УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для ввода данных в ПЭВМ или в других устройствах с клавишным вводом данных.

Известно устройство для ввода информации, содержащее расположенные на панели ряд клавиш, излучатель и приемник излучения, образующие оптическую ось, проходящую с одной стороны ряда клавиш с возможностью ее прерывания рабочим органом (пальцем) при нажатии им на клавишу со стороны этой оси, при этом, если палец лежит в пределах клавиши, то при нажатии клавиша имеет один код, а если кончик пальца выступает за край клавиши со стороны оптической оси, то при нажатии клавиша имеет другой код (см. патент РФ 2131142, МПК G 06 F 3/023, опубл. 27.05.1999). Известное устройство может иметь четыре состояния клавиатуры, т.е. одним и тем же клавишам может присваиваться четыре значения команд, и на этой основе обеспечивает снижение избыточности оборудования, используемого для ввода информации. К недостаткам данного известного устройства следует отнести недостаточные удобство пользования и скорость ввода информации вследствие необходимости перемещения пальца на большое расстояние при наборе числа кодов больше двух, а также относительно большие габариты, сложность и высокую стоимость устройства.

Также известно устройство для ввода информации, содержащее панель, на которой расположена клавиша и четыре пары излучателей-приемников излучения, образующих соответствующие оптические оси, три из которых проходят соответственно с трех сторон клавиши с возможностью их прерывания рабочим органом при нажатии им на клавишу с соответствующей стороны, а четвертая оптическая ось проходит через отверстие в клавише или над рабочей поверхностью клавиши также с возможностью прерывания этой оптической оси клавишей или рабочим органом при нажатии последним на клавишу (см. патент РФ 2159462, МПК G 06 F 3/023, опубл. 20.11.2000). Известное устройство ввода позволяет повысить удобство пользования и скорость ввода информации за счет уменьшения расстояния, на которое необходимо перемещать рабочий орган, а также обеспечивает уменьшение габаритов, упрощение и снижение стоимости устройства ввода. К недостаткам известного устройства следует отнести недостаточно высокую эффективность программирования кодов ввода информации.

Задачей изобретения является создание устройства для ввода информации, не имеющего указанных выше недостатков. Обеспечиваемый изобретением технический результат состоит в повышении эффективности программирования кодов ввода информации и расширении функциональных возможностей за счет обеспечения координатного режима.

Указанный технический результат в соответствии с изобретением достигается тем, что устройство для ввода информации содержит клавиатуру, установленную на панели, содержащую по меньшей мере одну клавишу из по меньшей мере одного ряда клавиш, рабочая поверхность которой имеет по меньшей мере одну из множества рабочих зон, по меньшей мере один источник излучения и по меньшей мере один приемник излучения, установленный таким образом, что обеспечивает возможность воздействия по меньшей мере одним рабочим органом на путь прохождения излучения от излучателя к приемнику и/или на клавишу в соответствующей ей рабочей зоне, при этом состояния по меньшей мере одного приемника излучения, и/или состояния нажатия упомянутой по меньшей мере одной клавиши в соответствующей рабочей зоне или отсутствия нажатия, и/или распознавание по меньшей мере одного рабочего органа приемником излучения обеспечивают возможность программирования множества кодов ввода информации.

При этом множество излучателей и приемников излучения предпочтительно попарно связаны и установлены на панели с возможностью прерывания рабочим органом пути прохождения излучения от излучателя к приемнику или с возможностью прерывания рабочим органом пути прохождения излучения от излучателя к приемнику при нажатии на клавишу или отсутствии нажатия.

Кроме того, излучатель предпочтительно выбран из группы, включающей в себя естественное освещение, искусственное общее освещение, различные виды светодиодов и осветительных ламп, а приемник излучения выбран из группы, включающей в себя светодиоды, фотодиоды, фототриоды, фоторезисторы, фотоприемники, оптические цифровые матрицы, цифровые видеокамеры, оптические цифровые сенсоры, причем приемники излучения могут быть выполнены с возможностью различения одного рабочего органа от другого и их взаимного расположения в зависимости от прерывания пути прохождения излучения от излучателя к множеству приемников излучения, при этом взаимодействия рабочих органов с приемниками излучения и/или с клавишами, используемые для программирования множества кодов ввода информации, выбраны из группы, включающей в себя нажатие или отсутствие нажатия на клавиши рабочим органом, касание клавиши рабочим органом, перемещение рабочего органа по рабочей поверхности или над рабочей поверхностью клавиши или панелью устройства.

