CN102124425A - 处理来自指向设备的信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种指向设备以及对来自这种指向设备的信号进行处理的方法，所述设备包括底座、相对于底座可移动的致动器、以及检测器，所述检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号和第二位置信号指示致动器沿着相应的第一轴和第二轴相对于底座的位置，其中，所述信号处理方法包括以下步骤：将至少两个位置信号转换成包括幅度信号的极坐标信号；以及对极坐标信号的幅度信号进行阈值处理，以提供阈值处理后的幅度信号。在实施例中，该方法还包括对阈值处理后的幅度信号应用转换曲线以产生速度幅度信号的步骤。

Description

处理来自指向设备的信号的方法和设备
技术领域
本发明涉及包括指向设备的手持设备(如，移动电话、个人数字助理(PDA)以及诸如膝上型计算机和数字摄像机等其他移动设备)领域。
背景技术
目前，手持设备(如，移动电话、个人数字助理(PDA)以及诸如膝上型计算机和数字摄像机等其他移动设备)配备有诸如操纵杆之类的小型指向设备以便于实现例如菜单选择、导航、游戏和网页浏览等动作。这些指向设备能够输出位置信号，位置信号表示致动器相对于设备底座的位置。输出信号例如用于在显示屏幕上移动光标。
当没有外力施加到致动器时，致动器自身可以偏置以返回息止位置。理想地，当致动器处于息止位置时，设备输出指示息止位置的相应位置信号。实际上，在这种情况下位置信号的值一般表示与息止位置接近但不完全等于息止位置的位置；位置信号中始终有一些不可避免的噪声，这些噪声会导致这些信号所控制的光标在显示器上摇晃。此外，致动器在息止位置时可能会在一定程度上不与息止位置重合，从而引起位置信号的偏移和相应的光标漂移。
为了解决这些问题，可以对指向设备的位置信号输出应用阈值。沿某方向的光标移动只有当相应的位置信号大于特定阈值时才变成非零。为了消除当致动器处于息止位置时的光标漂移和摇晃，通常将阈值设置为比噪声以及任何可能的残留偏移都大的值。
这种阈值处理方法的缺点是会引起各向异性的光标移动以及指向设备的灵敏度降低，尤其是当至少一个位置信号与关联的阈值接近时。
发明内容
本发明的目的是提供一种信号处理方法，该信号处理方法至少减小不期望的各向异性光标移动。
本发明的另一目的是提高指向设备的精度。
为此，本发明的第一方面提供了一种针对指向设备的信号处理方法，所述设备包括底座、相对于底座可移动的致动器、以及检测器，所述检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号和第二位置信号指示致动器沿着相应的第一轴和第二轴相对于底座的位置，所述信号处理方法包括以下步骤：
-将至少两个位置信号转换成包括幅度信号的极坐标信号，以及
-对幅度信号进行阈值处理，以提供阈值处理后的幅度信号。
尤其是对于其中第一位置信号和第二位置信号中的至少一个的幅度具有低值的位置信号来说，本发明的方法降低了由实现该方法的指向设备来控制的光标的不期望的各向异性移动或摇晃。
例如，当用户想要使用操纵杆沿着略微偏离X方向和Y方向之一的方向移动光标时，操纵杆产生X位置信号和Y位置信号。假定Y信号刚好低于阈值，而X信号高于阈值，则在对X信号和Y信号进行阈值处理之后，操纵杆仅输出对致动器沿X方向相对于底座的位移加以指示的信号。这使得光标沿X方向移动，而不是沿所要求的倾斜方向移动。
为了解决该问题，本发明的方法将两个位置信号转换成包括幅度信号和角度信号的极坐标信号，并实质上对幅度信号进行阈值处理。如果幅度信号在阈值以下，则阈值处理后的幅度信号为零，光标不移动。然而如果阈值处理后的幅度信号大于零，则该阈值处理后的幅度信号与角度信号一起形成对致动器相对于底座的位置和/或倾斜的良好指示，即使X信号和Y信号之一具有低值。
在实施例中，信号处理方法还包括对阈值处理后的幅度信号应用转换曲线以产生速度幅度信号的步骤，所述曲线优选地是指数函数或多项式函数。非线性函数意味着幅度信号越高，光标在显示器上移动得越快。相反，幅度信号越低，光标移动得越慢。因此，在阈值附近，光标缓慢移动，这进一步抑制了不期望的各向异性移动，尤其是当幅度信号接近该幅度信号的关联阈值时，即，当X信号和Y信号都具有低值时。
通过将对极坐标幅度信号进行阈值处理与使用特定的非线性转换函数应用速度转换相结合，使得指向设备的精度显著提高，这是因为两种方法以互补的方式提高了指向设备的精度。
在实施例中，信号处理方法还包括将速度幅度信号和角度信号转换成直角坐标系中的x速度信号和y速度信号的步骤。由于配备有指向设备的许多设备都使用直角坐标系，所以该步骤使得对速度信号的进一步处理更方便。
