CN1295419A - 用于在便携式电子设备上选择用户界面选项的装置和方法 - Google Patents

Abstract

便携式电子设备(100)通过检测设备(100)的移动提供用户数据和命令输入。显示器(112)用来显示多个用户界面选项(300,500,502)。用户在物理地移动设备(100)以加亮和输入希望数据字符(302)或命令(504)。例如,可以显示虚拟键区(300),当设备(100)相对于显示器(112)的平面向前、向后、向左或向右移动,在该方向(或相反方向)的下一个字符或数字被加亮。然后通过将设备(100)向下移动,加亮的字母或数字可以被输入。

Description

用于在便携式电子设备上选择用户界面选项的装置和方法

本发明一般涉及用于在便携式电子设备上选择用户界面的装置和方法，具体涉及通过检测与预定的图形显示同时发生的设备移动，通过与便携式电子设备相关的图形用户界面输入数据和／或选择菜单选项。

集成电路技术的发展允许诸如蜂窝电话的便携式电子设备在尺寸上能充分减小。用户经常更乐意选择这些尺寸减小了的设备，因为它们更轻，并且更容易携带。然而，在不损坏设备使用性的情况下，典型的便携式电子设备的某些部分并不能在尺寸上减小得太多。键区就是一个这样的部分。典型的蜂窝电话键区包括拨号数字0～9，以及诸如“清除”、“发送”和“结束”等的一些别的功能键。键区增加了蜂窝电话的成本、机械设计的复杂性、尺寸和重量。键的最小尺寸由用户手指的大小决定。换句话说，如果键太小，许多用户将发现拨电话变得很困难。

为此提出的解决方案包括使用诸如语音识别和触摸屏的技术，以取消键区，然而这些技术存在着重大的限制和缺陷。语音识别技术需要充分的训练，并且经常不能正确执行，从而需要用户重复某些命令。这种重复既消耗了时间，又会使用户产生挫折感。此外，语音识别算法需要庞大的计算资源，从而增加了电子设备的成本和／或延迟了识别过程的响应性。更进一步，语音识别方案缺乏私秘性。例如，如果用户在公众场合拨打电话号码，电话号码和／或所呼叫的人的名字能被周围的人听到。触摸屏技术解决了私秘性、准确度和计算资源的问题。然而，触摸屏比较昂贵，并且经常减少下面显示器的视觉清晰度。如果用户用手指来进行选择，触摸屏同样存在尺寸限制，要么触摸屏需要使用指示笔，而它有可能被丢失。

对于本领域的技术人员，参考优选实施例的详细介绍，将很容易发现本发明的这些和其它的特征和优点。优选实施例是参考附图来进行介绍的，下面给出附图的简要描述。

图1是表示便携式电子设备的框图。

图2是能由图1的便携式电子设备实现的通过用户界面选择字母数字字符的流程图。

图3是能由图1的便携式电子设备实现的用于显示字母数字选项的示例性的用户界面的线绘图。

图4是能由图1的便携式电子设备实现的用于通过用户界面选择菜单条目的程序的流程图。

图5是能由图1的便携式电子设备实现的用于显示菜单选项的示例性的用户界面的线绘图。

图6是能由图1的便携式电子设备实现的用于响应预先定义的显示器移动的检测执行软件例程的程序流程图。

便携式电子设备在它的显示器上显示了多个用户界面选项，并允许用户通过物理地沿着特定方向移动该设备来选择一个或多个选项。例如，可以显示一虚拟键区，当用户相对显示器的平面将设备向前、向后、向左或向右移动时，这个方向(或相反方向)的下一个字母被加亮。然后，通过向下(也就是与显示器的平面垂直)移动该设备，加亮的字母被输入，就好像是在真实、专用的键区上打字一样。

图1显示了便携式电子设备100。在优选实施例中，便携式电子设备100是诸如手持蜂窝电话或寻呼机的无线通信设备。然而，便携式电子设备100可以是诸如个人数字助理的通用计算设备，或者是诸如电子图书或电子地图的专用设备。便携式电子设备与电源101连接。电源最好是电池。然而，本领域的技术人员很容易地理解别的电源，诸如将交流输出为直流的变压器或太阳能电池板，也可以用作电源101。

