CN101189568B - 人体工程学键盘装置 - Google Patents

Abstract

提供了能以更为自然的方式，即最理想地适合于人类打字的方式来与用户的手臂、手腕、手和手指相接的改进型人体工程学键盘的多个实施例。在各种非限制性的实施例中，本发明提供了最佳的手指按键角度，提供了用于“人字形凸起”置成角度的最佳范围，平坦化了该人字形凸起的外部边缘，减薄化了分开键排列的键图案，升高(或降低)腕托(wrist rest)到最佳位置，和/或将腕托分成了两个(或更多)部分。

Description

人体工程学键盘装置

技术领域

本发明涉及对人体工程学键盘的改进。本发明尤其涉及诸如可与计算设备(例如，个人计算机、终端、便携式计算机、咨询站(kiosk)等)一并使用的改进型人体工程学字母数字键盘。

背景技术

当前的键盘设计中已经有不少具有人体工程学特征，即为人体使用而设计并排列的特征，从而使得人们能够更为高效和安全的与这些特征相交互；然而在某些情况中的这些键盘设计以二三十年前的研究为基础的。例如可以参见M.Nakaseko，E.GrandJean和W.Hunting的“Studies on Ergonomically Designed AlphanumericKeyboards”，The Human Factors Society，Human Factors 175-187(1985)，而图1A所示的人体工程学Microsoft

Natural Keyboard(微软自然键盘)也部分基于该文中的描述。

人体工程学键盘于是就包括非常适合于人类手臂、手腕和手的特殊角度和结构的人类偏爱的结构。例如在现有的人体工程学特征的示例中，某些现有的键盘设计利用“固定分开人体工程学”键盘设计，其中主要的字母数字键盘被分成彼此成一定角度的两个部分，而这一角度与键盘用户典型的手臂/手腕/手所成的角度相一致。这一分开设计的示例包括Microsoft

Natural键盘(其后称为“自然键盘”设计)以及类似于(如果不相同的话)分开键盘打字区的呈现的其他产品。图1A所示示例性自然键盘的H1和H2半边示出了字母数字键的分开设计。

如图1A和1B所示，自然键盘由分开键盘半边的几何形状以及键盘整体和有关各子部分的几何形状定义。就分开的两个半边而言，主QWERTY(标准传统键盘)的打字区如图1A所示被“分割”成两个半边H1和H2，每一边都被分开12或12.5度角以使得总开口角度为24或25度。

两个半边H1和H2通常在垂直方向上成8度角的帐篷形凸起(tent)或人字形凸起(gable)，这在示例性自然键盘的两个半边H1和H2的单行的单独侧视图中有所示出，而该图中所描绘的经典QWERTY行的表示包括键：Caps Lock、A、S、D、F、G(H1半边)和H、J、K、L、；、‘、Enter(H2半边)。在这点上，如图1B所示，自然键盘的两个半边的键可以位于同一平面上，从而提供一个平坦表面来用于该表面上的所有键。在这点上，H1半边的所有键都被呈现或放置在平面P1(由该直线定义的侧视图中示出)，而H2半边的所有键都被呈现或放置在平面P2(由该直线定义的侧视图中示出)。

此外，示例性自然键盘NKB在整体上作为一平面呈现给用户时的定向是使得该键盘的定向KO如图1C所示呈现为“平坦”(与表面S的夹角为0度)、以及如图1D和1E所示呈现为“正”斜面(与表面S的夹角在5至15度之间)。腕托WR也被包括作为键盘的一部分，其中用户的手腕可以自然地放置在该腕托上，并且该腕托可以分别如图1D和1E中所示与键盘的其余部分一并倾斜或不倾斜。整个键盘的这一前向斜面通常由在键盘主体下面朝向键盘后方设置的机械机构来实现，该机构在图中被示出为诸如支脚或支架之类的示例性机械装置MM。

如前所述，自然键盘可以带有腕托WR，也可以没有腕托WR(有时候也被称为掌托)。掌托可以被设计为“固定的”或者是“可移除的”。在现有设计中，自然键盘上掌托的高度与键盘本身的前缘高度相同，这在图1C至1E的每幅图中都由指向键盘前缘的箭头示出，从而表明了腕托边缘以基本相同的高度邻接键盘边缘。

Vern Putz-Anderson等人的“Cumulative trauma disorders：A manual formusculoskeletal diseases of the upper limbs”，Taylor & Francis(1988)描述了手部经历的某些典型动作。出于背景介绍的目的，在图1F中示出并标明了这些典型的手部动作，包括中间位置(neutral position)、伸展(extension)、桡侧偏(radial deviation)、屈曲(flexion)、尺侧偏(ulnar deviation)和捏(pinch)。

