模糊词汇键盘输入技术的制作方法

专利名称:模糊词汇键盘输入技术的制作方法
本发明是关于计算机的键盘输入技术、特别是袖珍电子打字机键盘输入技术的发明。
为了将各种信息，如人的思想和要求传达给计算机，人们广泛采用键盘作为输入工具。但目前的各种键盘输入技术无论在设计思想或制造技术方面大都没有脱离早期的字母打字机的模式(如英语)或人用手书写文字的模式(如汉语)，没有充分结合所输入的语言的特点、也没有充分利用现有科学技术所提供的各种先进成果，尤其是计算机所具有的强大的信息处理能力，因而存在输入速度慢、使用不方便等缺点。
本发明的目的是提供一种键盘输入和显示技术，它能够大大简化输入过程中人的劳动，使键盘输入速度基本达到与思维的速度同步。
本发明是一种以词汇为输入单元的键盘输入及显示方案和系统。作为一种输入工具，为了确定输入状况，要求能显示所输入的内容。但本发明的有关设备，如袖珍电子打字机，由于显示技术完善，信息存储量大，故可稍加改动而用作辞书，这也是本发明作为一种显示方案的含义。
除按常规方来进行键盘输入以及对输入的内容加以显示外，本发明可以更简单的方式，更快的速度来输入各种拼音或非拼音文字、图像曲线、数学方程式和计算机程序。先讨论非拼音文字的输入。不防以汉语为例。为简化汉语的键盘输入(以下简称键入)过程，本发明采用以输入汉字的带四声的汉语拼音首字母(显示可用在汉语拼音首字母上标注四声的形式并称其为词汇模糊符号)。如果将所有具有相同键状态的词汇称为同键词，那么，以一万汉字和组成这些汉字的四百多汉语拼音的二十三个首字母再配上四声共有九十二种状态计，平均每个状态有百十个同键词。由于这方法会产生许多同键词，故名其曰模糊词汇输入技术或简称模糊词汇法。为解决同键词过多可在输入词汇模糊符号后再加上特征字符或特征符号来对其进一步加以限定以缩小同键词数目。一种具体方法是将人工限定和机器选择相结合。设人工限定可将同键词划分为十六种状态，很自然的一种划分是按词汇的语法特性来划分，如分为名词、动词等。机器的选择在此基础上进一步划分出十种状态，如根据有关文章所属领域和具体句子内容等来进行选择并确定词汇的选用优先级。这时，在其它条件不变的情况下可将单音节同键词数目平均减少到一个。由于常用的汉语单音节词仅有一二百个，因此模糊词汇输入法对汉语单音节词的输入具有实用性。当然这是在整句输入的前提下讲的。另外应指出上述人工对单词的划分和机器对单词的选择首先有一个词汇的可划分性和可选择性问题，它受语言本身和所用器件等条件限制;并且对词汇的划分和确定选择方法的过程本身也是减少同键词的模糊性的一个很好的机会。其次，对机器来讲还有一个保持和使用这种对词类的划分以及其它有关性质的信息的问题。上述执行人工划分使用的键统称为单词特征功能键。对于机器选择产生的少数同键词，即词汇模糊符号的扩展内容，可将其排列在显示屏上用人工确定的方法解决。如果用一次击键来实现输入带四声的汉语拼音首字母，则上述模糊词汇输入法输入汉语单音节词的击键数为两至三次。再来看这方法对输入占汉语词汇绝大多数的多音节词所造成的模糊程度。设某键盘输入系统存储的汉语双音节词为十万个(包括词条)，则仅用带四声的拼音首字母可产生〔23×4〕2，约为八千五百种状态，时同键词平均为十二个。结合使用十多个单词特征功能键基本上可限制同键词数为十个以内，这是用计算机选择可以接受的数目。事实上，双音节词是模糊程度最高的，所以，所有减少词汇模糊性的措施可以只以双音节词为对象;经机器选择后，需人工干预确定的同键词数只占总词汇数的百分之五左右。对三音节词的输入，如采用对其前两个音节输入拼音字母，第三个音节输入带四声的拼音首字母(这可告诉计算机这是一个三音节词并加快输入速度)则键状态可达五万个，并可轻易增至八十万个。对四音节词仅输入四个首字母就可使键状态达二十八万个。这里都来计人工划分和机器选择的作用。当然，鉴于事实上状态分布不均匀，在具体设计和使用时还要照顾三、四音节词的模糊性问题，(对更多字节词的讨论略)。
综上所述，可知用一次输入带四声的拼音首字母的方法输入汉语双音节词平均每字击键数少于两次。而总的汉字输入平均每字击键数约为一点五次。同时，在可能情况下对于同样内容应尽量采用三、四音节词的方法来进行输入以提高输入速度和精确性。这是对词的划分和使用时应注意的。模糊词汇法对语言使用的影响是有利于推广普通话，有利用人们掌握更多的词汇和语法知识并使人们更愿意使用文字处理计算机。
