CN1130368A - 为手小的人所设计的输入器 - Google Patents

Abstract

为未成年人和手小的成年人所设计的输入器。这种输入器特别适于用作小学生使用的计算机键盘。同时揭示了一个包括此输入器的计算系统。

Description

为手小的人所设计的输入器

本发明是关于输入器的，比如一个键盘，它能被用于计算机，打字机以及其它类似用途。对于使用者是一个未成年人(儿童)或者是一个手小于成年人手型尺寸的成人，它是特别有用的。作为本发明的这种输入器提供了固定的按键，其键间距小于ANSI/HFS100—1988标准间距，这有助于使得像3、4岁大小的儿童能够利用标准触摸打字技术使用本输入器。因此，本发明是关于输入器及其使用方法的，更为详细地说是一种按未成年人(儿童)和手小的成年人手的尺寸比例设计的键盘输入装置。

以前的输入器诸如计算机键盘和打字机都采用专门的键间距和字符编排，已经发展成标准。字符指的就是因计算机，打字机或其它机器由于一个专门按键被按下或用其它方法触及而接收一个信号所产生的字符。

原来的“qwerty”键排列是当前所接受的键盘字符定位的标准。一个标准的英语“qwerty”键盘有三行，包括字母和标点符号。剩下两行包括数字和一个空格键。一个回车键，两个换挡键，一个制表键和其它命令类型键可以被包括在每行的两端。

通常像计算机键盘之类的输入器都有下面这样的“qwer-ty”排列，独自的行和各键彼此之间相对偏置的列：

—	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	—	＝	del
														tab	q	w	e	r	t	y	u	i	o	p	[	]
cap	a	s	d	f	g	h	j	k	l	；	’	return
														shift		z	x	c	v	b	n	m	，	·	/	shift
con	opt	alt	space bar								alt	opt	con

cap＝大写锁定；con＝控制；

alt＝变更；    opt＝任选。

按住换挡键将增加下列字母数字字符和标点符号：

—	！	@	#	$	％	^	&	*	(	)	～	＋	del
														tab	Q	W	E	R	T	Y	U	I	O	P	{	}	|
cap	A	S	D	F	G	H	J	K	L	：	“	return
														shift		Z	X	C	V	B	N	M	＜	＞	？	shift
con	opt	alt	space bar								alt	opt	con

cap＝大写锁定；con＝控制；

alt＝变更；    opt＝任选。

功能键，箭头键和/或一个分离数字键盘可以被加在这个编排的上面或侧面。另外，不同的计算机生产商可能为实现某些控制功能而增加些附加键。

除了“qwerty”键盘编排之外，其它的字母编排，比如“Dvorak”键盘已经被开发出。通过下面关于本发明的说明，那些熟悉这项技术的人们将会认可本发明可以由任何字符键编排来组成，比如qwerty字符编排、Dvorak字符编排以及其它类似字符编排。然而，本发明还可以采用不同于标准英语字符的字符编排。因此，可以理解为本发明不是仅仅局限于相应每个键的字符的某种特殊的排列。

有关键尺寸和间距的键盘标准，已于1988年2月4日由美国国家标准协会(ANSI)/人类因素协会(HFS)公布，标准号为100—1988(在下文称作“ANSI/HFS100—1988标准”)。这个标准的论题是这样开始的：“这是一个技术标准，其技术条件已经通过采用在可视显示终端(VDT)，有关附带设备和它们被安放的办公室环境的设计中应用的人类因素工程学原理和实践所容许的仪器所建立。环境因素工程学原理和实践是高度地应用依据。这个技术标准是为那些可视显示终端应用，和其后说明的数据处理，数据输入，以及数据查询所制定的。”

在ANSI/HFS100—1988标准中所说明的键间距为：水平键间中心线距离为18至19毫米，垂直键间中心线距离应为18至21毫米。中心线距离在ANSI/HFS100—1988标准中被说明。垂直中心线距离是两条平行线间的距离，第一条线水平平分第一个键，第二条线则水平平分第一个键上方或下方与其相邻的第二个键。同样，水平中心线距离也是两条平行线间的距离，第一条线垂直平分第一个键，而第二条线则垂直平分第一个键左方或右方与其相邻的第二个键。水平和垂直中心线距离可以参照附图在下面讨论的观念中被进一步理解。

