控制器和控制器配置的制作方法

专利名称：控制器和控制器配置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及控制器的技术领域，控制器构成电子设备用户界面的一部分，并且向人类用户提供通过在控制器上施加力来生成命令和输入信息的可能性。本发明尤其涉及提供直观的、容易采用的控制三维图形的方式的控制器。
背景技术：
例如计算机、游戏控制台、个人数字助理(PDA)以及蜂窝无线终端等电子设备逐渐增强的处理能力已经引起倾向于使用越来越多三维图形的趋势。虽然在撰写本说明书的时候，绝大多数显示设备是二维屏幕，但是通过利用透视和阴影、借助于增加观察距离来提高模糊度以及使用使人类观察者感觉二维图像所表示的就像是真正的三维物体一样，可以使这些二维屏幕显示三维图形。三维提供有吸引力的视觉可能性(例如，在娱乐游戏中)，并且可以构造全新类型的用户界面特征，其中用户可以例如在寻找特定信息时通过三维“档案室”进行浏览。
与三维图形相关的主要问题是需要直观以及容易采用的控制器。用户应当能够影响他看见三维“虚拟世界”中事物的方式，通常使得他在其中“移动”和/或使虚拟世界的物体移动。
目前的电子设备的最普遍使用的控制器是可按压的按键的各种排列。其它类型的已知控制器和输入装置包括触摸感应式显示器、触摸垫和迷你控制杆，以及圆柱滚轴或者球状滚轴。个人计算机中所使用的鼠标形式是球状滚轴、多个可按压按键以及当前的圆柱滚轴或者轮状滚轴的集合体。甚至还已知有方向盘和踏板。在已知的控制器类型中，控制杆通常具有与三维虚拟世界的最直观的关联，至少在人类用户可以使用控制杆在虚拟存在的三维空间中四处“驾驶”或者“飞翔”(他在二维显示器上所看见的是三维空间的投影)时是这种情况。
专利公开US 5,541,622说明了已知迷你控制杆的一个不错的示例，其还被示意性地表示在图1的分解视图中。控制杆装置的可见和可触摸部分是销101、销101的长杆穿过致动器板102的中心孔。致动器板102的底表面包括围绕中心垂直轴线呈放射状分布的多个突起103。在致动器板102之下有一个薄的弹性拱形片104，该薄的弹性拱形片104具有一个接触拱顶，该接触拱顶位于销101低端之下的中心。下一层是检测器片105，其在对应于突起103的位置的位置处包括压力感应式检测器元件106。在绝缘支持层108之上还有一个开关垫层107。偏动簧片109位于支持层108和底基座110之间，底部基座110的联接销穿过所有其它层的开孔，以与致动器板102中的各个凹陷处或者联接开孔相接合。
向侧面推动图1的迷你控制杆的顶端，使得突起103在放射状分布的压力感应式检测器元件106上施加变化的压力。与来自检测器元件106的接收信号相连的检测器电路(未示出)将这些信号转换为对推动控制杆的方向和力量的指示。直接向下按压顶端，使得销101的底端将接触拱顶向开关垫层107上的开关垫挤压，检测器电路将此解译为与方向无关的“鼠标点击”。
图2是从编号为US 2002/0070918A1的已公开的专利申请已知的甚至更加简单的迷你控制杆结构的示意性截面视图。控制杆部件201的边缘(其具有向上的指示杆)被夹在紧定装置202之下，紧定装置202使控制杆部件201被紧定在绝缘电路板230上。在控制杆部件201的正下方是绝缘电路板203上或其内的检测器元件204。控制杆部件201的下表面的形状是凸起的，因此通过控制杆部件201的杆使其倾斜使得凸起表面的不同点接触检测器元件。检测机制可以是位置感应式和/或压力感应式的。检测器电路(未示出)再次将最初从检测器元件204获得的信号转换为对方向和/或力的指示。图1和图2的解决方案之间的不同之处在于，图1的控制杆是等角的(isometric)，也就是，无论倾斜力如何，其都位于基本上固定的位置上。图2的控制杆可以响应于倾斜力来回旋转数十度。所述公开的专利申请中的优选检测机制是检测器垫之间通过凸起表面上导电层的电子接触，但是，相同的原理采用其它已知的检测机制(例如，电容检测和依赖于压力的电阻检测)也能工作。