便携式电子设备100中的控制器102可以包括一个诸如随机存取存储器的数据存储器104，一个形式可能为只读存储器(ROM)的程序存储器106，以及一个微处理器108，它们通过地址／数据总线109相互连接。在一个实施例中，程序存储器106存储计算机程序，这个计算机程序实现下面相关图2、图4和图6介绍的所有或部分方法。这个程序最好是由微处理器108来执行。本领域的技术人员都知道，程序存储器106可以从诸如硬盘的固定存储器设备加载，或者由固件预加载。可以手动或者不使用便携式电子设备100来进行下面介绍的方法中的一些步骤。

最好经过常规输入／输出(I／O)电路114将经过模拟／数字转换器111的移动检测器110和显示器112与控制器102电连接在一起。移动检测器110还和显示器112机械连接，这样移动检测器110的移动对应显示器112的移动。

移动检测器110最好由两个加速计组成，每一个加速计都检测移动的变化(例如加速度)。第一加速计在位置上与显示器112的平面平行，以检测设备100平行于显示器112的平面的移动(也就是沿着x轴和y轴)。第一加速计输出两个电压，一个用于x轴，一个用于y轴，它们都近似集中于静态直流电压点。随着设备100沿着x轴、y轴或合成方向的正方向或负方向加速(或移动)，输出电压从静态直流电压点增大或减小。例如，如果设备100的移动使x轴输出电压从静态直流电压点增大，那么在X方向上有移动，并且X方向上的加速度为正(+)。如果设备100的移动使x轴输出电压从静态直流电压点减小，那么在X方向上有移动，并且X方向上的加速度为负(-)。如果设备100在X方向上没有移动，那么x轴输出电压没有变化，并且在X方向没有加速度。这个规律同样适用于y轴输出电压。第二加速计在位置上与显示器112的平面垂直，以检测设备100垂直于显示器112的平面的移动(也就是沿着z轴)。除了只有一个输出电压用来跟踪设备在Z方向上的移动以外，第二加速计与第一加速计的工作方式相似。加速计可以是能从很多来源得到的部件号为ADLX202的基于模拟设备两轴(Analog Devices 2-axis)MEMS(微电机)的加速计，或者别的合适并经济可行的加速计。

控制器102接收来自移动检测器110的移动检测信号。响应于某些移动检测信号，控制器102使显示器112显示不同的预先定义的图形描述。通过与所显示的特定显示画面同时地在特定方向移动电子设备100，便携式电子设备100的用户就可以给控制器102输入数据和命令。

输入／输出电路114还可以包括一个发射机和一个接收机(没有显示)，它们将控制器102电连接到天线116。天线116可以用来发射和／或接收与用户界面选项相关的信息以及下面要介绍的过程中用到的别的信息。

在图1所展示的实施例中，设备100缺少诸如具有的字母数字键0～9以及“发送”、“结束”、“清除”等功能键的蜂窝电话键区的专用键区，从而避免了增加与这种专用键区相联系的成本、机械设计的复杂性、尺寸和重量。

图2展示了程序200的流程图，便携式电子设备100能通过运行程序200来选择字母数字字符。最好由控制器102来执行程序步骤。通常，程序200响应于显示器112的移动，生成一系列表示所选择(但还未输入)的字母数字字符的图形描述。程序200还允许所选择的字符响应于显示器112的移动而被输入。字母数字字符包括英文字母、数字、罗马数字、中国汉字、日本汉字、日文假名和／或任何其它的人类可识别的语言符号。

当程序200被启动时，在步骤202控制器102初始化“当前字符”变量为默认值。例如，为了使到希望字符的平均“距离”最小，可以选择位于虚拟键区中心附近的字符作为默认字符。作为替代，默认字符可以是输入的最后一个字符。接着，在步骤204，控制器102在显示多个字符300(例如虚拟键区)的显示器112上生成一个图形用户界面，此时当前字符302在视觉上能得到识别(例如加亮，见图3)。