在实施例中，信号处理方法还包括以下步骤：
-将阈值处理后的幅度信号和角度信号转换成阈值处理后的位置信号，
-对每个阈值处理后的位置信号应用转换曲线以产生相应的速度信号，所述曲线优选地是正交函数或多项式函数。在该实施例中，可以对每个阈值转换后的位置信号独立地应用不同的转换曲线，例如有光标移动的显示器的长宽比。
在实施例中，信号处理方法的阈值处理步骤包括：如果幅度信号在预定的阈值以下，则输出具有零值的位置信号，否则对每个位置信号应用速度转换曲线以产生速度信号。通过对原始位置信号应用速度转换曲线，可以省略将极坐标转换回原始位置坐标系的步骤。
在实施例中，信息处理方法包括以下步骤：
-当致动器处于息止位置时检测并存储偏移信号，
-检测位置信号并从位置信号中减去所存储的偏移信号。
小型指向设备的致动器通常向息止位置偏置，在息止位置处，由检测器提供的位置信号应当为零，但这并不是因为例如致动器的失配、检测器的磨损和/或故障。通过从进一步测量得到的位置信号中减去偏移信号，可以对偏移进行校正，以产生一种偏移校正方法。
在实施例或第二方面中，本发明提供了一种针对指向设备的信号处理方法，所述设备包括检测器，所述检测器包括多个检测单元，所述多个检测单元能够提供多个相应的检测单元信号以及包括检测单元信号幅度之和的共模信号，所述方法包括确定共模信号在时间上的导数的步骤以及以下步骤之一或两者：
-当导数上升到指示点击动作的预定点击阈值时，产生第一输出信号，
-当导数下降到指示松开动作的预定松开阈值时，产生第二输出信号。
该方法可以具体应用于源自光学操纵杆的共模信号，例如如美国专利6,326,948所公开的。
在指向设备的使用期间，共模信号可以由于信号漂移而发生变化，所述信号漂移例如是由于检测器单元的温度变化和/或信号噪声引起的。此外，当用户例如通过长时间向下按压致动器来改变共模信号的值时，该用户可以逐渐且偶尔地使用更大或更小的力来向下按压致动器，从而不期望地改变了共模信号。因此，这种共模信号的值不适合检测点击动作。通过使用共模信号的导数，可以检测共模信号随时间的突然变化。当基于共模信号的导数确定了点击动作和松开动作时，可以提高指向设备的感知精度。由于点击动作和松开动作的持续时间可能有差别，例如，根据移动致动器返回到它的息止位置的弹力，所以点击阈值和松开阈值的绝对值可以被单独限定。
本发明的实施例或第三方面提供了一种针对指向设备的信号处理方法，所述设备包括检测器，所述检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号和第二位置信号指示致动器沿着相应的第一轴和第二轴相对于底座的位置，所述检测器还包括多个检测单元，所述多个检测单元能够提供多个相应的检测单元信号以及包括检测单元信号幅度之和的共模信号，其中共模信号指示致动器沿第三轴的位置，所述第三轴实质上与第一轴和第二轴垂直，所述共模信号优选地用作对缩放等级的指示。
结合确定点击信号和松开信号的方法，该方法可以为用户提供一种直观的缩放功能。例如，用户可以将光标移动到点，点击以选择该点，以及在保持致动器仍处于点击位置的同时，缓慢地对致动器施加更大或更小的力以放大和缩小。还可以在保持致动器仍处于点击位置的同时来回移动光标，例如以来回移动地图，所述地图已在所谓的拖放序列的一部分上被放大，或者是所述拖放序列的一部分。
根据本发明的另一方面，提供了一种指向设备，包括：底座、相对于底座可移动的致动器、用于对致动器与底座之间的相对位置进行检测的检测器、以及信号处理装置，其中，检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号指示致动器在第一轴附近的位置，所述第二位置信号指示致动器在第二轴附近的位置，信号处理装置被布置为根据上述方法中的任一方法来处理来自检测器的位置信号。
在实施例中，第一轴和第二轴实质上正交。
在设备的实施例中，信号处理装置包括：指令处理器，被布置为执行一系列指令以实现根据本文中描述的方法中的任一方法。指令处理器可以从合适的介质(例如，EEPROM)中读取这一系列指令。该介质可以被重新编程或改变例如以针对不同的应用实现不同的灵敏度设置。
在根据本发明的指向设备的实施例中，指向设备包含在集成封装中。
在实施例中，所述指向设备是光学指向设备，所述光学指向设备包括：底座，检测器位于底座上；致动器，相对于底座可移动；以及反射部分，在面对底座的一侧，所述检测器包括一个或多个检测单元，所述一个或多个检测单元用于对致动器的反射部分所反射的光的至少一部分进行检测，所述底座还包括用于向致动器的反射部分发射光的光源。
