УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области информатики и может быть использована при разработке портативных коммуникационных устройств.
К настоящему времени сформировались два класса информационных устройств личного пользования: мобильные («сотовые») телефоны и портативные компьютеры. Заметна тенденция к сближению указанных классов, причем наибольшие подвижки происходят со стороны мобильных телефонов. Предоставляемые пользователям каналы связи все чаще используются не для речевого общения, а для передачи буквенно-цифровых и графических данных. В принципе, современные технологии позволяют реализовать все известные информационно-коммуникативные функции в едином, компактном устройстве. Как ни странно, но главным препятствием на пути к «Великому объединению» информационных устройств стал сам человек, а точнее - его физиологические особенности.
Для уверенного манипулирования клавишами размеры «тактильной площадки» (рабочей поверхности клавиши) должны составлять примерно 15×15 мм. Эксперименты показывают, что при уменьшении «тактильной площадки» вероятность ошибки возрастает, а манипулировать клавишами при размерах «тактильной площадки» 5×5 мм средний пользователь уже не в состоянии. По разным источникам, минимально допустимые размеры буквенно-цифровой зоны клавиатуры - примерно 200×70 мм, именно поэтому самый маленький «ноутбук» фирмы ASUS имеет продольный габарит 225 мм. Однако устройства с мини-клавиатурой тоже выпускаются и имеют спрос (см. журнал PC Week, №39/2005). Делаются также попытки внедрения раскладных и даже гибких клавиатур, но эти предложения проходят уже по разделу «технической экзотики».
АНАЛОГ. За последние годы большую популярность у активных пользователей приобрели карманные персональные компьютеры (КПК). В этих устройствах используются особые сенсорные («трансфлективные») экраны, позволяющие пространственно объединить основные функции дисплея и клавиатуры. Типичным представителем семейства здесь может служить карманный компьютер Fujitsu-Siemens Pocket LOOX (400, 410, 420), общее представление о котором дает публикация в журнале PC Week, №21/04. За подробностями следует обратиться к брошюре В.Холмогорова «Карманные персональные компьютеры» (М., ACT; С-Пб., «Сова», 2006 г.)
Сенсорный экран дает возможность обеспечить ввод неограниченного числа символов путем использования сравнительного малого числа «окон» (чувствительных к нажатию зон). Эта особенность делает сенсорный дисплей весьма полезным для решения проблемы компактной клавиатуры. Как ни странно, разработчики карманных компьютеров до сих пор не использовали всех возможностей сенсорного экрана. В режиме набора текста часть экрана становится «виртуальной клавиатурой» и содержит
изображения всех букв (латинских или славянских), а также цифр. Кроме того, на «виртуальной клавиатуре» имеются изображения специальных клавиш («пробел» и т.п.). Поскольку вводимых символов довольно много, размеры «окон» исключают возможность пальцевого манипулирования - информацию в КПК приходится вводить с помощью специальной палочки, получившей название «стилус». К сожалению, даже применение стилуса не делает набор текста удобным - скорость ввода оказывается много ниже, чем при работе на «полноформатной» клавиатуре. Более того, пользователи при возможности выбора отдают предпочтение обычной мини-клавиатуре, а не ее виртуальной копии. Оказалось, что при некотором навыке человеку удается работать на мини-клавиатуре большими пальцами обеих рук - что безусловно, проще, чем ввод посредством стилуса.
Теоретически возможно пальцевое манипулирование и на сенсорном экране, однако число «тактильных площадок» получается заведомо малым. Здесь на помощь приходит тот факт, что вероятности появления различных букв в среднестатистическом тексте сильно отличаются. Самой вероятной в русскоязычном тексте является буква О; далее следуют основные гласные А, Е, И с относительной вероятностью 0,6-0,8; вероятность же основных согласных Н, Р, С, М еще меньше - не более 0,5. Замыкают список самые редкие буквы Ъ и Э, вероятность появления которых составляет всего лишь несколько сотых. Подобное распределение существует и для английского языка. Здесь «лидерами» оказываются сразу две буквы - Е и Т, а за ними следуют еще 10 часто встречающихся букв: A, I, O, U, R, S, D, H, L, N. Самыми редкими в английских текстах оказываются буквы Q, J, X, Z. При первом взгляде на русскую клавиатуру становится ясно, что расположение букв на ней определяется вероятностью их появления. Латинская (англоязычная) клавиатура устроена менее логично - в ее центре почему-то оказались редко используемые символы F, G, J, К, тогда как часто используемая буква А удалена на самый край. Несовершенство латинской клавиатуры вынуждает американских изобретателей искать новые «раскладки» букв - см. патент США №4.615.629, 1986 г. В описании патента не содержится данных о распределении букв по вероятностям, однако, предлагаемая «раскладка» говорит сама за себя: в центральный ряд автор поместил 9 из 12 наиболее употребимых символов. Отсюда вытекает, что на сенсорный экран вовсе не обязательно выводить все буквы, а достаточно поддерживать только основные из них. Наиболее удобно сгруппировать «окна» в виде таблицы, визуально напоминающей центральную часть стандартной клавиатуры.