程序200然后进入一个移动检测循环(步骤206-214)。在这个例子中，移动检测循环沿着显示器112的平面和垂直于显示器112的平面的方向寻找移动(例如加速度)，其中沿着显示器112的平面的方向实质上包含向左(步骤206)、向右(步骤208)、向前(步骤210)、向后(步骤212)的向量，垂直于显示器112的平面的方向实质上包含向下的向量(步骤214)。为了方便讨论，显示器112的平面与图3所定义的平面共面地扩展，图3表示设备100的显示器112。从静止状态产生移动或速度的变化意味着加速度。移动最好是由用户手持设备100并且移动他的手来产生，或者通过用户轻打设备100的一侧来产生。通常总会产生一些移动。某些移动在通常检测的阈值之下，因而程序200不考虑它们。可以检测到别的移动诸如手的不经意晃动和／或手的轻微移动，但是最好忽略它们，以避免在用户没有有意移动手的情况下改变显示。在范围的另一端，太大的加速度也被忽略。例如，将便携式电子设备100扔到一个硬表面将通常产生一个加速度，最好认为这个加速度太大了，而不是手的有意移动而产生的。

尽管本实施例只在5个方向寻找移动，但本领域的技术人员能很容易地知道在一些别的方向上的移动检测也是可能的。例如，包括显著向前的矢量和显著向右的矢量的移动(也就是斜向)也可以得到检测。一旦被检测，斜向移动可以使显示器112产生一个变化(例如光标的斜向移动)，或者根据显示器的目前显示，可以忽略斜向移动。

一旦在一个预先定义的方向上检测到其值大于最小阈值并小于最大阈值的移动，进行相应的步骤(步骤216-224，400)，以进入一个新的工作模式，在显示器112上产生一个新的显示和／或输入当前字符302。在本实施例中，如果检测到向左的移动(步骤206)，如果可能的话则当前字符302(或者按钮、图标等等)向左运动(步骤216)。如果在当前字符302的左边没有字符，当前字符302就没有变化。与此相似，如果检测到向右的移动(步骤208)，如果可能的话则当前字符302向右移动(步骤218)。如果检测到向前的移动(步骤210)，如果可能的话则当前字符302向上移动(步骤220)。或者，在本实施例中可以选择菜单按钮303。如果检测到向后移动(步骤212)，如果可能的话则当前字符302向下移动(步骤222)。一旦当前字符302被更新，程序200在显示器112上重新生成图形用户界面的显示，以显示新的加亮的当前字符302(步骤204)。在替代实施例中，当前字符302的移动方向与所检测的显示器112的移动方向相反。在这种方式下，当设备100移动时用户看到的是光标位置的外观保持静止。

当前字符302移动的字符位置的数量可能改变。在一个实施例中，不管移动量的大小，对于每一个所检测的有效移动，当前字符302移动一个位置。在另一个实施例中，当前字符302移动的位置的数量与所检测的移动量成比例。例如，在最小阈值与最大阈值之间的移动的范围可以分为三个范围(例如低、中和高)。然后可以通过将移动值与预定范围的阈值相比较来对所检测的移动分类。如果检测到位于低范围的移动，当前字符302可能移动一个位置(例如从“1”到“2”)。如果检测到位于中范围的移动，当前字符302可能移动两个位置(例如从“1”到“3”)。如果检测到位于高范围的移动，当前字符302可能移动三个位置(例如从“1”到“4”)。本领域的技术人员能很容易理解，在检测的移动和光标移动之间可能有许多别的联系。

