用于字母字符输入的小键盘布局的制作方法

专利名称：用于字母字符输入的小键盘布局的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于字母字符输入的小键盘布局，具体涉及一种具有以高度规则和有效方式将字母字符布置和分布在按键上的小键盘。
背景技术：
由于字母数字小键盘的尺寸较小，在把字母字符布置和分布到小键盘上时，很难达到小键盘易于使用并且在敲击同一个键产生多个字时不产生过度的不确定性。对于那些比基于罗马的字母表(例如26个罗马字母的字母表)具有更多字符的字母来说，上述问题尤其明显。对于适于双手输入的台式系统的键盘来说，更易于进行字母字符布局，因为其键盘通常具有36个字母数字键很容易用于字符的布置。很明显，小键盘中键的数目越少，布局设计就越复杂，尤其是对于那些具有大字母表的语言。
小键盘布局的一个目的是，字符以规则或直观的布置方式出现在各个键上，使得用户很容易熟悉不同的字符位于小键盘上的什么位置。以此方式，使得小键盘易于使用，并且允许用户更熟练地使用键盘以便快速和准确地输入字符。另一个目的是高效地分布各个字符，以便使在进行一个给定键序列输入以形成一个字时所产生的不确定性降至最小。不确定性是在相同序列可以产生多个字时产生的。每当用户必须经过从多个字中选择一个字的过程时，整体输入速度和效率会降低，尤其是当所要选择的字的数目很多时。因此，字符的分布最好使得可以从一个给定键输入序列产生的这种多字形成现象最小。
注意到的一个问题是，字符在键盘上的最有效分布可能不会产生一种易于键盘使用的很有规则的布局。另一方面，字符在键盘上的最有规则的布局通常不是可得到低输入不确定性的最有效字符分布。例如，用于26个罗马字母的键盘上的典型字符布局是逐行地使字符以字母顺序出现。很明显，这是一种高度规则的布局，允许用户很快熟悉小键盘中字母的位置，尤其是对于那些母语是以从左至右方式阅读的用户。另一方面，这种布局的不确定性非常高，因为常用的字母出现在相同键上，而较不常用的字符也一起出现，例如字母G，H，I出现在键4上，而字母W，X和Y出现在键9上。因此，例如，产生字“good”的键输入序列也将产生6个其它字，因此从该相同击键序列就产生了总共7个可能的有效候选字。
而且，如前所述，在字母中的字符数目大于罗马字母中字符数目的情况下，在字母字符在小键盘上的布置和分布的规则性和效率之间寻求最佳平衡的问题将更为严峻。一个例子就是汉语字母，尤其是称为“ㄅ(bo)ㄆ(po)ㄇ(mo)ㄈ(fo)”的汉语注音字母。ㄅㄆㄇㄈ是中国政府作为一个国家标准而正式批准的第一个普通话汉语注音字母标准，并且已经由公立学校教育系统实施了几十年。在今天它仍然很普及。ㄅㄆㄇㄈ有40个注音符号，如上所述，这将在小键盘设置中产生组织方面的问题。
NEC DB2100移动电话中使用了一种用于ㄅㄆㄇㄈ字母的现有键盘布局(图3)。该NEC键盘布局基本上遵从于罗马字母的典型小键盘布局，其字符是逐行地按顺序布置的。每个通常已知的字符集位于单个键上，例外的是，键#3具有两个这种字符集。虽然这种布局是高度规则的，但是它没有考虑输入效率，因此产生过多的不确定性。在这点上，由键#1后跟键#8的输入序列所提供的全部20个可能的字符组合几乎都是有效的。很明显，利用NECㄅㄆㄇㄈ小键盘的一个给定键输入序列将不能提供大量信息。
另一个ㄅㄆㄇㄈ小键盘布局是摩托罗拉的CD928＋移动电话(图2)。这种布局在输入效率方面比NEC小键盘有显著改进，因为它试图把冲突的字符(例如那些在同一字符集中的字符)分布到不同键上。另一方面，这种分布产生了一种混乱或不规则的字符布局，因此它很难掌握。
因此，需要一种具有改进的用于文本输入的规则性和效率的组合的小键盘布局。具体地说，需要一种具有高度规则和有效布局的用于汉语文本输入(即ㄅㄆㄇㄈ注音字母)的小键盘。