自然键盘的设计目的包括在打字时改善手腕姿态：部分通过上述8度人字形凸起角来实现减少手掌向下(pronation)，即减少手部和前臂为了让手掌朝内或朝下的旋转(扭转手掌)，并部分通过上述整个键盘的斜面调节和固定掌托的存在来减少伸展(向后弯曲手部)；并且部分通过上述两个键盘半边的分开角度来减少尺侧偏(手部向小指的扭转)。

虽然自然键盘的上述特征比起早先存在的键盘有所改进并且更多地考虑了可由各键所启用的功能，但是还是期望对现有自然键盘做出改进的人体工程学键盘。

发明内容

考虑到以上所述，本发明提供了与用户的手臂、手腕、手和手指以一种更自然的方式相接，即以一种最适合于人们打字的方式相接的改进型人体工程学键盘的多个实施例。在各个非限制性的实施例中，本发明提供了最理想的手指按键角度，提供了最理想的“人字形凸起”角度范围，平坦化了人字形凸起的外缘，减薄化了分开键排列的键盘图案，将腕托升高(或者降低)至最理想位置，和/或将腕托分为两个(或更多个)部分。

本发明的其他特征将在以下描述。

附图说明

本发明的改进型人体工程学键盘将参考附图进一步地描述，在附图中：

图1A、1B、1C、1D和1E示出了示例性非限制的现有技术人体工程学键盘设计；

图1F示出了典型的手部运动以及描述这些手部运动的示例性说明和标注；

图2是示出了在其中可以实现或利用本发明的示例性非限制计算系统环境的框图；

图3A、3B和3C示出了根据本发明各实施例的表面法线键角度的示例性非限制的结构或实现；

图4A和4B示出了根据本发明各实施例的被置成角度的人字形凸起的示例性非限制的结构或实现；

图5A和5B示出了根据本发明各实施例的被置成角度的人字形凸起的进一步的示例性非限制的结构或实现；

图6A和6B示出了根据本发明各实施例的两个分开键盘半边的外部键的弯曲的示例性非限制的结构或实现；

图7示出了根据本发明各实施例的多个腕托区的示例性非限制的结构或实现；

图8A、8B、8C和8D示出了根据本发明各实施例的可调节腕托的示例性非限制的结构或实现；

图9A、9B和9C示出了结合有根据本发明的各个人体工程学键盘实施例的一个或多个特征的示例性非限制的键盘设计。

具体实施方式

纵览

如上在背景技术中所述，本发明以一种新颖并有益的方式改进了现有技术人体工程学键盘的现有几何形状，本发明不仅考虑以上结合自然键盘在背景技术中描述的手腕姿态的改进，还在一个方面匹配了手指在打字时敲击键帽的指尖轨迹，并且还降低了达到各键的复杂性运动，这些键作为键盘和键几何形状考虑的结果被进一步分开放置。

在如下将进行示例性详细描述的各个非限制性实施例中，本发明为人体工程学键盘的各键选择并提供了最理想的手指键盘按压角度，标识并提供了更为最佳的“人字形凸起”置成角度的范围(包括但不限于9-16度)，平坦化了人字形凸起的外缘(包括标识并提供“之间”键(即，在平坦键和人字形凸起置成角度键之间的键)的分隔角度调节)，用更为优化的键行或者行段及其部分的弯曲来减薄化了分开键排列的键盘图案，启用作为第一可选项的把腕托升高或者降低至由用户定义的最理想位置的可调节(枢轴地或者垂直地)腕托，或者启用作为第二可选项的在高于键盘前缘的最佳级别处腕托附件，和/或将腕托分为其中每只手(至少)一个部分的两个(或更多个)部分，并且出于功能目的在两部分之间放置至少一个其他部分。

示例性计算设备

本发明可以应用于在其中期望从键盘提供输入的任何设备。应该理解，所有类型的手持式、便携式和其他计算设备和计算对象只要可应用，即只要设备可以接收键盘输入，就都可以被指望结合本发明的特定实施例来使用。因此，如下在图2中描述的通用远程计算机只是一个示例，并且本发明可以结合任何计算机实现。

虽然并不要求，但是本发明的键盘可以经由操作系统、用于设备或对象的服务、和/或包括在结合键盘输入操作的应用软件内来与计算机相接口。软件可以在诸如程序模块的计算机可执行指令的通用上下文中描述并由诸如客户机工作站、服务器或其他设备的一个或多个计算机执行。本领域普通技术人员将会理解本发明的人体工程学键盘可用于任何计算机系统的配置和协议，以用于与该计算机键盘输入的通信。