在实施例中，用于处理至少两个位置信号的信号处理装置被布置为根据本文描述的方法中的任一方法来处理信号。
说明书中描述和示出的各个方面和特征在适当时候可以独立应用。这些单独的方面(具体地，偏移校准方法、对信号进行速度转换的方法、以及针对点击和缩放功能的方法)以及所附权利要求中描述的其他方面和特征，均可以作为不同专利申请的主题。
附图说明
基于附图所示的示例实施例来说明本发明，附图中：
图1A示出了可以与根据本发明的方法相结合使用的光学指向设备的示例，
图1B示出了用于提供位置信号的检测器的示例，
图2A是示出了操纵杆输出的两个位置信号的示例图示，
图2B是图2A的位置信号转换成极坐标幅度和角度信号之后的图示，
图2C示出了阈值处理和速度转换曲线，所述阈值处理和速度转换曲线可以应用于极坐标幅度信号以产生速度幅度信号，
图2D示出了从图2B的极坐标角度信号和图2C的速度幅度信号获得的垂直坐标系中的两个速度信号的图示，
图3示出了可以用于实现根据本发明的信号处理方法的一系列元件的框图，
图4示出了本发明方法的校准部分的流程图，
图5A示出了当致动器处于放松位置时光学操纵杆的共模信号的图示，
图5B示出了当致动器处于点击位置时光学操纵杆的共模信号的图示，
图6示出了共模信号及其时间导数的图示，所述共模信号的时间导数可以用于确定点击动作和松开动作，
图7示出了安装有根据本发明的小型操纵杆设备的蜂窝电话的示例。
具体实施方式
本文所公开的方法和设备可以用在诸如移动电话、PDA、数字摄像机以及膝上型计算机等手持设备中。
在图1A中示出了示例指向设备，在这种情况下该示例指向设备是与所示方法一起使用的光学指向设备1，光学指向设备1包括底座3和可以相对于底座移动的致动器4，其中致动器4在面对底座的一侧包括反射部分5。底座还包括：光源7，用于向致动器的反射部分发射光I；检测器，包括用于对致动器的反射部分所反射的光的至少一部分进行检测的一个或多个检测单元2；以及弹簧6，将致动器4与底座3的外壳相连并使致动器向着息止位置偏置。致动器在倾斜方向9上的移动和/或在垂直方向8上的平移移动使设备输出的位置信号发生改变。显然，在本文未示出的一些实施例中，也可以使用致动器在水平平面内的平移移动来使设备输出的位置信号发生变化。
在图1B中示出了检测器，检测器可以是如图1A所示的指向设备的一部分。检测提供的位置信号适于通过使用本发明的方法来处理。检测器400包括多个检测单元，在本情况下包括四个检测单元d1-d4。在该示例中，检测单元由光敏二极管构成，当光点I集中到所述光敏二极管时，所述光敏二极管产生模拟信号。可以通过移动致动器(未示出)来改变光点的位置。在该示例中，将来自检测单元的信号相组合，以形成要由信号处理装置(未示出)来处理的两个差分位置信号S1、S2。其他配置也是可能的；例如，可以有以六边形网格或其他形状布置的6个检测器，提供要由信号处理装置来处理的6个位置信号。备选地，检测器可以提供数字信号；可以将光敏二极管组布置在检测器中的在网格上，通过在每个光敏二极管处使用阈值检测电路可以将信号数字化。在这样的离散检测方案中，可以通过对每组中的“第1”和“第0”的个数进行计数来获得离散的位置信号。
在图2A中可以看到来自检测器的两个位置信号S1、S2的图示，这两个位置信号S1、S2形成单个方向矢量S。在这种情况下位置信号包括两个正交信号，然而也可以包括多于两个的和/或非正交的信号。例如，可以使用对致动器绕对角线轴的运动加以指示的额外位置信号来实现更高的精度和冗余，或者可以采用轴方向不形成实质上90度角的方式来布置检测单元。
如图2B所示将位置信号转换成极坐标。极坐标包括角度Sθ，角度Sθ指定了在笛卡尔坐标系中从位置信号获得的方向矢量S与水平轴之间的角度，极坐标还包括幅度信号Sm，幅度信号Sm指定了所述方向矢量的长度。致动器的位置和/或倾斜现在由极坐标来表示。
在这种坐标转换之后，在图2C中对幅度信号应用阈值处理和速度转换曲线。曲线的阈值部分用于消除当致动器在息止位置时致动器的偏移效应，以及减小例如输出信号所控制的光标的漂移。如果幅度信号Sm在阈值信号以下，则将该幅度信号Sm完全切断，从而使信号幅度为零。角度信号不是阈值，表示未改变的检测到的角度。曲线的其他部分(速度转换部分)用于将位置幅度转换成速度幅度。曲线的该部分优选地是多项式函数或指数函数。如图2所示，如果该函数是近似二次方程式，则位置幅度的每一次增大都引起速度幅度信号的平方增大。这使得用户可以通过充分地移动致动器来将例如由速度信号控制的光标快速地移动到感兴趣的区域，然后通过略微移动致动器来更精确地移动光标。
