Настоящее изобретение относится к устройству ввода, такому как клавиатура, которое может быть использовано для компьютера, пишущей машинки и других аналогичных приложений. Оно, в частности, полезно, когда пользователем является невзрослый человек, а ребенок, или взрослый человек, но с кистями рук, меньшими, чем у взрослого человека. Устройство ввода в соответствии с настоящим изобретением представляет фиксированные клавиши с межклавишным расстоянием, меньшим, чем расстояние по стандарту ANSI/HFS 100-1988, которое позволяет детям 3-4 лет с удобством использовать устройство ввода, используя стандартные способы обучения. Таким образом, настоящее изобретение относится к устройству ввода и способу его применения, в частности к устройству ввода с клавиатурой, которая масштабирована до размеров кистей рук не взрослых людей (детей), или взрослых, имеющих маленькие кисти рук.
Предшествующий уровень техники.
Используемые в настоящее время устройства ввода, такие как клавиатура компьютера или пишущей машинки, используют специфическое расстояние между клавишами и расположение символов, которые определены в стандартах. Символы относятся к знакам, генерируемым компьютером, пишущим устройством или другими устройствами при приеме сигнала, который выдается при нажатии клавиши или уже нажатой клавишей.
Оригинальное "qwerty" расположение является принятым в настоящее время стандартом для расположения символов клавиатуры. Стандартная англоязычная "qwerty" клавиатура имеет три ряда, содержащих символы алфавита и знаки пунктуации. Оставшиеся ряды содержат цифры и пробел. Клавиша возврата каретки (return), клавиши верхнего регистра (shift), клавиши табуляции (tab) и другие клавиши типов команд могут располагаться на концах каждого ряда.
В общем случае устройства ввода, такие как компьютерные клавиатуры, имеют следующие "qwerty " расположение с отдельными рядами и столбцами клавиш со смещением по отношению друг к другу. Нажатие и удерживание в нажатом состоянии клавиши верхнего регистра (shift) добавляют следующие символы алфавита и знаки пунктуации. Функциональные клавиши, клавиши со стрелками и/или отдельная цифровая клавиатура могут быть добавлены сверху или сбоку от указанного расположения. К тому же, клавиатуры от различных производителей компьютеров могут содержать дополнительные клавиши для управления работой их конкретных компьютеров (см. табл. 1 и 2 в конце описания).
Дополнительно к "qwerty" расположению, разработаны и другие расположения символов, такие как клавиатура Dvorak. Специалисту ясно, что может быть любое расположение символов, такие как "qwerty" расположение или расположение Dvorak или другие, подобные им. Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано с расположениями символов, отличных от стандартных англоязычных символов. Таким образом, должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничивается конкретным расположением символов, соответствующих каждой клавише.
Стандарты клавиатур, касающиеся размера клавиши и расстояния между клавишами, были опубликованы 4 февраля 1988 г. как стандарт American National Standards Institutes (ANSI)/Human Factors Society (HFS) Standard N 100-1988 (здесь и далее "ANSI/HFS" 100-1988 стандарт"). Целью этого стандарта является предложение, утверждающее: "Настоящее является техническим стандартом, определяющим условия, которые устанавливаются как соответствующие приемлемому осуществлению технических принципов и приемов с учетом человеческих факторов в конструировании визуальных отображающих терминалов (VDT), связанных с ними мебели и офисного оборудования, на которых они размещаются. Технические принципы и приемы с учетом человеческих факторов являются тесно зависимыми от применения. Данный технический стандарт написан для таких применений VDT, как обработка текста, ввод данных и запрос данных."
Расстояние между клавишами, описанное в стандарте ANSI/HFS 100-1988, между центральными линиями рядов горизонтальных клавиш должно быть от 18 до 19 мм, а расстояние между центральными линиями рядов вертикальных клавиш должно быть от 18 до 21 мм. Расстояние между центральными линиями описано в стандарте ANSI/HFS 100-1988. Вертикальное расстояние между центральными линиями есть расстояние между двумя параллельными линиями, первая линия - горизонтально секущая первую клавишу, а вторая линия - горизонтально секущая вторую соседнюю клавишу, расположенную выше или ниже первой клавиши. Аналогично, горизонтальное расстояние между центральными линиями есть расстояние между двумя параллельными линиями, первая линия - вертикально секущая первую клавишу, а вторая линия - вертикально секущая вторую соседнюю клавишу, расположенную слева или справа от первой клавиши. Горизонтальное и вертикальное расстояние между центральными линиями может быть далее понято из рассмотрения последующего обсуждения и ссылок на прилагаемые чертежи.
