專利名稱：用以在手持式計(jì)算裝置中產(chǎn)生模擬信號(hào)的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及手持式計(jì)算裝置，特別是涉及一種用以產(chǎn)生表示手持式計(jì)算裝置中的模擬輸入裝置位移信息的模擬信號(hào)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，手持式計(jì)算裝置運(yùn)行軟件應(yīng)用程序，其可以接收來自數(shù)字輸入裝置(即，具有兩種狀態(tài)如“開”或“關(guān)”的輸入裝置)的輸入。例如，使用者通常通過使用代表上/下或左/右方向的兩狀態(tài)開關(guān)(例如按鈕)，在手持式個(gè)人數(shù)字助理(PDA)上運(yùn)行的應(yīng)用程序之間和之中導(dǎo)航，例如基本記錄保存及日程安排軟件(例如地址簿、電話列表、日歷、記事列表等)。其它種類的手持式計(jì)算裝置使用更精細(xì)的數(shù)字輸入裝置以輸入數(shù)據(jù)，或用以控制該顯示屏幕上各種圖形或光標(biāo)的位置。這些數(shù)字輸入裝置的實(shí)例包含四方及八方開關(guān)。
近來，手持式計(jì)算裝置被設(shè)計(jì)成運(yùn)行更多圖形密集的軟件應(yīng)用程序，例如游戲應(yīng)用程序。在這樣的應(yīng)用程序中，希望能夠比一般簡(jiǎn)單的兩狀態(tài)數(shù)字輸入裝置更能使得使用者更精確且更快輸入信息(例如位置信息)。通常，臺(tái)式計(jì)算機(jī)及其它固定運(yùn)算系統(tǒng)，通過模擬輸入裝置(例如游戲桿)提供精確且快速的控制。模擬輸入裝置能夠產(chǎn)生具有在一連續(xù)范圍內(nèi)的數(shù)值的信號(hào)，其通常表示在兩個(gè)垂直方向的位移。使用模擬輸入裝置，舉例而言，使用者可以在理論上無限多的方向上輸入位置信息，可以控制該位置在特定方向上變化的量，并且可以控制該位置在特定方向上變化的速度。總而言之，模擬輸入裝置通常比數(shù)字輸入裝置更加通用，因此而提高了運(yùn)行電子游戲及其它類似軟件的手持式計(jì)算裝置的性能。
然而，在手持式計(jì)算裝置使用模擬輸入裝置在傳統(tǒng)上并不被青睞，主要由于模擬輸入裝置通常太大而實(shí)際上難以整合到手持式計(jì)算裝置中。一般的兩軸模擬電位計(jì)包含針對(duì)每一軸的電位計(jì)、平衡環(huán)機(jī)構(gòu)和自對(duì)中彈簧。這種模擬輸入裝置通常為20mm×20mm×20mm或更大，其迫使整個(gè)手持式計(jì)算裝置包裝太笨重而不能舒適地手持操作。另外，在游戲應(yīng)用時(shí)，模擬游戲桿通常具有長(zhǎng)控制“桿”，使得游戲者能夠充分控制該模擬輸入裝置的動(dòng)作，以引導(dǎo)該游戲中角色的動(dòng)作。此種長(zhǎng)桿使得該裝置的運(yùn)送或操作都不方便或者不實(shí)用。長(zhǎng)桿也使得沒辦法將具有模擬輸入裝置的手持式計(jì)算裝置裝在保護(hù)套內(nèi)，運(yùn)送容器中，或使用者口袋中。
此外，傳統(tǒng)的兩軸模擬電位計(jì)具有生產(chǎn)差異，使得無法將其預(yù)先整合到手持式計(jì)算裝置中。此種生產(chǎn)差異可以由使用的機(jī)械對(duì)中或平衡環(huán)，或者對(duì)該模擬輸入裝置的該控制桿機(jī)械位置的抵抗力差異的不完美而產(chǎn)生。
因此，需要一種可以解決上述問題的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在手持式計(jì)算裝置中產(chǎn)生表示位移信息的模擬信號(hào)的系統(tǒng)和方法。該手持式計(jì)算裝置包括殼體，為在運(yùn)行該裝置期間可由使用者手持的尺寸大小，其中該殼體之一上表面定義為第一平面；顯示裝置，其設(shè)置于或接近該殼體的該上表面；以及一組與該殼體整合的控制裝置，用以向處理器提供使用者輸入。該組控制裝置環(huán)繞該殼體而設(shè)置，使得該使用者可以用其手指操作該控制裝置。該組控制裝置包括至少一模擬輸入裝置，以在使用者操作時(shí)產(chǎn)生表示模擬輸入裝置的位移信息的模擬信號(hào)。
用以校準(zhǔn)手持式計(jì)算裝置的模擬輸入裝置的方法包括第一步驟，讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的無效位置的中間值。隨后，讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置在互相垂直的第一和第二維度上最大偏斜的數(shù)值。然后，將所讀取的數(shù)值映射到數(shù)字范圍。最后，計(jì)算滯區(qū)，以與該模擬輸入裝置的輕微偏斜相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明系統(tǒng)和方法的一優(yōu)點(diǎn)在于，與使用例如標(biāo)準(zhǔn)兩狀態(tài)數(shù)字輸入裝置相比，其可以讓使用者能夠更精確且更快地向處理器輸入信息，例如顯示在顯示裝置上的圖形組件的位置信息。