专利名称：背打人体工程学键盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种键盘或数据输入设备，具体来说，涉及一种按照 人体工程学设计的、在打字时可拿在手中的背打键盘。
背景技术：
由于计算机的不断普及应用，目前计算机键盘已成为办公室、家 庭和公共场所的最常用的工具之一，用于工作、娱乐、旅行以及各种 用途。根据摩尔定律，计算机变得越来越紧凑，而功能则越来越强大。
伴随着LCD、 LPD和投影技术的新的发展，显示屏的尺寸也变得越 来越大。然而，不可或缺的键盘作为最重要的人机接口却已经成为一 种现代的怪物。目前最常用的键盘布局继承自QWERTY打字机，它 是1886年由Christopher Sholes所发明的。键盘的基本设计和形状、 尤其是触摸打字的布局和方式在超过120多年中始终没有改变。
Dvorak (美国专利第2040248号，Dvorak等，1936年5月12 日)开发了一种新型的键盘布局，试图减少触摸打字期间手指在键盘 上的移动。迄今为止DVORAK键盘是在某些应用中可以看到的唯一 替代键盘。已经有其他的发明，其目的是提高键盘的效率和打字速度 (如美国专利第4332493号，Einbinder, 1982年6月1日)。其他 一些键盘提供了易于记忆的键盘布局(美国专利第4963044号， Warner， 1990年10月16日)。然而，4艮少有人愿意适应这种新的 键盘布局。在人群中存在强烈的习惯倾向，使他们坚持使用标准的 QWERTY键盘。
现在大部分人已经知道，使用QWERTY键盘会带来严重的问 题，长时间的打字作业可能会导致反复性运动损伤(RMI)，如腕管 综合症(CTS)。许多研究表明，手掌向下以及肘部的扭拐会导致腰、肩、背和颈的紧张和刺激问题。Spender (美国专利5137384， 1992 年8月11日)介绍了一种用于緩解上述问题的人体工程学键盘，该 键盘被划分成两个竖直的半边。这种设计允许操作人员的手臂保持在 基本上放松的自然位置。在键盘的这两个部分上放置了镜子以反射键 的位置。
近年来为解决CTS/RMI问题做出了许多努力，开发出了不同形 状的人体工程学键盘，如呈曲线状隆起的形状(美国专利第6132118, Grezeszak， 2000年10月17日)、金字塔形(美国专利第5426449 号，Danziger， 1995年)、以及侧面隆起的形状(美国专利第5160919 号，Mohler等，1992年11月3日)，用来改变手的位置以及打字的 方式，以緩解上述问题。
基于人体工程学的包括上表面控制键和侧表面控制键的数据输
入系统由Willner等提出(美国专利第5874906号，1999年2月23 日)。该设计建议采用游戏杆的形状，具有两个由手抓握的部分。结 合上表面和侧表面的键，利用模式选择来生成键信号。该键盘在形状 和键的设置上都不同于标准键盘。Goodenough和Gary Lee (美国 专利第6939066号，2005年9月6日)建议了 一种手柄式构造的键盘， 带有前面和背面的键功能，其中提供了一种软件算法以帮助用户定位 位于操作人员看不到的键盘背面的键。
前面提到的所有这些已知的不同键盘迄今为止都没有被广泛使 用，申请人认为这可能是由于以下一些原因，并给出了对标准 QWERTY键盘的某些方面加以改进的建议。
1. 现有技术已经尝试了多种方式来引入新的键盘布局，但完全 放弃QWERTY键盘对于大多数人来说是很难接受的，这些人已经形 成了使用标准键盘的习惯，并且已经习惯了这种指法。
2. 与标准键盘相比，异形键盘的各种形状看起来过于复杂，对 于用户来说难以适应。键盘的形状和大小以及键盘的便携性总是会影 响用户的选择。用户需要一种简单和通用的工具，它能够很容易地使 用并且便于携带。
3. 带有分裂式键区的键盘没有被广泛接受可能是由于同时在 分开的键区上打字会分散注意力。当两只手分开打字时人们很容易感 到失去了焦点。分裂式键盘与标准键盘相比也很难放置、展开和包装。
4. 对于大多数用户而言，键的位置需要是可视的，因为他们记 不住键盘上所有键的位置，即使他们记得住键的位置，他们的眼睛也 必须时不时地查看键。对于一些已知键盘，键的位置是不可见的或者 很难看见。尤其是带有面向左侧和右侧的键区的键盘。
5. 即使在标准键盘上键的位置的可视性也不是很好，因为标准 键盘上的键标记并不是直接对着操作人员的眼睛，而是向上对着屋 顶。此外，正在操作的手挡住了操作人员的视线。操作人员也很难定 位排列在标准键盘远端边缘的不太容易记住的数字键和符号键。