当用户将他所希望输入的字符加亮时，他最好产生一个和显示器112的平面垂直的向下移动。最好是这种向下的移动，因为这种移动使用户联系起按下传统的按键或按钮，因此对用户来说在某种程度上比较直观。程序200检测到向下的移动(步骤214)，并确定字符302或菜单按钮303是否是当前加亮的(步骤215)。如果字符302是当前加亮的，程序200最好输入当前字符302(步骤224)。如果菜单按钮303是加亮的，程序200最好在步骤400进入一个菜单模式(见图4和图5)。当然，也可以使用按钮组，而不是一个菜单按钮。输入一个字母数字字符最好包括在存储器104中存储字符，并在便携式电子设备100的显示器112的字母数字字符输入区域304中显示字符。在一些实施例中，输入数字字符还包括将所输入的数字拨号给电话系统。一旦输入了一个字符，程序200最好重复执行(步骤202)。

在替代优选实施例中，用户使用预先定义的手势移动(例如拍两次便携式电子设备100)，以“输入”当前字符或选择虚拟按钮。如果预先定义的手势不使用z轴加速度，本实施例就具有使需要的加速计少一个的优点。避免使用z轴加速度能够减少便携式电子设备100的成本、复杂性和厚度。

图4展示了程序400的流程图，便携式电子设备100能执行程序400来选择菜单条目504。所编程的步骤最好由控制器102来执行。通常，程序400响应于显示器112的移动而生成一系列的表示所选择(还没有输入)的菜单条目504的图形显示。程序400还允许响应于显示器112的移动而输入所选择的菜单条目504。菜单条目包括文本、图标、和／或一些其它类型的图形符号或者符号串。菜单条目的选择最好执行与菜单条目相关的软件例程。例如，菜单条目可以使设备100进入或退出上面介绍的字母输入模式。

当程序400启动时，在步骤402控制器102初始化“当前菜单条目”变量为默认值。例如，可以选择菜单条500中的第一个下拉菜单502的标题(见图5)。接着，在步骤404，控制器102在显示器112上生成一个图形用户界面，显示带有下拉菜单502和所选择的菜单条目504的菜单条500。程序400然后输入一个移动检测循环(步骤406-414)。在这个例子中，移动检测循环寻找沿着显示器112的平面的移动，其中沿着显示器112的平面的移动方向实质上包含向左(步骤406)、向右(步骤408)、向前(步骤410)、向后(步骤412)的向量，同时还寻找在垂直于显示器112的平面的方向的移动(步骤414)。

如上所述，某些移动的值和／或持续时间可能高于或低于预先定义的阈值。最好忽略这些移动，以避免在用户没有有意移动手的情况下改变显示器112的显示。此外，本实施例只在5个方向寻找移动。然而，本领域的技术人员能很容易理解也可以在一些别的方向上检测移动。

一旦在一个预先定义的方向上检测到其值大于最小阈值并小于最大阈值的移动，进行相应的步骤(步骤416-424)，以在显示器112上产生一个新的显示和／或执行与当前菜单选择504相关的软件例程。在本实施例中，如果检测到向左的移动(步骤406)，如果可能的话则显示前面的菜单502(步骤416)。如果在当前菜单的左边没有菜单，则没有变化。与此相似，如果检测到向右的移动(步骤408)，如果可能的话则显示下一个菜单502(步骤418)。如果检测到向前的移动(步骤410)，如果可能的话则当前菜单条目504向上移动(步骤420)。如果检测到向后的移动(步骤412)，如果可能的话则当前菜单条目504向下移动(步骤422)。一旦当前菜单条目504被更新，程序400在显示器112上重新生成图形用户界面，以显示新的加亮的菜单条目504(步骤404)。在替代实施例中，当前菜单条目504的移动方向与所检测的显示器112的移动方向相反。菜单502中移动位置的数量可能改变。在一个实施例中，不管移动量的大小，对于每一个移动，只改变一个位置数量。在另一个实施例中，正如前面所详细介绍的那样，位置移动的数量与所检测的移动量成比例。

当用户将希望的菜单条目504加亮时，他最好产生一个和显示器112的平面垂直的向下移动。程序400检测到向下的移动(步骤414)，并执行和当前菜单条目504相关的软件例程(步骤424)。程序400然后最好重复执行(步骤402)。在替代实施例中，如前所述，用户可以使用预先定义的手势，而不是向下的移动，以取消加速计。