Исторически в данной области различные изобретения устройств ввода основывались на стандарте ANSI/HFS 100-1988, который является результатом эволюции различных устройств ввода. Видно, что эти различные устройства ввода присоединяются к различным машинам, таким как печатающее устройство или компьютер. Исторически устройства ввода были разработаны для взрослых людей. Обучение человека пользованию этими различными видами устройств ввода начиналось на уровне высшей школы. Возраст этих людей обычно составлял 16 лет и старше. В этом возрасте длина кистей их рук попадает в 5%-ный диапазон размеров длины мужской кисти, означая, что они далее подходят для использования устройств, предложенных к тому времени. Указанный пятипроцентный диапазон получен при исследовании группы взрослых мужчин и вычислении частоты, с которой встречаются различные размеры кистей рук. Пятипроцентный диапазон является числом людей, составляющих 5% взрослых мужчин, у которых следует ожидать сходства в более короткой длине кисти. Например, 5% взрослых мужчин в одном исследовании имели длину кисти руки около 17,8 см. В этом же исследовании 95% имели длину кисти руки около 20,5 см.
С появлением миникомпьютера увеличивается количество детей и других невзрослых людей, которые используют различные устройства ввода. Желательно иметь устройство ввода, которое будет приводить в соответствие их физические размеры, в особенности размер рук, к устройству ввода. Эти пользователи в настоящее время в некоторых случаях не могут выполнять набор программы на своем устройстве ввода из-за размеров клавиш и межклавишного расстояния. Например, простая, часто используемая команда, такая как нажатие клавиш Ctrl-Alt-Del (перезагрузка компьютера), не может быть легко выполнена пользователями с кистями рук небольшого размера с использованием устройств, поставляемых в настоящее время.
Наиболее близким аналогом по отношению к данному изобретению является устройство ввода с фиксированной клавишей, содержащее множество клавиш для гeнерации входных сигналов, соответствующих каждой букве алфавита, в котором клавиши расположены с горизонтальным и вертикальным расстояниями между центральными линиями клавиш (см. заявку PCT WO 9007743, кл. G 06 F 3/02, 1990).
Недостатком известного устройства является то, что пользователи в некоторых случаях не могут выполнять набор программы на своем устройстве ввода из-за размеров клавиш и межклавишного расстояния. Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков и создание устройств ввода, таких как клавиатуры, которые имеют размеры, подходящие по размерам для рук меньших, чем у взрослого человека.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве ввода с фиксированной клавишей, содержащем множество клавиш для генерации входных сигналов, соответствующих каждой букве алфавита, в котором клавиши расположены с горизонтальным и вертикальным расстояниями между центральными линиями клавиш, согласно изобретения, горизонтальное расстояние между центральными линиями клавиш составляет от 10,8 до 16,4 мМ, и вертикальное расстояние между центральными линиями клавиш составляет от 10,8 до 16,0 мМ, а также за счет того, что алфавит является английским, и устройство ввода содержит по меньшей мере 26 клавиш, и кроме того, за счет того, что устройство содержит также клавиши для генерации входных сигналов, соответствующих каждой цифре.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что цифры являются арабскими цифрами и устройство ввода содержит по меньшей мере 36 клавиш, а также за счет того, что устройство ввода содержит также клавиши для генерации сигналов, соответствующих функциям, которые должны быть доопределены, и кроме того, за счет того, что функции, которые должны быть доопределены, выбираются из группы, содержащей функции; верхний регистр (shift), возврат каретки (return), управление (control), дополнительная (alt), табуляция (tab), фиксация верхнего регистра (caps lock), начало (home), конец (end), на страницу вверх (page up), на страницу вниз (page down), очистить (clear), блокировка режима пролистывания экрана (scroll lock), и их комбинации.
