專利名稱：五指編碼感應輸入裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電腦手感應輸入裝置。
目前電腦產品的手輸入設備(如PC鍵盤、鼠標、手寫板等)存在著結構復雜、操作不便和不能充分發揮手的自身優勢等缺點。如PC鍵盤需要有復雜的編碼電路以及距陣開關組，并且占用的空間大，不適應用于掌上型電腦產品。所述PC鍵盤操作難度大，專業性強，需要記憶一百多個按鍵所代表的內容，并且還要準確掌握每個按鍵的具體位置。所述PC鍵盤功能單一，字符的錄入是其強項，窗口的操作是其弱點。鼠標器窗口操作是其強項，字符輸入是其弱項。手寫板缺點同樣是結構復雜，成本高和功能單一。
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、兼容字符輸入與窗口操作功能的小體積五指編碼感應輸入裝置。
本實用新型實現所述目的的關鍵在于它包括編碼傳感器和滑動板裝置；所述編碼傳感器包括感應編碼信息的傳感開關和感應力矢信息的壓敏傳感器；所述滑動板裝置包括底板、通過所述底板側壁滑軌與其滑動固定的中滑板、通過所述中滑板側壁滑軌與其滑動固定的上滑板；所述底板側壁滑軌與中滑板側壁滑軌互成垂直關系，所述中滑板上分排有若干個滾球孔，有對應個數的滾球置于其中；所述滾球上、下側與上滑板和底板相接觸；所述編碼信息傳感器為六只按鍵式，并且排列在所述上滑板上側，構成五指壓力傳感區和一個功能鍵區；所述感應力矢信息的壓力傳感器可設置在上滑板與底板側壁對應的四個側面或設置在底板四個側壁對應上滑板處的位置上；所述滑板與底板側壁之間留有微量縫隙。
如上所述的一種五指編碼感應輸入裝置，其特征在于在上滑板與中滑板之間還設有感應手指壓力大小的壓力傳感器。
本實用新型所提供的五指編碼感應輸入裝置，可以將所述的編碼信息及力矢信息通過數模轉換電路及串行輸出電路，輸入計算機，可以達到如下效果1.運用手的＂自身資源＂簡化完善統一手輸入設備和操作方法，開拓發展電子信息時代的＂五指＂網絡文化。
2.可以模擬PC鍵盤輸入、鼠標操作、模擬手寫輸入、書法繪畫、光標操作、語音合成和模擬音樂鍵盤。
3.結構簡單，體積小巧，可應用于掌上電腦等產品上。
圖面說明
圖1是本實用新型所述感應編碼信息的壓敏傳感器構成的五指鍵區和一個功能鍵區的實施例。
圖2是本實用新型所述滑板結構示意圖。
圖3是本實用新型所述滑板結構的A-A剖視圖。
圖4是本實用新型所述滑板結構的B-B剖視圖。
下面對附圖及輸入方法進行詳細的敘述圖1中1是集成傳感電路板，其表面分為6個區域，除下排中間一個區域設定為功能鍵外，其余5個區域分別為拇指、食指、中指、無名指和小拇指鍵位，2是底座。圖2中3是上滑板、4是中滑板、5是滾球孔、6是底座的底板層。圖3中，7是中滑板與底座側壁之間的滑軌、8、9、10是力矢信息傳感器。圖4中，11是上、中滑板之間的滑軌、12、13是力矢信息傳感器。
組成手的基本單元是手指。每只手各有五個手指稱五指。五指都能單獨受大腦支配，有敏感的觸覺神經和方位感。可對外施加作用力，并且可精確的控制作用力的大小、作用方向和作用時間。通過練習可提高五指的協調動作和反應速度。根據手和五指的這些主要特點，若將雙手看做是大腦的兩個二進制“手編碼器”，五指為二進制“手編碼器”的五個輸出端，按下手指代表輸出二進制的1，否則輸出二進制的0。手編碼的編碼過程由人的大腦來完成。那么單只手能輸出五位二進制“手編碼”為25＝32組。我們就將這32組＂手編碼＂稱作＂五指編碼＂。表一列出了左手或右手的五個手指的編碼過程和對應的＂五指編碼＂及編號。我們可以運用＂五指編碼＂代表和傳遞大腦思維信息。并且可將＂五指編碼＂看做是代表和傳遞大腦思維信息的基本單元。在雙手協同工作的情況下可同時輸出兩組＂五指編碼＂，我們就將這種組合稱做＂組合編碼＂。