CN101138156A - 变形减少的可打字性优化多义键盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变形减少的可打字性优化多义键盘。该多义键盘对于熟练用户和初学用户而言都是充分可打字的并且类似于常规键盘。键的布局包括键(5101－4523)的数量减少以及将多个字母放置在各个键(5101－4523)上，以在不过度损害文本输入能力的情况下实现键盘大小的减小。

Description

变形减少的可打字性优化多义键盘

技术领域

本发明总体上涉及基于多义键盘的计算机化文本输入系统，更具体地说，涉及变形(distortion)减少的可打字性(typability)优化的多义键盘。

背景技术

导言

对改变的第一反应是拒绝。为了改善键盘的可用性，可能需要改变其外观。但是，将键盘改变得与熟悉的设计不同，会使该键盘第一眼看上去可用性较差。感觉上的可用性和实际可用性是不一致的。因此，存在一种长期感觉到的但未表达出的需要：设计出这样键盘，该键盘尽管新颖，但由于其与公知可用的产品类似，而被认为是可用的。虽然在引入许多新技术时引起了类似的不安，但本发明对多义键盘这一具体领域中的问题给出了解决方案。在此公开的是多义键盘设计，其相对于常规设计的新颖之处在于其具有改善的可打字性，但相对于常规设计具有充分最小化的变形，该多义键盘设计对于新用户易于上手和实践。

为了使变形最小化，必须适当地定义、测量和控制变形。同样，为了使可打字性最大化，必须适当地定义、测量和控制可打字性。为了实现本发明的目的，引入了针对变形和可打字性二者的新措施。示出了如何使用这些新措施和现有技术措施将变形最小化和可打字性最大化二者协同结合。这给出了制造对初学用户和高级用户都有吸引力的装置的未预料到的结果。

本发明介绍了一种新颖类别的装置，其具有可接受的布局变形和可接受的可打字性，其中这两个方面都足够重要从而需要在这两者之间折衷。现有技术方法仅寻求针对一组约束或另一组约束进行优化，于是，仅考虑了布局变形或可打字性的某些方面。在出现所依赖的授予Gutowitz的美国专利6885317(通过引用将其并入本文，下文称为Gutowitz′317)之前，在文献资料中没有提出过：将布局变形和可打字性联系起来，同时被优化的会少得多，如本发明所教导的。

本发明教导如何构建这样的装置，该装置把使可打字性最大化的教导和使变形最小化的教导协同加强。因为变形是心理特性而非物理特性，所以测量变形或使变形最小化尤其是高度非显而易见的。对装置的初始印象(设计通过其外观所传达的可用性前景)对于装置的商业成功而言至少与装置在使用时的实际可用性一样重要。寻求增强可打字性而不限制变形的设计一般不会成功。例如，尽管Dvorak键盘(图3C)大大鼓吹并宣称相对于占优势的qwerty键盘具有改善的可打字性，但是并不成功。该失败可能要追溯到这样的事实：Dvorak没有试图抚平他的键盘和常规键盘之间的割裂。

由于现有技术键盘的设计者或者盲目地坚持常规，或者激进地改变常规，所以迄今还没有什么教导过我们将可打字性优化和变形约束结合起来或者如何进行这种结合。虽然现有技术设计者关注初始产品采用或者关注针对熟练用户的性能，但是一产品如果想获得真正的成功，必须关注这两方面。本发明教导如何以系统方式寻求改进键盘的商业成功。

尽管我们关心装置的外观，但我们的发现处于工程领域而非美学领域。我们寻求设计得感觉舒适和熟悉，而不是感觉美丽。为了实现这些工程目标，引入的几个新颖措施，这些措施在计算布局的物理特性时捕获“变形”的直观意义。借助这些措施，可在可选布局的空间中搜索以寻找满足设计约束的布局。

迄今为止，在多义键盘设计中考虑的最早时期是发现期(Gutowitz和Jones的美国专利申请10/415,031)。在发现期内，用户对装置进行实际操纵。在前发现期(设想人们是否喜欢使用该装置的时期)，装置的外观是关键的。前发现期是本发明的主要关注点。

定义和基本概念

本节收集了在下文的详细说明中将会使用的词语和概念的定义。

语言。给出一组符号，人们可以构建符号的序列，并向这些序列赋予概率。该组符号、符号的序列和分配给这些序列的概率在本文中将被称作语言。为讨论起来清楚并且不限制本发明的范围，我们将提到的语言是书面自然语言(如英语)，尽管为了具体化，我们可能会将符号称为“字母”或“标点”，但本领域的普通专业人员应该理解，在此讨论的符号可以是任何离散单位的书写，其包括标准符号(如汉语表意字)或发明的符号(如以前被称作Prince的艺术家的名字)。

多义编码。多义编码在本领域中是众所周知的。在美国所使用的标准电话键盘上有12个键，其中10个键编码有一个数字，并且这些键中的几个键(通常是8个键)还编码有按字母顺序排列的3或4个字母。这些分配产生了多义编码，我们将其称作标准多义编码(SAC)。该编码是abc def ghi jkl mno pqrs tuv wxyz。

去多义的方法。由于以多义编码在每个键上都编码了几个字母，所以必须使用某些去多义的方法来决定这几个字母中的哪一个是用户想要的。去多义的方法通常是软件，该软件基于用户的先前输入和语言学信息数据库来预测用户想要的字母序列。

常规键盘。针对拉丁字母表，主要存在三种广泛使用的标准键盘：qwerty键盘及其相近的变型，以及具有上述标准多义编码的12键电话键盘。其他书写字母具有其他键盘，并且应该理解，这里所述的任何装置或方法同样适用于针对其他书写字母的那些键盘。

布局。布局是字母相对于键的分配，其中这些键呈某种空间排列。当不会产生混淆时，可以可互换地使用键盘和布局这两个词。

布局变形。在本公开中，我们关心一对键盘：常规键盘和变形键盘，该变形键盘是通过将一些字母移离其在常规键盘中的位置而从常规键盘导出的。布局变形是常规键盘和导出键盘之间的差异。存在两种主要类别的布局变形：次序变形和划分变形。

次序变形。布局的次序是通过键盘键入了字母的语言的读取者读取键的标注的次序，例如英语通过qwerty键盘利用拉丁字母来键入，并且从左到右、从上到下地读取键盘：qwertyuiopasdfgh…。次序变形是字母的从其按此顺序的常规位置的移位。

划分。整数n的划分是一整数集合，该集合中的元素之和等于n。通常，给定的整数容许多种划分，例如整数5具有划分3∶2，但还具有划分2∶2∶1。用于生成整数的所有划分的算法对于本领域技术人员是公知的。存在划分的与本公开有关的各种特性，其中的一些特性在下面立即定义。

尽可能均匀。大多数现有技术编码使用尽可能均匀(even-as-possible)的划分。也就是这样的划分，其中尽可能给出与要编码的字母数相关的键数，每键的字母数是相同的。尽可能均匀可简写为EAP。

行变形。大多数常规键盘包括按照具有可辨认的行和列的规则的(通常为蜂窝状的)阵列组织的键。如果在新的布局中将一字母从其常规行移离，则新的布局具有行变形。列变形按照相同的方式定义。

范围。划分的范围是对尽可能均匀属性的一般化。划分的不规则性被定义为分配给任意键的字母的最小数量和最大数量之间的差。如果常规键盘是每个键具有一个字母的非多义键盘，则在直觉上，变形键盘的不规则性越低，感觉到的键盘变形就越小。

主导类别。针对键上字母进行的划分的主导类别是具有相同数量的字母的最大数量的键。因此，针对键上字母进行的划分(4，3，3，1)的主导类别是各自具有3个字母的两个键。在直觉上，主导类别相对于划分中的键的总数越大，键盘就越规则。两种划分可具有相同的范围，但在主导类别中具有不同数量的键。

姿势变形。布局变形可针对以下条件进行分类：将字母从其在常规键盘中的位置移动到变形键盘是否改变了用来键入字母的姿势以及改变到什么程度。例如，交换qwerty键盘上的字母q和a不会对使用哪个手指来键入q或a产生影响，因此，虽然该交换确实改变了手指为了键入该字母而必须移动的距离，但该交换是等手指的(equi-finger)。在qwerty键盘和变形键盘中，q和a都是由触摸打字员用左手小指键入的。

可打字性。可打字性指的是输入文本所需的工作或时间。多义键盘的工作的常用量度是kspc(每字符的平均击键数)。输入文本所需的时间量无法与kspc简单相关。为了输入文本，必须进行除了按压键之外的各种处理，并且这些处理耗费时间。例如，如果使用基于词的去多义方法，并且多于一个的词对应于输入想要的词所使用的击键序列，则需要时间进行检查并从可能的候选项中选择想要的词。

击鼓效应。击鼓效应(drumroll effect)是与输入文本所需的时间有关的可打字性约束。一般而言，并不是所有的击键都占用相同的时间量。例如，如果利用不同的手指键入一序列中的一对字母的每一个，则该序列输入得可能比使用同一手指来键入它们的情况更快。在第一手指输入第一字母的同时，第二手指可移动到要输入第二字母的位置。因此，第一次击键和第二次击键在时间上重叠。该重叠被称作击鼓效应。

费茨法则。费茨法则(Fitts’s law)是在打字研究中使用的数学模型，该打字研究根据键的大小和键之间的距离来估计进行击键所需的时间。该距离越长，时间就越长，并且键越大，时间就越短。

位阻。该技术术语是从化学领域借用来的。它指的是自由移动对象之间的阻碍，由于这些对象占据空间的这一事实，当这些对象彼此接近时其移动受到阻碍。当键的大小与敲键所使用的手指或拇指的大小相比较小时，必须考虑位阻。位阻效应会改变击鼓和费茨法则分析二者的结果。

交互机制。交互机制是用户用来与键盘进行交互的物理手段。例如，电话键盘通常用一个手指或一个拇指或两个拇指来敲击。使用哪种交互机制可能取决于许多因素，这取决于用户的经验和/或用户在进行文本输入时所从事的其他活动，例如，一只手握着咖啡杯会阻碍用户使用她本来喜欢的两拇指交互机制。一些可打字性测量法依赖于交互机制，而其他测量法不依赖于交互机制。

去多义软件。当在一个键上有多于一个的字母时，需要某种手段在任何给定时间选择用户想要的那个字母。该选择可以是机械的(例如，击键一次是第一个字母，击键两次是第二个字母，…)，或者可根据算法来确定该选择，该算法根据上下文和语言统计来猜测想要什么。这样的软件被称作去多义软件。

Next(下一)功能/键。如果当前显示的词不正确，则基于词的去多义系统使用“Next”功能以允许用户改变显示的词，如果当前显示的字母不正确，则基于字符的系统使用“Next”功能以允许用户改变显示的字母。这些功能被统称为“Next”功能，并且执行该功能的键被称为“Next”键。

变形最小的可打字性优化的键盘。如果具有给定值变形的键盘是关于可打字性约束的最好键盘之一，则该键盘被视为关于可打字性约束进行了优化，并且该键盘基本上具有给定值的变形。例如，设可打字性约束为查找错误率，并且设变形量度为将变形键盘映射到qwerty键盘的成对交换的数量。如果变形的限制是5个成对交换，则变形限制为5的优化键盘是变形为5或更小的所有键盘中具有最佳查找错误率的键盘之一。

附图说明

图1)产品采用的阶段。

图2)一些相关现有技术的概要。

图3)Dhiatensor键盘和Dvorak键盘的表示。

图4)qwerty、azerty、5列qwerty和斯拉夫语(Cyrillic)常规键盘的表示。

图5)Gutowitz′317的保留次序变形和不保留次序变形的布局。

图6)Matias的美国专利第5,288,158号的半qwerty键盘。

图7)基于多义键盘的可打字装置的框图。

图8)示例性可打字性约束的图表。

图9)如由Gutowitz′317所定义的触摸可打字性区域和有效键数。

图10)Gutowitz的美国专利第6,219,731号的基于字符的去多义的示例性每字符击键数结果。

图11)与划分有关的示例性外观变形约束的图表。

图12)与次序有关的示例性外观变形约束的图表。

图13)与划分有关的定量变形量度的设计的图例。

图14)遵循Gutowitz′317的针对各种列数的尽可能均匀qwerty类键盘布局。

图15)示例性姿势变形约束的图表。

图16)一种用于产生变形减少的可打字性优化的键盘的方法的流程图。

图17)例示了可打字性和变形的权衡的实施方式的概要图表。

图18)产生用于电话键盘的、变形减少的实际可打字性优化的键盘的示例性方法的流程图。

图19)具有给定值的布局范围且无次序变形的最佳布局的有效键数。

图20)与图19的点相对应的布局。

图21)作为次序变形的数量的函数的有效键数的分布。

图22)应用图18的方法的结果的概要。

图23)应用图18的方法的示例性最佳结果。

图24)将图18的方法应用于5列qwerty类键盘的结果。

图25)具有一定范围的次序变形的5列qwerty类键盘。

图26)示例性导航键盘的图。

图27)导航键盘的保留了字母次序的布局。

图28)导航键盘的保留了qwerty键盘次序和两拇指姿势的布局。

图29)导航键盘的概念差别布局。

图30)导航键盘的保留了电话键盘行的布局。

图31)由拇指尺寸/键尺寸的比率大而引起的位阻的图例。

图32)应用击鼓约束来评价两键布局。

图33)借助符号增殖针对位阻进行击鼓优化的实施例。

图34)用于方向盘的保留了姿势的qwerty类布局。

图35)针对两个不同交互机制同时进行了优化的键盘可打字性的可打字性分布。

图36)针对两个交互机制同时进行了优化的示例布局。

图37)对变形的预测补偿的流程图。

图38)用于游戏装置的和弦(chording)/多义编码的第一示例性实施例。

图39)用于游戏装置的和弦/多义编码的第二示例性实施例。

图40)可打字性被优化并且外观变形被最小化的和弦/多义编码布局的示例性实施例。

图41)例示了划分变形和次序变形的协同效果的表。

图42)可变布局键盘族的一部分示例性实施例。

图43)可变布局键盘族的一全尺寸成员。

图44)现有技术的数据装置和根据本发明的数据装置的比较。

图45)基于上下文的去多义的键盘的示例性实施例。

图46)链接/解开机制的示例性实施例。

发明内容

本公开通过建立就产品采用阶段来说的框架而开始。然后，本公开借助许多实施例来解释变形和可打字性的意义，并且示出如何对这二者进行测量。

作为示例示出了许多非限制性实施方式，以说明本发明的范围。该范围并不受所讨论的可打字性或变形的种类的限制，在各个实施方式中使用的可打字性约束和变形约束的特定群集是为了例示如何将迄今为止的这些分离的概念协同组合起来。可将多于一种的可打字性和多于一个类型的变形进行组合，并且也可以与没有在这里讨论的其他类型的变形和可打字性进行组合。揭示的原理在很一般的设置下起作用，允许本领域技术人员将会理解的许多变型。这里讨论的非限制性实施例仅仅是为了例示，本发明的真正范围要根据所附权利要求来理解。

