專利名稱：鍵盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
生理健康型鍵盤屬計算機(jī)輸入設(shè)備。
背景技術(shù)：
生理健康型鍵盤依據(jù)人體工程學(xué)理論發(fā)明創(chuàng)造的一種新概念、新結(jié)構(gòu)的輸入鍵盤。

發(fā)明內(nèi)容
目前所使用的鍵盤雖然種類繁多，形式多樣，但都不能使手部乃至臂部肌群處于放松狀態(tài)。本人在長期實踐過程中發(fā)現(xiàn)使手臂肌肉放松的關(guān)鍵是手背的肌群、肌腱、不隨意肌是否能得到放松，為此設(shè)計一種能夠調(diào)解手部肌肉工作狀態(tài)，并能在輕松狀態(tài)下完成多種功能，使各功能符合手部生理結(jié)構(gòu)。本鍵盤采用如下技術(shù)方案鍵盤以左手鍵盤、右手鍵盤相互獨立的單手鍵盤形式取代一體式；采用對手部起調(diào)節(jié)放松作用的掌托、腕枕結(jié)構(gòu)作為手部輔助操作器件，使手掌、手臂由懸起移動敲擊鍵碼的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槭终坡鋵嵲谡仆?、腕托上的形式，致使手部由較緊張的工作狀態(tài)及工作預(yù)備狀態(tài)轉(zhuǎn)變成肌肉放松，感覺(手感)輕松的工作狀態(tài)。鍵盤設(shè)置有鼠標(biāo)器、指點器，實現(xiàn)三維、多功能光標(biāo)、指針。鍵盤曲面弧形鍵碼，具有適合手指自然狀態(tài)，生理特征的結(jié)構(gòu)。使手指(敲擊)工作的難度降低，調(diào)節(jié)手指肌鍵(的放松狀態(tài))工作狀態(tài)。
生理健康型鍵盤的技術(shù)方案及技術(shù)特征鍵盤由“左手鍵盤”和“右手鍵盤”構(gòu)成，本結(jié)構(gòu)是單手鍵盤形式，兩部分結(jié)構(gòu)各自獨立，相互對稱、對應(yīng)(圖1-1)。單手鍵盤由兩部分構(gòu)成，一部分是黨托和腕枕結(jié)構(gòu)，一部分是鍵盤結(jié)構(gòu)。鍵盤結(jié)構(gòu)部分由鍵盤功能結(jié)構(gòu)面(圖1-2)，側(cè)邊，底面(27)組成；功能結(jié)構(gòu)面分為兩大區(qū)域，分別是鍵碼區(qū)域(曲線A1AA1之前區(qū)域)，掌托，腕枕區(qū)域(曲線A2AA2之后區(qū)域)。掌托、腕枕結(jié)構(gòu)部分由掌托、腕枕，鼠標(biāo)器，功能鍵(鈕)，指點器(圖3-1至圖3-15)，平衡器(圖4-1至圖4-3)構(gòu)成。為方便闡述技術(shù)特征，分別從五個方面具體說明(1)鼠標(biāo)器；(2)批示器；(3)掌托、腕枕，功能鍵(鈕)，平衡器；(4)鍵碼區(qū)域，曲面弧形鍵碼；(5)掌托、腕枕區(qū)域及底面、側(cè)邊結(jié)構(gòu)。
(1)鼠標(biāo)器，鼠標(biāo)器位于掌托前端側(cè)面接近大拇指位置，鼠標(biāo)器座與掌托成一體，電信號拾取器安裝于座內(nèi)。其技術(shù)特征是鼠標(biāo)器由電信號拾取器(簡稱“拾取器”)，鼠標(biāo)器座構(gòu)成；其特征還包括拾取器的單球型式，雙球形式兩種結(jié)構(gòu)(圖2-1至圖2-4)；功能球的七種功能結(jié)構(gòu)；拾取器的九種發(fā)生、拾取x、y坐標(biāo)電信號的結(jié)構(gòu)。單球型式拾取器結(jié)構(gòu)包括固定平面(10)，鼠標(biāo)球(1)，鼠標(biāo)球固定架(4)，鼠標(biāo)球腔(9)，彈性止推座(17)，彈性頂塊(23)電子元件，電子元件槽(6)，除塵板(3)，防污體(24)，清洗管，二維平面信號轉(zhuǎn)換器(13)，避光罩(11)，光源(7)。雙球型式拾取器結(jié)構(gòu)包括固定平面(10)，鼠標(biāo)球，鼠標(biāo)球固定架(4)，功能球，功能球固定架(5)，鼠標(biāo)球腔，功能球腔，彈性止推座(17)，彈性頂塊，透明體球軸承，避光罩，電子元件槽，隔磁結(jié)構(gòu)，屏蔽罩，清洗管，除塵板，防污體，光源，二維平面信號轉(zhuǎn)換器。元件槽三種分布結(jié)構(gòu)，一種是一組元件槽橫向成坐標(biāo)角度(圖2-1，∠K1O1K2)，縱向成直線角度(G2-G2，∠K1O1K2)，第二種是一組元件槽縱向成坐標(biāo)角度(G1-G1，∠K3O2K5)，第三種是一組元件槽橫向、縱向均成一定角度(非直線角度)，其中一個角度為坐標(biāo)角度。坐標(biāo)角度范圍是45°～160°，坐標(biāo)角度選擇符合大拇指捻動鼠標(biāo)球時的生理狀態(tài)(即舒適的狀態(tài))；元件槽是一組或兩組，對稱分面，成坐標(biāo)角度的元件槽，其角度值代表x、y坐標(biāo)角度(90°)(即∠L1O1K2、∠K3O2K5代表x、y坐標(biāo)角度-90°)。