УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА И ВЫВОДА ДАННЫХ ЭВМ Российский патент 1998 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к конструкциям электронно-вычислительных устройств, преимущественно к персональным компьютерам, и может быть использовано в быту и в различных отраслях народного хозяйства.

Известно биотехническое адаптирующее устройство для бесклавишного ввода информации, содержащее датчики, имитирующие положение руки в пространстве и нажатие клавиш клавиатуры [1]
Датчики биоактивности, установленные на проксимальные фаланги пальцев и тыльную сторону ладоней оператора, позволяют выделить сигнал, соответствующий нажатию той или иной клавиши.

Устройство является сложным и требует высокой квалификации оператора, предварительной подготовки его на тренажере. В условиях внешних, мешающих работе воздействий, например, окружающего шума, разговоров посторонних лиц, вибраций, перепадов температуры, пользование таким устройством проблематично.

Наиболее близким техническим решением является устройство для ввода и вывода данных ЭВМ, содержащее ЭВМ, клавиатуру, блок индикации, датчик координат [2]
Это техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства за счет формирования информационных массивов в абсолютных координатах и тем самым экономить память ЭВМ и увеличить быстродействие.

Перемещая знакоуказатель по экрану блока индикации, оператор воздействует на орган управления датчика координат, формирует на его выходе некоторый положительный или отрицательный потенциал, пропорциональный воздействию.

В настоящее время основные направления разработок в области конструирования компьютеров сводятся к увеличению быстродействия в памяти ЭВМ. В то же время достигнутый уровень технологий позволяет миниатюризировать конструкции.

Задача, решаемая изобретением, создать устройство для ввода и вывода данных ЭВМ, позволяющее реализовать удобный в пользовании персональный компьютер, улучшение эргономических показателей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения увеличение скорости работы, обеспечение возможности наблюдения оператором за перемещением своих рук по клавиатуре непосредственно на экране дисплея.

Дополнительный технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, уменьшение габаритов компьютера при его транспортировании и увеличение размеров клавиатуры при функционировании компьютера, возможность увеличения и уменьшения в зависимости от решаемых задач регистров клавиатуры, а также замена их месторасположения.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для ввода и вывода данных ЭВМ, содержащем ЭВМ, клавиатуру, подсоединенную к входу ЭВМ через интерфейс клавиатуры, блок индикации, выполненный в виде дисплея и подсоединенный к выходу ЭВМ, датчик координат, согласно изобретению, датчик координат установлен на клавиатуре и выполнен в виде набора датчиков, расположенных на поверхности клавиатуры, и которые через интерфейс датчиков координат дополнительно подсоединены к входу ЭВМ.

ЭВМ и клавиатура конструктивно могут быть расположены в едином блоке.

Клавиатура может быть выполнена с возможностью изменения ее габаритов.

Клавиатура может быть выполнена в виде нескольких панелей, связанных между собой шарнирным соединением и установленных с возможностью поворота относительно оси шарнирного соединения и сопряжения широких поверхностей панелей между собой.

Клавиатура может быть выполнена в виде раздвижных панелей.

Дисплей может быть выполнен в форме очков, причем экран дисплея установлен на месте линз очков.

Датчик координат в предложенном техническом решении выполняет иную функцию, чем в известном. В известном датчик координат регистрирует перемещение знакоуказателя по экрану, в предложенном он регистрирует положение руки оператора над клавиатурой.

За счет установки на клавиатуру датчиков координат удалось решить поставленную задачу с достижением технического результата.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж.

На черетеже изображено устройство ввода и вывода данных ЭВМ.

Устройство содержит ЭВМ, клавиатуру, подсоединенную к ЭВМ через интерфейс клавиатуры, блок индикации в виде дисплея, подсоединенный к выходу ЭВМ, датчик координат.

Согласно изобретению (Фиг. 1) датчик координат установлен на клавиатуре и выполнен в виде набора датчиков 1, расположенных на поверхности клавиатуры, и которые через интерфейс датчиков координат I дополнительно подсоединены к входу ЭВМ.

ЭВМ и клавиатура могут быть конструктивно расположены в едином блоке 2.

Клавиатура может быть выполнена с возможностью изменения ее габаритов.