发明目的

一个目的是创建针对产品采用过程的多于一个的阶段进行了优化的多义键盘。

一个目的是相对于可打字性约束对键盘进行优化，该可打字性约束包括但不限于：查找错误、qwerty错误、有效键数、每字符击键数、击鼓概率、有效击鼓概率、费茨法则、吞吐量、健壮性以及语言一般性。

一个目的是相对于与划分有关的外观变形约束对键盘进行优化，所述与划分有关的外观变形约束包括但不限于：尽可能均匀、每键的字母的最大数量或最小数量、范围、主导类别、左右对称性、上下对称性以及单调性。

一个目的是相对于与次序有关的外观变形约束对键盘进行优化，所述与次序有关的外观变形约束包括但不限于：读取次序、行受限读取次序、列受限读取次序、外部加权、行受限字母移动、列受限字母移动、距离受限字母移动、字母移位的数量以及字母交换的数量。

一个目的是使外观变形与适合用于优化方法的可量化数学模型相关联。

一个目的是相对于姿势变形约束对键盘进行优化，所述姿势变形约束包括但不限于：同一手指、对称手指、同一只手、邻近手指及同一姿势类别。

一个目的是示出如何产生和使用变形减少的可打字性优化多义键盘。

另一目的是给出针对可打字性进行了优化的外观变形优化多义键盘。

另一目的是给出针对可打字性进行了优化的姿势变形优化多义键盘。

另一目的是给出针对击鼓效应可打字性进行了优化的变形优化多义键盘。

另一目的是给出基于概念差别的布局。

一个目的是给出关于手指阻碍进行了优化的键盘。

另一目的是给出针对多于一个的可打字性量度进行了优化的多义键盘。

另一目的是给出将常规键盘映射到电话键盘同时优化可打字性并减少变形的实际解决方案。

另一目的是给出针对多于一个的变形量度进行了优化的多义键盘。

一个目的是给出适合诸如方向盘或手杆(handle bar)的紧握对象的具有优化的姿势变形的多义键盘。

另一目的是给出适合导航键盘的具有优化的姿势变形的多义键盘。

另一目的是给出用于基于字母次序的导航键盘的多义键盘。

另一目的是给出用于基于字母次序并与电话键盘行兼容的导航键盘的多义键盘。

另一目的是给出针对与包括三个行和1至9个列的键盘兼容的可打字性进行了优化的外观变形优化多义键盘。

一个目的是给出针对可打字性进行了优化并与电话键盘兼容的外观变形优化多义键盘。

一个目的是给出具有两个字母键的变形优化键盘。

一个目的是给出容易解释和记忆的布局变形键盘。

一个目的是给出针对多于一个的交互机制进行了优化的键盘。

通过下文对本发明的详细描述，另外的目的将变得明显。

具体实施方式

导言

图1给出了本发明的概览，示出了本发明的各方面是如何与用户的产品采用过程的成熟度阶段相关的。

遇见。在遇见阶段，用户尚未使用该装置，而只是看到它(可能是在照片里看到)。用户可拥有的使用该装置的仅有体验是他或她的关于该装置使用起怎么样的心理预测。我们将该心理预测称作初始感知可用性。初始感知可用性将基于用户已拥有的针对类似装置的实际体验。本发明所基于的发现之一是：当从常规布局的布局变形被最小化时，初始感知可用性可被最大化。

发现。在发现阶段，用户开始操作该装置，并尝试着使用它来输入文本。研究表明，用户通常仅进行几次输入文本的初始实验，如果这些最初的实验不被看好，即，如果该装置看起来难以使用、没有给出预期的结果或者“感觉不好”，则用户会放弃该装置。因此，关键的是，去多义软件不能产生太多错误，否则会在该阶段使用户迷惑。去多义软件产生的错误数量部分地与布局有关。给定一具体的去多义方法，可修改布局以减少错误数量。本发明的一方面要解决出现的以下设计问题：为了减少去多义错误而对布局进行的修改通常降低了初始感知可用性，这是由于这些修改使键盘布局从其常规形式变形。因此，为了在发现阶段成功而进行的优化会与为了在遇见阶段成功而进行的优化相冲突。

学习。在学习阶段，已决定采用该装置的用户开始进行掌握，通过持续练习而寻求文本输入的速度和准确性。好的去多义(首先在发现阶段具有重要性)仍然重要。通过对比，初始感知可用性已相对减弱，因为用户现在的感觉基于对该装置的实际使用。由于通过长期使用常规设计而对于用户根深蒂固的运动姿势继续起作用，所以常规设计的影响仍然残留。与学习骑自行车受到已经学会的行走运动模式的影响同样的是，从常规键盘到基于常规键盘的新颖键盘的任何姿势保留将会加速对该新颖键盘的学习。因此，本发明的另一方面提供了这样的键盘，该键盘使操作常规键盘所使用的姿势变形最小并且还关于去多义机制进行了优化。

熟练。在熟练阶段，不仅初始感知可用性已被使用该装置的实际体验所替代，而且常规姿势已被修改或被针对新键盘而采用的姿势替代。新键盘的用户可形成与该装置的交互机制，该交互机制与其所基于的常规交互机制几乎没有关系。本发明的另一方面以如下方式执行熟练交互机制优化，该方式与为了改善在开发的较早阶段的用户体验而设计的优化的割裂最小。

遇见阶段、发现阶段、学习阶段和熟练阶段与陷入浪漫的阶段(大致为初见、调情、求爱、结婚)相似。该类比是恰当的，因为用户会形成与他们的键盘进行交互的非常根深蒂固的模式，并且还基于如下标准来选择会使用哪些键盘，这些标准与对于在浪漫关系的后期阶段取得成功而言关键的标准相当不同。

通过例示的实施例所教导的以及在所附权利要求中所要求的是将针对多于一个级别的键盘采用进行的优化协同地结合起来的一组装置。本公开寻求使本领域的普通技术人员明白如何在针对一个阶段的优化和针对另一阶段的优化之间进行平衡，从而得到都可能被采用并且一旦被采用将有效地工作的键盘。

应该理解的是，仅执行针对一个阶段的这种优化将会更容易。可选出对于各阶段都最佳的键盘。但是，学习键盘是指学习快速输入符号的运动反射，如果要中途改变键盘，则必须重新学习这些姿势。此外，典型的硬件键盘不允许将字母相对于键的分配容易地重新排列。因此，本发明解决了一个困难且此前未感觉到的问题。

现有技术

转到图2，我们发现了选择的相关现有技术键盘的图表。

qwerty键盘(图4A)是常规键盘布局的原型。它被很好地制定为英语世界里的常规，并且其他拉丁字母语言通常使用作为qwerty的接近变体的常规键盘。在图4B中示出了一个示例，即法国使用的azerty键盘。尽管这些其他键盘可认为是qwerty键盘的变形，但它们不是多义键盘，并且它们没有针对可打字性进行优化。针对其他字母存在其他常规键盘，如针对斯拉夫语字母的图4D的键盘。

Dhiatensor键盘(图3A和图3B)是相关的，因为它是针对两指交互机制进行了优化的键盘的早期示例。字母从中心向外并从底行向顶行按概率次序放置。Dhiatensor键盘不是多义键盘，并且它不是常规键盘的变形。事实上，该键盘是在存在针对打字机键盘布局的良好制定的常规之前设计的。

Dvorak键盘(图3C)针对8指交互机制进行了优化。它寻求使手指为键入最常用字母所必须行进的距离最小化。Dvorak键盘不是多义键盘，并且它不是最小化的变形。尽管在发明Dvorak键盘的时候qwerty已被良好地制定为常规，但是Dvorak在其设计中没有试图保留该常规的任何部分。

图6的Matias的半qwerty键盘(美国专利第5,288,158号)是姿势变形有限的键盘。它试图通过将qwerty键盘“折叠”成一半，来保留来自qwerty键盘的打字姿势，从而在qwerty键盘上用给定手指键入的字母在半qwerty键盘上用相同的手指键入(尽管可能用不同的手)。半qwerty键盘不是多义键盘，并且它没有针对可打字性进行优化。

通过引用在此并入的、从本申请的申请日起许可的美国专利申请Gutowitz 09/856,863在下文中将被称作Gutowitz′317。Gutowitz′317为在这里提出的多个新发明构思提供了背景。该公开介绍了qwerty类的划分变形键盘和次序变形键盘，探究了尽可能均匀布局和非尽可能均匀布局的优点，并且提供了对每键两个字母的布局的关注。在图5中示出了来自Gutowitz′317的一些示例实施方式。图5A示出了用于电话键盘的常规字母顺序布局的划分变形版本。图5B示出了在7列上的qwerty类布局，每行分配有字母的键的数量单调减少，具有用于优化可打字性的划分变形。图5C示出了具有划分变形和次序变形的在7列上的qwerty类布局。在该图中示出的次序变形的数量(8)与该本公开中所认为的“近qwerty”布局相比相当的大。该布局也不遵守将在下文详细讨论的其他次序约束(如键盘名称约束)。

图4C的5列qwerty键盘是尽可能均匀的qwerty类键盘。该布局被美国专利5661476和6295052以非多义方式使用。如刚才提及的，针对(包括尽可能均匀和非尽可能均匀的)qwerty类键盘使用多义编码是由Gutowitz′317首先提出的，并由Research In Motion公司在商业环境下用在其型号为7100x的电话中。该尽可能均匀布局表现出严隔的划分约束，因此留给与可打字性约束进行权衡的裕度不大。如下文将讨论的，5列设计实现了这样的布局，该布局的可打字性比图4C的尽可能均匀布局高得多。

尽可能均匀的qwerty类多义键盘和外观变形

Gutowitz′317包括了尽可能均匀和非尽可能均匀的多义键盘。尽可能均匀是测量外观变形可根据的基础。直觉上，尽可能均匀的多义键盘具有相对较低的外观变形，这是因为它们所基于的常规键盘是平凡地尽可能均匀的(因为每个键刚好只有一个字母)。要成为qwerty类，被减小的键盘应该优选地：a)在各行中具有与qwerty相同的字母，以及b)随着行从顶到底地增加，具有字母的键的数量单调减少。图14中示出了列数变化且单调减少的一些实例尽可能均匀键盘。

由于针对给定数量和排列的键存在一个或非常少的尽可能均匀布局，所以在该组尽可能均匀布局上针对可打字性进行的优化是平凡的(trivial)。被本发明认识到并随后解决的困难问题是限制非平凡级别的变形，然后在遵守该限制的同时对可打字性进行优化。只要变形键盘保持的从常规键盘的变动小，消费者就有望接受该键盘。即使该变动保持得小，该计巧也会使可打字性最大化。从图14可看到，第一个尽可能均匀布局(其恰好实现了最小级别的触摸可打字性(Gutowitz′317的A级触摸可打字性))是4列布局。利用3列键盘实现触摸可打字性十分重要，因为这中键盘是极其普遍的。下面将回到该问题。

方法

在该节中，我们将讨论本发明所关注的两个主要特性：可打字性和变形。

可打字性

可打字性是指当使用多义键盘输入文本时影响文本吞吐量的特性。每个字符需要多少次击键？系统产生了多少错误？当用户出错时系统如何响应？可打字性特性源于键盘与去多义软件进行的交互。回顾一下，基于多义编码的可打字装置具有三个主要部件。参照图7，我们看到描绘出这些部件的框图。多义键盘701向去多义软件702发送击键，去多义软件702尽可能好地将击键序列解码为文本，并将该文本发送到输出703。

存在影响通过图7中描绘的装置的文本吞吐量的许多因素。在图8的图表中列出了这些因素中的一些。一些因素仅与键盘有关，例如按下键的难度，而一些因素仅与去多义系统有关，诸如在基于字典的系统中的字典中的词的数量。我们经常关注由键盘与去多义系统的交互引起的特性，如查找错误。查找错误是基于词的去多义系统猜测出错词(用户不想要的词，但该词具有与用户想要的词相同的击键序列)的比率。该特性既依赖于去多义系统又依赖于键盘布局。

为了帮助理解键盘布局是如何与可打字性相关的，我们将快速回顾基于字符的去多义方法和基于词的去多义方法以及其可打字性的量度。在Gutowitz的美国专利第6,219,731号和Gutowitz′317中更详细地包含了该材料，通过引用将这两者并入于此并依赖于它们。具体来说，Gutowitz′317定义了针对基于词的去多义系统的可打字性的几个量度：显著查找错误、查询错误、有效键数和A、B、C级的触摸可打字性。有效键数为n的去多义系统的性能与可在具有n个字母键的键盘上(如果可将这些字母任意地分配给键以使可打字性最大化的话)所实现的最佳性能相同。在我们将在这里考虑的所有情况中，不能将字母任意地分配给键。实际上，我们在这里关注的是使在严格约束下的布局尽可能地接近给定布局。因此，我们将讨论的布局的有效键数将大大少于它们拥有的字母键数。图9中示出了取自于Gutowitz′317的有效键数与A、B、C级的触摸可打字性之间的关系。

针对基于字符的预测，可打字性的更相关的量度是每字符的击键数。在这些系统中，用户按下键，然后使用Next键，按照给定其他输入字母的先前定义上下文的情况下的似然性顺序，推进分配给该键的字母的次序。在Gutowitz′731中，给出了现在的图10，其示出了作为字母在词中的位置的函数的预期的每字符击键数。这是针对两种系统进行的：基本上在所有蜂窝电话上可得到的标准非预测性多次敲击系统、和Gutowitz′731的预测性的基于字符的去多义。