图3是已知多功能按键的示意性分解视图，该多功能按键作为控制器属于在控制杆和可按压按键之间相结合的类型。该结构的可见表面包括圆形键帽301，在其之下是弹性拱形片302。有多个致动器(未示出)从键帽301的下表面伸出；在这里，将致动器的个数假设为四个。在每个致动器之下是拱形片302中的接触拱顶。下一较低层是开关垫层303，其与图1中的命名类似的开关垫层107非常相似，而且，在每个接触拱顶之下具有开关垫。在底部有一个支持层304，可能具有与其相连的偏动簧片305以可移动地支持键帽301。按压键帽301的不同边缘使得不同的致动器将其相应的接触拱顶向相应的开关垫按压，与开关垫相连的检测器电路(未示出)将此解释为控制器的“有方向的”按压。
图4说明将特定控制器放置在手持式电子设备401中的传统方法。在撰写本说明书的时候，已知的方法是将显示器402放置在通常伸长的设备401的中间，使得人类用户自然地用双手抓住该设备，并且将在握持在他前方的水平位置上。拇指最方便地搁在设备的上表面上，使得显示器402在拇指之间是可见的。传统上，一直将圆形的类似于控制杆的控制器403放置在显示器402旁边的上表面上，这是一个拇指的自然位置。相似地，很多现有技术设备具有少量单独的可按压按键404，这些可按压按键404分布在上表面上，显示器402的另一侧上，在用户的另一个拇指可以容易地触及的范围之内。
图5说明将特定控制器放置在手持式电子设备中的另一种已知方法。设备501的整个形状与两个相接的手柄或者对接端相似。在正常的操作位置上，人类用户用双手抓住设备，将其拇指放在上表面502上，以对位于其上的按键和/或控制杆(未示出)进行操作，并且使其食指弯曲，以触及位于设备501下表面上的触发器开关503。
从现有技术中已知的控制三维图形的呈现时的控制器直观性即使在最好的情况下也只能处于中等。如果控制杆非常明显地伸出设备的整个外观，则在便携式电子设备中使用类似于控制杆的控制器可能有些问题。现有技术的另一个问题是所显示物体的全三维控制通常需要用户手动地在可用的控制模式之间进行选择。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种控制器和控制器配置，用于以直观且容易采用的方式控制图形的呈现，特别是三维图形的呈现。本发明的另一个目的在于提供一种配备有所述类型的控制器配置的电子设备。本发明的另一个目的在于提供一种控制器和控制器配置，其可以容易且直观地用于控制图形的呈现，特别是三维图形的呈现，但是仍然占用了电子设备总体积的仅一小部分。本发明的又一个目的在于提供一种多用途的控制器和控制器配置，可以对其进行修改，以与多种类型的电子设备和控制模式中的应用相匹配。
本发明的目的通过以下方式来达到，即提供具有至少两个可触摸式控制表面的电子设备，这两个可触摸式控制表面的位置使得人类用户可通过与用于接触三维物体的把手相似的把手来接触这两个表面，并且本发明的目的通过以下方式来达到，即对通过所述可触摸式控制表面获得的控制信号进行坐标定位，使得可以以在显示器中呈现图形的方式来反映用户处理所述表面的方式。
根据本发明的第一方面，用于为在显示器中显示图形对象的处理生成控制信号的控制器包括-第一控制表面，-第二控制表面，以及-检测器装置；其中-所述第一控制表面适用于通过人类用户一只手的拇指进行操纵，以及适用于出现在手持式电子设备的一侧上，-所述第二控制表面适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备的第二侧上，该第二侧与所述第一侧不同，以及
-所述检测器装置配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面和所述第二控制表面，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵的信息，以生成控制信号。
根据本发明的第二方面，用于为在显示器中显示图形对象的处理生成控制信号的控制器配置包括-第一控制器，-第二控制器，以及-检测器装置；其中-所述第一控制器适用于通过人类用户一只手的拇指进行操纵，以及适用于出现在手持式电子设备的一侧上，-所述第二控制器适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备的第二侧上，该第二侧与所述第一侧不同，以及-所述检测器装置配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器和所述第二控制器，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制器和所述第二控制器的操纵的信息，以生成控制信号。