对于想使用拼音首字母以外方法的人，理论上可用一些具体的汉字来代替拼音字母，一般，对于非拼音文字，类似于拼音首字母输入法可采用用键盘输入组成该词汇的各个文字的注音的首字符或用键盘输入组成该种文字的词汇的第一笔笔划或者用键盘输入组成该种文字的词汇的各个文字的一组同声字符或同形字符中的一个并且再加上特征字符或者再加上特征符号的方法来实现。这里，特征字符或特征符号是分别从组成词汇的字的内容(如该词汇的第一个字的否形声字或是否有“口”这部件？在输入时，这些信息可以不加以显示)或从该词汇的语法性质(如该词汇是否是个形容词)出发来讲的，其作用无非是缩小同键词的数目。
对于已输入的模糊信息-词汇模糊符号，需将其整理成用正确的文字表达的句子，这主要靠机器来实现。其根据是作为一个句子(它可用键入标点符号来划分)其内容可划分成各种句子成分。表一是一种具体划分，其上栏是句子成分编号，共有六种，下栏是句子成分的说明性内容，当然常有某个句子成分被省略或甚至用一句句子来担当的现象，《表一》
但这对本发明的输入过程无实质影响，另外也可将同键词划分为主、谓、宾、定、状、补或直接以成份一、成份二、等形式来划分，这方法更简单但分类数较少。
从语法角度讲，由于对充当句子成份的单词都有一定要求，故可根据这种要求来对同键词进行选择。这里要指出，对单词的选择是建立在对其进行规则编码(包括对词的划分)基础上的。这些规则用于指导机器对同键词的选择或者讲辩析。由于不同的词具有不同的内容，因而可以将其逐步细分来区分这些词之间的差异。规则编码最重要的内容就是词的语法特性。另一方面，各种语言中都有一些容易辩析而使用频率很高的词，并且这些词对判断句子类型、句子其它词汇在句中的作用等具有重要意义，这里称这类词为关键词。此外，对于特定的句子，也有一些其它容易辩析且对整句的辩析(本文常把将词汇模糊符号变成正确文字的句子的过程称为辩析)提供相当多信息的词汇。这样，一方面可利用关键词和标点符号等对句子类型及其各部分进行判断(必要时也可键入关于句子类型的详细信息)。另一方面又可利用对句子本身所具有的规则等来进一步对句子内容进行辩析和对同键词进行选择。从而最终达到用机器将模糊的词汇信息整理成用正确或合适的文字表达的句子这一目的。这里对“合适的文字”的一个说明是日语中日文汉字和假名在句子中往往都是正确的，但有时前者比后者更合适;本文将用于对键入的同键词进行筛选并用于将组成或变换成文字正确或合适的句子的器件叫做词汇分析器。它们一般用大规模集成电路制成，利用语法规则和存入的关于词汇的信息来工作，是模糊词汇键盘输入技术中最重要的器件之一。
类似于汉语拼音首字母输入方式，对于拼音文字的输入可采用以键盘输入组成该词汇的每个或部分音节的首字母并且再加上特征字母或者再加上特征符号的方式来实现。这里的特征符号可以是对键入的词汇作进一步划分的记号，所谓特征字母是指考虑到仅靠输入拼音文字的各个音节的首字母来输入词汇仍有很大的模糊性，因此再附加输入该单词的第一个音节的第二个字母或该单词的最后一个字母来减小这种模糊性。所谓特征符号与非拼音文字一样可以是用单词特征功能键输入的关于词汇的语法特性划分的记号等。对拼音文字来讲，由于词与词之间要有间隙，而特征符号可同时实现间隔作用，所以并不增加击键数。在具体设计时可以对某些字符的输入进一步加以简化，如将任一英语冠词直接用一次击键来完成输入。
作为一个具体的模糊词汇键盘输入应用系统，它可以同时是一台文字信息处理计算机，含有键盘和输出设备，主要包括字母键、笔划键，用于以同声字符或同形字符来输入信息的文字代表键、光标控制键、标点符号键和用以输入图像曲线的图像曲线键以及各种打印输出设备等。其中图像曲线键的作用是将文字或数学式描绘的图像曲线变成几何学的图像曲线，并可将图像曲线进行放大、位移和组合以及改变其色彩;由于输入过程需要显示，并且为使在一定的显示屏条件下显示更多的内容，可采用各显示屏分时工作或相互交换内容的工作方式。当然，上述键盘系统还可包括更多的键，例如用于输入汉语拼音四声的功能键或其它语言的单词重音、次重音的功能键。
