自带鼠标的无线遥控手印键盘及其编码 本发明涉及计算机外部设备，特别是计算机输入设备及输入方法领域。随着计算机的越来越广泛地应用，人们设计了各种各样的输入设备和输入方法。手套式键盘就是对传统计算机键盘的突破。现已有多种手套式键盘，针对它们的弱点曾不断有人试图对其加以改进。例如中国专利CN2116308U号与CN2155588Y号实用新型专利提出了“触摸感应式键盘”的发明。这两项发明都把按键设在手指与手掌上，用拇指操作。缺点是操作组合单调，没有充分发挥各手指的潜力。并且带键盘的手不能再干别的工作。中国专利CN2204435Y号实用新型专利号的“手套式键盘”的发明，虽然对放键位置作了一些改进，但仍存在现有手套式键盘的共有缺陷。即：第一，戴上了这样的手套后会带来对鼠标操作地不便；第二，脱卸不便，由于手在输入时可能需要同时干一些别的事，而手套的戴卸很费事；第三，用导线连接手套与计算机不便于在工作时临时离开工作台，第四，不适于夏季使用。前述发明的另一个共同弱点是按键方式仍然停留于旧式键盘的平面式输入方式上，没有考虑到三维空间的自由按键方法的好处。如果戴上手套再与机器连一条线就如戴了手铐一般，极不自由。故必须采用无线方式。申请号为94206366，发明名称“电脑遥控键”的发明与申请号为91105388，发明名称为“电脑键盘无线遥控结构”提出了把红外线引入键盘与主机的通讯的设计。但这些设计的键盘都为普通键盘，并且采用红外线等的无线遥控方式如多台机器相距很近则会互相干扰，故必须设置抗干扰的功能。增加了抗干扰能力后多位用户可以同时向同一台机器各自的程序输送数据，这一点尤为适合康乐游戏的控制。
因此，本发明的目的如下：
用传统的键盘输入时运动的部分(人手)仅起一个敲击键盘的作用，不同的字符靠不同的键位来区分。运动部分(如手)的能动性没有很好地发挥。本发明的设计思想是尽可能地把区分输入信息的标记(我们称其为按键标记)移到运动部位以提高输入的自由度与效率，同时又可以尽可能减轻手上佩戴部分的负担，并用无线方式与机器相联。具体的改进目标为：
(a)设计一种容易穿戴与脱卸的以三维立体方式输入的计算机输入工具。
(b)把鼠标安于手上，使其与键盘合二为一。
(c)设计一种带遥控的并具抗干扰能力的计算机输入工具。
(d)设计一种以三维立体手印方式输入的计算机输入工具。
(e)使计算机的桌面更为简洁。
实现各目标方法：
实现目标(a)的方法如下：
手上佩戴部分可通过以下方式单独或组合实现：a、指套型，控制、扫描电路部分如手表一样戴在手腕，指套与控制部分的松紧装置使指套只要轻轻一拉即可卸下：b、采用信息片，信息片上带有磁信息或色彩信息或形状信息等，当信息片靠近作为辅助物的感知器后，感知器能识别其上信息而发出某键下按的信号，信息片可贴于手或普通的手套上不同的部位；c、手上什么也不需要，直接以手的不同部位不同的纹理作为不同按键的表记。色彩与形状信息的感知需要以微型扫描仪作为感知器，并引入模式识别技术。按键标记可以放于手上任何位置。可以是指腹、指端、指背、指侧、手心、手掌、手背等等，只要易于接触即可。对三维立体式手印输入法来说键越多意谓着可以打出的手印也就越多，表达力越强。
实现目标(b)的方法如下：
为了实现把鼠标与手印键盘融为一体。可以把某一按键设计为具有控制光标方向的功能的能力，配合其它指的按键即可实现鼠标功能，也可以把光电鼠标微型化后安于手上。
实现目标(c)的方法如下：
抗干扰采用不同频率法、不同信号脉宽法或增加同步线法。
实现目标(d)的方法如下：
按键从静止物…键盘移到运动的本体…手是输入技术上的一次革命。从原先的平面按键方式发展到了立体空间的按键方式。如手指既可以在辅助物上按键也可以相互按键。这样可以产生出千变万化的三维空间按键方式。我们对这千变万化的按键方式设计了几种描述语言和键位扫描方法。很多字符(尤其对中文字符)或控制符可以由非常形象的手印代表，便于记忆。可以预见新的中文输入方式也将随之诞生。中国有句老话叫“心灵手巧”。在中国的传统文化中常常用手印来开发人的心智能力，因此手印式输入法有助于培养少年儿童的手脑并用能力。
实现目标(e)的方法如下：
手印键盘的接受控制部分可以与显示器合二为一。这样整个计算机的外观变得大为简洁。
附图简介：
