WO2002042988A1 - Portable keyboard - Google Patents

Description

一种便携式键盘 技术领域

本发明涉及一种便携式键盘， 尤其是在计算机、 通信等数据信息处理领域中使用 的进行信息输入的便于携带的键盘。

背景技术

键盘是计算机及所有信息产品最主要的外部输入设备， 目前在计算机系统中使用 的键盘基本是 IBM键盘的发展与变型， 其键盘矩阵多为 16行 X 8列， 而且按键的上 部 （活动键） 和下部 （被击键） 的之间的位置关系是一一对应固定的， 它存在着按 键数目多 （100 多个按键）， 按键排列次序不便于记忆和使用， 体积及摆放空间过大 的缺点。 在申请号为 92208159 的中国实用新型专利 "手套式键盘" 和申请号为 93214232 的中国实用新型专利 "触摸感应式手套键盘" 中公布了两种将按键与击键 载体 （即人的手） 相结合的键盘， 而申请号为 96229395 的中国实用新型专利公布了 "—种手套式开关"， 它们存在着如下缺陷： 没有对按键的数目进行优化， 所以不 能有效地减少按键的数目， 因手套摘下戴上很不方便而限制了它的实用性； 导电膜 片的位置不易调整到盲打的最佳点上； 导电膜片与键体之间缺少隔离电路， 易将电 干扰引入主机并造成对计算机的损害。 最近推出的键盘如中国计算机报 1999年 2月 9 日 Handykey公司生产的 Twiddler鼠标键盘； 爱立信公司在瑞士日内瓦 99国际电 信展上展出的 Chatboard手机键盘； 日本奥林帕斯指尖传感器读取手指动作的虚拟手 指键盘（见文汇报 2000.7.15 第 11版）， 虽有较大地改进， 但和日益缩小的主机相比， 还存在使用不便和输入速度低的缺点， 这些键盘在使用时要求操作者必须处于强迫 的体位， 长期将会对操作者的颈部、 腕部、 肘部、 视力等体位的及神经的造成极大 损害， 必须予以改进， 另外现有手机的耳机、 麦克与主机作成一体， 受话时主机与 头部距离过小， 加大辐射危害， 也必须找出解决办法。

发明内容

为了克服已有技术所存在的上述问题， 本发明的目的在于提供一种便携式键盘， 它具有按键数目少、 按键排列次序便于记忆和使用、 使用方便和可提高击键速度、 体积及摆放空间小的特点， 并且能够减少现有键盘给操作者造成肢体损害的可能性 以及降低对人体所造成的辐射。

为达到上述目的， 本发明提供的便携键盘包括： 具有分别与通用键盘矩阵 "行"、 "列"触点对应的活动键和被击键的按键、 上面附着有被击键的键板、 通导信息的 带缆、 包含有键盘扫描电路的键体以及接插带缆通断处的连接器 ， 其中- 按键包括对应于键盘按键矩阵中同一列的所有触点并且被中间隔以绝缘物的固 定装置分别固定在活动击键载体击键受力点上的多个活动键， 以及对应于键盘按键 矩阵中同一行的所有触点的多个被击键；

其中被击键作为对应触点的映射被附着在具有可固定在附着载体上的专用装置 的键板上， 且被击键表面与键板表面不处于同一水平面上， 被击键之间具有触感明 显的凹 /凸状分隔区； + 带缆内含将信息以多种方式传递出去的导体、 外有绝缘外皮， 连接器设置在需 要经常断开和插接的部位。

活动键是可拆卸的固定在击键载体上的， 在固定装置与击键载体之间设置有能 够调整所述带缆拉力及可拆卸功能的连接装置， 键板是可分开摆放、 软硬可选择的 绝缘体， 具有使其固定在附着载体上和用于调整自身几何形状或拉力的专用装置， 被击键与附着的键板密贴结合。

当活动键和 /或键板的载体为人体时， 可以在固定装置或带缆与人体的接触部 位设置可导电的小乳凸， 用于根据需要向人体施加电脉冲刺激信号。

较好是在活动键和被击键与键体上的键盘扫描电路之间设置进行隔离和释放静 电的隔离电路。

可由多种传感器构成的活动键和被击键的摆放位置及接触形状较好是相互适应 以保证良好的接触及自然配合， 而且被击键的摆放与键板载体的自然形态最好相互 对应， 以保证良好的接触和便于盲打。

