КЛАВИАТУРА, КЛАВИША, СПОСОБ ВЫВОДА И СМЕНЫ СИМВОЛОВ НА КЛАВИШАХ КЛАВИАТУРЫ ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2003 года по МПК G06F3/00 

Изобретение относится к области устройств вычислительной техники, а именно к устройствам ввода-вывода - клавиатурам электронно-вычислительных машин (компьютеров) и других электронных устройств, а также к области конструирования почтовых электронных ящиков.

Клавиатуры, применяемые в настоящее время в средствах вычислительной техники (персональных ЭВМ, рабочих станциях и т.п.), предназначаются для ввода алфавитно-цифровой информации в ЭВМ, управления монитором ЭВМ и т.д. Ввиду массового применения изделий подобного класса сложились устойчивые принципы построения устройств этого типа, которые в основном сводятся к следующему. От восьмидесяти до ста с лишним клавиш собираются в плоскую конструкцию. Клавиши разбиваются на несколько зон, например одна или несколько зон функциональных клавиш, зона алфавитно-цифровой клавиатуры, подобной клавиатуре обычных пишущих машинок, зона дополнительной клавиатуры. Встроенный в клавиатуру контроллер клавиатуры следит за состоянием нажатия и отпускания отдельных клавиш и передает эти состояния непосредственно процессору ЭВМ.

С целью расширения функциональных возможностей клавиатуры в различных моделях ЭВМ допускается совместная работа нескольких клавиш, т.е. одновременное нажатие нескольких клавиш, что означает для ЭВМ кодирование дополнительных функций.

С целью уменьшения количества клавиш основная алфавитно-цифровая клавиатура и дополнительная цифровая содержат 2 символа на одной клавише, например символы русского или латинского алфавита, или цифры или признаки управления курсором, или, наконец, различные знаки или цифры. Имея один и тот же скан-код по каждой из клавиш, они распознаются программой ЭВМ в зависимости от состояния ранее выданных команд других клавиш, например, "рус" и "лат" для основной алфавитно-цифровой клавиатуры (если передаются буквенные символы) или указателями верхнего или нижнего регистра (для цифр и знаков препинания алфавитно-цифровой клавиатуры), или состояниями команды "цифр" для дополнительной цифровой клавиатуры.

Широко известна стандартная клавиатура персонального компьютера фирмы IBM, модель IBM-PC AT-486. В ее состав входят панель с клавишами и контроллер клавиатуры, причем выходы опроса (сканирования) контроллера соединены с соответствующими входами клавиш, выходы сигнальных цепей которых соединены с соответствующими входами контроллера, выходы которого, предназначенные для сопряжения с ЭВМ, являются выходами клавиатуры. Данная клавиатура выбрана в качестве прототипа.

Недостатком данной клавиатуры является то, что ее клавиши, являясь механическими и имея ограниченные в размерах клавишные головки, на лицевой поверхности которых с учетом приемлемых удобств работы оператора могут быть нанесены максимум 2-3 символа, что накладывает ограничение на рост функциональных возможностей клавиш, а в итоге, клавиатуры и ЭВМ. Другим недостатком является то, что с возрастающим количеством функций при остающемся неизменном количестве клавиш выполнение этих функций требует одновременно нажатия двух-трех клавиш, что вызывает определенные неудобства в работе пользователя. Недостатками данной клавиатуры также являются ее ограниченность в работе с языками, то есть наличие в зоне алфавитной клавиатуры символов-букв только двух алфавитов, например латинского и русского, небольшими размерами букв из-за их попарного нанесения на клавишах.

Цель изобретения - расширение возможностей устройств ввода/вывода информации, придание клавиатуре новых функциональных возможностей по работе с компьютерными программами, увеличение удобств работы пользователя с ней.

Одна из главных целей предлагаемого изобретения - предоставление возможности пользователю работать с программами на своем родном языке.