图1是根据本发明的具有ㄅㄆㄇㄈ汉语注音字母的字母字符布局的字母数字小键盘的平面图；图2是图1的小键盘的示意图，显示以罗马字母表示的ㄅㄆㄇㄈ字符；图3和4是用于ㄅㄆㄇㄈ字母的现有技术小键盘布局；图5是Unicode标准的ㄅㄆㄇㄈ字符及其相关的Unicode码的图；图6-8是列举ㄅㄆㄇㄈ字符，它们的相关Unicode码和罗马化表示的图；图9是ㄅㄆㄇㄈ字母的声母字符组(syllable initial group)及其公知顺序的字符集的图；图10是ㄅㄆㄇㄈ字母的韵母字符组(syllable final charactergroup)及其公知顺序的字符集的图；图11是ㄅㄆㄇㄈ字母的介母字符组(syllable middle charactergroup)的图；图12是ㄅㄆㄇㄈ字母的废弃/基本不用的字符组的图；图13是利用不同字符组的ㄅㄆㄇㄈ字符形成音节的不同音节结构的表；图14是图1和2的小键盘布局中的声母字符组的字符集的布置和分布的图；图15是图1和2的小键盘布局中的韵母字符组的字符集的布置和分布的图；
图16是介母字符组的字符集的布置和分布的图；图17是图1和2的小键盘布局中的废弃/基本不用的字符组的字符集的布置和分布的图；图18是根据本发明的ㄅㄆㄇㄈ字母的另一小键盘布局的示意图；图19是与使用小键盘的数据输入装置相关的电路的概略图，并且显示了与小键盘分离的一个专用导航键。

发明内容
图1中小键盘12的被标记为10的当前布局在规则性和效率两方面相对于前面描述的图2和3中显示的现有小键盘布局进行了优化。在这点上，专门对用于汉语注音字母(ㄅㄆㄇㄈ)的小键盘布局10进行描述，但是应该认识到，小键盘布局10所采用的原则也可以适用于其它类型基于音节的、高度结构化的语言，这些语言的字母具有包括公知顺序字符集的字符组，这将在后面更全面地说明。本发明的小键盘布局特别应用于小型手持、电子数据输入装置(蜂窝电话，PDA等等)的小键盘12，其中可用于字母数字输入的键数是有限的，例如9到12个字母数字键。
小键盘布局10具有字符集的预定布置形式，其基于一种列或垂直方式而不是现有NEC小键盘布局的逐行方式。本发明的小键盘布局10使其规则性最大，因为它利用了字符集中字符的预定顺序，使得它们的顺序通常对应于它们所处的行。换句话说，一个字符集的第一字符将出现在第一行键中，字符集的最后一个字符将出现在最后或最低一行键中，因此，这些字符将出现在分布该字符集的一列键中。以此方式，小键盘布局10将允许用户易于熟悉小键盘12中字符的位置，使得用户通过对键盘的使用能够提高他们的字符输入速度。
本发明的小键盘布局还从小键盘12的多个键中的字符组采用了常用字符的高效布置或分布，以便使由给定键输入序列所形成的字的数目减至最小。为此，对字符集进行布置，使得常用字符集中的单个字符集不象现有NEC小键盘那样出现在单个键中。此外，在预定键列中布置字符集，使得来自相同字符集的字符不象现有MOTOROLA小键盘那样出现在不同键列中。因此，这里的小键盘布局10实现了键上的字符组的常用字符的平衡分布，包括键列中的字符集的平衡分布，这使得在给定键输入序列下的字符输入的不确定性最小。这将减少基础电路必须在装置的屏幕上显示多个字的情况，在这种情况下，需要用户停止他们的输入并选择他们希望输入的字。很明显，这会不利地减慢字符数据输入的整体过程。即使有可能是多个字，这里的小键盘布局10也可以使字的数目减小，从而有利于使用的简便和速度。
在图1中，显示了根据本发明的小键盘布局10。图1的小键盘12典型地用于图17中示意性显示的手持无线电子装置14，其具有在预定数目的行18和列20中布置的多个键16。本发明在此处涉及以一种高度规则和有效的方式在键16上布置和分布一个字母(例如汉语注音ㄅㄆㄇㄈ字母)的字符22。此处，在提及在键16上存在或出现的字符22时，应该理解，字符22不必是物理地印刷在实际的键上，而是可以出现在特定的键16附近，以与其相关联。