此種性能和其增加的模擬輸入裝置的通用性，提高了運(yùn)行電子游戲及其它類似軟件的手持式計(jì)算裝置的性能。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的手持式計(jì)算裝置的一實(shí)施例的俯視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的圖1中模擬輸入裝置的一實(shí)施例的局部截面圖；圖3A和3B是圖1中模擬輸入裝置的另一實(shí)施例的局部截面圖；圖3C是示出圖3A和3B的模擬輸入裝置的機(jī)械移動(dòng)的圖示。
圖3D是示出圖3A和圖3B的橡膠蓋的一實(shí)施例的俯視圖。
圖4A是示出用以校準(zhǔn)圖1中模擬輸入裝置的示例性方法的流程圖；以及圖4B是示出映射根據(jù)圖4A所示模擬輸入裝置的校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的手持式計(jì)算裝置的一實(shí)施例的俯視圖。如圖所示，手持式計(jì)算裝置100可以包含(但不限于)殼體110、顯示裝置112、四方數(shù)字輸入裝置114、一個(gè)或多個(gè)數(shù)字輸入裝置116、和模擬輸入裝置120。殼體110可以由任何種類的適當(dāng)材料制成，例如塑料、金屬或硬橡膠，并且其尺寸大小可讓使用者在操作過程中舒適地把持該手持式計(jì)算裝置100。
四方數(shù)字輸入裝置114允許使用者通過按壓與四方數(shù)字輸入裝置114關(guān)聯(lián)的四個(gè)按鈕中的任一個(gè)而將各類信息輸入到手持式計(jì)算裝置100中。尤其是，四方數(shù)字輸入裝置114有利于將定向信息輸入到手持式計(jì)算裝置100中。例如，依據(jù)手持式計(jì)算裝置100上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序，使用者可以通過按壓對(duì)應(yīng)于相應(yīng)方向的按鈕而在顯示裝置112內(nèi)的4個(gè)方向(即，上、下、左、右)中的任一方向上移動(dòng)光標(biāo)或其它圖形對(duì)象。同樣地，該使用者可以通過分別按壓頂部按鈕和底部按鈕而使用四方數(shù)字輸入裝置114來向上及向下滾動(dòng)給定的顯示屏。
使用者也可以通過按壓數(shù)字輸入裝置116的任一個(gè)，將各種信息輸入到手持式計(jì)算裝置100中。例如，依據(jù)手持式計(jì)算裝置100上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序，一旦光標(biāo)標(biāo)示特定圖形對(duì)象，使用者便可以通過按壓數(shù)字輸入裝置116之一來選取該特定圖形對(duì)象。同樣地，當(dāng)玩電子游戲時(shí)，使用者可以按壓數(shù)字輸入裝置116中一個(gè)或多個(gè)，來進(jìn)行射擊、撿拾或選取該游戲中的對(duì)象、或使該使用者的游戲角色執(zhí)行某些功能，例如踢或打。
模擬輸入裝置120允許使用者僅通過施加力量使模擬輸入裝置120在特定方向產(chǎn)生位移，而將信息輸入到手持式計(jì)算裝置100中。當(dāng)該使用者在手持式計(jì)算裝置100上玩電子游戲時(shí)，模擬輸入裝置120特別有用。例如，使用者可以使用模擬輸入裝置120輸入任何想要的方向上的位置信息，進(jìn)而使得該使用者指示角色或其它圖形對(duì)象在顯示裝置112內(nèi)任何方向的移動(dòng)。借助模擬輸入裝置120，使用者不被限制于上下左右4個(gè)方向。另外，該使用者可以控制該角色或其它圖形對(duì)象在顯示裝置112內(nèi)的移動(dòng)量和/或移動(dòng)速度。例如，對(duì)于使用者將模擬輸入裝置120稍微移離中央位置，圖形組件可以在該方向上稍微移動(dòng)或緩慢移動(dòng)，而當(dāng)模擬輸入裝置120被移動(dòng)到最大偏斜時(shí)，則產(chǎn)生長(zhǎng)距離并且快速的移動(dòng)。此外，使用者僅僅通過施加力量到模擬輸入裝置120的一部份，就可以改變?cè)摻巧蚱渌鼒D形對(duì)象移動(dòng)的方向。
模擬輸入裝置120的其它應(yīng)用包括，例如，“放射式菜單(radial menus)”，其中導(dǎo)航是通過放射狀配置的菜單選項(xiàng)進(jìn)行的，其可以嵌套成階層菜單。放射式菜單在名為“Radial Menu Interface for Handheld Computing Device”的另一相關(guān)美國(guó)專利申請(qǐng)案No.10/839,925中詳述。