在图2D中，将角度信号和速度幅度信号转换成笛卡尔坐标系中的二维速度信号，以更方便对速度信号的进一步处理。备选地，可以实现向其他合适坐标系的转换。
在图3中，以框图的形式示出了一系列元件，这些元件可以用于实现根据本发明对来自指向设备的位置信号进行信号处理。该实施例包括以两个阶段来执行的偏移校准。在第一阶段，将在致动器处于息止位置时获得的偏移信号存储在存储器中。例如可以在制造指向设备之后立即发起该阶段，每当设备上电时发起该阶段，在用户请求的任何时刻发起该阶段，在不适宜进行测量的任何时刻发起该阶段，或者在设备寿命期间偶尔发起该阶段。备选地，可以每当指向设备从休眠模式进入激活模式时发起第一阶段。由于致动器必须处于第一位置以使校准(例如如本文所描述的由松开信号来触发的校准)起作用；在松开致动器之后致动器可以处于息止位置。
校准的第二阶段包括从随后测量到的信号中减去致动器处于息止位置时获得的偏移信号。在指向设备的正常操作期间，大多数时间都花费在第二阶段上。
校准过程可以帮助减小或消除由于例如失配的和/或错误的检测单元或错误地偏置的致动器而引起的信号漂移。
在正常操作期间，信号处理设备100从指向设备获得位置信号101，减法单元120从当前位置信号中减去早先存储的偏移信号。然后将合成的校正后的位置信号102传送到极坐标转换单元121上，所述极坐标转换单元121将校正后的位置信号102转换成角度信号103和幅度信号104。然后在阈值处理和速度转换单元122对幅度信号104应用阈值处理和速度转换曲线。速度转换曲线优选地是具有增大的斜率的非线性曲线，优选地是多项式函数或指数函数。非线性函数意味着用户对致动器施加了更大的力，因此速度幅度信号越高，光标在显示器上移动的越快(快得多)。这产生了速度幅度信号105。当用户松开致动器时，速度幅度返回到零并且光标停止移动。
将速度幅度信号与角度信号103一起传送到笛卡尔转换单元123上。笛卡尔转换单元123将极坐标矢量103、105转换成正交速度信号106、107，所述正交速度信号106、107适于方便例如对显示设备上的光标移动的控制。
在本段中，给出了根据本发明的处理步骤的可能序列的附加示例。首先，当具有带光标的显示器的主机设备(如，电话)上电或从休眠模式进入激活模式时，重置该主机设备的光标坐标，即，将光标置于显示器的中心并开始校准。在该动作期间，用户不应触摸操纵杆。在该步骤之后，设备就可以使用了。假定用户正在使用特定的力向特定的位置移动或倾斜致动器。读出位置信号，并在需要时校正该位置信号的不正确偏移。将校正后的位置信号转变成极坐标信号、进行阈值处理并转换成X-Y光标速度。在下一步骤中，计算相对于之前的测量在X和Y方向上的相对移动。相对的X(或Y)移动等于对位置信号的两次测量之间的总时间的倍数，该倍数是X(或Y)光标速度。该总时间通常是主机设备的刷新周期所需的时间。然后根据旧的坐标和相对的X-Y移动来计算新的X-Y坐标。最后，更新显示器上的光标位置。创建循环，以连续地读取位置信号并更新光标的坐标。迭代i的新坐标被反馈至新的迭代i+1，并变成该迭代计算中的旧坐标。
图4中更详细地说明了本发明的校准和偏移消除部分。在开始701之后，在702进行选择，是开始执行校准的第一阶段704还是直接进行校准的第二阶段711。在必须首先执行第一阶段703的情况下，测量705位置信号并将位置信号存储在存储器706中作为偏移信号707。在校准过程的第一阶段704期间，致动器必须处于息止位置。
在第一阶段之后或者在702选择直接进入第二阶段710的情况下，在708测量位置信号，此后在709从位置信号中减去早先存储的偏移信号707。测量步骤708和减法步骤709一起构成校准的第二阶段。在712，执行了对位置信号的完整校准后测量。通过在701再次开始该过程，可以实现位置信号测量循环。
图1的致动器也可以沿垂直方向8移动。这产生了如图5所示的共模信号的变化。图5A示出了当致动器处于松开位置时诸如操纵杆等光学指向设备的共模信号的图示。在图示中，垂直轴320表示辐射，水平轴表示相对于反射光源(即，反射光的相关部分)中心的位置。当致动器处于息止位置时，反射光源的中心位于光源301的正上方。
当致动器处于松开位置时，反射表面与检测器的距离较大，总辐照度相对低，所述总辐照度310是来自反射表面311的辐照度与来自额外反射312的辐照度之和，其中来自额外反射312的辐照度可能是由设备的除了反射表面312以外的其他部分所反射的光引起的。额外反射312是例如从检测器透明外壳的全内反射。相应地，检测单元313处接收到的辐照度也相对低。
在图5B中，示出了当致动器处于点击位置时光学操纵杆的共模信号的图示。由于反射表面现在与光源301更接近，所以来自反射表面311的辐照度更高。由于来自额外反射312的辐照度因为例如由检测器的外壳对光的全内反射而保持不变，所以检测单元检测到更高的总辐照度310，从而得到相应的更高的共模信号。