基于词的去多义和基于字符的去多义仅是基于上下文的去多义的更一般性框架的方面，如在Gutowitz′317中所讨论的。各个子类型的去多义可具有最适用于其的对应可打字性量度。具体来说，如在Gutowitz′731中所指出的，即使对于本领域中技术差的人员，将词完成或短语完成添加到任何没有词完成或短语完成的现有文本输入方法中也是显而易见的。如果将词完成或任何其他特性增加到现有的基于文本的方法中，则也需要对在这里描述的定量量度进行修改以考虑该新特性，修改没有越出本发明的范围。

1.0.1对变形进行测量和建模

在全文中，我们将使用qwerty键盘作为示例常规键盘。应该明白，该讨论同样适用于任何其他常规键盘。常规的qwerty键盘的特性在于：

1)每键有1个字母；2)随着行从顶到底变化，分配有字母的键的数量单调减少。

最小变形键盘将具有键上的字母的尽可能接近于此的分布。最大变形键盘将具有键上的字母的尽可能远离于此的分布。

一般而言，我们会考虑在各行中具有不同数量的分配有字母的键的布局。但为了简化本示例性的讨论，进行进一步的限定：3×3阵列中的每个键具有分配给其的至少一个字母。

下一步是将数值量度指定给变形的量。有各种方式来这样做。为了有效，选择的量度应该是要优化的感觉或交互约束的良好模型。数学建模领域的技术人员应该理解，必须将模型和现象区分开。在外观变形的情况下，现象是心理上的：感觉基准常规键盘和变形键盘相似到什么程度？科学方法领域的技术人员将知道如何在实验室中对该现象进行测量，数学建模领域的技术人员将知道如何构建该现象的数学模型。根据该数学模型，可以比通过直接心理研究更快速地进行用于执行所需变形最小化的计算。类似地，人与键盘交互的科学观察、针对手的解剖学和生理学的测量等引导科学方法领域的技术人员得出在打字时使用的姿势的描述。实际上，存在大量关于该主题的文献。根据这些实验和文献，数学建模领域的技术人员可得出姿势变形的模型。在本公开中讨论的模型和得到的优化键盘是针对其能力而选出的非限定性实施例，用于教导本领域技术人员如何产生和使用变形有限且可打字性优化的键盘。

为了进行说明，现在将考虑直觉上“看起来尽可能地像qwerty布局”的一些变体数值模型。

考虑两种量度：

1)D＝变形＝键上字母数减1在所有键上的总和。

2)D＝变形＝键上字母数的平方在所有键上的总和。

图13中例示了两种极端情况。图13A的变形D根据量度1)为17，而根据量度2)为18²+8×1＝332。存在具有相同变形的8个其他布局，这些布局在键2至9上具有最大数量的字母，在其他键上每键具有一个字母。图13B中示出了就均匀性而言的另一极端情况，除了有一个键具有两个字母之外，其每键具有3个字母。根据量度1)，图13B的变形为8*2+1＝17，根据量度2)，变形为8*(3²)+2²＝76。换言之，量度1)就变形而言对图13A和图13B不加以区分；图13A和图13B中的每一个具有相同数值的变形(17)。可是，对大多数人而言，图13B比图13A更类似qwerty。这表明量度2)比量度1能更正确地表示对qwerty相似性的感觉。量度2给图13B的变形值(76)比它给图13A的变形值(332)更低。

利用量度2)，图13C的值为78，其大于图13B的值76。可是，图13B看起来没有图13C更类似qwerty。其原因在于在图13B中，有几个字母没有像它们在完整qwerty键盘中那样处于相同的行上，而在图13C中，它们在相同的行上。这表明要对量度进行修改，例如对不在正确行中的字母减分，

${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{keys}}{L}_{\mathrm{key}}^2+5*{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{letters}}G\left(l\right),$ 其中L_key是键上的字母数，如果字母l没有像它在qwerty中那样处于相同的行中，则G(l)为1，否则为0。针对图13A、图13B和图13C，这将分别给我们值402、96和76。这是这些布局的较好排名，因为它较好地符合我们对变形的感觉。

要再次强调的是，这里使用的量度表示示例性实施例。它具有以下优点：简单且通过它们的直观感觉变形来正确地对这些键盘进行排序。可在适当的地方使用任何合理的(在符合现实的意义上的)变形量度。

可进行心理学测试来确定比在这里所考虑的简单模型更符合人的感觉的功能模型。更精确的模型不会改变本发明的范围，只会改变分配给键盘布局的数值。在这样的心理学测试中，将各种布局呈现给大量对象许多次，并且让参与者从一组布局中选择他们认为更类似qwerty的那些布局。

一般而言，我们可以(至少)区分两种类别的布局特性，它们可能是人的相似性感觉的定量模型的构成部分：与划分有关的特性和与次序有关的特性。图儿中列出了一些例示的与划分有关的特性，图12中列出了一些例示的与次序有关的特性。划分特性必须处理键上的字母分布。而与次序有关的特性涉及各字母在常规布局中所表示的字母常规次序中的位置。

现在将更简要地回顾一些示例性约束，利用本发明的教导可应用这些约束来设计有用的键盘。鉴于本公开，应该明白如何应用这些或其他约束在遵守这些约束的同时对可打字性进行优化。

第一组约束适用于外观变形。第二组约束适用于姿势变形。我们将考虑显示这些约束与各种交互机制以及可打字性量度的组合的各种示例性实施方式。

这些改变的实施例旨在表明，根据本发明的教导可将任何给定组的变形约束或可打字性量度进行组合。选择这些实施例，以说明本发明的各个方面。有鉴于此，本领域技术人员应该清楚地领会中间设计或混合设计。

划分变形

图11中示出了示例性划分变形。这些特性与键盘的视觉平衡和协调性有关。例如，划分的范围、键上字母的最大数量和最小数量之间的差描述了均匀特性。与划分有关的特性的优点在于它们是布局的易于测量的方面。该方面对于相似性的心理感觉是否重要是心理测试的事情。从本发明的观点来看，重要的是本领域的技术人员可使用这些或其他量作为开发数学模型的手段。该模型继而可用作对可选布局的空间进行筛选的基础，以试图根据在这里识别的关键因素(可打字性和变形)来识别最佳的那些布局。在下文给出的示例性实施方式中，我们将考虑可以如何使用这些量中的一些来产生有用的键盘。在思考了这些示例之后，本领域的技术人员将能够单独地或结合地使用其他测量，来选择具有良好可打字性和外观特性的键盘。

次序变形

次序变形是从键盘读取符号的次序的变化。为了对此进行定义，我们必须制定键盘的常规读取次序。自然书写语言通常具有优选的读取次序，用来写该语言的键盘继承了该读取次序。英语是从左向右、从上向下读取的，并且通常按照相同的方式读取qwerty键盘。名称“qwerty”来自于读取键盘的头六个字母。Hebrew键盘是从右向左读取的。

有一些例外。图3A和3B的Dhiatensor键盘是从左向右、从底行向顶行读取的，这产生了名称“Dhiatensor”(按该读取次序的头几个字母)。标准多义编码的“abc”键盘是从左向右、从顶行向底行读取的。一给定键盘可能容许多种读取，如多个名称所表明的。针对“qwerty”键盘的主导常规是从左向右、从顶行向底行。然而，(Neuman，Alfred.1964)建议从右向左、从顶行向底行读取键盘，这得出了名称“poiuyt”。若该提议成为常规，则根据本发明的教导，应该按该次序保留这些字母，除了“qwerty”以外或代替“qwerty”。可按qwerty和Neuman次序读取图6的半qwerty键盘。

图12给出了与次序有关的一些例示的外观次序约束的图表。将使用这些约束中的一些来形成下文的本发明的实施方式。各个约束可以是用于量化感觉到的变形的模型的组件。例如，研究表明，如果词的第一个和最后一个字母是正确的，但该词的内部字母被改变，则有很高的概率人们仍可以读出该词。如果对常规键盘的读取有相同的特性，则模型给予在键布局的边界处发生的变化的权重可能高于给予中心处发生的变化的权重。

姿势变形

姿势变形对于实际使用键盘而不是仅看着它们的那些人是重要的。经训练在qwerty上触摸打字并试图在接近的变体(如在法国使用的azerty键盘(图4B))上进行触摸打字的任何人都熟悉姿势变形的效果。由于一些字母已从它们的“正确”位置移离，所以键入这些被移动的字母所用的姿势不再给出正确的结果。当azerty触摸打字员试图使用qwerty键盘时，他们体验到相同的效果。azerty相对于qwerty的变形既是外观变形也是姿势变形。在多义键盘上，可以使外观变形，而不使姿势变形。例如，在标准电话键盘上，将字母A、B和C分配给键2。键入这些字母中的任何一个需要相同的姿势：伸手打2键。如果按相反的字母次序将该键标示为CBA，则外观将被改变，但姿势未改变。

关于姿势的优化不仅必须考虑键盘的外观，而且必须考虑用户与键盘进行交互的方式。该交互方式将被称作交互机制。在图15中示出了例示的姿势变形约束的图表。

多大程度的姿势变形是可以接受的？

azerty对于qwerty打字员而言最初有点难以触摸打字，但是最初感觉azerty与qwerty打字员使用的qwerty足够类似。通过对比，每个人立即认识到：没有经过练训的话，qwerty打字员不能对Dvorak进行触摸打字。这表明，存在使无经验消费者不失去兴趣所容许的某外观变形非零阈值。本发明的一方面的目标是利用该小的裕度来实现可打字性的改善。不可过度强调的是，现有技术革新的大多数商业失败是由于没有认识到该变形限制，更不用说遵守该变形限制了。

在azerty-qwerty变形中，有5个字母被移位。所有这些都是涉及等手指或近等手指移动的改变。字母移动中的四个被表示为两个交换。得到的经验可能是：如果要不经训练地立即使用键盘(可能有打字错误)，则5个重要姿势改变是所允许的姿势变形的上界。需要进行心理学研究以给出比根据现有技术的思考而得到的这个边界更好的边界。

对变形的符号表示

回想起本发明要解决的问题是使变形对消费者对于新键盘产品的接受程度的负面影响最小化。基本的实现方法是，如果可简单地用符号表示变形，则可以使变形更好地相似，从而被最小化。简单的符号表示使得可以容易地解释、记忆、补偿变形。

计算机科学中用来测量对象复杂度的众所周知的方法是计算出该对象所需的最短程序的长度。可按照相同的方式来测量变形。说明是一组词，该组词足以使知道这些词的人结合本领域技术人员所公知的任何常规知识，从而找到键盘上的各个及每个字母。想象一销售人员向潜在客户解释新键盘，例如，“它与qwerty相似，但a和z颠倒了”可能描述了第一键盘，而“它与qwerty相似，但a向右移动了两个键，r向下移动了两个键，t向左移动了两个键并向下移动了一个键”可能描述了第二键盘。在该情况下，第一键盘比第二键盘变形小，因为第一键盘的描述较短。

与说明长度相关的是用符号表示变形的其他方法。记忆术(mnemonics)可能是有用的，因为其可以是变形与已知词、声音或对象的关联。实际上，任何已知的记忆方法都可能对在按使变形更合乎消费者的口味的方式表示变形来说有用。在下文的本发明的实施方式的详细描述中将讨论变形的几个可能的符号表示和它们在设计键盘时的用途。

变形最小化的可打字性优化的键盘的产生方法

参照图16，描述了一种变形最小化的可打字性优化的键盘的产生方法。

步骤1600：选择常规键盘布局

步骤1601：选择减小的空间排列

步骤1602：选择变形量度

步骤1603：选择可打字性量度

步骤1604：针对一组布局来评价所述(可打字性、变形)量度

步骤1605：选择优化了可打字性同时遵守变形限制的布局

在下文的一组实施方式中，将在各种设计约束下，在各种环境中执行该方法，以例示其广泛的适用性。

最佳实施方式

图17呈现了给出下文将详细呈现的实施方式的概要的图表。选择各个实施方式来强调本发明的一个或多个方面，从而画定了其范围。在吸收了这些实施方式的教导之后，本领域中的技术人员将会清楚如何构建中间情况和混合情况，这些情况虽然脱离了本公开的文字但是没有脱离本发明的精神。

用于蜂窝电话的实际Qwerty类键盘

该实施方式是如何在现实工程条件下应用本实施方式的教导的示例性实施例，其中几个约束可以同时有效。它将显示如何管理可打字性和变形之间的各种权衡，以使其符合工业规范。

这里，希望得到的是一种可打字性最大化且变形最小化的电话。适宜以下列方式测量外观变形：

1)仅将标准电话键盘的数字键(0-9)用于字母。

2)qwerty的读取次序必须尽可能地保留为从左边开始。具体来说，名称“qwerty”必须在顶行的开始处，所有字母是按照次序的。

3)在任意键上不超过4个字母。这一约束是由于对在键标签中可包括的字母数量的实际限制而引起的，这是考虑到键的尺寸小以及认为这种划分限制会减小外观变形。

4)在英语的用户手册中对键盘的说明必须尽可能地短，并且易于记忆。采用该约束是由于考虑到生产用户手册的成本，以及认为它将减小有效外观变形。

参照图18，我们看到，一种找到针对这些要求的解决方案的方法是：

步骤1801：只利用行保留变换和次序保留变换使可打字性最大化。

步骤1802：选择这样的布局的子集，该布局a)具有最佳可打字性，以及b)在一个键上具有不多于4个字母。

步骤1803：通过从其原始位置移动1，2，...，n个字母，将它们放置在键盘的右侧或0键上，按照所有可能的方式使来自步骤1802的各个布局变形。为了保持最初的读取次序，不向或者从键盘的左列移动字母或移动字母q、w、e、r、t、y中的任意一个。

步骤1804：从步骤1803的布局中选择具有a)高可打字性、b)短的、易记的说明的布局。

应该理解的是，可以以其他的方式解决该问题，如利用随机优化技术(如模拟退火算法或基因算法)。该过程具有带来变形优化和可打字性优化的相互影响的教导优点，并且容易在实践中执行。

步骤1801：只利用行保留变换和次序保留变换使可打字性最大化。这例如可利用在Gutowitz′317中描述的任何方法来完成。这里，我们的首要目标是研究布局范围和可打字性之间的关系。对于相等的可打字性，较低的布局范围是优选的。为完成这一目标，我们将对一组布局中的每个布局的可打字性(这里，按有效键数来测量)进行优化，在该组布局中，布局范围固定在1到7。