根据本发明的第三方面，用于可控地向人类用户显示图形对象的电子设备包括-具有第一侧和第二侧的外壳，-出现在所述第一侧上的第一控制表面，-出现在所述第二侧上的第二控制表面，以及-检测器装置；其中-所述第一控制表面适用于通过持有电子设备的人类用户一只手的拇指进行操纵，-所述第二控制表面适用于通过持有电子设备的人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及-所述检测器装置配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面和所述第二控制表面，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵的信息，以生成控制信号。
根据本发明的第四方面，用于实现对以图形形式显示的对象的控制的处理包括下列步骤-检测对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测对位于电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，以及-显示以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了所述立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与第一控制表面和第二控制表面相对于彼此的位置相似。
根据本发明的第五方面，用于实现对以图形形式显示的对象的控制的处理包括下列步骤-检测对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测对位于电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，-检测对所述第二控制表面的所述操纵是与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生还是在不同的时间发生，-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，则显示以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了所述立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述侧相对于彼此的位置与第一控制表面和第二控制表面相对于彼此的位置相似，以及-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵在不同的时间发生，则显示以图形形式显示的对象的运动，该运动在检测到仅对第一控制表面的操纵时属于第一类型，在检测到仅对第二控制表面的操纵时属于与所述第一类型不同的第二类型，该第一类型和该第二类型都是下列类型之一平移运动、旋转运动。
根据本发明的第六方面，用于实现对以图形形式显示的对象的控制的计算机程序产品包括用于执行下列步骤的计算机可执行指令-检测对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测对位于电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，以及-显示以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了所述立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述侧相对于彼此的位置与第一控制表面和第二控制表面相对于彼此的位置相似。