附图1、反映设计思想的手印键盘的各部分框图(图(A))及采用指端套的手印键盘的一个设计实例(图(B))及带提示符的可松紧扁带方法举例(图(C))；
附图2、指端鼠标的设计实例。
关于附图的详细说明。附图1：
图(A)说明：①安于手上的开关或导电片(或微型导电体)或信息片乃至手本身的纹理；
②开关的扫描电路或信息片的信息读入器或微型图像扫描器。信息读入器或微型图像扫描器都能每秒数十乃至上百次扫描外界，一旦发现按键标志信息靠近即发出按键信号。微型图像扫描器同时可具有OCR文字识别功能，还能起鼠标的功能，如让带方格的纸在其上运动即能起鼠标的功能。微型图像的光信号采集部分采用光导纤维与透镜的组合装置把光送到如CCD光敏电荷偶合器件的部件上。光导纤维能使手握部分变得十分灵活与轻便。
③对按键的情况进行编码的功能块，取码满足如下文所讲的取码条件；
④把按键情况转变成可发射的信号，发射一般采用红外线的方式；
⑤具无线信号接受并把它们转变为按键的情况编码的功能，④⑤之间还需要有防干扰功能；
⑥把按键情况编码映射为字符编码，比如把把按键情况编码映射为某种汉字输入法的编码，该功能也可以由软件完成；
⑦最终的信息接收机，可以为计算机、电子琴等。图(B)的说明：
这是一个采用指套的设计实例。设计方案如下：
整个装置分为按键、指套、手上微型鼠标、扫描控制电路、红外线脉冲编码抗干扰电路、发射部分、接收解码部分、固定部分与提示信息等几个部分。
按键的指套用软质材料制成。
以下是各部件设计简介：
手印键盘的组成简介：
(1)手印键盘套。可由橡皮、软塑料、布等制成。要求特性为柔软舒适与松紧合适。如用硬质材料制成，关节处必须用可弯曲材料。其上可以设计可用于调节松紧的部件，如设计一条带有绒布按扣的便带用于调节松紧等。指套也可以为非封闭型的带，上带按扣，按扣合上即成一指套。
(2)由橡皮或软塑料或布等做成的固定套。如果指端套具有一定的松紧能力，该部分也可以不要。固定套可以套于大拇指等五指及手掌上。为起固定作用至少必须能形成两个套孔，比如套于小指与大拇指或套于大拇指与手掌或五指皆套。套孔可以由带按扣的带制成，按扣合上即可套于手上，松开即可从手上卸下。固定套上有五个孔用于通过连接按键与指端套的可松紧导线。
(3)可松紧扁带。它可由橡皮制成。内置折叠导线。带面上有彩色按键功能提示符。见图(C)。
(4)也为可松紧带内有导线，与(3)连为一体。可由布、橡皮或塑料等制成，上亦可以有键位说明，该部分与表盘的连接采用插拔式，并有调节松紧装置，也可以卸下。
(5)与(6)为内置扫描电路的表状控制器与红外线脉冲信号发射装置。红外线脉冲信号发射装置亦可以为无线电发射装置。扫描电路与发射器可以合于一处，可以分离。由于手的方向不固定，发射器以别于胸前为妥。手上可带一表状的电路，其上有若干控制按钮及一液晶显示器。液晶显示器可以显示时间与控制器的状态，内可置扫描电路或发射电路。
(6)红外脉冲信号发射与同步信号接受器。红外线遥控部分的设计采用普通的红外编码发射技术。这里特别要强调的是多只手印键盘相互干扰的防治问题。为此发明三种技术：
a、手印键盘的红外脉冲的脉宽可以分若干档次由用户自选。不同脉宽的脉冲叠加后可以由专门的解码器区分出来。这种方式的缺陷是脉冲的档次不能太多且误差较大。
b、手印键盘的接收端(与主机相连)可以发射同步脉冲。同步脉冲是编号的各手印键盘只认自己的号，手印键盘带有接收器仅在收到自己的号后方可发送信息。显然各主机端的同步脉送发射器之间必须连接一条同步线。这是该方法的不便之处。
c、由不同的频律组成的脉冲波形区分不同的用户。
(7)按键可以由任何一种具开关能力的装置制成。比如电容式开关、电感式开关、压力传感式开关、压电橡胶式开关、金属簧片式开关等等。设计举例如下：
a、导电片(或微型导电体)式。这是一种最为简单、方便、低成本的设计。它的外在形式为一导电片(或微型导电体)。它可以带有粘性或磁性，可以由用户自己调整位置，也可以直接贴于普通手套上。它的原理是任何两个以上的处于键位上的导电片(或微型导电体)相互接触或与桌面上的导电片(或导电体)接触即可于扫描电路中反应出一种状态。
设计举例：它可以由电阻或电容、或电感等组成的网络。导电片(或微型导电体)连接网上节点，不同的导电片(或微型导电体)之间接通后网络的整体电性值发生变化，从变化中可以计算出那些网点接通了，从而可以推断出按键情况。
