CN1412649A - 一种计算机输入设备 - Google Patents

Abstract

一种计算机输入设备，将鼠标和键盘功能结合在一起，包括键盘框体、键盘按键、常置型指向装置和点击按钮，其特征在于所述指向装置包括用于接受手掌操作的掌控端，所述掌控端处于指向装置接受手控操作的部件或部位的最外部或与所述部件或部位为一体化结构，其最大宽度以通常的手掌宽度为限，使所述指向装置适于单手手掌操作。本发明可以实现单手手掌操作指向装置，或可用一只手同时操作指向装置和点击按钮，操作姿势与使用真正的鼠标极为接近，快捷便利，明显提高工作效率。

Description

一种计算机输入设备

技术领域

本发明涉及一种计算机输入设备，特别是将鼠标和键盘功能结合在一起的计算机输入设备。

背景技术

计算机一般由主机和外设部分组成，外设部分通常包括显示器、键盘、鼠标和其它设备，其中键盘和鼠标是最通用的计算机输入设备。

键盘主要提供打字输入和控制等键盘操作功能，通常包括框体和按键，按键经常是以按键阵列的形式设置在键盘框体内，当然键盘还可以包括用于传送或处理按键的操作信号的电路及软件等。实际使用中，键盘通常朝着并靠近使用者的一侧，可以称之为操作侧。对于便携式或移动式计算机来说，前述主机和键盘等外设经常会紧凑地组装为一体，键盘框体也就是计算机主机框体，以后统称为键盘框体。

鼠标主要包括指向装置和点击按钮，指向装置用以控制计算机显示器上光标的移动，点击按钮是手控开关，用以执行通常的点击操作，当然鼠标还可以包括用于传送或处理指向装置、点击按钮操作信号的电路等。

指向装置就是指向传感器，或者其核心部分是指向传感器。指向传感器能够测量所受到的二维平面上的具有方向和大小的指向操作力或位移。

在使用键盘和鼠标时，使用者的手要经常在键盘和鼠标之间来回移动，影响使用者的精力和情绪，降低工作效率。对于便携式或移动式计算机，另外携带一个鼠标也不方便。

为了解决这一问题，经常采用的方案是将指向装置和点击按钮设置在键盘上，使用者的手不必离开键盘，就能进行指向和点击操作。为了达到这一目的，有多种具体技术方案被提出或采用。

1)设置专用指向装置和点击按钮的技术方案

美国专利“5,600,313，计算机键盘(Computer keyboard)”中，在按键阵列下设置了一个指向杆式传感器做为指向装置，指向杆(pointing stick)从G、H、B、N四个键中间穿出，指向杆的上部端头为接受使用者操作的手控部位，指向杆的下部装有控制显示器上光标移动的指向传感器。使用者可以用手指横向推动指向杆的上部端头，从而控制移动光标的位置。在键盘框体上SPACE键附近靠近操作侧安装了两个按钮(Button)，分别对应着鼠标的左、右按钮，与指向杆相配合，提供与鼠标类似的功能。指向杆及其上部端头都很细，并且夹在按键之间，操作者要用食指或中指操作指向杆，用同一手的拇指操作按钮，或者用两手配合操作才行。

美国专利“6,181,325，具有鼠标光标精确控制的计算机***(Computer systemwith precise control of the mouse pointer)”中，在键盘上SPACE键附近靠近操作侧的键盘框体上，安装了一块触感板，靠着触感板还设置了两个点击按钮。使用者的手指在触感板上划动，像推动鼠标一样控制移动光标的位置。在触感板旁还安装有第三个按钮，用以切换通常和精细两种光标移动控制状态。这个方案的缺点是和使用鼠标的操作方式差别较大，有较难使用的感觉。

美国专利“5,646,821，轨迹球和按钮安装于机体边缘的便携式计算机(Portablecomputer with trackball keys mounted on an edge of a computer housing)”中，在键盘框体上SPACE键附近靠近操作侧，安装了一个轨迹球，即像是反转安装的机械滚球式鼠标，靠着轨迹球还设置了点击按钮。使用者拨动球体移动控制光标的位置。这个方案的缺点也是和使用通常鼠标的操作方式差别较大，有较难使用的感觉。