Кроме того, излучатели и приемники излучения предпочтительно установлены так, что излучение от излучателя к приемнику проходит по пути, выбранному из группы, включающей путь, проходящий над рабочей поверхностью клавиши, ниже уровня рабочей поверхности клавиши, под клавишей, перед клавишей, слева от клавиши, справа от клавиши, за клавишей, и путь, проходящий через сквозное отверстие в клавише или через углубление в клавише.

При этом упомянутая по меньшей мере одна клавиша может быть выполнена с датчиком, который срабатывает при нажатии на клавишу рабочим органом и может быть выбран из группы, включающей в себя механический контакт, магнитный датчик и оптический датчик.

Изобретение поясняется ниже на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - функциональная схема устройства;

фиг.2 - схематичное представление устройства, соответствующего первому варианту осуществления изобретения:

а) вид сверху, б) вид сбоку в разрезе по линии А-А на (а);

фиг.3 - схематичное представление устройства, соответствующего второму варианту осуществления изобретения;

фиг.4 - схематичное представление устройства, соответствующего третьему варианту осуществления изобретения.

Как показано на фиг.1, 2, устройство для ввода информации содержит панель 1, на которой расположена клавиатура, содержащая клавиши 2, множество излучателей 3, 4, объединенных соответственно в первый и второй блоки излучателей, и множество приемников 5, 6 излучения, объединенных соответственно в первый и второй блоки приемников излучения. В варианте выполнения по фиг.2 клавиатура состоит из двух клавиш 2.

Входы клавиш 2, а также входы первого и второго блоков излучателей 3, 4 образуют вход 7 устройства для ввода информации. Выходы клавиш 2, а также выходы первого и второго блоков приемников 5, 6 излучения образуют выход 8 устройства для ввода информации.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2, излучатели 3 и 4 первого и второго блоков излучателей и приемники 5, 6 первого и второго блоков приемников излучения образуют попарно множество оптических лучей 9. Оптические лучи 9 могут проходить над рабочей поверхностью клавиши 2, ниже уровня рабочей поверхности клавиши, перед клавишей, за клавишей, а также проходить через сквозное отверстие в клавише или через углубление в виде желоба в клавише.

На фиг.2(б) показан вид сбоку в разрезе по линии А-А на фиг.2(а), иллюстрирующий выполнение клавиш 2 и взаимное размещение клавиш 2, излучателя 3 и приемника 5 излучения. В данном варианте оптический луч 9 пары излучателя 3 и приемника 5 излучения проходит над рабочей поверхностью клавиш 2.

На фиг.3, 4 приведены схематичные представления, иллюстрирующие возможные варианты осуществления заявленного устройства для разных конфигураций компоновки клавиатур, полученных из стандартной клавиатуры.

В качестве приемников излучения могут быть использованы цифровые оптические матрицы или цифровые видеокамеры.

Устройство может работать в режиме координатного устройства или в режиме клавиатуры. Первый блок приемников 5 излучения отслеживает перемещение рабочего органа (пальца руки) по оси Y, второй блок приемников 6 излучения отслеживает перемещение рабочего органа по оси X, и оба - по оси Z. Если рабочий орган перемещается над поверхностью или скользит по поверхности клавиш 2, то блоки приемников 5, 6 излучения определяют его координаты и устройство работает в координатном режиме. Если происходит нажатие клавиш 2, то устройство работает в режиме клавиатуры.

При нажатии пальцем руки на необходимый символ в соответствующей рабочей зоне клавиши 2 на выходе приемников 5, 6 излучения формируются соответствующие коды.

Блоки приемников 5, 6 излучения также могут определять взаимное расположение пальцев рук или распознавать, каким пальцем руки производится нажатие клавиши. Нажимая разными пальцами руки (или пальцами разных рук) на одну и ту же клавишу или рабочую зону клавиши, можно извлекать на выходе приемников 5 и 6 разные коды, которые можно программировать в соответствующие каждому пальцу символы. Например, нажимая на одну и ту же клавишу попеременно каждым пальцем двух рук, можно извлечь десять соответствующих символов. Можно закодировать устройство таким образом, что при одновременном перемещении двух пальцев руки (указательный и средний) по поверхности клавиш 2 устройство будет работать в координатном режиме.

Устройство может быть запрограммировано таким образом, что если клавиша сработала от внешней вибрации без участия пальца, то такой код будет недействительным.