在图1和2显示的优选形式中，小键盘布局10在一个4行、3列小键盘12上实现，具有总共12个键16，可用于在其上设置字母字符22。图1显示具有汉字形式的字符22的小键盘布局10，图2是同一小键盘布局，只是显示了罗马化表示的字符22。图18中显示了具有罗马化形式的字符22的根据本发明的另一小键盘布局24。另一布局24用于其最底行36不可用于字符输入的小键盘12，此处将更全面地说明。在小键盘布局10或24中，都具有比图4的现有摩托罗拉小键盘布局高得多的规则性，和比图3的现有NEC小键盘布局低得多的不确定性。
ㄅㄆㄇㄈ符号或字符22是从古代的象形汉字衍变而来，它们在Unicode标准中的罗马化表示在图5-8中显示。ㄅㄆㄇㄈ字母具有由40个注音字符22构成的字符集，它们以明确定义的组和顺序布置。汉语是一种具有简单和规则结构的音节语言(syllabic language)，并且所有的汉语音节都可以写成一到三个ㄅㄆㄇㄈ字符22，如图13的表中所示。在字符分组方面，常用的字符22被按照它们在音节中的位置进行组织，从而得到一个声母字符组26(图9)，一个韵母字符组28(图10)，和一个介母字符组30(图11)。图12中显示了废弃/基本不用的字符组32。声母和韵母字符组26和28都包括它们字符22的多个较小的集合34，小集合中的字符是公知关联在一起使用的。介母和基本不用的字符组30和32具有少量的字符，即3个，使得它们每个只有单个这种集合34。如图所示，每个集合34具有至少3个字符22和不超过5个字符22。而且，字符22具有预定的顺序，前21个字符22处于声母字符组26中，第22到34字符处于韵母字符组28中，第35到37字符处于介母字符组30中。附加的基本不用字符组32具有3个其余字符22，即第38到40。如上所述，优选的小键盘布局10被应用于小键盘12，小键盘12的所有12个键都可用于字符输入。在现有的摩托罗拉小键盘布局中，最底部或第四行键36上不设置字符22，因为行36的任何一个端部列中的星号键和#键都用作导航键。换句话说，在例如图19所示的手持无线电子装置14中，用户必须利用小键盘12的某些键16来在装置14的显示屏38的不同部分来回移动。因此，为了实现优选的小键盘布局10，装置14具有一个与小键盘12的键16不同的单独导航键40。这就允许小键盘布局10可以最大程度地利用键16以在其上分布字符。
下面参考图14-17，显示了每个字符组26-30中的字符集34以及基本不用的字符组32。如图所示，每个字符集34被分配给一个特定列20。此外，字符集34中字符22的数字顺序对应于字符22所处的行号(number row)18。更具体地说，参考声母字符组26的第一字符集34(B，P，M，F)，该字符集34出现在第一或最左列42。第一字符22，B，出现在第一或最顶行44；第二字符22，P，出现在最顶行34正下面的第二行46；第三字符22，M，出现在第二行46下面的第三行48；第四和最后一个字符22，F，出现在第三行48下面的第四或最底部行36。在韵母字符组28中，第一字符集34(A，O，E，EH)出现在第一键列42中。该字符集的第一字符22，A，(ㄅㄆㄇㄈ字母顺序中的第22个字符)出现在第一行44；该字符集的第二字符22，O，(ㄅㄆㄇㄈ字母顺序中的第23个字符)出现在第二行46；该字符集的第三字符，E，(ㄅㄆㄇㄈ字母顺序中的第24个字符)出现在第三行48；该字符集的第四字符，EH，(ㄅㄆㄇㄈ字母顺序的第25个字符)出现在第四行36。其它字符集34的字符22在它们所处的键列中具有相同的从顶到底(top-down)布置顺序。韵母字符组28的一个字符集34的从顶到底布置顺序有轻微改动，因为它包含一个额外字符。