举一个机器将词汇模糊符号变换成正确汉字表达的句子的例子。要输入的内容为“我的平凡岁月里有了一个你，显得充满活力！”已键入并显示的内容为
这是一个有十八个字，一个逗号和以一个感叹号结束的句子。方括号内为词类划分标记。由于汉语中以“
D”、“
”为拼音首字母的代词只有“我的”和“你”两个词，这时也可不用四声。又，汉语中以“
”为拼音首字母的介词只有“里”且其前面为代词和名词，故可推知“
”和“里”一起作句子成分三，“
D”作句子成分一并译出“我的”和平凡岁月里”。并可续续判断出句中唯一的动词“
L”作句子成分四，其后的“
”作句子成分五并译出“一个你”以及推断出“
”作句子成分六并译出“充满活力”。又因为“
L”介于地点状语和具体名词之间非“有了”莫属，而在汉语中可带抽象形容词“充满活力”并一起作句子成分六的，以“
D”为汉语拼音音节首字母的动词首推“显得”。不妨设在机器“看来”这个词模糊性较大，这时可将所有可能的“
D”的同键词-称为词汇模糊符号的扩展内容一起显示在修改屏上来请求人工干预以最终确定。这就完成了从词汇模糊符号到正确文字表达的句子这一辩析过程。
模糊词汇输入法可以使汉语和其他文字的键入速度提高一倍以上，从质的方面看，以一个音节持续三百毫秒计，折合为一秒钟击键4次的思维同步速度，这是相当大的一部分人经训练后可达到的。另外这机器还可以输入操作者尚未掌握的单词并在相当大程度上具有改错的能力。
键盘输入系统很首要的一个内容是具体键盘的性能。一般要求模糊词汇键盘输入系统具有一个键盘、一个用于显示已由词汇分析器完成分析的词汇所组成的句子和由句子组成的文章的版面显示屏和用于显示正在由词汇分析器进行分析的词汇模糊符号及其扩展内容以及显示这种分析过程的修改显示屏。它们可以是各种彩色液晶显示屏。为了增加键盘的功能和可靠性，减小体积，可以采用这样一种动态隐形键盘。其结构是在显示屏(辟如用阴极射线管显示屏、彩色或黑白液晶显示屏或用发光两极管阵列组成的显示屏)上面安装一层透明的触摸式键盘。一种具体的透明触摸式键盘的制造方案是用透明的压电材料，如透明压电陶瓷，为基板，其下层以三至五平方毫米一个电极的密度均匀设置电极并配以许多带屏蔽层的细导线，然后将其覆盖在显示屏上并固定。在压电材料上面再覆盖一层电极。由于压电效应的电压很高，所以电极和导线可以制得很薄很细以致用金属作电极可以薄得完全透明。至于键的具体位置、作用面积和功能，本发明用键盘下的显示屏来对其加以说明和限定。并且可以通过选择几个固定内容的键盘版面或用现有键盘在其它显示屏上重新设计一个键盘然后与现有键盘的显示屏交换内容的方法来改变和扩展键盘的功能。为此，约定动态隐形键盘的构中其键盘的功能可与其功能进行说明和限定的屏的屏面内容一起加以改变。
动态隐形键盘结构为键盘的使用，尤其是为袖珍式键盘输入系统的使用带来了很多方便，但其使用时手会遮住部分键盘表面。另外，人的视线还要上下移动来观察显示屏和键盘，为了避免这些麻烦和不便，本发明提出一种影子键盘显示技术。这种影子键盘显示技术采用多重显示屏幕，即在一个屏面上同时显示多种内容，辟如同时显示输入内容、辩析过程、键盘内容以及用传感器(如用电容分布式传感器)检测到的手和键盘的相对关系(如各手指处于键盘的什么位置)等多种内容，以使操作者同时了解这些内容。当然可以用颜色的浓度以及不同色彩来表现内容的轻重缓急差别。这种影子键盘显示技术除上述优点外还可节省一个显示屏和键盘面并扩大手的自由度。因为这个键盘可以只是一个像征性的，经过很大变形的键盘。另外规定分时工作的显示屏，即可不断改变显示内容的显示屏也属于多重显示屏幕。多重显示屏幕也可用于其它键盘。
一般来讲，键盘使用者总希望在一定的屏面上包含更多的信息并且观察起来更轻松。为此，可采用辅助屏面显示技术包括用投影和外接显示系统的方式，还包括将键盘系统含有的各种显示系统通过对屏面的全部或局部内容进行放大或缩小、位置变动和改变其色彩等方式来对内容进行显示或特写。这种辅助屏面显示技术的优点是可以节省操作者的视力。另外也可采用语音合成技术，用声音来输出有关信息。这样可以在同一时间并行输出更多的信息。