连接器及连接器两端的带缆较好是具有使其固定在附着的载体上的固定装置， 连接器及连接在其两端的带缆应具有高抗拉扯强度的性能。

被击键对应于标准键盘上的多个键位， 在键板上设置有用于击键载体静止时放 置及定位的识别区， 识别区具有定位凹 /凸的顶面高于所述凹 /凸状分隔区和所述键板 表面。

当活动键及键板附着在人的手 /脚时， 活动键的数目最好是与人的手指 /脚趾 数相对应， 例如为 5 的两倍， 连接活动键和键板的带缆上设置有用于将带缆固定在 手 /脚腕上的连接装置。

当带缆的传导信息为电流信号时， 其中的导体最好是由无弹性的导电纤维与有 弹性的非导电纤维制成的线状导体， 导体外敷有弹性密封性极好的绝缘外皮。

被击键可以附在带缆及固定装置和 /或连接装置外表面， 带缆与所述按键相连的 一端分别在适当位置固定微形耳机或 /和麦克。

每一个被击键可以对应于标准键盘上的多个键位。 为方便两手操作， 键板较好 是做成上面按行排列被击键并可与所安装位置相配合地固定的两块分开的键面。 如 单手操作， 可以做成单块键面， 也可以根据需要做成更多块的键面。

对于本发明的键盘， 还可以设置与计算机电源隔离的并且不会对人体造成损害 的一电源对活动键和被击键供电， 如隔离的充电电池或低于 3V、 无任何有害感应的 直流电压电源。

本发明的便携键盘釆用了上述结构之后， 由于按键可放在人体上并与键盘矩阵的 "行、 列"逐一对应， 按键的摆放及编号对应于人的生理排列， 所以人的自适应性 更强、 对键位的熟悉更快， 击键的差错率更低， 即可以降低劳动强度又能减低人们 击键时对肢体和视力的损伤， 耳机和麦克放在手上， 有效地减少了辐射危害。

附图说明

图 1是本发明的第一实施例的结构图；

图 2a是本发明的第一实施例中采用的可安装在人的手指上的活动键的俯视结构 图；

图 2b是图 2a所示实施例中的可安装在人的手指上的活动键的沿 A-A线的剖视图； 图 2c是沿图 2a的 B-B线的剖视图；

图 2d是用于固定在图 2a所示活动键带缆的卡环的结构透视图；

图 3a是本发明的第一实施例的可分开的键板的结构图， 以及其上所设置的按键 的排序对应图；

图 3b是 3a中第一实施例的可分幵的键板沿 c-c线的剖视图；

图 4是本发明的第二实施例中的键板示意图， 它是将键板可拆卸的设置在人的手 背上；

图 5是图 4所示键板的按键排序对应图；

图 6是本发明的实施例中使用的一种键盘字符的排序图；

图 7是本发明的实施例中使用的另外一种键盘字符的排序图。

实现本发明的最佳方式

下面将参照附图结合实施例对被发明进行更详细的描述。 图 1 给出了本发明的便携键盘作为计算机系统使用的键盘时的一种优选实施方 式。 图 1 所示实施例的便携键盘是以人的手作为活动键载体的一种形式， 它包括： 由与键盘矩阵 "列"触点对应的并且分别被固定在手指尖上的多个活动键 113 和与 键盘矩阵 "行"触点对应的多个被击键 25、 26、 其上设有被击键 25、 26的可分开的 键板 2、 包含有键盘扫描电路 （被放在人体以外） 的键体 4以及连接键体 4和 （放于 人体上的） 键板 2的连接器 31， 其中：