在这项技术的历史上各种输入器的发明都遵照ANSI/HFS100—1988标准，这个标准是各种输入器发展演变的结果。显而易见的是这些各类输入器都是配属于像计算机和打字机这样的各种机器的。过去，输入器都是被设计成为成年人使用的，有关这些输入器使用的专门训练都是在高中阶段开始，这些高中使用者一般年龄为16岁或更大些，在这个年龄段，他们手的长度与百分之五的成年男人的手一致，意思是说他们适于使用目前所提供的这些装置。百分之五是一个量值，它是由测量一组成年男人手的尺寸并计算出各种尺寸发出的次数而得出的。百分之五是这样一个数字，在分布表的低端上，将期望百分之五的成年男人与其类似。举个例子，在一项调查中百分之五的成年男人手的长度为17.8厘米，而在此项调查中百分之九十五的人手长为20.5厘米。

随着微计算机的出现，使用各种输入器的儿童和身材不同于成年人尺寸的人将不断增长。如有一种输入器适于他们的身材，特别与他们手成比例，将是合手需要的。由于键的尺寸和间距的原因，这些使用者目前在某些情况下不能在他们的输入器上完成例行的击键。例如，使用目前所提供的设备，这些手小的使用者就不容易完成一个简单常用的，像control—alterhate—delete这样三键合用的命令。

本发明克服了上述的那些缺点并提供了像键盘一样的输入器，它的大小适于那些小于成年人尺寸的手。本发明通过提供适合使用者手的尺寸的输入器，满足了未成年学生的人机工程学的和人体测量学的需要。

通过研究4到16岁人手的长度，并将其与百分之五十的成年男人手的长度进行比较，结果表明，4岁儿童手的长度为成年人的61％，6岁为67.4％，8岁为74.5％，16岁为93％。这些范围表明了对各种不同尺寸的输入装置的需求。

因此，作为本发明的输入器的一个实施例由许多键组成，它足以满足为中央处理单元提供大量输入信号的要求，它的键尺寸和键间距，中心线到中心线，为ANSI/HFS100—1988标准键间距的60％到86％之间。这个ANSI/HFS100—1988标准的百分比范围导致了本发明的输入器设备实施例具有一个10.8至18.0毫米的垂直键间距，和10.8至16.4毫米的水平键间距。正如本领域普通技术人员所知的，由于键间距是根据中心线距离得出的，所以通常键间距就决定了键的尺寸。

作为本发明的输入器可以包含许多键，足够产生相应于字母表每个字母的输入信号。正如那些普通技术人员所知，相应于字母表的每个字母的输入信号的产生，可以通过对每个字母使用一个单独的键来获得，或者如果希望少于26个键时，也可以通过几个键的组合使用来获得，当几个键同时按下时产生一个专门的字母。为了便于输入器的使用者能触及每一个键，这些键的各自的行和列可以偏置。这里使用的“偏置”参照了像ANSI/HFS100—1988标准所揭示的通常采用的排列键的方法。

相应于英语字母表的26个字母，在本发明的一个具体输入器设备中至少由26个键组成。对于不同语言的字母表，可以考虑使用更多或更少些的键。

更为可取地是本发明的输入器包含了许多键，足以产生相应于字母表的每一个字母和每个阿拉伯数字的输入信号。如此，在一个本发明的输入器设备的一个优选实施例中至少由36个键组成，它们相应于英语字母表中的26个字母和10个阿拉伯数字。另外，可以为输入功能设置键，如通常键盘所采用的控制和制表键。也可以为输入功能设置更多的键，如“home”(返回始位)，“page up”(页上移)，“delete”(删除)，“end”(终点)，“page down”(页下移)，“up”(上)，“down”(下)，“left”(左)，“right”(右)等等。还可以设置更多的，在此项技术中被称为“功能键”的键，通过操作系统或由计算机从输入器接收输入信号而采用的程序，产生一个相应于赋予此键特殊功能的输入信号。输入器也还可以包含一个键，比如说“换挡”键，当它与其他键联合一起被按下时，产生大写字母或类似情况。用这种方法，如果需要的话，在输入器上采用的键的总数可以被减至最低限度。

较优选的是，本发明的输入器由至少58个键组成，它们以上述的标准“qwerty”排列编排，并且根据“换挡”键是否与其它键一起联合被按下面具有不同功能。这个更为可取的方案还可另外增加许多功能键，箭头键和数字键盘，安排在字母数字键的上方或侧面。