图6展示了能由图1的便携式电子设备100用来响应于预先定义的显示器移动(也就是手势)的检测执行软件例程的程序流程图。所编程的步骤最好由控制器102来执行。

当程序600启动时，控制器102等待一个来自移动检测器110的表明与显示器112联系的移动已经被检测到的信号(步骤602)。当检测到移动时，控制器102执行相关软件例程(步骤604)。相关软件例程比较所检测的移动与存储在程序存储器106中的一个或更多的移动模式(例如，诸如左右摇手表示“不”或前后摇手表示“是”的预先定义的手势)，也可以将存储在数据存储器104中的一系列前面所检测到的移动与移动模式相比较。控制器102然后确定相关软件是否发现与预先定义的移动的匹配(步骤606)。如果没有发现匹配，控制器102将当前移动加到存储在数据存储器104中的一系列移动中，为了在后面相关步骤使用(步骤608)。如果在步骤606发现了匹配，控制器102将清除存储在数据存储器104中的一系列移动，这样它们不会再被用到(步骤610)。

接着，控制器102执行与所匹配的预先定义的移动相联系的显示生成例程，和／或切换(也就是使用或禁用)一个输入模式(步骤612)。最好根据当前显示和预先定义的移动生成新的显示。例如，如果当前显示询问用户他是否愿意拨打所显示的号码，移动根据像向前和向后移动被确定为“是”，然后新的显示可以是正在拨打号码的指示。通过使用和禁用输入模式，用户可以避免不期望的移动被翻译为用户输入。例如，在显示器112上诸如两次拍打(也就是在预定的时间周期内两次敲打)的预先定义的手势移动可以让设备100进入字母输入模式。

本发明提供了通过检测设备的移动来将用户数据和命令输入到便携式电子设备的方法和装置。尽管前面的介绍集中于诸如虚拟键盘上的按键和／或菜单条目的不连续的光标位置的显示描述，但本领域的技术人员很容易理解光标移动的分辨率可以和最小可变显示元素一样小。例如，用户可以使用前面提到的方法来在图像的显示上自由地移动箭头，或者在更大的虚拟显示器上移动一个“窗口显示区”。例如，用户可以通过向所检测的移动的方向或者相反方向卷动来看一个比实际显示器112更大的图像。执行这里所介绍的选择方法的系统能提供丰富的图形用户界面，而不增加典型的用户输入设备的成本、复杂性、尺寸和重量。

为了说明和展示的目的公开了前面的介绍。但是它不应被理解为本介绍是穷尽的，或者将本发明限制到所展示的确切形式。根据上面的说明，本发明可以有许多变型和改变。本发明的范围应当理解为不受限制于具体描述，而由下面的附加权利要求所限制。

Claims (23)

1．用来在便携式电子设备的用户界面中选择输入字母数字数据的用户界面选项的方法，便携式电子设备具有显示器、移动检测器和存储器，该方法包括：

在便携式电子设备的显示器上生成一个显示，这个显示具有第一字母数字字符；

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动；和

响应于移动的检测，在便携式电子设备的存储器中存储该第一字母数字字符。

2．权利要求1中的方法，其中：

在便携式电子设备的显示器上生成显示包括在显示器上生成第一字母数字字符和第二字母数字字符的第一显示，和

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动包括在第一方向检测与显示器相关的第一移动。

3．权利要求2中的方法，其中：

在便携式电子设备的显示器上生成显示进一步包括在显示器上生成第二显示，第二显示响应于第一方向的第一移动的检测在视觉上识别第一字母数字字符，

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动进一步包括在第二方向检测与显示器相关的第二移动，和

在便携式电子设备的存储器中存储第一字母数字字符包括响应于第二方向的第二移动的检测在存储器中存储第一字母数字字符。

4．权利要求3中的方法，其中：

检测和显示器相关的第一移动包括将和第一移动相联系的量值和预先定义的阈值比较，和

检测和便携式电子设备的显示器相关的第二移动包括将和第二移动相联系的量值和预先定义的阈值比较。

5．权利要求1中的方法，进一步包括响应于移动的检测，在便携式电子设备的显示器上的字母数字输入区域显示第一字母数字字符。

6．权利要求1中的方法，进一步包括响应于移动的检测而拨打第一字母数字字符。

7．权利要求1中的方法，其中生成显示包括生成第一字母数字字符作为从字符集中选择的字符，字符集由字母、数字、罗马数字、中国汉字、日本汉字、日文假名和标点符号字符组成。