于是图2示出了在其中可实现本发明的合适计算系统环境100a的实例，虽然如上所明确表示的那样，计算系统环境100a仅作为合适计算环境的一个实例，并不意味着对本发明的使用和功能作出任何限制。也不应该将计算环境100a解释为对在典型操作环境100a中示出的组件中的任何一个或它们的组合具有依赖或要求。

参考图2，用于实现本发明的一个示例性远程设备包括计算机110a形式的通用计算设备。计算机110a的组件可以包括，但不限于，处理单元120a、系统存储器130a和将包括系统存储器在内的各种系统组件耦合至处理单元120a的系统总线121a。系统总线121a可以是若干类型的总线结构中的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线和使用各种总线体系结构中的任一种的局部总线。

计算机110a通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是能够被计算机110a访问的任何可用介质，且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机110a访问的任何其它介质。通信介质通常具体化为诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，且包含任何信息传递介质。

系统存储器130a包括易失性或非易失性存储器形式的计算机存储介质，诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。基本输入/输出系统(BIOS)包含有助于诸如启动时在计算机110a中的元件之间传递信息的基本例程，它通常存储在存储器130a中。存储器130a通常还包含处理单元120a可以立即访问和/或目前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非限制，存储器130a还包括操作系统、应用程序、其它程序模块和程序数据。

计算机110a也可以包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为示例，计算机110a可以包括从不可移动、非易失性磁介质中读取或向其写入的硬盘驱动器，从可移动、非易失性磁盘中读取或向其写入的磁盘驱动器，以及从诸如CD-ROM或其它光学介质等可移动、非易失性光盘中读取或向其写入的光盘驱动器。可以在示例性操作环境下使用的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括，但不限于，盒式磁带、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等。硬盘驱动器通常由诸如接口的不可移动存储器接口连接至系统总线121a，磁盘驱动器和光盘驱动器通常由诸如接口的可移动存储器接口连接至系统总线121a。

用户可以通过诸如根据本发明各实施例的人体工程学键盘的输入设备和定点设备(通常被称为鼠标、跟踪球或触摸垫)向计算机110a输入命令和信息。其它输入设备可以包括话筒、操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪等。这些和其它输入设备通常由耦合至系统总线121a的用户输入140a及相关接口连接至处理单元120a，但也可以由其它接口或总线结构，诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)连接。图形子系统也可以被连接到系统总线121a。监视器或其它类型的显示设备也经由接口，诸如输出接口150a连接至系统总线121a，接口150a可以轮流与视频存储器通信。除监视器以外，计算机也可以包括其它外围输出设备，诸如扬声器和打印机，它们可以通过输出接口150a连接。

计算机110a可使用连至诸如远程计算机170a的本身又具有与设备110a不同媒体能力的一个或多个远程计算机的逻辑连接而在网络化或者分布式环境下操作。远程计算机170a可以是个人计算机、手持式设备、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它常见的网络节点、或者任何其他的远程媒体消费设备或传输设备，且可包括以上相对于计算机110a描述的许多或所有元件。图2中描述的逻辑连接包括网络171a，诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)，但也可以包括其它网络/总线。这样的连网环境在办公室、企业范围计算机网络、内联网和因特网中是常见的。

当在LAN联网环境中使用时，计算机110a通过网络接口或适配器连接至LAN171a。当在WAN联网环境中使用时，计算机110a通常包括调制解调器或用于通过诸如因特网等WAN建立通信的其它装置。调制解调器可以是内置或外置的，它可以通过输入的用户输入接口140a或其它合适的机制连接至系统总线121a。在网络化环境中，相对于计算机110a或其部分描述的程序模块可以存储在远程存储器存储设备中。可以理解，所示的网络连接是示例性的，且可以使用在计算机之间建立通信链路的其它手段。

对人体工程学键盘的改进

如上所述，本发明涉及诸如可与计算设备(例如，个人计算机、终端、便携式计算机、咨询站等)一起使用的改进型人体工程学字母数字键盘。由本发明所采用的各种人体工程学特征可以根据这些特征的各种排列和组合而被分别地或组合地提供。如下各实施例所述，根据本发明的人体工程学键盘的改进型结构和实现不仅考虑了改进的手腕姿态，而且还将指尖键敲击轨迹映射至键帽表面以基于键排列和几何形状而简化达到各键的运动。