電子元件槽內(nèi)電子元件分布結(jié)構(gòu)是雙電子元件(或兩個以上)沿坐標(biāo)方向并置，電子元件與功能球相接觸(可以是彈性接觸)，該處電子元件沿坐標(biāo)方向并置，其坐標(biāo)方向是指功能球以另一元件槽(直線K1O1或K3O2或K2O1或K5O2)為中心旋轉(zhuǎn)，功能球球體表面某點先后順序經(jīng)過該并置電子元件，此點所運(yùn)行軌跡(經(jīng)過元件)是坐標(biāo)方向。并置電子元件距離(檢測距離)小于或大于(不等于)兩個信號距離(相鄰的兩個光信號、磁信號、電阻信號、電容、電揚(yáng)信號的距離)，功能球信號距離(單位距離)與光標(biāo)、指針位移(單位距離)相對應(yīng)，電子元件、電子元件槽分布結(jié)構(gòu)產(chǎn)生光標(biāo)、指針的位置、方向、速度信息，符合坐標(biāo)平面內(nèi)各點位置、速度、方向的矢量計算方法。
光電拾取電信號形式的功能球結(jié)構(gòu)球體透明，透光性好，球體表面(沿二維球面方向)作透明區(qū)和不透明層相間均勻分布結(jié)構(gòu)(圖2-11，g)，不透明和透明區(qū)形狀呈三角形(圖2-13)，方形，棱形，五邊形，六邊形，圓形等形狀，外表面作保護(hù)涂層(涂層透明，厚1-2μm)，球體表面光滑；與透明體球軸承接觸處的透明區(qū)接受透明體球軸承的光源，使光線進(jìn)入功能球內(nèi)部；功能球作旋轉(zhuǎn)工作時，在與二維平面信號轉(zhuǎn)換器(或電子元件)接觸處的透明區(qū)和不透明層對二維平面信號轉(zhuǎn)換器的光電集成電子元件(或光電二極管、光電池、光敏電阻、光纖)提供連續(xù)相間光信號，即提供連續(xù)明暗光信號；該功能球簡稱“光斑球”。光電拾取電信號形式的功能球，采用光柵管拾取光信號結(jié)構(gòu)，功能球球體透明，表面光滑，功能球接受透明體球軸承的光源，功能球作旋轉(zhuǎn)工作時向光柵管提供恒定不變的光信號，該功能球簡稱“光球”。電磁拾取電信號形式的功能球，球體是非磁金屬材料，球體表面鍍高導(dǎo)磁材料鍍層(鎳鈷合金或其它)，球體表面鍍層(沿二維球面方向)作錄磁工藝處理。被磁化層與未被磁化層相間均勻分布(圖2-11，d)，球體表面作保護(hù)涂層(1-2μm)處理；功能球作旋轉(zhuǎn)工作時，對電子元件槽內(nèi)的電子元件(磁頭、磁敏開關(guān)，磁敏傳感器)提供連續(xù)相間的磁變化(磁場強(qiáng)弱)信號，功能球固定架(非金屬材料時)表面作金屬鍍層(涂層)隔磁功能處理，(包括鼠標(biāo)球固定架，固定平面均作金屬鍍層處理)；該功能球簡稱“磁斑球”。電容拾取電信號形式的功能球，球體金屬材質(zhì)，球體表面作微小凹凸結(jié)構(gòu)(圖2-12)，凹凸結(jié)構(gòu)相間均勻分布，在凹結(jié)構(gòu)處填充非金屬、非導(dǎo)電材料(如樹脂、塑料)處理，與凸起結(jié)構(gòu)平齊，金屬凸起頂端作平面結(jié)構(gòu)；在球體表面作防護(hù)層，(1-2μm)處理，防護(hù)層是絕緣材料，球體表面光滑。該功能球簡稱“電容球”。電容球金屬材質(zhì)部分充給或排除一定量的電子，使之帶有恒定的負(fù)電荷或正電荷形成電場，凸起頂端平面是電荷分布區(qū)，球體表面絕緣保護(hù)層可稍厚(2-3μm)，功能球固定架(非金屬材料時)作金屬鍍層屏蔽電場功能結(jié)構(gòu)(包括鼠標(biāo)球固定架、固定平面作金屬鍍層)；該功能球簡稱“電荷球”。電容球、電荷球作旋轉(zhuǎn)工作時對電子元件(金屬導(dǎo)體、電容變化感應(yīng)元件，電場變化感應(yīng)元件，電壓、電流變化感應(yīng)元件)提供連續(xù)相間的電容、電場變化信號。電阻拾取電信號形式的功能球，球體表面作金屬導(dǎo)電鍍層(或非金屬導(dǎo)電層)和非導(dǎo)電層相間均勻分布結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電層形狀(與非導(dǎo)電層形狀)是四邊形，五邊形、六邊形，圓形等形狀，球體表面光滑，功能球作旋轉(zhuǎn)工作時，對電子元件(開關(guān)電極)提供連續(xù)相間的低電阻(導(dǎo)通)、高電阻信號；該功能球簡稱“電阻球”。傳動編碼器拾取電信號形式的功能球，球體表面光滑，功能球工作時，球體連續(xù)不斷的傳動微型編碼器，一組編碼器是由兩對編碼器構(gòu)成，兩對編碼器是相互成一定角度關(guān)系的編碼器(該角度代表X、Y生標(biāo)角度關(guān)系)；該功能球簡稱“傳動球”。光斑球形式拾取器是單球型式或雙球型式，單球型式雙球型式同樣適合光球，電容球，電荷球、電阻球形式的拾取器，是單球型式時功能球兼作鼠標(biāo)球，功能球固定架(包括透明體球軸承，光源)取代鼠標(biāo)球固定架，單球型式的固定方式是彈性止推座或透明體球軸承或彈性頂塊；電荷球形式的拾取器是雙球型式，雙球型式同樣適合磁斑球形式拾取器，傳動球形式的拾取器是單球型式。
