складная клавиатура для портативных электронных устройств и средств связи

Формула изобретения

1. Складная клавиатура для портативных электронных устройств или средств связи, выполненная в виде отдельного присоединяемого блока или являющаяся неотъемлемой частью портативного электронного устройства, состоящая из двух основных частей, складывающихся относительно поперечной оси и соединенных шарниром, причем в сложенном состоянии обе основные части клавиатуры расположены параллельно корпусу портативного устройства полностью или частично прикрывая две поверхности корпуса электронного устройства, например, переднюю и заднюю поверхности его, с возможностью откидывания одной половины клавиатуры и открытия ее рабочей поверхности с расположенными на ней клавишами, отличающаяся тем, что одна из частей клавиатуры имеет шарнир или направляющие с соответствующим им механизмом направленного движения, с помощью которых она прикреплена к корпусу электронного устройства или средства связи и которые дают возможность смещения корпуса электронного устройства или средства связи в процессе раскладывания путем вращения или сдвига в плоскости, параллельной плоскости клавиатуры вплоть до освобождения большей части поверхности данной части клавиатуры с расположенными на ней клавишами.

2. Складная клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что между двумя основными частями клавиатуры расположена дополнительная поверхность в сложенном состоянии, прикрывающая нижнюю поверхность корпуса электронного устройства, соединенная шарнирами с двумя основными частями с возможностью расположения ее в рабочем положении в одной плоскости с двумя основными частями клавиатуры.

3. Складная клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена переключателем, изменяющим назначение клавиш клавиатуры в зависимости от этапа ее раскрытия, например, цифровые значения клавиш при открытии одной половины клавиатуры на цифробуквенные при полном раскрытии клавиатуры.

4. Складная клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе или клавиатуре имеются фиксаторы, удерживающие ее в сложенном или разложенном положении.

5. Складная клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что клавиатура или корпус устройства имеют пружины или двигатель, вызывающие ее раскрытие и/или приводящие ее в сложенное состояние.

6. Складная клавиатура по п.1, отличающаяся тем, что передача информации о нажатии клавиш на электронное устройство осуществляется по соединительным проводам или контактам, радиоканалу или инфракрасному каналу связи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи, а именно к устройствам ввода информации в вычислительные машины и средствам управления ими и клавиатурам телефонов и подобным им устройствам. Оно может быть использовано в профессиональных и бытовых карманных и портативных компьютерах, других вычислительных машинах и электронных устройствах, а также в портативных телефонах и коммуникаторах для ввода информации пользователем и управления приборами.

Использование клавиатуры является наиболее распространенным и эффективным способом ввода пользователем информации в компьютер и иные электронные устройства обработки информации и связи.

Однако при создании малогабаритных и портативных устройств клавиатура остается наиболее громоздким элементом. Для преодоления этого недостатка используют малогабаритные (патент США №6803904) складные (патент США №6734809, №6793421) клавиатуры, в том числе клавиатуры, состоящие из двух или более частей, которые в сложенном состоянии складываются параллельно корпусу устройства, формируя своего рода футляр для такого устройства (например, компьютера или сотового телефона). Так, например, в патенте Великобритании №2405969 МПК 7 G06F 1/16; G06F 3/02; G06F 1/16; G06F 3/02; G06F 1/16 описана складывающаяся клавиатура для карманных компьютеров, состоящая из двух механически разделенных частей (как специально оговорено в описании), складывающихся путем вращения относительно осей, расположенных перпендикулярно по отношению к основной плоскости устройства. Данные оси вращения расположены в нижних углах корпуса устройства и проходят через углы двух частей клавиатуры таким образом, что при вращении частей клавиатуры в процессе складывания они заходят за заднюю часть устройства, прикрывая его сзади. Это конструктивно обусловлено смещением плоскости вращения каждой части относительно друг друга и относительно корпуса устройства таким образом, что в сложенном состоянии части клавиатуры расположены параллельно друг другу, одна над другой и под корпусом устройства, закрывая его сзади. В разложенном состоянии они могут располагаться по бокам корпуса карманного компьютера, вдоль его продольной оси или у нижних углов корпуса, когда общее расположение клавиатур перпендикулярно основной продольной оси корпуса карманного компьютера. Хотя данная конструкция позволяет достичь достаточно большой общей площади клавиатуры в разложенном состоянии, она имеет целый ряд недостатков. При раскладывании фактически не формируется полноценная QWERTY клавиатура в привычном для пользователей виде. Имеется, по сути, две клавиатуры, разделенные корпусом устройства или заметным расстоянием между ними, что уменьшает удобство пользования. При различном расположении частей клавиатуры могут возникнуть проблемы с поиском нужной клавиши, что замедлит ввод знаков с помощью данной клавиатуры. Кроме того, состоящая из двух механически разделенных частей, фиксированных в разложенном состоянии в одном углу каждой части клавиатуры, данная конструкция представляет собой очень непрочное, уязвимое для механических воздействий и повреждений устройство. В сложенном состоянии части клавиатуры расположены сзади корпуса карманного компьютера и не защищают его наиболее уязвимую часть, расположенную на лицевой стороне, - дисплей.