这里引述上面三个专利是为了展示三种典型的解决方案，并不是要说明上述技术方案就是这三个专利最初发明的。

还有美国专利5,504,502，移动计算机显示器光标的指向控制装置(Pointingcontrol device for moving a cursor on a display on a computer)，发明了一种滑块式磁敏指向装置，提出了多种将其接受操作的手控部件或手控部位设计成适于手指操作的结构。该专利披露了将该指向装置设置在便携式计算机上的不同部位的构想，其中包括将该指向装置和点击按钮一同设置在键盘框体上靠近操作侧的部位。该专利中，使用者要同时用食指或拇指或其他手指操纵该指向装置和点击按钮，和使用鼠标的操作方式仍有显著的差别。该专利发明的指向装置具有一个开关，可做为点击按钮使用。

2)利用键盘按键的技术方案

还有用计算机键盘上的按键同时实现打字等键盘操作功能和指向操作功能的方案，比如美国专利“5,675,361，计算机键盘指向装置(Computer keyboardpointing device)”中，Y，U，H，J键的顶部附有触感薄膜，用手指滑动给出指向信号，其它键(比如F键)，可以复用为点击按钮。

复用为点击按钮的键盘按键以下称为复用按键，进行键盘操作时，复用按键工作在原来的字符输入或控制等键盘模式下，其工作模式切换为点击模式后，在点击模式下实现点击按钮的功能。有复用按键就必须有切换装置，切换装置用于将所述复用按键的工作模式在键盘模式和点击模式之间切换。切换装置一般是用以发出0、1脉冲或0、1状态信号的形式工作的，可以由任一种开关装置构成。美国专利5,675,361采用两键盘按键做为切换装置，将其同时按下发出切换信号。

另一种用键盘上的字符键同时实现键盘操作功能和指向操作功能的方案，比如美国专利“4680577，多用途光标控制键开关(Multipurpose cursor controlkeyswitch)”中，在一个字符键的底部装有指向传感器件，使得该键不仅具有原来的打字输入功能，而且可以用手指横向推动，控制光标的移动，这样的按键可称之为指向键(pointing key)。完善这种指向键方案，为实际使用做出较多接续努力的还有下述几个专利：美国专利“5,124,689，集成键盘和指向装置***(Integratedkeyboard and pointing device system)”、“5,189,403，具有自动模式转换的集成键盘和指向装置***(Integrated keyboard and pointing device system with automaticmode change)”、“5,245,321，具有打字和指向操作模式的集成键盘***(Integratedkeyboard system with typing and pointing modes of operation)”、“6,107,996，具有自动模式转换的集成键盘和指向装置***(Integrated keyboard and pointing devicesystem with automatic mode change)”。在本段的上述几个专利中，指向键多采用J键，并采用复用按键做为点击按钮(如指定D、F键为点击按钮)，切换装置为设置在键盘框体上的专用按钮开关，或根据指向键闭合与断开的时序模式和时间长短来判断发出切换复用按键工作模式的信号。

利用键盘按键的技术方案，指向键和复用按键都挤在按键阵列中，指向和点击操作都要用手指完成，和使用鼠标的操作方式仍有显著的差别。

前述利用指向键的几个专利中，特别倾向于使用J键等原位键作为指向键。所谓原位键是指，当使用人员进行打字输入等键盘操作时，经常是右手从食指到小指依次摆放在J、K、L、；四个按键上，该四个按键是右原位键。右手的这种摆放位置是右手的最基本操作姿势，可以称为右手的原位键手位。同样，左手的原位键手位是将其四个手指摆放在F、D、S、A四个左原位键上时的姿势。

3)键盘加鼠标的技术方案

美国专利“5,936,555，采用传统打字键的键盘与鼠标结合(Combined keyboardand mouse employing conventional typing keys)”，在这个专利中，将鼠标的滚动球或光学传感部分设置在键盘的底部，使整个或分开的半个键盘能像鼠标一样被推动，同时采用J，K，L三个按键做为复用按键，一个设置在键盘侧面的按钮开关做为切换装置使用。即使在桌面或键盘托架上移动半个键盘，也显得太沉重或需要太大的活动面积，因此未见这个技术方案在实际产品中采用。

4)平板推动的技术方案

美国专利6,020,877，用于计算机***的光标控制装置(Cursor control devicefor use with computer system)中，将指向杆式指向传感器设置在键盘靠近操作侧的框体上，上面设置一块可以用手掌推动的与键盘长度一致的平板(plate)，指向杆上端头穿进平板上的一个孔中，由平板带动其移动或受力，用以控制光标的移动。在平板中部与按键阵列之间，设置了两个点击按钮。所述平板面积很大，做为活动部件实用性较差，而且必须两手掌同时操作才能达到预期的操作效果。点击按钮的设置位置仅适合于用拇指操作，操作姿势仍和使用真正的鼠标存在较大差距。