于是在本发明的一个方面，本发明为人体工程学键盘的各个键确定了最佳的手指按键角度。根据本发明，对手指趋向于敲击键帽表面的角度做出研究以确定每个键帽的最理想独立定位。例如，图3A示出了为多个独立键所选择的某些示例性非限制的角度。键上的数字指示出有关朝向最佳使用这些键的假定按键手指的某些示例性非限制最佳按键角度的评估的θ角。这些示例性的非限制指尖轨迹角度也能够与本发明的其他方面(诸如将在如下详述的本发明的“平坦化”和“减薄化”方面)很好地结合。因此，θ角的实际数值并不旨在与根据本发明的设计相匹配。这样，图3A仅示出了一个非限制性的数字实现，而本发明旨在包含在其中各键被置成角度以优化手指按键运动和角度的任何数量的实施例。在各实施例中，应该注意到手指敲击外围的键的角度比敲击接近中心的键的角度陡，并由此接收用于改进的一个新角度。

如图3B中的示例性方式所示，诸如θ1的θ角被定义为从键盘KP所在平面的正交垂直轴SN1到键K键帽表面的正交线KN间的夹角。如图3C中的示例性方式所示，诸如θ2的θ角被定义为从键盘体搁置其上的平面表面S的正交垂直轴SN2到键K键帽表面的正交线KN间的夹角。

θ可以如图3B和3C那样被不同定义，但是人体工程学的优势很清楚，即根据本发明提供的最佳按键角度对键盘外围上的各键趋向于更大，而对接近键盘中心的各键则趋向于更小，虽然在一般性的情况下由于各键的独特定位而可能存在某些变化。例如，在主QWERTY打字部分任一侧的该列中的键，诸如caps lock、tab、shift等，当与手指的角度比起接近键盘中心的各键相对更大时，将趋向于提供更为理想的手指访问。类似地，手指敲击角度在键盘的中心和前至后部分也趋向于最佳地与该键盘平面或其上搁置的键盘的表面的垂线更近地置成角度。

作为上述观察的一个有用的示例，事实上在观察中可知要到达在自然键盘上的“Backspace”键(退格键)所需的距离较远，使得需要复杂的运动才能到达并按压退格键，并且这些复杂动作的效率很低。人们在伸出一根手指的同时还必须使用手部-手腕的动作。通过为手指提供更为理想的角度，人们敲击退格键的动作于是就在实质上被简化。在图3A所示的非限制性实施例中，选择18度的θ角用于最佳地按压退格键。

在本发明人体工程学键盘的另一个非限制的方面，将“人字形凸起”置成角度的最佳范围设置为包括但不限于实质上以12-14度(诸如12度或14度)为中心的任何范围，但是不应低于9度或超过16度，即在约9-16度内的任何范围。

在此方面，由代表性的计算机用户对包括表IA的几何形状在内的多个可选几何形状进行了测试并且将其与自然键盘设计在性能、姿态和偏好量度方面进行比较。用户对更陡人字形凸起角度的偏好要优于对先前存在的键盘上提供的人字形凸起角度，即用户强烈地偏向于12角度的人字形凸起，而不是自然键盘的8度人字形凸起。从如下的表IA和IB可见，用户偏好都倾向键盘#3的更陡的12度人字形凸起。更陡的人字形凸起键盘#3在得分上优于自然键盘，它们各自的得分为2.8和4.2(1是“最好”而6是“最差”)。

代号#	键盘设计*	开口角度(度)	人字形凸起角度(度)	分开宽度(mm)
					1	微软自然(现有技术)	24	8	112
2	窄(分开宽度)	24	8	93
					3	人字形凸起(更陡)	24	12	93

^*对所关注几何形状以外的三种其他键盘设计也进行了测试。

表IA-对键盘人字形凸起角度的示例性第一次评估

如上所述，使用从1(最好)到6(最差)的值以偏好来为上述键盘分等。平均等级如下表IB所示。

代号#	键盘设计	平均偏好等级
			1	微软自然(现有技术)	4.2
2	窄(分开宽度)	3.4
			3	人字形凸起(更陡)	2.8

表IB-不同的键盘人字形凸起角度的平均等级

在根据六种不同的人字形凸起角度：8(现有技术)、10、12、14、16和18度(如下表II所示)来对包括键盘几何形状和各键表示在内的键盘所做出的另一项更为全面的实用性研究中，用户对12°和14°人字形凸起的人体工程学偏好要优于在8°至18°之间测试的其他人字形凸起，其中最不喜欢的人字形凸起是离12°或14°人字形凸起最远的人字形凸起，即8°、16°和18°人字形凸起是最不喜欢的人字形凸起，而18°人字形凸起则从可用性的观点来看被分等为不可接受的人字形凸起。于是作为实例，就一贯地选择12度和14度角并将其标识为比10度人字形凸起角度更符合人体工程，而与8度人字形凸起角度相比，10度又一贯地被选择并且更符合人体工程。然而，用户对更高人字形凸起的偏好有它的限制，因为示出的可用性在超过16度人字形凸起角度时有所降低。