b、内置由压电片组成的按键。采用压力传感器(如压电陶瓷)。采用压力传感器的好处是按键的用力大小可以由用户自选。并且可以向一键多档化与模拟键方向发展。缺点是需要加信号放大电路。且由于压力传感器的信号微弱不能有太长的传输线，故左右手最好均带放大器。
c、手印键盘的按键可以用加压导电橡胶。
附图2、指端鼠标的设计实例。
指端鼠标的设计思想为把鼠标与手合二为一。如可以采用以下的三种方法制成。
(1)光电式。该鼠标是普通光电鼠标的小型化。可置于手掌或指端等。(2)机械式有二种。
1、见图(A)。⑧为导电橡胶制成。底部有一片圆形压力转感器。该圆形压力转感器也可以用一个普通凸状导电橡胶按键取代，如图(A)’。⑨为一个圆盘。黑色叶片为导电片(或微型导电体)。不同的导电片(或微型导电体)代表了鼠标运动的不同方向。⑩为导电橡胶上的触角，也可以为一个半圆形的帽。当导电橡胶柱倾斜时将与不同的导电片(或微型导电体)接通，以控制鼠标运动。当与多个导电片(或微型导电体)接通时取中间的方向。如导电柱按下而无倾斜时，压力片上感应的电压即为普通按键的信号；如有倾斜同时接通了底部的方向导电片(或微型导电体)，这位鼠标的启动信号，此时压力感应片的感应电压可用于控制鼠标的运动速度。
2、如图(B)。
①底部也为一个圆盘，但方向导电片(或微型导电体)改为方向压力传感片。
②导电橡胶柱。底部呈半球状帽，内用一小柱。见图(B)右小图。控制方向的圆盘也可以为圆筒，此时方向控制导电片(或微型导电体)或压力传感片置于筒的四周。
附图2给出的两种鼠标的设计，都有精度不够的缺陷。为了提高精度我们采用如下方法。如鼠标放在右手中指指端。右手的无名指与食指的指端键为作为鼠标的左右键。左手的除拇指外的四指腹键控制光标前进速度。左手的除拇指外的四指指端键控制光标旋转速度。控制方式可以按下的键数为标准也可以对四指进行二进制编码，这样可以有16档不同的速度。鼠标与键盘相冲突的解决办法有如下三种：
a、当鼠标键垂直按下时为键盘输入，带方向按下时为鼠标输入状态。
b、设置状态控制以区分鼠标与键盘。
c、鼠标键不作它用。这样的缺点是可能少了一只键盘键。最后讲键位扫描与编码部分。
二键按下的组合方式有三种：1、同时按下，2、先左后右，3、先右后左。手指的不同组合可以有上万种，容易操作的组合也至少有上千种，足以容下任何一种复杂的汉字编码方案。
我们先定义若干概念。
拍：无论手指在桌面上按还是指间互按，每按下与弹起一次称为一拍，如二键同时按下与弹起亦称为一拍。一拍分三步：按下、保持、弹起。
组键周期：从无键按下状态到有键按下状态又回到无键按下状态称为一个组键周期。
取码条件：取码可以在键的按下、保持、弹起三种状态取码。比如可以用如下方式的三种取码条件防止冲突。
第一取码条件，也可成为无状态取码条件。码子的接受在最后一键的跳起时，即相邻两个无键按下的状态之间的按键组合为一码。
第二取码条件，也可成为有状态取码条件，这种取码方式先按下一些键表示状态，然后再按其它键，以其它键弹起为取码条件。比如，腹键和背键同时使用时，可以先按下一手的若干腹键，做为状态标志，再用另一手的腹键去按前手的背键，以背键的跳起为码子接受条件。也可以先用一手的腹键去按另一手的背键，表示状态，然后再下按某些腹键以腹键的跳起为码子的接受条件。
第三种取码条件是前二种取码条件的混合。此时会有二义性需附加新的条件。一种可行的规定是在指腹键与指背键分别使用时采用第一取码条件。而在腹键与背键相混使用时，象说明第二取码条件时所举的例子那样时采用第二取码条件。
在使用第二取码条件时，如遇输入某字符需多拍的情况时会有二义性，此时可规定第一拍为状态码。
十个手指同时按、依次按、互按可以形成很复杂的关系，需用一种语言(我们称之为手印语)。
手印语可以用三种方式表示：
a、用非常直观的彩色图符表示。比如十只手指无键按下时用十条蓝色线表示，拇指的线粗一点，小指的线细一点，中指的线长一点。每条线分为若干节代表同一指上的数键。当某键按下时相应的线节转为红色。如某键按于另一键上，这相应二键的线节转为黄色，并于它们之间连一曲线。
b、用动画直观演示。
c、用形式语言的BNF格式表示。语言格式的BNF表示举例及语义简介：