在图19和图20中示出了应用该步骤的结果。在图19中，针对从2到7的各个最小-最大范围而找到的最佳布局的有效键数被表示为范围的函数。为了指导解释这些结果，画出了几条水平线。从底向顶读，这些线给出了：

a)三列上的尽可能均匀编码的qwerty类编码的有效键数。图14中示出了尽可能均匀编码的布局。

b)标准多义编码(SAC)的有效键数，即，常规电话键盘的“abc”编码。

c)由Gutowitz′317定义的A级触摸可打字性的最小有效键数。

d)9个键上的允许将字母任意分配给键的最佳可能编码的有效键数。

e)如同d)中那样，但是针对的是10键编码。

图20中示出了与图19中绘制的点相对应的布局，其中在图20A至图20E中分别示出了范围为2至7的布局。

我们注意到，这些结果表明就可打字性而言，考虑4以上的范围没有优势。增大范围不仅增大了变形，而且看起来降低了可打字性。为了进一步致力于这一问题，于是我们可以只限于研究范围为4或更小的布局。

要注意的是，最佳布局的曲线从未通过A级触摸可打字性的线。因此，该实验表明，如果完全遵守行约束和次序约束，就无法获得电话键盘上的触摸可打字编码。划分变形仍单独足以将可打字性基本提高到由尽可能均匀编码设置的基本级别以上。

步骤1802：选择这样的布局的子集，该布局a)具有最佳可打字性，以及b)在一个键上具有不多于4个字母。

需要满足这个要求是源于刚才进行的观察：大的范围会降低可打字性。在该情况下，明确的变形限制和对提高可打字性的限制彼此相干。我们将明白，通常不是这种情况：增加所允许的变形提高了可获得的可打字性的级别。

步骤1803：通过从其原始位置移动1，2，...，n个字母，将它们放置在键盘的右侧或0键上，按照所有可能的方式使来自步骤1802的各个布局变形。不从键盘的左列移动字母或移动字母q、w、e、r、t、y中的任意一个。

在尽可能多地进行了划分变形之后，步骤1803探究增加少量次序变形的效果。次序变形受使感觉到的变形最小化的希望的限制。

图21中示出了该步骤的结果。这里，示出了利用1至4个次序变形生成的布局的有效键数的分布。可以看到，随着次序变形的数量增加，有效键数的分布变宽。尽管随着次序变形的数量增加，平均有效键数保持近似相等，但是变得可以在分布的极端处找到具有越来越好(越来越坏)的有效键数的布局。

在步骤1803中，允许将字母移动到0键上，从而违反了行约束和次序约束两者，并且将字母键的数量潜在地增加到10。还允许将某键上的所有字母都移动到其他键，这减少了字母键的总数。因此，图22示出了三条曲线，分别是针对8、9和10个字母键的曲线。在这些曲线中示出了针对给定数量的次序变形和给定数量的键的最佳布局的有效键数。这些水平线与图19的水平线相同，但添加了一条给出5列上的尽可能均匀编码的有效键数的线。图14中示出了该5列上的尽可能均匀编码。

从图22可看出，利用次序变形，可以用9或10个字母键(虽然不能用8个字母键)获得电话键的A级触摸可打字性。实际上，利用10个字母键，可实现基本上与5列尽可能均匀布局相同的触摸可打字性级别，而次序变形少至三个。但是三个次序变形是可接受的低级别的外观变形吗？如何减弱这些次序变形的视觉冲击？这会在该过程的下一步骤中进行解决。

步骤1804，从步骤1803的布局中选择如下布局，该布局具有：

·高可打字性，和

·短说明长度，

·易记的说明。

为了对该折衷进行权衡，我们首先着手于短说明长度这一约束。为了将该约束量化，我们将考虑以下形式的布局说明：“它具有qwerty布局，除了：[对例外进行逐条列举]”。

任何变形的qwerty键盘都可以按该格式进行说明。说明的长度与以下因素有关：a)例外的数量，和b)可表达例外的简洁性。典型的例外将写为：“除了字母x在0键上”。

要注意的是，如果将两个字母移动到相同的键，则可不使词数加倍地表示两个例外，例如“除了字母xy在0键上”。

如果这些字母不是任意的，而是可发音的，或者更好地能拼成诸如“lu”或“gum”的词，例如“除了‘gum’在9键上”，则将更容易记住这样的规则。这与如下的项“除了字母g在0键上、字母u在0键上和字母m在0键上”具有相同的内容，但更容易记住。

根据这些考虑的有前景候选是图23的“qwerty-glu”布局，并且在图22中被标记为点“GLU”。

该布局具有三个次序变形。字母g、l和u不在其qwerty位置。它们被移动到布局的末尾。因此，该布局的主要部分读起来没有插入仅有删除，并且删除的字母重新出现在读取次序的末尾。字母“glu”是可发音的，按可对它们技能型发音的次序出现，并形成易记的记忆术的一部分，“GLU(粘)到蜂窝电话上的qwerty”。有效键数非常接近于在该实验中针对具有三个次序变形的任何布局所获得的最大数。

本领域的技术人员应该明白，该过程允许许多变型，但仍保持在本发明的范围内。可以使用不同的约束。可以按不同的次序执行这些步骤，或省略一些步骤。可使用除了qwerty以外的不同的基本常规。可以使用不同的键盘几何形状，以及采用不同的记忆术。

将本方法应用于5列qwerty

应该明白，可以对用于寻找针对电话键盘的具有优化可打字性和最小化变形的qwerty类键盘的上文解释的方法进行修改，以应用于许多情况。在该节中，我们将快速地检查应用该方法来构建5列qwerty类键盘的布局的结果。虽然在电话键盘的情况下，需要进行工作来找到具有A级触摸可打字性或更好可打字性的可接受的键盘，但在5列的情况下，利用最小次序变形，可以获得C级及以上的可打字性。

现在转到图24，我们看到将图18的方法应用于5列qwerty类键盘的结果。除了现在应用于5列而不是3列qwerty类键盘以外，该图与图22基本上相同。由于正被讨论的有效键数更多，所以我们能够考虑这些键盘与较高级(即，Gutowitz′317的B和C级)的触摸可打字性的关系。当5列上的尽可能均匀键盘具有A级和B级之间的可打字性时，仅利用划分变形而没有次序变形，可以获得高于C级的触摸可打字性。随着次序变形的数量增大，触摸可打字性的级别也提高，这可以从刚才针对3列键盘所呈现的结果预计出来。

现在转到图25，我们看到与图24的曲线上的点相对应的各个布局的细节。为了进行比较，图25A再次示出了5列上的尽可能均匀键盘。图25B至图25E示出了增加了次序变形的量的键盘。针对图25B至图25E，移位的字母分别是的(none)、(u)、(di)、(diu)、(lguh)。值得注意的是，可能感觉没有次序变形的图25B比具有一个次序变形的图25C的外观变形得更多。图25B具有较大的范围，因为键上字母的最大数量是4而最小数量是1，所以范围是3，然而在图25C中，最大数量是3而最小数量是1，所以范围是2。因此，心理学测试可能显示图25C比图25B变形得更少。在图25C的情况下，可得到用于帮助记忆变形布局的简单记忆术，“yoU(你)到中心”。

易记两键键盘

最易记的键盘或许是所有字母都在同一键上的键盘。在某种意义上，它与任何管理都兼容，并且字母和键的关联对于记忆来说是微不足道的。不幸的是，不管如何对这些特性进行限定，一键键盘的可打字性特性都相当差。

达成全键盘的下一步是两键键盘。在该步骤，已经存在设计键盘的挑战性问题，该键盘要易记、与常规兼容且具有良好的可打字性特性。本发明显示了如何战胜这些挑战。两键问题具有重要的工业应用。可从文本输入受益的许多电子装置甚至不具有其键与电话键盘的键一样多的键盘。典型的示例是包括导航键盘的数字相机。这样的键盘通常具有两个或更多个箭头键。只要有足够准确的、足够可学会的方法可用于这样的小量的键，就可使用这些键进行文本输入。文本输入将是有用的，例如给照片加注释。

我们现在将以放大或加强已公开教导的方式，呈现本发明的用来解决两键问题的几个实施方式。

图26非限制性地例示了典型的导航键盘。这里，有通常与移动相关的四个箭头键：左2601、上2602、右2603和下2604。中央键2605通常与“接受”或“前进”动作相关。

我们将考虑使用导航键盘来输入文本的几种方法，所有这些方法彼此相当不同，然而所有方法都在本发明的范围内。这些方法是：

·字母次序的保留。

·qwerty姿势的保留。

·独立于任何布局常规的纯符号方法的使用。

·电话键盘的行保留。

图27示出了具有两个字母键和一个Next键的三键系统。将使用Next键来推进基于字符的去多义系统中的字母和基于词的去多义系统中的词。在该图例中，字母表分为两半，在各字母键上各有一半的字母。其他选择也是可以的，如下文将讨论的。这三个键与图26的导航键盘的可能关联是将图27的字母键与图26的两个箭头键相关联，并将Next键与另一字母键或“接受”键相关联。

图28示出了导航键盘的另选两字母排列，其中qwerty键盘的左半边的字母与左字母键相关联，qwerty键盘的右半边的字母与右字母键相关联。图28A概念性地示出了布局，图28B示出了叠加在两个键上的qwerty布局。该键盘对于利用两拇指交互方法的减小的qwerty键盘的有经验用户有优势。除了在导航键盘版本中，拇指的姿势几乎相同，不需要拇指在键之间移动。

可以设计针对说明长度进行优化而不考虑外观变形或姿势变形的键盘。考虑作为非限制性实施例的图29的2字母键布局。在该键盘中，将所有辅音分配给左键，并且所有元音都在右键上。这最后一句话描述了这样的键盘，该键盘足以使知道单词的辅音和元音的意思的人可以在键上定位所有字母。因此，该键盘容易解释和记忆，这例示了本发明的一方面。

我们已指出使行变形最小化从外观变形的角度看的优点。如果可能的话，变形键盘中的字母应该处于与该变形所涉及的常规键盘相同的行中。

转到图30，我们看到一导航键盘，其中三个箭头键被用作字母键。与各个键相关联的字母是标准电话键盘的一行中的字母。字母A-F 2608与电话键盘上的(ABC，DEF)相对应，G-O 2606与电话键盘上的(GHI，JKL，MNO)相对应，P-Z 2607与电话键盘上的(PQRS，TUV，WXYZ)相对应。该键盘会吸引对在电话键盘上打字有高级经验的那些人。在如此构建的导航键盘上打字所使用的姿势与在电话键盘上打字所使用的姿势相似。由于字母与行的关联被仔细保留，易于向熟悉电话键盘的那些人解释该键盘。

对于本公开的读者而言，现在熟悉的评价这些不同的两键实施方式的可打字性的一种方式是测量其每字符的击键数、有效键数或与去多义机制有关的其他特性。下面我们将考虑将一些新技术应用于该情况。

预测哪种两键方法更好的方法

我们已讨论了如计算机科学中所使用的复杂性度量的说明长度，并且示出了如何应用其来测量外观变形。在计算机科学中将对象的复杂性概念化的另一方式是对对象进行计算的最短程序的运行时间。该复杂性量度也与键盘设计有关，并且可用于估计上文提出的各种两字母键实施方式的市场接受度。

qwerty、字母表和元音-辅音的两字母键变体看起来在说明复杂性方面大致相似。人们可能基于此而猜测，它们将都有大致相等机会取得市场成功。为了准确地对此进行预测，需要研究复杂性量度与实际的人类购买者的感觉符合得怎么样。可能有这种情况，会判断辅音/元音键盘比分开的字母表键盘容易，而该分开的字母表键盘继而比分开的qwerty容易。尽管如此，对于在微型qwerty键盘上进行两拇指打字受过良好训练的那些用户会偏爱分开的qwerty。

虽然这些说明中的每一个对应于计算所有字母的位置的短程序，但该程序的运行时间可能相当长。在分开的字母表键盘的情况下，人们可能不得不设想背诵字母表，停止在希望的字母处，并检查他们是否已经背诵了“m”。这占用了一定量的时间。知道qwerty键盘的视觉外观的人可在内心扫描键盘，搜索其字母。受过打两拇指qwerty的训练的人知道在他们的拇指的运动模式中的位置。例如，在一26字母键拇指操作的qwerty键盘上，键入字母Q的运动模式是“将左拇指移动到有Q的键，并按下该键”。为了在新颖的两键qwerty键盘上打字，将该模式编辑为“左拇指按下键”。于是，对于两拇指触摸打字员，两键qwerty键盘是容易的。

实施方式：具有激进布局变形的姿势保留的示例性实施方式

该节的实施方式例示了即使布局被激进变形，仍然可以保留姿势。键盘旨在被正在驾驶的驾驶员使用，而不会使他们将手从方向盘移开。同时旨在通过保留姿势来平衡qwerty触摸打字能力。

转到图34，我们看到了方向盘3401，在方向盘3401中，优选地在对于打字和驾驶都舒适的位置处嵌入有或附接有键盘3402。

为了保留姿势，特别是使变形键盘与qwerty键盘是等手指的，将在qwerty键盘上用各个手指键入的所有字母分配给变形键盘的同一键。因此，将利用qwerty键盘用左手小指键入的所有字母q、a和z都分配给3402中的同一键。要注意的是，将用左手的相同手指键入的所有字母r、f、v、t、g、b(但各个字母来自qwerty键盘上的各个键列)分配给3402中的不同键。这提高了姿势兼容性，因为在qwerty键盘和键盘3402上，手指都必须从其原位置向右移动，以键入各个字母t、g和b。可以通过结合这些键使键的数量进一步减少，伴随而来的是姿势变形的增加和可打字性的降低。

如果可打字性量度是有效键数，则这些布局中的任一个的可打字性都相当差，然而考虑到本发明的教导，应该理解，如果例如通过允许字母移动到邻近的手指而放送严格的等手指或等列姿势保留，则可打字性会得到改善。

尽管在方向盘实施方式的上下文中讨论了该键盘，但该键盘在可供键盘使用的空间量有限的、仅允许一行键的任何装置中都是有用的。示例可能是诸如数字相机或mp3播放器的袖珍装置的边缘。该键盘可以用在踏车或自行车等的手把中。