5)指向装置类型与操作

现有的指向装置可分成两类，一类是如美国专利6,181,325所采用的触感板和美国专利5,646,821所采用的轨迹球。这一类指向装置的特点是操作者的手置于指向装置，如果一次操作未能将光标移动到位，必须有离开再重置的动作，才能继续进行操作。这种类型的指向装置以下称之为复置型指向装置。

另一类是如美国专利5,600,313所采用的指向杆式传感器、美国专利4,680,577所采用的指向键和美国专利5,504,502所采用的滑块式传感器。这一类指向装置的特点是在相应软件的支持下，操作者的手可以始终置于指向装置，操作中间不必离开再重置，就可以将光标移动到显示器上的任何位置。这种类型的指向装置以下称之为常置型指向装置。

6)电路和软件等

对用于传送或处理键盘按键、指向装置、点击按钮、复用按键和切换装置的操作信号的电路等装置，以及有关键盘、指向、点击和计算机主机的软件等，都有许多现有技术可用，或根据现有技术可以很容易地实现，本发明也未在这些方面进行工作，因此不再赘述。

前述的各种技术方案中，虽然使用者的手不必离开键盘，完成指向点击功能的操作方式却和使用鼠标不一致，需要一些练习才能掌握，或即使长期使用也仍觉不便，使人明显感到不如使用鼠标那样便捷自如。

发明内容

本发明的目的是不但要实现在键盘上集成类似鼠标的功能和装置，让使用者的手一直在键盘上操作，不必在相互分离的键盘和鼠标之间移来移去，而且能够让使用者在键盘上完成指向和点击操作时像操作真正的鼠标一样运用自如。

按照本发明提供的一种计算机输入设备，包括键盘框体、键盘按键、常置型指向装置和点击按钮，其特征在于所述指向装置包括用于接受手掌操作的掌控端，所述掌控端处于指向装置接受手控操作的部件或部位的最外部或与所述部件或部位为一体化结构，其最大宽度以通常的手掌宽度为限，使所述指向装置适于单手手掌操作。

在按照本发明提供的计算机输入设备中，所述指向装置与所述点击按钮的设置位置为，相对点击按钮指向装置的掌控端较靠近键盘操作侧，当操作者的手指像使用通常的鼠标一样操作所述点击按钮时，所述指向装置的掌控端处于该手手掌跟部的下方，适于该手手掌操作。

在按照本发明提供的计算机输入设备中，所述掌控端相对于操作手掌所及范围内的指向装置外壳或键盘框体突出或有活动余地，使所述外壳或框体不妨碍手掌对掌控端的操作。

在按照本发明提供的计算机输入设备中，还包括切换装置和至少一个复用按键。

采用本发明上述技术方案的有益效果在于，不但使用者的手不必离开键盘就能实现指向和点击操作，而且可以单手手掌操作指向装置，或可用一只手同时操作指向装置和点击按钮，操作姿势与使用真正的鼠标极为接近，快捷便利，明显提高工作效率。

目前便携式计算机和移动式计算机的市场份额相对台式计算机越来越大，遍观目前公开的和实际使用的指向装置与键盘一体化方案，指向点击操作都不甚便利自如，鉴于本发明的使用效果，本发明当具有极大的商业价值。

附图说明

图1是本发明的便携或移动式计算机的键盘及指向点击装置结构示意图；

图2是实现本发明的指向装置在键盘框体上的设置结构侧向剖面示意图；

图3是实现本发明的分离式键盘及指向点击装置平面结构示意图；

图4是实现本发明的点击按钮和指向装置在键盘右侧面设置的结构示意图；

图5是实现本发明的计算机输入设备针对实施例2的软件流程框图；

图6是实现本发明的指向装置与切换装置一体化结构的剖面图。

具体实施方式

实施例1：

图1以便携式、移动式计算机的键盘为例，其中107是计算机的显示屏，101是键盘的按键，通常由多个按键组成按键阵列，100是键盘框体靠近操作侧的部分，圆形外轮廓线的103是设置在键盘框体靠近操作侧部分100上的常置型指向装置，103内的圆形向上突起部件105是指向装置的掌控端，104是指向装置103的上表面外壳。指向装置103的内部为能够感知测量掌控端105向四周的横向位移或推力的传感器件。从键盘左侧向右看图1中的指向装置和键盘框体，其设置结构侧向剖面示意图如图2所示。指向装置103可以设置在键盘框体的任意位置上，包括设置在键盘框体上面、侧面、按键阵列旁或按键阵列中。