左手→z；右手→y；手描述词→左手|右手；指腹→f，指端→d，指侧→c，指背→b，位号→自然数，指位描述词→指腹，位号|指端，位号|指侧，位号；辅助物→桌面|书面|感知器，位号，“位号”用于区分同一部位的多个子部位。拇指→m；食指→s；中指→z；无名指→w；小指→x；手指描述词→拇指|食指|中指|无名指|小指；
左用“z”表示，右用“y”表示。拇指用“m”表示、食指用“s”表示、中指用“z”表示、无名指用“w”表示、小指用“x”表示、用“b”表示指背、用“f”表示指腹。这样“zxb”表示左手小指背，“ywf”表示右手无名指腹等等。键位描述词→<手描述词，手指描述词，指位描述词>|辅助物，位号；操作符→+|-|^|空操作；组合操作符→(操作符，操作符)；
组合操作符的左边的操作符描述键在按下时动作，右边的描述在弹起时动作。
操作符含义如下：“+”表示同时于桌上按下或弹起，“-”表示从左到右依次按下或弹起，“^”表示后一指按于前一指上。如“zwf(+,+)yxf”表示同时按下左手无名指腹键与右手小指腹键，并同时弹起。如“zwf(-,+)yxf”表示依次按下左手无名指腹键与右手小指腹键并同时弹起。如“zwb(^,+)yxf”表示用右手小指腹去按左手无名指背并同时弹起。
二键按下状态→键描述词，组合操作符，键描述词；
操作短语→操作短语，(操作短语，二键按下状态)|操作短语，二键按下状态|二键按下状态|空操作短语；“()”号起规定优先权的作用，括号内的操作先行。状态条件→{无条件}|状态条件，二键按下状态；“状态条件”描述该操作语句的动作执行条件。它是向左结合的，即它的控制范围“[]”括号内的整个左面。
操作语句→操作语句，[{状态条件}操作语句，操作短语]|无操作；
所有的操作及其序列还应满足不违背客观物理规律的条件。这样的操作语句称为合理操作语句序列。
用“，”分隔开的操作短语代表一组动作，称为短语动作。短语动作是从左到右依次完成的。
编码可以有两种。第一种是对传统键盘的模仿。第二是对某种文字如汉字、日本字等的直接编码。
手指的组合可以以手指的动作难易分为难和易两种。易的分配给常用键或字，难的分配各非常用键或字。对某些有危险性的操做如热启动必须用一种很难的手指组合。
手印键盘的编码，无论是手指组合与传统键盘的按键的对应方式还是对某种文字的直接编码都应该既能与个人喜好相应又具有统一的标准。这样就要求在制定统一方案的基础上允许用户自己设定方案。一般的原则是对编码对象进行分区，不同的分区对应不同的手上地理位置或不同的按键状态以求快速与易记。
为此我们定义：表记手印是手印语言中的合理操作语句序列，它完成了从按键操作到字符的映射。该合理操作语句序列中的所有(包括状态条件中的按键操作与非状态条件中的按键操作)被按下的键属于手上代表特定的含义的区域，这些键的组合代表了特定的文字特征，合理操作语句序列中的非状态条件中的按键可以在最后的字符子集中起字符定位作用。如左右手分别代表上下的方位，食指、中指代表左，无名指与小指代表右，各手指上各有五键分别代表五种笔划：点、横、竖、撇、捺。不同区域中的任何几个键按下都能反映一个字的部件。由于手印标记可有数千种，在编码时有足够的冗余。因此可以采用全息编码技术。
全息编码技术所谓全息即同一字符特征用一组表记手印表示。手印组可以嵌套，相交与重叠。嵌套时内层组同时也代表外层组所表示的特征。相交或重叠时公共部分的标记手印可以代表多个字符特征。当组内表记手印数减少时，由于全息性不会影响某种字符集的编码方案，仅会影响对字符集的定位精度。还可以引进模糊技术。所谓模糊全息编码技术就是同一表记手印可以以不同的模糊值代表多个字符特征。一组按键操作可以给出一个以模糊值大小排序的字符子集。
对汉字形的编码分区有三类：1．笔划、2．字部件、3．字的结构；对声的分区有二类1．声母、2．韵母。手指的组合有时会有一些很直观的形象可以帮助编码的记忆。
此处我们举两个汉字编码实例。
例一、对拼音的编码方案举例。
如可以用左手代表声母区，右手代表韵母区。例二、汉字五笔字型编码的方案。五笔字型是一种常用的汉字输入方案，对其编码很容易。左手的五指可以分别代表五种笔形。右手五指用于区分每一笔形中的五种如“金、人、月、白、禾”五种笔类。