Технический результат достигается за счет того, что ширина отдельной клавиши составляет от 7,2 до 13 мМ, а также за счет того, что глубина отдельной клавиши составляет от 7,2 до 15 мМ, и кроме того, за счет того, что отдельные клавиши расположены в соответствии с "qwerty" расположением.
Данное изобретение поясняется конкретными вариантами его воплощений со ссылками на сопровождающие чертежи, где на фиг. 1 изображено устройство ввода с фиксированными клавишами согласно изобретению, на фиг. 2 изображен пример устройства ввода с фиксированными клавишами в соответствии с настоящим изобретением.
Раскрытие изобретения.
Техническим результатом настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков и создание устройств ввода, таких как клавиатуры, которые имеют размеры, подходящие по размерам для рук меньших, чем у взрослого человека. Данное изобретение удовлетворяет эргономическим и антропометрическим требованиям невзрослых студентов, предлагая устройство ввода, масштабированное по размеру рук пользователя.
Изучение длин кисти рук детей от 4 до 16 лет и сравнение этих длин с 50% диапазоном длин кистей рук взрослых людей показывает, что кисть руки 4-летних детей составляет 61% от длины кисти взрослого, 6-летних - 67,4%, 8-летних - 74,5%, 16-летних - 93% Эти пределы показывают необходимость в устройствах ввода переменного размера.
Соответственно, устройство ввода согласно настоящему изобретению содержит множество клавиш, достаточных для выдачи множества сигналов ввода в центральный процессор, с размером клавиш и межклавишным расстоянием, измеренным между центральными линиями, равным от 60 до 86% межклавишного расстояния, определенного в стандарте ANSI/HFS 100-1988. Такой процентный диапазон по отношению к стандарту ANSI/HFS 100-1988 в данном устройстве ввода согласно настоящему изобретению приводит к вертикальному межклавишному расстоянию от 10,8 до 19,0 мм и горизонтальному межклавишному расстоянию от 10,8 до 16,4 мм. Специалисту ясно, что межклавишное расстояние определяет размер клавиши, т. к. межклавишное расстояние основывается на расстоянии между центральными линиями.
Устройство ввода согласно настоящему изобретению может содержать множество клавиш, достаточных для генерации входных сигналов, соответствующих каждой букве алфавита. Специалисту должно быть понятно, что генерация входных сигналов, соответствующих каждой букве алфавита, может быть получена с использованием одной клавиши для каждой буквы, или, если желательно иметь менее 26 клавиш, - то используя комбинацию клавиш, которая генерирует конкретную букву при одновременном нажатии. Отдельные строки и колонки клавиш могут быть смещены, чтобы облегчить возможность пользователю устройства ввода дотянуться до каждой клавиши. Упоминаемое здесь "смещение" относится к общепринятому способу расположения клавиш, такому, который раскрыт в стандарте ANSI/HFS 100-1988.
Таким образом, в одном варианте воплощения устройство ввода согласно изобретению содержит по меньшей мере 26 клавиш, соответствующих 26 буквам английского алфавита. Для алфавитов различных языков может быть желательно использовать большее или меньшее количество клавиш.
В предпочтительном варианте воплощения устройство ввода согласно настоящему изобретению содержит множество клавиш, достаточных для генерации входных сигналов, соответствующих каждой букве алфавита и каждой арабской цифре. Таким образом, в предпочтительном варианте воплощения устройство ввода содержит по меньшей мере 36 клавиш, соответствующих 26 символам английского алфавита и десяти арабским цифрам. Дополнительно могут быть добавлены клавиши для функций ввода, такие как клавиши управления и табуляции, которые могут быть найдены на широко применяемых клавиатурах. Могут также присутствовать клавиши для функций ввода, такие как "начало" ("home"), "на страницу вверх" ("page up"), "удаление" ("delete"), "конец" ("end"), "на страницу вниз" ("page down"), "вверх" (up"), "вниз" ("down"), "влево" ("left"), "вправо" ("right") и т.д. Могут также присутствовать другие клавиши, общеизвестные как "функциональные клавиши", для генерации входных сигналов, соответствующих конкретным функциям, присвоенным клавише операционной системой или программой, используемой компьютером, получающим входные сигналы от устройства ввода. Устройство ввода может также содержать клавишу, такую как "верхний регистр" ("shift"), которая при нажатии в комбинации с другими клавишами генерирует заглавные буквы или другие подобные символы. Таким образом, общее количество клавиш, используемых в устройстве ввода, может быть минимизировано, если это желательно.