对于台式计算机通常使用的分离式键盘，可以像图3中所示的那样，将键盘框体靠近操作侧的部分适当增加宽度，使之与便携式、移动式计算机键盘的一样，如图3中100所标示的。当然，该侧框体的加宽不一定要像图3那样从左到右宽度一致，在不同部位上可以根据需要有不同的宽度和形状。图3中对各装置的定义和设置，与图1或图2中相同标号的都具有相同的含义，各设置原则都相同，因此不再赘述。

图1和图3中的102是点击按钮，点击按钮可以为一个或多个，可以设置在键盘框体上的各个部位，比如靠近四周边侧或中心位置附近的上部表面，键盘框体的侧面，上部表面与侧面的边棱部位，按键阵列旁或按键阵列中。

在本发明的技术方案中，将指向装置设计成包括用于接受手掌操作的掌控端，能用手掌跟部操作控制的结构。所述掌控端可以是圆形的，也可以设计为椭圆形等其它便于操作的形状。

所述掌控端处于指向装置接受手控操作的部件或部位的最外部或与所述部件或部位为一体化结构。如果指向装置是指向杆式的，指向杆为接受手控操作的部件或部位，所设置的掌控端的结构可以是图1或图2中所示的那样明显与指向杆等其它部件在形体上相区分的结构体，并处于最外部。当然也可以将指向杆和掌控端制成一体化结构。如果指向装置是如美国专利5,504,502所示的滑块式的，可将其活动部件或受力部件本身或外露的手控操作部分一体化地设计成便于手掌跟部操作控制的掌控端。

在各个方向上，所述掌控端的最大宽度以通常的手掌宽度为限，使所述指向装置适于单手手掌操作。所述掌控端相对于操作手掌所及范围内的指向装置外壳或键盘框体突出或有活动余地，使所述外壳或框体不妨碍手掌对掌控端的操作。掌控端的外形应该没有手感不适的棱角。

邻近所述掌控端的所述指向装置外壳或键盘框体可为向内凹的形状，以降低掌控端相对键盘框体其它部位的高度，避免被进行键盘操作的手掌碰触，或妨碍显示器的折放，如图2中所示。为了防滑，可以将掌控端的表面用橡胶等防滑材料制成，或被制成防滑的麻纹或网点形状。

对指向装置的操作方法为，手指操作点击按钮的同时，可以用同一手掌的跟部操作指向装置。因此所述指向装置103与所述点击按钮102的设置位置为，相对点击按钮指向装置的掌控端较靠近键盘操作侧，当操作者的手指像使用通常的鼠标一样操作所述点击按钮时，所述指向装置的掌控端处于该手手掌跟部的下方，适于该手手掌操作。同理，所述指向装置也可以设置在靠近操作侧的键盘框体上。

还可以将点击按钮设置在所述键盘框体的右侧面，将指向装置设置在键盘框体靠近右侧的上面或右上棱边部位，如图4所示。

图1或图3所表示的以及前面所叙述的都是以右手操作指向装置，简单地向左移动指向装置103和点击按钮102的设置位置，就可以适用于左手操作，这是一种简单的变换，不再重新绘出示意图或用语言叙述，对后面将要阐述的所有的技术方案也按本原则处理。

对分离式键盘来说，加宽后框体操作侧附近的部分可以有一些空间利用，在其下部可以设计小储藏仓，用来存放文具等，图3中的308既表示这样的小储藏仓的活动仓盖。

实施例2：

在实施例1的基础上，将键盘按键复用为复用按键做为点击按钮使用，复用按键可以为一个或多个，点击按钮可以由一个或直至全部为复用按键组成。

有复用按键就必须有切换装置，切换装置可以为各种形式，可以设置在键盘的各个部位。如图1或图3所示，为配合复用按键的采用，增设了用于切换复用按键的工作模式的切换装置106，一般可以采用触点按钮开关。

如果将J、K、L三个按键做为复用按键，适当选择图1～图3中指向装置103的设置位置，使得当右手摆放在键盘操作原位键手位时，其掌控端105恰好处于右手的掌跟部下面，可以用手掌跟部四周横向推动该掌控端105，指向装置103内的指向传感器就能给出对应的指向信号，用以控制显示屏上光标的移动。这样，在原位键手位就可以进行指向和点击操作，而且使用操作姿势和使用真正的鼠标极其相似。