Поставленная цель достигается тем, что клавиатура электронного устройства содержит контроллер, устройство обработки данных и клавиши с клавишными головками с нанесенными на них символами. Она выполненна с возможностью вывода на клавиши символов с соответствующими им функциями, смены символов каждой из клавиш и соответствующих им функций. В клавишных головках клавиш клавиатуры размещены скоммутированные с контроллером и устройством обработки данных дисплеи, экраны которых выходят на лицевую поверхность клавишных головок. Клавиатура выполнена с возможностью регулирования визуальных характеристик экрана дисплея и символа клавиши, а также выбора цвета экрана дисплея и символа клавиши, отображаемого на ее экране. Электронное устройство выполнено в виде электронно-вычислительной машины. Электронное устройство выполнено в виде устройства типа компьютерная мышь. Электронное устройство выполнено в виде телефонного устройства. Электронное устройство выполнено в виде пульта дистанционного управления. Электронное устройство выполнено в виде почтового электронного ящика. Электронное устройство выполнено в виде электронной пишущей машинки. Для предотвращения от внешних повреждений экран дисплея клавиши клавиатуры покрыт прочным прозрачным материалом.

Клавиша содержит клавишную головку с нанесенным на нее символом и используется в электронном устройстве с контроллером и устройством обработки данных. В клавишной головке клавиши размещен скоммутированный с контроллером и устройством обработки данных электронного устройства мини-дисплей, экран которого выходит на лицевую поверхность клавишной головки. Мини-дисплей выполнен с возможностью вывода на экран символа с соответствующей ему функцией, смены символа клавиши и соответствующей ему функции. Дисплей клавиши выполнен с возможностью регулирования визуальных характеристик экрана и символа клавиши, а также выбора цвета экрана дисплея и символа клавиши, отображаемого на ее экране. Для предотвращения от внешних повреждений экран дисплея клавиши клавиатуры покрыт прочным прозрачным материалом.

Способ вывода и смены символов на клавишах клавиатуры электронного устройства, где электронное устройство содержит контроллер и устройство обработки данных, а каждому символу клавиши соответствует своя функция, заключается в том, что в верхней части клавиши размещают дисплей с экраном с выходом экрана на лицевую поверхность клавиши, дисплей коммутируют с контроллером и устройством обработки данных независимо от положения клавиши, выбирают режим работы электронного устройства, вызывают вывод символа на экран мини-дисплея клавиши клавиатуры электронного устройства, меняют режим работы электронного устройства, вызывают смену символа клавиши клавиатуры электронного устройства.

Режим работы с электронным устройством меняют нажатием функциональной клавиши клавиатуры. Режим работы с электронным устройством меняют нажатием клавиши устройства типа компьютерная мышь. Экран дисплея клавиши клавиатуры выполняют с возможностью одновременного вывода двух и более символов и букв алфавитов разных языков.

На фиг. 1 изображена схема клавиатуры.

На фиг. 2 изображена конструкция клавиши в разрезе.

Одним из возможных вариантов исполнения заявляемого нами изобретения - устройства ввода (клавиатуры) - является клавиатура ЭВМ, которая в качестве примера рассматривается ниже.

Устройство ввода-вывода - клавиатура 1 содержит панель 2, на которой размещаются функциональные, управляющие и другие клавиши 3 (фиг.1). Под панелью 2 располагается соединенный с клавишами 3 контроллер и устройство обработки данных (не показаны) клавиатуры 1. Контроллер соединяет клавиатуру с процессором электронного устройства. На панели 2 клавиатуры 1 размещается устройство вывода - функциональный дисплей 4 клавиатуры, соединенный с контроллером клавиатуры 1. Клавиши 3 (фиг.2) состоят из клавишной головки 5, закрепленной на штоке (направляющей) 6, снабженном пружиной возврата 7. В верхней части клавишной головки 5 размещен мини-дисплей 8 с экраном 9 с выходом экрана 9 на лицевую поверхность клавишной головки 5. Для предотвращения от внешних повреждений экран 9 дисплея 8 клавиши 3 покрыт прочным прозрачным материалом 10. В качестве дисплея 8 может использоваться любая известная конструкция его выполнения, например жидкокристаллическая, оптико-волоконная, газоразрядная, с использованием светодиодов и другие. Дисплеи 8 клавиш 3 соединены с контроллером клавиатуры 1. Можно сказать, что каждая из клавиш 3 клавиатуры 1 выполнены в виде мини-дисплея 8 с экраном 9, соединенным с контроллером клавиатуры 1.

Использование дисплея 8 в клавише 3 клавиатуры 1 позволяет отображать символ клавиши 3 на его экране 9 электронным способом, а также изменять текущий символ клавиши 3, а значит, соответственно и ее функцию. При этом количество символов клавиши 3, а значит их функций, теперь не зависит ни от размеров лицевой поверхности клавиши, как это было в обычной клавиатуре, ни от размеров самой клавиатуры.

Согласно "Словарю иностранных слов и выражений" (Авт.-сост. Е.С. Зеленович. -М.: Олимп: ООО "Фирма "Издательство ACT", 2000):
- "Дисплей" (от англ. display - показывать, воспроизводить) - это устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблицы, чертежа и др.) преимущественно на экране электронно-лучевого прибора".

- "Клавиша" - это наконечник рычага в разного рода механизмах, нажатием на который получают изображение (отпечаток) знака или вводят (например, в ЭВМ) какую-либо информацию.

- "Клавиатура" - это комплект расположенных в определенном порядке рычагов-клавиш в музыкальных клавишных инструментах, в каких-либо механизмах (пишущей машинке, ЭВМ и т.д.).

Под дисплеем 8, размещающимся в клавишной головке 5 клавиши 3 клавиатуры 1, понимается известное в технике устройство - физическое оборудование (например, жидкокристаллического типа) для отображения информации. Это может быть жидкокристаллический индикатор, который используется, например, в мобильных телефонах, калькуляторах, различных бытовых приборах и т.д. Другими словами, мини-дисплей 8 с экраном 9 клавиши 3 - это самостоятельное функциональное электронное физическое устройство, которое коммутировано с контроллером и устройством обработки данных электронным способом независимо от положения клавиши. Коммутирование мини-дисплея 8 клавиши 3 клавиатуры 1 электронного устройства с контроллером и устройством обработки данных клавиатуры 1 электронного устройства может быть как проводной, так и беспроводной (радиоволновая, инфракрасная и т.п.).

Под клавишей 3 понимается элемент устройства ввода (клавиатуры) любого устройства, в котором используется электронный ввод данных, например элемент клавиатуры компьютера или мобильного телефона, с помощью которого вводят информацию в электронное устройство.

Под клавиатурой 1 электронного устройства понимается система клавиш 3 любого устройства, в котором используется электронный ввод данных путем нажатия на клавишу.

Лицевая поверхность клавишной головки 5 клавиши 3 представляет собой экран 9 мини-дисплея 8, на который электронным способом может выводиться любая известная в мире символика соответствующих размеров, заложенная в программное обеспечение электронного устройства (например, ПК).

Ясно, что, чем ближе поверхность экрана 9 мини-дисплея 8 клавиши 3 к лицевой поверхности клавишной головки 5 клавиши 3, тем ближе к лицевой поверхности клавишной головки 5 символы, выводимые на экран 9. А чем ближе к лицевой поверхности клавишной головки 5 символы, выводимые на экран 9, тем больше диапазон углов, под которыми пользователь электронного устройства (например, клавиатуры ЭВМ) сможет видеть эти символы.

При конструировании клавиши 5 необходимо учитывать не только этот факт, но и факт того, что прочный прозрачный материал 10, предотвращающий экран 9 мини-дисплея 8 клавиши 3 от повреждений, имеет свою толщину. Оптимальный выбор прозрачного материала 10 позволит приблизить индикацию символики к лицевой поверхности клавиши.