Более предпочтительно, если устройство ввода содержит по меньшей мере 58 клавиш, расположенных согласно стандартному "gwetry" расположению, описанному выше, и с различными функциями, зависящими от того, нажата ли клавиша "верхний регистр" ("shift") в комбинации с другой клавишей. Указанное более предпочтительное расположение может дополнительно содержать множество функциональных клавиш, расположенных выше или сбоку от алфавитно-цифровых клавиш, и/или функциональных клавиш, клавиш со стрелками и цифровой клавиатурой сбоку или выше от алфавитно-цифровых клавиш.
В другом более предпочтительном варианте воплощения устройство ввода содержит по меньшей мере 58 клавиш, расположенных способом, аналогичным показанному в табл. 3 в конце описания, и с межклавишным расстоянием, описанным выше (ряды и колонки должны быть смещены по отношению друг к другу, как описано выше и показано на прилагаемых чертежах).
Дополнительные клавишы со стрелками (для ввода сигналов управления курсором) и функциональные клавиши могут быть расположены между алфавитными клавишами и цифровой клавиатурой. Устройство ввода, разработанное для использования в среде, где язык отличается от английского, должно иметь алфавитно-цифровые клавиши, соответствующие желаемому языку.
Специалисту понятно, что желательно отделить функциональные клавиши и/или цифровую клавиатуру от клавиш с алфавитными символами и знаками пунктуации с помощью внедрения областей поверхности устройства ввода, которые не содержат клавиш.
Предшествующие устройства ввода предназначались для использования взрослыми людьми с нормальным размером мужской руки в обстановке, где работают взрослые. Заявляемое изобретение является первым, которое предлагает устройство ввода фиксированного размера, сконструированное специально для детей и других людей с меньшим, чем у взрослого человека, размером руки, которое согласуется с существующими разработками.
Эргономические и антропометрические преимущества заявляемого изобретения не являются очевидными для специалистов, т.к. устройство ввода, известное как клавиатура компьютера с фиксированными клавишами, существует только одного размера, предназначенного для использования взрослыми людьми с нормальными размерами мужской кисти руки. То же самое относится к клавиатуре пишущей машинки и других устройств ввода. Изобретение микрокомпьютеров привело к приспособлению устройств ввода с размерами, удобными для взрослого человека, для детей и пользователей с меньшими, чем у нормального взрослого мужчины, руками.
Машинопись в настоящее время изучается в третьем классе элементарной школы. Устройства ввода, такие как в настоящем изобретении, сконструированные в соответствии с размерами рук учащихся и других невзрослых студентов и пользователей, позволяют пользователю правильно приспосабливаться, и поэтому увеличивают способность обучению и освоению клавиатуры. Предпочтительно, чтобы устройство ввода содержало достаточно клавиш, чтобы сделать возможным генерацию сигналов ввода, соответствующих каждому символу алфавита английского языка, используя стандартные способы машинописи. Таким образом, настоящее изобретение содержит также способ обучения машинописи для людей с меньшей рукой, чем у нормального взрослого мужчины, используя стандартные способы, в которых усовершенствование состоит в использовании устройства ввода с горизонтальным и вертикальным межклавишным расстоянием, соответствующим настоящему изобретению.
Дополнительно к вышеупомянутым преимуществам использование пропорциональной клавиатуры детьми и другими людьми с меньшими, чем у взрослого, кистями рук, поможет этим пользователям избежать возможных проблем повторяющегося напряжения, которые могут возникнуть от использования устройства ввода с неверными размерами.
Изобретение может быть использовано совместно с компьютерными системами, состоящими из центрального процессора, терминала видеоизображения и клавиатуры. Эта система может состоять из отдельных элементов или из всех элементов в рамках того же самого устройства.
Подробное описание изобретения.