指向装置103可以设计成一个可拆离的单独的装置，能够安装到键盘上，或从键盘上拆下。指向装置上表面外壳104的边缘轮廓除了圆形以外，还可以为其它各种形状。也可以将指向装置103和键盘框体设计为一体。

切换装置106可以是图1或图3中那样单独的按钮开关，操作者按动该按钮开关，微处理器根据该按钮开关发来的脉冲将复用按键在键盘模式和点击模式之间来回切换。也可以选取至少2个所述键盘按键做为切换装置，用其被同时按下的操作来将所述复用按键的工作模式在键盘模式和点击模式之间切换。比如选取F、D、S三个键，用同时按下这三个键的操作发出切换复用按键工作模式的信号。因为键盘在正常的打字输入或控制操作时，一般不会出现同时按下两个或多个字符键的情形。鼠标在正常的使用情况下，也不会出现同时按下两个以上按钮的情形。做为切换装置，同时按下能使复用按键在键盘模式和点击模式之间来回切换的键盘按键，以下称之为模式切换键。

尽管本发明输入设备的软件工作流程大都为现有技术，或根据现有技术可以很容易地实现，为了帮助理解本实施例，下面简单介绍一种可以采用的流程。

如图5所示，程序启动进入方框501，键盘微处理器对各程序参数或变量及部分数字电路进行初始化，设定工作的初始值和初始状态。其中S为0代表复用按键当前工作模式为键盘模式，为1代表复用按键当前工作模式为点击模式。然后程序开始执行方框502。

图5中的方框502实际上就是对模式切换键的状态进行检测，当检测到模式切换键被一齐按下又放开，则在方框503中将复用按键工作模式标志S的值取反(S非0既1)，键盘准备从原来的工作模式转入另一种工作模式。如果没有检测到模式切换键被一起按下又放开这一完整操作，则复用按键维持原工作模式不变。方框504根据S的值判断复用按键应该进入/维持键盘或点击哪一种工作模式。

如果图5中的方框504判断复用按键应当进入或维持键盘模式，程序即转向方框505，按现有技术扫描和解释键盘上所有按键的操作。

如果图5中的方框504判断复用按键应当进入或维持点击模式，程序即转向方框506，测量读取指向测量电路信号的当前数值，并进行必要的计算工作，以得到有用的相关信息。

继而程序转入方框507，读取复用按键的状态，并按照类似鼠标按钮功能的点击模式来解释复用按键的状态和变化。键盘进入点击模式后，除了复用按键以外，其余的按键可以根据需要重新定义其功能，也可以仍然保持键盘模式下的原有功能。

最后程序会从方框505或方框507转向方框508，将所发生的并且应该向计算机主机传送的按键操作或指向、点击操作的信号传送给主机。接着程序回到方框502，开始又一轮循环。

对于便携式和移动式计算机，如果处理器还同时要执行其它操作和计算任务，图5中软件工作流程要与之相互结合。

实施例3：

采用J、K、L三个按键做为复用按键，进行指向、点击操作时的手位和键盘操作原位键手位完全相同，虽具不必频繁移动手臂的特点，但容易让使用者混淆复用按键当前的工作模式，出现操作错误，因此经常需要额外花费精力辨别复用按键现在正处于哪种模式之下。同时按下模式切换键来切换复用按键的工作模式，这个操作也可能会有人不喜欢。

在本实施例中，提出一种对实施例2进行了改动的方案，下面仍以图1来说明。

这样选定指向装置的设置位置，使得当使用者的手位是键盘操作原位键手位时，所述掌控端处于手掌跟部附近，并尽量避开手掌对其的碰触。

比如参照图1，适当选定指向装置103在键盘框体上的设置位置，并适当选择某些按键为复用按键以做为点击按钮使用，使得指向装置103的掌控端105处于这样的位置，当使用者的手位是键盘操作原位键手位时，指向装置的掌控端105处于手掌跟部附近，并尽量避开手掌对其的碰触，当手指置于所选定的复用按键上时，手掌跟部处于掌控端105上方，便于控制操作该指向装置。