6. 圆形键、三角形键、以及计算机键盘上不同形状的键很占地 方，并且难以形成有效的布局，现有的许多发明看起来就像旧式宇宙 飞船中的按键面板。申请人认为通常使用相邻的方形键的键盘更适合 用作高效、紧凑的键盘。
7. 在一个计算机键盘中，最少的键的总数也超过了 70个，因 此只通过移动手指而不是把手移动到不同的位置不可能覆盖所有这 些键。实际上，在标准的计算机键盘中，手经常要移动到"基准位置
(home position)，，之外，以搜索像箭头键或页面控制键这样的键。 现有的许多设计试图给手提供一个固定的"基准"位置或把持位置。这 意味着手移出"基准"位置受到了很大的限制，只允许手指移动来完成
触摸打字。这将导致鍵的空间过于拥挤并使键的尺寸过小，或者为键 分配了过多的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以用两只手竖直拿住的新颖的人体 工程学键盘，其允许在键盘背面进行触摸打字。
该目的通过一种可以在打字时拿在手中的人体工程学键盘来实 现，其包括
独立的(free-standing)平板式键盘主体，包括面对操作人员的 正面和相反的背面；
位于所述键盘主体的背面的背面键区，它被划分成三个相邻的区 域，包括
区域0，它是位于所述背面键区中央的主区域， 区域l，它是位于所述背面键区的下部的区域，包括左右边缘， 区域2，它是位于所述背面键区的上部的区域； 位于所述键盘主体的正面的正面键区，它也被划分成三个相邻的 区域，包括
区域3,它是位于键盘主体的靠近正面的左边缘的区域；
区域4，它是位于键盘主体的靠近正面的右边缘的区域； 区域5，它是位于所述键盘主体的正面的上部的区域； 对键进行分组并以下述方式来分配
第一组键，包括所有字母键、数字键和符号键，这些键被放置到 所述背面的区域0中；
第二组键，包括"F1，， "F12"、 "Insert"、 "Delete"、 "PgUp"、 "PgDn"、 "Home"、 "End"、 "Esc"、四个箭头键和扩展功能键，这 些键被放置到所述正面的区域5中；
第三组键，包括"Space"、 "Baekspace"、 "Return (Enter)，，、 "Caps Lock"、 "Tab"、 "Shift"、 "Ctrl"、 "Alt"、 "Fn"、 "Esc，，和"Delete，， 键，这些键以不同的排列和组合被分配到所述区域l、区域2、区域3 和区域4中；以及
在所述键盘主体的正面位于所述区域5下方的键标指示区域，它 的位置和大小对应于所述背面的背面键区，用于以可视的方式指示背 面键区中键的位置。
优选地，所有键都被设计为方形的形状，并彼此相邻地排列在各 区域中。
为了清楚起见，术语"正面"是指朝向操作人员的键盘表面，而术 语"背面，，是指操作人员看不到的键盘表面。下文中把常规QWERTY
键盘称作"标准键盘"，以与本发明进行对比。本领域普通技术人员应
当理解，标准的平板式键盘也包括常规的DVORAK键盘。
在根据本发明的一种优选的键盘布局中，背面键区中的键被排列 成竖直的8列。特别地，分别由左、右手所覆盖的字母键和数字键具 有在标准平板式键盘上由相同的手所覆盖的键的相同的布局，但是是 竖直排列的。在一种更优的设计中，保持与标准QWERTY相同的键 分布和键错位不变。
另外，"F"和"J，，键最好水平对齐，使左、右手食指能够很容易 地找到它们的基准位置。通过这种设计，该键盘允许手移出基准位置 敲击某些特定的键，并操作集成的鼠标。由于应用了扩展的键区域， 拇指和食指被更为频繁地使用。这进一步减轻了力量较弱的手指的工
作负荷。
根据上述键盘布局，传统QWERTY键盘的特性尽可能地得以保 留。也就是说，背面键区的每一个竖直的列中的键的数目和顺序以及 各列之间键的相对位置偏移(错位)以和标准QWERTY键盘相同的 方式实现，从而尽量保留已经熟悉的指法。这大大方便了操作人员， 使其不必花很多时间学习新的布局和新的键位。
某些符号键，例如"\|"、"}，，、 "=+，，和"？/"等键的位置可以进行 调整，以使背面键区的布局更为对称。
在另一种变体中，根据本发明的键盘具有手掌把持部位，用于配 合手的大小，并调整手掌和键之间的距离。所述手掌把持部位与键盘 主体集成在一起或者可以从键盘主体上取下。
在另外一种优选的实施例中，根据本发明的键盘还具有在正面用 于由拇指操作的集成光标板或光标球，以及在键盘主体的背面由其余 手指操作的光标按键。
