專利名稱：帶指針控制的計(jì)算機(jī)鍵盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計(jì)算機(jī)用屏幕上指針控制(onscreen pointer control) 領(lǐng)域，并具體涉及將指針控制并入鍵盤的裝置。
背景技術(shù)：
大部分個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工作站中普遍使用了視頻指針控制裝置 (video pointer control device)來操縱屏幕上指針(onscreen pointer)。 鼠
標(biāo)是這類裝置中最為人熟知和最常見的。大部分鼠標(biāo)屬于兩個(gè)一般類別 機(jī)械式和光學(xué)式。機(jī)械鼠標(biāo)采用滾球，該滾球設(shè)置在鼠標(biāo)下表面內(nèi)的孔里。 該裝置被構(gòu)造成使得隨著鼠標(biāo)在平面表面上來回移動(dòng)，滾球在鼠標(biāo)內(nèi)轉(zhuǎn) 動(dòng)。鼠標(biāo)內(nèi)的機(jī)械和/或光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)該球沿兩條軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將檢測(cè)到 的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為信號(hào)，該信號(hào)被輸送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn) 而移動(dòng)屏幕上的指針。這樣的機(jī)械鼠標(biāo)指針控制裝置己被普遍使用了很多 年。
光學(xué)鼠標(biāo)指針是更為近期的發(fā)展。這種裝置采用光發(fā)射器和光傳感 器，所述光發(fā)射器和光傳感器相互緊密鄰近地設(shè)置在鼠標(biāo)的下側(cè)上。發(fā)射
器、例如發(fā)光二極管(LED)照亮鼠標(biāo)下面的表面。隨著使用者移動(dòng)鼠標(biāo)， 光傳感器檢測(cè)到沿兩個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為反射光中的變化。這 被再次輸送給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)處，屏幕上指針相應(yīng)地移動(dòng)。
另一指針控制裝置包括陀螺傳感器，該陀螺傳感器被構(gòu)造成用來在不
參照下伏表面的情況下檢測(cè)該裝置的運(yùn)動(dòng)，從而可在自由空間內(nèi)操作該裝 置。
盡管鼠標(biāo)是最常見的，但對(duì)于鼠標(biāo)并不實(shí)用的應(yīng)用場(chǎng)合使用了其他類 型的指針控制裝置。例如，追蹤球是這樣一種裝置，其中滾球被設(shè)置在該 裝置的上表面上、以便使用者直接操縱該球以產(chǎn)生給屏幕指針的控制信 號(hào)。由于追蹤球是靜止的，故其并不需要那么大的空間。在一些情況下，
追蹤球殼體(trackball housing)被附連到計(jì)算機(jī)鍵盤，或者在一些筆記本 型計(jì)算機(jī)的情況下，追蹤球殼體被集成到計(jì)算機(jī)鍵盤的前部?jī)?nèi)。在其他系 統(tǒng)、特別是筆記本型的系統(tǒng)中，觸覺敏感屏(touch sensitive pad)被集成 到鍵盤內(nèi)，或者小凸鈕(knob)被設(shè)置在鍵盤的鍵之間。在后一種裝置中， 使用者按壓凸鈕以產(chǎn)生控制信號(hào)。
也可通過計(jì)算機(jī)鍵盤的鍵來進(jìn)行屏幕上指針或光標(biāo)的控制。例如，在 一些情況下可采用箭頭鍵。另外，將ALT或CTRL鍵與其他鍵結(jié)合使用 也可影響光標(biāo)運(yùn)動(dòng)、放置、頁(yè)面滾動(dòng)等，這有時(shí)被稱作和弦(chording)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其包括支撐 基底和設(shè)置在所述支撐基底上的計(jì)算機(jī)鍵盤。所述裝置包括一個(gè)或多個(gè)結(jié) 構(gòu)，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成降低所述支撐基底和下伏表面之間的摩 擦，其中，所述基底擱置在所述下伏表面上。手腕支撐件(wrist support) 設(shè)置在所述支撐基底的上表面上，所述手腕支撐件被構(gòu)造成在其上容納 使用者的手腕、使得鍵盤鍵位于使用者的手的手指的下面，同時(shí)使用者能 夠通過對(duì)所述手腕支撐件施加側(cè)壓而在下伏表面上滑動(dòng)該裝置。
所述裝置可被構(gòu)造成容納使用者的兩個(gè)手腕，并包括基本完整的字母 鍵盤，或者，所述裝置可以是一對(duì)相似的指針控制裝置中的一個(gè)并被構(gòu)造 成僅容納使用者的一個(gè)手腕，以便每個(gè)裝置各包括完整鍵盤的一部分并由 使用者來獨(dú)立控制。
聯(lián)接至所述裝置的位置追蹤機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用來檢測(cè)所述基底在所述下 伏表面上的水平運(yùn)動(dòng)。所述追蹤機(jī)構(gòu)可以是與所述支撐基底成一體的部 件，或者，所述追蹤機(jī)構(gòu)也可以是停靠至所述支撐基底的、單獨(dú)的追蹤裝