人字形凸起的角度	平均偏好等级	可接受百分比	可接受的设计？
				8°	5.2	77％	可接受
10°	3.8	85％	可接受
				12°	3.5	92％	可接受
14°	2.0	100％	可接受
				16°	2.6	77％	可接受
18°	3.8	46％	不可接受

表II-对键盘人字形凸起角度的示例性第二次评估

相应地，在本发明的各实施例中，如图4A所示，提供带有分开的字母数字部分的人体工程学键盘，该键盘包括被设置为约9度至约16度之间人字形凸起角度θA，其最佳的数据点是约14度，虽然制造范围约为11-15度，约12-14度和约10-16度根据本发明也可用于人字形凸起角度θA。另外，有些时候字母数字部分左侧的键要少于右侧的键，诸如图4A中示出了左侧上具有6个键的键部分和右侧上具有7个键的键部分。相应地，本发明还涉及了在其中左侧的人字形凸起的角度θA不同于右侧的人字形凸起的角度θ的实施例，该实施例考虑了键数目及相应键大小的不同，但尽管如此，其中的左侧和右侧人字形凸起角度根据本发明的人字形凸起置成角度的人体工程学优点，仍在约9度至约16度之间。

图4B中示出了具有14度的最佳人字形凸起角度的本发明的一个实施例。如图4A所示，考虑一个本发明人字形凸起置成角度的并在其中提供有机械机制的可选实施例，诸如弹簧、线圈或者机电领域内普通技术人员所知的其他可调节机制的上述机械机制与人体工程学键盘相连接以便在上述任意范围内控制分开的字母数字部分的左侧和右侧人字形凸起角度。这一实施例可以是诸如图4B所示的14度预定值的固定人字形凸起角度的备选方案。

除了上述人字形凸起置成角度之外，作为用于键盘的人字形凸起分开键部分的单独人体工程学特征，本发明还平坦化了在左侧和右侧键部分的外围或其附近的某些键(或者这些键的一部分)。这在图4B中多少有所示出，其中各边缘键的表面看起来部分以人字形凸起角度提供而部分则被平坦化。

于是如图5A所示，在本发明改进型人体工程学键盘的各个非限制性实施例中，外围各键的表面不与人字形凸起位于同一平面上，而是与主QWERTY键外侧的各键位于相同的“平坦”平面上。与图4A的实施例类似，对于图5A中示出的本发明的可选实施例而言，人字形凸起角度θB被示出仅应用于字母数字分开键盘设计的键部分的一部分键(或其部分)。例如，外部键OK1和OK2可以位于基本上平坦的部分，从而表示了观点：不是字母数字分开部分上的所有键都需要提供根据本发明的最佳人字形凸起角度。应该注意到上述关于设置人字形凸起角度θA的讨论也可用于设置人字形凸起角度θB。

除了上述人字形凸起置成角度之外，作为用于键盘的人字形凸起分开键部分的单独人体工程学特征，本发明还标识了一个键的中间区，它位于从基本平坦到人字形凸起角度的人字形凸起角度过渡处的键附近。对于这些中间区的键或者“之间”键而言，可以选择不同于人字形凸起角度的另一角度(或多个角度)来提供从人字形凸起的键(即，位于由人字形凸起角度定义的平面上的键)到外部键(例如，基本上平坦地位于键部分的外部边缘处的外部键，或者在边缘附近的任何其他键或其部分)的更为平滑的过渡。此种位于QWERTY键盘上一部分的外围处的外部键的一个示例如图4B所示可以包括“Caps Lock”OK1和“Enter”OK2键，可是这些外围键不应被限于处于边缘处的那些键。无需多说，一部分或行的任何数目的键或其部分都可以被设置为处于人字形凸起角度，任何数目的这些键或其部分都可以在接近外围时被设为平坦，并且根据本发明当前描述的各实施例，任何数目的这些键或其部分都可被标识为属于中间区，从而将它们设置在小于人字形凸起角度但大于外围键角度的过渡角度上。

在一个非限制性实施例中，为分开字母数字键盘的主QWERTY键设置左人字形凸起部分和右人字形凸起部分，并且在左人字形凸起部分上，平坦键是～、Tab、Caps Lock、Shift和Ctrl，而在右人字形凸起部分上，平坦键是Backspace、\、Enter、Shift和Ctrl。对于另一个非限制性的实施例而言，在完全人字形凸起键的一半角度处设置中间区的过渡键，即在人字形凸起为16度时在8度处设置，而在人字形凸起为14度时在7度处设置该中间区，并且位于从人字形凸起角度到中间区或从中间区到平坦的过渡上的键具有一个“弯曲”表面，以实现各列间的平滑过渡。在一个非限制性实施例中，为分开字母数字键盘的主QWERTY键设置左人字形凸起部分和右人字形凸起部分，并且在左人字形凸起部分上，中间键是1、Q和A键，而在右人字形凸起部分上，中间键是＝、]、‘和？键。用于分开QWERTY键部分的其他可任选中间键包括Z、[和-键。