Данного недостатка лишено устройство в виде карманного компьютера со складной клавиатурой, служащей также крышкой для него по патенту США №6774888, МПК 7 G09G 5/00. Это устройство состоит из корпуса с расположенным на нем дисплеем и клавиатуры, сопряженными с помощью оси, проходящей через нижний край корпуса и соответственно верхний край клавиатуры, что позволяет данному устройству складываться подобно книге, закрывая дисплей. Особенностью устройства является клавиатура, состоящая из трех складывающихся относительно продольной оси фрагментов. Таким образом, приведение в рабочее положение данного устройства состоит из нескольких действий. Сначала раскладывается основной блок клавиатуры, открывая дисплей, затем клавиатура полностью раскрывается в два этапа подобно буклету с раскрытием боковых частей. Данная конструкция позволяет получить максимальную площадь поверхности клавиатуры, однако ее недостатками являются большая толщина устройства в сложенном состоянии за счет многократного складывания частей клавиатуры и длительность, многоэтапность процесса приведения устройства в рабочее положение.

Подобными же достоинствами и недостатками обладает устройство по патенту JP 2004118803 МПК 7, G06F 1/16; G09F 9/00; G06F 1/16; G09F 9/00; G06F 1/16; G09F 9/00. Отличием данного устройства является клавиатура, состоящая из двух складывающихся частей и аналогично складывающийся дисплей.

Еще один вариант складной клавиатуры для карманных компьютеров описан в патенте США №6614649 МПК 7, G06F 3/02. В патенте описана клавиатура как отдельное от карманного компьютера устройство. Данная клавиатура складывается относительно поперечной оси и за счет специальной конструкции клавиш занимает в сложенном виде меньшие размеры. Однако специальная подставка для карманного компьютера также занимает определенное место в сложенном состоянии. Кроме того, эта конструкция подразумевает переноску и использование ее исключительно как отдельного устройства и соединение с карманным компьютером лишь непосредственно перед его использованием, что уменьшает оперативность и удобство пользования мобильным устройством.

Клавиатура для сотового телефона, складывающаяся дважды относительно поперечной оси, описана в заявке на патент США №20050140648 МПК 7, G09G 005/00. Данная клавиатура состоит из трех основных частей, сочлененных по осям, проходящим поперек основной оси устройства. Обладая компактностью в сложенном состоянии и относительно большой площадью клавиатуры в разложенном, данное устройство обладает все же недостатками ранее описанных устройств. Кроме того, работа на длинной, вытянутой клавиатуре на весу может быть весьма неудобна. Для компенсации этого неудобства в заявке даже предлагаются специальные элементы, например манжета для большого пальца, что однако не может полностью устранить данный недостаток устройства.