在一个本发明的具体输入器中，至少由58个键组成，它们以类似于下列编排的方法排列，并且具有上面所述的键间距：(如上所述其行和列彼此之间相对偏置，像附图所表示的一样)

esc	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12
																			‘	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	—	＝	de		c	＝	/	*
ta	Q	W	E	R	T	Y	U	1	O	P	[	]		7	8	9	-
																		ca	A	S	D	F	G	H	J	K	L	；	，	ret		4		5	6	+
shift		Z	X	C	V	B	N	M	，	.	/	shift		1	2	3	en
																		cont			al	space bar						al		cont		0		·

F1—F12＝功能键；esc＝退出键；

de＝删除键；c＝清除键；ta＝制表键；

ca＝大写锁定键；cont＝控制键；

alt＝变更键。

另外的箭头键(用于输入光标控制信号)和功能键可被置放在字母键与数字键盘之间。在为采用非英语环境用途所设计的输入器上还将有一些适于所用语言的字母数字键。

正如本领域所公知的，可以考虑通过在输入器表面上包含一个不合按键的区域，将功能键和/或数字键从字母数字键和标点符号键中分离出去。

以前的技术都是致力于具有成年男子手长的成年人在成年人工作环境下使用的输入器。本发明是第一个提出为儿童和其他手尺寸小于成年标准的人们设计一个固定尺寸的输入器，而这些人目前上能迁就于原有技术。

因为已有的被称为固定键的计算机键盘的输入器只有为具有成年男人手长的成人使用的规格，所以对于已经精通此技术的人们来说，本发明所体现的人机工程学和人体测量学优点不是很明显。微机的发明导致了将成人规格的输入器推广给儿童和那些手小于成年男人手的使用者。

现在小学三年级就教授触摸打字。作为本发明的那些输入器，是为按这些和其它未成年学生和使用者设计的，是有助于让这些使用者完全适应从而增强学习能力和键盘熟练程度。最好是用本发明的那些输入器，它们包含了足够的键，能够产生相应于标准触摸打字技术采用的英语字母表的每一个字母的输入信号。因此，本发明也包括了向手小于成年男子的人们采用标准技术教授触摸打字的方法，在这点上的改进包括采用了具有本发明所述的水平和垂直键间距的一个输入器。

除了上述优点之外，如果儿童和其它手小于成人尺码的人们使用完全相称的键盘，将有助于这些使用者避免那些可能因使用尺寸不合适的键盘所带来的潜在的重复变形问题。

本发明可以连同由中央处理单元，可视显示终端和键盘组成的计算系统一起使用。这个系统可以由分立单元组成或者所有单元都封装在同一机壳之中。

图1所示为一个固定键输入器的视图。

图2所示为本发明的一个固定键输入器的例子。

本发明的一个实施例示于图1。参照图1，键间的中心线水平距离为20。20可以是10.8毫米至16.4毫米(0.425英寸至0.646英寸)。根据年龄和手长最好距离为12.0毫米，13.5毫米和14.5毫米三种不同的尺寸。根据年龄及手长，其它优选的距离为12.75毫米和14.15毫米两种不同尺寸。

键间中心线垂直距离为22。22可以是10.8毫米至18.0毫米(0.425英寸和0.711英寸)。根据年龄和手长，最好为12.7毫米，14.3毫米和15.6毫米三种不同尺寸。根据年龄和手长，其它优选的距离为13.45毫米和14.9毫米两种不同尺寸。

三种不同尺寸的间距分别为在此技术中普遍采用的ANSI/HFS100—1988标准的平均间距尺寸的65％、73％和80％。其它两种不同尺寸的间距分别为通常用于此技术中的ANSI/HFS100—1988标准的平均间距尺寸的69％和76.5％。

单键表面的宽度为24。24可以是7.2毫米至13毫米。优先考虑的距离是相应于为20和22选定的百分比范围的那些距离。因此，最好键表面宽度为7.8毫米，8.76毫米和9.6毫米(ANSI/HFS100—1988标准的65％、73％和80％)。另外，可选的键表面宽度为8.28毫米和9.28毫米(ANSI/HFS100—1988标准的69％和76.5％)。

单键表面纵向长度为26。26可以是7.2毫米至15毫米。最好的距离是那些为20和22所选定的范围相匹配的那些距离。因此，最好键表面深度为9.3毫米，10.44毫米和11.44毫米(通常键盘的65％、73％和80％)。另外可选的键表面纵向长为9.87毫米和10.94毫米(ANSI/HFS100—1988标准的69％和76.5％)。