图6示出了共模信号的图示，所述共模信号包括来自检测器中的检测单元的至少两个(优选地，所有)信号之和。由于位置信号通常是来自独立检测单元的信号，所以共模信号可以包括位置信号之和。备选地，共模信号可以包括来自附加检测单元的信号，所述附加检测单元用于点击检测。许多指向设备还允许致动器向下移动，所述向下移动与致动器可以绕其移动的轴向所跨越的平面垂直。这样的向下移动引起增大的共模信号，例如参见美国专利6,326,948。共模信号通常用于限定点击动作，点击动作可以用于例如实现对指向设备所控制的光标下面的项目的选择、拖放和动作命令。使用共模信号的绝对值的问题在于，向下按压这样的指向设备以移动光标的用户通常不保持该用户向下按压的量轨迹。因此可能出现以下情况：用户逐渐越来越用力按压，从而不期望地引起点击动作。共模信号的绝对值还可能由于例如噪声、检测器的温度变化或其他因素而发生改变。
为了解决该问题，根据本发明的方法包括使用共模信号在时间上的导数值作为对点击动作的指示，而不是使用这种共模信号来作为对点击动作的指示。通过使用导数，可以容易地检测到共模信号的突然改变；如果导数上升到预定的点击阈值ThCl以上，则检测到点击动作。同样，如果导数下降到预定的松开阈值ThRe以下，则检测到松开动作。由于点击速度与松开速度之间的可能差异，点击阈值与松开阈值的绝对值可以不同并且可以被单独限定。
使用信号导数的优点在于，由于信号的导数对于致动器相对于底座的不期望移动而引起的信号漂移和任何缓慢的信号变化不敏感。然而，对诸如点击和松开动作等共模信号的突然变化非常敏感。通过使用共模信号的导数，共模信号的缓慢且逐渐的变化不会引起点击动作，同时快速且容易的点击仍然是可能的，从而实现了指向设备对用户输入的更佳反应。
在图6的上部图示中，示出了共模信号对时间的图形。点击致动器一段时间，然后松开，共模信号相应地上升和降回。在图6的下部图示中，对应时间绘制了共模信号的导数。存在与点击动作相对应的正尖峰以及与松开动作相对应的负尖峰。可以通过检验共模信号是否达到正阈值ThCl来识别点击动作，如果在正阈值ThCl以上则认为致动器被点击。类似地，可以使用负阈值ThRe来识别松开动作。
例如可以使用模拟域的微分电路来获得信号的导数，或者可以在数字域中用处理器来计算信号的导数。备选地，可以通过从在迭代i中测量的信号中减去在之前的迭代(如，迭代i-m，其中m是等于或大于1的整数)中测量的信号来获得信号的导数。由于迭代之间的时间间隔通常是相等的，所以通常与主机设备的刷新周期成比例，可以认为迭代i与迭代i-m之间信号的差值与信号的导数值成比例。
基于点击信号和松开信号，结合致动器的位置和/或倾斜(还有当致动器处于点击位置时)，可以执行多个功能，如拖放功能。为此，用户可以点击其想要拖拽的特定项目，然后在保持致动器仍处于点击位置的同时，用户可以移动致动器以将项目拖拽到新的位置并最终松开致动器以放下该项目。
共模信号还可以用于实现缩放功能。这样的缩放功能使得用户可以使用相同的操纵杆来例如在显示器上移动地图并在任何感兴趣的点放大和缩小。存在多种执行缩放功能的方式。
-当没有点击致动器时，基于位置或倾斜来执行地图移动。缩放功能可以由拖放功能来如下执行：首先点击致动器，然后在保持致动器仍处于点击位置的同时，向前按压致动器来放大并向后按压致动器来缩小。当松开致动器时，控制返回到正常地图移动模式。
-当没有点击致动器时，通过拖放功能来执行地图移动，并且可以通过向前/向后移动致动器来实现缩放。
-当没有点击致动器时，地图移动和缩放都可以基于致动器的位置和倾斜。为了区分移动和缩放，可以通过单击或双击来激活和去激活缩放功能。
地图移动和缩放都可以通过拖放功能来执行。为了区分移动和缩放，缩放功能可以通过双击来激活或去激活。
共模信号可以用于实现缩放功能，缩放功能基于致动器在向下方向上的连续移动。固定致动器的弹簧应当被设计为使得在向下点击致动器之后该弹簧可以在向下方向上的连续变形。这意味着在点击之后，弹簧可以仍然保持以连续的方式进一步向下移动。移动的位移可以例如在100μm的量级上。在移动结束时，致动器不应触碰下面的任何组件。可以如下执行缩放功能。首先，用户应当将光标定位在该用户想要放大的特定位置(例如，地图上)并点击致动器。该点击将激活放大功能。此后，用户可以进一步按压致动器以放大或略微缩回致动器(但不将致动器完全从点击位置松开)以缩小。在该缩放动作期间，共模信号用作对缩放等级的指示，而致动器的移动可以用于移动光标。
备选地，可以使用双击而不是单击来区分缩放功能和地图移动功能。
在图7中，示出了安装有本发明的设备(601)的移动电话(600)。本文所示的移动电话是说明性示例，并不旨在以任何方式限制本发明的方法和设备的以任何方式的可应用性。
应理解，以上描述用于说明优选实施例的操作，而不旨在限制本发明的范围。根据以上论述，对于本领域技术人员来说，包含在本发明的精神和范围之内的许多变体是显而易见的。

Claims (15)

1.一种针对指向设备的信号处理方法，所述指向设备包括底座、相对于底座可移动的致动器、以及检测器，所述检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号和第二位置信号指示致动器沿着相应的第一轴和第二轴相对于底座的位置，其中，所述信号处理方法包括以下步骤：
-将至少两个位置信号转换成包括幅度信号的极坐标信号，以及
-对极坐标信号的幅度信号进行阈值处理，以提供阈值处理后的幅度信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理方法，还包括对阈值处理后的幅度信号应用转换曲线以产生速度幅度信号的步骤。
3.根据权利要求2所述的信号处理方法，还包括将速度幅度信号和角度信号转换成直角坐标系中的x速度信号和y速度信号的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的信号处理方法，还包括以下步骤：
-如果幅度信号高于阈值，则对每个位置信号应用转换曲线以产生相应的速度信号。
5.根据权利要求4所述的信号处理方法，其中对每个位置信号应用不同的转换曲线。
6.根据权利要求2至5中任一项权利要求所述的信号处理方法，其中，所述转换曲线包括指数函数或多项式函数。
7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的信号处理方法，所述方法还包括以下步骤：
-当致动器处于息止位置时检测并存储偏移信号，
-检测位置信号并从位置信号中减去存储的偏移信号。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的信号处理方法，所述检测器包括多个检测单元，所述多个检测单元能够提供多个相应的检测单元信号以及包括检测单元信号幅度之和的共模信号，所述方法包括确定共模信号在时间上的导数的步骤以及以下步骤之一或两者：
-当导数上升到指示点击动作的预定点击阈值时，产生第一输出信号，
-当导数下降到指示松开动作的预定松开阈值时，产生第二输出信号。
9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的信号处理方法，所述检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号和第二位置信号指示致动器沿着相应的第一轴和第二轴相对于底座的位置，所述检测器还包括多个检测单元，所述多个检测单元能够提供多个相应的检测单元信号以及包括检测单元信号幅度之和的共模信号，其中共模信号指示致动器沿第三轴的位置，所述第三轴实质上与第一轴和第二轴垂直，所述共模信号优选地用作对缩放等级的指示。
10.一种指向设备，包括：底座、相对于底座可移动的致动器、用于对致动器与底座之间的相对位置进行检测的检测器、以及信号处理装置，其中，检测器适于提供至少第一位置信号和第二位置信号，所述第一位置信号指示致动器在第一轴附近的位置，所述第二位置信号指示致动器在第二轴附近的位置，信号处理装置被布置为根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的方法来处理来自检测器的位置信号。
11.根据权利要求10所述的指向设备，其中，第一轴和第二轴实质上正交。
12.根据权利要求10或11的指向设备，其中，信号处理装置包括：指令处理器，被布置为执行一系列指令以实现根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
13.根据权利要求10至12中任一项权利要求所述的指向设备，其中，所述指向设备包含在集成封装中。
14.根据权利要求10至13中任一项权利要求所述的指向设备，所述设备是光学指向设备，所述光学指向设备包括：底座，检测器位于底座上；致动器，相对于底座可移动；以及反射部分，在面对底座的一侧，所述检测器包括一个或多个检测单元，所述一个或多个检测单元用于对致动器的反射部分所反射的光的至少一部分进行检测，所述底座还包括用于向致动器的反射部分发射光的光源。
15.一种用于处理至少两个位置信号的信号处理装置，其中，所述信号处理装置被布置为根据权利要求1至9中的任一项权利要求来处理信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109562243A (zh) * 2016-06-27 2019-04-02 科林达斯公司 用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法
US11896325B2 (en) 2019-07-15 2024-02-13 Corindus, Inc. Systems and methods for a control station for robotic interventional procedures using a plurality of elongated medical devices

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8822903B2 (en) 2008-09-23 2014-09-02 Nxp, B.V. Detection system for the detection of movements of a movable object, a method of detecting movements of a movable object, and an IC having implemented therein the detection system
US8395111B2 (en) * 2010-03-31 2013-03-12 Nxp B.V. Optical system and method for detecting rotation of an object
EP2388682B1 (en) 2010-05-18 2013-05-01 Nxp B.V. Method and apparatus for misalignment compensation in optical joysticks
EP2405326A1 (en) 2010-07-05 2012-01-11 Nxp B.V. Detection system and method for detecting movements of a movable object
CN102035870B (zh) * 2010-09-07 2012-11-21 华中科技大学 无线移动网络中基于极坐标划分管理的服务发现方法
EP2450776A1 (en) 2010-10-20 2012-05-09 Nxp B.V. User-interface for controlling a data processing system using a joystick
EP2463837A1 (en) 2010-12-09 2012-06-13 Nxp B.V. Smoke detector
US9244530B1 (en) * 2011-01-31 2016-01-26 Google Inc. Virtual artifacts using mobile devices
EP2485112A1 (en) 2011-02-07 2012-08-08 Knowles Electronics Asia PTE. Ltd. Joystick input device
US20140145944A1 (en) * 2012-11-23 2014-05-29 Chih-Neng Chang Display System
JP2015049822A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 ソニー株式会社 表示制御装置、表示制御方法、表示制御信号生成装置、表示制御信号生成方法、プログラム、および表示制御システム
US9342158B2 (en) * 2014-04-22 2016-05-17 Pixart Imaging (Penang) Sdn. Bhd. Sub-frame accumulation method and apparatus for keeping reporting errors of an optical navigation sensor consistent across all frame rates

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428355A (en) * 1992-03-23 1995-06-27 Hewlett-Packard Corporation Position encoder system