作为独立的键盘，根据本发明的键盘可以通过电缆或无线方式连 接到计算机，可以随身携带。
本发明的构思受到了诸如吉他、大提琴、手风琴、手鼓等乐器以 及音乐家演奏这些乐器的方式的启发，而且这种键盘的操作从人体工程学的角度来看是自然、可行的。
对于背打键盘来说，背面的键的可视性是一个很主要的问题。为 了解决这一问题，申请人在键盘的正面加上键标指示区域，以指示键 盘背面操作人员看不到的键的位置。可选地，所述键标指示区域可以
通过虚拟键(dummy keys)、发光键标、粘贴标记、透明键盘主体或 显示屏来指示键盘背面键区中的键的位置。这样，本发明提供了比标 准键盘更好的键位可视性，这是由于以下原因
A. 键盘主体是竖立的，因此键标指示区域直接对着操作人员的视线。
B. 在键盘背面敲击时手不会挡住观看键标指示区域的视线。
C. 当用于数字键和符号键的键标指示位于键标指示区域的中
央时，它们对于操作人员来说看起来比标准键盘更为清晰。
根据本发明的键盘的一个优点是尺寸更为紧凑、更为美观。键盘
及其键都是以简单、正常的形状设计的。选用方形的键和扁平的类似 于书本形状的键盘本体得到了简单和紧凑的结构。根据本发明的键盘
充分利用了键盘主体的表面，使键以更为紧凑的布局排列。如果使用 与标准键盘上的键大小相同的键，则根据本发明的键盘的大小约像 B5纸那样大。如果使用更小的方形键，键盘尺寸可以进一步减小到 A5纸那样大，甚至更小。因此这种键盘很容易打包，可以方便地放 到手袋中，随身携带。
根据本发明的键盘使操作人员在坐在桌边、靠椅或沙发上、甚至 躺在床上时都能够舒服地打字。即使当操作人员平躺、头枕着适当高 度的枕头时，键标指示区域也能对着操作人员的视线。即便本发明可 能不能解决所有的CTS/RMI问题，但与标准键盘不同的是，本发明 可以改变肩膀、手和臂的位置。这允许操作人员的手臂保持在一个相 当放松的自然位置，即胳膊可以在操作人员身体两侧处于放松的位 置，手轻轻地拿着键盘，两个手掌彼此相对，手指朝着操作人员自然 弯曲。本发明还允许在打字期间放松地仰卧，因此进一步緩解了由于 紧张的伏案工作带来的背部和颈部的问题。
另 一方面，大型LCD和LPD屏幕和投影仪的应用要求操作人员 远离屏幕。在许多情况下，把键盘放在桌子上可能显得很笨拙，而且 是不必要的。结构更为紧凑且不需要桌子就能方便操作的键盘在实际 需要中变得越来越重要。而本发明提供了可以舒服地"离桌，，打字的可 能性。
报告显示，键盘可能是世界上最"脏"的设备。由于每天暴露在手 指的灰尘、汗水和油脂之下，键盘成了细菌和病毒的避难所。对于网 吧或办公室内共享的键盘来说情况更糟。由于便于携带的紧凑结构以 及齐全的功能，本发明提供了一种使键盘成为个人设备的途径，它可 以连接到不同位置的不同计算机或显示器上。换句话说，使用者可以 随身携带他自己的键盘，而无需使用公共键盘。这种个性化键盘的另 一个意义在于，人们可以根据自己的喜好和手的大小选择适当的键盘 尺寸和风格。
本发明可实现为一个硬件综合平台。在紧凑和平板状的键盘主体 内，也可以在键标指示区域上(或下方)集成有手写板或小尺寸的 LCD显示屏。其甚至可以进一步开发为掌上电脑。本发明的一个未来 应用图景在于，人们在旅行期间只需要携带他自己的小型"背打式键 盘计算机"，当有大屏幕时可以远程连接到显示屏上。
图l是根据本发明的第一个实施例的键盘的正视图。用键l、键 2、键3、键4标记的区域可以分配第三组键中的不同键，这将在后面 的详细描述中进一步定义。
图2是根据本发明的笫一个实施例的键盘的后视图。用键0、键 5、键6标记的区域可以分配第三组键中的不同键，这些键将在后面 的详细描述中进一步定义。
图3是示出了根据本发明的区域划分的键盘的正视图。区域3、 区域4、区域5以不同的阴影类型来显示。
图4是示出了根据本发明的区域划分的键盘的后视图。区域0、
区域l、区域2以不同的阴影类型来显示。
图5示出了第一组键(26个字母键，所有数字键和所有符号键) 的布局，这种布局是通过把QWERTY布局映射到根据本发明的键盘 的背面的区域0中而得到的。可以看到，第一组键排列成8个竖直的 列，通过各列上访的列号来表示。水平线表示加了阴影的"F"键和"J" 键相互对齐。
图6是图5所示键盘布局的变体。图6中第一组键中的布局比第 一实施例中更为对称。
图7示出了键标指示的两个例子，其可以在第一个实施例中替代使用。
图8示出了根据没有左、右边缘上的区域3和区域4的第二个实 施例的键盘的正视图。