Для уменьшения размеров клавиатуры мобильного телефона при наличии достаточно полного набора буквенно-цифровых клавиш была предложена складная клавиатура для мобильных средств связи в патенте США №6580932 МПК 7, Н04М 1/02; Н04М 1/23. Клавиатура состоит из двух половин, между которыми симметрично охватываемый ими при разложенном положении клавиатуры расположен дисплей телефона. Ось складывания клавиатуры проходит через середину дисплея. В раскрытом положении клавиатуры алфавитные клавиши одной половины вместе с алфавитными клавишами второй представляют собой полный набор клавиш для введения всех букв алфавита. При складывании одна половина клавиатуры (верхняя) ложится сверху внутрь клавишами к клавишам второй половины клавиатуры. При этом первая половина клавиатуры с обратной стороны имеет цифровые клавиши для набора номера телефона в сложенном состоянии клавиатуры. За счет симметричных вырезов в очертаниях обеих половин клавиатуры, соответствующих конфигурации дисплея, он остается открытым как в сложенном, так и в разложенном состоянии клавиатуры. Данная концепция складной клавиатуры для мобильных телефонов была реализована в серийных моделях сотовых телефонов Nokia 6800, 6820, 6822, E70. Однако и она не лишена недостатков. За счет расположения дисплея и клавиатуры на одной плоскости в сложенном состоянии размеры клавиш для клавиатуры остаются небольшими, что ограничивает скорость ввода и удобство работы с клавиатурой. Кроме того, это ограничивает возможности увеличения размеров дисплея при сохранении компактности устройства. Помимо этого, поверхность дисплея остается незащищенной даже при складывании клавиатуры.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению (прототипом) является устройство, описанное в патенте Японии №2005-051550 МПК 7, Н04М 1/02, G06F 1/16, Н04М 1/23. Данное электронное устройство - мобильный телефон, также используемый как персональный компьютер, имеет в качестве составного элемента раскладывающуюся клавиатуру. Клавиатура состоит из симметричных половин и соединяющего их шарнира. К оси данного шарнира крепится еще одно шарнирное устройство, удерживающее корпус мобильного телефона и позволяющее ему вращаться вокруг его продольной оси. В сложенном состоянии корпус мобильного телефона расположен между двумя половинами сложенной клавиатуры. При раскладывании на одном из этапов обе половины клавиатуры перемещаются до расположения их в рабочем положении на одной плоскости. Расположенный между ними корпус мобильного телефона с находящимся на нем дисплеем на следующем этапе раскладывания поворачивают посредством фиксирующего его шарнира относительно своей продольной оси и тем самым смещают относительно продольной оси клавиатуры и таким образом располагают дисплеем к пользователю и под углом, близким к прямому относительно плоскости клавиатуры. Ось вращения шарнира корпуса устройства фиксирована непосредственно на оси вращения двух половин клавиатуры. Шарнир, на котором фиксирован корпус устройства, позволяет вращать корпус в плоскости, расположенной под углом или перпендикулярно к плоскости разложенной клавиатуры. Данная конструкция позволяет использовать максимальную поверхность для расположения клавиатуры и сохранять компактность в сложенном состоянии. Однако процесс раскладывания устройства относительно сложен, так как связан с перемещением элементов устройства в нескольких плоскостях и требует участия двух рук, что сложно будет сделать быстро «на ходу». Кроме того, положение устройства при удержании его на руках может быть довольно неустойчиво в связи с трехмерной ориентацией конструкции.

Основной задачей при разработке предлагаемого устройства являлось создание клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи - карманных компьютеров, телефонов, коммуникаторов, имеющей небольшие размеры и позволяющей получать быстрый доступ к наиболее часто используемым клавишам и в тоже время позволяющей работать на полноценной буквенно-цифровой клавиатуре с максимально возможным размером клавиш, что позволяло бы достигать высокой скорости ввода информации при возможности быстро приводить клавиатуру в рабочее положение даже при манипуляции с ней одной рукой. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения данной задачи, явилось создание складной портативной клавиатуры, занимающей в сложенном состоянии немного места, которую можно переносить вместе с электронным устройством или которая может являться его неотъемлемой частью и которую можно быстро привести в рабочее положение для введения как части, так и всех символов, расположенных на клавиатуре.

Сущность данного изобретения состоит в том, что складная клавиатура, являясь неотъемлемым элементом электронного устройства или устройства связи или отдельным блоком к нему, состоящая из двух основных частей, складывающихся относительно поперечной оси и соединенных шарниром, расположенных таким образом, что обе основные части клавиатуры в сложенном состоянии лежат параллельно корпусу портативного устройства, полностью или частично прикрывая две поверхности корпуса электронного устройства, например переднюю и заднюю, с возможностью откидывания одной половины клавиатуры и открытия ее рабочей поверхности с расположенными на ней клавишами, с целью увеличения удобства пользования и быстроты приведения в рабочее положение крепят к корпусу электронного устройства или устройства связи в его нижней части с помощью шарнира, фиксированного на одной из половин складной клавиатуры ближе к оси складывания, который позволяет вращать корпус электронного устройства в плоскости, параллельной плоскости клавиатуры вплоть до полного освобождения поверхности второй половины клавиатуры с расположенными на ней клавишами. Использование иного расположения и особенность шарнира, определяющего движение корпуса электронного устройства в плоскости, параллельной плоскости клавиатуры на втором этапе раскладывания, существенно отличает предлагаемую конструкцию от прототипа.

Сущность изобретения также состоит и в том, что в одном из вариантов реализации данного устройства на половине клавиатуры, прилегающей к задней части корпуса электронного устройства, имеется направляющий механизм и соответствующий им механизм направленного движения имеется на задней стенке корпуса электронного устройства с возможностью сдвига корпуса электронного устройства - движения в плоскости, параллельной плоскости клавиатуры вплоть до полного освобождения поверхности второй половины клавиатуры с расположенными на ней клавишами.