根据本发明的第七方面，用于实现对以图形形式显示的对象的控制的计算机程序产品包括用于执行下列步骤的计算机可执行指令-检测对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测对位于电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，-检测对所述第二控制表面的所述操纵是与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生还是在不同的时间发生，-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，则显示以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了所述立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与第一控制表面和第二控制表面相对于彼此的位置相似，以及-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵在不同的时间发生，则显示以图形形式显示的对象的运动，该运动在检测到仅对第一控制表面的操纵时属于第一类型，在检测到仅对第二控制表面的操纵时属于与所述第一类型不同的第二类型，该第一类型和该第二类型都是下列类型之一平移运动、旋转运动。
在很多情况下，想要控制其感知图形的特定特征，尤其是三维图形的特定特征的方式的人类用户将很有可能按照直觉抓取在显示器上显示的对象，并且用手对其进行旋转或者移动。根据本发明，电子设备可向用户提供要抓取的“虚拟对象”。所述虚拟对象的物理表示包括至少两个控制表面，其位置使得同时触摸所述控制表面需要与抓取真实三维物体相似的运动。用户可以想象，作为对只触摸特定的控制表面的替代，他实际上将一个以图形形式呈现的对象握在他手中。当他想要在显示器中移动该以图形形式呈现的对象时，他向控制表面施加相应的“移动”力，这产生了到电子设备的相应输入信号。电子设备使用这些输入信号来控制图形呈现。
可以为电子设备配备统一的立体移动部分，该部分的某些表面同时构成代表虚拟对象的控制表面。但是，这通常导致保留了电子设备整体体积的相对较大的一部分的解决方案。在很多情况下，更有利的是对不同的控制表面使用不同的物理实现方式，使得对虚拟对象的感觉来自虚拟对象在电子设备中的坐标位置。电子电路则用于对通过不同的控制表面实现方式获得的输入信号进行合并。
使用两个在物理上独立的控制表面使得能够更好地利用基本控制原理，使得实际操作模式依赖于用户是否同时驱动控制表面中的一个或者两个。从而，电子设备中的判决逻辑可以在控制模式之间执行自动切换，而无需用户进行任何附加的动作。
特别地在所附权利要求书中阐明了被认为是本发明所特有的新颖特征。但是，根据在结合附图的情况下阅读的对特定实施例的以下描述，将最好地理解本发明本身，包括其结构及其操作方法，以及本发明的其它的目的和优势。


图1说明了已知的迷你控制杆结构，图2说明了另一个已知的迷你控制杆结构，图3说明了已知的多功能按键结构，图4说明了将控制器放置在手持式电子设备中的一种已知方法，图5说明了将控制器放置在手持式电子设备中的另一种已知方法，图6说明了手持式电子设备中控制立方体的概念，图7说明了手持式控制器设备中控制圆柱体的概念，图8a至图8e说明了控制立方体的物理实现方式，图9说明了控制立方体的一种可供选择的物理实现方式，图10说明了控制立方体的另一种可供选择的物理实现方式，图11说明了控制立方体的另一种可供选择的物理实现方式，图12说明了虚拟控制立方体的概念，图13说明了虚拟控制立方体的物理实现方式，图14说明了虚拟控制立方体的一种可供选择的物理实现方式，图15说明了虚拟控制立方体的另一种可供选择的物理实现方式，图16a和图16b说明了虚拟控制立方体的其它可供选择的物理实现方式，图17a和图17b说明了虚拟控制立方体的另一种可供选择的物理实现方式，图18说明了控制立方体或者虚拟控制立方体在电子设备中的可能位置，
图19a和图19b说明了控制立方体或者虚拟控制立方体在另一个电子设备中的可能位置，图20a和图20b说明了基于控制立方体或者虚拟控制立方体概念的控制方法，图21a和图21b说明了图20b的方法的一种可能的可供选择的方案，图22a和图22b说明了图20b的方法的另一种可能的可供选择的方案，图23a和图23b说明了多个控制表面的概念，图24说明了基于控制立方体或者虚拟控制立方体概念的另一种控制方法，以及图25说明了电子设备的功能体系结构。