图5B示出了如何在示例性的图中设置中间区的各个键。如图所示，左边缘“Caps Lock”和右边缘“Enter”键可以被设置为非人字形凸起的键或平坦键。S、D、F和G键被设置在左人字形凸起角度θL处，而H、J、K和L键则被设置在右人字形凸起角度θR处。在人字形凸起键和边缘键之间的键是中间键，在此处被标识为左侧的键A BK1和右侧的“；”和“’”键BK2和BK3。如上所述，键可以包括一种表面：平坦的、中间角度的、或人字形凸起角度定向的、或者是在过渡点上的表面组合的。于是在角度为中间角αL的线段LBL结构之间的左部上设置键BK1，而在角度为中间角αR的线段RBL结构之间的右部上设置键BK2和BK3。如这些键上的箭头所示，整体效果是“平坦化”或者平滑该人字形凸起棚状物的边缘，而在现有技术中则是为人字形凸起部分的所有键都遵守该人字形凸起。

于是在图5A和5B的各个非限制性实施例中，本发明提供用以平坦化人字形凸起部分外部边缘的结构，并且可任选地提供用于分隔有关“之间”键(即，在平坦键和人字形凸起置成角度键之间的键)置成角度的结构。

在本发明的各个其他非限制性实施例中，如图6所示，除了以上结合图4A、4B、5A和5B描述的人字形凸起置成角度结构和键排列之外，还为人体工程学键盘设置具有分开字母数字部分的结构，其中键盘外围附近的键或其部分朝向键盘各侧弯曲，即左字母数字分开部分的外围键逆时针弯曲而右字母数字分开部分的外围键顺时针弯曲。这样就具有了“减薄化”宽度的整体效果，该宽度是由在现有技术中提供的字母数字分开部分被潜在地定义。

这一概念的一个示例性非限制实现在图6A中示出，其中这些部分的外围键如上所述向外弯曲。现有技术的剖视以整块形式被铺放在图6A的键盘上，从而说明了由根据本发明当前描述实施例的字母数字分开部分的弯曲外围键所设置的“减薄化”差异。实质上，现有技术中无弯曲的矩形部分宽度WOLD要宽于根据本发明的弯曲键部分宽度WNEW。这一弯曲可以设置在独立于根据本发明的上述人字形凸起结构、角度和技术中的任一种的字母数字分开部分上，也可设置在结合有上述特征的字母数字分开部分上。字母数字分开部分的减薄化具有人体工程学的益处，它能够让离用户最远的键在减薄化的范围内更为接近。图6B示出了人体工程学键盘的另一个非限制示例性实施例，该键盘包括如上所述在外围处弯曲的减薄化的字母数字分开部分。

在本发明其他一些非限制性实施例中，如图7所示，可以为键盘设置腕托，该腕托包括至少一个用于左腕的腕托部分LWRP以及至少一个用于右腕的腕托部分RWRP。在LWRP和RWRP部分之间，本发明认识到从人体工程学观点看这一区域是不使用的，因为在拇指之间的这一区域趋向于在打字时被搁置不用。因此如图7所示，在本发明的其他一些非限制性实施例中，可以根据本发明可任选地设置一功能部分FS，该部分可以任选地包括适合于键盘输入的任何(非按键)功能机制，包括但不限于滚动条或滚轮、LED、独立键盘的触摸垫、变焦、鼠标按钮、音量控制、导航控制、装入键、按钮、滑动块、跟踪球、媒体回放UI部件(播放、暂停、停止、静音)等，以使得基本位于拇指之间的经典QWERTY键盘不使用的区域可以用于键盘用户的某些特定目的，诸如滚动地通过网站，导航音乐等。

就根据本发明的键盘的可任选实现而言，腕托结构RWRP和LWRP可以是任何类型的腕托结构，诸如固定腕托、可拆分腕托、或者根据此处的任何实施例描述的或是腕托领域普通技术人员周知的任何可调节腕托，并且这些腕托可由任何材料制成，诸如塑料、凝胶、织物等。这样一来，任何非字母数字、非编辑、非功能和非数字垫键都可以根据本发明被放置在用户双手之间的“废弃”空位内。有利地，上述实施例的人字形凸起还提供了用于键盘中的印刷电路板的区域，它可以补充支持连接至由图7中按钮B、滚动条或滚轮SW或者功能件F所提供的功能。

