單手計算機鍵盤的製作方法

2023-10-08 10:11:19 2

專利名稱：單手計算機鍵盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以方便數字及數字系統編碼為主的單手鍵盤，屬於計算機鍵盤技術領域。
計算機鍵盤是計算機的主要外設之一，它是一種輸入裝置，通過鍵盤的一組按鍵開關向主機輸入信息。
計算機鍵盤是由一外殼，具有定義內容的鍵帽，按鍵開關，根據操作需要設計的由單片機，存儲器、時鐘、機板、與主機相連的帶有永久性屏蔽的電纜及軟體構成。其工作原理(以AT鍵盤為例)是以鍵盤內的單片機(8049、8751)負責對按矩陣形式排列的鍵位相交開關進行行或列的掃描，當鍵按下去後，其按鍵的交點接通，即開關點接通，接通點為低電平，其它非接通點為高電平，經掃描後的信號由單片機以串行或並行方式送到主機上去。按矩陣形式排列的開關點，即按鍵開關，是根據操作需要以ASCII代碼定義的內容。例如、1F/9F定義為A，在計算機作業系統中把定義好的編碼通過鍵盤開關實現了人與機之間的操作，即當人按下某一個鍵盤開關，例如A，通過鍵盤的一串行接口輸入到計算機中，計算機系統通過監視器顯示「A」。當人操作時，通過按鍵開關發送出一系列的命令、字母、數字，計算機系統對它們進行顯示、處理、編排，完成了人與計算機之間的對話。
計算機鍵盤是人與計算機對話的最主要途徑，它將隨著計算機技術的發展，應用的普極與廣泛而提出新的要求。計算機硬體的運行速度、內存空間、數據交換與通信能力等主要技術指標和軟體的功能與水平已為計算機操作提供了良好的條件，如何提高人與計算機對話的速度、能力和方便程度是對計算機鍵盤進行改進的課提，特別是在以數字輸入為主的應用領域，例如計算機在財務、金融方面的應用。根據本人在計算機應用方面的經驗發現目前使用的計算機標準鍵盤及計算器式數字附鍵盤對於以數字為主的輸入影響輸入的速度、方便程度，從而啟發了本人對計算機鍵盤改進的思想。
目前普遍使用的計算機標準鍵盤主要以傳統打字機鍵區布局，安排在鍵盤的左邊，中間偏又有一個區域是一些屏幕編輯用的功能和光標控制鍵，又邊主要是供數字用的計算器式鍵盤，自定義功能鍵安排在整個鍵盤的上方。這種鍵盤的設計主要是為了滿足計算機全部功能的操作需要和方便以文字字母輸入為主的操作，而且需要雙手。另外目前使用單獨分開的計算器式鍵盤可以單手操作但只有數字無輔助功能不適宜屏幕操作。為了克服這種鍵盤針對以數字輸入為主的操作存在的缺點，本發明的目的是為滿足一種輸入方法而提供一種方便數字操作的單手鍵盤。
本發明的鍵盤是從滿足有效輸入的觀點出發，首先對數字輸入操作過程的一般習慣、輸入功能的基本要求、以數字操作為主的行業特點、鍵位的使用頻率、輸入內容之間的內在關係進行研究和總結基礎上，針對目前使用標準鍵盤構成的基礎是由於受到西文打字機輸入方法習慣和數字計算器流行的影響而產生的這種鍵盤概念進行分析，認為一種鍵盤的設計首先必須以整體考慮的輸入方法為前提而產生。即本發明的鍵盤是為一種輸入方法服務的。
