顯示當(dāng)前被選列上的字符；(3)用指示燈(6)指示當(dāng)前鍵區(qū)和(7)指示當(dāng)前盤位。
9.按權(quán)利要求1和2規(guī)定的計(jì)算機(jī)鍵盤系統(tǒng)，其特征是增加鼠標(biāo)功能的方式為(1)通過指定的功能轉(zhuǎn)換操作將鍵盤裝置設(shè)置為鼠標(biāo)狀態(tài)；(2)將鍵盤轉(zhuǎn)動設(shè)置為鼠標(biāo)X方向移動；(3)3個(gè)長條鍵中的2個(gè)安裝滑動觸摸元件，將相應(yīng)手指在長條鍵上的前后滑動觸摸分別設(shè)置為鼠標(biāo)Y方向移動和滾動標(biāo)移動；(4)指定其他操作方便的鍵為鼠標(biāo)左、右點(diǎn)擊鍵，也可新增具有其他功能的鼠標(biāo)按鍵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種供單手使用的多功能計(jì)算機(jī)鍵盤裝置以及相關(guān)和軟件組成的系統(tǒng)。裝置由鍵盤、底盤、掌托、滾輪以及其他機(jī)構(gòu)和電路元件組成，該系統(tǒng)利用鍵盤在底盤上轉(zhuǎn)動來產(chǎn)生轉(zhuǎn)換信號，使得鍵盤從一個(gè)位置轉(zhuǎn)動到另一個(gè)位置時(shí)，在同一鍵位可輸入不同的字符；利用鍵盤可轉(zhuǎn)動和長條形按鍵的特有設(shè)計(jì)可以增加鼠標(biāo)功能。通過程序可在操作界面上顯示鍵盤的當(dāng)前字符來指示操作，可以由用戶自定義字符，可使鍵盤系統(tǒng)的字符容量擴(kuò)大。
文檔編號G06F3/023GK1529222SQ20031011174
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者陳保元 申請人:陳保元