在本发明另一些非限制性实施例中，如图8A所示，用于键盘的腕托可以固定于或者附加至相对于键盘体前缘的升高位置处。例如，腕托的高度为h2而键盘前缘的高度为h1。根据本发明，将h2设置为比h1处于更高的水平面上。为了与用户偏好保持一致以避免图1F所示的伸展，升高腕托就能够减轻由现有技术中迫使键盘体前缘与腕托高度保持同一水平所引起的部分伸展的困难。

升高实施例的其他可选实施例如图8B至8D所示，例如在图8B中，由于腕托可能会形成一个导致手腕搁在上面不太舒服的角度，因而可以设置过渡部分TP，以使得在腕托和键盘体之间的腕托至键盘体过渡部位更为平滑。

在图8C中，因为不是所有的手腕形态都相同，所以可以设置可调节垂直延伸机制，从而能够根据用户偏好来升高或者任选地降低腕托。类似地，在图8D中，可以设置围绕枢轴点旋转的机制，从而能够类似地根据该绕轴转动机制的转动动作来升高并降低腕托。可以选择枢轴点位于键盘体与腕托相接处或附近的任何地方。还可以组合图8C和8D的实施例以提供能够同时或分别绕轴旋转或垂直延伸的能力。因此就可以升高用户的手腕从而为键盘打字员的手提供更为自然和舒适的搁置位置。

于是为了最小化手腕的伸展，本发明可以启用能将腕托升高或降低至由用户定义的理想位置的可调节(绕轴旋转地或者垂直地)腕托来作为第一可选项，或者可以启用位于比键盘前缘更高的理想水平面处的腕托附件来作为第二可选项。如下表IIIA至IIIB所示对各种不同的高度进行比较，从而确定比键盘前缘高约7mm的高度是理想的掌托高度。

掌托高度	等级(越高越好)
		+7mm	8.5
当前(0mm)	6.8
		+14mm	6.3
+21mm	4.4

表IIIA-掌托或腕托高度的示例性评估

高度	％较好	％不可接受	可接受的设计？
				当前	38％	0％	可接受
+7mm	54％	0％	可接受
				+14mm	8％	31％(4/13)	可接受
+21mm	0％	92％(12/13)	不可接受
				+28mm	0％	92％(12/13)	不可接受

表IIIB-对于变化的腕托高度的第一个用户研究

高度	总平均分(越低越好)	可接受的百分比	可接受的设计？
				0mm	2.8	62％	可接受

7mm	2.0	92％	可接受
				10mm	2.0	77％	可接受
14mm	3.2	38％	不可接受

表IIIC-对于变化的腕托高度的第二个用户研究

在一个非限制性实施例中，本发明提供了在键盘当前表面之上各预先确定高度上的一系列可替换掌托。与现有设计相比，选择在现有高度约7、10和14mm水平面处的高度。

可调节掌托可以延伸至或者不延伸至数字键区。在这一人体工程学特征的一个实施例中，在数字键区附近的腕托部分的掌托高度将保持低于为腕托其余部分选定的水平高度。

在本发明的一个非限制性的较佳实施例中，可以设置在现有相一致水平设计之上的10mm的可调节掌托，该掌托的可接受调节范围从0mm至7mm和10mm之间。该可调节掌托可以在其从0mm至10mm的实现高度内连续或者分段地递增。在各实施例中，掌托表面转动角度随着其上升的高度而更负，这样就在减少手腕伸展的同时为手掌提供了一个支持表面。

本领域普通技术人员应该理解如上所述可以有许多种方法来升高或降低掌托。实现上述功能的非穷尽方法列表包括：在自立式的掌托上设置绕轴转动脚以允许多重高度调节；在掌托背侧设置绕轴转动肋片；设置套筒脚“杯”；在掌托的一侧设置锁定和非锁定的短扣；设置驱动掌托向上和向下的内部发动机传动装置；在键盘表面设置铲斗件从而不管掌托高度而平齐相配；设置通过转动曲柄让掌托向上和向下的扭转盘；设置移动蜗杆传动器的旋转盘；设置将掌托向上并向下移动的上下转盘；在掌托上提供向下压以增加高度的顶部压脚；设置绕轴转动的掌托脚并且整个掌托都可以围绕键盘的前缘旋转；设置接合掌托的连杆机构；在键盘上设置多个槽以允许掌托“插入”期望位置；设置侧面调节的伸缩脚；设置仅在主QWERTY部分附近移动掌托的侧板并且不是数字垫；设置增加高度的空气泵；设置允许高度调节的多个栓位；设置围绕以一个足停(foot stop)锁定的位置的后缘中心点轴转动的掌托；设置在y和z轴方向上移动掌托的双连杆机构；设置插入绕轴转动掌托底部多个位置的可拆卸栓足；并且设置由柔性围裙材料制成的掌托外围以补偿在高度增加时产生的缝隙。也可以使用其他的技术。