本發明鍵盤所依賴輸入方法構想的第一要素是建立以圍繞數字操作為中心，根據試驗安置鍵位以使輸入數字最適合於手形習慣；其二是根據屏幕操作的要求，在發送命令，光標移動以及屏幕編輯時安置所需鍵位；第三根據所需鍵位的使用頻率優先安置鍵位。根據以上3點要求，並考慮輸入內容的內在層次要求，建立了第一滿足數字需要的第一狀態和在第一狀態下的數字鍵位安排的合理性與輔助鍵位方便操作的優先次序和布局；同樣建立第二層次及第三層次等。綜上所述的構想，本發明建立了本輸入方法的基本框架是建立第一輸入狀態、第二輸入狀態等來使輸入按輸入內容和輸入功能劃分以使輸入操作在滿足基本要求的同時使操作速度最快、最方便並適合於單手。因此，這裡所講的輸入方法是在以單手操作的前提下把輸入按輸入內容及操作所需的功能合理地安排在一個操作面上構成了一種輸入狀態(例如如

圖1所示的數字狀態)和在一種狀態下的操作有一個內容中心及輔助操作的輔助功能。當然作為一種輸入方法包括指位的移動使用和所要求鍵位安排的優先次序，這個問題已考慮在本發明的鍵位分布中，如圖所示在數字狀態下的左(Left)又(Right)移動鍵的安排是考慮配合數字輸入時它的使用頻率最高及以數字輸入內在關係最密切，因此它的鍵位安排離數字鍵位最近和手指移動較方便的位置。總之，本發明的鍵盤是為了實現一個方便數字輸入總體構想的輸入方法而發明的鍵盤，它所採用的方法和鍵位的安排包含其輸入方法主體思路，是這種輸入方法實現的具體體現。
本發明的鍵盤是通過對實際數字輸入和屏幕具體操作與現有鍵盤技術的研究，採取狀態轉換方式實現的把標準鍵盤所有內容達到單手操作。所謂狀態轉換方式是指通過按狀態轉換鍵實現鍵位內容的轉換。當按下數字狀態鍵時，鍵盤內容如圖1所示，當按下英文狀態時，鍵盤內容如圖2所示。之所以採用狀態鍵方式是因為操作方便和現有鍵盤技術實現較為簡單。當然也可以採取其它方式實現鍵位內容的轉換，但從現有鍵盤技術和操作的角度，這種方式最合理。換言之，本發明最主要的關鍵是通過對鍵位分布構思以創造一種適合於單手操作的操作方式，這種方式以使以數字輸入達到最快、最方便、適合盲打的，能夠方便配合數字輸入的光標移動、發送命令及屏幕編輯的輸入方法實現。即為了實現以輸入數字為主的操作概念而尋找的途徑。通過對鍵位分布的研究，結合現有計算機的硬體與軟體操作的要求而構想以設立狀態轉換鍵來實現計算機鍵盤的重疊，以適合用單手輸入數字並能夠在方便光標移動、發送命令及屏幕編輯的同時也能夠輸入英文及漢字。總之，本發明的鍵盤是為了方便輸入而對鍵盤鍵位分布及利用狀態轉換方式而構想的新型模式鍵盤。
本發明鍵盤的模式是採取儘量少的按鍵開關，把標準鍵盤根據數字輸入方法所需基本操作的輸入、命令及屏幕編輯要求拆成三個最主要部分，(例如如圖1、2、3所示的本發明鍵盤的實例)即數字狀態、英文狀態、功能狀態，實現了標準鍵盤的所有內容在一個最多只有標準鍵盤一半大小、鍵位最多只有50個開關鍵、適合於單手操作的鍵盤。這種鍵盤除具有標準鍵盤的所有功能外，為滿足本發明鍵盤所構想的輸入方法的實現，在每一種狀態下的鍵位都是按其輸入方法所需的內容布鍵，而且根據輸入方法的要求可以設置字符串狀態，漢字狀態和計算狀態等。
本發明鍵盤的實例分成五個基本狀態。這五個狀態分別為數字狀態、英文狀態、功能狀態、計算狀態、漢字狀態。這種狀態方式的實現是通過對狀態鍵的開關鍵定義實現的(鍵盤硬體設計和軟體編制是成熟技術)，其目的是使操作直觀。當然狀態的轉換也可以由計算機系統或應用軟體實現，其結果一樣，只是採取的技術手段不同。例如數字狀態可以在某一應用軟體中定義為Ctrl+F10，這種定義的不同在廣義的範圍內只是為了某一特定操作目的，而對於一個輸入方法來講狹義的範圍是為一個整體操作目的服務的，其服務目的是為實現某一操作方法的數字與文字輸入、發送命令、光標移動及屏幕編輯的科學與合理性而通過對某一開關鍵來定義以達到對整體構思的輸入方法的完成。因此，本發明鍵盤的目的是為了實現以方便數字輸入為中心構想，通過現有鍵盤技術完成這一構想而實施的具體鍵盤。