具体实施例方式
在本专利申请中所提出的本发明的示例性实施例不能理解为对所附权利要求书的应用进行限制。“包括”一词及其派生词在本专利申请中用作开放性限制，即同样不排除未陈述的特征的存在。除非另外进行了明确声明，否则在从属权利要求中所陈述的特征可相互自由结合。在下面的副标题之下更加详细地描述了本发明的各个方面。
“控制立方体”的原理人手的独特特征是其执行主要的捏抓动作的能力。抓取糖块大小的三维物体的最自然的方法是将其抓握在拇指和另一个手指(最典型的是食指或者中指)之间。查看具有如此大小的物体的人会对该物体进行主要的捏抓动作，并且使用其手指、手腕和前臂的肌肉和关节来移动和旋转该物体，使得他可以从各种角度和距离观察该物体。
设计属于在这里所描述的类型的控制器的起点是向人类用户提供他至少能够以象征性的方式抓取、移动或者旋转的“糖块”或者“控制立方体”。对用户相对于电子设备已知的固定参考框架处理“控制立方体”的方式进行检测，并且以在显示器中显示一个图形对象或多个图形对象的方式来对其进行反映。
图6是该原理在配备有完整的显示器602的手持式电子设备601中实现的图示。在这里只用虚线示意性地表示了该设备的整体物理外观或者外壳603，但是，为进行示例，假设该设备具有一般的纵向的类似于盒子的形状，其中显示器602位于中心，使得希望观看显示器602的人类用户可自然地用双手将该设备水平地握持在他前方。设备的左边部分包括控制立方体604，在这里将其假设为是实心的立方体状构件，其占据了穿过外壳603的方孔。控制立方体604被以可灵活地移动的方式支持在所述方孔中，使得人类用户可以相对于外壳603对控制立方体604稍加移动和扭动。象征性地讲，控制立方体的安装看上去就好像穿过外壳603的方孔稍大了一些，而且，使用软橡胶或者弹性泡沫塑料来填充控制立方体604和方孔壁之间的空隙。
外壳603限定特定的空间坐标系统，在图6中将该空间坐标系统显示为X-Y-Z坐标系统。从持有设备601的人类用户的角度来说，X轴指向右，Y轴指向上，Z轴指向设备601上表面的平面之外。在显示器602中显示的三维世界同样包括特定的坐标系统，在图6中显示为X′-Y′-Z′坐标系统。在图6的实施例中，从所述人类用户的角度来说，X′轴指向显示器602的右边缘，Y′轴指向显示器602的上边缘，Z′轴指向显示器602的平坦上表面之外。
在上述的自然握持位置上，人类用户将其左手拇指放置在控制立方体604的上表面上，并且将其左手其它手指中的一个手指(典型地是食指或者中指)放置在控制立方体604的下表面上。从而，用户以主要的捏抓动作握持着控制立方体604，而周围外壳603的主要部分也处于用户的左手中。
电子设备601包括一种装置，用于检测用户如何在X-Y-Z坐标系统中移动控制立方体604。为了图形的简明，未在图6中表示所述装置。稍后将在本文本中描述这种装置的特定的有利实现方式。为了进行示例，假设特定图形对象605当前显示在显示器602中，而且，人类用户的目的是从不同侧查看所述图形对象和/或使所述图形对象在环境606中四处移动，环境606也以图形方式显示在显示器602中。
使用控制立方体604来控制图形对象605的呈现的原理是，如果图形对象605可在用户的移动的动作下自由移动，则使图形对象605相对于X′-Y′-Z′坐标系统而移动，其方式与控制立方体604相对于X-Y-Z坐标系统而移动的方式相同。换句话说，例如，如果用户将控制立方体向左拖拽到负X轴方向，则图形对象605在显示器602中向左移动到负X′轴方向上。如果用户将控制立方体远离他而推动到负Z轴方向上，则图形对象605在显示器602中更远地移动到负Z′轴的方向上。如果用户将控制立方体绕Y轴扭动，则图形对象605在显示器602中绕Y′轴旋转。基本上有六个自由度以供选择，在X方向、Y方向和Z方向中的每个方向上的平移以及绕X轴、Y轴和Z轴中的每个轴的旋转。可以将用户引起的控制立方体604在所述六个自由度中的任何一个自由度上的移动同样地复制为图形对象605在显示器602中进行移动的方式。