按键 1中的多个活动键 113中的每一个对应于键盘矩阵中同一列的所有触点 （SP， 用于敲击对应于传统键盘中的同一列的所有触点）， 并且被固定在作为活动击键载体 的人的手指上。 活动键 113通过用于传送信号的带缆 13与键体上译码电路的输入端连 接。 在带缆上 13上可以设置一固定装置 10， 其将带缆 13定位在手背和手指背部。 带 缆 13的与手指相对应的部位可以设置一定位缝 135， 用于与卡戴在手指上的定位卡环 12连接， 以便更好的定位带缆 13。 定位卡环 12的结构如图 2c所示， 其在于人的手指 接触的部位设置有乳凸 123, 将定位缝 135张开后即可以卡在凹部 121中， 使带缆与手 指固定。 附着于各个手指尖上的活动键 113是与键盘矩阵的 "列"相对应的， 并按手 的生理排列拇指、食指、中指、无名指、小指依次代表击键顺序依次编为 1、 2、 3、 . . . N 的序号， 其数目最佳应为 5的 2倍， 在此实施例中可编号为 1-10。

图 2a和 2b示出了可安装在人的手指上的活动键的结构图。 多个活动键 113中的每 一个是设置在具有一定硬度和弹性的扁园环状物 111中心的绷紧的弹性极好的绝缘弹 性片体 112上， 与其对称并在弹性片体 112的另一面的是与该片体连接一体的具有减 缓击键冲击和定位作用的柔性缓冲垫 114， 其外表形状基本与指尖相吻合， 活动键 113 的位置正处于击键的受力点处， 其外形是与手指尖相对应的长园形且倾斜地顶在指 尖部， 指腹部尽量少地被弹性片体 112所遮盖， 使击键可靠、 且不太妨碍拿放物体。 活动键 113和被击键 25、 26采用导电橡胶构成， 当然也可以采用其它导电材料， 例如 导电金属、 导电纤维以及光、 磁、 压力、 温度等多种传感器构成。 当击键载体是手 而且使用的是移动电话一类产品时， 带缆 13与按键相连的一端分别在适当位置固定 微形耳机或 /和麦克， 比如可以在将固定在拇指及小指的环状物 111的靠近指甲部位 (也可在其它部位） 分别固定一个与移动电话连接的微形耳机 73和麦克 74， 用于减 少了移动电话对人体的幅射， 其导线可在相应的带缆 13里通过。

平铺在指背部的扁平带缆 13外部包有一层弹性绝缘层 131， 内有带弹性绝缘外皮 的导体 132， 该导体是用于提供传导的光、 电、 磁、 压力等各种信息的， 设计时导体 具有予应力缠绕的导体或与外部包扎材料基本一致的弹性， 保证带缆 13收缩时不会 出现明显的折褶现象， 扁平的带缆 13与环状物 111的连接部位最好作成渐变一体的， 带缆 13依靠卡在定位卡环 12上的卡缝 135定位的， 在该处带缆 13的剖面如图 2c所示， 定位卡环 12的结构如图 2d所示， 其在于人的手指接触的部位设置有乳凸 123， 将定位 缝 135张开后即可以卡在凹部 121中， 使带缆与手指固定。 在本实施方式中作为带缆 13 的一种结构是： 导体可用普通导电纤维 /纳米级导电纤维与阻燃聚氨脂弹性纤维或弹 性莱卡 (LYCRA)纤维混纺成导电芯线及外皮为合成橡胶弹性绝缘层组成的导体 132， 数条导体 132外部包有一层透气弹性绝缘层 131， 带缆 13的另一端与卡在人体腕部上 的弹性固定装置 10连接， 固定装置 10带有凹槽 101、 带有齿状表面通道 104和弹性摩 擦挡板 102， 通道 104上下有增加摩擦力的曲面 105、 106， 挡板 102调整带缆 13的长度， 使不同指长的人都能感到拉力适中， 摘下的环状物 111被带缆 13拉回固定装置 10予留 的隐蔽的凹槽处 101， 使用时将其拉出， 带缆 13的外皮 131、 定位卡环 12和固定装置 10 在与肢体接触的人体穴位处分别有由导电材料制作的小乳突 123、 103、 134必要时可 施加单独的穴位电流， 用于对人体作电针灸或作为来电显示的一种无声提醒信号， 外皮 131和固定装置 10的外露表面可安装被击键 124。