Сущность изобретения также состоит и в том, что между двумя основными частями клавиатуры расположена дополнительная поверхность в сложенном состоянии, прикрывающая нижнюю поверхность корпуса электронного устройства, соединенная шарнирами с двумя основными частями с возможностью расположения ее в рабочем положении в одной плоскости с двумя основными частями клавиатуры.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что складная клавиатура оснащена переключателем, изменяющим назначение клавиш клавиатуры в зависимости от этапа ее раскрытия, например цифровые значения клавиш при открытии одной половины клавиатуры на цифро-буквенные при полном раскрытии клавиатуры.

Сущность изобретения состоит также и в том, что для удержания данной складной клавиатуры в сложенном положении или в рабочем состоянии она снабжена фиксаторами, расположенными на клавиатуре или корпусе электронного устройства.

Помимо этого, сущность изобретения состоит в том, что складная клавиатура или корпус устройства, на котором монтируется данная клавиатура, имеют пружины или двигатель, вызывающие ее раскрытие и/или приводящие ее в сложенное состояние.

Кроме того, сущность изобретения состоит также и в том, что передача информации о нажатии клавиш на электронное устройство осуществляется по соединительным проводам, радиоканалу или инфракрасному каналу связи.

Доказательства возможности осуществления заявленной складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи с реализацией указанного назначения приводятся ниже на примере конструкции, предназначенной для использования вместе с портативным (карманным) компьютером или коммуникатором. Этот характерный пример выполнения конкретного устройства согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает объем его правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация предлагаемой складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи.

Данный пример складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи поясняется графически, где:

на фиг.1 схематично изображен общий вид данной клавиатуры в исходном сложенном состоянии, удобном для переноски, вместе с карманным компьютером (коммуникатором);

на фиг.2 - общий вид складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи в рабочем положении на первом этапе раскладывания вместе с карманным компьютером (коммуникатором);

на фиг.3 - общий вид складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи в полностью раскрытом виде в виде отдельного блока без карманного компьютера (коммуникатора);

на фиг.4 - общий вид складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи в процессе второго этапа раскладывания вместе с карманным компьютером (коммуникатором);

на фиг.5 - общий вид складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи в рабочем положении с полностью разложенной клавиатурой вместе с карманным компьютером (коммуникатором) при положении корпуса компьютера под углом 90 градусов по отношению к исходному (и альбомном расположении дисплея);

на фиг.6 - общий вид складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи в рабочем положении с полностью разложенной клавиатурой вместе с карманным компьютером (коммуникатором) при положении корпуса компьютера под углом 180 градусов по отношению к исходному (ландшафтное расположение дисплея).

Данная складная клавиатура для портативных электронных устройств и средств связи приводится в качестве примера конкретного выполнения заявляемого изобретения и состоит из двух основных частей 1 и 3, несущих на себе клавиши 6 и складывающихся относительно поперечной оси за счет связывающих их шарниров 5 или дополнительной сопрягающей поверхности с шарнирами (не показано в данном варианте реализации изобретения). Кроме того, клавиатура снабжена фиксатором 4 сложенного состояния клавиатуры и фиксатором (фиксирующие пазы или выступы) 8 для фиксации клавиатуры в разложенном состоянии. На одной из половин клавиатуры, как изображено на фиг.3, расположен шарнир 10, позволяющий при фиксации на нем корпуса электронного устройства совершать вращательные движения в плоскости, параллельной поверхности данной части клавиатуры.

В сложенном состоянии две основные части клавиатуры полностью или частично прикрывают две основные поверхности электронного устройства 2 (заднюю и переднюю с расположенным на ней дисплеем 6), как изображено на фиг.1.

При этом клавиатура фиксирована в сложенном состоянии благодаря фиксатору 4 и сопряжена с подвижной частью клавиатуры с помощью шарнира 10 в соответствии с осью вращения 9, проходящей через нижнюю часть корпуса электронного устройства и клавиатуру около поперечной оси раскладывания.