可以给复用按键设置触感原件，触感原件能感知手指在复用按键上的放置或接触，作为切换装置使用。比如当触感元件检测到至少3个复用按键同时有手指接触时，就根据触感元件的这个检测信号，将复用按键切换转入或继续维持点击模式，否则将复用按键从点击模式退回到或继续维持键盘模式。当然切换工作模式的条件也可以改为至少2个或4个。

使用者离开键盘操作原位键手位到新的位置去进行指向、点击操作，通过操作手位的变动自动完成复用按键的工作模式切换，省去了同时按下模式切换键的操作。键盘操作原位键手位和指向点击操作手位有所区别，使用者可随时根据操作手位知道复用按键正处于键盘或点击哪一种工作模式之下，不容易发生混淆和误操作。进行键盘操作时，对指向装置掌控端的意外碰触可得以减少。

有多种方法可以给复用按键设置触感元件，比如在按键的表面敷装一层触感薄膜，或者将键体本身设计为具有力敏触感功能，或者将按键设计成具有光电触感功能。

可以将多个所述复用按键设置有触感元件，比如当触感元件检测到其中3个复用按键同时有手指接触时，不但将这3个复用按键的工作模式切换转入点击模式，还将这3个复用按键按照从左到右的顺序自动依次定义为相应的点击按钮。此技术方案可以自动适应操作者手掌的大小，比如I、O、P、8、9、0这6个按键都设置了触感元件，参照图3，手掌较小的儿童可以选择使用I、O、P这三个复用按键，手掌较大的成人可以选择使用8、9、0这三个复用按键。同理，也可以将M、<、>三个按键，或者F9、F10、F11三个按键选择为复用按键使用。

对复用按键的选择和其工作模式切换的过程可以如下，首先进行各项初始化，并将所有具有触感功能的复用按键的工作模式设定为键盘模式，然后检测和判断是否其中至少有3个复用按键的触感元件全都检测到了对手指的触感，没有则全部维持键盘模式，有则选用该3个复用按键并将其切换转入点击模式，按照从左到右的顺序自动依次定义为相应的点击按钮。在下一次循环检测中，如果该3个复用按键的触感元件仍然都检测到手指的放置，则继续保持这3个复用按键为点击模式，否则将其切换转回键盘模式。后续的循环检测和判断、切换过程与首次相似，只是所选择的复用按键可以是另外一些。软件流程的其余部分都可以参照流程框图5，因此不再赘述。

如果J、K、L三个按键也设置了触感元件，当检测到J、K、L三个按键上都有手指放置时才将所选用的复用按键从点击模式切换回键盘模式，工作模式的切换判断将更加可靠。

为了使用者辨别复用按键的便利，可以在复用按键上设置某种特殊的突起，比如一个小突起点，或突起的小长条，使用者容易用手指触摸感知。也可以在复用按键下方或键盘的其它位置设置有单色、双色或多色的指示灯，用于指示复用按键被选用的状态或当前工作模式。

实施例4：

像实施例3一样选择复用按键和指向装置的设置位置，使指向装置的掌控端避开键盘操作原位键时手掌的碰触，但改为在指向装置近旁设置做为切换装置的开关，指向装置与切换装置具有相互邻近的装配关系，能够被同一手掌同时操作，当手掌未置于指向装置时，切换装置使所述复用按键的工作模式处于键盘模式，当手掌置于指向装置上时，操作指向装置也同时或首先操作了切换装置，切换装置使所述复用按键的工作模式处于点击模式。

以图3来说明，两个切换装置106在键盘框体靠近操作侧部分100上紧靠着指向装置103设置，切换装置106为按钮开关，能够和掌控端105一起被同一手掌同时操作，使用者的手掌置于掌控端105上时，首先或同时使切换装置106动作，发出复用按键的工作模式切换信号，复用按键切换转入点击模式。使用者随之既可用手掌推动掌控端控制光标的移动，并使用复用按键做为点击按钮进行点击操作。使用者的手掌离开指向装置时，切换装置恢复原态，据此信号程序将复用按键又切换转回键盘模式。两个切换装置106可以是两个触点切换开关，也可以是光电开关等。

为更好地实现上述功能，也可以将切换装置与指向装置设计为一体化结构。实现一体化结构的技术方案可以有多种，下面建议一种具有此项特点的设计方案。

如图6所示，其中601是基板，可以是印刷电路板或者印刷电路板与其它板的结合，也可以是键盘或计算机框体的底部壳体，用于承载安装一体化指向装置结构的其它组成部分。606可以是任何一种能够感受测量指向操作作用力或位移的传感器，既指向传感器，相对基板601或外框架602固定安装。因为这里是以指向杆式传感器为例，因此指向传感器606还包括指向杆604。603是切换手柄，该切换手柄做为切换装置的一部分，同时将其上部一体化设计为指向装置的掌控端105，使切换装置和指向装置一起接受使用者手掌的推动控制等操作。