此外，可變速滾動(dòng)為手持式計(jì)算裝置100中的模擬輸入裝置120的另一示例性應(yīng)用。當(dāng)使用者閱讀文本文件(例如電子書籍)時(shí)，可變速滾動(dòng)特別有用。通過將模擬輸入裝置120稍微移離中央位置，顯示在顯示裝置112上的文字緩慢前進(jìn)或“滾動(dòng)”。相反地，通過將模擬輸入裝置120偏離中央位置更多，文字將快速前進(jìn)。與通過重復(fù)按壓數(shù)字輸入裝置116之一來前進(jìn)或者滾動(dòng)一頁文字相比，使用可變速滾動(dòng)更容易使用。
在圖1的實(shí)施例中，顯示模擬輸入裝置120部分設(shè)置于孔118中。其中，這樣的配置使得使用者在把持手持式計(jì)算裝置100時(shí)，更容易且舒適地操縱模擬輸入裝置120。在其它實(shí)施例中，模擬輸入裝置120可以設(shè)置在手持式計(jì)算裝置100表面的任何地方。需注意的是，圖1顯示手持式計(jì)算裝置100的示例性實(shí)施例。其它的實(shí)施例可以包含更多或更少的輸入裝置(例如，114、116、120)，且可以將這些輸入裝置以不同的方式配置在手持式計(jì)算裝置100上。在其它實(shí)施例中，模擬輸入裝置120可以以任何形狀的軌跡球或游戲桿來實(shí)現(xiàn)，且孔118可以具有任何形狀和/或任何大小。
圖2是示出圖1中模擬輸入裝置120的一實(shí)施例的局部截面圖。如圖所示，模擬輸入裝置120可以游戲桿的形式來實(shí)現(xiàn)，其具有套蓋210，該套蓋210附加于或整合于桿212的一端。桿212的另一端利用樞軸固定于基座213?；?13定位于手持式計(jì)算裝置100中，使得桿212的位移在手持式計(jì)算裝置100內(nèi)的電路(圖未顯示)中產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)。桿212可以受到機(jī)械偏置(通過彈簧或類似的裝置)，以回復(fù)到基線位置或回復(fù)到使用者未施力的位置。基座213也可以包含平衡環(huán)組件、對(duì)中彈簧、及雙軸電位計(jì)，并可以和印刷電路板(“PCB”)215連接。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，模擬輸入裝置120也可以加入一開關(guān)(圖未顯示)，其可以通過在套蓋210上向下壓來啟動(dòng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，由模擬輸入裝置120產(chǎn)生的模擬信號(hào)可以包含兩個(gè)或更多的信號(hào)，每一信號(hào)對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120在特定方向上的位移。例如，如在此進(jìn)一步詳述的，由模擬輸入裝置120產(chǎn)生的模擬信號(hào)可以包含x軸信號(hào)和y軸信號(hào)。而且，x軸信號(hào)和y軸信號(hào)僅是示例性的，其可在不改變本發(fā)明范圍的前提下進(jìn)行重新定義，并且無須互相垂直。應(yīng)當(dāng)理解的是，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(圖未顯示)可以將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以提供給手持式計(jì)算裝置100的處理器。
在一實(shí)施例中，孔118一般為截頭錐狀(frustro-conical)，且向上向外開口。而且，孔118的上端的尺寸足夠大，以使得使用者可以在模擬輸入裝置120的整個(gè)移動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)該模擬輸入裝置，而不會(huì)讓使用者的拇指或手指(任何用以移動(dòng)模擬輸入裝置120的手指)撞到殼體110。在某些實(shí)施例中，孔118可以和殼體110夾一角度，使得孔118在其一端較深?；蛘?，孔118可以設(shè)計(jì)成在模擬輸入裝置120周圍呈現(xiàn)不對(duì)稱形狀。
模擬輸入裝置120最好是部分設(shè)置于孔118中，使得套蓋210不會(huì)明顯突出于殼體110表面之外。在一實(shí)施例中，套蓋210突出于殼體110表面約1.8mm。然而，套蓋210突出殼體110表面的程度可以不同并且依據(jù)許多因素而異，而不以下述為限。例如，相當(dāng)程度的突出會(huì)使手持式計(jì)算裝置100較不易攜帶，因?yàn)橛靡匀菁{手持式計(jì)算裝置100的保護(hù)攜帶箱必須要更大(更厚)來安置該突出部分。另外，當(dāng)手持式計(jì)算裝置100沒有容納在保護(hù)攜帶箱中時(shí)，增加的突出部分可能會(huì)導(dǎo)致在使用者處理或攜帶時(shí)無意中造成模擬輸入裝置120的操作。無意間造成的模擬輸入裝置120操作可能會(huì)造成處理器資源及電源使用的增加。而且，套蓋210突出得越多，套蓋210越容易觸碰(如在長(zhǎng)褲或襯衫口袋上)或者被其它物品撞擊，從而增加模擬輸入裝置120被損害的風(fēng)險(xiǎn)。此外，增加的突出部分使得施加在桿212的力量增加，可能會(huì)造成模擬輸入裝置120，尤其是造成桿212或基座213的斷裂或損害。