击鼓效应

当要求尽可能快地重复按下单个键时，人们通常能够达到每秒7次击键。如果利用每次击键输入一个字母，则该速率将对应于大约每分钟75个词。然而，已报道过利用规则键盘出现过每分钟1 50个词的持久打字速率，而突然爆发(burst)高达每分钟212个词。在规则键盘上打字除了按下键所需要的时间之外，还需要在键间移动手指的时间。即使忽略移动时间，这些打字速度也太快，以至于与在单个键上的重复时间不相符。因为在一个手指正完成一次按键的同时，另一手指正在开始另一次按键，所以可实现更高的速度。如果由不同手指进行连续击键，则击键可并行发生。这就是所谓的击鼓效应。普遍认为Qwerty键盘已被设计为：利用交替的手来键入常用字母对，例如th、he、qu。我们将简短地检查这个断言。据说，该设计旨在使打字机连动杆(typebar)的堵塞最小化。左右交替的最大化对于触摸打字员具有(可能不曾预料到的)优化打字速度的优势。一对左右交替的击键可部分并行地执行；当第一只手的移动完成的同时，可计划并执行第二只手的移动。即使对于单只手，不同的手指也可以或多或少地并行移动。

基于击鼓效应选择两键布局

在上文我们考虑了作为对消费者偏爱哪种两键布局进行预测的手段的说明长度和内心计算时间。在该节中，我们将基于有关这些相同键盘的击鼓效应来进行偏爱预测。

考虑击鼓效应的简单模型，其中，如果字母在同一键上，则顺序输入一对字母的时间是1，如果它们在不同的键上，则顺序输入该对字母的时间是1/2。在该模型下，我们可以容易地对熟练用户利用上文讨论的任一两键实施方式输入字母将占用的时间进行预测。图32中示出了结果。在该图中，针对26个字母次序变体3201中的每一个求得击键间时间。在各个变体中，给定字母之前的字母在左键上，并且按次序在给定字母之后的字母在右键上。最小时间出现在字母编号10(j)。因此，我们得到令人吃惊的结果：在j处将字母表分割会得到比任何其他分割更快的时间。未被指示使用击鼓效应来评价键盘的本领域技术人员很可能会挑选更靠近字母表中间的字母，诸如m(如图27所示)。从图32中可看到，该击键间时间小于两拇指qwerty 3202的击键间时间。作为另人吃惊之事，所有键盘中的最低击键间时间是辅音-元音两键键盘3203的。回想到初学用户喜欢使用辅音-元音键盘的论据是：a)与qwerty布局不同，它不要求对在减小的qwerty键盘上进行两拇指打字有高级经验；和b)与字母表键盘不同，它不要求对字母次序进行内心扫描。于是，在这种情况下，初学用户和有经验用户的接受标准似乎进入同一方向，赞成辅音-元音键盘的部署。需要进行心理学测试来确认或驳斥该预测。

通过使位阻最小化来优化击鼓效应

在很小的键盘(不管是否为多义键盘)上，手指(非拇指或拇指)可与其他手指共享键盘“区域”。当手指的大小与键的大小相比较大时，一手指存在于给定键上会阻碍另一手指占据附近的键的能力。该效应被称作位阻。

该尺寸效应使击鼓效应的分析显著复杂化。参照图31，我们看到能够用两个拇指打字的一系列越来越小的键盘。在该图中的键盘和拇指的相对大小暗示的是商业手持装置情况下的相对大小。可看出一个拇指受到另一拇指阻碍的量敏感地取决于键盘大小。对于相对较大的键盘(图31A)，当第一拇指放置在键上时，第二拇指可移动到未被第一拇指直接覆盖的任何其他键。对于较小的键盘大小(图31B)，拇指可能不仅阻碍它正在按的键，而且还阻碍了向周围键的移动。当大小变得还要小时(图31C)，阻碍会扩展到键盘的大部分。

击鼓效应依赖于在一个拇指进行击键的同时另一拇指移动到其击键位置的能力。对于阻碍，如果第二拇指的目标在第一拇指的阻碍区域中，则一个拇指必须等待另一拇指进行了击键之后移位。阻碍可以是完全的或部分的，这取决于键盘的大小和几何形状以及在击鼓过程中要按下的键对。

手指针对给定键盘而彼此阻碍的确切方式依赖于：

·交互机制，

·符号序列的概率分布，

·键的空间分布。

键盘的使手指阻碍最小化的最终设计将取决于这些因素被公知的程度，以及用数学模型对其进行捕捉得怎么样。本发明教导了一些用于测量阻碍的模型的使用。

作为非限制性示例，我们可考虑该潜在地相当复杂的如下情况的简单模型：对于右拇指，直接位于左拇指目标的左面、上面或下面的任意键被认为受到完全阻碍；类似地，对于左拇指，直接位于右拇指目标的右面、上面或下面的任意键被认为受到阻碍。用于阻碍字母对的时间被认为与用于同一键上的两个字母的时间相同，用于未阻碍对的时间将是该时间的1/2，

t_ave＝1/(#(i))∑_iT(l_ll_i+1)，其中，如果(l_il_i+1)受阻，则T(l_ll_i+1)＝r，否则T(l_ll_l+1)＝r/2，其中，l_i是字母，#(i)是字母在串中的编号，r是双击(douple tap)单个字母的时间。该模型受MacKenzie，I.S.，& Soukoreff，R.W(2002)的模型的启发。其为两拇指文本输入模型。Proceedings of Graphics Interface 2002，pp.117-124.Toronto：Canadian Information Proceeding Society。

简而言之，其中第二字母位于同一键或相邻键上的任何字母对都被视为有效地位于同一键上。在该情况下，使用双击时间。如果两个字母不在相邻的键上，则使用1/2的双击时间。

根据费茨效应、部分阻碍效应和其他更微妙的效应，更先进的模型还会考虑手指行进的距离。

通过增殖(multiplication)常用符号对击鼓进行的优化

应该理解的是，可以按照上述方法以及利用诸如上文给出的模型，通过划分变形和次序变形二者来优化出现位阻的情况下的击鼓效应。还可以通过修改键盘的物理结构进行优化。例如，可将键展开或改变其形状，以提高利用击鼓输入有序符号对的可能性。我们现在将简要地讨论一种实施方式，该实施方式尤其在位阻效应重要时寻求通过增殖所选符号的表示而对击鼓效应进行优化。该符号可以是常用的字母(如英语中的字母e)、或常用的标点符号(如空格符号)、或频繁使用的功能符号(如“Next”或“Shift(换档)”)。

选择增殖符号的位置以使得在给定的交互机制下符号的一个或另一表示经常可以按击鼓顺序输入，从而避免了位阻效应。

对于没有换档键的基于词或基于字符的去多义键盘，增殖符号之一优选地是“Next”，这是因为经常需要Next功能。当换档键如在下文讨论的实施方式中那样用于去多义时，可将换档键选为增殖符号之一。

参照图33，我们看到具有9个字母数字键3300至3309以及两个Next键3311和3312的电话键盘330。Next键被增殖，即，表示在多于一个的键上。

选择Next功能进行增殖所期望的是会使用基于字符的去多义。在基于字符的去多义中，Next功能会被经常地使用，比任何字母或标点符号都更常被使用。在图33中，考虑两拇指交互机制来选择要在其上放置增殖符号的键。考虑在现有技术系统中键入字母“q”，在该系统中仅有一个Next键，比如说位于图33的*键上。“q”是不常用的字母，因此有可能去多义系统将该键上的其他字母p、r、s放在“q”之前，这就需要按3次Next键来输入“q”。如果这些键相对于拇指的大小而言较小，则击键序列将是：

·用右拇指按下pqrs键。

·将右拇指移动到Next键。

·按三次Next键。

根据我们的模型，该序列将花费4个双击时间单位再加上右拇指从pqrs键移到Next键所花费的时间。

如果键盘较大从而使左拇指可以在右拇指位于pqrs键上的同时移动到Next键，则可以使用下面的击键序列：

·用右拇指按下pqrs键。

·用左拇指按下Next键。

·用左拇指再按两次Next键。

将前两个步骤组合为一次击鼓，由于这些步骤涉及两个拇指，所以第二步骤花费1/2的双击时间。总的时间是3又1/2个双击时间单位。

在图33的键盘上，该序列为：

·用右拇指按下pqrs键。

·用左拇指按下左Next键。

·用右拇指按下右Next键。

·用左拇指按下左Next键。

即使键盘很小，时间也是2又1/2个双击时间。这样，增殖Next键基本上消除了关于Next键的位阻。这即使在大键盘上也会提高吞吐量(每单位时间输入的符号的数量)，并在小键盘上具有更突出的效果。

一般来说，如果在给定了装置上可用的键的数量的情况下只可以增殖一个符号，那么它应该是最频繁使用的符号(功能符号或其他符号)。在Gutowitz′317的混合和弦(hybrid chording)/多义编码方法和下面的实施例的情况下，换档键通常是被增殖的最佳候选，从而下面实施方式的换档键可被良好地表示在3311和3312上。应该明白的是：如果可用键的数量充足，则也可以增殖第二、第三、…、第n最常用符号；并且应该对这些增殖符号在布局中的位置进行选择，以使位阻最小化并使击鼓效应最大化。

针对多于一种的交互机制的优化

用户群体是不一致的。一方面，存在不愿冒险的用户，他们甚至以可打字性为代价而只想要熟悉的事物，另一方面，重视可打字性的那些用户愿意投入学习新的交互机制和/或布局以获得它。然而，为了获得规模经济，制造商更喜欢制造大量的单种产品，并希望或多或少地吸引用户群体中的每个人。一种方法是发现各种用户群之间的最小公分母。另一方法(这里采取的方法)是同时吸引不愿冒险的人和渴望可打字性的人。在本发明的一些其他实施方式中，我们已寻求制造具有单一布局的单一键盘，该键盘兼具熟悉性和改进。在本实施方式中示出了对该问题的另一解决方法，其中可同时得到两种键盘布局，它们之间只在软件方面有变化，并且这两种键盘都针对可打字性尽可能好地进行了优化，但是利用了不同的交互机制。

更具体地说，我们考虑在同一键盘上实现有换档和无换档的布局。Gutowitz′317公开了用来这样做的一般方法，他示出了如何使用组合功能键(或以单个姿势组合击键的其他手段)来优化可打字性：通过向现有布局添加另一切换出的“维度(dimension)”而从该布局有效地创建新布局。这里将使用该相同方法，而区别在于，根本布局是距常规布局的划分变形最小的布局。尽管本实施方式完全在Gutowitz′317的范围内，但是它具有距常规布局的划分变形最小的特定优点，从而使该根本布局和切换出的布局都针对可打字性进行了优化。考虑到它提供了大大提高的可打字性，这对广泛范围的用户产生了吸引力，这些用户包括拒绝使用不熟悉的换档机制的用户以及欣赏这种使用的用户。

应该理解的是，为进行组合而选择的交互机制尽管保持在本实施方式的范围内，但是可能有很大的不同。具体来说，根据本发明可以组合1-手指、2-拇指、3-非拇指、拇指+n-非拇指、以及8-非拇指交互机制。

为了使想法具体化，但不是为了进行限制，考虑下面这组设计规范：

·布局在外观上必须类似于qwerty。

·布局必须能安装在标准电话键盘上。

·对于那些不愿使用换档键的或者由于只可用一只手打字而不能够使用换档键的用户，键盘必须是可打字的，并且必须具有不比采取基于词去多义的标准多义编码差的可打字性。

·对于能够且原意使用换档键的那些用户，可打字性必须尽可能地高。

·对于下面两种交互方法必须使用单个布局：不进行换档的一非母指交互方法、进行换档的两拇指交互方法。

为了使可打字性不比标准多义编码差，有效键数必须不小于标准多义编码的有效键数，即6.0。为了限制外观变形，我们可以试图将用于电话键盘的只有划分变形的任何qwerty类布局用作基本布局，并使得有效键数至少为6.0。然后我们可以考虑在各布局上从各个键上使一个字母换档的所有可能方式，并且评价换档后的键盘的有效键数。

为了进行比较，我们还可以考虑使用具有次序变形的最佳电话键盘布局之一，即，上述标识的qwerty-glu布局，并再次考虑将各键上的一个字母选为换档字母的所有可能方式。

在图35中示出了结果。左侧是从无次序变形的布局得到的换档布局，右侧示出了与qwerty-glu布局相对应的换档布局。绘制的是基本布局的有效键数与各对应的换档布局的有效键数。

在该集合中有许多有趣的地方。就上述实施方式而言，本领域的技术人员可以跟据进一步的设计规范来选择一个或另一个。例如，如果要求的是对换档布局可打字性的关心超过基本布局可打字性以及避免次序变形，则可以选择布局3501。在图36中更完整地示出了该布局。在该完整视图中，以斜体示出了各键上的换档字母，而非换档字母用正常字体示出。类似地，如果希望的是对基本布局可打字性的关心超过换档布局可打字性，但是不允许次序变形，则可以选择布局3502(图35和图36)。

如果允许次序变形，则可以获得基本布局和换档布局两者的可打字性提高，如图35所示。存在着许多与各基本布局相对应的换档布局。为了从与基本布局qwerty-glu相对应的换档布局组中选择单个换档布局，我们可以考虑上述说明约束的经济性。只考虑可打字性的全局最佳布局在图35和图36中被标识为3503。我们看到，对于布局3503，换档的字母是在键1和键7中的每一个键上的最后一个字母，以及各个其他字母键上的第一个字母。为了使说明长度最小化，可以优选这样的布局：所有键将第一个字母或最后一个字母作为换档字母。所有键的最后一个字母换档的情况是图35和图36的布局3504，而所有键的第一个字母换档的情况是图35和图36的布局3505。不幸的是，在该情况下，短说明长度和可打字性是矛盾的。在使各键上的最后一个字母换档与使各键上的第一个字母换档之间，人们可能更喜欢使第一个字母换档，因为大写字母通常是(英语的)词的第一个字母，并且可以使用标准全尺寸键盘按换档键而获得。因此，3505是优选的。但是，在3503、3504和3505中，3505具有最低的有效键数。布局3504在说明熟悉度方面处于中间，并在可打字性方面处于中间。3503在可打字性方面出色，但要求更多的说明。将qwerty-glu的换档布局与对应于无次序变形布局的换档布局3501和3502进行比较，我们看到，尽管它们具有次序变形，但它们划分变形具较小(qwerty-glu的范围较小)。因此，实际上可以感觉到qwerty-glu的换档相关布局之一比无次序变形布局的外观变形小。只有这样的心理测试可以完全解决该问题，在该心理测试中要求参加者识别他们认为与qwerty最相似的布局。

