Клавиатура для компьютера (gleam - клавиатура а. прохорова)

Изобретение относится к области информатики и может найти широкое применение, например, в портативных компьютерах. Техническим результатом является уменьшение габаритов клавиатуры, экономия энергии аккумуляторов. Указанный результат достигается за счет того, что клавиатура включает смонтированные в корпусе функциональную клавишу "Enter", расположенную в правом нижнем углу клавиатуры, и набор универсальных программируемых оптически активных клавиш. Программируемые клавиши расположены в три ряда, причем русско-английской версии соответствуют пять клавиш верхнего ряда, семь клавиш среднего ряда и пять клавиш нижнего ряда. Функциональная клавиша выбора таблицы символов, расположенная в левом верхнем углу клавиатуры, состоит из двух электрически независимых, но механически связанных частей, при этом сдвоенная клавиша имеет форму вытянутой в ширину литеры "П", ориентирована поперек рядов остальных клавиш и снабжена двумя указателями перехода в виде стрелок или треугольников, направленных в разные стороны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области информатики и может найти весьма широкое применение, особенно в портативных компьютерах.

Уровень техники

Привычная нам клавиатура является одним из величайших изобретений человечества и возникла как обязательный элемент механических печатающих устройств. За 150 лет клавиатура внешне почти не изменилась и по-прежнему содержит множество различных клавиш, общее число которых превосходит количество букв и цифр.

С появлением портативных информационных устройств громоздкость традиционной, стандартной клавиатуры стала совершенно неприемлемой. Однако миниатюризация клавиш исключена, поскольку оптимальные размеры "тактильной площадки" составляют примерно 15×15 миллиметров. Вертикальный размер менее критичен, т.е. вполне возможно небольшое "сжатие" клавиши по вертикали до прямоугольника 10×15. Дальнейшее же сокращение "тактильной площадки" приводит к резкому росту числа ошибок ввода - именно по указанной причине массовый потребитель не принял электронных "записных книжек" с мини-клавиатурой. В мобильных телефонах задача сокращения числа "тактильных площадок" решается путем последовательного перебора букв и символов, дополнительно присвоенных клавишам цифрового набора. Разумеется, подобная система годится только для передачи кратких сообщений.

АНАЛОГ. Альтернативное решение задачи обеспечивает сенсорный экран, визуально объединяющий функции дисплея и клавиатуры. Однако применительно к портативным (карманным) компьютерам "сенсоризация" выглядит весьма комично - для начала пользователям предложили вводить данные с помощью специальной палочки-"медиатора" (см. журнал PC Week, №21 за 2004 г.). В 2005 г. интенсивно рекламировалось устройство, позволяющее... писать на экране "от руки" (примерно за 800 долл. США).

Простейшие сенсорные коммутаторы появились еще в 60-х, тогда же были предприняты первые попытки создания "бесклавишных клавиатур" пишущих машинок и электронных музыкальных инструментов. Быстро выяснилось, что для уверенной работы человеку необходим механический "ответный сигнал". Легкое прикосновение к сенсору такого сигнала не обеспечивает, поэтому рядовой пользователь испытывает подсознательное напряжение, часто ошибается и быстро устает. На практике ситуация оказывается еще более сложной, поскольку для комфортной работы плоскость клавиатуры должна составлять с плоскостью дисплея угол примерно 120 градусов. Вертикально или слегка наклонно расположенный сенсорный экран неизбежно вынуждает пользователя совершать пальцами утомительные "тыкающие" движения, а при более сильном наклоне экрана ухудшается восприятие графической информации. По всей видимости, расположение сенсорных клавиш и основных "картинок" в одной плоскости допустимо только для миниатюрных (карманных) устройств.

ПРОТОТИП. Принципиальное усовершенствование традиционной клавиатуры, как устройства ручного ввода данных с раздельными нажимными элементами, описано в пат. РФ №2131141 (МПК G06F3/00, 3/023, опубл. 27.05.99). Клавиатура имеет внутри большую электронную плату с набором мини-дисплеев по числу оперативных "тактильных площадок", а нажимные элементы выполнены прозрачными - в результате каждая "тактильная площадка" используется для ввода неограниченного числа символов. Предложенное в пат. №2131141 решение - далеко не единственное и даже не оптимальное, но исторически довольно раннее (конвенционная заявка от 06.08.1991). Автор патента назвал свою клавиатуру "многоцелевой интеллектуальной", но это явная ошибка. Цель устройства - ручной ввод данных в компьютер - здесь не изменяется. Определение "интеллектуальная" вообще из области рекламы, поскольку никакими признаками мышления (сознания) современные компьютеры не обладают.

Если строго придерживаться научно-технических традиций, то новую клавиатуру следует назвать "полисимвольной". Для широкого пользователя можно предложить термин "gleam-keyboard" (от англ. to gleam - мелькать, мельтешить). Однако здесь GLEAM - сокращение от английских слов General Litters (основные буквы). Expanding (расширение) и Acting "Mouse" (имитация действия "мышки"). Последнее особо важно - символы управления курсором легко отображаются на мини-дисплеях, допускается совместное нажатие двух клавиш и привычная пластмассовая коробочка с проводом-"хвостиком" становится ненужной.