Работа с устройством осуществляется следующим образом. В рабочее состояние клавиатуру приводят в два этапа. Первоначально откидывают одну из двух основных частей клавиатуры (лицевую), как показано на фиг.2. При этом открывается часть рабочей поверхности клавиатуры с расположенными на ней клавишами. Это действие может быть выполнено одной рукой, как в существующих конструкциях сотовых телефонов. В одном из вариантов реализации данного устройства назначение клавиш клавиатуры может быть различным в зависимости от этапа ее раскрытия, что определяется электрическим коммутирующим устройством, сопряженным с клавиатурой или шарнирами, соединяющими ее основные части (не показан). В зависимости от этапа раскрытия клавиатуры данное коммутирующее устройство изменяет раскладку клавиатуры. На первом вышеописанном этапе раскладывания клавиши открывшейся части клавиатуры могут предназначаться, например, для введения цифровых значений, что может быть удобно в случае, если используемое с клавиатурой портативное электронное устройство является сотовым телефоном или коммуникатором и таким образом вводится телефонный номер. Уже на первом этапе раскрытия клавиатуры ею можно будет воспользоваться для введения части символов (например, телефонного номера). На втором этапе раскладывания клавиатуры корпус электронного устройства вращают вокруг оси фиксации, проходящей через нижнюю часть корпуса электронного устройства и через вторую половину складной клавиатуры рядом с местом, где проходит ось складывания двух основных частей клавиатуры в плоскости, параллельной этой второй половине, высвобождая ее рабочую поверхность с расположенными на ней клавишами, как показано на фиг.4. Вращение осуществляют вплоть до положения корпуса электронного устройства перпендикулярно клавиатуре, что продемонстрировано на фиг.5. В раскрытом положении клавиатура может быть фиксирована с помощью фиксаторов 8 (фиксирующих пазов или выступов, приходящих в зацепление с соответствующими пазами или выступами на корпусе электронного устройства). Для ускорения или облегчения раскрытия клавиатура может быть оснащена пружинами, пневматическими, гидравлическими или электрическими механизмами, облегчающими ее раскрытие и/или закрытие (не показаны). При этом для осуществления второго этапа раскладывания возможно использовать пальцы только одной руки, что делает удобным использование устройства для оперативного доступа к клавиатуре «на ходу». Удерживая все устройство четырьмя пальцами одной руки, движение корпусу электронного устройства для его вращения на шарнире на втором этапе раскладывания может быть придано усилием большого пальца этой же руки.

В зависимости от расположения шарнира 10, на котором происходит вращение, и конструкции фиксаторов в конкретных конструкциях возможно и дальнейшее вращение вплоть до положения корпуса параллельно клавиатуре (поворот на 180 градусов), как это изображено на фиг.6. Естественно, это должно быть соотнесено с аппаратно-программной реализацией расположения изображения на экране компьютера (коммуникатора). При раскрытии клавиатуры корпус электронного устройства может фиксировать обе части клавиатуры в раскрытом положении и сам может удерживаться в таком положении фиксатором.

В этом случае высвобождается вся рабочая поверхность клавиатуры с расположенными на ней клавишами. В одном из вариантом реализации данного устройства электронный коммутатор при изменении положения корпуса электронного устройства относительно клавиатуры меняет раскладку клавиатуры на буквенную или цифро-буквенную, делая ее наиболее привычной для пользователей компьютеров и аналогичных устройств обработки информации для ввода цифровых и буквенных символов.

Возможен и другой вариант высвобождения второй половины клавиатуры.

Второй пример реализации складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи поясняется графически, где:

на фиг.7 - общий вид в рабочем положении варианта реализации складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи с корпусом электронного устройства, сдвигающийся на втором этапе раскладывания за счет наличия специальных направляющих.

Вторая половина клавиатуры в этом случае снабжена специальными направляющими 11, которым соответствуют направляющие или иные механизмы скольжения, расположенные на корпусе электронного устройства (не показаны), обуславливающие возможность сдвига корпуса электронного устройства в плоскости, параллельной плоскости клавиатуры.

Работу с данным вариантом реализации изобретения осуществляют следующим образом. Первый этап раскладывания клавиатуры осуществляют так же, как и в предыдущем варианте. Второй этап состоит в сдвиге корпуса электронного устройства относительно плоскости клавиатуры.

При наличии на ней специальных направляющих корпус электронного устройства сдвигают в сторону, высвобождая большую часть клавиатуры. В этом случае, так же как и в предшествующем варианте, достаточно использовать пальцы одной руки, что обеспечивает быстрый и удобный доступ к клавиатуре «на ходу». Складывание клавиатуры происходит в обратном порядке.

Возможны и иные варианты реализации данной складной клавиатуры для портативных электронных устройств и средств связи, соответствующие сущности изобретения.

Преимуществом данной клавиатуры является быстрое приведение ее из сложенного в рабочее состояние при использовании максимально большой поверхности для расположения клавиш с наибольшей площадью, обеспечивающее максимальную скорость и удобство ввода информации. При этом как на первом этапе раскладывания, так и для полного приведения клавиатуры в рабочее положение возможно использовать только одну руку, совершая лишь два последовательных движения.