从图14和16可以看出，当字符集34仅具有3个常用字符22时，它们就被布置在顶部3行44-48中，而让底部行36空闲。对于废弃/基本不用的字符组32，因为它们不经常使用，其字符22的布置无关紧要，因此把它们设置在例如左端键列42和右端键列52中间的中间键列50中的最底部行36中的单个键16上。如前所述，韵母字符组28的第五字符集34的布局的轻微改动是，它的最后两个字符22都布置在它的键列52中的最底部键16上，前一个字符22对应于它们在字符集34中的顺序处于行18中，使得字符顺序和它们出现的行18之间仍然有一般的对应性。
因此，从图14-16可以看出，每个组26-30中的字符集34具有从顶到底的布置顺序，对于一个熟悉本文所述的ㄅㄆㄇㄈ注音字母的公知字符集34的用户来说具有高级的直观规则性。更具体地说，参考图14，有6个声母字符集34，它们的布置形式使得每个键列20有两个字符集34。如图15所示，有3个韵母字符组34，使得在本发明的小键盘布局10中每个键列20有一个字符集34。如图16所示，介母字符组30仅包括出现在中间列50中的3个字符22的单个字符集34。由于这些字符22来自介母字符组30，它们在中间列50的设置进一步有助于小键盘布局10的直观性质。
在上述布置中，字符集34被分配到特定列20，使得来自一个字符集的字符22不出现在不同的键列中，从而提供了与现有的摩托罗拉ㄅㄆㄇㄈ小键盘布局相比具有高度规则性的小键盘布局10。与现有的摩托罗拉小键盘布局不同，本发明的布局10使得一个给定字符集34中紧挨着该字符集34中的第二或后面顺序的字符22之前的第一字符22不出现在比第二或后面的低顺序字符22所出现的键行低的键行18中。可以相信，本发明的小键盘布局10所提供的高度规则性将使用户更易于熟悉小键盘12，使得通过连续的使用，用户能够快速提高他们的字符输入速度。
下面参考图19，小键盘12最好用于无线、手持电子装置14，尽管可以理解，此处的布局10也可以在字母数字小键盘12中实现，例如在台式或膝上计算机上的除了用于双手输入的主要字符输入键以外提供的字母数字小键盘12中实现。在这些装置14中，在外壳中提供基础电路，以用于解释通过小键盘12输入的数据，基础电路可以包括微处理器54和存储器56。存储器56可以存储ㄅㄆㄇㄈ注音语言的不同音节和字的字典表，并且用软件编程，使得当通过小键盘12输入一个给定键输入系列时，该软件将从存储器56中存储的字典表中取出所有有效的音节候选字。应该注意，该系列可以是单个击键(其中字符22单独作为一个自成音节)，即图13中的音节类型1和5。那么可以在微处理器54的控制下组合这些音节，以形成在装置外壳上的显示器38上显示的字。
为了减少一个给定键输入序列产生多个有效音节(即多个字)时的不确定性，键16上的字符22需要一种有效的分布。在这点上，前面描述的在键列20中的字符集34的平衡分布使得通过小键盘12输入字时的效率最大。与前述的NEC小键盘不同，字符组26-30中的常用字符22的字符集34中没有一个字符集出现在单个键16上。通过分布常用的字符22，使得在小数量的键16上不会出现来自例如声母字符组26和韵母字符组28的特定字符组的字符22的集中，因此一个给定键序列产生大量有效音节候选字的可能性会降低。此外，如前所述，每个字符集34被布置在单个键列20中，使得来自相同字符集34的字符22不象现有的摩托罗拉小键盘那样出现在不同列20中。以此方式，除了韵母组28的字符集34包括第30到34的字符(即AN，EN，ANG，ENG，ER)以外，没有哪个键16具有来自一个给定字符集34的多于一个的常用字符22。
为了进一步实现在键16中获得常用字符22的平衡分布的目的，不存在出现来自在单个键16出现的字符组26-30的多于两个的常用字符22。更具体地说，仅分布来自声母字符组26的字符22，使得由于字符组26中字符22的大数量，来自该字符组26的两个字符22出现在同一键16上。这与现有的摩托罗拉布局相比是极大的改进，在摩托罗拉布局中，几个键(即键号1，4，9)具有来自声母字符组26的3个字符。而且，本发明的小键盘布局10仅具有一个具有来自韵母字符组28的多于一个字符22的键，即#键。相反，现有的摩托罗拉布局具有多个这种键16，包括键号3，6，7和8。因此，本发明的布局10使常用的字符22分布开以使得来自同一组的字符22在小数量键16或单个键16上的集中减至最小。本发明的小键盘布局10已经被证明在平均水平上比现有的摩托罗拉布局的不确定性低25％，并且在输入效率方面比现有的NEC小键盘布局好大约4倍。