置，例如鼠標(biāo)。所述追蹤機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用來將信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)、以便 控制屏幕上指針。
所述鍵盤和基底可被集成為單元式結(jié)構(gòu)，或者，根據(jù)可替代實(shí)施例， 所述鍵盤可被可拆卸地設(shè)置在所述基底上。
另一實(shí)施例包括具有追蹤機(jī)構(gòu)的游戲控制器(game controller),其被 構(gòu)造成使得所述控制器在下伏表面上的運(yùn)動(dòng)被所述追蹤機(jī)構(gòu)檢測(cè)到，所述 機(jī)構(gòu)進(jìn)一步被構(gòu)造用來將與檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送至關(guān)聯(lián)的游戲 系統(tǒng)。
進(jìn)一步的實(shí)施例包括具有追蹤機(jī)構(gòu)的電子裝置，其被構(gòu)造用來檢測(cè)所 述電子裝置在下伏表面上的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)各種可替代實(shí)施例，所述電子裝置 可以是包括筆記本型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助手、移動(dòng)電話、便攜式游戲機(jī)、 數(shù)字媒體播放器、以及袖珍計(jì)算機(jī)在內(nèi)的多種類型裝置中的任意裝置。
在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示相似的元件或動(dòng)作(act)。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)鍵盤，其呈俯視圖。
圖2顯示圖1的鍵盤的底表面。
圖3顯示圖1的鍵盤的側(cè)視圖。
圖4-7A各自圖示本發(fā)明附加的實(shí)施例。
圖7B顯示圖7A的實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖8-13各自圖示本發(fā)明附加的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在以下描述中闡述了某些具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的 透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可在沒有這些細(xì)節(jié)的情 況下被實(shí)施。
盡管許多指針控制裝置目前被普遍使用，但其中大部分都具體存在一 個(gè)缺點(diǎn)。為了操縱該裝置，使用者必須將手從鍵盤移開。例如，觸摸打字 員必須中斷一連串的打字以便操縱該裝置。取決于所需指針操縱的數(shù)量， 這可對(duì)生產(chǎn)率造成顯著影響。
圖1圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的、包括指針控制裝置的計(jì)算機(jī)鍵盤。
鍵盤100包括基底或殼體(housing) 102以及多個(gè)計(jì)算機(jī)鍵104，這些計(jì) 算機(jī)鍵104按照最常見的計(jì)算機(jī)鍵盤上那樣來布置。為了清楚起見，空格 鍵114被單獨(dú)指示出來。數(shù)字鍵105也以典型布局被顯示。鍵盤100進(jìn)一 步包括手腕支撐墊(wrist support pad) 106，手腕支撐墊106被構(gòu)造用來 容納使用者的手腕、以便使用者的手腕擱置于其上。另外，點(diǎn)擊按鍵(click button) 108、 110和滾輪(scroll wheel) 112分別被構(gòu)造用來以與典型計(jì)算 機(jī)鼠標(biāo)的左、右點(diǎn)擊按鍵和滾輪類似的方式操作?？刂齐娎|115被構(gòu)造用 來將控制信號(hào)輸送給計(jì)算機(jī)。
圖2顯示計(jì)算機(jī)鍵盤100的底視圖，而圖3顯示其側(cè)視圖。計(jì)算機(jī)鍵 盤100包括多個(gè)摩擦降低機(jī)構(gòu)116，所述多個(gè)摩擦降低機(jī)構(gòu)116被構(gòu)造成 使得當(dāng)計(jì)算機(jī)鍵盤100被放在光滑表面上時(shí)，鍵盤100沿著該表面在任何 方向上容易滑動(dòng)。鍵盤100還包括位置追蹤機(jī)構(gòu)118，位置追蹤機(jī)構(gòu)118 被構(gòu)造用來追蹤鍵盤100沿兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線的運(yùn)動(dòng)，其追蹤方式與典型鼠標(biāo) 指針裝置的追蹤機(jī)構(gòu)類似。
摩擦降低機(jī)構(gòu)116被顯示為滾球。然而，將理解有許多種裝置和機(jī)構(gòu) 可被用來實(shí)現(xiàn)摩擦降低機(jī)構(gòu)116的功能。例如，鍵盤100的基底102的底 表面可設(shè)置有多個(gè)低摩擦塊(low-friction block)，例如Teflon 或其他適 當(dāng)材料?？蛇x地，鍵盤100較大百分比的下表面可具有薄片或覆層 (coating),該薄片或覆層由如Teflon 之類的低摩擦材料構(gòu)成。根據(jù)另 一實(shí)施例，鍵盤100設(shè)置有多個(gè)小得多的球軸承(ballbearing),這些球軸 承被構(gòu)造用來執(zhí)行同樣的功能。這些和其他摩擦降低機(jī)構(gòu)都屬于本發(fā)明的 范圍。