由这方面技术可见，大多数输入器可能设置的键尺寸都不同于24和26，包括功能键、小键盘键、空格建、数字小键盘和其它类似的键。在本发明所述输入器中，如果有这些键，将会以与标准字母数字输入键类似和方法根据人机工程示去制定尺寸和间距。因此，功能键，小键盘键，空格键，数字小键盘以及类似键，通常将以相应于ANSI/HFS100—1988标准的60％至86％的间距设置。最好这些键将以来自字母数字键中相应于ANSI/HFS100—1988标准的65％、73％和80％的间距设置。另外可选的是将按从字母数字键中得到的相对于ANSI/HFS100—1988标准的69％和76.5％的间距来设置这些键。

由这方面技术可知，在此范围内的其它键间距和尺寸以及其它键盘配置也属于本发明的范围。对精通这方面技术的人来说，显而易见本发明可以应用于打字机和其它那些为用于计算机而设计的输入器。

这种键盘可以用任何这方面已知的技术，如在美国专利5067834,5122786,466990中说明的和4661005中说明的技术和其它为精通这方面技术者所知的一般技术制造。对熟知此方面技术者来说，很显然本方明可以被设计成由单键连成的一个带有电源的电气或电子阵列组成，允许向一个计算机或其它装置输入电信号的一个键盘。

可以采用ANSI/HFS100—1988标准所考虑的其它的键盘形态，如键压力，按键回复，和击键行程。例如，在ANSI/HFS100—1988标准中一般的向下的击键行程为1.5—6毫米，最好为2—4毫米。这个击键行程可以被采用，但最好将用于键间距的60％至86％的缩减度也用于击键行程。因此对本发明所述输入器最为适宜的击键行程为1.2—3.44毫米。由于有各种不同的输入器尺寸，因而可以使使用者能够随着年龄成长从小至大改换。

尽管上述说明包含了许多技术指标，但读者不应把这些认作本发明的范围限度，它们仅仅是优选的具体装置的特例。在本发明范围内，精通此技术者将会想象出许多其它可能的变化。例如，面对键盘使用者的人机工程学需求，熟练的技工已经通过将键盘分为两半，改变按键角度等手段开发出其它的键盘类型。这项发明也同样可以应用于本方面技术中其它成人尺寸输入器。

本项发明所述输入器的一个具体装置将在下面的例子中被说明：

例：

这是一个键盘，上面设置了以在本方面技术称为“qwer-ty”键排列方法排列的按键，另外在水平方面数字键的上方补充了一行12个水平方向排列的功能键，在“qwerty”编排右侧安放了一个“10键”小键盘，同时还包括光标控制键和各种其它的，像用于一个计算机上的那些键，其尺寸和间距为ANSI/HFS100—1988标准中说明的键盘的73％。键盘的轮廓轨迹为36厘米宽，纵向长度为15厘米。水平中心线间距20，为13.5毫米。垂直中心线间距22，为14.235毫米。键的项部，24为9毫米宽，而26为10毫米长。其它键也如此设定。这个键盘也采用了已被微计算机的中央处理单元采用了的原有技术，当每个键或一组键按下时给出一个电信号，让计算机在可视显示终端上显示信息。

Claims (9)

1.固定键输入器由许多个键组成，以产生相应于字母表的每个字母的输入信号，其中，键的设置为中心线至中心线为10.8至16.4毫米的水平键间距和中心线至中心线为10.8至18.0毫米的垂直键间距。

2.根据权利要求1的输入器，其中字母表为英语，而且至少由26个键组成。

3.根据权利要求1或2的输入器，还包括以产生相应于每个数字的输入信号的键。

4.根据权利要求1或2的输入器，其中数字为阿拉伯数字，而且输入器至少由36个键组成。

5.根据权利要求1至4的输入器，还包括更多的键组成，以产生相应于一个将被进行的功能的信号。

6.根据权利要求1至5的输入器，其中将被进行的功能从下组功能中选择：换挡、回车、控制、变更、制表、大写锁定、返回始位、终点、页上移、页下移、清除、上卷锁定及其组合。

7.根据权利要求1至6的输入器，其中各自键宽为7.2至13毫米。

8.根据权利要求1至7的输入器，其中单独的键纵向长度为7.2至15毫米。

9.根据权利要求1至8的输入器，其中各个键是以“qw-erty”布局排列的。