另一方面，較不突出于殼體110表面可能降低模擬輸入裝置120的移動(dòng)范圍。尤其是當(dāng)玩電子游戲時(shí)，因?yàn)檩^大移動(dòng)范圍傾向于使得電子游戲的互動(dòng)性感覺更強(qiáng)，所以使用者通常偏好較大移動(dòng)范圍。較小移動(dòng)范圍降低了模擬輸入裝置120的分辨率，并對(duì)于手持式計(jì)算裝置100的性能有負(fù)面影響。
圖3A和圖3B是模擬輸入裝置120另一實(shí)施例的截面圖，其顯示套蓋300的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，以及其與殼體110的整合。在該實(shí)施例中，套蓋300包含與圓蓋320連接的橡膠蓋310。圓蓋320在桿212上提供機(jī)械性接口。由于延伸到由孔118形成的穴狀部的中空背面，圓蓋320進(jìn)一步包含“裙?fàn)畈俊?。在一?shí)施例中，圓蓋320為塑料的，不過其也可以為任何適合的材料。
在本實(shí)施例中，如圖3B所示，由于使用者將套蓋300推到最大偏斜程度，圓蓋320裙?fàn)畈康膱A周接觸印刷電路板215，以用作正機(jī)械“止動(dòng)件”，限制套蓋300及桿212的移動(dòng)。這具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。如圖3C所示，使用者體驗(yàn)了套蓋300在x-y平面的真正圓形最大偏移360，而不是一般的雙軸電位計(jì)的圓弧直角移動(dòng)365。由于圓蓋320和印刷電路板215限制使用者所施的力，僅有有限大小的力可以作用到桿212和基座213，因此而避免了桿212或基座213的損害。限制施加到桿212和基座213的力，使得可以降低這些部分的物理尺寸。而且，在圖3A和圖3B的實(shí)施例中，圓蓋320的裙?fàn)畈勘瓤?18形成的洞還寬。如此可以防止使用者在使用中操作套蓋300時(shí)，看到手持式計(jì)算裝置100的殼體110中的電子或其它組件。結(jié)合了圓蓋320和孔118來防止灰塵和其它外來物進(jìn)入殼體110。圓蓋320的中空背面進(jìn)一步使模擬輸入裝置120突出殼體110表面的部分變小，以獲得更薄殼體110。
與單一片塑料套蓋(如圖2中所示的套蓋210)相比，連接于圓蓋320的橡膠蓋310提供了數(shù)個(gè)好處。橡膠蓋310為使用者提供了舒適的觸感。同時(shí)，橡膠蓋310提供牽引力，以防止使用者的拇指或手指在套蓋300上滑動(dòng)。
在圖3A所示的實(shí)施例中，橡膠蓋310具有突起的上表面和明顯的邊緣311。橡膠蓋310可以具有平坦的或凹陷的頂部，但突起表面通常可以提高觸感和牽引力。在套蓋300上設(shè)置橡膠蓋310對(duì)于進(jìn)行游戲尤其重要，因?yàn)槭褂谜叩哪粗富蚴种冈诩ち业挠螒蜻^程中變得汗?jié)窕蛴湍仭６?，在橡膠蓋310上提供明顯的邊緣311，也使得使用者更容易推動(dòng)模擬輸入裝置120使其有最大的偏移。另一實(shí)施例中，整個(gè)套蓋300為橡膠或其它材料，其可以提供如上所述的有效觸感和機(jī)械特性。
圖3D示出套蓋300的一實(shí)施例的俯視圖，其中橡膠蓋310的頂面進(jìn)一步包含刻痕370。雖然在一實(shí)施例中，刻痕370配置為8方位星形，但刻痕370可以配置為任何圖形，或提供一企業(yè)標(biāo)志。在一實(shí)施例中，刻痕370符合手持式計(jì)算裝置100的軟件在顯示裝置112(圖1)上顯示的“放射式菜單”用戶界面?？毯?70和顯示裝置112上顯示的“放射式菜單”用戶界面相符，為使用者提供了關(guān)于使用手持式計(jì)算裝置100的模擬輸入裝置120的提示。或者，刻痕370可以包含凸起的“突塊”或被凸起的“突塊”所取代，以提高觸感和牽引力。
圖4A和圖4B示出用以校準(zhǔn)手持式計(jì)算裝置100(圖1)的模擬輸入裝置120(圖1)的方法的一實(shí)施例。由于模擬輸入裝置120中的一般雙軸電位計(jì)的生產(chǎn)差異，模擬輸入裝置120與套蓋210或300及印刷電路板215結(jié)合的差異，和/或?qū)⒛M輸入裝置120數(shù)字化以供給手持式計(jì)算裝置100的處理器的模數(shù)(“A/D”)轉(zhuǎn)換器(圖未顯示)的差異，因此，此種校準(zhǔn)方法非常有利。
本領(lǐng)域所公知的，向手持式計(jì)算裝置100軟件的輸入可以使用與模擬輸入裝置120的電位計(jì)連接的A/D轉(zhuǎn)換器來提供。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，雙A/D轉(zhuǎn)換器和模擬輸入裝置120的雙軸電位計(jì)連接，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于桿212位置的y軸和x軸數(shù)字值。雙10位A/D轉(zhuǎn)換器為y軸產(chǎn)生0至1023范圍內(nèi)的數(shù)字值并為x軸產(chǎn)生0至1023范圍內(nèi)的數(shù)字值。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，數(shù)字值范圍可以根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的位精度而擴(kuò)大或縮小，或以單一多路A/D轉(zhuǎn)換器來取代雙A/D轉(zhuǎn)換器。