Следует отметить, что сам принцип действия сенсорного экрана изначально противоречив - механические деформации и почти неизбежные Повреждения поверхности ведут к снижению качества изображения. Применение защитной пленки из высокопрочного материала позволяет продлить срок службы экрана, но качество изображения заметно страдает. В идеале сенсорный экран следует рассматривать как дополнительное приспособление и вполне логично возникает идея карманного устройства
с двумя экранами. Весь вопрос в том, как конструктивно расположить основные элементы при ограниченных габаритах.
ПРОТОТИП. Самый известный способ расширения «жизненного пространства» в портативных устройствах - механическое перемещение узлов, причем чаще всего используется вращательное движение. Гораздо реже используется поступательное скользящее движение, хотя на практике оно обеспечивает дополнительные преимущества. За прототип здесь взята весьма удобная конструкция мобильного телефона, впервые описанная в пат. Франции №2.802.046 (МПК Н04М 1/23, публ. 08.06.01). Выдвижная панель управления называется «слайдером» и обычно уходит под основной модуль целиком, однако, в прототипе фигурирует частично перекрываемая панель, обеспечивающая пользователю дополнительные удобства.
К сожалению, габариты современных мобильных телефонов уменьшены чрезмерно в угоду моде и делают невозможной дальнейшую «эволюцию» в сторону большей универсальности. Это - парадокс современной техники, возможности которой вышли далеко за пределы разумной достаточности. Фактически мобильный телефон из устройства связи быстро превращается в ювелирное изделие, в дорогую игрушку. Производители и разработчики отнюдь не стремятся к «Великому объединению», поскольку универсальное устройство заведомо будет дешевле за счет массового производства.
Большинство специалистов по-прежнему считают проблему компактной клавиатуры второстепенной, несущественной. Подобное мнение имеет под собой некоторые основания, ведь пока пользователи обходятся короткими сообщениями (SMS). Однако мировая статистика свидетельствует о росте текстовой доли «траффика» (информационного потока). Так, в Англии 70% пользователей моложе 40 лет предпочитают SMS-сообщения. Поскольку набор сообщений традиционным методом последовательного перебора символов весьма трудоемок, требуются оригинальные решения.
Задачей создания полезной модели является разработка новой конструкции (автором предложена новая компоновка информационно-коммуникативного устройства) информационно-коммуникативного устройства, которая позволит сделать его более универсальным и доступным широкому кругу пользователей.
Поставленная задача достигается за счет известных признаков - таких, как универсальное информационное устройство, включающее основной модуль с жестким экраном-дисплеем и выдвижную панель управления, частично перекрываемую в «компактном» положении, и отличительных, существенных признаков - на перекрываемой части панели управления имеется сенсорный экран с двенадцатью чувствительными к нажатию зонами, расположенными в три горизонтальных ряда, а не перекрываемая основным модулем часть панели управления содержит группу из пяти фигурных клавиш, управляемых сразу двумя экранами, причем четыре клавиши расположены на периферии, а пятая - в центре.
Технический результат - значительное упрощение процесса набора текста, максимально возможное для карманного устройства приближение стиля работы к стилю работы на стандартной компьютерной клавиатуре.
Полезная модель поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемыми чертежами.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА.
Полезная модель иллюстрируется чертежами - на фиг.1 показан общий вид устройства в режиме ввода данных (панель управления выдвинута), на фиг.2 показана нижняя часть панели управления с функциональными клавишами, а фиг.3 отображает вид сенсорного экрана при оперировании в центральной части «виртуальной» клавиатуры. На фиг.4 показана левая часть «виртуальной» клавиатуры, на фиг.5 - ее правая часть, а на фиг.5 - цифровая таблица, являющаяся основным состоянием сенсорного экрана в режиме набора телефонных номеров.