本發明的鍵盤是通過對在以數字輸入為核心的應用領域的研究，特別是對以電子表格式計算機軟體界面(如Lotus)的研究，為適合屏幕界面的有效操作，根據數字輸入頻率最高和它是輸入的核心，首先考慮數字布鍵，其次是同樣因素的回車鍵(Enter)，然後根據操作頻率、功能要求、內容分類、鍵位內容關係進行排列的是左又上下移位鍵、消除鍵、特別鍵(Esc)、翻轉鍵(Shift)等以及在按Shift的鍵同時按″a″、″b″等常用於操作的鍵，這樣經過反覆對鍵位分布的試驗建立了以數字輸入為核心的輸入方法。既滿足輸入第一需要的輸入狀態，並經過試驗在這種數字狀態下以手形布鍵(如圖1所示的實例)能夠使操作最方便和最快。其結構包括如圖1所示實例的以手形分布的數字、左(←)又(→)上(個)下(↓)(移動鍵Right、Left、Down、Up)、Page Up、Page Down、Enter、Esc、Back SPace(←消除鍵)、Space、Break、Del、Alt、Insert、Ctrl、Shift、Home、End、+、-、*、/等鍵，並且在Shift狀態下的A、B、C、\、？等鍵。這種結構的布鍵是以適合單手操作為目的的排列，是經過試驗確定適合於人體科學的手形及適合於屏幕操作的鍵位需要而設計的鍵位布局，滿足了輸入數字、發送命令及光標移動的單手操作，完成以數字輸入為核心輸入方法的需要。本發明鍵盤的數字狀態為鍵盤的主工作狀態，它是區別於標準鍵盤及單獨計算器式數字附鍵盤在技術上的主要標幟。其主要特點體現圍繞以數字輸入為核心而建立的輸入方法而打破了標準鍵盤的鍵區布局，合理的安排了數字輸入、發送命令、光標移動內在的操作關係，達到了適合於單手操作的手形所要求的鍵位分布，滿足了以方便數字輸入為核心輸入方法構想的實現；其主要功能是以達到在輸入數字時能夠在不進行狀態轉換的情況下基本滿足一般操作時的功能要求，具體地講是指進行操作時的驅動器的轉換(例如發送″a″命令)、光標移動、清除輸入的錯誤內容(例如發送″BackSpace″或″Del″)、翻頁等功能要求。本發明鍵盤主要應用於日常大量輸入數據的金融、稅收、財會和應用於數碼輸入方法操作的行業。它的主要優點在於輸入時由於鍵位布局符合人體科學減輕了大量操作的疲勞，由單手操作可以解放另一隻手同時作其它工作和由於鍵位在單手範圍並按手形布鍵可以提高輸入速度，以及由於單手鍵盤體積小放在一邊可以空出正面工作檯面方便工作。它的具體操作是根據本發明所依賴的輸入方法，首先把手的中指放置如圖所示本實例的數字「5」，母指放置在「0」的鍵位上；數字「5」為定位鍵，數字「0」為調位鍵，其餘的手自然放置在數字「3」、「7」、「.」鍵位上，定位鍵是為盲打時和固定手形設置的，調位鍵是為不同手的大小設置的以滿足定位的調整，當操作時比如輸入錯誤，食指可以放便的按取消鍵取消輸入的錯誤內容，當你操作時根據輸入指法指導或培訓要求就可以快速的操作鍵盤上所有的內容，因為本發明鍵盤的設計是根據其輸入方法設計的。