拾取器的九種發(fā)生，拾取X、Y生標(biāo)電信號結(jié)構(gòu)；九種結(jié)構(gòu)分別是光斑球與二維平面信號轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)；光斑球與電子元件結(jié)構(gòu)；光球與光柵管結(jié)構(gòu)；磁斑球與電子元件結(jié)構(gòu)；電容球、電荷球與電子元件結(jié)構(gòu)；傳動球與微型編碼器結(jié)構(gòu)；電阻球與電子元件結(jié)構(gòu)；容柵結(jié)構(gòu)；傳感器結(jié)構(gòu)。光斑球與二維平面信號轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，二維平面信號轉(zhuǎn)換器由光電集成電子元件及調(diào)整座(15)，透鏡(14)，固定座(13)構(gòu)成；集成電子元件是光電二極管陣列元件(SSPD)或面陣電荷耦合器(CCD)或光電位置探測器(PSD)等，光斑球旋轉(zhuǎn)，光信號通過透鏡投射在集成電子元件上，集成電子元件拾取到光信號后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺盘柊苿咏嵌?、速度參?shù)，該參數(shù)是光標(biāo)，指針的角度，速度參數(shù)。光斑球與電子元件結(jié)構(gòu)，電子元件與光斑球接觸，元件槽與光斑球接觸處是彈性材料，對光斑無摩損，且元件槽不透明；光信號先后順序經(jīng)過兩個并置電子元件，產(chǎn)生信號方向(方向由先接受信號的元件指向后接受信號的元件)，該方向是坐標(biāo)方向，一組(兩對)成坐標(biāo)角度關(guān)系的元件(元件槽內(nèi))分別產(chǎn)生X、Y生標(biāo)方向信號；元件該坐標(biāo)方向上接受信號量是信號移動距離量，單位時間內(nèi)的信號量構(gòu)成速度值(量)；以上信號形成符合直角坐標(biāo)系矢量計算方式，信號所包含的方向、速度信息是光標(biāo)指針的方向、速度參數(shù)。磁斑球與電子元件結(jié)構(gòu)，電容球、電荷球與電子元件結(jié)構(gòu)，電阻球與電子元件結(jié)構(gòu)同光斑球與電子元件發(fā)生、拾取X、Y坐標(biāo)電信號過程一樣，接受信號分別是磁，電、電場，電阻信號。光球與光柵管結(jié)構(gòu)，光柵管(圖2-8)軸體與光電二極管(42)及內(nèi)光柵(46)成一體，并與支架相固定，是不動部分，殼體(44)通過軸承(47)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，殼體相間均勻分布一定寬度的光柵，內(nèi)光柵(1個以上間距與殼體光柵間距相對應(yīng))與光球成直線對應(yīng)(圖2-9)，光球中心與光柵管中心連線通過內(nèi)光柵；兩個光柵管并置，構(gòu)成一個(坐標(biāo)信號)拾取元件，光柵管內(nèi)光電二極管先后順序接受光信號(殼體光柵旋轉(zhuǎn))，產(chǎn)生坐標(biāo)方向(方向由先接受信號光電二極管指向后接受光信號的光電二極管)，兩個拾取元件(兩對并置光柵管互成坐標(biāo)角度(45°～150°)，該角度是生標(biāo)角度(90°)；光電二極管接受光信號次數(shù)(量)是移動距離量，單位時間內(nèi)信號量(移動距離量)構(gòu)成速度值，該速度值和坐標(biāo)方向是光標(biāo)、指針的速度、方向參數(shù)。傳動球與微型編碼器結(jié)構(gòu)，微型編碼器(圖2-10)軸(36)與其上的光源，光電池一體，并與支架相固定，是不動部分，殼體與光柵碼盤(40)一體，并通過軸承作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，產(chǎn)生光電信號，兩個編碼器并置，構(gòu)成一個(坐標(biāo)信號)拾取元件，二個拾取元件互成生標(biāo)角度，其傳動結(jié)構(gòu)與光柵管相同。容柵結(jié)構(gòu)(圖2-2)，靜止柵(28)與固定結(jié)構(gòu)(4)相固定，靜止柵成若干細(xì)條狀，成圓周對稱分布(圖2-11，f)，若干層金屬柵(靜止柵)位置一致，并引出導(dǎo)線，接測量電路；移動金屬片(29)若干層與靜止柵構(gòu)成電容關(guān)系(引出導(dǎo)線)；金屬片位移(圖2-5)，在位移方向的靜止柵電容變化量最大，變化量最大的一組(或幾組金屬柵，以位于中間一組金屬柵為準(zhǔn))靜止柵，是金屬片移動的坐標(biāo)方向(由電容減小量的金屬柵指向電容量增大的金屬柵)，單位時間內(nèi)電容變化量是速度值，該速度值與方向是光標(biāo)、指針的速度、方向參數(shù)。傳感器結(jié)構(gòu)(圖2-16)，由兩對成坐標(biāo)角度關(guān)系(90°)的壓力傳感器組成一組傳感器，或由若干組均勻圓周排列的傳感器構(gòu)成不同方向的位置坐標(biāo)。