如圖4A的方法中所示，在步驟410中，讀取中間位置的初始值。該初始中間值(neutral value)對(duì)應(yīng)于雙軸電位計(jì)的電子機(jī)械“中心”，以及A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字值的電子“中心”。在步驟420中，手持式計(jì)算裝置100的軟件讀取該初始中間值。在步驟420中由手持式計(jì)算裝置100的軟件所讀取的該初始中間值在圖4B中表示為中心405。該初始中間值的讀取可以當(dāng)進(jìn)入手持式計(jì)算裝置100的軟件的一校準(zhǔn)模式時(shí)，通過顯示在顯示裝置112(圖1)上令使用者按壓數(shù)字輸入裝置116(圖1)之一的消息來完成。這使得使用者手指從模擬輸入裝置120松開，而產(chǎn)生一初始中間值。
隨后，在步驟430中，在顯示裝置112上為該使用者顯示消息，以依次將模擬輸入裝置120移動(dòng)到其在上下左右方向的最大偏斜程度，不過其不一定以上下左右的次序進(jìn)行。在步驟440中，該軟件讀取對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120最大偏移的數(shù)字值，其分別以圖4B中的415、416、417、418表示。由于模擬輸入裝置120的套蓋210或300可以限制對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120的最大物理移動(dòng)的數(shù)字值的可能范圍，從而提供了步驟430和440。換言之，雖然A/D轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生介于0到1023的數(shù)字值，然而，步驟440中讀取到的實(shí)際數(shù)字值可能較小(例如，y軸上為15到987，而x軸上為25到1004)。步驟430和440建立了在y軸和x軸上的數(shù)字值的極值(即，y+、y-、x+、x-)。
在步驟450中，該軟件將對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置120的最大偏移的數(shù)字值映射到y(tǒng)軸的從-32767到+32767的16位(有正負(fù)號(hào)的)校準(zhǔn)范圍和x軸的從-32767到+32767的16位(有正負(fù)號(hào)的)校準(zhǔn)范圍。如圖4B所示，初始中間值405并非一定位于對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120的最大偏移的數(shù)字值(分別表示為415、416、417、418)的中心。執(zhí)行映射，以相對(duì)于在步驟420中讀取的初始中間值對(duì)中校準(zhǔn)范圍，并使得該校準(zhǔn)范圍的大小對(duì)應(yīng)于在步驟440中讀取的最大值。
相對(duì)于y軸，該軟件將對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120的最“低”位置(例如，如圖4B中表示為416的-y值)的數(shù)字值映射為-32767，并將對(duì)應(yīng)于模擬輸入裝置120的最“高”位置(例如，如圖4B中表示為415的+y值)的數(shù)字值映像為+32767。將初始中間值(圖4B中表示為405)映射為0。由于數(shù)字值并不必須相對(duì)于y軸對(duì)中，因此分別為“高”范圍和“低”范圍計(jì)算出一個(gè)比例因子。同樣地，該軟件也對(duì)x軸進(jìn)行比例計(jì)算。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的，根據(jù)該軟件所需的位精度，該校準(zhǔn)范圍可以擴(kuò)大或縮小(即，提供多于或少于16位之精度)，且y軸上的分辨率可以和x軸上的分辨率不同。
在步驟455中，讀取第二中間值。以下將結(jié)合步驟470中的滯區(qū)計(jì)算，說明該第二中間值。在步驟460中，提示使用者繞模擬輸入裝置120的最大移動(dòng)圓周移動(dòng)該模擬輸入裝置。在步驟410到450可以產(chǎn)生在該校準(zhǔn)范圍內(nèi)的數(shù)值，其在x-y平面“角落”(例如，x軸最大值及y軸最大值，x軸最小值在y軸最大值，等)處與模擬輸入裝置120的最大移動(dòng)不相對(duì)應(yīng)。例如，意料之外的校準(zhǔn)值可能由故障組件、使用者錯(cuò)誤、和/或使用者故意嘗試要產(chǎn)生異常校準(zhǔn)(例如，將模擬輸入裝置120移動(dòng)向錯(cuò)誤方向或沒有將其完全推到極限)而造成。由于最大和最小讀數(shù)并不是在x-y平面的45角取得的，所以步驟460可以驗(yàn)證使用者可以“打到角落”。在步驟450中完成校準(zhǔn)后，步驟460也可以驗(yàn)證模擬輸入裝置120運(yùn)行正常。