Клавиатура может состоять из нескольких, нескольких десятков и сотен клавиш. Клавиатура с клавишами может располагаться как в одном корпусе с электронным устройством (например, мобильный телефон), так и отдельно (например, клавиатура ЭВМ).

Клавиатура 1 выполнена с возможностью регулирования визуальных характеристик (яркости, контраста, цветонасыщения и т.д.) и выбора цвета экрана 9 клавиши 3, а также символа клавиши 3, отображаемого на ее экране 9. Регулирование визуальных характеристик и выбор цвета осуществляется уже известными в технике устройствами и может производиться на всей клавиатуре 1, в группе клавиш 3 или в каждой клавише 3 отдельно. Регулирование визуальных характеристик клавиши 3 и ее символа необходимо, например, при работе в темноте из-за отсутствия внешнего источника света или нежелания его использовать. Пользователь теперь сможет подбирать для себя индивидуальную цветовую гамму клавиш и клавиатуры. Функциональный дисплей 4 клавиатуры 1 необходим для отображения текущих функций, необходимых для работы с клавиатурой 1.

Функциональные возможности клавиш 3 клавиатуры 1, а значит всей клавиатуры 1 в целом, электронного устройства увеличивают следующим образом.

Для смены режима работы с электронным устройством и его клавиатурой 1 выбирают режим работы нажатием функциональной клавиши 3 клавиатуры 1. Это вызывает вывод на экраны 9 дисплеев 8 клавиш 3 клавиатуры 1 соответствующих символов с присущими каждому символу функциями. Режим работы с электронным устройством меняют нажатием клавиши устройства типа компьютерная мышь. При необходимости выбирают новый режим работы с электронным устройством и его клавиатурой 1, что снова приводит к замене символов клавиш 3 клавиатуры 1. И так многократно, в зависимости от закладываемых при проектировании электронного устройства функций и возможностей. Экран 9 дисплея 8 клавиши 3 клавиатуры 1 выполнен с возможностью одновременного вывода на него двух и более символов и букв алфавитов разных языков.

Рассмотрим частный пример использования вышеописанной клавиатуры 1 для осуществления выбора алфавита оператором ЭВМ. Например, стандартная индикация букв на клавишах 3 в зоне алфавитной клавиатуры - это латинские буквы алфавита, отображаемые на экранах 9 дисплеев 8 клавиш 3. Для выбора алфавита на клавиатуре 1 предусмотрена функциональная клавиша 3 "АЛФАВИТ". Для осуществления выбора необходимого ему для дальнейшей работы алфавита оператор нажимает на клавишу "АЛФАВИТ". Далее поступает команда на дисплеи 8 клавиш 3 зоны алфавитной клавиатуры, на экранах 9 которых вместо букв латинского алфавита появляется меню из различных языков мира, причем каждому символу определенного алфавита соответствует одна клавиша 3. Например, русскому языку соответствует клавиша с изображением на ее экране символа "RUS", китайскому "CHN", японскому "JPN" и т.д. Далее оператор выбирает нужный ему язык, например китайский, нажатием клавиши "CHN". Поступает команда на дисплеи 8 клавиш 3 зоны алфавитной клавиатуры, на экранах 9 которых вместо меню выбора алфавита появляются китайские иероглифы, причем каждому иероглифу соответствует одна клавиша 3, а на функциональном дисплее 4 в разделе "язык" отображается слово "china". Теперь количество предлагаемых пользователю языков не зависит от размеров клавиатуры и ее клавиш. Экран 9 дисплея 8 клавиши 3 клавиатуры 1 может быть выполнен с возможностью одновременного отображения двух, трех и четырех букв алфавитов различных языков. Отображения алфавитов и их букв могут быть выполнены различного цвета.