當(dāng)壓下推桿(26)時，坐標(biāo)盤(66)對壓力傳感器施加壓力，傳感器產(chǎn)生與壓力成正比的電信號(強(qiáng)弱)，同時向某方向拔動推桿，推桿尾端對坐標(biāo)盤(66)產(chǎn)生傾斜壓力，坐標(biāo)盤對兩組壓力傳感器施加不同壓力，或?qū)A周對稱的壓力傳感器施加不同壓力，對不同傳感器產(chǎn)生不同壓力，產(chǎn)生不同強(qiáng)弱電信號，構(gòu)成坐標(biāo)方向(由變?nèi)跣盘栔赶蜃儚?qiáng)信號)，同時傳感器產(chǎn)生的壓力電信號強(qiáng)弱是速度參數(shù)。該方向電信號與速度電信號是光標(biāo)，指針的方向、速度參數(shù)。傳感器結(jié)構(gòu)的另一種形式是，傳感器由單獨一個傳感器組成，傳感器(圖E-E)，位于固定平面(10)上，由傳感器固定架固定，壓力產(chǎn)生的強(qiáng)弱電信號是光標(biāo)、指針移動速度參數(shù)，光標(biāo)、指針的移動坐標(biāo)方向由指點器發(fā)生、拾取(產(chǎn)生參數(shù))。
(2)指點器，其特征是碼盤結(jié)構(gòu)指點器，坐標(biāo)編碼器指點器，容柵指點器，四輪結(jié)構(gòu)指點器。碼盤結(jié)構(gòu)指點器，碼盤的移動由推動桿傳動，推動桿在掌托腔內(nèi)與掌托固定，推動桿隨掌托，腕枕的運(yùn)動一起移動。其特征還包括圓形碼盤，X、Y坐標(biāo)信號發(fā)生器(簡稱“發(fā)生器”)、碼盤運(yùn)動導(dǎo)軌、碼盤彈性定位結(jié)構(gòu)組成；碼盤結(jié)構(gòu)指點器(圖3-1至3-3)，碼盤在與發(fā)生器對應(yīng)部位作同心圓(或與同心圓相切的短距離直線形式)光柵、磁柵、金屬柵(圖3-5、3-6、3-11)發(fā)生器內(nèi)電子元件(光電二極管，光電池等光電轉(zhuǎn)換元件)沿光柵移動方向成錯位排列。錯位結(jié)構(gòu)是相鄰兩元件錯位距離1/n(n個元件)光柵距離，光柵移動一個光柵距離則先后經(jīng)過n個元件，元件產(chǎn)生坐標(biāo)方向，元件檢測精度為1/n光柵距離，單位時間內(nèi)移動的距離是速度值，該速度值的速度參數(shù)可以由功能鍵(鈕)拾取，功能鍵(鈕)是壓力傳感元件。速度值與方向是光標(biāo)、指針的移動速度、方向參數(shù)。短直線形式光柵在其移動方向上作相互錯位1/n光柵距離(n個電子元件)。發(fā)生器內(nèi)電子元件無錯位結(jié)構(gòu)(圖3-6)，碼盤移動，電子元件產(chǎn)生坐標(biāo)方向，速度值過程相同。磁柵碼盤、金屬柵碼盤的發(fā)生器內(nèi)電子元件是磁頭，磁敏開關(guān)元件，磁敏傳感器等電磁轉(zhuǎn)換元件及開關(guān)電極等，電子元件的錯位排列及產(chǎn)生坐標(biāo)方向，速度值與光柵碼盤相同，磁柵短直線形式是沿同心圓成齒形排列。碼盤與發(fā)生器相對運(yùn)動，碼盤運(yùn)動導(dǎo)軌采用滾動軸承、滾動導(dǎo)軌、粘貼塑料(聚四氟乙烯)導(dǎo)軌、滑動導(dǎo)軌，(圖3-7、3-9、3-12)。碼盤彈性定位結(jié)構(gòu)(圖3-4，a、b、c)，在碼盤立柱(67)與發(fā)生器中間空腔(68)設(shè)置彈性材料；曲線形彈性鋼片與碼盤立柱固定，一端自由(a)，在碼盤立柱與空腔之間固定若干彈簧(b)，使用高彈力橡膠線若干條等距離繞碼盤立柱均勻排列，兩端與發(fā)生器固定(c)。光柵碼盤，碼盤是透過式或反射式，光源(78)通過透鏡照射透過式光柵碼盤(圖3-7、3-9、3-12)，光線透過碼盤照射光電池(光電二極管)產(chǎn)生電信號(圖3-7，3-9)；光線透過碼盤通過靜止光柵(81)產(chǎn)生莫爾條紋，照射光電池(光電二極管)(圖3-12)產(chǎn)生電信號。反射式光柵碼盤把光源通過透鏡的光線反射給光電池(光電二極管)產(chǎn)生電信號(圖3-8)。磁柵碼盤，碼盤非磁材料上鍍一層高導(dǎo)磁材料，在其上作錄磁工藝形成磁柵，金屬柵碼盤是非導(dǎo)電材料上鍍金屬鍍層作金屬柵工藝。坐標(biāo)編碼器指點器，圓形碼盤(圖3-10)在X、Y生標(biāo)方向移動，傳動成生標(biāo)角度關(guān)系的傳動輪(或編碼器)，傳動輪(84)通過軸(85)傳動編碼器，產(chǎn)生X、Y生標(biāo)信號，該電信號是光標(biāo)、指針的移動方向、速度參數(shù)。容柵指點器結(jié)構(gòu)與鼠標(biāo)器容柵結(jié)構(gòu)相同，碼盤與移動金屬片(29)結(jié)構(gòu)相同，發(fā)生器與靜止柵結(jié)構(gòu)相同，碼盤上具有推動桿槽結(jié)構(gòu)。四輪結(jié)構(gòu)指點器，四輪a1、a2、a3、a4、分別由無彈性線繩與碼盤(92)相固定，伸縮輪(98)的功能是拉緊線繩，輔助碼盤傳動，碼盤底面(93)與固定架(94)作導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。