图9示出了根据图8所示第二个实施例的键盘的后视图。
图10示出了根据具有手掌把持部位的第三个实施例的键盘的正视图。
图ll示出了根据图IO所示第三个实施例的键盘的后视图。
具体实施例方式
图l和图2分别示出了根据本发明的第一个实施例的键盘的正面 和背面的视图。根据本发明的键盘或数据输入设备具有普通书本的形 状或扁平方块的形状，其可以在触摸打字期间很方便地用两只手拿 着。当利用本发明所述键盘打字时，操作人员需要用两只手的手指触 摸位于键盘主体背面的键，同时通过观看键盘主体正面的键标指示区 域来对键进行定位。
手围绕本发明所述键盘表面的运动是非常灵巧的，存在各种可能 性，尤其是在用双手操作键盘、两只手相互配合的情况下。通过用双 手拿起一本日记本可以模仿这种情况。申请人考虑到手指运动以及所
有键的功能，将所有的键分成三组，并将键盘主体两侧的表面分成六 个不同的区域。
所述的三个键组定义如下
第一组键包括26个字母键"A" "Z"、数字键"0，， "9"、以及所有 的符号键，如"、 "、";，，、"，"，，、"=+，，、 "- ，，、 "，<"、 ".>，，、 "{[，，、"}"、 "\ l"和"/ ";
第二组键包括功能键"F1，， "F12"、 "Insert"、 "Delete"、 "PgUp"、 "PgDn"、 "Home"、 "End"、 "Ese"、四个箭头键，必要时还包括某 些扩展功能键，如"PrtSc"、 "NumLK"、 "Pause，，等;
第三组键包括其余的键，如"Space" 、 "Backspace"、 "Return(Enter)"、 "Shift" 、 "Ctrl"、 "Alt"、 "Caps Lock"、 "Tab"、 "Fn"、 "Esc"和"Delete"。第三组键全都具有专用的键功能，同时也是在编辑 文本时最经常使用的键。
键盘主体的正面和背面的区域划分分别可以在图3和图4中看 到。这些区域定义如下
区域0是如图4所示的键盘主体背面的中央主区域。仅仅将所有 的第一组键分配到这个区域0。
区域1是在键盘主体背面的背面键区中与区域0相邻且位于其下 方的区域。区域0和区域1之间的边界可根据键的布局和区域0的大 小来调整。在触摸打字期间，区域l可由小指和无名指来触碰。这个 区域也可包括背面键区的左、右边缘。例如，如图2所示，第三组键 中的键"Fn"被分配给背面键区的左边缘。另外，如图2所示，第三组 键中的键"Alt"、 "Ctrl"和"Shift，，最好以对称方式在区域1的左侧和右 侧重复出现，使得操作人员可以用左、右手轮换地敲击这些键。
区域2是在键盘主体背面与区域0相邻且位于上方的扩展键区。 区域2和区域0之间的边界可根据键的布局和区域0的大小调整。与 标准平板式键盘相比，区域2是一个新扩展的键区，其可以由食指和 中指触碰。在触摸打字时这是一个非常便于操作的区域， 一些使用得 较为频繁的键可以被分配到这个区域内。如图2所示，第三组键中的 键"ESC"被分配在区域2的中央，位于第一组键的上方。而且，在这 个实施例中，区域2还包括由键5和键6标记的两个区域，它们分別
位于键"ESC"的左侧和右侧。
区域3是如图3所示键盘主体正面位于正面键区的左边缘的区 域。区域3适用于用左手拇指碰触。如图1所示，区域3还包括用键 1和键3标记的两个区域。
区域4是键盘主体正面位于正面键区的右边缘的区域。区域4 适用于用右手拇指碰触。如图1所示，区域4还包括用键4和键2标 记的两个区域。
区域5是键盘主体正面位于正面键区的上部的区域。仅仅将第二 组键分配给区域5。如图1所示，诸如"F1" "F2"这样的功能键被布 置在键盘主体正面的左上方。在这个实施例中，"Insert"、 "Delete"、 "Home"、 "End"、 "PgUp"和"PgDn"键分布在左侧，箭头键分布在 右侧。
如图3所示，在键盘主体的正面，在区域5下方设置了一个键标 指示区域，其占据了正面的很大一部分。从图l中可以看到，这个键 标指示区域印有至少对应于键盘背面的区域0和区域1中的键的键标 指示，具有和这些键相同的大小和位置。对于区域2中的键来说，当 这些鍵直接位于区域O后面时，它们的位置将不在键标指示区域中示 出。然而，如图1所示，"Esc"键的键标也在正面显示，因为"Esc"的 位置没有被区域5中的键挡住。