Устройство ввода с фиксированными клавишами показано на фиг.1, горизонтальное расстояние между центральными линиями клавиш обозначено 20. Это расстояние может быть от 10,8 до 16,4 мм (от 0,425 до 0,646 дюйма). Предпочтительными расстояниями являются 12,0 мм, 13,5 мм и 14,5 мм для трех различных размеров, на основе возраста и длины кисти рук. Другими предпочтительными расстояниями являются 12,75 мм и 14,15 мм для двух различных размеров, основываясь на возрасте и длине кисти рук.
Вертикальное расстояние между центральными линиями клавиш обозначено 22. Это расстояние может быть от 10,8 до 18,0 мм (от 0,425 до 0,711 дюйма). Предпочтительными расстояниями являются 12,7 мм, 14,3 мм и 15,6 мм для трех различных размеров, основываясь на возрасте и длине кисти рук. Другими предпочтительными расстояниями являются 13,45 мм и 14,9 мм для двух различных размеров, основываясь на возрасте и длине кисти рук.
Расстояние для трех различных размеров составляет 65%, 73% и 80% используемого среднего межклавишного расстояния, определенного стандартом ANSI/HFS 100-1988. Расстояние для двух различных размеров составляет 69% и 76,5% используемого среднего расстояния (стандарт ANSI/HFS 100-1988).
Ширина поверхности отдельной клавиши обозначена 24. Это расстояние может быть от 7,2 мм до 13 мм. Предпочтительными расстояниями являются те, которые соответствуют процентному пределу, выбранному для 20 и 22. Таким образом, предпочтительная ширина поверхности отдельной клавиши составляет 7,8 мм, 8,76 мм и 9,6 мм (65%, 73% и 80% от ширины, определенной стандартом ANSI/HFS 100-1988). Дополнительными предпочтительными размерами ширины поверхности клавиши являются 8,28 мм и 9,28 мм (69% и 76,5% от определенной стандартом ANSI/HFS 100-1988).
Глубина поверхности отдельной клавиши обозначена 26. Это расстояние может быть от 7,2 мм до 15 мм. Предпочтительными расстояниями являются те, которые соответствуют пределу, выбранному для 20 и 22. Таким образом, ширина поверхности отдельной клавиши составляет 9,3 мм, 10,44 мм и 11,44 мм (65%, 73% и 80% от глубины обычной клавиатуры). Дополнительными предпочтительными размерами глубины поверхности клавиши являются 9,87 мм и 10,94 мм (69% и 76,5% от определенной стандартом ANSI/HFS 100-1988).
Специалисту должно быть понятно, что большинство устройств ввода могут содержать клавиши с размерами, отличными от обозначенных 24 и 26, включая функциональные клавиши, клавиши управления, клавиши пробела, цифровую клавиатуру и др. В устройстве ввода согласно настоящему изобретению, у таких клавиш, если они присутствуют, необходимо изменить размеры и межклавишное расстояние в соответствии с эргономическими требованиями способом, аналогичным стандартным алфавитно-цифровым клавишам ввода. Таким образом, функциональные клавиши, клавиши управления, клавиши пробела, цифровая клавиатура и др. должны находиться на межклавишном расстоянии, в целом соответствующем от 60% до 86% расстояния, определенного стандартом ANSI/HFS 100-1988. Предпочтительно, чтобы эти клавиши располагались на межклавишном расстоянии от алфавитно-цифровых клавиш, соответствующем 65%, 73% и 80% от определенного стандартом ANSI/HFS 100-1988. Дополнительное предпочтительное межклавишное расстояние, на котором должны располагаться эти клавиши от алфавитно-цифровых клавиш, соответствует 69% и 76,5% от определенного стандартом ANSI/HFS 100-1988.
Специалисту должно быть понятно, что другие межклавишные расстояния и размеры клавиш в указанных пределах и другие конфигурации клавиатуры укладываются в рамки настоящего изобретения. Для специалиста очевидно, что настоящее изобретение может быть применено к пишущим машинкам и устройствам ввода, отличным от тех, которые сконструированы для работы с компьютером.