在数据输入装置14缺少一个单独的专用导航键40的情况下，只能将前3行44-48用于字符输入，但是如前所述，可以利用小键盘布局24来代替前述的布局10。在没有单独的导航键40的装置14中，小键盘12的键16的底部行36中的星号和#键被用于导航。因此，小键盘布局24实质上具有与小键盘布局10相同的字符22的布置和分布，不同之处只是在图2中出现在最底部行36中的字符在图18中都被上推到行48中。如图18所示，通过使在字符集34中处于其它字符22之前的字符22出现在底部键行36中的单个键16上的这些随后顺序的字符22之上，可以保持规则性。因此，这种九键小键盘布局24具有与布局10几乎相同水平的规则性。小键盘布局24与小键盘布局10相比具有稍微高一点的不确定性，但是它仍然明显好于现有的布局。为此，尽管键号7和键号9都包括来自同一字符组的3个以上的字符，但是这仍然比现有的摩托罗拉布局有所改进，因为，如前所述，在现有摩托罗拉布局中有3个这种键16。
尽管已经参照附图对本发明的特定实施例进行了说明，本领域技术人员应该理解，可以进行各种修改和变化。在不偏离本发明的实质精神和范围的条件下，所附权利要求应涵盖所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种在小键盘上的字母的字符布局，具有易于小键盘使用的高度规则性，该小键盘布局包括多个键，在预定数目的行和列中，用于输入字符；预定字符组，每个字符组具有与其它组不同的字母字符，使得来自一个字符组的字符可以与至少一个其它字符组的字符合作来形成音节；每个字符组中的预定顺序的字符；和字符组的排序字符的预定集合，被布置在预定列中的键上，使得集合中字符的顺序通常对应于字符所处的键的行，从而使小键盘上字符的规则性最大，以易于使用。
2.根据权利要求1的小键盘布局，其中在其上出现字符的多个键包括以4行×3列布置的12个键。
3.根据权利要求1的小键盘布局，其中字母是汉语注音字母，使得由各个组中的字符形成的音节合作来形成语音音节。
4.根据权利要求1的小键盘布局，其中字符组包括声母、介母和韵母字符组。
5.根据权利要求4的小键盘布局，其中多个键被布置成3列，并且每列有2个声母字符组，每列有一个韵母字符组，3列中的中间一列有一个介母字符组。
6.根据权利要求5的小键盘布局，包括一个附加组，该附加组包括全部布置在中间列中的较低键上的基本不用的字符。
7.根据权利要求1的小键盘布局，其中预定的集合在各列中具有预定的分布，该分布使得由不同列中的键上的字符形成的音节的数目减至最小，以使通过小键盘输入字的效率最大。
8.一种具有小键盘的电子数据输入装置，小键盘用于输入以高效布置形式布置在小键盘的键上的字母字符，以使通过预定键输入序列形成的多字现象最小，该装置包括外壳，包括一个用于显示字符的屏幕，多个键以预定数目的行和列布置在外壳上；电路，被配置以解释预定的键输入序列，从而在外壳屏幕上显示由键输入序列形成的字；预定的字符组，每个字符组具有与其它组不同的字母常用字符，来自一个字符组的字符能够与来自至少一个其它字符组的字符合作来形成音节；和来自不同字符组的常用字符的预定分布，以使来自相同组的字符在键上的集中程度最小，从而使通过小键盘输入字时的效率最大，并使对于给定键输入序列所形成和在屏幕上显示的字的数目最小。
9.根据权利要求8的电子装置，其中预定的字符组包括预定的字符集，并且预定的字符分布包括在预定的键列中布置字符集，使得来自同一字符集的字符不出现在不同的键列中，并且常用字符的单个字符集不出现在单个键上。