位于键盘背面的背面键区中的区域O、区域1和区域2中的键由 两只手除拇指以外的其他手指敲打。最开始用左右手的食指分别接触 "F"键和"J"键，作为手的基准位置，就像在普通QWERTY键盘上那 样。位于键盘正面的正面键区中的区域3、区域4和区域5中的键仅 由拇指操作(因此它们也被称为"拇指键区，，)。区域3和区域4中的 键用拇指敲打，而不必把手从基准位置移开，或者只需要把手稍微离 开基准位置一点。区域5中的键要用拇指来敲打，此时手需要离开所 述基准位置。区域3、区域4和区域5不必像图3所示那样分开排列， 也就是说，这些区域可以根据键的大小、形状和键的数目连接在一起。
如上所述，所有字母键、数字键和符号键被称作第一组键，并被
映射到区域0中。图5示出了把第一组键从标准QWERTY布局映射 到所述区域0中的一个例子。
如图5所示，"F，，键和"J"键水平对齐，以保持左右手对齐的"基 准位置"。
第一组键排列成纵向的八列，使左手和右手分别覆盖四列。最好 是使左手和右手分别覆盖的第一组键中的子键组和标准QWERTY键 盘的情况下相同。
通过这样的布局，使得数字键"0，， "9"和大部分符号键位于中间 的两列(列4和列5)。与标准键盘相比，这使得数字键和符号键对 于操作人员来说具有更好的可视性。
在相邻的各个键列之间键位置的偏移(或键的错位)与标准 QWERTY键盘的情况相同。从而尽可能保留了第一组键的指法。
在图6所示的更为实用的设计中，通过把四个符号键，如"\卩， 键、"}"键、"=+"键和"/ "键，移到新的位置而对第一组键的布局进 行调整。这种新的布局保留了与图5所示布局相同的大部分特点，因 此不会对指法造成太大的改动，但看上去更为对称，从而使分配到区 域l中的第三组键的排列更为合理。
在这里"对称，，意味着列1和列8中的键彼此对齐并具有相同的形 状，列2和列7中的键也彼此对齐并具有相同的形状
优选地，区域1的左、右边缘与区域O中的键对齐。
本领域技术人员可以知道，也有许多其他方法来重新设定符号键 的位置，以使布局更为对称。由于试图尽量保留标准键盘的特点，重 新分配符号键的实际方式是很有限的，由此产生的变化与图5所示的 示例不会有很大的不同。为形成对称布局而需要调整的符号键的最大 数目不会超过"/ "、 "；"、 ""，，，、 "{["、"}，，、 "|\"、 "+=，，、" 、，，中的 五个。
现在进一步来设置第二组和第三组键的其它区域。 如上所述，页面控制键(即"PgUp"、 "PgDn"、 "Home"和"End")、 "Insert，，键、"Delete，，键、"Esc"、 "F1" "F12"键、箭头键和其他扩展 功能键(如果有的话)被定义为第二组键。在许多计算机键盘中(例 如便携式计算机)，这些键具有较小的尺寸，因为操作人员很少以快 捷键和多重键组合用到它们。
如图3和图1中所示，第二组键被放置在键盘正面由拇指操作的 区域6中，其中箭头键可以用右手拇指来覆盖，而"PgUp"、 "PgDn"、 "Home"、 "End"、 "Insert"和"Delete，，键可以用左手拇指来覆盖。"F1" "F12"键被放置在区域5的左上方，而"Fn"键需要被放置到区域1中 的右手侧。需要注意的是，手需要从所述"基准位置"移开，以使得拇 指能够触及第二组键。也可以为习惯使用左手的用户设置第二组键的 "镜像"布局排列。
如上所述，第三组键包括"Space"、 "Backspace"、 "Return，，、 "Shift" 、 "Ctrl"、 "Alt"、 "Caps Lock"、 "Tab"、 "Fn"、 "Esc，，和"Delete" 键(在某些情况下，"Esc，，和"Delete，，键也可以不包括在第三组键中)。 第三组键可以以不同的形状、排列和组合被分配到区域1、区域2、 区域3和区域4。下面描述了一些有用的排列组合方，其中考虑到了 键的功能、在标准键盘上的打字习惯、以及人体工程学的特点。
如图2所示，由小指击打的"Shift"、 "Control"、 "Alt，，和"Fn" 键可以被分配到区域l,它们在左手侧和右手侧都出现；
此外，由于"Space"键和"Return"键的使用比较频繁，它们应当 被放置到最方便的位置。如果需要的话，它们也可以出现两次；
如图3和图1所示，键盘正面的键标指示区域显示了键盘背面的 键的确切位置。与平放在桌面上的标准键盘不同，根据本发明的键盘 被拿在手中，键标指示直接对着操作人员的眼睛，而不会像标准键盘 那样被操作人员的手阻挡住视线。
图7给出了可替代地使用的键标指示区域的两个例子，其中数字 键和符号键位于鍵标指示区域的中央(即列4和列5)。这时甚至能 够比标准QWERTY鍵盘更容易识别出键的位置。