作为相对于固定的以图形形式显示的环境606移动图形对象605的一个可供选择的方案，还可以使用所检测到的控制立方体604的移动来控制以图形形式显示的环境606移动的方式，用户所感知到的就像是，图形对象605和/或显示器602中显示了其视角的用户在虚拟三维空间中进行走动。这种控制的原理是使以图形形式显示的环境606执行与所检测到的控制立方体604的运动相反的运动例如，将控制立方体604按压到负Z方向上将使以图形形式显示的环境606移动到正Z′方向上，用户所感知到的就像是图形对象605在以图形形式显示的环境606中向前移动(进入负Z′方向)。可以对全部所述六个自由度进行相似的处理，以表示在以图形形式显示的环境606中的所有可能的平移和转动。
图7说明了应用于一种装置的相同原理，其中，手持式设备701是控制器，存在从该手持式设备701到中央单元703和/或外部显示设备704的通信连接702。在这里，以与上面的控制立方体相同的方式使用的控制器的概念性外观是控制圆柱体705的外观。将控制圆柱体705放置到穿过手持式设备701的一部分的圆孔中。手持式设备701最自然的操作位置是用户用他的手抓握手柄状突出物的位置。在该位置上，一只手的拇指放置在控制圆柱体705的可见上表面上，并且同一只手的食指或者中指放置在控制圆柱体705的下表面上，该下表面在手持式设备701的下侧是可见的。从而，控制圆柱体705主要由用户一只手捏抓。
手持式设备701的整个物理外观或者外壳位于X-Y-Z坐标系统中，手持式设备701适用于检测用户在X-Y-Z坐标系统中移动或者试图移动控制圆柱体705的方式。图7中的装置适用于将关于所检测到的控制圆柱体705相对于X-Y-Z坐标系统而移动或者所检测到的控制圆柱体705试图相对于X-Y-Z坐标系统而移动的信息转换为图形对象706和/或其环境707相对于在以图形形式显示的图像中限定的X′-Y′-Z′坐标系统而移动的方式。
在图6和图7中，必须注意到，坐标系统，特别是在以图形形式显示的图像中限定的X′-Y′-Z′坐标系统的选择是任意的，而且可以以任意合适的方式来进行，最好是通过尝试找到对人类用户来说最直观的一种方式来选择该方式。可能的一类坐标选择方案是这样一种方案，其中Z′轴指向以图形形式显示的三维世界的“向上”的方向，在一般的视图中，该方向将对应于指向显示器上边缘的方向。在某些应用中，可能有利的是在以图形形式显示的环境中连续地显示较小的坐标系统符号，以使用户了解每个方向分别是哪个方向。
“控制立方体”的物理实现方式应当在非常象征性的意义下描述控制立方体的概念，这是因为本发明不需要其物理外观类似于立方体，在本发明的特定实施例中“控制立方体”是否具有任何物理外观甚至完全是不确定的。上面已经介绍了类似于立方体和圆柱体的实际物理外观。在下面，将详细描述控制器的物理实现方式和外观的多个可供选择的方案，可以象征性地认为这些物理实现方式和外观构成控制立方体。
图8a是控制立方体的特定物理实现方式的示意性分解视图，在这种情况下，该控制立方体实际上具有立方体的物理外观。电子设备包括其中有多个开口802的印制线路板(PWB)801或者相应的平面的支持结构，穿过该。在这里，开口802的示例性个数是四个，而且，其位置构成规则的矩形网格，在该矩形网格的中心支持有一个压力和/或位置感应式传感器803。一个相似的传感器位于PWB 801的下侧，但为了图形的简明，未在图8a中示出。
柔性支持结构包括上半部分支持构件805以及下半部分支持构件806，其是由软橡胶或者其它弹性材料构成的。两半部分支持构件805和806是空管或者框架，当两半部分支持构件805和806的位置使得在其所面对的侧上的突出部分穿过开口802相互接触时，这些空管或者框架使压力和/或位置感应式传感器的外表面可触及。该结构的外壳类似地包括的上半部分外壳807和下半部分外壳808，其共同形成一个在每个垂直表面上具有较大的狭长开口的立方体。
图8b、图8c和图8d是图8a中所示类型的组装控制立方体的截面视图。除了在图8a中所示的那些部件之外，图8b、图8c和图8d说明了下方的传感器804以及分别位于上半部分外壳807和下半部分外壳808内部的凸面致动器809和810。图8c说明了旋转控制立方体如何使上方的致动器809和下方的传感器803之间的接触点偏离到一个方向上，同时如何使下方的致动器810和下方的传感器804之间的接触点偏离到相反的方向上。图8d说明了控制立方体的平移运动如何将两个接触点偏离到同一方向上。在与PWB 801的表面垂直的方向上移动控制立方体将使一个传感器上的压力增加，并且另一个传感器上的压力减小。