Ниже более подробно описан вариант осуществления устройства для ввода информации с двумя клавишами 2 с квадратной рабочей поверхностью и четырнадцатью оптическими лучами (пять из которых продольные, а девять поперечные), которые проходят над рабочей поверхностью клавиш 2 параллельно соответствующим сторонам клавиш (фиг.2). Продольные оптические лучи образованы блоками источников 3 излучения и приемников 5 излучения, а поперечные оптические лучи - блоками источников 4 излучения и приемников 6 излучения. В данном варианте осуществления блоки источников 3, 4 излучения и блоки приемников 5, 6 излучения выполнены в оптическом диапазоне.

Поверхность клавиш разбита на 25 рабочих зон (5*5), каждая из которых промаркирована соответствующим символом.

При нажатии рабочим органом (пальцем) одной из клавиш 2 в районе прохождения или пересечения оптических лучей или рядом с клавишей 2 (доступных для пальца) будут прерываться соответствующие оптические лучи и на выходе 8 устройства вырабатывается соответствующий код клавиши 2.

Например, при нажатии левой клавиши в зоне цифры “1” прерывается второй (сверху) продольный оптический луч и на выходе 8 устройства появляется соответствующий цифре “1” код. При нажатии на цифру “2”, помимо второго продольного луча, прерывается и первый (слева) поперечный луч и на выходе устройства вырабатывается соответствующий код. При нажатии клавиши в зоне символа “CL” прерывается только первый поперечный оптический луч.

Аналогично вырабатываются коды всех символов, нанесенных на клавиши.

При нажатии на зоны символов “Esc” или “Ent” замыкаются только контакты клавиш без прерывания оптических лучей.

Прерывание первого продольного оптического луча (без нажатия на клавишу) в зависимости от того, над какой клавишей он перекрыт, означает появление на выходе 8 устройства соответственно левого или правого кода команды “Shift”.

При нажатии клавиши в зоне одной из цифр, когда палец выступает за верхний край клавиши, что вызывает прерывание первого продольного оптического луча, на выходе устройства появляется соответствующий код символа (!, @, #, $, %, ^, &, *, (,), _, +). На обычной клавиатуре это возможно только с предварительно нажатой клавишей "Shift".

При нажатии на левую клавишу в соответствующей зоне, когда рабочий орган (палец) выступает за правый край клавиши и вызывает прерывание пятого поперечного оптического луча, на выходе устройства появляется соответствующий код символа (“-”, “Ноте”, “Сдвиг влево”, “End”, “Pg Up”).

При нажатии на правую клавишу в соответствующей зоне, когда рабочий орган (палец) выступает за левый край клавиши и вызывает прерывание пятого поперечного оптического луча, на выходе устройства появляется соответствующий код символа (“=”, “Сдвиг вверх”, “Сдвиг вправо”, “Сдвиг вниз”, “Pg Dn”).

Таким образом, устройство, состоящее из двух клавиш, обеспечивает возможность извлечения одного из семидесяти двух кодов и двух команд “Shift” одним нажатием клавиши с помощью одного пальца. Соседние клавиши при этом не мешают нажатию на выбранную клавишу.

Дополнительные коды на выходе устройства также можно обеспечивать перемещением пальца руки. Например, если перемещать палец руки между двумя клавишами вверх-вниз, перекрывая пятый поперечный оптический луч и соответствующие продольные оптические лучи, то курсор соответственно будет перемещаться вверх-вниз. Если перемещать палец руки над верхним краем клавиш, перекрывая первый продольный оптический луч и соответствующие поперечные оптические лучи влево-вправо, то курсор соответственно будет перемещаться влево-вправо. В этом случае ранее описанные способы извлечения кодов для управления курсором при нажатии клавиш можно заменить на способы извлечения других необходимых кодов (Insert, Ctrl, Alt и т.п.).

Возможен вариант извлечения дополнительных кодов методом касания клавиши 2 пальцем руки в одной из ее рабочих зон с последующим убиранием пальца (без нажатия на клавишу 2). Например, касание пальца клавиши в зоне буквы “а” будет вызывать появление на выходе устройства кодов, соответствующих прописной букве “А” (как с нажатой клавишей “Shift”) и т.д.

Возможно прерывание нескольких оптических осей не одним, а большим количеством пальцев рук, тогда на выходе 8 устройства значительно увеличивается количество кодов клавиш 2.

Возможно конструктивно разместить поперечные оптические лучи таким образом, что в исходном состоянии они будут перекрыты клавишей и нажатие на клавишу вызовет их восстановление. Все или часть оптических лучей могут проходить через отверстия, находящиеся под рабочей поверхностью клавиш. В этих случаях клавиши могут быть бесконтактными, т.к. состояние клавиши (нажата или отжата) в этом случае определяется по восстановлению и (или) прерыванию соответствующих оптических лучей.