另一方面，为了在一定键盘面积和盘面内容较为稳定的前提下获得更多的输入功能并使操作更方便。本发明提出对键盘系统，尤其是各种隐形键盘采用组合键技术，其内容包括允许同时按一个以上的键，并可以此方式来输入信息。并且不同的键可以有公共部分。其实这种组合键技术是键的各个敏感元件的组合，它将普通每个键的一个接收元件或敏感元件分解为更多更小的接收元件或敏感元件，通过这些较多的接收元件或敏感元件来区分手按位置的差异从而用于输入不同信息。为了使操作者对键的实际作用有所了解，可采用使键盘具有及时显示所使用的键及其功能的作用。具体方法是在键盘上对应各个功能键处装上由该功能键控制点亮的，表示键的作用的发光二极管或使键盘所对应的显示屏，包括影子键盘显示技术用的多重显示屏对键的动作有所反应。
为了输入特殊的字符或图像曲线，可以用在整个键盘上划写的办法输入文字符号和图像，这时整个键盘就对应屏面的全部或一部分。
附图1给出了一个应用模糊词汇输入技术的袖珍电子打字机的实施例的动态隐形键盘结构的键盘版面设计。为了一次键入带四声的汉语拼音，二十三个带四声的汉语拼音首字母用二十三个四声键组来输入，每个四声键组由键一(1)、键二(2)、键三(3)、键四(4)等四个键组成，分别对应阴阳上去四声。各键组都标以相应的大写英文字母，即汉语拼音首字母;键盘中部标有“名、动、数、量、介、助、成、习、专、代、副、形、连、感、其、定”字样的键为单词特征功能键，用于将同键词划分为名词、动词、数词、量词、介词、助词、成语、习惯语、专用名词、代词、副词、形容词、连词、感叹词、其它词组和自定义词组等十六种词组或准词组。此外，i、u、v标注的三个键组可用于输入除首字母、单词特征以外的信息或用于控制。这里不打算给出具体的说明。这个版面的上部是一个可直接对显示内容进行修改处理的修改显示屏(5)。整个键盘版面可分时工作来分别实现输入用的键盘和版面显示屏作用(在用作版面显示屏时须保留控制键，当然可以不占用版面显示)。这个键盘可用在版面上划写的方式来进行输入。可用汉语拼音输入汉字。按设计，这个键盘装在包含机芯的机架上。机芯含有打印设备、电源、各种集成电路处理器和存储器以及各种磁介质记录元件的驱动机构和接口器件。如将机架看作两个封面夹着的一张很厚的纸，则在第二页的封三之间可夹入打印纸。并且打开封三可进行机器用接口或磁介质记录元件进行的信息交换，当然也可以在封二上安装显示屏以及在封二与键盘间再加入显示版面，这对于多种语言的对照很有用。
为了增加键盘功能可采用组合键技术。由四声键组四个键相邻两两组合(即同时按下)和四键共用可产生五种新的功能，可分别用于单音节词或多音节词的轻声、动宾结构、偏正结构、外来语、黑体字等信息。单词特征键也可组合使用。如数、量两键组合用于输入双音节数量词。用图1所示版面可制造面积为二百乘一百四十平方毫米，厚三十毫米左右的袖珍汉语打字机。内存数万个单词或词组。另外要指出对各种语言的字、单词及其变形的规则编码可建立在设计出类似于美国ASCII码那样的标准信息交换代码的基础上进行，这样可大大减少内存，提高机器对语言文字的处理速度。
图2是一种袖珍日语打字机的键盘版面，可用常规方法进行输入。它将各音图以及浊音、半浊音的平、片假名的输入压缩到由粗线(6)标界的母键内。母键最多可用纵句细线(7)和(8)以及模句细线(9)分成六个子键，用于分别输入音图及浊音、半浊音的平、片假名。当然，采用模糊词汇键盘输入技术的同形字符键或键的两两组合同反用五十一个键再加单词特征键来输入日语，由机器实现模糊词汇到正确合适句子的变换。但这里想以此说明有公共部分的键。在使用这种键盘时只要将子键看作独立的键来用而无需顾虑手指按出键外，因为可设定机器一次至多只对一个键响应，这种功能明确但界限模糊的键是模糊词汇键盘输入技术“模糊”一词的第二层意思。
模糊词汇法可同时输入单词的语法等信息，这对用机器进一步处理文字是极有用的。本发明提出的各种键盘技术可使人们随着键盘操作能力的提高而不断引进新的更强的操作功能。所以是雅裕共赏的，有一种特殊魅力。对于需要最终人工定稿，作者认为这并不费事，反而有助于人集中精力，引起更多的灵感，减少遗忘并提高稿件质量。
权利要求