图8e说明了一个稍有不同的实施例，其中，上方的传感器803′和下方的传感器804′是不接触的传感器，例如，Hall传感器、电容传感器或者光传感器。现在，上半部分外壳807′和下半部分外壳808′的外观更加简单，这是因为，其只需要包括足够的构成，以相互锁定，以及与两半部分支持构件805和806所代表的柔性支持装置紧密相连。应当注意到，由传感器803′和804′在其内表面处进行测量的控制立方体的各部件不必是人类用户在其上施加力的同一部件，完全可以提供一种实施例，其中，例如，用户操纵的表面是控制立方体的“上部”外表面和“下部”外表面，而传感器从立方体的“左部”内表面和“右部”内表面测量控制立方体的运动。可进行操纵的表面个数还可以大于两个，其可以是进行测量的表面或者点的个数。
类似于图8a至图8e中所示的实心立方体的缺点在于，其在电子设备中将占用相对较大的空间，尤其是考虑到如PDA(个人数字助理)和便携式通信设备等设备小型化的显著趋势。该缺点与所用的实际形式是立方体、线性圆柱体还是从所述第一控制表面的边缘到所述第二控制表面边缘的完整结构的任何其它的单一机械实体无关。图9是可供选择的结构的示意性截面视图，其中，“控制立方体”根本不是立方体，而是更类似于沙漏。其包括第一指垫901和第二指垫902。每个指垫具有微凹的外表面和平坦的内表面。第一指垫901和第二指垫902的内表面互相面对，并且与穿过电子设备的PWB 904或者类似的内部支持结构中的开口的刚性轴杆903连接在一起。柔性安装装置将轴杆903与PWB 904相连。在图9的示例性实施例中，柔性安装装置包括双锥形橡胶环905，其外边缘通过连接环906与PWB 904相连。双锥形橡胶环905的内边缘在其中心点处或者在接近其中心点处与轴杆903相连。电子设备外壳907中的开口允许指垫901和902侧向移动以及在轴杆903纵向方向上移动。
在图9中，通过使用包括与指垫901和902以及PWB 904相连的相互对应的电极对的电容性传感器来进行对“控制沙漏”的移动的检测，这与对指垫901和902的移动的检测意义相同。
图10说明了稍有不同的实施例，其中，将图9的刚性轴杆替换为柔性轴杆1001。连接环906现在的目的只是在机械上增强具有用于轴杆1001的开口的部件PWB 904。指垫901和902的侧向移动使柔性轴杆1001弯曲，使用与轴杆1001相连的压电带1002检测并测量该弯曲。同时使用压电带1002检测“控制沙漏”在轴杆纵向方向上的移动，这是因为，轴杆受压侧在轴向方向上的收缩使每个压电带的一端变形。可以使用其它类型的传感器(例如，图9的电容性传感器)作为压电传感器的替代或补充。
图11在部分截面视图中介绍了等角的控制立方体解决方案。第一指垫1101和第二指垫1102与立方体状中心部分1103的相对的面相连。立方体状中心部分1103的其余四个表面中的每个包括四个向外的致动器突起1104。在电子设备外壳1106内所支持的PWB1105具有正方形开口，其每个边在侧面与侧壁板1107相接，二者共同构成穿过PWB1105的矩形通道，立方体状中心部分1103位于该通道中。每个侧壁板1107与立方体状中心部分1103的相邻面平行，并且包括四个压力响应式传感器1108，一个传感器用于一个致动器突起。
通过观察来自一个侧壁板1107的所有传感器的相似信号来检测施加在控制立方体上的平移力，同时围绕与PWB 1105平行的那些轴的旋转力使得来自顶行传感器的信号与来自底行传感器的信号相反。围绕与PWB1105垂直的那些轴的旋转力使得来自所有侧壁板上的左列传感器的信号与来自其右列传感器的信号相反。通过在指垫1101和1102下方直接添加两个附加的压力感应式传感器，或者通过以相对于PWB 1105微斜的角度放置侧壁板1107，使得穿过PWB的“通道”的一端比在另一端窄，从而可以检测在与PWB 1105垂直的轴向上对控制立方体的推动或者拉动；在所述后一情况下，在与PWB 1105垂直的轴向上对控制立方体的推动或者拉动使得从所有传感器获得相似的信号。