本發明鍵盤的英文狀態(如圖2所示實例)是為了輔助數字主工作狀態的工作需要，滿足在輸入時輸入英文和漢字而配置。它的應用其目的是為了解決輸入及操作過程多方面需要。它的鍵位分布是以在數字狀態的Shift狀態下的英文字母相同條件下其餘字母安排在其它位置，這樣安排主要是為了方便記憶。同樣，功能狀態(如圖3所示實例)也是出於同一目的的工作需要。它的分布主要以數字狀態下數字分布鍵位的次序相同，這樣安排一方面方便記憶，另一方面達到對稱。另外，為了加強這種輸入方式在輸入時的功能，配合數字輸入的應用範圍而設立了漢字狀態鍵。漢字狀態鍵是為了配合以編碼系統的漢字輸入，其與之配合的軟體可以在鍵盤單片機內或主機內實現。為了配合數字數據輸入的計算要求而設立了計算狀態鍵。計算狀態鍵是在輸入需要在輸入前計算的數據進行計算後直接切入到光標位置。實現方法是通過在鍵盤單片機內或主機系統設計的軟體上實現。(漢字狀態鍵或計算狀態鍵的軟體或硬體實現方法屬於成熟計術，具體操作軟體實施方法根據不同的終端編寫)綜上所述本發明鍵盤所強調的輸入方法是指為方便數字輸入而構想的輸入模式，具體的講是指把輸入分成幾種狀態並強調數字狀態是整個輸入的核心，其輸入方法要點如下(1)把操作劃分成不同的操作狀態以達到單手操作的目的，並具有標準鍵盤操作現有的所有內容和功能以達到輸入方法能夠實現所有操作的要求。
(2)以數字狀態為核心狀態，具有滿足一般屏幕操作的需要。
(3)把以輸入數字為核心的概念貫徹到鍵位操作上，按輸入頻率、操作功能要求、內容分類、鍵位內容之間關係劃分的狀態和安排的鍵位分布，使得以輸入數字為核心的輸入方法在操作時的方便程度、指位移動具有人體科學的手形要求和在操作時快速有效的輸入數字。
(4)其它操作狀態是為了輔助數字主狀態的操作，具有輸入英文字母，漢字和其它在輸入時要求的操作內容和功能。
(5)本輸入方法利用現有的成熟鍵盤技術來實現，除狀態轉換鍵和用漢字標明的鍵(其鍵盤技術為成熟技術)屬於本發明鍵盤的自定義鍵，其它的鍵位內容的定義與標準鍵盤相同。
(6)本發明鍵盤輸入方法的指法雖然根據鍵位分布的改變與個人的習慣有所不同，但基本上以手形特徵為基礎，這是這種輸入方法構想的基本前提，以滿足一般的操作規律要求，不需要特別訓練；這裡指的輸入方法屬於總體構想，泛指一般輸入原則的基本要求。
(7)本發明鍵盤輸入方法強調從狀態劃分到具體的鍵位分布和一般的指法是一個邏輯的概念，強調由大到小層次的方法構成，是本發明鍵盤所依賴的發明思想基礎。
本發明鍵盤是實現上述輸入方法要求的具體鍵盤，在設計上體現了上述輸入方法的基本思路，其實質是鍵盤與輸入方法是相互依賴的存在關係，有了上述輸入方法才有了本發明鍵盤，有了本發明鍵盤才能實現上述輸入方法。因此本發明鍵盤是上述輸入方法的具體體現，所有以上述輸入方法設計的鍵盤是本發明的保護範圍。除本發明鍵盤實例要求的鍵位分布和狀態要求外，凡是以數字輸入為核心以手形布鍵的鍵盤，如圖4所示類型和如圖5所示的單一狀態或如圖4所示的多狀態鍵盤也是本鍵盤的變形，在本發明鍵盤上增加(如圖6所示)或減少(如圖7所示)鍵位和功能，其實質是在不同環境中對本發明鍵盤的一種應用。