这两个例子的不同之处在于，在该图上部的笫一个键标指示区域 中印制了竖直排列的字母，它们很容易由操作人员阅读，而该图下部
的第二个键标指示区域中印制的是水平排列的字母，使得操作人员容 易在键盘背面对熟悉的键布局进行追踪，并回忆触摸打字的指法。
应当指出，有许多简单和直观的机制能够在键盘正面指示键的位
置，如粘贴标签(sticker)、虛拟键(dummy keys) 、 LED、透明键 盘主体(当按下真实键时它甚至能够显示出键的运动)等，或者通过 显示屏来实现。
本发明的目的是开发出一种全功能的数据输入设备，它可以离开 桌面到处携带。鼠标或光标跟踪设备功能的集成是很重要的。如图1、 2、 3和4所示，光标板位于键盘主体正面的右上方位置，而光标按键 相应位于键盘的背面。类似地，对于习惯使用左手的操作人员来说， 也可以把光标板及其键放置到键盘主体的左侧。这样，第二组键中的 "F1" "F12"键可以移到右手侧，而"Fn"可移到左手侧，由左手的小 指来操作。
优选地，可以在手握住键盘主体的位置处增加手掌把持部位，以 使键盘和手的形状相配合。它还对距离进行调整，并允许手指放置到 基准位置"F，，和"J"。 一种可能是使手掌把持部位可以从键盘主体上取 下，并可用不同的形状和大小来替换，以匹配于不同操作人员的手。
参照图10和图11，示出了手掌把持部位的一个例子，它被设计 为向键盘主体的两侧延伸的突起。
下面描述本发明的一些典型实施例
如图l和图2所示(并且还参照图3和图4)，可以如图6所示 调整对称排列的第一组键。作为第三组键的一部分，"Shift"、 "Ctrl" 和"Alt"键被固定在区域1的左侧和右侧，"Fn，，鍵也位于区域1中， 位于键盘背面的右边缘。
在区域l、区域2、区域3和区域4中分别留下了六个特殊的键 位，即键0、键l、键2、键3、键4、键5和键6，其用于进一步以 不同组合来分配第三组键中的某些键。所有这些键位都便于不同的打 字功能，例如，键1和鍵2便于由拇指按下，因此它们很自然地像标 准鍵盘那样被分配给"Space，，键。通过试验，申请人建议下列可能的
分配方式，但不排除其他的可能选择
键0可^皮分配"Return"或"Back Space"键； 键1和键2可^皮分配"Space"、 "Backspace"或"Return，，键； 键3和键4可被分配"Tab"、 "Caps Lock"、 "Backspace"或 "Delete"键；
键5和键6可被分配"Space" 、 "Backspace"键和/或 "Return"、 "Delete"、 "Tab，，或"Caps Lock"键。 所建议的一种典型的分配如下 键0画画國Return 键1 —Space 键2 —Space 键3 — Tab 键4 -國國Caps Lock * 5國國國Back Space 键6…Delete
这种分配方式的优点在于使得区域1中的键的数目最少，这样小 指不会过于疲劳。键盘看上去也更对称，使宽度和长度保持黄金分割 比率。
图8和图9示出了另一实施例,其中"Return"、 "Back space"、 "Tab"、 "Caps Lock"、 "Shift"、 "Ctrl"、 "Alt，，和"Fn，，键被分配在区 域1中。在这种情况下，位于键盘右侧和左侧的区域3和区域4没有 被分配任何键，因此这两个区域可以被省略。区域2只分配有对称方 式排列的两个"Space"键，但这两个"Space，，键的位置并没有在键盘前 面的键标指示区域中显示。
这种实施例的缺点是小指可能会过于繁忙，而且区域l中挤满了键。
区域3和区域4的省略使得拇指被较少地用到，但这种设计的优 点是拇指可用来按住左右边缘，以帮助保持住键盘。操作人员会发 现这是一种很实用的操作本发明所述键盘的方式。
在这个实施例中，"Shift"键被分配到列2和列7中。对某些用户 来说可能会觉得更加方便。作为替代，"Esc，，键盘也可以被分配到键 盘正面的区域5中。
图10和图11示出了另外一个实施例，其中在手握的位置处增加 了手掌把持部位，用于调整键与手掌之间的距离，使用户感到更加方 便。
而且，"Fn"键也放置到靠近右侧的区域2中。这利用了区域2 中的更多空闲位置。
另外，在这里所述的类似的分组和分区方案也可以应用于 Dvorak布局及除英语以外的其他不同语言的流行布局。