10.根据权利要求8的电子装置，其中预定的字符分布包括在单个键上有来自任何一个常用字符组的不多于2个字符。
11.根据权利要求8的电子装置，其中外壳是蜂窝电话，无线消息收发通信器，备忘记录器和个人数字助理之一。
12.根据权利要求9的电子装置，其中以4行×3列布置所述键，并且字母字符出现在列的每个键上，以使键的字符分布使用性最大；导航键，与小键盘的字符键不同，允许用户在屏幕的不同部分来回移动。
13.根据权利要求12的电子装置，其中字符在它们的字符集中具有预定的顺序，该顺序通常对应于字符所处的行，以使小键盘上字符的规则性最大，从而易于使用。
14.根据权利要求9的电子装置，其中所述键以4行×3列布置，最底部行键上缺少字母字符，以允许这些底部键专用于屏幕的导航。
15.根据权利要求14的电子装置，其中每个字符集包括不多于5个字符，字符具有它们的字符组中的预定顺序，并且包括4个字符的字符集把其按顺序的最后两个字符布置在该字符集所出现的列的第三行中的键上，包括5个字符的字符集把其按顺序的最后三个字符布置在该字符集所出现的列的第三行中的键上。
16.根据权利要求8的电子装置，其中字母是汉语注音字母，使得各字符组合作，来在语音上形成音节。
17.根据权利要求8的电子装置，包括一个附加的字符组，该字符组包括基本不用的字符，这些字符布置在单个较低行、中间列中的键上。
18.一种具有小键盘的手持电子装置，小键盘用于输入以高度规则性和高效布局形式布置在小键盘的键上的字母字符，以使用户对小键盘的易用熟悉性最佳，并使通过预定键输入序列形成的多字现象最小，该手持电子装置包括一小型外壳，包括一个屏幕，用于显示由利用键输入的字符形成的字，所述键以预定数目的行和列布置在外壳上；多个预定的字符组，使得一个字符组的字符可以与至少一个其它字符组的字符合作来形成音节，这些字符在每个字符组中具有预定的顺序；字符组的按顺序字符的公知字符集；字符集在键列中的预定布置，使得一个给定字符集中在该字符集中的第二字符之前的第一字符将不会出现在比第二字符所出现的键行低的键行中，以使小键盘上字符的规则性最大，从而易于使用；和每个字符组的字符集在键列中的预定的平衡分布，以使通过小键盘输入字时的效率最大。
19.根据权利要求18的手持电子装置，其中预定的平衡分布包括在单个键列中分布每个字符集。
20.根据权利要求18的手持电子装置，其中字符组包括声母、介母和韵母字符组，键被布置在3列中，并且预定的字符集布置包括每列2个声母字符组，每列一个韵母字符组，和所述3列的中间一列中的一个介母字符组。
21.根据权利要求20的手持电子装置，包括一个附加字符组，该字符组包括基本不用的字符，这些字符都布置在中间列中的一个较低键上。
22.根据权利要求18的手持电子装置，其中小键盘中的键布置为4行×3列，并且字母字符出现在列的每个键上，以使各个键的字符布置和分布使用性最大。
23.根据权利要求18的手持电子装置，其中字母是汉语注音字母，使得字符组中的字符合作来在语音上形成音节。
全文摘要
提供了小键盘(12)的布局(10),具有字母字符(22)的高度规则性布置以易于使用,和字符的高效分布,以使由给定键输入序列所形成的多字现象最小。小键盘布局(10)用于汉语注音ㄅㄆㄇ匚字母。小键盘布局(10)利用从顶到底方式来提供希望的规则性,使得公知的字符集(22)出现在一个指定的列中而不是在其它列中。此外,字符组的字符集以平衡方式分布在各个键列中,以使字符输入的不确定性最小。在一个单独的导航键(40)不可用的情况下,公开了一种利用上述原理的另一种9键布局(24)。
文档编号G06F3/00GK1344989SQ0114221
公开日2002年4月17日 申请日期2001年9月14日 优先权日2000年9月15日
发明者郭进 申请人:摩托罗拉公司