1.一种以词汇为输入单元的键盘输入及显示方案，用于输入拼音或非拼音文字、图像曲线、数学方程式和计算机程序，其特征是A.对于拼音文字的输入，采用以键盘输入该词汇的每个或部分音节的首字母并且再加上特征字母或者再加上特征符号的方法来实现；B.对于非拼音文字的输入，可以用键盘输入组成该词汇的各个文字的注音的首字符或者用键盘输入组成该词汇的各个文字的第一笔划或者用键盘输入组成该词汇的各个文字的一组同声字符或同形字符中的一个并且再加上特征字符或者再加上特征符号的方法来实现；C.对每个单词及其变形进行规则编码，辟如语法编码，用语法等规则对键入的同键词进行选择并将其变换成文字正确或合适的句子。一种使用上述方案的键盘输入系统，含有键盘和输出设备，包括字母键、笔划键、文字代表键、光标控制键、标点符号键、图像曲线键及打印输出设备，各显示屏可分时工作或相互交换内容，其特征是A.可以按常规方法来进行键盘输入以及对输入的内容加以显示；B.含有单词特征功能键；C.含有词汇分析器，用于对键入的同键词进行筛选并用于将其组成文字正确或合适的句子。
2.如权利要求
1所述的键盘系统，采用动态隐形键盘结构，其特征是含有其上装有一层透明的触摸式键盘的，可更换显示内容的显示屏。此触摸式键盘的内容和各键的相应位置由显示屏来加以说明和限定，并且键盘内容和功能可与屏面内容一起加以改变。
3.如权利要求
1和权利要求
2所述的键盘系统，采用影子键盘显示技术，其特征是含有多重显示屏幕，用以同时在一个屏面上显示输入内容，键盘内容以及手和键盘的相对关系等多种内容。
4.如权利要求
1、权利要求
2和权利要求
3所述的键盘系统，采用辅助屏面显示技术，包括投影和外接显示系统的方式，其特征是含有的各种显示系统，可通过对屏面的全部或局部内容进行放大或缩小，位置变动和改变其色度色彩等方式来对内容进行显示或特写。
5.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3和权利要求
4所述的键盘系统，其特征是含有用于显示已由词汇分析器完成分析的词汇所组成的句子以及由这些句子组成的文章的版面显示屏和用于显示正在由词汇分析器进行分析的词汇模糊符号及其扩展内容以及显示这种分析过程的修改显示屏。包括使用各种彩色液晶显示屏。
6.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3、权利要求
4、权利要求
5所述的键盘系统，采用组合键技术，其特征是A.同时按一个以上的键是允许的，并可以此方式来输入信息;B.不同的键可以有公共部位;C.键盘具有及时显示所使用的键及其功能的作用。
7.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3、权利要求
4、权利要求
5和权利要求
6所述的键盘系统，其特征是含有输入汉语拼音四声的功能键或者其它语言的单词重音键和次重音键。
8.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3、权利要求
4、权利要求
5、权利要求
6和权利要求
7所述的键盘系统，其特征是23个带四声的汉语拼音首字母分别由23个四声键组来输入。
9.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3、权利要求
4、权利要求
5、权利要求
6、权利要求
7和权利要求
8所述的键盘系统，其特征是可以用在键盘上划写的方式来输入文字、符号和图形。
10.如权利要求
1、权利要求
2、权利要求
3、权利要求
4、权利要求
5、权利要求
6、权利要求
7、权利要求
8和权利要求
9所述的键盘系统，其特征是采用语音合成技术来输出有关信息。
专利摘要
本发明利用现代科技的各种最新成果，尤其是电子计算机强大的信息处理能力，结合各种语言的特点设计出最佳化的键盘输入技术——模糊词汇输入法。所输入的模糊信息由计算机整理成正确文字表达的句子。对汉语用输入汉语拼音首字母加四声等方法来输入，每字的平均击键数少于两次；对英语用输入音节首字母等方法来输入；输入速度基本与思维同步。本发明还给出了一系列先进的键盘技术和一台袖珍汉字打字机实施例。
文档编号G06F3/023GK86102518SQ86102518
公开日1988年3月23日 申请日期1986年9月10日
发明者施国梁 申请人:施国梁导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan