DD234953A1 - Aktive tastatur - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine alphanumerische Eingabetastatur fuer Mikrorechneranwendungen mit programmierbarer Tastenfeldanordnung. Das Ziel der Erfindung ist eine Minimierung des technischen Aufwandes sowie der geometrischen Abmessungen von alphanumerischen Tastaturen sowie eine verbesserte Bedienmoeglichkeit und Reduzierung von Eingabezeiten und -fehlern. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei Texteingabe eine speicher- oder prozessorgestuetzte Folgebuchstabenvorgabe bei dynamischer Zuordnung von Zeichencodes sowohl aus einfachen Festwertspeicher-Anordnungen bestehen kann, die in Abhaengigkeit von jedem eingegebenen Buchstaben des Alphabetes eine sprachen- oder einsatztypische Anordnung von Folgebuchstaben-Tastaturbelegungen erstellt, als auch die Anwendungen von Folgebuchstaben-Tastaturmustern auf Basis eines gespeicherten und erweiterbaren Wortschatzes vorgibt und dass in Abhaengigkeit vom zuletzt eingegebenen Buchstaben auf und unmittelbar neben der zuletzt betaetigten bzw. zugriffsoptimalen Taste die Sprach- bzw. einsatzabhaengig wahrscheinlichsten Folgebuchstaben vorgegeben werden. Fig. 5

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine alphanumerische Tastatur für Mikrorechneranwendungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die alphanumerische Tastatur stellt heute und auch in absehbarer Zukunft das Haupteingabemittel im Mensch-Rechner-Dialog

Hochwertige Tastaturen sind jedoch aufgrund der notwendigen präzisen Mechanik teuer und im Vergleich zur Zentraleinheit eines Mikrocomputers relativ störanfällig. Ein weiterer entscheidender Nachteil der üblichen Tastaturen besteht aber darin, daß unabhängig vom Einsatzfall dem Bediener sämtliche einzelnen Tasten faktisch gleichberechtigt vorliegen und jede einzelne Eingabe einen Suchprozeß mit den zwangsläufig innewohnenden Fehlerquellen auslöst.

Neuzeitliche Rechner-Betriebssysteme und Nutzerprogramme bieten dem Anwender einen hohen Umfang an Arbeitserleichterungen, um die Rechenzeit schöpferisch nutzen zu können und Fehlbedienungen möglichst auszuschließen.

Eine alphanumerische Tastatur beinhaltet jedoch bis zu 100 Zeichen- und Funktionstasten, wobei die Bedienung dieses Eingabemediums jedoch in keiner Weise durch den Rechner unterstützt wird.

Eine Notwendigkeit zur Verbesserung der Tastaturen besteht jedoch objektiv, dies zeigen eine Vielzahl von Publikationen, auch im Verlauf der letzten Jahre. Bei den meisten Mikrorechner-Anwendungsfällen ist die Verwendung der herkömmlichen alphanumerischen Tastaturen notwendig und hinderlich zugleich.

Es besteht eine ergonomische (bedientechnische) und ökonomische Notwendigkeit, die alphanumerische Tastatur der Entwicklung der Mikrorechentechnik anzupassen.

Bei der Beurteilung des bekannten Standes der Technik sind im wesentlichen drei Einsatzgebiete der Mikrorechentechnik zu beachten:

- Textsysteme,

- Heim- und Personal-Computer sowie Taschenrechner der oberen Preis-/Leistungsklasse

- komplexe industrielle Steuerungssysteme auf Rechnerbasis.

Im Fall eins gibt es seit Jahrzehnten einen eingeführten Standard, der durch die normale Schreibmaschinentastatur repräsentiert wird. Abgesehen von Modifikationen in der Tastenanordnung werden die unterschiedlichsten technischen Wirkprinzipien ausgenutzt, ohne daß sich an der Eingabeweise etwas geändert hat. Diese konventionelle Schreibmaschinentastatur hat für die geübte Bedienkraft den Vorteil, daß mit zehn Fingern blind geschrieben werden kann. Es ist dies ein Vorteil, der jedoch für die überwiegende Zahl der Computeranwender und Anwendungsfälle nicht relevant ist. Da bekannterweise eine Eingabe umfangreicher Texte über einer Tastatur eines Computers nicht üblich ist, erübrigt sich auch ein Zehnfingerblindschreiben.

Typisch ist hier doch die interaktive Betriebsweise des Mensch-Computer-Systems, wobei über Rechnerführung relativ wenig umfangreiche Datenmengen eingegeben und verarbeitet werden. Im zweiten Einsatzfall zeigt sich, daß die herkömmliche Tastatur einer Verkleinerung der Computer der unteren Preisklasse entgegensteht, es jedoch wegen der Bindung an den Schreibmaschinenstandard bisher keine sinnvolle Aiternativlösung gibt. .

In der EP 0 011 307 wird beispielsweise eine Tastatur beschrieben, bei welcher die Tasten mit je vier Zeichen bzw. Symbolen belegt oder über eine mehrfache Betätigung von numerischen Tasten eine Generierung von alphanumerischen Zeichencodes erzwungen

In der OS 3 240 209 wird eine Eingabeeinrichtung für einen elektronischen Übersetzer unter Schutz gestellt. Hier wird ein Übersetzungscomputer im Taschenrechnerformat vorgestellt, der zwar über eine alphanumerische Anzeige verfügt, aber aus räumlichen Gründen keine alphanumerische Tastatur beinhaltet. Im dritten genannten Bereich, dem der komplexen rechnergestützten Steuerungen, die im allgemeinen bildschirmorientiert arbeiten, hat sich seit langer Zeit durchgesetzt, daß dem Becüener zugängliche Tasten in Abhängigkeit vom Systemzustand dynamisch mit Funktionen belegt werden, wobei die Zuordnung Ciier Bildschirm oder separat über alphanumerische Anzeigen erfolgt (DE 2 930 374).

In der USA-Zeitschrift „Computer" 3/82 wird auf eine Rechnertastatur verwiesen und zum Ausdruck gebracht, daß die Arbeiten auf Sprachanalysen des Amerikanischen Englisch basieren und leiten daraus optimierte Tastenanordnungen ab, ohne den Schritt zu intelligenten Tastaturen zu gehen.

Es läßt sich hiervon ableiten, daß trotz Sprachkommunikation die Tastatur noch für lange Zeit ihre wichtige Position nicht verliert, andererseits jedoch erheblicher Forschungsaufwand getrieben wird, um die Tastatur zum zweckmäßigen Eingabegerät umzugestalten.

Eine kritische Wertung des bekannten Standes der Technik zeigt, daß der wesentliche Nachteil der bisher verwendeten alphanumerischen Tastaturen in deren fehlender Intelligenz begründet liegt. In der Tat bieten selbst Tastaturen, die einen eigenen Mikrocomputer enthalten, dem Bediener zwar einige Bequemlichkeiten, nicht jedoch auch nur ein Minimum an Bedienführung. Dies ist im Grunde der entscheidende Nachteil solcher Tastaturen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Optimierung des Tastatureingabevorganges verbunden mit einer Reduzierung des mechanischen Aufwandes und der geometrischen Abmessungen einer alphanumerischen Tastatur.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung basiert darauf, daß in jeder Sprache Kombinationen von Buchstaben mit deutlich unterschiedlichen Häufigkeiten auftreten. Schon bei der Analyse von Wortanfangsbuchstaben kommen eine Reihe von Buchstaben sehr häufig, andere selten und wieder andere praktisch nie vor. Auch innerhalb eines Wortes gibt es typisch häufig und weniger häufig vorkommende Buchstabenfolgen. In der deutschen Sprache wird z. B. auf ein „T" ein „A" wesentlich häufiger folgen als ein „J" oder ein „X". Eine Analyse solcher statistischer Verteilungen einer Sprache liefert den Algorithmus für eine Tastatursteuerung, die dafür sorgt, daß dem Nutzer bei Texteingabe statt aller Buchstaben des Alphabets nur die dem soeben eingegebenen Buchstaben mit hoher Wahrscheinlichkeit folgenden Buchstaben zur Eingabe angeboten werden. Damit aber reduziert sich erheblich die Anzahl notwendiger Eingabetasten, denen durch das tastaturinterne Steuerprogramm dynamisch aktuelle Belegungen zugeordnet werden.

Voraussetzung dafür ist die unbeschränkte Zuordnungsmöglichkeit von Zeichencodes zu Eingabetasten mittels Anzeigeelemente auf optoelektronischer Basis. Dies stellt jedoch den bekannten Stand der Technik dar. Die mindestens notwendige Tastenzahl ergibt sich daraus, daß die Ziffern 0 bis 9 sowie ein oder zwei Sonderzeichen in einer gemeinsamen Tastaturbelegung enthalten sein müssen. In Ergänzung des tastaturinternen Steuerprogramms ist dann auch eine Belegungssteuerung der Tastatur durch das laufende Anwenderprogramm realisiert. Damit wird der Schritt von der intelligenten zur aktiven Tastatur vollzogen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand einer allgemeinen Beschreibung und von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 - ein Häufigkeitsbeispiel

Fig. 2 - ein Blockschaltbild

Fig. 3 - ein Tastaturfeld

Fig. 4 - ein Ablaufbild der internen Tastatursteuerung

Fig. 5 - eine Tastatur eines Übersetzungscomputers

Ein Tastaturfeld 1, Fig. 2, und ein zugeordneter Anzeigeblock 2 bilden zusammen mit einem Einchip-Mikrorechner 3 die eigentliche Tastatur, die über Kanäle 4 und 5 Steuer- und Datensignale mit einem übergeordneten Prozessor 6 austauscht.

Im Grundzustand entnimmt eine Tastatursteuerung 7 über einen Kanal 8 einem ROM-Speicher 9 des Einchip-Mikrorechners 3 einen Satz von zwölf Alphazeichen, der als Startmuster bezeichnet wird und die häufigsten Wortanfangsbuchstaben enthält.

Eine Beispielbelegung für die deutsche Sprache ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Zeichen werden über einen Kanal 10, Fig. 2, zu einem Anzeigeregister 11 transportiert und dann über einen Kanal 12, einer Anzeigedecodierung 13 und einen Kanal 14als aktuelle Tastaturbelegung angezeigt. Jeder Taste 17, Figur 3, des Tastaturfeldes ist ein Anzeigeelement 18 des Anzeigeblockes, Fig. 2, räumlich zugeordnet. Darüber hinaus kann das Tastaturfeld 1 noch Funktionstasten 19, 20, 21, 22, Fig. 3, mit fester Belegung enthalten.

Die Betätigung einer Taste 17 des Tastaturfeldes 1, Fig. 2, bewirkt nun die Übernahme des zugehörigen Zeichencodes aus dem Anzeigeregister 11 über den Kanal 15 in die Tastatursteuerung 7. Von dort erfolgt die Einleitung des Steuersignalspiels über den Kanal 4 sowie die Übertragung des Zeichencodes der betätigten Taste über den Kanal 5 zum übergeordneten Rechner 6.

Die Tastatursteuerung 7 wählt in Abhängigkeit vom aktuellen eingegebenen Zeichen die zugeordnete neue Tastaturbelegung aus den im Speicher 9 vorprogrammierten Mustern und überträgt dieses wie bereits beschrieben als neue Tastaturbelegung in das Anzeigeregister 11 und weiter in den Anzeigeblock 2.

Mittels der im Tastaturfeld 1 enthaltenen Funktionstasten 19, 20,21, 22, Fig. 3, hat der Bediener die Möglichkeit in die Tastatursteuerung einzugreifen, falls das geforderte Eingabezeichen in der aktuellen Belegung nicht enthalten sein sollte. Die beispielsweise mit NXT bezeichnete Taste 19 dient dazu, die Fortsetzung des Alphazeichensatzes in der Tastaturbelegung auszulösen.

Die mit Hl bezeichnete Taste 20 ruft statt Alphazeichen eine feste Steuerzeichenbelegung auf, wohingegen die Taste 21 „LO" die Ziffern 0 bis 9 sowie zwei Sonderzeichen zur Anzeige bringt. Die Taste 22 „UC/LC" erweitert in bekannter Weise den Zeichenvorrat.

Figur 4 verdeutlicht den Ablauf der internen Tastatursteuerung: Im Grundzustand, d. h. nach Einschalten der Tastatur oder nach Eingabe eines Zwischenraumes (SPACE) wird eine START-Belegung angezeigt, Fig. 1, 4, welche die häufigsten Wortanfangsbuchstaben der Einsatzsprache enthält. Wird nun die Taste betätigt, die im Belegungsmuster mit „A" belegt ist, wird der Zeichencode für „A" ausgegeben und die Anzeige mit dem Belegungsmuster „A" neu geladen. Dieses enthält dann Buchstaben, die gemäß der Einsatzsprache mit großer Häufigkeit auf „A" folgen. Prinzipiell ist für jeden Buchstaben ein Belegungsmuster mit den häufigsten Folgebuchstaben zu definieren.

In der Praxis werden mehrere solche Belegungen vollständig oder fast identisch sein, was die Anzahl der zu speichernden Muster erheblich reduziert. Die Eingabe von SPACE führt wieder zum Startmuster. Mit den Funktionstasten „Hl" und „LO" kann jederzeit der Alphamodus vjrlassen werden, um eine Tastaturbelegung mitZiffsrn bzw. Steuerzeichen anzufordern.

Diese Belegungen bleiben konstant, so lange Zeichen des angezeigten Vorrats eingegeben werden.

Mittels der Funktionstasten „Hl" und „LO" sind stets die anderen Modi (Alpha-, Ziffern-, Steuerzeichenbelegung) erreichbar.

Aus Gründen der Überschaubarkeit sind die Funktionen der NXT und UC/LC-Taste nicht in Figur 4 dargestellt.

Die NXT-Taste führt bei Betätigung zum Einschalten einer neuen definierten Belegung im gleichen Modus.

Die UC/LC-Umschaltung ändert codegemäß ein Bit der aktuellen Belegung und erweitert damit den Zeichenumfang in bekannter Weise.

Über den Kanal 5, Fig. 2, hat weiterhin der übergeordnete Prozessor 6 die Möglichkeit, eine Tastaturbelegung vorzugeben, wobei in dieser Zeit über Steuerzeichen auf dem Kanal 4 die interne Tastatursteuerung gehindert wird, eine Belegung anzubieten.

Funktionstastenbetätigung des Bedieners hat jedoch wiederum Vorrang.

Ausführungsbeispiel 1

Figur 5 zeigt die Tastatur eines Übersetzungscomputers im Taschenrechnerformat.

Da nur Alphazeichen einzugeben sind, werden mehrere der oben beschriebenen Funktionen nicht benötigt. An Funktionstasten ist damit nur NXT 19 und zusätzlich eine Wortendetaste 23 nötig. Auch die NXT-Funktion kann entfallen, wenn Folgebelegungen nach Ablauf einer bestimmten Zeit ohne Eingabe angezeigt werden; die Wortendemarke SPACE kann als normales Zeichen in der Tastaturbelegung enthalten sein.

Es ergibt sich damit eine einfache und doch komfortable Eingabemöglichkeit für diese Rechnerklasse. Die Anzeige der Belegungen 18 erfolgt hierin einem LCD-Anzeigefeld 25, wobei die Positionen 24 für die Ausgabe des übersetzenden Wortes stehen.

Ausführungsbeispiel 2

Figur 3 zeigt die Tastatur eines Datenterminals. Dabei werden alle bereits beschriebenen Funktionen genutzt.

Insbesondere wird auch von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, Tastaturbelegungen vom übergeordneten Prozessor 6 über den Kanal 5 anzubieten.

Es ergibt sich damit ein erheblicher anwendungstechnischer Vorteil, derart, daß durch das Anwenderprogramm die Tastatur gesteuert werden kann.

Dies erleichtert erheblich den Eingabevorgang und schaltet bestimmte Fehlerkategorien vollständig aus, was wiederum eine Vereinfachung der Datenprüfungsprozeduren im übergeordneten Rechner zur Folge hat.

Diese Art der Tastaturbelegungsvorgabe ist prinzipiell auch ohne die erfindungsgemäße Art der internen Tastatursteuerung bei Alphazeichen-Eingabe möglich, jedoch für Anwendungsfälle der Textverarbeitung nicht praktikabel.

Beide Belegungssteuerungsarten zusammen ergeben aber eine auf Dialog basierende optimierte Weise der Tastatureingabe für Mikrorechner.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Alphanumerische Tastatur, dadurch gekennzeichnet, daß ein internes Steuerprogramm bei Texteingabe eine speichergestützte Folgebuchstabenvorgabe erteilt, die auf statistischen Häufigkeiten von Buchstabenkombinationen der Einsatzsprache basiert, wobei die Belegung des Tastaturfeldes (1) durch den Anzeigeblock (2) erfolgt, der wiederum durch die Tastatursteuerung (7) mit den im Speicher (9) über das Anzeigeregister (11) und die Anzeigedecodierung (13) über die Kanäle (8,10,12) geladen wird und daß des weiteren zusätzlich eine Belegungsvorgabe durch das Anwenderprogramm über den Prozessor (6) und die Kanäle (4, 5) in die Tastatursteuerung (7) erfolgt.
2. 2. Alphanumerische Tastatur nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungsvorgabe durch das Anwenderprogramm über den Prozessor (6) Priorität gegenüber dem internen Steuerprogramm hat, und daß wiederum der Bediener zu jeder Zeit über die Funktionstasten (19, 20, 21, 22) eingreifen kann.

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