专利名称：实现可视输入的电脑键盘的制作方法
技术领域：
实现可视输入的电脑键盘技术领域本发明涉及一种友好的界面电脑键盘，特别是涉及在每个按键上嵌入传感器检测 手指按下按键之前靠近或触摸按键的信号并传送到电脑主机，由电脑主机的信息处理部 件识别出手指所靠近按键并用渲染的效果显示在显示器上的一种新型电脑键盘。
背景技术：
电子技术发展至今，各种电子设备层出不穷。特别是具有交互功能的电子设备极 大地丰富了人们的生活，如计算机、手机等。这些电子设备中一般都包含输入部件和输 出部件。输入部件主要有键盘、鼠标等，输出部件主要有显示器、打印机等。而使用键 盘输入信息是交互中最多且最常用的方法。但一般键盘上按键很多，且因为电子设备尺 寸的限制不可能把按键尺寸和按键之间的距离做得足够大。因此人们在用键盘输入信 息，经常按错键， 一旦按错，需要修改，影响输入效率。而且由于显示部件的显示屏面 与输入部件的输入平面一般不在同一个平面。以计算机为例，通常显示器的显示屏面近 似垂直于工作台面，而键盘的输入平面通常平行于工作台面。对于不能达到盲打水平时， 需要经常低头看键盘和抬头看显示器，既降低输入效率，又对于人体的颈部造成疲劳和 伤害。即使对于达到盲打水平的操作人员而言，按错键的情况也经常发生。为解决上述问题，研究人员也提出了一些解决办法。其一调整键盘的布局或将键 盘分成两部分分开的键盘以减少键盘数量和调整输入时的姿势；其二是采用软键盘，即 用软件在显示器上显示键盘的布局，采用鼠标点击软键盘的模拟按键实现输入，但由于 软键盘的存在会影响有效显示范围，因此软键盘比较小，相应模拟按键也小，用鼠标点 击的输入效率不高。 发明内容本发明就是提供一种能够解决上述问题或部分解决上述问题的技术和方法，以达 到操作者只需要看着显示器，就能准确知道手指即将按下的按键，从而提高输入效率、 减少按错键的几率，同时避免不断抬头、低头对于人体造成的疲劳和伤害。下面所描述中，输入部件等同于电脑键盘。为达到上述目的，本发明提出的解决方案是1、提出一种电子装置，包含3含有至少一个按键的电脑键盘，所述电脑键盘的每个按键上都嵌入有独立的触敏 传感器或接近传感器而且所述的电脑键盘包含对所述触敏传感器或接近传感器信号的 采集电路和信号传输电路；显示部件， 一般为电脑显示器；信息处理部件， 一般为电脑主机，包含处理接收到的传感器信号进行按键识别的 按键传感器信号处理模块；所述的电脑键盘以有线或无线射频方式与信息处理部件连接；所述的显示部件以有线或无线射频方式与信息处理部件连接；所述的电脑键盘中每个传感器产生的信号通过所述输入部件的信号传输电路传递 给所述信息处理部件的按键传感器信号处理模块；所述信息处理部件的按键传感器信号处理模块将识别分析后的按键以区别于其他 按键的显示效果显示在所述的显示部件上。2、 可选的是还包含与电脑键盘上的传感器相配合的一个或多个手指套。手指套戴 在操作者的手指上，以配合按键上的传感器工作，产生电子信号。3、 优选的是当按键上嵌入磁敏传感器时，手指套上有磁性材料。4、 优选的是按键上嵌入接近传感器，此时，可以不需要手指套。5、 优选的是按键上嵌入触敏传感器，此时，可以不需要手指套。4、 这种电子装置通常是电脑。5、 上述电脑键盘是按键阵列和与按键阵列相配合的传感器阵列。每个按键对应一 个传感器，因此传感器阵列中每个按键的位置与传感器阵列中每个传感器的位置一一对 应。6、 上述信息处理部件包含所述电脑键盘的按键阵列信息和输出到显示部件的按键 阵列图像化信息。7、 上述按键阵列图像化信息包含对于每个按键图像化信息进行渲染的信息。8、 上述渲染的信息包括图像的放大、加粗、加边框、凸出、凹陷、反白、涂色的 图像化信息之一或全部。这种渲染信息只对应有手指靠近或触摸的按键，而其他按键维 持原来的普通效果。这样在显示器上就能明显清晰地看到手指靠近或即将按下键的键 值，避免按错键。其中放大、加粗、加边框、凸出、凹陷是信息处理中公知概念，所谓"反白"是对像素点信息进行按位取反得二进制操作，所谓"涂色"是用区别于通常显 示效果的颜色处理像素点。这些在图像处理中是公知的知识。9、上述信息处理部件包含进行信息处理的中央处理器、存储电路。