Данная клавиатура 1 может использоваться для обучения пользователя, то есть в качестве тренажер-клавиатуры. Вышеописанную клавиатуру 1 с возможностью изменения символов, отображаемых на клавишах 3, помимо в электронно-вычислительных машинах можно использовать в устройствах типа компьютерная мышь, в электронных пишущих машинках, в различных типах телефонных устройств (как проводных, так и беспроводных), электронных переводчиках, пультов дистанционного управления и других электронных устройствах, содержащих клавиатуру.

Предлагается назвать вышеописанную клавиатуру, как "Многофункциональная клавиатура с дисплей-клавишами - клавиатура Халидова".

Изобретение относится к области устройств вычислительной техники, а именно к устройствам ввода-вывода - клавиатурам электронно-вычислительных машин и других электронных устройств, а также к области конструирования почтовых электронных ящиков. Техническим результатом является расширение возможностей устройств ввода-вывода информации, придание клавиатуре новых функциональных возможностей по работе с компьютерными программами, увеличение удобств работы пользователя с ней, а также предоставление возможности пользователю работать с программами на своем родном языке. Технический результат достигается за счет того, что клавиатура содержит контроллер, устройство обработки данных и клавиши, в клавишных головках которых размещен мини-дисплей, экран которого выходит на лицевую поверхность клавишной головки. 3 c. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клавиатура электронного устройства, содержащая контроллер, устройство обработки данных и клавиши с клавишными головками, выполненная с возможностью вывода на клавиши символов с соответствующими им функциями, смены символов каждой из клавиш и соответствующих им функций, отличающаяся тем, что в клавишной головке клавиши клавиатуры размещен соединенный с контроллером и устройством обработки данных мини-дисплей, экран которого выходит на лицевую поверхность клавишной головки. 2. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования визуальных характеристик экрана дисплея и символа клавиши, а также выбора цвета экрана дисплея и символа клавиши, отображаемого на ее экране. 3. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство выполнено в виде электронно-вычислительной машины. 4. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство выполнено в виде телефонного устройства. 5. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство выполнено в виде пульта дистанционного управления. 6. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство выполнено в виде почтового электронного ящика. 7. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство выполнено в виде электронной пишущей машинки. 8. Клавиатура по п. 1, отличающаяся тем, что для предотвращения от внешних повреждений экран дисплея клавиши клавиатуры покрыт прочным прозрачным материалом. 9. Клавиша, содержащая клавишную головку и используемая в клавиатуре электронного устройства с контроллером и устройством обработки данных, отличающаяся тем, что в клавишной головке клавиши размещен скоммутированный с контроллером и устройством обработки данных мини-дисплей, экран которого выходит на лицевую поверхность клавишной головки, при этом мини-дисплей выполнен с возможностью вывода на экран символа с соответствующей ему функцией, смены символа клавиши и соответствующей ему функции. 10. Клавиша по п.9, отличающаяся тем, что дисплей выполнен с возможностью регулирования визуальных характеристик экрана и символа клавиши, а также выбора цвета экрана дисплея и символа клавиши, отображаемого на ее экране. 11. Способ вывода и смены символов на клавишах клавиатуры электронного устройства, содержащей контроллер и устройство обработки данных, причем каждому символу соответствует своя функция, отличающийся тем, что в верхней части клавиши размещают соединенный с контроллером и устройством обработки данных мини-дисплей с экраном, выходящим на лицевую поверхность клавиши, выбирают режим работы электронного устройства нажатием соответствующей клавиши, вызывая вывод на экраны мини-дисплеев клавиш символов с соответствующими им функциями, меняют режим работы электронного устройства, что приводит к смене символов клавиш клавиатуры. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что режим работы меняют нажатием функциональной клавиши. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что режим работы меняют нажатием клавиши устройства типа "компьютерная мышь". 14. Способ по п.11, отличающийся тем, что экран дисплея выполняют с возможностью одновременного вывода двух и более символов или букв алфавитов разных языков.