应该理解的是，尽管在全文中我们谈到的是将“换档”作为无歧义地识别各字母键上的一个字母的手段，但是可以使用任何其他的公知手段，诸如双击得到换档字母而单击得到非换档字母，利用长按压得到一种字母，利用短按压得到另一种字母，等等。

对变形的预测补偿

在学习阶段，当用户在常规键盘和新颖的变形键盘的使用之间进行过渡时，可能由于混合了常规打字姿势和新颖打字姿势而发生打字错误。其效果是使非多义键盘呈多义，并向已为多义的键盘引入了另外的多义性。

去多义软件可用于解决许多的这些多义性。例如，azerty键盘是用于对在qwerty上打字受过训练的人的qwerty键盘的变形。如果这样的人试图在azerty键盘上打英语，则他们经常会打出“zhat”，这是由于“what”是英语中的常用词，而字母w和z在qwerty和azerty中位置颠倒。由于“zhat”不是英语中的常用词，所以去多义软件可被设计为自动用“what”代替“zhat”的每次出现。虽然该基本思想简单，但在许多情况下出现实际困难。用户本来希望打出“zhat”，或许是一缩写。在该情况下，用“what”代替“zhat”将是错误得。去多义软件会难以确定是正确地键入了“zoo”，还是本来想要的是“woo”，由于这两者都是常用的。

相同的考虑适用于基于字符的去多义。例如，字母模式“zz”在英语中比模式“ww”频繁得多，然而在URL中用zzz代替www将是错误的。

与训练导轮(training wheels)相似，去多义软件可以帮助开始学习，但后来就是阻碍。因此，希望变形补偿去多义的强度是可调节的。这可以各种方式来实现。优选的方式是，在给出了该语言得统计的情况下，针对常规键盘和变形键盘两者计算一序列的似然性。该计算对于统计学和概率论领域的技术人员是显而易见的。然后，用户可调节的参数设定一阈值，以使似然性比该阈值更接近的序列不被自动重写，而当多个序列的似然性离得远并且常规序列是最可能的时候，用常规序列代替变形序列。

参照图37，我们更详细地描述本发明的该方面如何执行。

步骤3701：设定似然性阈值。该设定可以在用户的控制下，或者可以在硬件或软件中设定(或许基于对用户行为的分析)。该似然性阈值对给予击键序列的常规键盘解释或变形键盘解释的相对权重进行确定。

步骤3702：用户输入字母序列K。

步骤3703：在假定为变形键盘和无变形键盘的情况下，软件计算可能想要的序列。

步骤3704：如果该序列当被解释为是在无变形键盘上键入的时候可能性显然更大，则输出无变形解释，否则输出变形键盘解释。

针对数量减少的换档字母或概率减小的换档字母进行选择

本实施方式提供了目前本发明的教导如何合并Gutowitz′317的关于混合和弦/多义编码的教导的实施例。更具体地说，可将次序变形和划分变形与要利用和弦机制选择的符号的最佳选择相结合。应该明白的是，在该上下文中的“和弦(chording)”可以指用于从字母集合(如，分配给给定键的字母集合)中区分字母子集的任何机制。

为了具体化但不是试图进行任何限制，本实施方式针对游戏装置来描述。在该游戏装置上，分配有字母的键根本未用字母标注。该机器的主要目的是玩游戏而不是输入文本，并且这些键是出于用来游戏目的而被标注。因此，如对于其他实施方式那样，对于本实施方式重要的是，字母相对于键的分配要易学易记。

这适合我们的目的，因而限制了利用和弦而产生的字母的数量。为了符合该限制，并且还为了同时对可打字性进行优化，必须认真选择次序变形和划分变形。

转到图38，我们看到具有屏幕(3810)、换挡键(3805)、设计为用左手拇指操作的一组方向键(3806-3809)和设计为用右手拇指操作的一组键(3801-3804)。如果我们采用为英语字母次序的常规次序以及为电话键盘上的字母的标准划分的常规划分，则我们可以按照以下方式将该常规映射到该游戏装置上：让四个键(3801-3804)中的每个键代表电话键盘的一个键，并且当它们与换挡键(3805)一起激活时表示电话键盘的另四个键。例如，在未换挡状态下(图38A)，可以将(abc，def，ghi，jkl)分配给(3801-3804)，而在换挡状态下(图38B)，可以将(mno，pqrs，tuv，wxyz)分配给(3801-3804)。该编码与电话键盘上的标准多义编码具有完全相同的可打字性(6.0个有效键，利用我们对英语的标准统计)。在图38A和图38B中，作为对用户的帮助，在屏幕(3810)上示出了该分配。优选的是，如果用户变为足够熟练而不需要被提醒字母相对于键的分配，则可以关闭该显示。应该明白的是，在本实施方式中，可将代替字母a-z的其他符号或者除了字母a-z以外的其他符号分配给键。还应该清楚的是，可以使用除换挡键之外的机制来区别分配给各个键的符号子集，并且可将除字母次序之外的常规次序用作本实施方式的基础。

我们可以找到另选的分配，其a)改善了根据有效键数而测量的可打字性，和b)改善了根据需要记住的字母数而测量的可学习性，这些字母通过以下方式与换档键相关联：

·a)产生按字母次序的字母的使得存在8个非空划分元素的所有可能划分，

·b)选择一划分，该划分具有：

-i)高的有效键数，

-ii)在换挡模式下尽可能少的字母，

-iii)在可能的程度上，在划分元素中字母的数量在大于平均值和小于平均值之间的交替。这有助于在减小次序变形的同时实现ii)。

应用这些标准使我们可以找到针对可打字性和可学习性二者都进行了优化的字母-键分配。在图39中示出了一示例布局，其中在图39A和图39B中的屏幕(3810)上分别示出了未换挡的字母-键分配、换挡的字母-键分配。按照字母次序，该编码是abcd-efg-hijkl-mn-opqr-s-t-uvwxyz。基于我们的参考统计，它的有效键数为6.8并且查找错误率为42。这是相对于标准电话键盘编码的显著改善。当元素是按字母次序时，高于平均值的划分元素和低于平均值的划分元素几乎交替出现，并且可使得其以最小次序变形交替：在未换挡模式下(图39A)，将(abcd，hijkl，opqr，uvwxyz)分配给键(3801-3804)；而在换挡模式下(图39B)，将(efg，mn，s，t)分配给键(3801-3804)。因此，仅有7个换挡字母，减少了相对于标准电话编码来学习该编码需要记忆的量。应该理解的是，对大于平均值的划分元素和小于平均值的划分元素的交替的限制以及换挡模式下的字母数量的减少对可学习性有好处，但可能与可打字性的优化有冲突。现在转到图40，我们看到适应于这种情况、但换挡字母的数量从4变化到12的编码的表。对于各个数量的换挡字母，示出了具有最高有效键数的多义编码。还示出了换挡字母的总概率以及按字母次序的换挡字母集合。

基于使换挡字母的概率最小化的另选实施方式

图39的编码对应于图40的表中的具有7个换挡字母的行。它的有效键数是该样本中最高的，这是上文选择它的原因。如果判断出可学习性约束比可打字性约束重要，则代替地可选择图40中的具有四个换挡字母的编码。该编码的换挡字母“erst”记起来特别简单。不幸的是，四换挡字母编码仅具有5.6的有效键数，甚至小于标准电话编码的有效键数。在另一种情况下，可打字性可能被判断为最好根据结合有高有效键数的换挡字母的最小概率来测量。这将导致选择图40的五换挡字母编码，其具有图40的编码中的换挡字母最低概率0.33。它的有效键数6.1正好大于标准电话编码的有效键数。不同标准的中间加权可能导致选择又一编码。包括变形最小化和可打字性最大化的任何这样的选择都在本发明的范围内。

可变布局实施方式

迄今，我们已经考虑了针对单个键盘的变形最小化且可打字性最优化的解决方案。但是，一个给定的人可能拥有具有不同键盘的几个装置，具有在各键盘之间差异最小的布局对于这些键盘将是有利的。因此，跨一定范围的键盘几何形状地使可打字性最大化并使变形最小化将是有利的。通过现在要描述的实施方式非限制性地说明提供此点的一种方式。

该实施方式使得：

·a)针对该序列中的所有键盘使用相同的次序变形，和

·b)可选的是，当组合地操作键来选择字母时，针对所关注的所有键盘，对相同字母使用相同组合。

作为非限制性实施例，考虑n列的qwerty类键盘的情况。设想这样的键盘序列，所有这些键盘打算由同一人潜在快速连续地操作。我们的期望是，在不必再训练用户的反射的情况下，他们可容易且有效地使用该序列中的任一键盘。

为了固定该范围的一端，我们将图23的3列qwerty类键盘作为非限制性实施例。该键盘可至多被“扩展”为具有相同次序变形的非多义10列键盘，如图43所示。在这些极端情况之间是这样的一定范围的键盘，这些键盘各自具有相同的次序变形，尽管划分潜在不同，但该范围中各个元素适合不同的装置形成因素。例如，其主要功能是电话之类的装置可使用3列的版本，主要手持的数据终端装置可使用4-6列的版本，具有膝上型电脑之类功能的装置可使用7-10列的版本。

现在转到图41，我们看到，针对一定范围的键盘的次序变形和划分变形的相对效果。作为非限制性实施例，我们将使用有效键数作为本实施方式的可打字性量度。图41的表的第一列给出了qwerty类键盘的列数，后面括号中的是分配有字母的键的数量。需特别注意的是，3列键盘被列出为具有10个分配有字母的键，其对应于图23的分配有字母的键。在图41的表中有四个数据列。各个数据条目遵循以下格式：有效键数(查找错误率)。有效键数和查找错误率是根据在本公开全文中所使用的相同参考数据来计算的。标注为EAP的第一数据列给出了没有次序变形但具有尽可能均匀布局的最佳qwerty类编码。标注为EAP-glu的第二数据列给出了与图23的键盘具有相同的次序变形的最佳次序变形键盘(具有尽可能均匀划分)的值。标注为non-EAP的第三数据列给出了找到的最佳qwerty类非尽可能均匀、无次序变形的布局的结果。标注为non-EAP-glu的第四数据列给出了如图23所示的具有次序变形的最佳非尽可能均匀划分的结果。

关于该表的几个评论依次是：

·a)这些数据表示了次序变形和划分变形可协同地结合，以产生可打字性更高的键盘。对于在3至7列的范围内的所有键盘，次序变形或划分变形中的任一个单独可以提高键盘的可打字性，但单独的任一个没有二者结合起来有效。我们可容易地预计到针对不同布局的其他键盘也会观察到该效果。

·b)虽然3列的尽可能均匀、无次序变形键盘的可打字性比标准多义编码差，但是次序变形或划分变形之一就足以产生该几何形状下的比标准多义编码更好的qwerty类编码，并且二者一起使用的话会产生甚至就Gutowitz′317而言都很强的可触摸打字的键盘。

·c)具有6列的经次序变形和划分变形的键盘在应用于电话键盘时具有比Gutowitz′317的混合和弦/多义编码更好的可打字性，具有7列的任何变体也是如此。它们在不使用换挡键但使用更多的分配有字母的键的情况下获得这些结果。非常概略地说，和qwerty类布局一起使用的次序变形和划分变形在应用于字母次序时给出了可与和弦与多义编码的最佳混合相匹敌的结果。如已针对其他实施方式所详细讨论的，次序变形、划分变形和和弦混合所有这三种方法可一起协同结合，以产生对这些布局中的任一布局的进一步可打字性改善。

·d)对于给定可变布局族中的所有键盘使用相同的换挡字母将是有利的。这样，在该族中的一个键盘上所使用的姿势习惯可被直接用在该族的另一个成员上。在一些情况下，一换挡字母在该族的一个成员中与一非换挡字母位于同一键上，但在该族的第二成员中位于其自身键上。在该情况下，在该族的第二成员中输入该字母不必进行换挡。软件可被配置为使换挡状态或非换挡状态输入相同的字母，从而不会引起用户潜在地快速交替使用该族任一成员的困难。

现在转到图42，我们看到图23的键盘的扩展变体是如何与形成因素不同的装置相关联的。图42A示出了配合电话的图23的3列布局，图42B示出了配合还具有一些数据特性的电话类装置的5列布局，图42C示出了配合主要数据装置的6列布局，图42D示出了配合膝上型电脑类装置的7列布局。通过使用这些装置中的任何一个而使自己熟悉次序变形的用户可直接适应这些装置中的任何其他一个。同时，该装置的设计者可选择具有可接受的键大小的键盘，该键盘产生对于其装置的可能最佳的可打字性。这与现有技术形成鲜明对比，在现有技术中小装置的设计者试图通过使键不可用地小而将全qwerty键盘塞在装置上。

为了强调这一点，我们现在转到图44。图44A示出了具有全qwerty键盘的现有技术的手持数据装置。图44B示出了支持6列布局的根据本发明修改的相同装置。图44C示出了叠放在来自图44B的新颖装置的单个键的顶部的图44A的现有技术装置的两个键。可看到，新颖键比现有技术键大得多，因此更容易用成人的非拇指或拇指按压。

考虑到前面的描述，结合先前讨论的实施方式，应该清楚的是，在本发明的该方面的一般框架(其寻求跨一定范围的键盘地保留次序变形)内，可以作出许多变体，这些变体仍在本发明的范围内。例如，将上述序列的键盘设计为跨该序列中的所有键盘使可打字性最大化，并且仅基于关于词猜测的可打字性来选择划分变形。还可以另外或代替地关于某其他去多义机制使可打字性优化。还可以另外或代替地为该序列的一些元素选择划分，以使其尽可能均匀、具有小范围、对称的或具有某些其他标准，该标准对于序列中的所有元素不需要是相同的。还清楚的是，虽然在思想上该序列的键盘是针对qwerty和英语而设计的，但可以用与在这里教导的相同的一套方法来对待任何常规键盘和任何语言组。

可变布局实施方式的实现

可变布局实施方式的实现带来可通过应用另外的发明洞察力来解决的许多附属问题。现在将公开三种宽泛类别的问题及其解决方案。这些问题尽管在可变布局的情况下特别严重，但在不涉及可变布局的更宽泛的情况下也会出现。这三类问题是：1)标点和数字符号相对于键的分配；2)对帮助基于词的去多义或基于上下文的去多义的用户功能的定义；和3)来自多种语言的符号同时相对于同一组键的分配。