不同專業和環境在鍵位內容上和對鍵盤簡化的要求不同，本鍵盤給出在不同狀態下對於鍵位內容的定義只不過是為了說明的目的，在鍵盤技術上對鍵位的改變是很容易，因此本發明鍵盤如圖1所示與如圖7所示的區別只是鍵位內容、鍵位個數、鍵位分布的改變，其以數字狀態為主工作狀態及利用狀態轉換方式的原理不變，而且鍵位數量少於50個，能夠實現標準(例如101或102鍵)鍵盤的所有功能及性能。總之宗上所述本發明鍵盤體現圍繞以數字輸入為核心構造的單手鍵盤，是對傳統鍵盤從輸入方法角度進行的改變，體現了本發明鍵盤滿足以方便有效輸入數字為指導思想的發明特徵。本發明鍵盤圖示表現了本鍵盤發明思想的基本概念，現通過圖示逐一加以介紹。
如圖1所示在數字狀態下的實例鍵盤，該鍵盤狀態體現了以數字為核心的布局結構，其結構包括數字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、000、.鍵，鍵位按手形為核心布局，以左(←)又(→)上(個)下(↓)(移動鍵Right、Left、Down、Up)、Page Up、Page Down、Enter、Esc、Back SPace(←消除鍵)、Space、Break、Del、Alt、Insert、Ctrl、Shift、Home、End、+、-、*、/等鍵，配合數字輸入的優化布鍵，及在Shift狀態下的A、B、C、D、I、R、Y、N等英文字母鍵位和\、？、等符號鍵位分布，在結構上滿足了在開機狀態的操作要求和方便輸入數字時的功能要求；其整體結構適合於單手操作合理性與科學性的盲打、快速移動手指和放置手指的要求，例如在到數第一行在Ctrl和Alt鍵傍有兩個無鍵位區，可以方便大母指和小母指配合其它手指同時按鍵(Alt+9、Shift+A)。圖5是對圖1鍵位結構的變形，圖7是對圖1的簡化，其本質與圖1在布鍵思想一至。圖6是對圖1鍵位內容的改變，以滿足某種特定的要求，例如在應用於銀行業務時滿足付款方式及幣種的要求。
如圖2所示在英文狀態下的實例鍵盤，該鍵盤狀態體現以輸入英文字母為核心的布局結構，其結構包括所有英文字母鍵，鍵位基本按手形為核心布局，為了方便輸入漢字及操作，以+、-、Inter、space、Insert鍵和在Shift狀態下數字、標點符號鍵及其它功能操作鍵配合漢字輸入；其整體結構在英文狀態下能夠快速有效完成輸入英文、漢字及在Ctl、Alt鍵下的功能操作。
如圖3所示在F(功能)狀態下的實例鍵盤，該鍵盤狀態體現以操作自定義鍵為核心的布局結構，其結構為方便記憶F1、F2、…F10與數字狀態下的數字分布次序一至，F11、F12、F13、F14、F15、F16分別與.、000、/、*、-、+相對應，其整體結構安排F1…F12以手形布鍵，其餘的安排在計算符號區；其整體結構滿足了功能操作的要求，而且方便了鍵位的記憶，使操作方便有效。
圖1、圖2、圖3是本發明鍵盤的三個操作狀態，其整體結構構想滿足了操作所要求的使用頻率，鍵位安排的合理與科學層次結構和鍵位分布；從上述圖示可以看出，本發明鍵盤從數字狀態到F狀態，每一個狀態的鍵位安排，在邏輯上體現了本發明鍵盤的發明特徵。如圖4所示的鍵盤也是體現本發明特徵的鍵位安排和布局的另一種形式，主體思想也是鍵位按手形布鍵，利用狀態轉換方式實現其現有標準鍵盤所有操作要求中認為所需要的輸入、發送命令、屏幕編輯的一般要求及功能。
權利要求