На фиг.3 и 4 представлены соответственно варианты реализации устройств с восемнадцатью клавишами и двенадцатью оптическими лучами и двенадцатью клавишами и тринадцатью оптическими лучами, которые работают аналогично двухклавишному устройству по фиг.2.

В показанном на фиг.3 варианте клавиатуры с 18 клавишами каждая средняя клавиша разбита на восемь рабочих зон, соответствующих клавишам обычной клавиатуры. В этом варианте основные символы на клавишах размещены относительно друг друга, как в обычной клавиатуре. Площадки под пальцами и расстояния между центрами символов основного ряда (ф, ы, в, а, п, р, о, л, д, ж, э) при нажатии клавиш выдержаны, как на обычной клавиатуре. Такая клавиатура позволяет пользователю работать десятью пальцами, как на обычной клавиатуре. При этом расстояния до соседних символов, обслуживаемых каждым пальцем одной руки, значительно уменьшается по сравнению с обычной клавиатурой, что обеспечивает более высокую скорость ввода информации.

В представленном на фиг.4 аналогичном варианте реализации клавиатуры с 12 клавишами каждая средняя клавиша разбита на 12 рабочих зон, что позволяет уменьшить перемещение указательного и среднего пальцев каждой руки при работе на клавиатуре.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для ввода данных в ПЭВМ или в других устройствах с клавишным вводом данных. Технический результат состоит в повышении эффективности программирования кодов ввода информации и в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения координатного режима. Технический результат достигается за счет того, что устройство для ввода информации содержит клавиатуру, установленную на панели, включающую в себя по меньшей мере одну клавишу, которая имеет по меньшей мере одну из множества рабочих зон, по меньшей мере один источник излучения и один приемник излучения, установленный таким образом, что обеспечивает возможность воздействия по меньшей мере одним рабочим органом на путь прохождения излучения от излучателя к приемнику и/или на клавишу в соответствующей ее рабочей зоне. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для ввода информации, содержащее клавиатуру, установленную на панели, содержащую по меньшей мере одну клавишу из по меньшей мере одного ряда клавиш, рабочая поверхность которой имеет по меньшей мере одну из множества рабочих зон, по меньшей мере один источник излучения и по меньшей мере один приемник излучения, установленный таким образом, что обеспечивается возможность воздействия по меньшей мере одним рабочим органом на путь прохождения излучения от излучателя к приемнику и/или на клавишу в соответствующей ее рабочей зоне, при этом состояния по меньшей мере одного приемника излучения при упомянутом воздействии на путь прохождения излучения обеспечивают возможность программирования множества кодов для ввода информации при нажатии или отсутствии нажатия упомянутой по меньшей мере одной клавиши.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что множество излучателей и приемников излучения попарно связаны и установлены на панели с возможностью прерывания рабочим органом пути прохождения излучения от излучателя к приемнику при нажатии на клавишу или отсутствии нажатия.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый излучатель выбран из группы, включающей в себя естественное освещение, искусственное общее освещение, различные виды светодиодов и осветительных ламп, а приемник излучения выбран из группы, включающей в себя светодиоды, фотодиоды, фототриоды, фоторезисторы, фотоприемники, оптические цифровые матрицы, цифровые видеокамеры, оптические цифровые сенсоры.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что взаимодействия рабочих органов с приемниками излучения и/или с клавишами, используемые для программирования множества кодов ввода информации, выбраны из группы, включающей в себя нажатие клавиши рабочим органом или отсутствие нажатия на клавиши рабочим органом с касанием клавиши рабочим органом или перемещением рабочего органа по рабочей поверхности или над рабочей поверхностью клавиши или панелью устройства.5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что излучатели и приемники излучения установлены так, что излучение от излучателя к приемнику проходит по пути, выбранному из группы, включающей путь, проходящий над рабочей поверхностью клавиши, ниже уровня рабочей поверхности клавиши, под клавишей, перед клавишей, слева от клавиши, справа от клавиши, за клавишей, и путь, проходящий через сквозное отверстие в клавише или через углубление в клавише.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что упомянутая по меньшей мере одна клавиша выполнена с датчиком, который срабатывает при нажатии на клавишу рабочим органом.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что упомянутый датчик выбран из группы, включающей в себя механический контакт, магнитный датчик и оптический датчик.