У прототипа имеется весьма серьезный для портативных устройств недостаток - значительное потребление мощности. Даже если выполнить мини-дисплеи на жидких кристаллах, потребуется внутренняя подсветка - иначе прозрачные клавиши будут казаться темными, как окна домов днем. Для модных мобильных телефонов подобная "иллюминация" весьма характерна, поскольку передающая часть потребляет значительную мощность и бессмысленно экономить на "удовольствиях". Хотя устройство требует почти ежедневной подзарядки, пользователь пока согласен терпеть неудобства при наличии сомнительного "удобства" публичных переговоров. 50 лет назад механические наручные часы столь же терпеливо заводили и проверяли каждый день, а нынешний потребитель успел привыкнуть к электронным часам и калькуляторам, работающим годами без особого внимания со стороны человека. Пройдет 15-20 лет и ежедневная подзарядка личного "коммуникатора" начнет нас раздражать... Следует также помнить, что сверхконцентрация энергии превращает аккумулятор в бомбу.

О снижении потребляемой клавиатурой мощности стоит подумать заранее. Первый шаг очевиден - необходимо сократить число программируемых клавиш до возможного минимума.

Как известно, вероятности появления в тексте различных букв весьма различны. В русском языке наивысшей вероятностью обладает буква "О". Относительно нее вероятность появления буквы "Е" оценивается числом 0,8, вероятность появления букв "А", "И", "Н" - числом 0,7, и т.д. В английском языке наивысшей вероятностью появления обладают сразу три буквы - "О", "Е", "Т", а затем с вероятностью примерно 0,7-0,8 следуют буквы "A", "S", "Н". Именно вероятности появления букв, а также их основных сочетаний определяют расположение символов на клавиатуре. Основная работа по "частотному" распределению букв проделана еще в XIX в., однако языки непрерывно изменяются и сегодня расположение букв на клавиатуре может оказаться иным. С другой стороны, весьма серьезной проблемой "русифицированной" клавиатуры является несогласованность вероятностных характеристик символов. Так, основной (General) русской букве "О" почему-то соответствует редкая в английском языке буква "J". Вероятно, разработчики хотели обеспечить более равномерный износ клавиш, но "двуязычному" пользователю от этого не легче.

Любое разбиение клавиатуры условно, но логичными представляются только два варианта. По первому варианту выделяется "ядро" с наиболее вероятными в тексте буквами, а остальные буквы признаются второстепенными и выводятся в виде двух дополнительных таблиц, примерно соответствующих левой и правой частям клавиатуры. У русской клавиатуры "ядро" выделяется легко, это буквы К-Е-Н-Г, А-П-Р-О, С-М-И-Т, несущие свыше 75% текстовой нагрузки. Для латинской клавиатуры ситуация оказывается более сложной, поскольку две из трех основных букв - "А" и "О" - расположены на краях клавиатуры.

По второму варианту основная таблица символов содержит как минимум половину букв алфавита, а второстепенные буквы с краев клавиатуры выводятся в виде общей второй таблицы. Разбиение клавиатуры на четыре таблицы уже не имеет смысла, поскольку пользователь будет тратить слишком много времени и сил на переключение таблиц.

Двухчастное представление латинской клавиатуры теоретически требует всего 13-ти программируемых клавиш, но практически более удобной оказывается основная таблица из 15-ти символов. Для полного двухчастного представления русской клавиатуры необходимы 17 клавиш, так что различие весьма невелико.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка нового типа клавиатуры для настольных и карманных компьютеров - малогабаритной, позволяющей значительно экономить энергию аккумуляторов.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения и общих с прототипом, таких как клавиатура для компьютера, включающая смонтированные в корпусе функциональную клавишу «Enter» и набор универсальных программируемых оптически активных клавиш, и отличительных, существенных признаков, таких как универсальные программируемые клавиши расположены в три ряда, причем русско-английской версии соответствуют пять универсальных клавиш верхнего ряда, семь универсальных клавиш среднего ряда и пять универсальных клавиш нижнего ряда, при этом упомянутые клавиши среднего ряда сдвинуты влево на половину размера клавиши, к имеющимся клавишам добавлена функциональная клавиша выбора таблицы вводимых символов, отображаемой на наборе универсальных программируемых клавиш.

В пункте 2 формулы отражена особенность расположения клавиш «Enter» и выбора таблицы символов, а именно - функциональная клавиша «Enter» расположена в правом нижнем углу клавиатуры, а функциональная клавиша выбора таблицы символов расположена в левом верхнем углу клавиатуры и состоит из двух электрически независимых, но механически связанных частей, при этом указанная клавиша имеет форму вытянутой в ширину литеры «П», ориентирована поперек рядов остальных клавиш и снабжена двумя указателями перехода в виде стрелок или треугольников, направленных в разные стороны, для выбора таблицы вводимых символов.

Технический результат от вышеперечисленной совокупности признаков - максимальное удобство при минимальных габаритах и умеренном потреблении мощности в пределах 100 милливатт.