雙手協同工作可輸出＂組合編碼＂為322＝1024組。為適應單手和雙手都能便利的操作，在＂五指編碼＂的基礎上加一位功能轉換碼，組成32組＂功能編碼＂。表二列出了32組＂功能編碼＂及編號。我們將＂五指編碼＂組合編碼＂和＂功能編碼＂統稱做＂手編碼＂。可以運用＂手編碼＂替代目前所有按鍵式編碼輸入設備的按鍵編碼。如果用＂手編碼＂替代PC鍵盤的按鍵編碼，可將PC鍵盤簡化到只用六只＂手編碼＂傳感開關和簡單的串行輸出電路。可使手對PC鍵盤專業復雜的機械式操作進化到簡便的＂手編碼＂傳感式輸入。達到運用＂手編碼＂自身資源簡化完善統一手輸入設備和操作方法的目的。
運用＂五指編碼＂進行自身的學習和教育，是《輸入設計新方案》的主要特點。如果為＂五指編碼＂分配漢語拼音、音樂音符、字母、數字等基本信息內容，無須硬件設施只要按著教材的提示和引導就能進行自身的學習練習和教育。
如果將人體自身的＂手編碼＂用一種形象的方法表示，將抽象的＂手編碼＂轉變成可用作編程和操作的圖形工具。使之能夠直觀的顯示、提示、引導五指的編碼過程和操作過程，達到充分運用人體自身的＂手編碼＂資源的目的。我們就稱做這種圖形工具為編碼圖標。編碼圖標可分為＂五指圖標＂和＂功能圖標＂。表三列出了32個＂五指圖標＂和對應的32組＂五指編碼＂以及編號。表四列出了32個＂功能圖標＂和對應的32組＂功能編碼＂及編號。＂編碼圖標＂由六個方塊組成，分別代表六只傳遞＂手編碼＂的按鍵，分上下兩排，上排三只按鍵分別對應左手或右手的食指、中指和無名指，下排左右兩只按鍵分別對應左手或右手的拇指和小指。中間一只為功能鍵。淺色按鍵表示已被按下，代表二進制的1。深色按鍵表示沒有被按下，代表二進制的0。我們的一切操作都可在＂編碼圖標＂的提示引導下完成。
如果用硅壓阻式壓力傳感器分別檢測拾取手的向前、向后、向左、向右和向下五個方向的＂力矢信息＂，在將五個方向的＂力矢信息＂通過數字化處理，分別用能夠進行操作和顯示力矢的大小和方向的符號↑ng、↓ng、←ng、→ng、xng表示。↑、↓、←、→、x分別表示向前、向后、向左、向右、向下五個方向，n表示作用力大小，g為作用力單位克。運用↑ng或↓ng和←ng、或→ng及xng三個方向的＂力矢信息＂對＂指針＂進行三維控制。編碼傳感器＂編碼傳感器＂是傳遞＂手編碼＂和感應＂力矢信息＂的綜合傳感輸入設備。由六只傳感按鍵和五只壓力傳感器組成。六只傳感按鍵的排列與＂編碼圖標＂的排列相對應。畫有指紋的五只傳感按鍵分別對應左手或右手的五個手指(上排對應食指、中指和無名指，下排對應拇指和小指)稱五指鍵。另一只傳感按鍵為功能轉換鍵稱功能鍵。五指鍵和功能鍵用于傳遞＂手編碼＂和＂力矢信息＂。可采用力敏開關、觸摸開關或其它無觸點的電子開關(有利于集成化生產)。五只壓力傳感器用于檢測拾取五指向前、向后、向左、向右和向下五個方向的＂力矢信息＂。可采用硅壓阻式壓力傳感器。因為硅壓阻式壓力傳感器的分辨能力可檢測出約10Pa的微壓，可將五指細微的力的變化真實的表現出來。并且結構尺寸小、頻率響應快、精度高、工作可靠、壽命長、有利于集成化生產，可制成全集成化傳感輸入設備。＂傳感器＂由上部的集成傳感電路板(包括六只傳感按鍵開關、五只壓力傳感器、模/數轉換電路以及串行輸出電路等)和內部可延前后和左右移動的滑板以及底座組成。滑板由三片約0.5毫米的薄剛片和直徑約2毫米的滾珠組成。如圖三所示。底板尺寸與底座內部尺寸相同。中滑板延底板槽左右移動。中滑板上有若干個直徑略大于滾珠直徑的孔，使上下滑板受到的作用力通過滾珠傳到底板至底座。上滑板的板槽插入中滑板，延中滑板前后移動并且可帶動中滑板左右移動。上滑板的尺寸每邊比底板小約1毫米，滑板整體厚度約3毫米。滑板整體放入底座內部。底板與底座內部相吻合固定不動。上滑板帶動中滑板在底座內延前后和左右自由移動。集成傳感電路板安放到上滑板的上面，可隨上滑板自由移動，同時又可在上滑板上向下移動。