为了提供更为实用的键盘，键被设计为与膝上电脑的键盘具有相 同的大小。例如，键盘主体背面的大多数键的大小可以是18.5 x18.5 mm(某些键可能要更长一些)，而区域5中的笫二组键的大小为16.5 x 12.5 mm。键盘主体的长度可以约为240 mm, 宽度为183 mm， 只 有B5纸那么大。当采用尺寸更小的键时，键盘主体的尺寸可以缩小 到A5纸那么大，甚至更小。
键盘通常被制成刚性的，具有平滑的表面。键盘主体的边缘可以 被加工成圆滑的，尤其是要用手握住的左右边缘被加工成圆滑的，具 有适当的圆径，以适合于用手抓握及来回移动。键盘可通过电缆(例 如通过USB接口 )或以无线方式(例如蓝牙)连接到计算机上。
由于键全都排列于键盘表面上，当键盘被使用或闲置时应采取措 施以避免键被错误地按下。 一种可能的方式是使键盘框架表面高于或 等于键的顶部。另外，当键盘不使用时可以立在一个专用的支架中。 作为独立键盘，根据本发明的键盘可以用自身的电池来供电。
由于键盘正面的键标指示区域提供了一个平坦的空白区域用来 显示背面的键的位置。可选地，制造商可以把手写板或LCD显示屏 集成到鍵标指示区域上。
操作人员可以在不同的位置使用根据本发明的键盘
1)当操作人员正坐在椅子上时，将键盘的下端放到桌面或桌子
的较低的托架上。
2) 是当操作人员坐在椅子、沙发或躺椅上时把键盘的下端放在 操作人员的膝盖上。
3) 是当操作人员躺在床上时将键盘的下端顶在腹部。
4) 由于根据本发明的键盘的重量很轻，在打字时甚至可以只用 手来拿住键盘。
根据本发明的键盘应竖直或者向前倾斜地拿在手中，使键标指示 区域正对着操作人员的眼睛。操作人员的手掌和手指宽松地围绕在键 盘周围，两个手掌彼此相对，两个食指分别轻轻触碰基准位置。
在触摸打字期间，左右手需要以谐调的方式互相辅助。当一只手 打字时，另一只手可抓住键盘，并帮助固定键盘位置，或者当需要时 按下诸如"shift"或"ctiT，键的組合键。用于敲打才艮据本发明的键盘上 的第一组键的指法与标准计算机键盘上的指法非常类似。当手指敲打 键盘背面的第一组键时，拇指轻轻触碰到键盘以保持其位置。拇指最 常用来敲打区域3和区域4中的第二组键和第三组键中的一些键，还 用来操作键盘正面的光标跟踪板。当这样做的时候双手需要移出"基 准位置"。
对于熟悉标准QWERTY键盘的人来说，他能够在根据本发明的 键盘上很快获得打字速度，因为本发明保留了 QWERTY布局的大部 分特征。最好是在键盘的背面"设想，，QWERTY布局的键，当忘记键 位的时候只要看一眼键标指示区域就可以了 。
权利要求
1. 一种在打字期间能够拿在手中的人体工程学键盘，其包括:独立的平板式的键盘主体，包括对着操作人员的正面和相反的背面；位于所述键盘主体的背面的背面键区，它被划分成三个相邻的区域，包括:区域0，它是位于所述背面键区中央的主区域，区域1，它是位于所述背面键区的下部的区域，包括左右边缘，区域2，它是位于所述背面键区的上部的区域；位于所述键盘主体的正面的正面键区，它也被划分成三个相邻的区域，包括:区域3，它是位于键盘主体的靠近正面的左边缘的区域；区域4，它是位于键盘主体的靠近正面的右边缘的区域；区域5，它是位于所述键盘主体的正面的上部的区域；键被分组并以下述方式被分配:第一组键，包括所有字母键、数字键和符号键，这些键被放置到所述背面的区域0中；第二组键，包括“F1”～“F12”、“Insert”、“Delete”、“PgUp”、“PgDn”、“Home”、“End”、“Esc”、四个箭头键和扩展功能键，这些键被放置到所述正面的区域5中；第三组键，包括“Space”、“Backspace”、“Return(Enter)”、“Caps Lock”、“Tab”、“Shift”、“Ctrl”、“Alt”、“Fn”、“Esc”和“Delete”键，这些键以不同的排列和组合被分配到所述区域1、区域2、区域3和区域4中；以及在所述键盘主体的正面位于所述区域5下方的键标指示区域，它的位置和大小对应于所述背面的背面键区，用于以可视的方式指示背面键区中键的位置。
2 如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中区域0中的第一 组键被排列成竖直的8列，分别由左、右手所覆盖的字母键和数字键 具有在标准平板式键盘上由相同的手所覆盖的键的相同的布局，但是 是竖直排列的。
3 如权利要求2所述的人体工程学键盘，其中第一组键的错位 保持和标准平板式键盘相同。
4 如权利要求3所述的人体工程学键盘，其中"F"和"J，，键水平 对齐，使左、右手食指能够找到它们的基准位置。