在一實(shí)施例中，步驟460中，顯示裝置112顯示以圓形方式間隔的8個(gè)目標(biāo)弧段(圖未顯示)，并且使用者被要求藉由繞著對(duì)每一該目標(biāo)弧段都?jí)蜷L(zhǎng)的最大移動(dòng)圓周移動(dòng)來移動(dòng)模擬輸入裝置120，以使每一該目標(biāo)弧段變色。手持式計(jì)算裝置100的軟件僅需要對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)弧段的一個(gè)數(shù)字值，以驗(yàn)證模擬輸入裝置120的正確校準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，該校準(zhǔn)程序每秒取樣20次，從而，使用者無須保持在一位置很久。手持式計(jì)算裝置100的軟件直到所有的目標(biāo)弧段都被選取之后，才允許該使用者完成該校準(zhǔn)程序。例如，在步驟430中，若使用者沒有將模擬輸入裝置120一次推至機(jī)械止動(dòng)，則該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將“太輕微”。在這種情況下，在達(dá)到模擬輸入裝置120的物理移動(dòng)的全部極限之前，模擬輸入裝置120可能產(chǎn)生該校準(zhǔn)范圍內(nèi)的最大值。相反地，若該校準(zhǔn)“太廣”，則模擬輸入裝置120可能不會(huì)碰到在8個(gè)方向上的目標(biāo)弧段。
依據(jù)另一實(shí)施例，在步驟460中，顯示裝置112上的光標(biāo)指示在x-y平面上指示模擬輸入裝置120的位置，并且提示使用者通過移動(dòng)模擬輸入裝置120來操縱該光標(biāo)到顯示裝置112上配置的數(shù)個(gè)目標(biāo)。為了驗(yàn)證模擬輸入裝置120可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于整個(gè)x-y平面的數(shù)字值，可以應(yīng)用數(shù)個(gè)不同的圖形處理方法，包括更少或更多的目標(biāo)，離中心更近或更遠(yuǎn)的目標(biāo)等。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，完全跳過步驟460。
在步驟470中，該軟件決定“滯區(qū)”，對(duì)于該滯區(qū)，模擬輸入裝置120的微小的物理偏斜被忽略，而實(shí)質(zhì)上作為“噪聲”。這些微小的物理偏斜可能由使用者把其拇指或手指歇放在模擬輸入裝置120上所造成，但其并無意使模擬輸入裝置120產(chǎn)生偏斜。該軟件為該滯區(qū)映射數(shù)值，使得模擬輸入裝置120微小的偏斜不會(huì)造成在顯示裝置112上的光標(biāo)或其它圖標(biāo)組件的移動(dòng)。在該初始中間值周圍的滯區(qū)由圖4B中的組件410表示。
滯區(qū)是對(duì)+x、-x、+y、-y四個(gè)方向分別計(jì)算得出的，并且微調(diào)在步驟450中執(zhí)行的映射。當(dāng)步驟420中的該初始中間值的測(cè)量已經(jīng)執(zhí)行，整個(gè)校準(zhǔn)數(shù)值范圍的1/32的初始滯區(qū)(即，32767/32＝1024的狀態(tài)或約3％)被分別加在+x、-x、+y、-y四個(gè)方向上。換言之，該初始滯區(qū)以中間值對(duì)中，并分別在+x、-x、+y、-y四個(gè)方向上延伸1024個(gè)狀態(tài)。隨后，當(dāng)在步驟440中進(jìn)行每一個(gè)最大值測(cè)量后，校準(zhǔn)范圍的1/32(即1024個(gè)狀態(tài))的“最大區(qū)域”被從該校準(zhǔn)最大數(shù)值中移除。該初始滯區(qū)的結(jié)果就是，該使用者必須在該軟件檢測(cè)到模擬輸入裝置120的任何移動(dòng)之前，將模擬輸入裝置120從該中間位置偏斜約3％。由于該最大區(qū)域，當(dāng)使用者使模擬輸入裝置120處于最大偏斜范圍的3％以內(nèi)時(shí)，該軟件檢測(cè)最大數(shù)值。