Краткое описание чертежей

ОПИСАНИЕ. Изобретение иллюстрируется чертежами, поясняющими особенности устройства в рамках формулы изобретения. Следует подчеркнуть, что предлагаемое решение касается только взаимного расположения элементов и вовсе не затрагивает вопросов конкретного исполнения программируемых клавиш. На современном уровне развития технологий вопрос «КАК сделать?» уже не актуален, главными же становятся вопросы «ЧТО сделать?» и «ЗАЧЕМ сделать?»

На фиг.1 показан внешний вид клавиатуры в основном состоянии по русско-английской версии. Фиг.2 показывает таблицу символов первого шага «вниз» (таблицу редких букв), а фиг.3 показывает таблицу первого шага «вверх» (цифровую таблицу). На фиг.4 показано второе состояние цифровой таблицы, реализуемое при нажатии функциональной клавиши «Shift». Фиг.5 отражает основную таблицу латинских букв, а фиг.6 - таблицу редких латинских букв, объединенную с таблицей небуквенных. символов. Расположение латинских букв на двух последних таблицах заметно отличается от их расположения на обычной клавиатуре, но это - неизбежная плата за модернизацию.

Осуществление изобретения

Клавиатура для компьютера включает смонтированные в корпусе 1 функциональные клавиши 2 типа "Enter" и набор универсальных программируемых оптически активных клавиш 3 (фиг.1).

Универсальные программируемые клавиши 3 расположены в три ряда, причем русско-английской версии соответствуют пять универсальных клавиш верхнего ряда, семь универсальных клавиш среднего ряда и пять универсальных клавиш нижнего ряда, при этом клавиши среднего ряда сдвинуты влево на половину размера клавиши.

К имеющимся функциональным клавишам добавлена отдельная клавиша выбора таблицы вводимых символов 4.

Основная функциональная клавиша 2 "Enter" расположена в правом нижнем углу клавиатуры, а дополнительная функциональная клавиша выбора таблицы символов 4 расположена в левом верхнем углу клавиатуры и состоит из двух электрически независимых, но механически связанных частей.

Сдвоенная клавиша 4 имеет форму вытянутой в ширину литеры "П", ориентирована поперек рядов остальных клавиш и снабжена двумя указателями перехода в виде стрелок или треугольников, направленных в разные стороны. Кроме того, позициями здесь обозначены: 5 - клавиша "Shift" (фиг.1), 6 - символы перемещения курсора Acting "Mouse" (фиг.4, 6).

Устройство работает следующим образом:

При включении клавиатура автоматически приводится в основное состояние, показанное на фиг.1. Для перехода к фиг.2 или 3 необходимо нажать соответственно на нижнюю или на верхнюю часть клавиши 4. Благодаря форме этой новой клавиши, работающей по принципу "коромысла", переключение можно производить "вслепую" любым пальцем левой руки. В среднестатистическом случае указанную операцию придется производить не чаще 1 раза из 10, поскольку основная таблица перекрывает свыше 90% случаев появления букв. После краткой тренировки пользователь обнаруживает, что полисимвольная клавиатура имеет свои преимущества. Во-первых, все 17 программируемых клавиш находятся в поле "четкого зрения" и для поиска нужного символа глазам не надо совершать лишних движений. Во-вторых, все символы видны ясно и четко, не путаются и не создают "фона". В-третьих, клавиатура при работе за письменным столом гораздо легче помещается среди других необходимых предметов, особенно в случае беспроводного исполнения. Перечень таблиц может быть значительно расширен, однако с целью наибольшего удобства их тоже следует разделить на "основные" и "второстепенные". Основные таблицы следует "закольцевать", сделать систему переходов циклической типа 1-2-3-1. Вспомогательные таблицы в таком случае будут вызываться через "меню" на основном экране.

Изобретение условно названо автором "GLEAM-клавиатура А.Прохорова".

1. Клавиатура для компьютера, включающая смонтированные в корпусе функциональную клавишу "Enter" и набор универсальных программируемых оптически-активных клавиш, отличающаяся тем, что универсальные программируемые клавиши расположены в три ряда, причем русско-английской версии клавиатуры соответствуют пять универсальных программируемых клавиш верхнего ряда, семь универсальных программируемых клавиш среднего ряда и пять универсальных программируемых клавиш нижнего ряда, при этом упомянутые клавиши среднего ряда сдвинуты влево на половину размера клавиши, к имеющимся клавишам добавлена функциональная клавиша выбора таблицы вводимых символов, отображаемой на наборе универсальных программируемых клавиш.

2. Клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что функциональная клавиша "Enter" расположена в правом нижнем углу клавиатуры, а функциональная клавиша выбора таблицы символов расположена в левом верхнем углу клавиатуры и состоит из двух электрически независимых, но механически связанных частей, при этом указанная клавиша имеет форму вытянутой в ширину литеры "П", ориентирована поперек рядов остальных клавиш и снабжена двумя указателями перехода в виде стрелок или треугольников, направленных в разные стороны, для выбора таблицы вводимых символов.