中央处理器是 一般具有信息处理功能的电子装置的硬件核心，存储电路用于存储运行的程序和数据。优选的实现是上述按键阵列图像化信息与实际的电脑键盘具有相同或近似的图像 效果，至少所有按键的布局、位置相同、大小按近似的比例设计的。这样可以让操作者 能明显地看出手指所靠近按键及其周围按键的位置关系，便于手指的准确移动。优选的另一种实现是按键阵列图像化信息与目前操作系统或软件中提供的软键盘 基本一致，通过改进软键盘程序，实现对传感器的信号进行处理并渲染软键盘中与手指 靠近按键相对应按键的显示效果。优选的接近传感器包括薄膜磁敏电阻、霍尔元件、感应线圈等。优选的与磁敏传感器相对应的手指套采用永磁材料薄膜。优选的触敏传感器包括电容式触摸板、电阻式触摸板等，这种触摸板材料在笔记 本电脑中有广泛使用。本发明的有益效果，可以从上述实现中看出，采用本发明可以达到操作者只需要 看着显示器，就能准确知道手指即将按下的按键，从而提高输入效率、减少按错键的几 率，同时避免不断抬头、低头对于人体造成的疲劳和伤害。
图1是现有技术电子计算机的基本组成图，包含主机101、键盘102和显示器103。 图2是采用本发明技术的按键示意图，包括按键主体202、嵌入在按键上表面的 传感器201 ，还包括处理传感器信息的信号处理电路204和发送传感器信息到信息处理 部件的信号发送电路205，其中嵌入在按键上表面的传感器201与信号处理电路204采 用导线连接。图3是一个手指靠近或触摸到一个按键的显示效果示意图。 图4是三个手指靠近或触摸到一个按键的显示效果示意图。 图5是信息处理部件处理传感器信号并输出现实渲染效果的处理流程图。
具体实施方式
图1是现有技术电子计算机的基本组成图，包含主机101、键盘102和显示器103。通常显示器103的显示屏面垂直于工作面，便于人眼的观看，键盘102平放于工作面， 便于手的操作。普通键盘有108个按键，输入信息时需要找到正确的按键按下，才能产 生希望的输入内容。但由于人眼主要是观看屏幕，不会看着键盘，造成手指按错键，如 果为了按准正确的按键，将不得不不断地抬头看显示屏、低头看键盘，不仅效率低而且 对人体的颈部容易造成伤害。因此人们努力记住每个按键的位置并不断练习按键的操 作，希望达到盲打的水平，但这样的训练是需要消耗人们很多精力，而且仍然不能保证 不敲错键。图2是采用本发明技术的按键示意图，包括按键主体202、嵌入在按键上表面的 传感器201 ，还包括处理传感器信息的信号处理电路204和发送传感器信息到信息处理 部件的信号发送电路205，其中嵌入在按键上表面的传感器201与信号处理电路204采 用导线连接。在一种实现中，传感器201的一种选择是采用薄膜磁敏电阻元件，如永康 市敏通传感器厂的MT10系列薄膜磁敏电阻元件，或KMZ10系列薄膜磁阻元件。与薄 膜磁敏电阻元件配合的手指指套206可以采用FePt薄膜磁性材料或快淬的Pr-Fe-Co系 磁性材料或高饱和磁化强度薄膜磁性材料或纳米磁性材料或稀土磁性铁氧体。当手指套 上带有磁性材料的指套后，手指靠近嵌入有薄膜磁敏电阻元件的按键，薄膜磁敏电阻元 件将产生感应信号，被处理传感器信息的信号处理电路204处理后产生传感器阵列中该 传感器的位置信息，然后由信号发送电路205发送传感器信息到信息处理部件进行按键 识别和处理。信号处理电路204包含信号采集电路和按键传感器信号处理电路。由于只 需要判断手指是否靠近或触摸到按键，因此信号采集电路可以设定一个信号幅度阈值， 超过该阈值即输出信号1表示靠近或触摸到按键，低于该阈值即输出信号0表示没有靠 近或触摸到按键。而按键传感器信号处理电路用于识别是哪一个按键被手指靠近或触摸 到。由于一般有按键的输入部件如键盘设计是按行地址和列地址进行扫描，很容易根据 行地址信号和列地址信号识别出被手指靠近或触摸到的按键所在地址信号。传感器201的另一种选择是釆用触敏传感器，如ST Microelectronics的QST108 电容接触传感器，此时手指不需要手指套，只要手指触摸到传感器接触面，将引起传感 器的电容变化，从而产生传感器信号，被处理传感器信息的信号处理电路204处理后产 生传感器阵列中该传感器的位置信息，然后由信号发送电路205发送传感器信息到信息 处理部件进行按键识别和处理。