由于模擬輸入裝置120的平衡環(huán)機(jī)構(gòu)和雙軸電位計(jì)并不總是回歸到確切的中間位置，該滯區(qū)的計(jì)算也將考慮該模擬輸入裝置120的重新對(duì)中。在步驟450讀取該最大數(shù)值之后，模擬輸入裝置120回到中心。在步驟455中讀取第二中間值。若該第二中間值落在該初始滯區(qū)中時(shí)，則無須進(jìn)行進(jìn)一步的校準(zhǔn)程序。然而，若經(jīng)過15次連續(xù)取樣之后，例如，對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置120的位置的數(shù)字值在該初始滯區(qū)之外，則擴(kuò)張?jiān)摐^(qū)，以包括繞初始中間值的1/32邊緣區(qū)域(即1024個(gè)狀態(tài))加第二中間值。例如，若該第二中間值為朝向-y最大值的1/3，則將滯區(qū)擴(kuò)張，以成為從該初始滯區(qū)到朝向-y最大值的1/3的長(zhǎng)條，而有1/32邊緣區(qū)域環(huán)繞該長(zhǎng)條。換言之，該滯區(qū)并沒有延長(zhǎng)1/32增值，而是從該初始中間值擴(kuò)張到可以包含該第二中間值加上額外的1/32邊緣區(qū)域。步驟470確保，當(dāng)松開模擬輸入裝置120時(shí)，其總是可以回到該最終滯區(qū)，并可以使得該最終滯區(qū)的尺寸比該初始滯區(qū)大。若初始中間值、第二中間值、和/或該最終滯區(qū)并未落于一可接受范圍內(nèi)，則模擬輸入裝置120可以被視為有缺陷而被拒絕。
在上述方法各個(gè)步驟中，當(dāng)軟件讀取來自模擬輸入裝置120的輸入時(shí)，就提示使用者在某一足夠長(zhǎng)的期間內(nèi)將模擬輸入裝置120保持在某一特定位置，以使該軟件能夠從模擬輸入裝置120得到足夠的數(shù)據(jù)采樣。
需注意的是，圖4A的方法是示例性的。另外，這些步驟可以被修改，以不同次序執(zhí)行，或某些步驟可以省略不執(zhí)行。例如，步驟470的上述滯區(qū)計(jì)算可以使用不為1/32或1/16的滯區(qū)，或者，可以在x軸和y軸使用不同的計(jì)算方式。
在根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例中，為了使該裝置在低能源或休眠模式中時(shí)節(jié)省處理器資源，對(duì)模擬輸入裝置120進(jìn)行偏斜、按壓、或其它動(dòng)作并不會(huì)“啟動(dòng)”手持式計(jì)算裝置100。由于當(dāng)使用者運(yùn)送或處理手持式計(jì)算裝置100時(shí)，可能會(huì)不小心碰觸到模擬輸入裝置120，因此上述技術(shù)特征特別有益，例如當(dāng)該手持式計(jì)算裝置100被放在使用者的衣服口袋內(nèi)時(shí)。
以上結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種更動(dòng)與潤(rùn)飾。例如，雖然上述實(shí)施例實(shí)施一模擬裝置，其可以產(chǎn)生表示兩個(gè)互相垂直方向的位移的信號(hào)(例如x軸信號(hào)和y軸信號(hào))，但是本發(fā)明的系統(tǒng)與方法也可以實(shí)現(xiàn)于其它模擬裝置，其產(chǎn)生表示更少或更多維度的位移的信號(hào)。從而，以上說明書和附圖應(yīng)當(dāng)看成是示例性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種手持式計(jì)算裝置，包括殼體，其尺寸在運(yùn)行該裝置期間可由使用者手持的尺寸大小，該殼體具有一上表面定義為第一平面；顯示裝置，其設(shè)置于該殼體的該上表面；以及一組與該殼體整合的控制裝置，用以向處理器提供使用者輸入，該組控制裝置環(huán)繞該殼體而設(shè)置，使得能夠由該使用者的手指進(jìn)行操作，該組控制裝置包括至少一模擬輸入裝置，以產(chǎn)生表示位移信息的模擬信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的手持式計(jì)算裝置，其中該模擬輸入裝置包括頂端具有套蓋的游戲桿。
3.如權(quán)利要求2所述的手持式計(jì)算裝置，其中該套蓋包括凸?fàn)铐敳俊?br> 4.如權(quán)利要求2所述的手持式計(jì)算裝置，其中該套蓋包括凹狀頂部。
5.如權(quán)利要求2所述的手持式計(jì)算裝置，其中該套蓋至少部分設(shè)置于位于該上表面內(nèi)的孔中，使得該套蓋不明顯突出于該第一平面。
6.如權(quán)利要求2所述的手持式計(jì)算裝置，其中該套蓋至少部分設(shè)置于由該上表面的一部份所定義的孔中，使得該套蓋不明顯突出于該第一平面。
7.如權(quán)利要求1所述的手持式計(jì)算裝置，其中該模擬輸入裝置包括軌跡球。
8.如權(quán)利要求1所述的手持式計(jì)算裝置，其中該至少一模擬輸入裝置設(shè)定為用以產(chǎn)生第一和第二模擬信號(hào)，其分別表示在兩互相垂直的第一和第二維度上的位移。
9.一種手持式計(jì)算裝置，包括殼體，為可由使用者在運(yùn)行該裝置期間手持的尺寸大小，該殼體具有一上表面定義為第一平面；顯示裝置，其設(shè)置于該殼體的該上表面；以及用以向處理器提供使用者輸入的裝置，該裝置環(huán)繞該殼體而設(shè)置，使得能夠由該使用者的手指進(jìn)行操作且被設(shè)定用以產(chǎn)生表示位移信息的模擬信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，其中該用以提供使用者輸入的裝置包括頂端具有套蓋的游戲桿。