Клавиатура может быть выполнена в виде нескольких панелей 3, связанных между собой шарнирным соединением 4 и установленных с возможностью поворота относительно оси шарнирного соединения 4 и сопряжения широких поверхностей панелей 3 между собой.

На чертеже, в качестве примера, показано шарнирное соединение трех панелей 3 A, B, C.

Клавиатура может быть также выполнена в виде раздвижных панелей 3.

Дисплей может быть выполнен в форме очков 5, причем экран 6 дисплея установлен на месте линз очков 5 (чертеж).

На чертеже также показаны клавиши 7 клавиатуры, гибкие элементы электрической связи 8 для соединения электронных элементов, входящих в единый блок 2, проводная связь 9 единого блока 2 с дисплеем, звукоизлучатели 10.

Выполнение клавиатуры с изменяемыми размерами и площадью поверхности позволяет создать переносной, компактный компьютер компьютер с изменяемыми габаритами.

Возможность увеличения и уменьшения габаритов клавиатуры позволяет изменять конфигурацию и площадь поверхности клавиатуры, что необходимо, поскольку рука оператора при работе "слепым" методом или через экран 6 дисплея должна полностью уменьшаться на клавиатуре для обеспечения наибольшей скорости и удобства работы.

Для решения поставленной задачи архитектура ЭВМ основного модуля компьютера может быть различной в зависимости от выбранной элементной базы и конкретного процессора.

Предложенное устройство работает следующим образом. В отличии от традиционного режима работы на персональном компьютере, когда оператор осуществляет визуальный контроль клавиатуры при вводе информации в ЭВМ и за выводимой на экране 6 дисплея информацией, при этом, периодически переключая взгляд с клавиатуры на дисплей, в предложенном техническом решении положение рук оператора над клавиатурой регистрируется датчиками 1 и посредством интерфейса датчиков координат 1, информация о месте положения рук оператора над клавиатурой преобразуется в стандартный цифровой сигнал, который поступает на вход ЭВМ. Введенная таким образом информация о положении рук оператора над клавиатурой затем преобразуется в ЭВМ в соответствии с программой ее работы, и с выхода ЭВМ поступает на экран 6 дисплея, посредством которого преобразуется в визуальный сигнал.

Таким образом, оператор наблюдает на экране 6 одновременно за вводимой и выводимой информацией и посредством только взгляда на экран 6 манипулирует клавишами 7 клавиатуры.

Оператору не требуется переводить взгляд с экрана 6 дисплея на клавиатуру, за счет чего дополнительно увеличивается скорость работы на компьютере.

В качестве дисплея может использоваться любая известная конструкция его выполнения.

При использовании дисплея, выполненного в форме очков 5, повышается конфиденциальность обрабатываемой информации за счет того, что становится невозможным наблюдение со стороны за информацией, выводимой на экран 6 дисплея.

Например, при работе на компьютере в общественных помещениях таких как банки, гостиницы или на транспорте, желательно, чтобы посторонние лица не имели бы возможности вести наблюдение за обрабатываемой пользователем информацией. В соответствии с вышеизложенным на клавиатуре могут быть не обозначены символы и их месторасположение на клавишах 7 клавиатуры, которые оператор может наблюдать только через очки 5 непосредственно на экране 6 дисплея.

Таким образом, при стороннем наблюдении за работой оператора на компьютере предложенной конструкции исключается возможность несанкционированного съема информации в оптическом диапазоне частот, исключается групповой просмотр выводимой на экран 6 дисплея информации.

Работу на предложенном компьютере можно сравнить с использованием слушателем переносного плейера для индивидуального прослушивания музыкальных программ. Пользователь в данном случае не мешает окружающим лицам, а они ему.

Датчики 1 изменяют свое состояние при перемещении пальцев рук оператора над клавишами 7 клавиатуры.

Датчики 1 конструктивно могут быть выполнены с использованием различных физических принципов их функционирования. Возможно использование емкостных, оптических, ультразвуковых и др. Однако при использовании любого известного типа датчиков 1 точность регистрации рук оператора над клавиатурой тем выше, чем большее число датчиков 1 приходится на единицу площади клавиатуры.

Частота опроса состояния датчиков 1 (цикл опроса) может иметь низкое значение по сравнению с тактовой частотой процессора, поскольку в основном необходима лишь начальная привязка положения рук над клавиатурой.

Поскольку назначение интерфейса датчиков координат 1, как и интерфейса клавиатуры, состоит в преобразовании сигналов, отражающих текущее состояние датчиков 1 (клавиш 7 клавиатуры) в цифровой сигнал, понятный процессору, то интерфейс датчиков координат 1 может быть выполнен для конкретного процесса по известным схемам интерфейсов для ввода в ЭВМ информации о состоянии датчиков 1 с тем или иным программным обеспечением.

Вывод информации о положении рук оператора над клавиатурой может быть представлен на экране 6 дисплея в виде следующей графической композиции.

В нижней части экрана 6 дисплея (очков 5) пользователь, например, наблюдает графическое изображение клавиатуры компьютера с символьным обозначением клавиш 7, соответствующих предварительно выбранному регистру клавиатуры.

На фоне клавиш 7 отображается месторасположение в данный момент времени рук оператора, например, в виде контура повторяющего форму рук определенной засветки.

При нажатии на клавишу 7 клавиатуры, изображение на экране 6 клавиатуры дублирует действие оператора, например, в виде изменяющейся по яркости или цвету изображения нажатой клавиши 7 и, например, с синхронным звуковым сигналом, воспринимаемым посредством звукоизлучателей 10.

За счет выбора соответствующего программного обеспечения возможно:
изменение выводимого на экран 6 изображения по месту расположения, по форме, размерам, по расцветке и т.д. различных для клавиатуры и рук оператора,
изменение символов клавиш 7, перестановка символов на клавишах 7 по желанию оператора с синхронным изменением изображения местоположения символов на экране 6 дисплея,
реализация многорегистровой клавиатуры с меньшим числом клавиш 7 на клавиатуре.

Очевидно, что число возможных вариантов программного обеспечения и объем зависят от поставленных задач пользователя и не являются предметом изобретения.

За счет введения датчиков 1 и выполнения дисплея в форме очков 5 удается;
исключить перевод взгляда оператора непосредственно на клавиатуру,
обеспечить конфиденциальность обрабатываемой информации,
увеличить телесный угол зрительного восприятия изображения с экрана 6 дисплея до размеров полусферы и выводить на него больший объем информации, оперативно осуществить сереоизображение с раздельными каналами для левого и правого глаза. В случае необходимости очки 5 могут быть оборудованы соответствующими окулярами, а звуковое сопровождение при работе на предлагаемом компьютере может быть осуществлено в стереофоническом режиме.

Техническое решение за счет указанных средств позволяет реализовать удобный в транспортировании и при эксплуатации персональный компьютер.

Устройство для ввода и вывода данных ЭВМ может найти широкое применение, например, для банковских, административных или коммерческих целей, которые требуют конфиденциальности, а также для осуществления сложных вычислений, требующих сосредоточенности оператора, для компьютерных игр с реализацией эффекта присутствия.

Устройство для ввода и вывода данных ЭВМ относится к электронно-вычислительным устройствам, преимущественно к персональным компьютерам. Устройство содержит ЭВМ, клавиатуру 7, блок 5 индикации в виде дисплея, датчик 1 координат, который установлен на клавиатуре 2 и выполнен в виде набора 1 датчиков, расположенных на поверхности клавиатуры, и которые через интерфейс датчиков координат дополнительно подсоединены к входу ЭВМ. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для ввода и вывода данных ЭВМ, содержащее ЭВМ, клавиатуру, подсоединенную к входу ЭВМ через интерфейс клавиатуры, блок индикации, выполненный в виде дисплея и подсоединенный к выходу ЭВМ, датчик координат, отличающееся тем, что датчик координат установлен на клавиатуре и выполнен в виде набора датчиков, расположенных на поверхности клавиатуры и которые через интерфейс датчиков координат дополнительно подсоединены к входу ЭВМ. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ЭВМ и клавиатура конструктивно расположены в едином блоке. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клавиатура выполнена с возможностью изменения ее габаритов. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что клавиатура выполнена в виде нескольких панелей, связанных между собой шарнирным соединением и установленных с возможностью поворота относительно оси шарнирного соединения и сопряжения широких поверхностей панелей между собой. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что клавиатура выполнена в виде раздвижных панелей. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дисплей выполнен в форме очков, причем экран дисплея установлен на месте линз очков.