位置追蹤機(jī)構(gòu)118被顯示包括滾球，其中結(jié)合滾球在典型鼠標(biāo)指針裝 置中的使用，其功能在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。不過，被構(gòu)造用來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)和 相對(duì)位置的其他系統(tǒng)和裝置在本領(lǐng)域內(nèi)也是公知的，這些系統(tǒng)和裝置包括 光學(xué)追蹤裝置，比如上述的那些。其他位置追蹤或運(yùn)動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)還包括對(duì) 霍爾效應(yīng)傳感器、陀螺(gyroscope)、直接機(jī)械反饋系統(tǒng)、如數(shù)字化輸入 板和筆之類的感應(yīng)耦合裝置(inductively coupled devices)等的使用。能夠 給計(jì)算機(jī)提供指針位置和運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)的任何結(jié)構(gòu)或裝置都被認(rèn)為屬于
本發(fā)明的范圍。
在操作中，操作者放置他的一只手或雙手，使得他的手腕或手由墊106 支撐，并使得他的拇指的位置靠近空格鍵114和點(diǎn)擊按鍵108、 110。在該 位置，操作者可以按需要以公知方式敲擊鍵104、 114，從而自由地在鍵盤 100上打字。另外，操作者簡(jiǎn)單地通過協(xié)作地移動(dòng)他的手、使得他的手腕 對(duì)墊106的壓力導(dǎo)致鍵盤100在其所擱置的表面上滑動(dòng)，從而能夠獨(dú)立控 制屏幕上指針的位置，比如像與常見鼠標(biāo)指針裝置典型關(guān)聯(lián)的那些控制。 位置追蹤機(jī)構(gòu)118檢測(cè)鍵盤100相對(duì)于上述表面的運(yùn)動(dòng)，并將該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 為提供給計(jì)算機(jī)、以便指針定位的信號(hào)。在操作者的拇指位置靠近點(diǎn)擊按 鍵108、 110的情況下，操作者可以在無需重新擺放他的手的情況下容易 地操縱鍵108、 110以及滾輪112。以這種方式，典型計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和典型計(jì) 算機(jī)鍵盤的功能被結(jié)合在鍵盤100內(nèi)，這樣的結(jié)合允許操作者控制這兩種 功能，而無需從鍵盤重新擺放他的手。
計(jì)算機(jī)鍵盤100被顯示具有控制電纜115，控制電纜115被構(gòu)造成用 來以公知方式將操作控制數(shù)據(jù)輸送給計(jì)算機(jī)。將認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)鍵盤100也 可被構(gòu)造成使用無線技術(shù)操作，比如本領(lǐng)域內(nèi)公知的那些技術(shù)，在這種情 況下，該裝置將不需要控制電纜115。
圖4-6圖示根據(jù)本發(fā)明附加實(shí)施例的各種計(jì)算機(jī)鍵盤構(gòu)造。參照?qǐng)D4， 計(jì)算機(jī)鍵盤120被顯示，其中，數(shù)字鍵105被布置在手腕墊106和字母鍵 104之間，字母鍵104也包括空格鍵114。在鍵盤120的構(gòu)造中，整個(gè)鍵 盤的尺寸得到了減小，并且鍵盤的各種鍵被放置成更靠近操作者的正常擱 置位置(normal rest position)。這進(jìn)一步降低了對(duì)操作者這一方從鍵盤120 上的正常手指位置挪開的需要。該構(gòu)造在頻繁使用數(shù)字鍵的應(yīng)用場(chǎng)合中特 別有益。
根據(jù)圖5的實(shí)施例，鍵盤130并沒有設(shè)置如圖4的按鍵108、 110這 樣的點(diǎn)擊按鍵。相反，計(jì)算機(jī)具有被構(gòu)造用來辨識(shí)典型鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鍵功能 的軟件，使得在操作者敲擊鍵104中特定鍵或鍵104的組合時(shí)，關(guān)聯(lián)計(jì)算 機(jī)被構(gòu)造成像一個(gè)或另一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鍵被按壓了那樣作出響應(yīng)。用于令 計(jì)算機(jī)能夠如所述那樣操作的軟件在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。例如，授予Mikan 的6,469,694號(hào)美國(guó)專利公開了一種這樣的軟件方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員在
其能力范圍內(nèi)能夠提供其他用于此種用途的程序。在該實(shí)施例中，單個(gè)手
腕支撐墊106被設(shè)置成跨越鍵盤底部，其中嵌入了滾輪112。在另一實(shí)施 例中，還去掉了滾輪，而滾輪的功能由其他鍵或鍵和弦(key chord)來提 供，或者完全去掉滾輪。