图9A至9C示出了根据本发明并结合了本发明一个或多个上述特征的人体工程学键盘的一个实施例的第一透视图、第二透视图和侧视图。应该理解图9A至9C只是示出了上述各特征的一个或多个实施例的一个非限制性实现，并且上述特征的所有排列组合都被认为位于本发明的改进型人体工程学键盘的精神中。

在适当的情况下，此处描述的各种结构和技术可以结合硬件(包括机电部件)或软件或在合适情况下两者的组合来实现。这样，本发明的方法和装置或其某些方面或部分，可以具体化为采用实际介质中的程序代码(即，指令)的形式，实际介质是指诸如软盘、CD-ROM、硬盘或任何其它机器可读存储介质，其中，当程序代码被加载至诸如计算机等的机器并由其运行时，该机器成为用于实现本发明的装置。在程序代码在可编程计算机上运行的情形中，计算设备一般包括处理器、该处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性的存储器和/或存储元件)、诸如本发明的人体工程学键盘的各实施例的至少一个输入设备以及至少一个输出设备。然而，如果需要，也可以在汇编或机器语言中实现程序。在任何情形中，该语言可以是编译的或解释的语言，并与硬件实现相结合。

虽然已经在本上下文中描述了本发明的人体工程学键盘的一个或多个非限制性的特征，这里指例证本发明各结构和实现在被人们使用时的功效的至少一个可用性研究的上下文，但是应该理解由本发明和上述所启用的各个结构的方面提供了它的有效性。此外，虽然已经结合各附图的较佳实施例对本发明进行了描述，但是应该理解也可以使用其他类似的实施例或者也可以对描述的各实施例做出修改和添加以执行本发明的相同功能而不背离其中。因此，本发明不应限制于任何单个的实施例，而应根据所附权利要求解释其广度和范围。

Claims (10)

1.一种具有预先定义的键排列的字母数字键盘，其中所述预先定义的键排列包括：

至少一个键部分，包括多个预先排列的键，所述至少一个键部分包括：

包括被设置成第一相同的人字形凸起角度的多个预先排列的键的第一键部分；以及

包括被设置成第二相同的人字形凸起角度的多个预先排列的键的第二键部分，其中所述第一和第二相同的人字形凸起角度在约9度至约16度的范围内。

2.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述第一键部分在所述键盘的左侧，用于用户左手，而所述第二键部分在所述键盘的右侧，用于用户右手，并且用于所述左侧的第一相同的人字形凸起角度不同于用于所述右侧的第二相同的人字形凸起角度。

3.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述相同的人字形凸起角度在约12度至约14度的范围内。

4.如权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述相同的人字形凸起角度是约12度或约14度之一。

5.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述相同的人字形凸起角度在约11度至约15度的范围内。

6.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，还包括用于调节所述相同的人字形凸起角度的可调节机制。

7.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述多个预先排列的键的一子集没有被设置为所述相同的人字形凸起角度，而是代替地被设置为比所述相同的人字形凸起角度更为平坦的角度。

8.一种具有预先定义的键排列的字母数字QWERTY键盘，其中用于键的主QWERTY部分的预先定义的键排列包括：

至少一个键部分，包括多个预先排列的键，所述至少一个键部分包括：

第一键子集，其中所述第一键子集的每个键被设置为相对于所述键盘的平面成第一非零人字形凸起角度；

位于所述键盘的所述键部分的外围的第二键子集，所述外围一般位于远离所述键盘的中心，其中所述第二键子集没有被设置成所述非零人字形凸起角度；以及

位于所述第一键子集和所述第二键子集之间的中间键子集，其中所述中间键子集的每个键被设置为相对于所述键盘的平面成第二非零人字形凸起角度，所述第二非零人字形凸起角度小于为所述第一键子集设置的人字形凸起角度。

9.如权利要求8所述的键盘，其特征在于，至少一个中间键包括至少一个第一表面和一个第二表面，其中(A)所述第一表面被设置为成所述第一非零人字形凸起角度并且所述第二表面被设置为成所述第二非零人字形凸起角度，或者(B)所述第一表面被设置为成所述第二非零人字形凸起角度并且所述第二表面被设置成零度角。

10.如权利要求8所述的键盘，其特征在于，所述键部分包括向外弯曲的至少一行，以使得所述至少一行的键远离所述键盘的所述中心延伸，藉此使由所述键部分定义的类矩形的宽度变薄。

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