图5是信息处理部件处理传感器信号并输出显示渲染效果的处理流程图。信息处理部件的一般实现是计算机主机，信息处理部件处理传感器信号的处理模块运行起来 后，等待接收从输入部件传送过来的传感器信号。当一个手指靠近(对于接近传感器)或 触摸(对于触敏传感器)某个按键时，将产生传感器信号，由输入部件处理后传递给信息 处理部件，信息处理部件进入步骤501接收传感器接触或接近信号数据，然后进入步骤 502从接收数据中提取传感器阵列地址数据，由于传感器阵列地址与按键阵列地址相 同，因此在步骤503从阵列地址一按键值映射表检索按键，从而识别出手指所靠近的按 键是哪一个按键，从而在步骤504中对于识别出的按键生成特定按键渲染效果图像，然 后在步骤505中合成键盘基本图像和特定按键渲染效果图像，然后进入步骤506输出合 成图像到显示部件，可以在显示部件上看到键盘基本图像中被手指靠近或接触的按键采 用渲染效果显示，让操作者可以在按下按键之前保证按键的正确性，提高了按键的准确 率，相应地提高了输入的效率，同时也不需要人眼视线在显示部件和输入部件之间来回 移动。图3是一个手指靠近或触摸到一个按键的显示效果示意图。该图给出的是在显示 部件上显示的效果。在图示中，表明操作者的手指靠近或接触了输入部件上的"Y"按 键，因而在键盘基本图像301中按键"Y"的图像302被渲染为白色背景和黑色字体， 与其他按键有明显的区别，因而操作者只需要看着显示部件上的显示内容就能够清晰地 知道手指所靠近或接触的按键"Y"。图4是三个手指靠近或触摸到一个按键的显示效果示意图。该图给出的是在显示 部件上显示的效果。在图示中，表明操作者的手指靠近或接触了输入部件上的三个按键， 分别为"Q"、 "W"、 "E"按键，因而在键盘基本图像301中按键"Q"、 "W"、 "E"的 图像302被渲染为白色背景和黑色字体，与其他按键有明显的区别，因而操作者只需要 看着显示部件上的显示内容就能够清晰地知道手指所靠近或接触的按键为"Q"、 "W"权利要求1、一种电脑键盘，含有至少一个按键，其特征是所述按键上都嵌入有独立的触敏传感器或接近传感器；包含对所述触敏传感器或接近传感器信号的采集电路和信号传输电路；所述的信号传输电路以有线或无线射频方式与电脑主机连接，其中电脑主机包含按键传感器信号处理模块；所述的按键中每个传感器产生的信号通过所述信号传输电路传递给所述电脑主机的按键传感器信号处理模块，而且所述电脑主机的按键传感器信号处理模块将识别分析后的按键以区别于其他按键的显示效果显示在与电脑主机连接的显示器上。
2、 如权利要求1所述的电脑键盘，其特征是还可选的包含与按键上的传感器相配合的 一个或多个手指套。
3、 如权利要求2所述的电脑键盘，其特征是所述手指套上有磁性材料。
4、 如权利要求l所述的电脑键盘，其特征是该装置是电脑标准键盘。
5、 如权利要求1所述的电脑键盘，其特征是电脑键盘是由包含多个按键的按键阵列和 与按键阵列相配合的传感器阵列。
6、 如权利要求1所述的电脑键盘，其特征是与电脑键盘连接的所述电脑主机包含进行 信息处理的中央处理器、存储电路。
专利摘要一种实现可视输入的电脑键盘，含有至少一个按键，所述按键上都嵌入有独立的触敏传感器或接近传感器；包含对所述触敏传感器或接近传感器信号的采集电路和信号传输电路；所述的信号传输电路以有线或无线射频方式与电脑主机连接，其中电脑主机包含按键传感器信号处理模块；所述的按键中每个传感器产生的信号通过所述信号传输电路传递给所述电脑主机的按键传感器信号处理模块，而且所述电脑主机的按键传感器信号处理模块将识别分析后的按键以区别于其他按键的显示效果显示在与电脑主机连接的显示器上。操作者只需要看着显示器，就能准确知道手指即将按下的按键，从而提高输入效率、减少按错键的几率，避免不断抬头、低头对于人体造成的疲劳和伤害。
文档编号G06F3/01GK201166831SQ20072018734
公开日2008年12月17日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者清 须 申请人:北京派瑞根科技开发有限公司