根據(jù)沒有畫出的實(shí)施例，也沒有提供滾輪U2。
與參照?qǐng)D1-3的實(shí)施例描述的裝置類似，鍵盤120和130各自設(shè)置有 摩擦降低機(jī)構(gòu)和定位追蹤機(jī)構(gòu)。
參照?qǐng)D6，圖示出了其中鍵盤140包括兩個(gè)鍵盤分段142、 144的實(shí)施 例，這兩個(gè)鍵盤分段142、 144各自具有支撐基底102和多個(gè)鍵104。各個(gè) 鍵盤分段142、 144還設(shè)置有手腕墊106，并且分別設(shè)置有單個(gè)點(diǎn)擊按鍵 108、 110。每個(gè)分段142、 144可如所示設(shè)置有滾輪112?？蛇x地，滾輪 112可設(shè)置在其中僅一個(gè)分段上，或者在兩個(gè)分段上均不設(shè)置滾輪112。 根據(jù)另一可替代實(shí)施例，分段142、 144的其中之一或兩者設(shè)置有兩個(gè)點(diǎn) 擊按鍵108、 110，以便操作者可以以任意一只手來調(diào)用任一種功能。
各個(gè)鍵盤分段142、 144設(shè)置有多個(gè)摩擦降低機(jī)構(gòu)，比如參照?qǐng)D2和3 描述的那些摩擦降低機(jī)構(gòu)。各個(gè)分段142、 144還設(shè)置有位置追蹤機(jī)構(gòu)， 比如參照?qǐng)D2和3描述的機(jī)構(gòu)118。
分開式鍵盤(dividedkeyboard)在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，在分開式鍵盤 中，典型計(jì)算機(jī)鍵盤的所有鍵在兩個(gè)鍵盤分段之間分配。這種構(gòu)造允許使 用者以從人類工程學(xué)角度出發(fā)適合具體使用者的方式來設(shè)置鍵盤分段。
圖6的實(shí)施例給使用者提供了分開式鍵盤在人類工程學(xué)方面的好處， 同時(shí)令使用者能夠操縱屏幕上指針而無需將手從鍵盤移開。操作者通過將 他的左手腕放在分段142的手腕墊106上并將他的右手腕放在鍵盤分段 144的手腕墊106上，可通過任意一只手的運(yùn)動(dòng)來移動(dòng)屏幕上指針?？蛇x 地，協(xié)同圖6的鍵盤140，操作者的計(jì)算機(jī)可設(shè)置有附加的屏幕上指針， 以便操作者能夠用每只手來操縱分開的指針的位置和操作。本領(lǐng)域技術(shù)人 員在其能力范圍內(nèi)能夠創(chuàng)作軟件來支撐這樣的實(shí)施例。
在圖l和4-6中，公開了多種鍵盤構(gòu)造。發(fā)明人并沒有試圖公開所有 可能的鍵盤構(gòu)造，而是僅僅試圖演示可采用的許多可能構(gòu)造中的一些。因 此，本發(fā)明的范圍并不僅限于此處所述的構(gòu)造，而是包括了任意鍵盤構(gòu)造，
這是因?yàn)檫@樣的變化對(duì)于具體使用或應(yīng)用而言是方便的。例如，其他構(gòu)造 可包括一個(gè)或多個(gè)擱置表面，例如被構(gòu)造成在使用者手指沒有從事打字時(shí)
容納使用者手指的手指窩(finger wdl)。此外，可包括其他主動(dòng)部件(active component)或輸入裝置，舉例來說，比如觸摸屏。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7A和7B，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，指針控制裝置150 分別以俯視圖和側(cè)視圖被圖示。指針控制裝置150包括基底154，基底154 被構(gòu)造成用來其上容納計(jì)算機(jī)鍵盤152，或筆記本型計(jì)算機(jī)，例如本領(lǐng)域
內(nèi)公知的那些?；?54包括手腕墊106;點(diǎn)擊按鍵108、 110;和滾輪
112。低脊(Iowridge) 156繞著基底154的周界設(shè)置，以在操作期間防止 鍵盤152滑離基底154。如側(cè)視圖7B中所見，指針控制裝置150進(jìn)一步 包括摩擦降低機(jī)構(gòu)116和位置追蹤機(jī)構(gòu)118。指針控制裝置150還包括控 制電纜160，控制電纜160與鍵盤152所設(shè)置有的控制電纜158是分開的。 控制電纜160被構(gòu)造成與通常被構(gòu)造成容納鼠標(biāo)控制電纜的計(jì)算機(jī)口相聯(lián) 接。指針控制裝置150被構(gòu)造成以與參照?qǐng)D1-3的實(shí)施例描述的方式類似 的方式操作，除了指針控制裝置150被構(gòu)造成容納供操作者使用的普通鍵 盤這一點(diǎn)以外。根據(jù)可替代實(shí)施例，可以不提供低脊156而提供防滑表面 或粘合劑來確保鍵盤152和基底154之間的非移動(dòng)接觸(non-moving contact )。
組合的指針控制裝置150和鍵盤152的操作基本同參照?qǐng)D1描述的鍵 盤100的操作。