11.如權(quán)利要求10所述的手持式計(jì)算裝置，其中該套蓋至少部分設(shè)置于位于該上表面內(nèi)的孔中，使得該套蓋不明顯突出于該第一平面。
12.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，其中該用以提供使用者輸入的裝置包括頂端具有包括凹狀頂部的套蓋的游戲桿。
13.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，其中該用以提供使用者輸入的裝置包括頂端具有包括凸?fàn)铐敳康奶咨w的游戲桿。
14.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，其中該用以提供使用者輸入的裝置包括軌跡球。
15.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，其中該用以提供使用者輸入的裝置包括至少一電位計(jì)。
16.如權(quán)利要求9所述的手持式計(jì)算裝置，進(jìn)一步包括用以限制由該使用者手指操作所產(chǎn)生的力的裝置。
17.一種用以校準(zhǔn)手持式計(jì)算裝置的模擬輸入裝置的方法，包括讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的無效位置的中間值；讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置在互相垂直的第一和第二維度上最大偏斜的數(shù)值；將對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的該最大偏斜的數(shù)值映射至數(shù)字范圍；以及計(jì)算對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的輕微偏斜的滯區(qū)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括經(jīng)由數(shù)字輸入裝置接收校準(zhǔn)起始要求。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括提示該使用者操作該模擬輸入裝置。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的最大圓周移動(dòng)的數(shù)值。
21.一種計(jì)算機(jī)可讀的媒介，其具有程序，該程序可由機(jī)器執(zhí)行，以完成用以校準(zhǔn)手持式計(jì)算裝置的模擬輸入裝置的方法，該方法包括讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的無效位置的中間值；讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置在互相垂直的第一和第二維度上最大偏斜的數(shù)值；將對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的該最大偏斜的數(shù)值映射至數(shù)字范圍；以及計(jì)算對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的輕微偏斜的滯區(qū)。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)可讀媒介，其中該方法進(jìn)一步包括經(jīng)由數(shù)字輸入裝置接收校準(zhǔn)起始要求。
23.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀媒介，其中該方法進(jìn)一步包括提示該使用者操作該模擬輸入裝置。
24.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀媒介，其中該方法進(jìn)一步包括讀取對(duì)應(yīng)于該模擬輸入裝置的最大圓周移動(dòng)的數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在手持式計(jì)算裝置(100)中產(chǎn)生表示位移信息的模擬信號(hào)的系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，手持式計(jì)算裝置包括殼體(110)，為在運(yùn)行該裝置期間可由使用者手持的尺寸大小。該裝置還包括顯示裝置(112)和一組該殼體整合的控制裝置(114－120)，從而該使用者可以用其手指向該裝置的處理器輸入信息。該控制裝置中之至少一個(gè)為模擬輸入裝置(120)，其被設(shè)置當(dāng)其被移動(dòng)時(shí)以產(chǎn)生表示該位移的模擬信號(hào)。
文檔編號(hào)G06FGK1820302SQ200480019250
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者羅伊·J·里科米尼, 艾倫·李, 蒂莫西·D·特沃達(dá)爾, 羅伯特·F·埃伯格 申請(qǐng)人:英華達(dá)股份有限公司