US5764219A (en) * 1992-09-25 1998-06-09 Ibm Corporation Controller for improved computer pointing devices
US5570111A (en) * 1994-10-03 1996-10-29 International Business Machines Corporation Graphical user interface cursor positioning device having a negative inertia transfer function
US5687080A (en) * 1995-06-20 1997-11-11 Ziba Design, Inc. Multiple axis data input apparatus and method
JPH10207616A (ja) 1997-01-20 1998-08-07 Sharp Corp 入力装置
US6975302B1 (en) * 2000-06-23 2005-12-13 Synaptics, Inc. Isometric joystick usability
JP4125931B2 (ja) 2002-08-26 2008-07-30 株式会社ワコー 回転操作量の入力装置およびこれを利用した操作装置
JP4284271B2 (ja) * 2004-12-22 2009-06-24 アップサイド株式会社 データ入力装置、データ入力方法ならびにデータ入力プログラムおよびこれを記録した記録媒体
WO2007128972A1 (en) 2006-04-06 2007-11-15 Sensopad Limited Navigation arrangement for electronic device
US20090101804A1 (en) 2006-04-21 2009-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
WO2007122549A2 (en) 2006-04-21 2007-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
JP2009534733A (ja) 2006-04-21 2009-09-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 可動物体の運動を検出する検出回路
US20090231165A1 (en) 2006-05-19 2009-09-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
US7639234B2 (en) * 2007-01-04 2009-12-29 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Capacitive sensing and absolute position mapping in displacement type pointing devices
WO2009125360A2 (en) 2008-04-08 2009-10-15 Nxp B.V. Optical pointing device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109562243A (zh) * 2016-06-27 2019-04-02 科林达斯公司 用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法
US11109921B2 (en) 2016-06-27 2021-09-07 Corindus, Inc. Interlocking system and method for joysticks in a catheter procedure system
US11896325B2 (en) 2019-07-15 2024-02-13 Corindus, Inc. Systems and methods for a control station for robotic interventional procedures using a plurality of elongated medical devices

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