标点和数字符号的分配

Gutowitz和Jones′264(通过引用合并于此并且依赖于其)公开了一种用于将标点分配给键以使符号之间(特别是标点符号和数字之间)的形态相似性和功能相似性最大化的易记方案。在将′264的发明应用于本发明的可变布局实施方式时要应对的问题是键的数量发生变化。具体地说，键的数量可能大于或小于数字的数量。在键的数量小于数字的数量的情况下，一种策略是将几个数字放置在一个键上，并且提供用于选择需要哪个数字的某一机制。在该情况下，可直接应用′264的标点-数字关联；分配给一个键的每个数字在形态上将与分配给同一键的标点相似。在键的数量大于数字的数量的情况下，仍可使用由′264教导的形态相似性来选择易记且可发现的符号相对于键的分配。对于可变布局实施方式的优选方案是将数字的概念扩展到“数字模式”以及将标点的概念扩展到“标点模式”。数字模式中的符号在可发现意义上是优选的数字本身或类似数字的符号。类似地，标点模式中的符号是标点符号本身或是可发现为“类似标点”的符号。通过随着布局的键数的增长而选择性地向这两种模式添加符号，可将数字符号与标点符号之间的形态相似性扩展到覆盖可变布局大小的整个范围。

图45中示出了通过该方法产生的布局的非限制性实施例。在图45中，各个键4501-4518能够输入以下四种模式中任一模式中的符号：小写字母、大写字母、数字和标点。键盘装备有模式键4520、4522、4523，以使键盘分别进入数字、标点和大写字母模式。它还具有Next键45 19，该键用来产生下一个多义词或下一个多义字符，这取决于在当前模式下使用的是基于词的去多义还是基于字符的去多义。

如果未按下模式键，则键盘处于默认的小写字母模式下。各个键4501-4518包括上部区域和下部区域。在上部区域中示出了数字和标点模式中的符号，在下部区域中示出了字母模式中的符号。为了加强数字模式符号与数字模式键4520的关系以及标点模式符号与标点模式键4522的关系，数字模式符号位于各个键的上部区域的左部，数字模式键在键盘的左部。类似地，标点模式符号在各个键的上部区域的右部，标点模式键在键盘的右部。

在6列键盘中有18个字母键。在数字模式下，一旦数字本身被分配给键，则剩下8个键。存在另外符号相对于数字模式的两个分配，*和#，其遵循′264的功能相似性方法。这两个符号都被电信工程师统称为“数字”，因为它们出现在标准电话键盘布局中。符号.(句点)经常用来给数字加标点，所以可被理解为与数字本身的功能变形相对较小，因而容易被记为数字模式的一部分。国家货币符号也通常与数字相关联，因此在功能上属于数字模式。在图45的非限制性实施例中，示出的装置被设想为以美国市场为目标，因此，在键4502上的数字模式中示出了美元符号。在键4502上，美元符号与标点模式中的&配对，这是因为&与美元符号在形态上相似。下面将在针对基于词的去多义或基于上下文的去多义的功能的上下文中讨论其余四个键的对数字模式的分配。

在标点模式下，直接应用′264的教导，使10个标点符号与数字相关联。将另外四个标点符号与相同键上的数字模式的对应成员相关联，以使形态和/或功能相似性最大化。因此，(数字，标点)对(*，+)、(#，＝)、(.，，)和($，&)分别与键4517、4518、4501、4502相关联。下面将在针对基于词的去多义或基于上下文的去多义的功能的上下文中讨论其余四个键的标点模式符号。

对于在具有更大量键的可变范围键盘族中的布局，仍可将其他符号添加到数字和标点模式两者中，尽可能好地遵循由10个(数字，标点)对的原始组所建立的形态和功能相似性方案。相反，具有较少键的族中的布局具有较少的处于两种模式下的符号。

考虑了这个非限制性实施例，我们现在可以阐述将′264的发明用于可变布局实施方式的直接教导。

·在可能的程度上，数字模式中的符号在形状和/或功能上类似于数字。

·在可能的程度上，标点模式中的符号在形状上和/或功能上类似于标点，并且在形状和/或功能上与同一键上的数字模式中的一个或多个符号相关。

·对于键数＝n>m的可变布局键盘族中的键盘，处于数字和标点模式两者下的符号的集合包含键数＝m的族中的键盘的符号集合。

如果存在单独的模式键可用于数字模式和标点模式，则优选的是，将数字用模式键放置在键盘的一侧，该侧与键的其上放置有数字符号的那侧相对应，并且相应地放置标点模式键和标点符号。在可用键较少的情况下，可将几个模式变化功能分配给单个键。

对帮助基于词或基于上下文的去多义的用户功能的定义

当基于词或基于上下文的去多义单独可用或与基于字符的去多义结合地可用时，希望提供多种功能以：a)管理基于词或基于上下文的去多义与基于字符的去多义之间的变化；b)管理是真正多义的词的列表；以及c)管理用户字典(如果有的话)。

本发明的一方面是按一方式提供这些功能，该方式：

·与本发明的可变布局实施方式兼容，也与固定布局键盘兼容，

·I)提供直接得自基本模式的尽可能多的功能，包括最重要的功能，

·II)不需要针对单个击键或姿势执行多于一个的功能，并且还提供要选择性地进行组合的功能，

·III)按可察觉且易记的方式将功能分配给键，

·IV)被布置为结合地使用两个拇指容易执行这些功能，尤其是就位阻而言。

为了明白如何创新地实现这些希望的特性，我们现在将考虑要提供的作为非限制性实施例的一组功能，和将这些功能分配给可变布局键盘族的成员的非限制性实施例。

我们可将这些功能安排成五个宽泛的组。

显示管理功能：

·下一多义词

·下一多义字母

·从显示中删除词

·从显示中删除字符

·完成词

预测模式管理功能：

·进入另选文本输入模式

·进入基础模式(home mode)

·撤销最后一个追溯变化

字符模式管理功能：

·进入标点模式

·进入数字模式

·进入大写模式

·返回到基础模式

·使模式粘滞/不粘滞

字典管理功能：

·在字典中插入词

·从字典删除词

·对多义词重新排序

另外的管理功能：

·进入偏好菜单

·进入另外功能菜单

首先考虑显示管理功能的组。这些功能中的各个功能对正输入或刚输入的当前词起作用。利用基于词或基于上下文的去多义系统，输入击键序列并将其与基准词的字典进行比较。可能发生几个不同的事件，并且每个事件都要求用户采取不同动作。这些事件和所要求的动作的非限制性示例包括：

·事件：在字典中仅有一个与击键序列相对应的词，并且它就是想要的词。动作：用户只需继续打字。

·事件：在字典中仅有一个与击键序列相对应的词，但它不是想要的词。动作：擦除该词，利用一不同的输入方法(非多义方法或字符预测机制)重新输入该词。

·事件：在字典中有几个与击键序列相对应的词，这些词包括想要的词。动作：滚动词的列表，直到想要的词出现为止。

·事件：在字典中有几个与击键序列相对应的词，但都不是想要的词。动作：滚动遍历词的整个列表，直到证实没有找到该词为止。然后删除该词，并且利用一不同的输入方法重新输入该词。

·事件：用户认识到出现打字错误。动作：逐个地删除字符，直到删除了错误击键的结果为止。

·事件：用户期望系统能够基于初始的几个字符正确地完成词。动作：激活词完成功能。

·事件：用户期望即使正确输入了所有击键系统也不显示正确的词，因为它已执行了无前景的可追溯变化。动作：撤消最后一个追溯变化，进入另选文本输入模式。

这些动作都包括至少一个显示管理功能，但也可包括其他功能，如预测模式管理功能。上文列出了三种预测模式管理功能，但是当然可以有其他功能。例如当想要的词不在字典中时，需要进入另选输入模式，所以基于词的去多义将不工作并且基于上下文的去多义可能不工作。还可以向用户提供重新进入基础模式的功能。在′264中详细描述了“撤消最后一个追溯变化”功能。如果认为基于词或基于上下文对于正确地显示想要的词而言将不工作，则所述功能具有帮助用户避免删除整个词的效果。它仅撤消最后一个追溯变化，保留该词的先前输入的开始部分不变。

该组字符模式管理功能是相对简单易懂的。假定如上文详细描述地将所有的数字、标点和字母分配给键，优选的是，允许用户选择将输入这些类型符号中的哪一个类型。因此，优选的是，向用户提供进入数字、标点和大写模式以及返回到基本模式的功能，基本模式在本实施例中是小写字母模式。优选的是，提供使要设置给键盘的任何给定模式“粘滞”的功能，从而使键盘保持在该给定模式下，直到通过另一功能“解粘滞”。这样的功能的常见示例是Caps Lock功能。但是，可以使任何模式锁定，并且可以有锁定各模式的不同功能或应用于当前的每一模式的一般化功能。

基于词的去多义系统依赖于词的字典。没有有限大小的字典可以包含所有的词(或者更一般性地，用户可能希望输入的符号序列)。为了缓解该问题，可以向用户提供向字典增加新词的能力。因此，可以提供在字典中插入词的功能。相反，可能希望除去存储在字典中的词，例如，如果它们很少被使用或被拼错的话。在字典中可能存在几个与同一击键序列相对应的词。这些词将按照某默认次序呈现给用户，该默认次序例如由词的概率、上次使用该词的时间或某一其他自动方案所确定。用户可能希望改变该默认次序，因而可提供针对于此的功能。

帮助用户利用多义键盘进行打字的功能的这个长列表仍然是不完整的。即使利用具有许多键的键盘，也可能需要从软件生成的菜单而不是从键盘得到这些另外的功能。单一键盘板功能将需要访问另外的功能菜单。

此外，可以通过将基本功能关联到宏功能中来生成新功能。这些宏功能对经常使用给定的基本功能序列的用户将特别有用。本发明的一方面是识别对于基于词的去多义机制和上下文的去多义机制的不寻常使用的特定宏功能。本发明的另一方面是将基本功能分配给键，以使键盘的可发现性、可用性和可配置性最大化。

现在将参照图45来描述这些方面。上文讨论了字母、数字和标点符号相对于许多这些键的分配。上述分配留下键4503-4506上的数字和标点模式可供使用。要解决的问题是提供尽可能多的上述功能，同时满足在本节开始所宣布的标准I-IV。

首先考虑标准I，标准I是布局应该直接从基本模式提供尽可能多的功能，包括最重要的功能。对于任何数量的键，在满足标准I与满足变形最小化和可打字性最大化的标准之间总是存在权衡。可使用基本模式中的键来提供功能或用于字母分配。在其他条件等同的情况下，用于字母分配的键越多，可打字性越好。应用本实施方式的该方面的教导一定不能被理解为局限于图45的特定键盘。实际上，我们在本实施方式中的目标是：满足标准I，同时使在属于相同可变布局族的意义上相似的键盘具有相似的功能相对于键的分配以及符号相对于键的分配。应该理解的是，标准I可以应用在比本实施方式宽泛得多的环境中。

对于图45的键盘，下一(Next)词或下一(Next)字母4519、进入数字模式4520、进入标点模式4522和进入大写字母模式4523这些功能都是给定的单独键，这使这些功能在基本模式下(实际上在任何模式下)可用。这满足针对这些功能的标准I。其他功能在数字模式或标点模式下可用，或者通过菜单可用。

让我们现在考虑标准II，标准II表明：不需要针对单个击键或姿势执行多于一个的功能，而应提供要选择性地进行组合的功能。为了明白图45的键盘如何满足标准II以及满足标准III，我们将引入八个另外的功能，这些功能在与分配有字母的键(4503-4506)之一相组合地按下数字模式键(4520)或标点模式键(4522)的单一姿势下可以得到。

这八个功能布置成具有相似功能的四个对。第一对包括菜单进入功能：进入另外功能菜单功能，该功能通过组合地按下数字模式键4520与键4503而获得；和进入偏好菜单功能，该功能通过组合地按下标点模式键4522与键4503而获得。

第二对包括词删除/降级功能。由键4504上的循环符号所表示的使词降级的功能通过组合地按下数字模式键4520与键4504而获得。由键4504上的垃圾桶所表示的从字典删除词的功能通过组合地按下标点模式键4522与键4504而获得。

这两个功能之间的确切差别可依赖于实现细节和用户偏好，但删除词显然比将词重新排序更激进。在典型的实现中，“删除词”将把一词从字典中完全移除。可以这样做：将删除限制于先前由用户添加的词。“使词降级”通常将给定词移动到给定击键序列的可能选择的列表的底部。例如，它还可以被设置为在列表中将词下移一位，而不是完全移动到列表底部。显然，词降级功能的重复应用可用来按任何希望的次序安排列表。

第三对功能改变预测功能的积极性。由键4505上的实心圆所表示的词完成功能通过组合地按下标点模式键4522与键4505而获得。基于词的已经输入的部分，词完成将基于系统的关于用户想要哪个词的最佳猜测来填充该词的其余部分。这是预测积极性的增加。由键4505上的空心圆所表示的进入另选文本输入模式功能降低了预测积极性。另选文本输入模式(通常是基于字符的预测)不如默认模式(通常是基于词的预测)积极。基于字符的预测仅试图预测下一字母，而不是整个词。词完成比标准的基于词的预测更积极，因为它甚至针对尚未进行的击键来预测字母。进入另选文本输入模式功能通过组合地按下数字模式键4520与键4505而获得。这里使用满相对于空的视觉差别来暗示更积极和较不积极，并将该主题尽可能远地扩展到其他功能对。应该理解的是，为此可使用其他视觉差别。

第四对功能是从显示中删除的功能。由键4506上的实心左箭头所表示的删除词功能从显示中删除最后一个词，但不从字典中移除该词。通过组合地按下标点模式键4522与键4506获得该功能。由键4506上的空心左箭头所表示的删除字符功能从显示中删除最后一个字符，但不改变字典。通过组合地按下标点模式键4520与键4506获得该功能。如将功能分配给4504和4505的情况那样，这些相对于4506的分配a)将相似功能放置在同一键上，以及b)将该功能对中的积极性较低的功能放置在给定键上的数字模式下。这通过按照功能相似性和类别来布置功能从而扩展了Gutowitz和Jones′264的教导。该扩展与数字概念到数字模式概念的扩展以及标点概念到标点模式概念的扩展相结合，用以满足上文宣布的标准III。

