КЛАВИАТУРА ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G06F3/00 G06F3/33 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к конструкции клавиатур для ввода информации, используемых, например, в составе электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Клавиатура является одним из основных средств ввода информации - данных и команд в ЭВМ, причем команды управления, вводимые оператором в процессе диалога с компьютером, имеют свою специфику. Команды вводятся при помощи манипулятора "мышь" и экранных меню, либо с клавиатуры посредством набора текста команды, нажатием комбинации управляющих и алфавитных клавиш, либо функциональными клавшими. Ввод команд с клавиатуры - наиболее быстрый способ, однако для правильного ввода пользователь должен помнить либо синтаксис команд, либо сочетания клавиш, соответствующих определенным командам. В случае, если число команд велико, это представляет из себя сложную задачу.

Известна конструкция клавиатуры типа MF фирмы IBM [1]. Клавиатура содержит панель алфавитно-цифровых клавиш, а также 12 функциональных клавиш для ввода команд. При работе с прикладными программами используются трафареты, содержащие пиктограммы и названия команд, размещаемые вдоль внешнего края линейки функциональных клавиш [2]. Недостатком данной конструкции является малое число функциональных клавишей, недостаточное для набора десятков и сотен команд, используемых в прикладных программах.

Известна конструкция клавиатуры, выбранная автором в качестве прототипа, содержащая панель алфавитно-цифровых клавишей и панель, содержащую несколько рядов функциональных клавишей, управляемую отдельным микропроцессором [3]. Недостатком данной конструкции является сложность перенастройки при переходе с одного набора команд на другой - в случае, если на клавиши нанесены обозначения команд конкретной программы. В случае, если клавиатура выполнена универсальной и клавиши содержат обозначения, например, только своего порядкового номера (типа F1, F2...), то пользователь вынужден заучивать соответствие клавиш определенным командам прикладных программ.

Целью изобретения является повышение производительности труда оператора и уменьшение количества ошибок при наборе команд за счет использования специальной клавишной панели для ввода команд, снабженной трафаретом с пиктограммами и названиями команд. Указанная цель достигается тем, что клавиатура содержит панель алфавитно-цифровых клавиш, панель командных клавиш а также трафарет, выполненный в виде одного или нескольких листов с прорезями для клавиш, накладываемый на панель командных клавиш. Командные клавиши имеют меньшие размеры по сравнению с алфавитными; между ними оставлены поля, предназначенные для размещения пиктограмм и названий команд. Командная клавиатура предназначена для эксплуатации совместно с трафаретами. Трафарет, на который нанесены названия и пиктограммы команд, представляет один или несколько листов, крепящихся на корешке при помощи скоб аналогично креплению листов перекидного календаря. Таким образом, пользователь имеет возможность перелистывать листы трафарета так же, как перелистываются листы календаря. С целью повышения удобства работы с трафаретом, согласно изобретению, корешок трафарета размещен вблизи середины клавишной панели; при таком расположении корешка пиктограммы размещаются на обеих сторонах трафарета.

Для того чтобы исключить несанкционированную выдачу команды из-за случайного нажатия клавиши при перелистывании листов либо при смене всего трафарета, клавиатура блокируется (не реагирует на нажатия клавиш) до окончания процесса перелистывания. Согласно изобретению, для этой цели служит, например, одна или несколько оптически связанных пар источник света - фотоприемник, установленных на краях клавиатуры таким образом, что луч света проходит на некоторой высоте над листами трафарета. При перелистывании происходит прерывание луча, что служит сигналом для блокировки клавиатуры. Снятие блокировки происходит, например, при выполнении следующих условий: освобожден путь прохождения луча; отсутствуют нажатые командные клавиши.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что, заявляемым устройством, содержащем в своем составе панель функциональных клавиш и трафарет с пиктограммами и названиями команд, нанесенными на обе стороны листов трафарета, имеющих также прорези для клавиш, листы трафарета крепятся к корешку при помощи скоб, при этом корешок располагается вблизи середины клавишной панели. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающее заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан общий вид клавиатуры; на фиг. 2 - фрагмент панели командных клавишей с наложенными трафаретами, корешки которых расположены горизонтально; на фиг. 3 - панель командных клавиш, корешки трафаретов и трафареты; на фиг. 4 - лист трафарета; на фиг. 5 - панель командных клавиш с вертикальным расположением корешка трафарета; на фиг. 6 - лист трафарета для использования с вертикальным корешком; на фиг. 7 - устройство блокирования клавиатуры; на фиг. 8 - устройство считывания кода с трафарета; на фиг. 9 - клавиатура с изменяемой высотой клавиш.

Клавиатура содержит панель алфавитно-цифровых клавиш 1, панель командных клавиш 2, трафареты 3 (см. фиг.1). Панель командных клавиш соединена с панелью алфавитно-цифровых клавиш с помощью стоек 4 подвижно, таким образом, что имеется возможность изменять взаимное расположение клавишных панелей. Это дает возможность регулировать положение панели командных клавиш для достижения наиболее удобного положения. Трафареты 3 крепятся ккорешкам 5 при помощи скоб 6, пропущенных через отверстия 7 таким образом, что пользователь имеет возможность перелистывать листы трафарета как листы перекидного календаря (см. фиг. 3). Скобы 6 выполнены съемными, что дает возможность пользователю добавлять и заменять листы трафарета 3. Корешки 5 трафаретов размещены в пазах 8 клавишной панели 2. Корешки трафаретов размещаются вблизи середины клавиатуры; благодаря этому используются обе стороны листов трафарета. Возможны варианты исполнения клавиатуры как с горизонтальным расположением корешка трафарета (см. фиг. 1-4), так и с вертикальным расположением корешка (см. фиг.5,6). Трафареты 3 выполнены в виде листов с прорезями 9 для клавиш (см. фиг.4). Поверхность листов трафаретов разбита на информационные поля 10, предназначенные для размещения пиктограмм и названий команд. Язычок 11 служит для удобства перелистывания. Листы могут поступать к пользователю с нанесенной графической информацией, либо пустыми. В этом случае трафарет поставляется в виде самоклеющейся пленки, которую пользователь наклеивает на пустой шаблон. Такой подход имеет смысл для небольших наборов команд, занимающих только часть площади листа трафарета. Таким образом пользователь может комбинировать различные наборы команд на одном листе. Возможно также формирование оригинального пользовательского набора команд. Для этого пиктограммы отдельных команд в виде отдельных листочков самоклеющейся пленки наклеиваются на пустой шаблон, после чего соответствующим образом настраивается программа дешифровки.

Во многих случаях возникает необходимость идентифицировать не только нажатую клавишу, но и трафарет, находящийся в рабочей позиции. Для этой цели трафарет содержит элемент, несущий код. Код представляет собой ряд полос с различным коэффициентом отражения. Для считывания кода служит, например, линейка 12 оптически связанных пар светодиод 13 - фотодиод 14 (см. фиг.8). Пучок света, излучаемый светодиодом 13, направляется на лицевую поверхность шаблона на площадку 15, на которую нанесен код. Величина сигнала с фотоприемника 14 определяется коэффициентом отражения площадки на поверхности шаблона в направлении фотоприемника 14. Возможны варианты использования как простого диффузного отражения от поверхности трафарета, так и специальных поверхностей, отражающих свет в нужном направлении. Это могут быть покрытия, содержащие стеклянные шарики, насечка на поверхности шаблона или голограммы. Во всех случаях страница кодируется линейкой областей с различным коэффициентом светопередачи в направлении источник света - фотоприемник. Возможны различные варианты считывания кода - при каждом нажатии на командную клавишу, либо только при включении системы и смене листов трафарета. В этом случае код трафарета запоминается либо в ЗУ клавиатуры, либо в ЗУ компьютера. Клавиатура может содержать несколько линеек 12 для считывания кода 15. Это позволяет использовать несколько независимых наборов трафаретов 3. При нажатии на командную клавишу клавиатура посылает в центральное устройство сообщение, содержащее информацию о том, какая клавиша нажата (скан-код) плюс идентификационный код, считанный с трафарета. Программа, анализируя скан-код и код трафарета определяет какой команде это сочетание соответствует и производит необходимые действия. Скан-код формируется на основе информации, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) клавиатуры. В некоторых случаях необходимо передавать во внешнее устройство более сложные команды, например, в виде текста, обычно набираемого с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры. Для обеспечения этой функции возможен более сложный вариант конструкции клавиатуры, который предусматривает установку дополнительных ПЗУ - например, карточек флэш-памяти, причем одновременно могут быть установлены ПЗУ, относящиеся к разным программам. В этом случае при нажатии на командную клавишу в соответствии с кодом 15 трафарета 3 определяется, имеется ли дополнительное ПЗУ, соответствующее данному трафарету. Если такое ПЗУ имеется, в компьютер пересылается сообщение, сформированное на базе информации, записанной в этом ПЗУ. Сообщение может представлять из себя код, аналогичный коду, генерируемому при нажатии обычных функциональных клавиш или сочетаний клавиш, а также тексты команд, набираемых с обычной клавиатуры. Этим достигается полная совместимость предлагаемой клавиатуры со всеми существующими программами.

С целью исключения несанкционированной выдачи команды из-за случайного нажатия клавиш при перелистывании листов либо при смене всего трафарета клавиатура блокируется до окончания процесса перелистывания. Для этой цели служат оптически связанные пары светодиод-фотодиод, установленные на краях клавиатуры. Световой пучок 16, излучаемый светодиодом 17, проходит на некоторой высоте над листами трафарета и регистрируется фотодиодом 18 (см. фиг.7). При перелистывании листов трафарета происходит прерывание пучка, что служит сигналом для блокировки клавиатуры (см. фиг. 7б). Если в процессе поиска нужной страницы были случайно нажаты несколько клавиш - это не имеет значения, так как заблокированная клавиатура не выдает информацию в компьютер. Блокировка клавиатуры в процессе перелистывания позволяет использовать клавиши 19 с малым усилием нажатия, что позволяет в свою очередь уменьшить площадь клавиш, а также облегчает и ускоряет работу с клавиатурой. Блокировка позволяет также максимально уменьшить размер прорезей 9 под клавиши в трафарете, оставляя максимум места для информационных полей с пиктограммами.

Для большинства пользователей, эксплуатирующих на компьютере две - три программы, достаточно одного корешка с нескольким трафаретами, постоянно установленными на командной клавиатуре. Для некоторых применений необходимо иметь большое количество трафаретов на клавишной панели. В этом случае необходимо предусмотреть большой вылет клавиш 19 над клавишной панелью 2 для размещения толстой стопки трафаретов 3 (см. фиг.9). Для того, чтобы пользователь имел возможность поддерживать постоянство уровней поверхности листов трафаретов относительно верхней кромки клавиш, верхняя крышка панели, сквозь которую проходят клавиши и на которой лежат трафареты, разбита на две половины 20, 21, каждая из которых может перемещаться в вертикальном направлении относительно клавиш. Перемещение осуществляется, например, при помощи маховика 22, червячной пары 23 и пары зубчатое колесо-зубчатая рейка 24. Возможность изменять высоту клавиш обеспечивает удобную работу независимо от количества листов трафарета на клавишной панели.

Для облегчения движения листа трафарета при перелистывании скобы 6 имеют сужение в средней части (см. фиг. 5), в результате зазор между скобой и листом трафарета увеличивается. Утолщение концов скоб необходимо для точной фиксации листов трафарета на клавишной панели.

В трафарете с вертикальным расположением корешка (см. фиг. 6) при перелистывании листы трафарета "свисают" - конец, удаленный от корешка смещается вниз под действием силы тяжести. Для выравнивания трафарета крепежные отверстия 7 располагаются вдоль линии, расположенной под углом к вертикальной кромке листа трафарета. Того же эффекта можно добиться, используя скобы разного диаметра при вертикальном расположении отверстий 7 в трафарете.

Использование функциональной клавиатуры со сменными трафаретами обеспечивает параллельный быстрый доступ к десяткам и сотням команд любой программы, избавляет пользователя от необходимости запоминать синтаксис команд либо значение сочетаний различных клавиш. Наличие рядом с каждой функциональной клавишей пиктограммы и названия соответствующей ей команды облегчает процесс обучения и освоения новых программ. Изображения пиктограмм на печатном трафарете обладают существенно более высоким качеством, чем на ЭЛТ или ЖК экране. В этом заключено основное преимущество трафаретов. При работе с высококачественными изображениями снижается количество ошибок и утомляемость оператора, повышается производительность труда. Смена трафаретов занимает несколько секунд и в большинстве случаев соизмерима с временем, необходимым для загрузки обслуживаемой программы. Перелистывание листов трафарета занимает вообще доли секунды, что, учитывая скорость восприятия информации оператором, соизмеримо со скоростью восприятия "выпадающих" экранных меню. Применение предлагаемой клавиатуры позволит повысить производительность труда как профессионалу - за счет параллельного доступа ко всем командам, так и новичку - за счет наглядного представления списка команд.

Источники информации
1.1 Романов Ф.И., Шахнов В.А. Конструкционные системы микро- и персональных ЭВМ. -М.: Высшая школа, 1991.

2. Патент ФРГ N 4014135 C1, G 06 F 3/033.

3. Патент США N 4766418, G 06 F 3/00, 1988.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к конструкции клавиатур для ввода информации. Целью изобретения является повышение производительности труда оператора путем увеличения скорости и уменьшения ошибок при вводе команд. Клавиатура содержит панель алфавитно-цифровых клавиш, панель командных клавиш и трафарет, накладываемый на панель командных клавиш. Причем трафарет, имеющий прорези для клавиш и на поверхность которого нанесены названия и пиктограммы команд, может перелистываться аналогично листам перекидного календаря. Трафарет также содержит метку, выполненную в виде штрих-кода, клавиатура содержит устройство считывания кода с листов трафарета. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Клавиатура для ввода информации, содержащая в своем составе клавишную панель, трафарет с пиктограммами или иной информацией, поясняющей назначение клавиш, предназначенный для размещения на клавишной панели и выполненный в виде одного или нескольких листов, скрепленных между собой в виде книжечки при помощи дугообразных скоб, отличающаяся тем, что в листах трафарета выполнены прорези для клавиш, а корешок трафарета механически закреплен в пределах клавишного поля между рядами клавиш так, что при перелистывании листа трафарета в любую сторону клавиши, перекрываемые трафаретом, входят в соответствующие им прорези трафарета, при этом на обе стороны листов трафарета нанесены пиктограммы и иная информация, поясняющая назначение клавиш, а также метка, служащая для идентификации листов трафарета и выполненная в виде штрих-кода, расположенного вдоль кромки листа трафарета, а на клавиатуре механически закреплено устройство считывания кода с листов трафарета, содержащее источники света и фотоприемники, оптически связанные с ними, причем метка на листе трафарета наносится напротив устройства считывания кода. 2. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что дугообразные скобы, скрепляющие листы трафарета, имеют переменное сечение, причем площадь сечения минимальна вблизи середины скоб.