當我們的手指在集成傳感電路板上向前或向后用力時，可使集成傳感電路板上的向前或向后的壓力傳感器作用到底座的前壁或后壁上。用于檢測拾取手指的向前或向后的＂力矢信息＂；手指向左或向右用力時，可使集成傳感電路板上的向左或向右的壓力傳感器作用到底座的左壁或右壁上。用于檢測拾取手指的向左或向右的＂力矢信息＂；手指向下用力時，可使集成傳感電路板上向下的壓力傳感器作用到上滑板上并且通過滾珠作用到底板至底座。用于檢測拾取手指的向下的＂力矢信息＂。＂傳感器＂的整體尺寸為長50-60毫米，寬30-40毫米，高5-10毫米。
應用說明模擬PC鍵盤應用＂傳感器＂模擬PC鍵盤的操作，可用＂手編碼＂的圖形工具“編碼圖標”替代PC鍵盤的編碼按鍵，組成“編碼圖標”摸擬PC軟鍵盤。操作時，根據軟鍵盤中的“五指圖標”和功能圖標的顯示提示引導按下相對應的編碼手指，選中“五指圖標”或“功能圖標”。當確認“手編碼”正確后，編碼手指繼續向下用力起動xng“確認矢量”(確認矢量的大小可根據個人的使用情況設定)例如xng“確認矢量”設定為X50g，那么手指向下的作用力必須達到50克以上時這組“手編碼”才能被確認生效。“傳感器”可根據需要使用一只單手操作或同時使用兩只“傳感器”雙手協同操作。
英文字母的輸入如果軟鍵盤的當前狀態不在英文字母狀態，這時需要運用“功能編碼”起動↑ng大寫或↓ng小寫矢量(起動矢量的大小可任意設定)。如選中↓ng小寫矢量，則可按“五指圖標”的提示引導輸入小寫字母。如需要輸入少量的大寫字母，可運用＂五指編碼＂起動↑ng大寫矢量，這時選中當前狀態的＂五指圖標＂所代表的小寫字母將轉換為大寫字母。如果以輸入大寫字母為主，可將軟鍵盤的當前狀態設置為大寫字母狀態，需要輸入小寫字母時，可運用＂五指編碼＂起動↓ng小寫矢量進行轉換。
數字和字符的輸入運用＂功能編碼＂起動←ng數字或→ng字符矢量，將軟鍵盤當前狀態切換到數字或字符狀態，在按＂五指圖標＂的提示引導輸入數字或字符。運用＂手編碼＂和力矢信息通過雙手的協同工作可方便的綜合輸入字母、字符和數字。
用于鼠標操作用中指同時按下功能鍵和中指鍵向下用力起動xng矢量(如x20g可任意設置)＂傳感器＂進入鼠標操作狀態。用↑ng或↓ng和←ng或→ng兩個矢量控制＂指針＂的移動。＂傳感器＂下排的左鍵和右鍵代表鼠標的左鍵和右鍵，用食指和中指操作。用手的力矢控制＂指針＂的移動有兩種工作方式第一種是用↑ng或↓ng和←ng或→ng兩個矢量控制＂指針＂的移動速度和移動方向。工作原理是↑ng或↓ng和←ng或→ng兩個矢量的合力矢每增加n克力則“指針”在屏幕上的移動速度也隨合力矢成比例的增長，移動方向為合力矢方向。這種工作方式適合大面積搜索性操作。第二種工作方式是控制“指針”的移動距離和移動方向。工作原理是↑ng或↓ng或←ng或→兩個矢量的合力矢每增加n克力則“指針”在屏幕上移動1個像素，移動方向為合力矢方向。這種工作方式適合小范圍細致性操作。如手寫、書法、繪畫等操作。根據工作需要對“指針”移動靈敏度進行調解和控制。“指針”的移動靈敏度為“指針”每移1個像素(P)需要↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢的大小，用ng/p表示。n為合力矢的大小、g為作用力的單位克、P為每像素。例如0.4/P，表示↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢每增加0.4克力“指針”移動1個像素。“指針”移動靈敏度越高，手對“指針”的控制難度就越大。可根據工作內容和性質進行合理的調解和適當控制。