根據(jù)圖8的實(shí)施例，提供了指針控制裝置170，指針控制裝置170與 參照?qǐng)D7A和7B描述的實(shí)施例共有許多特征和功能。例如，如前述，基 底172被設(shè)置，其具有保持脊(retaining ridge) 156和摩擦降低機(jī)構(gòu)及位 置追蹤機(jī)構(gòu)116、 118。指針控制裝置170還可包括手腕支撐墊106，手腕 支撐墊106基本上橫過支撐件154的寬度。根據(jù)圖8的實(shí)施例，并沒有設(shè) 置鼠標(biāo)控制按鍵，例如點(diǎn)擊按鍵108、 110以及滾輪112。裝置170被構(gòu)造 成容納如參照?qǐng)D7A和7B描述的那樣的鍵盤152或其他輸入裝置，并以 類似方式被操作。然而，圖8的鍵盤控制裝置170被構(gòu)造成結(jié)合軟件來操 作，所述軟件被構(gòu)造成令使用者能夠利用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的鍵來啟動(dòng)鼠標(biāo)鍵功 能，比如像參照?qǐng)D5所述的那樣。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9，根據(jù)本發(fā)明的附加實(shí)施例，指針控制裝置180被顯示。 指針控制裝置180設(shè)置有基底186，基底186具有手腕支撐墊106、保持 脊156，并被構(gòu)造成容納鍵盤152，如參照?qǐng)D7A-8所述的那樣。指針控制 裝置180還設(shè)置有摩擦降低機(jī)構(gòu)，例如參照?qǐng)D1-3描述的那些摩擦降低機(jī) 構(gòu)。然而，指針控制裝置180沒有設(shè)置如參照之前實(shí)施例所述的那樣的位 置追蹤機(jī)構(gòu)。因此，從裝置180與關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)之間沒有電子連接的意味上 來說，裝置180是被動(dòng)的(passive)。相反，裝置180包括鼠標(biāo)?？考?mouse dock) 182，鼠標(biāo)?？考?82被構(gòu)造成在其中容納標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)184。
在操作中，基底186在其上容納鍵盤152并將鼠標(biāo)184容納在?？考?182內(nèi)。操作者將其手腕放在手腕支撐墊106上，并可以以正常方式在鍵 盤152上自由打字。同時(shí)，由于鼠標(biāo)184被機(jī)械聯(lián)接至基底186,故指針 控制裝置180在支撐表面上的運(yùn)動(dòng)被鼠標(biāo)184檢測(cè)到、并以正常方式被轉(zhuǎn) 換給關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)。與指針控制裝置180關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可設(shè)置有鼠標(biāo)仿真軟 件，例如參照之前實(shí)施例所述的軟件，以便使操作者不用伸出手以按壓鼠
根據(jù)圖10的實(shí)施例，鼠標(biāo)指針裝置190的功能和操作基本同圖9的 鼠標(biāo)指針裝置180的功能和操作，只有一點(diǎn)例外，即鼠標(biāo)?？考?92被設(shè) 置成令操作者更容易在正常打字位置用他的拇指夠到?？吭谄渲械氖髽?biāo) 184的按鍵。
參照?qǐng)DIIA和11B圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，在該實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)鍵 盤240設(shè)置有Alt或Esc鍵242、 Cntrl或Del鍵244、和退格鍵246，上述 鍵被設(shè)置成靠近鍵盤240的中心。通過將這些鍵置于通常由左右手敲擊的 成組的鍵104之間，這些鍵更容易被任意一只手夠到而不會(huì)打擾到正常打 字操作。退格鍵246通常也是大量使用的鍵，因此也被設(shè)置在中央。在其 他方面，鍵盤240以類似于其他實(shí)施例的方式來操作，其設(shè)置有用于追蹤 鍵盤240相對(duì)于下伏表面的位置的裝置以便進(jìn)行指針控制。在公知的裝置 中，這些鍵通常設(shè)置在鍵盤周界附近。然而，在和弦功能被大量使用的應(yīng) 用場(chǎng)合中，操作者被迫將他的手移動(dòng)到靠外的鍵以便進(jìn)行這些操作，這會(huì) 放慢操作并需要操作者一方更費(fèi)力。
在所圖示的構(gòu)造中，Alt鍵或Esc鍵、Cntrl鍵或Dd鍵、以及退格鍵242、 246、 248較窄以最小化它們對(duì)其他鍵104的間距的影響。如圖11B 中所示，這些鍵還被提高到鍵盤的其他鍵104的高度以上。這令操作者能 夠容易地找到這些鍵并避免意外敲擊到這些鍵。
在可替代的實(shí)施例中，Alt鍵或Esc鍵、Cntrl鍵或Del鍵、和退格鍵 242、 246、 248中的任意鍵以及可能被有利地重新設(shè)置的任何其他鍵可被 設(shè)置在上述位置，或被設(shè)置在打字操作期間對(duì)操作者的手指而言方便的其 他位置。例如，這樣的鍵可被設(shè)置在手腕支撐墊106和空格鍵114之間， 或被設(shè)置在通常被鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鍵占據(jù)的空間內(nèi)。
參照?qǐng)D12，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，筆記本型計(jì)算機(jī)210以側(cè)視圖被顯 示。筆記本型計(jì)算機(jī)210包括被構(gòu)造用來容納使用者手腕的手腕支撐表面 212，正如參照之前實(shí)施例所述的那樣。筆記本型計(jì)算機(jī)210設(shè)置有多個(gè) 摩擦降低機(jī)構(gòu)116和位置追蹤機(jī)構(gòu)118，這也如前所述。因此，操作者可 以像前述那樣通過將筆記本型計(jì)算機(jī)210在光滑表面上移動(dòng)、從而以與參 照之前實(shí)施例所述方式類似的方式控制屏幕上指針。筆記本型計(jì)算機(jī)210 還可設(shè)置有滑動(dòng)托盤(sliding tray) 214，滑動(dòng)托盤214的尺寸和構(gòu)造能夠 在其上容納筆記本型計(jì)算機(jī)，以便該裝置可在沒有光滑表面的環(huán)境中被操作。
將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的原理可與公知的可選鍵盤構(gòu)造結(jié)合起來而被采 用。例如，公知有多種在人類工程學(xué)方面得到改進(jìn)的鍵盤構(gòu)造。 一種這樣 的構(gòu)造令通常被左右手敲擊的成組的鍵分開并設(shè)置成彼此成角度，以允許 操作者的手和手腕擱置在更為自然的位置。在另一人類工程學(xué)構(gòu)造中，鍵 盤的表面大致彎曲以實(shí)現(xiàn)類似的效果。在一般稱作Dvorak的另一構(gòu)造中， 將鍵布置成最大化食指和無名指的使用，以便效率較更常見的Qwerty布 置有所改進(jìn)。本發(fā)明的原理可被有利地應(yīng)用于這些構(gòu)造中的每一種構(gòu)造以 及其他這樣的修改。
發(fā)明人進(jìn)行的測(cè)試表明，在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，設(shè)置有手腕支撐件和直 接指針控制的活動(dòng)鍵盤使得鍵盤的操作更高效，同時(shí)多余的運(yùn)動(dòng)更少，且 對(duì)手和手腕的壓迫更小。
盡管已經(jīng)參照在操縱鍵盤的同時(shí)控制計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的一個(gè)或多個(gè) 指針一般描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但也可參照任意屏幕上操縱來實(shí)施本發(fā)
明的原理，這包括結(jié)合鍵盤、控制臺(tái)(ccmsole)、操縱桿(joystick)等的 視頻游戲(videogame),對(duì)虛擬或物理裝置的遠(yuǎn)程訪問或控制，等等。
根據(jù)圖13的實(shí)施例，指針控制裝置200包括基底202，操縱桿裝置 204被安裝在基底202上。在操作中，指針控制裝置200給使用者提供了 擴(kuò)展的能力，這是因?yàn)榈湫筒倏v桿裝置的所有功能都可以連同如參照之前 實(shí)施例所述那樣的、追蹤裝置200在支撐表面上沿兩個(gè)軸線的平移運(yùn)動(dòng)的 能力一起被并入。來自追蹤機(jī)構(gòu)118的數(shù)據(jù)信號(hào)可被輸送給關(guān)聯(lián)的游戲系 統(tǒng)。該游戲系統(tǒng)可包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、電視機(jī)、或其他類型的 系統(tǒng)。
盡管圖示的實(shí)施例顯示了操縱桿，但可替代實(shí)施例可采用其他類型的 游戲控制輸入裝置。
將認(rèn)識(shí)到，因?yàn)榈湫偷牟倏v桿只需要一只手來操作，故可在基底202 上設(shè)置附加的鍵以便由操作者自由的那只手來操縱?？蛇x地，可設(shè)置第二 指針控制裝置200以便由操作者的另一只手來操縱，并且附加的計(jì)算機(jī)功 能可以以參照?qǐng)D6所述方式類似的方式與來自第二裝置200的信號(hào)關(guān)聯(lián)。
根據(jù)可替代實(shí)施例(未畫出)，以與參照?qǐng)D7A和7B所述方式類似的 方式，指針控制基底被設(shè)置并構(gòu)造成與標(biāo)準(zhǔn)操縱桿或其他游戲控制器一起 操作、以擴(kuò)展可能的控制。
盡管參照游戲控制描述了圖13的實(shí)施例和可替代實(shí)施例，但這些實(shí) 施例可被用來控制其他類型的系統(tǒng)，包括工業(yè)和軍事系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例(未畫出)，可與其它電子裝置、特別是被 構(gòu)造成手持式的電子裝置一起來實(shí)施本發(fā)明的原理。例如，在一個(gè)實(shí)施例 中，個(gè)人數(shù)字助手(PDA)在其背面上設(shè)置有低摩擦接觸表面和表面追蹤 裝置。因此，該裝置可被放置在表面上，且操作者可簡(jiǎn)單地沿各種方向?qū)?該裝置滑過上述表面、從而提供對(duì)各種功能的控制，例如滾動(dòng)、指針、菜 單等。在可替代實(shí)施例中，低摩擦接觸表面中的至少一個(gè)還可響應(yīng)壓力， 從而給操作者提供點(diǎn)擊功能，操作者簡(jiǎn)單地通過以略微增大的壓力向下按 壓該裝置即可實(shí)現(xiàn)該點(diǎn)擊功能。
將認(rèn)識(shí)到，可有利地將這些特征與多種小型手持式電子裝置一起采 用，上述小型手持式電子裝置包括移動(dòng)電話，便攜式游戲機(jī)，CD、 DVD
和其他數(shù)字媒體播放器，以及袖珍計(jì)算機(jī)等。
另外，或可選地，追蹤裝置可以被構(gòu)造成可被使用者的手或手指在保
持手持式裝置的同時(shí)操縱(manilulable)，從而，使用者可通過在裝置背面 上的一個(gè)或多個(gè)手指來控制該裝置的功能。這樣的追蹤裝置可包括例如滾 球、光學(xué)追蹤裝置、觸摸屏、活動(dòng)板(movableplate)等。
在本發(fā)明的許多實(shí)施例的公開內(nèi)容中，描述了一個(gè)或多個(gè)手腕支撐 墊。除非明確限制，否則在描述或權(quán)利要求中如"手腕"和"手"之類的 術(shù)語(yǔ)的使用應(yīng)被包括性地解釋為指代被構(gòu)造用來容納使用者的手腕、手、 手的根部(heelofthehand)、手的側(cè)面、或以上部分的組合中的任意部分 的表面。另外，使用如"墊"、"支撐墊"和"支撐表面"之類的術(shù)語(yǔ)并不 將被這樣描述的特征局限于墊結(jié)構(gòu)(cushion structure),而是也可被用于 指代尺寸或外形適于這樣發(fā)揮功能的表面。
本說明書中所引用的和域在申請(qǐng)資料表里列出的所有以上美國(guó)專利、 美國(guó)專利申請(qǐng)公開、美國(guó)專利申請(qǐng)、國(guó)外專利、國(guó)外專利申請(qǐng)和非專利公 開被完全并入此處供參考。
由前述內(nèi)容可以理解，盡管此處為了說明而描述了本發(fā)明的具體實(shí)施 例，然而，可在不脫離本發(fā)明的精髓和范圍的情況下作出多種修改。因此， 本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)指針控制裝置，包括支撐基底；具有多個(gè)字母鍵的計(jì)算機(jī)鍵盤，所述鍵盤被設(shè)置在所述支撐基底上；手腕支撐件，所述手腕支撐件被聯(lián)接至所述支撐基底，并被構(gòu)造用來在其上以這樣的方位來容納使用者的手腕即，使得所述鍵盤的所述多個(gè)鍵中的至少一些鍵位于所述使用者的手的手指的下面；以及被構(gòu)造用來降低所述支撐基底和下伏表面之間的摩擦的結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，進(jìn)一步包括位置追蹤 機(jī)構(gòu)，所述位置追蹤機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用來檢測(cè)所述基底在所述下伏表面上的運(yùn) 動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其中，所述位置追蹤機(jī)構(gòu)被聯(lián)接至所述支撐基底。
4. 如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其中，所述位置追蹤機(jī)構(gòu)包括滾球，所述滾球可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接至所述支撐基底； 用于檢測(cè)所述滾球繞兩條軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；以及 用于將控制信號(hào)輸送給計(jì)算機(jī)、以響應(yīng)所檢測(cè)到的滾球的轉(zhuǎn)動(dòng)來控制 屏幕上指針的運(yùn)動(dòng)的裝置。
5. 如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其中，所述位置追蹤 機(jī)構(gòu)包括-光學(xué)追蹤機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)追蹤機(jī)構(gòu)被聯(lián)接至所述支撐基底，并被構(gòu)造 用來檢測(cè)所述基底和所述下伏表面沿兩條軸線的位置變化；以及用于將控制信號(hào)輸送給計(jì)算機(jī)以響應(yīng)所檢測(cè)到的、沿兩條軸線的位置 變化來控制屏幕上指針的運(yùn)動(dòng)的裝置。
6. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，進(jìn)一步包括與所述支 撐表面相鄰設(shè)置的鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鍵和滾輪，從而當(dāng)所述使用者的手?jǐn)R置在所 述支撐表面上時(shí)，所述鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鍵和滾輪在所述使用者手的拇指夠得到 的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求l所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，進(jìn)一步包括 附加支撐基底；具有多個(gè)鍵的附加計(jì)算機(jī)鍵盤，所述附加計(jì)算機(jī)鍵盤設(shè)置在所述附加 支撐基底上；附加支撐表面，所述附加支撐表面被聯(lián)接至所述附加支撐基底，并被 構(gòu)造用來以這樣的方位來容納擱置于其上的所述使用者的手中的另外一 只手即，使得所述附加鍵盤的所述多個(gè)鍵中的至少一些鍵位于所述另外 一只手的手指下面；以及被構(gòu)造用來降低所述附加支撐基底和所述下伏表面之間側(cè)向摩擦的 附加結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求l所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，進(jìn)一步包括 附加支撐表面，所述附加支撐表面被聯(lián)接至所述支撐基底，并被構(gòu)造用來以這樣的方位來容納擱置于其上的所述使用者的手腕中的另外一只 手腕即，使得所述鍵盤的所述多個(gè)鍵中的至少一些鍵位于所述另外一只 手的手指下面。
9. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其中，所述計(jì)算機(jī)鍵 盤和所述支撐基底被集成在單個(gè)單元中。
10. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，其中，所述計(jì)算機(jī)鍵 盤可拆卸地設(shè)置在所述支撐基底上。
11. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，包括鼠標(biāo)?？考?，所 述鼠標(biāo)?？考粯?gòu)造用來容納計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，使得由所述鼠標(biāo)來檢測(cè)所述裝 置在所述下伏表面上的運(yùn)動(dòng)。
12. 如權(quán)利要求l所述的計(jì)算機(jī)指針控制裝置，進(jìn)一步包括電聯(lián)接至 所述鍵盤的計(jì)算機(jī)。
13. —種指針控制裝置，包括支撐基底，所述支撐基底被構(gòu)造用來可拆卸地在其上容納計(jì)算機(jī)鍵盤；用于降低所述支撐基底和下伏表面之間摩擦的裝置；以及 支撐表面，所述支撐表面被聯(lián)接至所述支撐基底，并被構(gòu)造用來在其 上以這樣的方位來容納使用者的手腕即，使得當(dāng)所述計(jì)算機(jī)鍵盤被適當(dāng) 設(shè)置在所述支撐基底上時(shí)，所述鍵盤的所述多個(gè)鍵中的至少一些鍵位于所 述使用者的手的手指下面。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝 置用于檢測(cè)所述支撐基底相對(duì)于所述下伏表面的位置變化，并用于將關(guān)于 這種變化的信息輸送至關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)。
15. 如權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括鼠標(biāo)停靠件，所述鼠標(biāo) 停靠件被構(gòu)造用來容納計(jì)算機(jī)指針控制裝置，所述計(jì)算機(jī)指針控制裝置用 于追蹤所述支撐基底相對(duì)于所述下伏表面的位置。
16. —種電子裝置，包括 被構(gòu)造用來顯示信息的屏幕；外表面，所述外表面被構(gòu)造用來形成所述裝置的下表面，使得當(dāng)所述 裝置被設(shè)置在下伏表面上時(shí)，所述外表面與所述下伏表面成面對(duì)面的關(guān) 系；以及追蹤結(jié)構(gòu)，所述追蹤結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述裝置的所述外表面處，并被構(gòu)造 用來檢測(cè)所述裝置相對(duì)于所述下伏表面的位置變化。
17. 如權(quán)利要求16所述的電子裝置，其中，所述追蹤結(jié)構(gòu)被構(gòu)造用 來給所述電子裝置提供信號(hào)，使得由指針在屏幕上的運(yùn)動(dòng)來反映所述裝置 在所述下伏表面上的運(yùn)動(dòng)。
18. 如權(quán)利要求16所述的電子裝置，其中，所述裝置從筆記本型計(jì) 算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助手、電話、便攜式游戲機(jī)、數(shù)字媒體播放器、和袖珍計(jì) 算機(jī)之中選擇。
19. 一種游戲界面裝置，包括 聯(lián)接至基底的操縱桿；以及追蹤結(jié)構(gòu)，所述追蹤結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底上，并被構(gòu)造用來檢測(cè)所述 裝置相對(duì)于下伏表面的位置變化，并將與所述位置變化相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送至 關(guān)聯(lián)的游戲系統(tǒng)。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)指針控制裝置，包括支撐基底和鍵盤。所述裝置包括被構(gòu)造成降低所述支撐基底和下伏表面之間摩擦的結(jié)構(gòu)。手腕支撐件被設(shè)置在所述支撐基底上，該手腕支撐件被構(gòu)造成在其上容納使用者的手腕使得鍵盤的鍵位于所述使用者的手的手指下面，同時(shí)使用者能夠通過給手腕支撐件施加側(cè)壓而令該裝置在下伏表面上滑動(dòng)。被聯(lián)接至該裝置的位置追蹤機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成檢測(cè)所述基底在所述下伏表面上的水平運(yùn)動(dòng)并將信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)以便控制屏幕上指針。所述裝置可被構(gòu)造成容納使用者的兩個(gè)手腕，或者所述裝置可以是一對(duì)類似指針控制裝置的其中之一，所述一對(duì)類似指針控制裝置被構(gòu)造成由使用者獨(dú)立控制。
文檔編號(hào)G09F3/02GK101366067SQ200580036070
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者羅伯特·R·考德瑪 申請(qǐng)人:羅伯特·R·考德瑪