从图6中可以看到，切换手柄603穿过外框架602的顶部框体中孔，套装在指向杆604上，可以顺着指向杆604上下运动。弹性元件605设置在切换手柄603与某固定部分如基板601之间，当手掌未置于指向装置时，切换手柄603被弹性元件605推动，使之处于被指向装置的外框架602的顶部框体所限定的常态位置。当手掌置于指向装置时，切换手柄603因受到压迫向下产生位移，该位移的最大限度是切换手柄被指向杆604顶住，两者紧密接触，这时切换手柄603可带动做为指向传感器一部分的指向杆604一起运动。

指向装置的外框架602，对基板601相对固定安装，其主要作用为约束切换手柄的运动范围。

部件602、603、604的俯视图都可以是圆形的，弹簧605是圆卷弹簧，指向传感器606可以是方形的，也可以是圆形的等对称形状，因此对本实施例的一体化指向装置结构只画出剖面图6加以说明，不再画出俯视图等。

固定在外框架602上的电气触点607a和固定在切换手柄603的环形盘603’上的电气触点607b构成切换装置的一副切换开关607，同样608a和608b构成切换装置的另一副切换开关608，两副开关对称地设置在切换手柄603的左右两侧。这样的两副开关也可以按着前后位置对称设置，或者在圆周上按90°分布设置四个这样的开关。当切换手柄处于常态位置时，前述切换开关闭合，切换开关向下移动时，前述切换开关断开，因此可以用切换开关检测切换手柄的位置状态，并依切换开关的状态的变化切换复用按键的工作模式。

在对该一体化指向装置的结构设计上，切换手柄603处于常态位置时，其外壁和外框架602顶部框体的中孔内壁所形成的缝隙611应足够小，只要不影响切换手柄603的上下运动即可，使其未被手掌压下时即使被碰触也不会发生横向摆动，保护着指向杆604使其避免在这时受到横向推动。切换手柄603的内腔是圆筒形，上端略向内收，使其被压下时其内腔壁能套住指向杆604的外圆周，两者一同横向运动，之间不会发生明显的径向窜动。切换手柄603内腔的顶壁和指向杆604端头的上面可以采用增加磨擦力的材料，或者制成一些小突凹麻点，增加两者之间的横向摩擦力。切换手柄603内腔的中下段略比上端宽松，使其处于常态位置时该段内壁和指向杆604的外圆周表面之间留有较大的缝隙，即使切换手柄603略被碰触摇动，也不会使指向杆604在这时受到其内壁的横向推动。切换手柄603顶部的小孔612是为了流通空气用。

为了防止使用操作时的滑动，切换手柄603的上部，也就是掌控端105的表面可以用橡胶等防滑材料制成，或被制成防滑的麻纹或网点形状。

当使用者要进行指向点击操作时，手指离开原位键放置到预定的复用按键上，手掌跟部压在切换手柄603，也就是掌控端105上，切换手柄603被使用者的手掌按压向下运动，带动两工作模式切换开关607和608全部断开，既发出表示复用按键应进入点击模式的信号，控制程序可据此将预先指定的复用按键切换进入点击模式，使用者即可用其当作点击按钮进行点击操作。使用者的手掌横向推动掌控端105，切换手柄603带动指向杆604一起运动，即可控制指向传感器606发出移动光标的指向信号。

使用者手掌抬起，切换手柄603被弹性元件605推动回到其常态位置，只要有一个模式切换开关闭合，控制程序即将复用按键切换转回键盘模式。

前述一体化指向装置当然可以只有一个切换开关，设置两个以上是为了消除切换手柄被偶然误碰的影响。开关触点也可以设置在指向杆上和切换手柄的内腔壁上。

除采用指向杆式传感器以外，还可采用滑动式、摆式等各种形式的指向传感器，指向传感器的敏感元件可以为磁敏、应变、力敏、光敏、电容等，切换装置可以采用触点、光电、触感、磁敏、静电感应等各种开关。