8．用来在便携式电子设备的用户界面中选择用于选择菜单条目的用户界面选项的方法，便携式电子设备具有显示器和移动检测器，该方法包括：

在便携式电子设备的显示器上生成一个显示，这个显示具有第一菜单条目；

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动；和

响应于移动的检测，执行和第一菜单条目相关的软件例程。

9．权利要求8中的方法，其中：

在便携式电子设备的显示器上生成显示包括在显示器上生成第一菜单条目和第二菜单条目的第一显示，和

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动包括在第一方向检测与显示器相关的第一移动。

10．权利要求9中的方法，其中：

在便携式电子设备的显示器上生成显示进一步包括在显示器上生成第二显示，第二显示响应于第一方向的第一移动的检测在视觉上识别第一菜单条目，

检测和便携式电子设备的显示器相关的移动进一步包括在第二方向检测与显示器相关的第二移动，和

执行和第一菜单条目相关的软件例程包括响应于第二方向的第二移动的检测执行和第一菜单条目相关的软件例程。

11．权利要求9中的方法，其中检测和显示器相关的第一移动包括将和第一移动相联系的量值和预先定义的阈值比较。

12．权利要求8中的方法，其中生成显示包括生成第一菜单条目作为图标。

13．便携式电子设备，包括：

显示器；

与显示器相关的移动检测器，移动检测器适合响应于显示器的移动而生成移动检测信号；和

可操作地与显示器和移动检测器连接的控制器，控制器使显示器生成用户界面显示，用户界面显示指示至少一个用户输入选项，控制器响应于移动检测信号而选择至少一个用户输入选项。

14．权利要求13中的便携式电子设备，其中：

移动检测器适合响应于显示器的第一移动而生成第一移动检测信号，以及响应于显示器的第二移动而生成第二移动检测信号，和

控制器进一步适合响应于接收第一移动检测信号而使显示器生成指示多个用户输入选项的第一用户界面显示，并且响应于接收第二移动检测信号而使显示器生成第二用户界面显示，第二用户界面显示指示所选择的用户输入选项。

15．权利要求13中的便携式电子设备，其中便携式电子设备没有专用的键区。

16．权利要求13中的便携式电子设备，其中控制器进一步适合拨打数字。

17．权利要求13中的便携式电子设备，其中便携式电子设备包括一个无线通信设备。

18．权利要求13中的便携式电子设备，其中便携式电子设备包括蜂窝电话、寻呼机和个人数字助理中的一个。

19．用于选择调用便携式电子设备的用户界面中的软件例程的用户界面选项的方法，便携式电子设备具有显示器、移动检测器和存储器，该方法包括：

检测和显示器相关的移动；

响应于显示器的移动的检测执行相关软件例程；

确定与显示器相关的移动是否和一个预先定义的移动相关联；和

响应于确定出与显示器相关的移动和一个预先定义的移动相关联，执行软件例程。

20．权利要求19中的方法，其中执行软件例程包括执行显示生成例程。

21．权利要求20中的方法，其中执行显示生成例程包括生成一个与更大的虚拟显示器相关的窗口显示区。

22．权利要求19中的方法，其中执行软件例程包括执行输入模式使用／禁用软件例程。

23．权利要求19中的方法，进一步包括：

当与显示器相关的移动和预先定义的移动不关联时，在存储器中存储和显示器相关的移动；和

当与显示器相关的移动和预先定义的移动关联时，从存储器中清除前面的移动。

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