四輪分別傳動四個編碼器(有一定的傳動比)；四個編碼器分別被碼盤傳動作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，任意設(shè)定兩個編碼器作為坐標(biāo)方向信號拾取，兩個編碼器的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度兩方面的參數(shù)值的組合與碼盤運(yùn)動的生標(biāo)方向相對應(yīng)，同時兩編碼器(兩輪)與碼盤中心成三角關(guān)系。該三角形邊長變化與碼盤運(yùn)動坐標(biāo)方向相對應(yīng)，碼盤坐標(biāo)方向是光標(biāo)、指針的移動方向，兩編碼器旋轉(zhuǎn)速度快的一個編碼器的電信號參數(shù)作光標(biāo)、指針移動速度的參數(shù)。
(3)堂托、腕枕，功能鍵(鈕)，平衡器。其特征是掌托由功能鍵(鈕)，結(jié)構(gòu)面(4)，曲面(5)，抵托結(jié)構(gòu)，掌托腔構(gòu)成(圖3)，曲面與手掌中部橫紋(43)對應(yīng)，鼠標(biāo)器座位置在掌托前端接近大拇指位置；掌托與腕枕，鼠標(biāo)器座成一體，腕枕由腕枕立柱(19)，腕枕滾動(滑動)結(jié)構(gòu)，腕枕主體(8)，平衡器，曲面(9)構(gòu)成；功能鍵(設(shè)置四至六個)是壓力傳感器，或是鍵碼結(jié)構(gòu)，平衡器與腕枕立柱固定。掌托結(jié)構(gòu)面位置低于抵托結(jié)構(gòu)，鼠標(biāo)器位于手部(工作狀態(tài))的虎口前方，大拇指捻動方便的位置。掌托腔內(nèi)安裝鼠標(biāo)器電信號拾取器，功能鍵(鈕)傳感器(圖1-6)，指點器推動桿。腕枕、掌托背面(圖1-4)安裝滾動結(jié)構(gòu)，滾動結(jié)構(gòu)由若干滾珠構(gòu)成，滑動結(jié)構(gòu)采用沿滾珠(13)排列位置貼塑(聚四氟乙烯)取代滾珠。平衡器由彈力壓緊板和平衡彈簧及彈簧固定架構(gòu)成(圖4-3)，彈力壓緊板(51是彈性鋼板)，使腕枕壓緊鍵盤功能結(jié)構(gòu)面(26)并形成滾動、滑動摩擦，彈簧固定架與彈簧(53)一端固定，彈簧另一端與鍵盤功能結(jié)構(gòu)面或底面相固定，螺姆(57)通過立柱螺紋固定平衡器。掌托前端下方作凹結(jié)構(gòu)(圖1-6，48)，以防與鍵碼沖突。
(4)鍵碼區(qū)域，曲面弧形鍵碼；鍵碼區(qū)域位于掌托，腕枕區(qū)域前部，是鍵碼排列集中區(qū)。其特征是距離手部最近的中央鍵碼排列成曲面弧形結(jié)構(gòu)，鍵碼區(qū)域的鍵盤功能結(jié)構(gòu)面呈凹曲面或凹球面(圖1-2)；曲面弧形結(jié)構(gòu)排列的鍵碼其曲線線形的弧度與手指自然狀態(tài)(圖1-2、1-5)，生理狀態(tài)所呈現(xiàn)的弧度相輔，相對應(yīng)。
(5)掌托、腕枕區(qū)域；其特征是掌托、腕枕活動區(qū)域(A7范圍內(nèi))呈平面結(jié)構(gòu)，該平面設(shè)置兩個聯(lián)通口(21、22)，分別是掌托聯(lián)通口，腕枕聯(lián)通口，兩聯(lián)通口分別位于掌托腔和腕枕下方，分別是掌托腔、指頭器推動桿活動區(qū)域，腕枕立柱通過腕枕聯(lián)通口，腕枕聯(lián)通口是立柱的活動區(qū)域，同時構(gòu)成掌托、腕枕活動區(qū)域；掌托聯(lián)通口大于指點器推動桿活動區(qū)域，是鼠標(biāo)器的拾取器，功能鍵(鈕)電子線路(電線)通過口(圖1-7)。掌托、腕枕活動區(qū)域掌托、腕枕活動范圍(A7)之外部分是凸曲面或斜面。底面、側(cè)邊結(jié)構(gòu)；底面設(shè)置支持鍵盤功能結(jié)構(gòu)面的立柱(C-C，45)，其特征是底面與功能結(jié)構(gòu)面、側(cè)邊形成鍵盤內(nèi)部空間，該空間，安裝電子電路，鍵盤接口，拾取器接口，指點器，鍵碼線路板，平衡器等。
生理健康型鍵盤的有益效果，有益效果主要有兩個方面，一是符合人體手臂生理特征方面(人機(jī)工程、人體工程原理方面)，二是突出光標(biāo)、指針功能，服務(wù)功能。常規(guī)使用鍵盤，由于手背肌群、不隨意肌等工作狀態(tài)的重要性未被充分重視，由于習(xí)慣，手背肌群的疲勞未能明顯顯露。手背肌群的緊張狀態(tài)直接牽涉整個手臂肌群的緊張狀態(tài)，關(guān)系到手臂肌群能否放松及放松狀態(tài)下工作，掌托、腕枕對手掌、腕部重心抵托，使手背肌群乃至手指、手臂肌群狀態(tài)得以調(diào)整，得以處在放松狀態(tài)下工作。曲面弧形鍵碼與手指的生理狀態(tài)相一致，手指在敲擊該部分鍵碼時是一種自然狀態(tài)下的動作，是肌內(nèi)最舒適，最省力的一種運(yùn)動狀態(tài)。掌托，腕枕一定范圍的滑動功能防止了死板、僵硬的因素，同時增加了功能。掌托、腕枕、弧形鍵碼使得手部呈一種定位工作狀態(tài)，擊鍵的準(zhǔn)確率提高，使得大腦和眼睛不必不斷的回顧鍵碼和手的位置，這樣減少了對鍵盤傾注的注意力，節(jié)省了精力，加之掌托、腕枕的手感作用(普通鍵盤不具備)，使得操作鍵盤時能得到一種建立在手部肌群得以放松基礎(chǔ)上的輕松感覺。由于鼠標(biāo)器，指點器的功能，使得手部不必作出轉(zhuǎn)移位置的動作即可使用光標(biāo)、指針功能，使用功能鍵(鈕)，提供了使用方便。本鍵盤增強(qiáng)了指針光標(biāo)的功能，支持雙光標(biāo)、指針形式；鼠標(biāo)器與指點器配合使用可實現(xiàn)光標(biāo)的三維移動，鼠標(biāo)器與指點器雙重功能為擴(kuò)展，增強(qiáng)軟功能，開發(fā)軟件功能奠定了基礎(chǔ)，為三維設(shè)計軟件、游戲軟件功能的拓展提供了基礎(chǔ)，促進(jìn)了減少使用鍵碼功能的鍵盤的發(fā)展。


圖1-1至圖1-7和圖4-1至圖4-3標(biāo)號統(tǒng)一，圖2-1至圖2-16和圖3-1至圖3-15標(biāo)號統(tǒng)一。圖1-1是生理健康型鍵盤的單手鍵盤形式“左手鍵盤”和“右手鍵盤”，是主視圖。左手鍵盤、右手鍵盤結(jié)構(gòu)相同，本附例說明均以右手鍵盤結(jié)構(gòu)為例。圖1-2是右手鍵盤的功能結(jié)構(gòu)面構(gòu)成圖，是鍵盤結(jié)構(gòu)說明圖，曲線A1AA1和A2AA2是兩大區(qū)域分界線，A7是掌托、腕枕活動范圍，A8是弧形鍵碼區(qū)域，21是掌托聯(lián)通口，22是腕枕聯(lián)通口，32特殊位置鍵碼。30、23、24是鍵碼區(qū)域的不同曲度的曲面，28、26是掌托、腕枕活動范圍內(nèi)的平面結(jié)構(gòu)，和凸曲面結(jié)構(gòu)，27、29是鍵盤底面，側(cè)邊結(jié)構(gòu)，31是鍵盤內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，34是鍵盤曲面部分，35是不同曲面的曲度半徑，α是角度值，43是橫紋位置。圖1-3是鼠標(biāo)器、掌托、腕枕，功能鍵(鈕)的結(jié)構(gòu)圖；1是鼠標(biāo)球，2是鼠標(biāo)器座，3、7是功能鍵(鈕)，4是掌托結(jié)構(gòu)面，5是掌托曲面，6是抵托結(jié)構(gòu)，8是腕枕主體，9是腕枕曲面，10是固定平面，11鼠標(biāo)球，功能球中心線，13是滾動結(jié)構(gòu)的滾珠，17是掌托腔，18是功能鍵(鈕)安裝面，19是腕枕立柱。37是掌托腔底面部分該部分作固定指點器推動桿結(jié)構(gòu)，20是掌托、腕枕背面。圖1-4是掌托、腕枕背面滾動(滑動)結(jié)構(gòu)。圖1-5是弧形鍵碼排列形式說明圖，36是鍵碼(成人鍵碼尺寸13×11mm間距3mm)44是鍵碼排列所呈的曲線狀態(tài)，即A，A3，A4，A5，A6。圖1-6是功能鍵(鈕)傳感器安裝圖，46、47是傳感器及傳感器座，48是凹結(jié)構(gòu)。圖1-7是掌托聯(lián)通口，腕枕聯(lián)通口結(jié)構(gòu)圖。19是腕枕立柱，59是指點器推動桿，22是腕枕聯(lián)通口，功能是通過立柱(19)和限制立柱(掌托、腕枕及推動桿)活動范圍。49是推動桿的活動范圍，58是拾取器、功能鍵由聯(lián)通口通過的電線。圖2-1是單球型式拾取器結(jié)構(gòu)，彈性頂塊結(jié)構(gòu)(22、23、19、12)除塵板(3)結(jié)構(gòu)。圖2-2是容柵結(jié)構(gòu)拾取器結(jié)構(gòu)圖。圖2-3、2-4是雙球型式拾取器結(jié)構(gòu)；分別是具有電子元件槽結(jié)構(gòu)和具有二維平面信號轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的拾取器。1是鼠標(biāo)球，2是功能球，3是彈性除塵板，4鼠標(biāo)球固定架，5功能球固定架，6是電子元件槽(內(nèi)裝電子元件)，7光源及光源座，8透明體球軸承(位于功能球腔)，9鼠標(biāo)球腔，10固定平面，11避光罩(彈性材料)，12提供彈力的彈性材料，13、14、15、16是二維平面信號轉(zhuǎn)換器，14是透鏡，16是光電二極管陣列元件(SSPD)或面陣電荷耦合器(CCD)或光電位置探測器(PSD)等，17、18、19構(gòu)成彈性止推座，18是滾珠座在固定座17內(nèi)可移動，滾珠座均勻分為四至八部分，每部分有一個以上的滾珠。20、21是清洗管，21接清洗液，20接抽液器，24是防污體，軟質(zhì)，25密封層，27拾取器中心線，28靜止柵，29移動金屬片，31金屬片固定結(jié)構(gòu)，32靜止柵中間空腔，內(nèi)安裝曲線形彈性鋼片，鋼片(33)與固定結(jié)構(gòu)(31)固定，結(jié)構(gòu)與圖3-4(a)相同，k1，k2，k3，k4，k5是元件槽所在位置。圖2-5是容柵結(jié)構(gòu)拾取器、容柵指點器工作原理圖。圖2-6是傳動球傳動微型編碼器結(jié)構(gòu)圖；圖2-10是微型編碼器工作原理圖。編碼器軸36與支架35固定不動，殼體37與光柵盤(40)一同旋轉(zhuǎn)。38、39是光源和光電二極管，41是軸承。圖2-7是二維平面信號轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡圖，電子元件座15可作距離調(diào)整并固定，圖2-8，2-9是光柵管結(jié)構(gòu)圖及光柵管工作原理圖。內(nèi)光柵46與軸(48)、光電二極管(42)與支架固定不動，殼體光柵(44、45、50)可以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與內(nèi)光柵產(chǎn)生均勻相同的光信號，47是軸承。2-11，d是磁斑球和磁柵碼盤結(jié)構(gòu)原理圖，磁頭可選用速度響應(yīng)型磁頭，或有激磁線圈、激磁電流的磁通響應(yīng)型磁頭；e是電阻球和金屬柵碼盤的結(jié)構(gòu)原理圖；f是容柵分布示意圖；g是光斑球結(jié)構(gòu)原理圖。53是功能球球體基礎(chǔ)部分，52、54是高導(dǎo)磁材料的錄磁部分和未錄磁部分，56是磁頭，55是金屬導(dǎo)體層，57、58是電極開關(guān)元件，57是并置開關(guān)元件，28是容柵，59是不透光層，60是光電二極管，圖2-12是電容球，電荷球結(jié)構(gòu)說明圖，61是金屬凸起結(jié)構(gòu)，62是絕緣體部分，63是保護(hù)層。圖2-13是光斑球透明區(qū)與不透明層相間均勻分布圖。64、65為不透明層和透明區(qū)。圖2-14是元件槽內(nèi)光纖功能結(jié)構(gòu)圖；光纖(43)一端與光斑球接觸，一端與光電二極管(光電池42)相接。圖2-15是固定平面作球軸承結(jié)構(gòu)圖，98是耐摩層。圖2-16是傳感器拾取器結(jié)構(gòu)圖。球軸承(30)可在固定架(96)內(nèi)作上下移動；傳感器座(97)可在固定架(96)內(nèi)作上下移動，并由彈簧提供彈力。壓下推桿(26)傳感器接受坐標(biāo)盤(66)的壓力產(chǎn)生電信號，同時撥動推桿沿某方向移動，推桿尾端對坐標(biāo)盤產(chǎn)生傾斜壓力，傳感器產(chǎn)生不同的壓力電信號，構(gòu)成坐標(biāo)方向(由變?nèi)跣盘栔赶蜃儚?qiáng)信號方向)，壓力電信號的值為速度值。傳感器(95)成坐標(biāo)角度排列(如圖)或若干對稱排列。圖3-1、3-2是透過式光柵碼盤(69)與發(fā)生器(73、74)的位置關(guān)系，同時也是磁柵碼盤，金屬柵碼盤與發(fā)生器的位置關(guān)系。發(fā)生器上部分(73)對碼盤起導(dǎo)軌作用。圖3-3是反射式光柵碼盤與發(fā)生器的位置關(guān)系。70是與推動桿相吻合的凹結(jié)構(gòu)(推動桿槽)。碼盤立柱(67)與發(fā)生器中間空腔(68)構(gòu)成碼盤彈性定位結(jié)構(gòu)。圖3-4是碼盤彈性定位結(jié)構(gòu)的三種彈力結(jié)構(gòu)。a是鋼片結(jié)構(gòu)；b是彈簧結(jié)構(gòu)；c是高彈性橡膠結(jié)構(gòu)；1、2分別是兩條高彈力校膠線，1、2表示橡膠線繞碼盤立柱結(jié)構(gòu)形式，橡膠線兩端固定，橡膠線若干等距離排布。圖3-5，3-6是碼盤光柵、磁柵、金屬柵的同心圓形式和短直線形式，以及電子元件錯位結(jié)構(gòu)圖。圖3-7，3-9，3-12是光柵碼盤的透過式說明圖，是碼盤導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)說明圖。圖3-8是光柵碼盤的反射式。75是滾動軸承，77、78是光源及光源透鏡，79是光電池或光電二極管，76是貼塑導(dǎo)軌，80是彈性導(dǎo)軌的彈簧，81是靜止光柵。圖3-12是碼盤光柵69與靜止光柵產(chǎn)生莫爾條紋形式的結(jié)構(gòu)。圖3-10是坐標(biāo)編碼器形式的指點器結(jié)構(gòu)圖，69是碼盤，84是編碼器或傳動輪，傳動輪通過軸(83)傳動編碼器86，82是固定支架。圖3-11是光柵碼盤、磁柵碼盤，金屬柵碼盤與發(fā)生器的工作原理圖。87代表光柵、磁柵、金屬柵，88是電子元件，74是成坐標(biāo)角度的發(fā)生器。圖3-13，3-14是四輪結(jié)構(gòu)指點器結(jié)構(gòu)圖，a1，a2，a3，a4，是四輪，分別傳動四個編碼器，91是傳動繩，89是伸縮輪，90是推動桿，93、94構(gòu)成導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，92是固定傳動繩結(jié)構(gòu)。圖3-15是四輪結(jié)構(gòu)指點器，方向、速度信號產(chǎn)生原理說明圖。圖4-1，4-2，4-3是平衡器結(jié)構(gòu)說明圖。