适用到可变布局族的其他成员

当键的数量相对于图45的布局增加时，可将新功能添加到数字模式和标点模式两者。当键的数量相对于图45的布局减少时，可将功能组合或移到菜单中。例如，从显示中删除词的功能总是可以通过反复应用从显示中删除字符的功能而获得，因此在键更少的情况下，从显示中删除词可被除去或移到菜单中。类似地，可将功能菜单和偏好菜单组合为单个菜单。认证应用上文非限制性地例示的Gutowitz和Jones′264的教导可帮助用户从可变布局族中的一个成员适用到另一成员。

功能的选择性组合

在上文的基于词去多义事件/动作的示例性列表中，有几个包括基本功能序列的动作。例如，当在字典中有多个与击键序列相对应的词，但都不是想要的词时，可采用一种方式：a)滚动遍历词的整个列表，直到证实没有找到该词为止，b)删除该词，c)切换到一另选文本输入方法，以及d)利用该另选文本输入方法重新输入该词。如果这是通用的动作，则用户可能更喜欢将b)和c)的动作链接起来，以使单个击键或姿势执行二者。这些动作不应该默认地链接起来，这是由于：i)复杂的动作对新手来说难以掌握，和ii)一些用户可能更喜欢保持这些动作分立或以不同的方式组合它们。例如，另一用户可能喜欢进行更长的动作链，该动作链包括：b)删除该词，c)切换到一另选文本输入方法，以及e)将该词添加到以前键入的字典的最低位置处。另外的用户可能更喜欢后一序列，但使添加的词处于列表的开头。

本发明的该方面通过提供容易访问的原子功能以及将所述原子功能复合地链接起来的机制，针对所有这些用户解决了这些问题。

转到图46，我们看到被实现为链接/解开菜单的链接/解开机制4600的非限制性实施例。该链接/解开菜单使用户可以设置原子功能的预选组合。优选的是，它还使用户可以限定原子功能的组合。在本实施方式中，功能设计器4601出现在链接/解开菜单4600中。它具有4个组件：1)复选框4602，如果被选定，则各项被链接并被移到菜单顶部，例如像链接的动作序列4606和4607那样；2)第一功能的图标4603；3)第二功能的图标4604；4)帮助功能4605。

可以按照多种方式来使用功能设计器。第一种方式(我们将其称为帮助驱动方式)是滚动遍历帮助消息4605的列表。各消息是这样的描述：第一和第二功能的功能组合将起什么作用，解释各自的优点和缺点。如果用户想要执行该动作，则他们通过勾选复选框4602而将这些功能链接。用于设计链接的第二种方式是滚动第一图标4603，然后滚动第二图标4604。接着帮助功能将解释对所选组合的应用。要注意，不是第一和第二功能的所有组合都对文本输入有意义，菜单会优选地将对第二功能的选择限制为仅仅那些在考虑第一功能的当前选择的情况下合理的第二功能。

一旦链接了两个功能，则它们出现在复选框被勾选的链接/解开菜单中。示出了一些实施例4606和4607。优选的是，如果通过取消勾选相应的框来解开这些功能组合中的任一个，则其从菜单中消失，使菜单中的项的数量变小。

一些用户可能更喜欢的功能组合的非限制性实施例包括：

·下一字符+进入另选文本输入模式。当在基于词的去多义模式下按下“下一字符”时，典型的情形是用户已对系统正确地找到想要的词失去信心。因此，他们可能更喜欢使系统进入另选文本输入模式以输入该词的其余部分。系统可被设置为当输入非字母字符时回复到基于词的去多义。

·进入另选文本输入模式+回复最后一个追溯变化。如果基于上下文的去多义已进行了用户不认为会得出想要的词的正确输入的追溯变化，用户可能希望撤销最后一个追溯变化并进入另选文本输入模式以利用更完全的控制来完成该词。

·从显示中删除词+进入另选输入模式。当在基于上下文的去多义模式下从显示中删除整个词时，这通常是系统不能正确地猜测出想要的词的情况。于是用户想要从显示中删除该词并且进入另选文本输入模式，从而可以正确地输入想要的词。

·空格+进入基础模式。当将基本文本输入模式选为基于上下文而不是基于字符时，可能存在如上所述的情况，其中需要临时退回到基于字符的输入模式。优选的是，每当输入诸如空格的符号时，回复到基础的基于上下文模式，从而结束该词。

·进入另选文本输入模式+当词完成时将其插入字库。当基于上下文的去多义不能显示想要的词和/或用户预计基于上下文的去多义对于下一想要的词基将失败时，他们可能希望进入另选文本输入模式并且将这样输入的词输入到字典中以供将来可能的使用。

·从显示中删除词+从字库中删除词。当基于上下文的去多义明显失败时，用户可能决定仅使用删除词功能。在该情况下，用户可能希望确保所显示的字母序列不会作为将来的预测而出现。

根据上述原子功能，可以作出这些和许多其他的组合。这样的组合的子集可以被预先加载为样式(style)。即，一些链接功能集合可能适合初学者，而其他集合适合熟练者，并且这些集合可供用户选择，不要求他们人工地链接所有的适当功能。显然，一旦链接了两个原子功能，就可将它们进一步链接以形成更长的动作序列。

对两拇指打字的优化

最后我们考虑标准IV，标准IV表明：希望布局能使得组合地使用两个拇指易于执行这些功能，尤其是就位阻而言。位阻的减小要求：要利用两个拇指(基本同时或快速连续地)按下两个键而执行的任何姿势应该在彼此尽量远地分离的键上执行。

应注意，现有技术已关注于制造用单个非拇指、拇指或触笔使用起来快速的小装置键盘。因此，现有技术关注的是将经常一起使用的符号彼此接近地依次放置，以减少从一个键移到另一个键的时间。本教导正好相反的是频繁组合使用的键在键盘上应该尽量彼此远离。由于序列中的一个元素将利用一个拇指来按压，而该序列中的其他元素将利用另一拇指来按压，重要的是将频繁组合使用的键放置在拇指不会彼此干扰的地方。在本示例中，预计功能键将比数字使用得更频繁。具体来说，数据表明在实际打字时退格键使用得非常频繁。因此，应该将功能键以及诸如句号或逗号的普通标点放置在键盘的顶行上，如有可能，应与底行上的模式改变键尽可能地远离。图45中示出了这样的排列。应该理解的是，图45的排列可能不与可变布局族中的所有成员兼容。具体来说，对于上述3列布局，以熟悉的电话键盘方式来排列数字可能是优选的。

应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，对这些例示的实施方式可以进行许多改变。具体来说，根据本公开，对于本领域技术人员完全明显的是，在自然语言、常规基准布局、键盘几何形状、变形量度、阻碍量度、击鼓效应量度或交互机制方面的进步。

对甚至那些不及本领域平均技术水平的人来说十分明显的是，可以结合添加到基本词或基于字符的去多义的花样(flourish)来使用任何上述实施方式，所述花样诸如a)词完成、b)短语完成、c)用户字典、d)跨词预测、e)用于输入另外符号(诸如标点符号、快捷方式)的另外的键，实际上，通过不断应用在本公开中揭示的发现和技术，可以改善任何去多义机制。

因此，本发明的范围不应仅根据这些实施方式的各方面的所有可能组合的超集来判断，而是应根据所附权利要求来判断。

交叉引用

本申请要求优先权日为2005年1月27日的编号为PCT/US2005/003093的PCT申请的优先权。本申请通过引用并入以下文献并且依赖于这些文献：优先权日为2001年9月27日的属Gutowitz和Jones的PCT/US01/30264“Method and apparatus for accelerated entry of symbols ona reduced keypad”、优先权日为1998年12月8日的授予Gutowitz的美国专利6885317、授于Gutowitz的美国专利6885317、美国专利6219731、美国专利申请09/856,863、10/415,031和10/605,157，以及享有它们的优先权日的所有其他申请。

Claims (33)

1.一种装置，该装置包括：多义键盘，所述多义键盘包括键；符号，所述符号的特征在于分配给所述键，所述符号的特征还在于划分为概念上的分离子集，从而使利用所述多义键盘多义地输入的所有所述符号都位于所述分离子集之一中，并且使一给定所述分离子集的所有成员分配给一给定所述键。

2.根据权利要求1所述的装置，该装置的特征还在于，所述符号是字母，并且所述分离子集由语言中的元音集合和辅音集合组成。

3.一种装置，该装置包括多义键盘，所述多义键盘输入符号，所述符号的特征在于包含选自于由功能符号和字母符号组成的集合中的至少一个符号，并且其中所述至少一个符号在所述多义键盘上拥有多个表示，所述多个表示的特征在于，每个表示被分配给不同的一个所述键，并且所述多个表示的特征还在于，将所述不同的所述键布置为使位阻最小化。

4.根据权利要求3所述的装置，该装置的特征还在于，所述多个表示具有换档功能，所述换档功能的特征在于，当与所述多义键盘的一个键基本同时地激活所述换档功能时，输入分配给所述键的选定符号。

5.根据权利要求3所述的装置，该装置的特征还在于，所述多个表示具有“下一”功能，并且所述符号是按次序排列的，所述“下一”功能的特征在于，它用来按所述次序推进所述符号。

6.一种装置，该装置包括单行键、多义编码，所述多义编码的特征在于具有最小化的姿势变形，其中所述姿势变形是相对于常规布局进行测量的。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述姿势变形是针对一组姿势评价出的，从该组所述姿势中提取的所述姿势包括交互机制，所述交互机制选自于包括两拇指交互机制和八非拇指交互机制的组。

8.一种装置，该装置包括具有一至九个列的键盘、多义编码，所述多义编码的特征在于具有针对次序变形和划分变形两者的最小化的外观变形，所述次序变形和所述划分变形是相对于常规布局评价出的，所述多义编码的特征还在于可打字性被最大化。

9.根据权利要求8所述的装置，该装置还包括第二多义编码，所述第二多义编码的特征在于其是混合和弦-多义编码。

10.根据权利要求8所述的装置，该装置的特征还在于，所述外观变形具有最小化的说明长度。

11.一种用于产生变形减少的可打字性优化的键盘的方法，该方法包括以下步骤：选择常规键盘布局；选择减小的空间排列；选择变形量度；选择可打字性量度；通过针对一组布局的各元素对所述变形量度和所述可打字性量度进行测量，来评价该组布局；从该组布局中选择一优化布局子集。

12.一种装置，该装置包括：多义键盘；用于输入符号的键，所述键排列成大致线性的阵列；去多义软件，所述多义键盘的特征在于姿势变形被最小化。

13.一种装置，该装置包括多义键盘、符号、用于输入所述符号的键、去多义软件，所述多义键盘的特征在于至少一个可打字性约束被优化并且布局变形被最小化，所述布局变形是相对于常规布局测量的。

14.根据权利要求13所述的装置，该装置的特征在于，所述符号包括数字符号和标点符号，所述装置还包括所述数字符号和所述标点符号相对于至少一个所述键的分配，所述分配的特征在于，所述数字符号和所述标点符号的每一种的至少一个被共同分配给至少一个所述键，所述分配的特征还在于，在多个所述键上对在所述共同分配的所述数字符号和所述标点符号之间的形态相似性和功能相似性中的至少一个进行了优化。

15.根据权利要求14所述的装置，该装置还包括功能符号，所述功能符号的特征在于执行这样的功能：修改所述去多义软件的输出和功能特征中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的装置，该装置还包括链接机制，该链接机制用来将所述功能符号链接成序列。

17.根据权利要求15所述的装置，该装置的特征还在于，基于所述功能相似性和所述形态相似性中的至少一个，将至少两个所述功能符号配对，该装置的特征还在于，所述配对的所述功能符号被共同分配给所述键之一。

18.根据权利要求13所述的装置，该装置还包括选择机制，该选择机制用于选择分配给一给定所述键的所述符号的子集，所述选择机制。

19.根据权利要求18所述的装置，该装置的特征还在于，利用所述选择机制进行的选择针对以下的至少一个进行优化：使所述可打字性约束最大化和使所述布局变形最小化。

20.根据权利要求13所述的装置，其中，所述可打字性约束选自于由以下内容组成的组：查找错误、查询错误、有效键数、词级多义性、词完成、短语完成、击鼓概率、位阻、吞吐量、对打字错误的健壮性、次选择符号的数量、次选择符号的概率、语言一般性、费茨法则和每字符击键数。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述击鼓概率关于两指交互机制进行了优化。

22.根据权利要求13所述的装置，该装置的特征还在于，所述可打字性约束关于至少一种交互机制进行了优化。

23.根据权利要求22所述的装置，该装置的特征还在于，所述交互机制选自于由以下机制组成的组：一非拇指、一拇指、两非拇指、两拇指、一非拇指和一拇指、三非拇指、以及八非拇指和两拇指。

24.根据权利要求13所述的装置，该装置的特征还在于与电话键盘兼容。

25.根据权利要求13所述的装置，该装置的特征还在于，所述多义键盘包括三个行和1至9个列。

26.根据权利要求13所述的装置，其中，所述布局变形选自于由外观变形和姿势变形组成的组。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述姿势变形是根据姿势变形特性进行量化的，所述姿势变形特性选自于由同一只手、同一手指、同一非拇指、和同一拇指、邻近手指、以及同一姿势类别组成的组。

28.根据权利要求26所述的装置，其中，所述外观变形是至少一种布局特性的函数，所述布局特性选自于由次序结构和划分结构组成的组。

29.根据权利要求28所述的装置，其中，在可变布局键盘的族中，相对于所述次序的变形是相同的。

30.根据权利要求28所述的装置，其中，相对于所述次序的变形是根据变形特性进行量化的，所述变形特性选自于由以下内容组成的组：读取次序、行受限读取次序、列受限读取次序、外形、行受限、列受限、数量以及交换数量。

31.根据权利要求28所述的装置，其中，所述划分结构是根据划分特性进行量化的，所述划分特性选自于由以下内容组成的组：尽可能均匀、一个键上的最大字母数、一个键上的最小字母数、范围、主导类别大小、左右对称性、上下对称性以及单调性。

32.根据权利要求26所述的装置，其中，所述外观变形被测量为相对于所述常规布局的变形，并且所述常规布局选自于由电话键盘、qwerty键盘、qwerty国家变体、以及unicode书写常规组成的组。

33.一种非多义键盘，该非多义键盘相对于常规键盘发生了次序变形，所述次序变形的特征在于其形成了可打字性优化的键盘的族的基础。

Images