模擬手寫輸入模擬手寫輸入可采用鼠標操作的第二種工作方式，用↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢控制“手寫筆”的移動位置和方向，用xng矢量控制“手寫筆”的起筆和落筆，通過調整解各矢量的數值以適應每個人的手寫習慣進行模擬手寫輸入。
模擬書法繪畫在模擬手寫輸入的基礎上，運用xng矢量控制“手寫筆”的起筆和落筆以及手寫力度和筆墨的多少， 模擬軟硬筆書法和繪畫創作。如果同時使用兩只“傳感器”用雙手協同操作將“手寫筆”換成“刻刀”或其它模擬工具，還可模擬雕刻或其它手工藝創作。想要更真實的模擬書法和繪畫以及其它手工藝創作，可將模擬筆桿或其它模擬工具安放到“傳感器＂指針的位置。將“傳感器”固定到桌面上，手握住模擬筆桿或刻刀進行模擬創作。
光標的操作在＂傳感器＂的上表面分八個區。1至6區為六個傳感開關區，對應六只傳感按鍵。7和8為空白區，此位置對應00號＂五指編碼＂及＂五指圖標＂，操作時手指按在7或8的位置在↑ng、↓ng、←ng、→ng四個矢量分別控制光標前后左右四個移動方向和移動速度，可方便的進行純光標的操作。
漢字輸入運用兩只＂傳感器＂輸入漢字，可以同時用左手的＂五指編碼＂輸入漢語拼音的頭一個發音；用右手的＂五指編碼＂輸入漢語拼音的后一個發音；在用↑ng、↓ng、←ng、→ng、xng五個矢量確認聲調和區分同音字。可實現用雙手一次編碼輸入漢字。
語音合成如果運用雙手編碼輸入漢字的操作達到非常熟練則可進行語音合成。用雙手代口拼講語或其它語言。
模擬音樂鍵盤用左手或右手食指、中指和無名指的七組手編碼100、010、110、001、101、011、111分別代表音樂的1234567的七個音階。用↑ng矢量加食指、中指和無名指的五組手編碼100、010、110、011、111分別代升1升2升3升6升7音階。用左手或右手的拇指和小指的四組手編碼00、10、01、11代表四個音程，那么單手可組成四音程48個模擬按鍵的＂音樂鍵盤＂。雙手可組成八音程96個模擬按鍵的＂音樂鍵盤＂。配合壓力傳感器可進行豐富的電腦音樂演奏和音樂創作。
表1為五指編碼及編號。表2為功能編碼及編號。表3為五指編碼、五指圖標、編號。表4為功能編碼、功能圖標、編號。表一(五指編碼及編號)
表二(功能編碼及編號)
表三(五指編碼、五指圖標、編號)
表四(功能編碼、功能圖標、編號)
權利要求1.一種五指編碼感應輸入裝置，其特征在于它包括編碼傳感器和滑動板裝置；所述編碼傳感器包括感應編碼信息的傳感開關和感應力矢信息的壓敏傳感器；所述滑動板裝置包括底板、通過所述底板側壁滑軌與其滑動固定的中滑板、通過所述中滑板側壁滑軌與其滑動固定的上滑板；所述底板側壁滑軌與中滑板側壁滑軌互成垂直關系，所述中滑板上分排有若干個滾球孔，有對應個數的滾球置于其中；所述滾球上、下側與上滑板和底板相接觸；所述編碼信息傳感器為六只按鍵式，并且排列在所述上滑板上側，構成五指壓力傳感區和一個功能鍵區；所述感應力矢信息的壓力傳感器可設置在上滑板與底板側壁對應的四個側面或設置在底板四個側壁對應上滑板處的位置上；所述滑板與底板側壁之間留有微量縫隙。
2.如權利要求1所述的一種五指編碼感應輸入裝置，其特征在于在上滑板與中滑板之間還設有感應手指壓力大小的壓力傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種計算機鍵盤輸入裝置。它包括編碼傳感器和滑動板裝置;所述編碼傳感器包括感應編碼信息的傳感開關和力矢信息的壓敏傳感器。所述滑動板裝置包括底板、中滑板和上滑板。本實用新型可以簡化完善統一手輸入設備和操作方法,并可模擬PC鍵盤輸入、鼠標操作、模擬手寫輸入、書法繪畫、光標操作等,具有結構簡單,體積小巧等優點,可應用于掌上電腦等產品上。
文檔編號G06F3/023GK2482139SQ0121997
公開日2002年3月13日 申請日期2001年4月30日 優先權日2001年4月30日
發明者齊文鋒 申請人:齊文鋒