Клавиатура может быть изготовлена по любой известной технологии (см. патенты США: 5067834, кл. B 41 J 5/10, 1991, 5122786, кл. G 09 G 3/02,1992, 4669903, кл. B 41 J 5/10, 1987, 4661005, кл. B 41 J 5/10, 1987). Как должно быть очевидно специалисту, настоящее изобретение может быть сконструировано как клавиатура, содержащая отдельные клавиши, соединенные в электрическую или электронную матрицу с источником тока, позволяющим вводить электрические сигналы в компьютер или другое устройство.
Может быть использован стандарт ANSI/HFS 100-1988, рассматривающий другие аспекты клавиатуры, такие как усилие нажатия клавиши, обратная связь механического соединения и перемещение клавиши при нажатии. Например, обычное перемещение клавиши при нажатии устанавливается стандартом ANSI/HFS 100-1988, т.е. 1,5-6 мм, предпочтительно 2-4 мм. Это перемещение клавиши при нажатии может быть использовано, но предпочтительно, чтобы то же самое соотношение 60%-86%, применяемое для межклавишного расстояния, было использовано также для перемещения клавиши при нажатии. Таким образом, предпочтительное перемещение клавиши при нажатии для устройства ввода по настоящему изобретению равно 1,2-3,44 мм. Имея устройство ввода различного размера, пользователь может с возрастом переходить от малых к большим размерам.
Хотя приведенное выше описание содержит много особенностей, их не следует толковать как ограничение в смысле данного изобретения, а просто как пояснение предпочтительных воплощений на примере. Конструкторы разработали другие типы клавиатуры для удовлетворения эргономических требований, предъявляемых пользователями к клавиатуре, посредством разделения клавиатуры на две части изменением угла клавиш и т.п. Настоящее изобретение одинаково применимо к другим устройствам ввода, с размером, соответствующим взрослому человеку.
Воплощение устройства ввода по настоящему изобретению описывается в следующем примере.
Пример,
Клавиатура с клавишами, расположенными способом, известными в технике как расположение "gwerty", с добавленным рядом из 12 функциональных клавиш, расположенных горизонтально непосредственно над горизонтальными цифровыми клавишами.
10-клавишная клавиатура расположена справа от клавиатуры "qwerty", с клавишами управления курсором и различными другими клавишами, используемыми на клавиатурах компьютеров, размер и межклавишное расстояние которой равно 73% от размера и межклавишного расстояния клавиатуры, описанной в стандарте ANSI/HFS 100-1988. Общие габаритные размеры клавиатуры составляют 36 см в ширину и 15 см в глубину. Горизонтальное расстояние между центральными линиями клавиш, обозначенное 20, равно 13,5 мм. Вертикальное расстояние между центральными линиями клавиш, обозначенное 22, равно 14,235 мм. Размер верхней поверхности клавиши, обозначенный 24, равен 9 мм в ширину, и обозначенный 26, - 10 мм в глубину. Другие клавиши масштабируются аналогично. Клавиатура использует указанную конструкцию для выдачи тока, соответствующего нажатию каждой клавиши, или комбинации клавиш, который используется центральным процессором микрокомпьютера, позволяя компьютеру отображать информацию на видеотерминале.
Изобретение относится к устройствам ввода, таким, как клавиатура, и может быть использовано для пишущей машинки, компьютера и других аналогичных устройств. Данное устройство предназначено для невзрослых людей и взрослых людей, имеющих маленькие кисти рук. Устройство ввода особенно хорошо подходит для использования в качестве клавиатуры компьютера для использования школьниками. Техническим результатом изобретения является возможность создания устройств ввода, таких, как клавиатуры, которые имеют размеры, подходящие по размерам для рук меньших, чем у взрослого человека. 8 з.п.ф-лы, 2 ил., 3 табл.
| WO 9007743 А1, 12.07.90 | |||
| JP 04034614 А, 05.02,92 | |||
| US 5334976 A, 02.08.94 | |||
| JP 57087383 A, 31.05.82 | |||
| JP 63304311 A, 12.12.88 | |||
| КЛАВИАТУРА ИГРОВОГО АВТОМАТА | 1991 |
|
RU2018338C1 |
| Клавиатура | 1987 |
|
SU1518144A1 |