如图 1和图 3所示， 键板 2是被击键的载体， 它可至少分成二块， 每个被击键 25、 26与传统键盘按键矩阵中所有 "行"一一对应， 并且至少代表一个字符， 被击键 25、 26之间和与键板 2表面之间的位置并不处于一个水平面上， 即被击键 25凸出而被击键 26凹进， 也可以做成相反的形式， 即被击键 25凹进而被击键 26凸出。 被击键 25作为 于传统键盘的设在键盘外围的功能键相对应的键， 可以根据使用的频率、 方便程度 等将其形状做的尺寸相对较小， 并相应的设置在本发明键盘的外围。 被击键 26的形 状可以作成在长度和外形上对应于人的五个手指生理排列长度和形状的互相平行的 长弯形状， 在每一个被击键 26之间， 可以设置触感明显的凸凹状分隔区 262， 其中含 有击键手指静止时放置及定位的识别区 263， 它的上表面高于分隔区 262， 且上部可 有对应五个手指的凸凹， 它的宽度最好在 3- 10瞧的范围内， 最佳宽度为 5腿，凸起部 最佳高度为 2画， 而分隔区 262凸起高度为 1画,击键字符取决于附着于指尖代表击键 顺序的活动键 113序号和它敲击的被击键 25、 26所代表的所有字符排序， 如一个被击 键 26代表 A、 B、 C、 D、 E， 那么右拇指、 食指、 中指、 无名指、 小指的分别击键时 将依次产生字符4、 B、 C、 D、 E， 键板 2可带有用于对其支撑或悬挂的悬挂装置 261， 键板 2可分开并放置在往何便于击键的地方。 挂在人体上的键板 2、 活动键和置于人体外的键体 4之间设有一连接器 31， 连接 电缆 24与连接器 31具有高抗拉扯强度性能， 连接电缆 24与连接器 31连接， 连接器 31 与在键体 4上的插座 32连接， 连接器 31可以带有使电缆及插头绑牢在人体上的固定装 置， 例如在此例中为卡带 33或卡钩 34， 以便保证连接器 31在意外的被强力扯开时， 电缆 24、 连接器 31和插座 32不被损坏。 键体 4主板 41上的控制电路包括： 具有译码功 能的处理器 412， 电池 411的充电控制电路 415， 以及隔离电路 413。

在带译码器功能的处理器 412的输入端连接隔离电路 413的输出，隔离电路 413 的输入接收来自活动键 113和被击键 25、 25的信息， 隔离电路 413的作用是对活动 键和被击键进行高阻隔离， 它是由内置或外置的光电隔离或具有内置静电放电 (ESD) 保护或其它高阻隔离器件构成。 另外， 在主板 41 上的控制电路中增加了用 于在击键时与键体 4的电源隔离的专为按键供电的充电电池 411，此时，控制电路 415 保证在击键时所有按键与计算机电源完全隔离仅靠电池 411 供电， 而不击键时所有 按键与被计算机电源充电的电池 411 完全隔离， 当按键未被按动持续一段时间 （如 一分钟） 之后， 计算机电源给电池 411 充电， 当然较好方案是不用充电电池 411 而 选择绝对保证人体安全的按键供电电源 （即使人体直接接触按键时也不构成危害）， 电缆 61和标准键盘插头 6用于与计算机进行有线连接， 当然亦可使用无线技术进行 连接。

图 3a示出了本发明的第一实施例的可分开的键板 2的结构图， 以及其上所设置的 按键的排序对应图， 图 3b是 3a中键板沿 c-c线的剖视图。 键板 2上的多个被击键 25、 26 的键盘字符排序图可以从图 6和图 7中选择， 当然， 也可以根据个人的喜好、 习惯和 方便程度选择另外的排序。

图 4给出了本发明的键盘的第二实施例的键板， 其余各部分与第一实施例相同， 只是与第一实施例相比， 活动键 113全部放在一只右手的指尖上 （图中没有示出） ， 其中对应的拇指、 食指、 中指、 无名指、 小指依次代表击键顺序， 并编号为 1、 2、 3、 4、 5。 在图 4中， 键板 5是将图 1中的键板 2上的所有被击键对应地搬到左手手指的指 背部及手背处的带缆 13上， 其中处于指尖部位的被击键 124的结构与图 1活动键 113相 似， 但被击键 124的位置向击键的受力点处偏移， 适当加宽了带缆 13、 增大所有被击 键 124面积， 并将放在手背处的带缆 13连在一起， 由于手指间凸凹状触感十分明显及 人手相互间的自适应能力， 可大大提高盲打速度以确保击键可靠。 图 5是与图 4相对 应键板按键排序图的所有被击键的编号图， 它的键盘字符排序图可由图 6、 图 7进行 选择， 在图 6和图 7中， 等号 左边是键位代号， 右边是与其所对应的标准键盘的 键位。