51是彈力壓緊板，50是彈力壓緊板未端滑動，滾動摩擦結(jié)構(gòu)，52是彈簧固定架，57是螺姆，55是彈性鋼片，54是位于鍵盤底面或功能結(jié)構(gòu)面的固定結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式鍵盤中使用的編碼器可由旋轉(zhuǎn)變壓器或測速發(fā)電機(jī)來代替。微型編碼器及碼盤光柵，磁柵，金屬柵的制造屬已有技術(shù)。鍵盤鍵碼按鍵采用機(jī)械觸點或?qū)щ娤鹉z式，柔性按鍵等，以及編碼式或非編碼式，均屬已有技術(shù)。鍵盤接口電路左手鍵和右手鍵盤是一個整體，其間功能由一組電線聯(lián)接。鍵盤與主機(jī)的接口可設(shè)在一個單手鍵盤上。電子元件測量電路及測量信號放大電路均屬成熟技術(shù)。功能球、碼盤可采用光刻，蝕刻等工藝技術(shù)屬已有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.鍵盤(生理健康型)是一種新結(jié)構(gòu)的計算機(jī)輸入鍵盤設(shè)備，其特征是鍵盤由“左手鍵盤”和“右手鍵盤”的單手鍵盤結(jié)構(gòu)構(gòu)成，生理健康型鍵盤由鍵盤結(jié)構(gòu)和掌托、腕枕結(jié)構(gòu)構(gòu)成；鍵盤結(jié)構(gòu)包括由鍵碼區(qū)域和掌托、腕枕區(qū)域構(gòu)成的功能結(jié)構(gòu)面以及側(cè)邊、底面，掌托和腕枕結(jié)構(gòu)包括掌托、腕枕、鼠標(biāo)器，功能鍵(鈕)、指點器，平衡器；鍵盤功能結(jié)構(gòu)面鍵碼區(qū)域，鍵碼排列成曲面弧形結(jié)構(gòu)，弧形排列的鍵碼與手指的自然狀態(tài)、生理狀態(tài)相一致，鍵盤掌托、腕枕區(qū)域內(nèi)掌托、腕枕活動范圍(A7)所在范圍的功能結(jié)構(gòu)面是平面結(jié)構(gòu)，該平面的掌托聯(lián)通口、腕枕聯(lián)通口分別與掌托腔、腕枕相對應(yīng)，分別通過指點器推動桿和腕枕立柱；掌托由結(jié)構(gòu)面、功能鍵固定面、掌托曲面、抵托結(jié)構(gòu)、掌托腔構(gòu)成，腕枕由腕枕主體、腕枕曲面、腕枕立柱構(gòu)成；鼠標(biāo)器電信號拾取器的單球型式拾取器，雙球型式拾取器，功能球的光斑球結(jié)構(gòu)、光球結(jié)構(gòu)、電荷球結(jié)構(gòu)、磁斑球結(jié)構(gòu)、電阻球結(jié)構(gòu)，拾取器的發(fā)生、拾取X、Y生標(biāo)電信號結(jié)構(gòu)、光斑球與二維平面信號轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)、光斑球與電子元件結(jié)構(gòu)、光球與光柵管結(jié)構(gòu)、電荷球與電子元件結(jié)構(gòu)、電阻球與電子元件結(jié)構(gòu)；指點器的碼盤結(jié)構(gòu)指點器、坐標(biāo)編碼器指點器、四輪結(jié)構(gòu)指點器、容柵指點器；電子元件槽三種分布結(jié)構(gòu)，電子元件分布結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述，拾取器的發(fā)生、拾取X、Y坐標(biāo)電信號結(jié)構(gòu)。其特征是磁斑球與電子元件結(jié)構(gòu)，傳動球與微型編碼器結(jié)構(gòu)，容柵結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述功能球，其特征是功能球的傳動球結(jié)構(gòu)，及透明體球軸承。
4.如權(quán)利要求1所述，掌托曲面。其特征是掌托曲面與手掌(使用掌托、腕枕時)橫紋相對應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述指點器，其特征是碼盤結(jié)構(gòu)指點器的碼盤結(jié)構(gòu)，碼盤運(yùn)動導(dǎo)軌。
全文摘要
生理健康型鍵盤針對對使用鍵盤手臂肌群生理狀態(tài)疲勞因素的研究結(jié)果使用普通鍵盤手臂狀態(tài)、手背肌群、肌腱、不隨意肌處于一種緊張狀態(tài)，手背肌群是否能得到放松是整個手臂肌群能否得到放松的關(guān)鍵所在，由于習(xí)慣，這一點未被人重視。本鍵盤曲面弧形鍵碼，符合手指的生理狀態(tài)和自然狀態(tài)；掌托、腕枕對手背的肌群起到放松作用；鼠標(biāo)器、指點器使得手不必離開掌托、腕枕即能使用光標(biāo)、移能功能；本鍵盤左手鍵盤、右手鍵盤相互獨立，掌托、腕枕位置相對固定，手部在使用鍵盤時呈一種定位狀態(tài)，使得手指擊鍵準(zhǔn)確率高，及提供手感作用，本鍵是依據(jù)人體工程學(xué)原理設(shè)計創(chuàng)造。
文檔編號G06F3/023GK1515987SQ0310114
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月11日
發(fā)明者李曉晨 申請人:李曉晨