1.一種單手計算機鍵盤，其特徵在於它採用的開關鍵少於50個，鍵盤殼體小於一般標準鍵盤(101鍵或102鍵)長度的一半，採用開關鍵定義的狀態轉換方式而實施的適合於單手操作的鍵盤。
2.按權利要求1所述鍵盤，其特徵在於它具有雙手操作所用標準鍵盤(101鍵或102鍵)的數字和文字輸入、發送命令、屏幕操作、光標移動等所具有的功能和內容。
3.按權利要求1和2所述鍵盤，其特徵在於通過狀態鍵實現的狀態轉換，可轉換成五種基本形式，包括數字狀態、英文狀態、功能狀態、計算狀態、漢字狀態。
4.按權利要求3所述鍵盤，其特徵在於數字狀態為主工作狀態和開機狀態。
5.按權利要求3所述鍵盤，其特徵在於英文狀態鍵位包括所有英文字母。
6.按權利要求3所述鍵盤，其特徵在於功能狀態包括F1至F16的功能鍵，其鍵位分布的16鍵位順序分別與數字狀態鍵的1、2、3、4、5、6、7、8、0、.、000、+、-、*、/分布相對應。
7.按權利要求4所述鍵盤，其特徵在於數字狀態的鍵位以數字為核心按單手手形分布。
8.按權利要求5所述鍵盤，其特徵在於英文狀態的鍵位以英文字母為核心按單手手形分布。
9.按權利要求4所述鍵盤，其特徵在於在數字狀態的Shift狀態下英文字母A、B、C、D、I、R、P、W、O及符號、\鍵位分布落在數字鍵位0至9、000、.的鍵位分布內，Y與Right、N與Left鍵位相對應。
10.按權利要求3所述鍵盤，其特徵在於數字狀態鍵、英文狀態鍵、功能狀態鍵、計算狀態鍵、漢字狀態鍵的鍵位分布在鍵盤的由上面數第一行。
11.一種單手計算機鍵盤，其特徵在於它為滿足以下輸入方法實施的具體鍵盤。·把操作劃分成不同的操作狀態以達到單手操作的目的，並具有標準鍵盤操作現有的所有內容和功能以達到單手輸入方法能夠實現所有操作的要求。·以數字狀態為核心狀態，具有滿足一般屏幕操作的需要。·把以輸入數字為核心的概念貫徹到鍵位操作上，按輸入頻率、操作功能要求、內容分類、鍵位內容之間關係劃分的狀態和安排的鍵位分布，使得以輸入數字為核心的輸入方法在操作時的方便程度、指位移動具有人體科學的手形要求和在操作時快速有效的輸入數字。·其它操作狀態是為了輔助數字主狀態的操作，具有輸入英文字母，漢字和其它在輸入時要求的操作內容和功能。·利用現有的成熟鍵盤技術來實現，除狀態轉換鍵(其鍵盤技術為成熟技術)屬於本發明鍵盤的自定義鍵，其它的鍵位內容的定義與標準鍵盤相同。·單手輸入方法的指法雖然根據鍵位分布的改變與個人的習慣有所不同，但基本上以手形特徵為基礎。·單手輸入方法強調從狀態劃分到具體的鍵位分布和一般的指發是一個邏輯的概念，強調由大到小層次的方法構成。
12.一種單手操作鍵盤，其特徵在於它的鍵位界面構成利用狀態轉換構成不同的操作界面，每個界面有不同的操作側重點，達到了多層次操作的要求，把鍵盤鍵位界面縮小到滿足單手操作的重疊形式。
全文摘要
本發明是一種單手計算機鍵盤，它採用的開關鍵少於50個，鍵盤殼體小於一般標準鍵盤(101鍵或102鍵)長度的一半，採用開關鍵定義的狀態轉換方式而實施的適合於單手操作的鍵盤，並具有雙手操作所用標準鍵盤(101鍵或102鍵)的數字和文字輸入、發送命令、屏幕操作、光標移動等所具有的功能和內容。
文檔編號G06F3/02GK1138711SQ95106709
公開日1996年12月25日 申請日期1995年6月16日 優先權日1995年6月16日
發明者韓虎 申請人:韓虎