虽然上面对本发明的实施例做出了描述， 所作的描述只是对具体例子的描述而 不是对本发明的限制， 在本发明的精神和权利要求范围内是能够做出一些变化或改 动的， 这也都将属于本发明的范围。

Claims

权 利 要 求

1.一种便携式键盘， 包括： 具有分别与通用键盘矩阵 "行"、 "列"触点对应的活 动键和被击键的按键、 上面附着有被击键的键板、 通导信息的带缆、 包含有键盘扫 描电路的键体以及接插带缆通断处的连接器 ， 其特征在于：

所述按键包括对应于键盘按键矩阵中同一列的所有触点并且被中间隔以绝缘物 的固定装置分别固定在活动击键载体击键受力点上的多个活动键， 以及对应于键盘 按键矩阵中同一行的所有触点的多个被击键； . 其中所述被击键作为对应触点的映射被附着在具有可固定在附着载体上的专用 装置的所述键板上， 所述被击键表面与所述键板表面不处于同一水平面上， 所述被 击键之间具有触感明显的凹 /凸状分隔区；

所述带缆内含将信息以多种方式传递出去的导体、 外有绝缘外皮， 所述连接器 设置在需要经常断开和插接的部位。

2. 根据权利要求 1 所述的键盘， 其特征在于所述活动键是可拆卸的固定在击键 载体上的， 在所述固定装置与所述击键载体之间设置有能够调整所述带缆拉力及可 拆卸功能的连接装置， 所述键板是可分开摆放、 软硬可选择的绝缘体， 具有使其固 定在附着载体上和用于调整自身几何形状或拉力的专用装置， 所述被击键与附着的 所述键板密贴结合。

3. 根据权利要求 1 或 2 所述的键盘， 其特征在于当所述活动键和 /或所述键 板的载体为人体时， 在所述固定装置或所述带缆与人体的接触部位设置有可导电的 小乳凸， 用于根据需要向人体施加电脉冲刺激信号。

4. 根据权利要求 2 所述的键盘， 其特征在于在活动键和被击键与键体上的键 盘扫描电路之间设置有进行隔离和释放静电的隔离电路。

5. 根据权利要求 2 所述的键盘， 其特征在于可由多种传感器构成的所述活动 键和所述被击键的摆放位置及接触形状是相互适应以保证良好的接触及自然配合， 而且所述被击键的摆放与所述键板载体的自然形态相互对应， 以保证良好的接触和 便于盲打。

6. 根据权利要求 3 所述的键盘， 其特征在于所述所述连接器及连接器两端的 带缆应具使其固定在附着的载体上的固定装置， 所述连接器及连接在其两端的带缆 应具有高抗拉扯强度的性能。

7. 根据权利要求 1 或 2所述的键盘， 其特征在于所述被击键对应于标准键盘 上的多个键位， 在所述键板上设置有用于击键载体静止时放置及定位的识别区， 所 述识别区具有定位凹 /凸的顶面高于所述凹 /凸状分隔区和所述键板表面。

8. 根据权利要求 3 所述的键盘， 其特征在于当所述活动键及所述键板附着在 人的手 /脚时， 所述活动键的数目为与人的手指 /脚趾数相对应， 为 5 的两倍， 连 接所述活动键和所述键板的带缆上设置有用于将带缆固定在手 /脚腕上的连接装 置。

9. 根据权利要求 8 所述的键盘， 其特征在于当所述带缆的传导信息为电流信 号时， 其中的导体是由无弹性的导电纤维与有弹性的非导电纤维制成的线状导体， 导体外敷有弹性密封性极好的绝缘外皮。

10. 根据权利要求 9所述的键盘， 其特征在于所述被击键可以附在所述带缆及 所述固定装置和 /或所述连接装置外表面， 所述带缆与所述按键相连的一端分别在适 当位置固定微形耳机或 /和麦克。

11. 根据权利要求 3所述的键盘， 其特征在于设置与计算机电源隔离的并且不 会对人体造成损害的一电源对所述活动键和所述被击键供电。