为了适应使用者大小不同的手掌，可以固定指向装置的位置，给使用者一个设定程序，随时根据其需要调用，选定某些按键为复用按键，来调整复用按键到指向装置之间的距离，比如选定I、O、P三个按键以适合较小的手掌操作，选定F9、F10、F11三个按键以适合较大的手掌操作。选择程序的工作方式可以为，首先在显示屏上提示使用者按下要选择的按键，待使用者选择完毕后，可按“回车”键确认，或再选择其它按键进行更换，直至最后输入“回车”键确认，程序随后按从左到右的顺序将所选择的复用按键依次对应为点击按钮。

采用本实施例，微处理器的软件工作流程与图5很相似，只是改为检测判断两个工作模式切换开关607、608是否都断开了，流程的其余部分都可以参照流程框图5，因此不再赘述。

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Claims (14)

1、一种计算机输入设备，包括键盘框体、键盘按键、常置型指向装置和点击按钮，其特征在于所述指向装置包括用于接受手掌操作的掌控端，所述掌控端处于指向装置接受手控操作的部件或部位的最外部或与所述部件或部位为一体化结构，其最大宽度以通常的手掌宽度为限，使所述指向装置适于单手手掌操作。

2、如权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于所述指向装置与所述点击按钮的设置位置为，相对点击按钮指向装置的掌控端较靠近键盘操作侧，当操作者的手指像使用通常的鼠标一样操作所述点击按钮时，所述指向装置的掌控端处于该手手掌跟部的下方，适于该手手掌操作。

3、如权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于所述掌控端相对于操作手掌所及范围内的指向装置外壳或键盘框体突出或有活动余地，使所述外壳或框体不妨碍手掌对掌控端的操作。

4、如权利要求1～3中任一项所述的计算机输入设备，其特征在于还包括切换装置和至少一个复用按键。

5、如权利要求4所述的计算机输入设备，其特征在于，选取至少2个所述键盘按键做为切换装置，用其被同时按下的操作来将所述复用按键的工作模式在键盘模式和点击模式之间切换。

6、如权利要求4所述的计算机输入设备，其特征在于，所述复用按键设置有触感元件做为切换装置，当触感元件检测到至少N(N大于等于2)个复用按键同时有手指接触时，切换装置使所述复用按键的工作模式处于点击模式，否则，使其处于键盘模式。

7、如权利要求6所述的计算机输入设备，其特征在于有多个所述复用按键设置有触感元件，当触感元件检测到其中N(N大于等于2)个复用按键同时有手指接触时，将这N个复用按键按照从左到右的顺序自动依次定义为相应的点击按钮。

8、如权利要求4所述的计算机输入设备，其特征在于，所述复用按键下方或键盘的其它位置设置有单色、双色或多色的指示灯，用于指示复用按键被选用的状态或当前工作模式。

9、如权利要求4所述的计算机输入设备，其特征在于，所述复用按键可由操作者选取指定。

10、如权利要求4所述的计算机输入设备，其特征在于，所述指向装置与所述切换装置具有相互邻近的装配关系或为一体化结构，能够被同一手掌同时操作，当手掌未置于指向装置时，切换装置使所述复用按键的工作模式处于键盘模式，当手掌置于指向装置上时，切换装置使所述复用按键的工作模式处于点击模式。

11、如权利要求10所述的计算机输入设备，其特征在于所述一体化结构包括：

基板，用于承载安装所述一体化结构的其它组成部分；

指向传感器；

切换手柄，当手掌未置于所述指向装置时，所述切换手柄处于常态位置，当手掌置于所述指向装置时，所述切换手柄产生位移；

弹性元件，用于当手掌离开指向装置时，使所述切换手柄恢复到常态位置；

外框架，用于约束切换手柄的运动范围；

切换开关，用于检测切换手柄的位置状态，并根据该位置状态的变化切换所述复用按键的工作模式。

12、如权利要求11所述的计算机输入设备，其特征在于当手掌置于指向装置时，所述切换手柄可与所述指向传感器一起运动。

13、如权利要求1～3中任一项所述的计算机输入设备，其特征在于这样选定指向装置的设置位置，使得当使用者的手位是键盘操作原位键手位时，所述掌控端处于手掌跟部附近，并尽量避开手掌对其的碰触。

14、如权利要求1～3中任一项所述的计算机输入设备，其特征在于邻近所述掌控端的所述指向装置外壳或键盘框体为向内凹的形状，以降低掌控端相对键盘框体其它部位的高度，避免被进行键盘操作的手掌碰触，或妨碍显示器的折放。

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