5 如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中符号键的位置被 调整为使得第一组键的布局更为对称。
6 如权利要求1所述的人体工程学键盘，还具有在所述键盘主 体的正面的上部用于由拇指操作的集成光标板或光标球，以及在所述 键盘主体的背面由其余手指操作的光标按键。
7 如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中第三组键中只有 "Esc"键被放置在区域2中。
8 如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中"Esc，，键还被放 置在所述前面的区域5中。
9 如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中区预1的左右边 缘与区域0中的键对齐。10如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中"Return"或 "BackSpace"键被放置在区域1的中央，"Alt"、 "Ctrl，，和"Shift"鍵在 区域1的左侧和右侧以对称方式出现两次。11如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中"Esc"、 "Delete" 和"Backspace"键被放置在键盘主体的两侧。12如权利要求8所述的人体工程学键盘，其中"Space"和 "E nter"键中的至少 一个在键盘主体正面的左右边缘都出现。13如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中键盘主体的边缘 -陂加工成圆滑的。14如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中该键盘具有手掌 把持部位，用于配合手的大小并调整手掌和键之间的距离。15如权利要求14所述的人体工程学键盘，其中所述手掌把持 部位与键盘主体集成在一起或者可从键盘主体上取下。16如权利要求1所述的人体工程学键盘，其中所述键盘主体正 面的所述键标指示区域通过虛拟键、发光键标、粘贴标记、透明键盘 主体或显示屏来指示背面键区中的键的位置。17如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中键盘主体的所述 正面和背面的表面略微弯曲。18如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中该键盘通过电缆 或以无线方式连接到计算机系统。19如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中该键盘用其自身 的电池来供电。20如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中当该键盘不使用 时可立在一个专用的支架中。21如权利要求l所述的人体工程学键盘，其中所有键都被设计 成方形，并在各区域中彼此相邻排列。
全文摘要
本发明涉及一种独立的、尺寸紧凑的人体工程学计算机键盘。所有字母键、数字键和符号键都放置在操作人员看不到的键盘背面。键盘背面的键的位置通过键盘正面的键标指示区域来显示，使操作人员可以定位背面的这些键。键的布局适合于从背面触摸打字，但仍保留了标准QWERTY布局的大部分指法。“F1”～“F2”键、箭头键、“Insert”、“Delete”、“Esc”键及页面控制键被放置在键盘正面的上部，以通过拇指操作。“Space”、“Backspace”、“Return”、“Shift”、“Ctrl”、“Alt”、“Caps Lock”、“Tab”、“Fn”、“Esc”和“Delete”键可以以不同的排列组合分配到键盘表面上的四个预先定义的区域内。在键盘中还集成了一个光标跟踪设备(鼠标)。在触摸打字期间，该键盘被轻轻地拿在手中，键盘的下端可以靠在操作人员的膝盖上或腹部，或者靠在桌子上，或者不靠着其他东西而仅拿在手中，使其键标指示对着操作人员。操作人员在打字时可以任意地坐、靠甚至仰卧。
文档编号G06F3/02GK101384976SQ200780005430
公开日2009年3月11日 申请日期2007年6月18日 优先权日2006年10月10日
发明者刘航宇 申请人:刘航宇