Универсальное информационное устройство (фиг.1) включает основной модуль 1 с жестким экраном-дисплеем 2, а также расположенную снизу выдвижную панель управления 3 с сенсорным экраном 4, разделенным на двенадцать чувствительных к нажатию зон 5. Нижняя, неперекрываемая часть 6 панели управления 3 содержит группу клавиш, четыре из которых - 7, 8, 9, 10 - расположены на периферии, а пятая клавиша 11 расположена в центре группы, управляют сразу двумя экранами. Устройство также содержит функциональные клавиши 12-15. Поз.16 обозначено отверстие микрофона. (фиг.2)
Три периферийные клавиши - 7, 8, 9 обеспечивают смену таблиц вводимых символов на сенсорном экране 4, а четвертая периферийная клавиша 10 служит точным аналогом клавиши «пробел», имеющейся на стандартной компьютерной клавиатуре. В сочетаниях с центральной клавишей (кнопкой) 11 периферийные клавиши 7-10 выполняют роль «навигатора», обеспечивающего перемещение курсора жесткого экрана.
Следует особо подчеркнуть, что на основном модуле 1 какие-либо клавиши или другие управляющие элементы отсутствуют.
Позициями обозначены: 1 - основной модуль с жестким экраном 2, 3 - выдвижная панель управления с сенсорным экраном 4, разделенным на двенадцать чувствительных зон 5. Поз.6 - неперекрываемая нижняя часть панели управления 3 с клавишами обычного типа. Поз.7 - клавиша вызова левой части «виртуальной клавиатуры», 8 - клавиша вызова правой части «виртуальной клавиатуры», 9 - клавиша перехода в режим набора текста, 10 - клавиша «пробел», 11 - центральная клавиша для перехода в режим «навигатора» (управление курсором жесткого экрана), 12 - клавиша Enter, 13 - клавиша Backspace, 14 - клавиша Ctrl, 15 - клавиша Shift, 16 - отверстие микрофона.
Для облегчения работы с устройством функциональные клавиши имеют следующую окраску: клавиша 12 (Enter) - зеленый цвет, клавиша 13 (Backspace) - красный цвет, клавиша 14 (Ctrl) - желтый цвет, клавиша 15 (Shift) - голубой цвет и клавиша 10 («пробел») - белый цвет. (фиг.2)
Устройство работает следующим образом: в его «компактном» состоянии, когда модуль 1 перекрывает сенсорный экран 4, реализуются функции электронного справочника и мобильного телефона. Набор номера осуществляется с помощью курсора, указывающего необходимые цифры на основном экране 1 (в продаже уже имеются устройства аналогичного принципа действия). Прием вызова по выбору пользователя возможен любой из имеющихся клавиш, а «отбой» дается клавишей 13 (Backspace). Собственный вызов осуществляется в «компактном» состоянии клавишей 15 (Shift). Можно набирать номер и на выдвинутой панели управления, но в этом случае собственный вызов производится уже сочетанием клавиш - Ctrl+Enter. Поэтому лучше всего после введения сообщений или списка номеров в память устройства убрать панель управления, являющуюся из-за своей малой толщины весьма хрупкой. (фиг.2)
Таким образом, все традиционные функции «коммуникатора» не требуют доступа к дополнительному сенсорному экрану 4, что весьма удобно для пользователя. Поскольку режим ввода большого количества буквенно-цифровых данных довольно редок (для среднего пользователя, разумеется), сенсорный экран не подвергается интенсивной нагрузке и может служить весьма долго. Дополнительные удобства дает центральная группа клавиш 7-11, управляющая сразу двумя экранами. Поскольку одни и те же клавиши здесь выполняют различные функции, пользователь легко сможет манипулировать указанными клавишами «вслепую». Наконец, следует особо отметить пространственное расположение клавиш 12-15, примерно, соответствующее расположению аналогичных клавиш на большой стандартной клавиатуре. Манипулирование функциональными клавишами в режиме ввода также происходит «вслепую», а внимание пользователя обращено на дополнительный сенсорный экран 4.
Основным состоянием сенсорного экрана является цифровая таблица (фиг.6). Для перехода в текстовый режим необходимо нажать клавишу 9, при этом на сенсорном экране появятся изображения 12-ти основных букв: ВЕНЛ, АПРО, СМИТ. (фиг.3) Как показывает статистический анализ большого массива текстов, символы из основной таблицы составляют 80-85% от общего числа букв. Например, выражение «сопротивление материалов» вообще не потребует переключений на другие таблицы; а «переселение народов» потребует однократного вызова «правой» таблицы (буква Д). Безусловно, пользователь может столкнуться и с весьма «неудобными» комбинациями букв, однако, при наборе авторских текстов мы имеем полное право, избегать отдельных слов.
Для английского языка предлагается искусственно сформированная таблица основных букв: ERTI, AHUO, SDNL. (Ha черт. не показана)
Рекомендуемые размеры активной зоны дополнительного сенсорного экрана 4 - примерно 60×36 мм, при этом размеры «тактильной площадки» составляют 15×12 мм. Это несколько меньше оптимума (15×15 мм), но вполне достаточно для уверенного манипулирования.