到目前为止描述的所有实施例涉及一种假设，就是“控制立方体”的可接触表面(也就是，人类用户可以自然地捏抓其至少两个表面的那些控制立方体)实际上是单一机械体的表面；假设其是立方体、圆柱体或者沙漏状。在该假设下，仍然可以对到目前为止描述的内容进行某些概括。几乎任何三维形式都可用，只要其大小适当而且包括用于捏抓的适当表面，以及只要其可以安装在电子设备上使得所述表面是一只手的拇指和至少一个其它手指可触及的。“控制立方体”的安装必须有助于(在等角解决方案中)测量其平移运动和旋转运动或者在允许“控制立方体”移动的情况下施加在其上的将引起这种运动的力。
作为一个可供选择的方案，可以考虑使被支撑在与计算机鼠标中所用的滚轴相似的滚轴上的球形构件，所述球形构件的直径足够大，以允许其伸出电子设备外壳的两个相对端之外。检测这种球形构件的旋转运动可以利用用于检测鼠标球旋转的任何已知装置来实现，该装置包括但不限于放置在球形构件表面上的旋转检测器以及光装置。除了旋转检测之外，还应当有用于检测平移力和/或平移运动的装置，这可以通过为将球形构件保持在适当位置的支持滚轴配备压力感应式安装来实现。Hall传感器同样可以连同任意地选择的“控制立方体”形式和安装装置一起用于运动检测。
但是，本发明不要求可触摸表面是单一机械体的表面。图12示意性地说明了“虚拟控制立方体”的原理。假设电子设备1201包括第一控制表面1202和第二控制表面1203，其位于正常的操作位置上，使得人类用户可对所述控制表面进行主要的捏抓。换句话说，在所述正常的操作位置上，人类用户可自然地将其拇指1204放在控制立方体的一个表面上，将其食指或者中指1205放在另一个表面上。电子设备1201适用于在显示器1206中显示图形对象，优选地是三维图形对象，在这里将显示器1206示出为构成电子设备1201的一个组成部分。可以使用单独的显示器作为集成的显示器1206的替代或补充。
第一控制表面1202和第二控制表面1203对它们被操纵的方式进行响应，这意味着按压和/或移动它们使得生成用于电子设备1201的多个输入信号。例如，第一控制表面1202和第二控制表面1203中的每个可以是迷你触摸板或者平底迷你控制杆或者与图3中所示的相似的多功能可按压按键的可见部分。它们并不是可以相对于电子设备1201移动的任何公共机械实体的表面并不存在“控制立方体”。第一控制表面1202的机械结构以及检测用户如何移动或者操纵该表面的机制可以与第二控制表面1203的相应结构和机制完全无关。
但是，用户所感觉到的就好像他正在使用控制立方体。这种感觉来自下列几个因素-用户的肌肉感觉带给他一种相似的感觉，就好像他正以主要的捏抓动作握持着“控制立方体”-第一控制表面1202和第二控制表面1203的触感是相似的，就好像它们是普通的立体机械实体的表面
-用户从显示器1206获得的光学反馈也暗示用户移动手的方式使(以图形形式显示的)三维对象移动。
图13是“虚拟控制立方体”原理的一个可能的物理实现方式的截面视图。电子设备的外壳1301在其相对的侧上限定两个开口。在所述开口的每个中，人类用户可容易地触及迷你控制杆的可见端。上方的迷你控制杆1302和下方的迷你控制杆1303将分别与图2中已知的现有技术结构相似。在电子设备的内部有一个印制电路板1304，其上表面和下表面参与支持上方的迷你控制杆1302和下方的迷你控制杆1303的内端，并且压力感应式电子检测器1305连同每个控制杆的凸起内端能够检测控制杆倾斜的方式。与图2的结构不同，在每个迷你控制杆内端和相应的检测器之间有一个附加的软性填充层1306；其有助于实现对迷你控制杆上的直接按压的检测，这是因为，填充层1306中的变形范围的直径与压力成正比。具有类似于图13中的结构的平坦垫状外端的迷你控制杆有时候也被称为控制垫，这是因为，用户感觉到其更像是控制垫而非任何类型的控制杆。
图14是“虚拟控制立方体”原理的另一个可能的物理实现方式的截面视图。此时，结构性和功能性的解决方案涉及使用具有点击功能的等角迷你控制杆，其与先前结合图1而描述的迷你控制杆非常相似。电子设备的外壳1401同样在其相对的侧上限定了两个开口。在所述开口的每个中，人类用户可容易地触及等角迷你控制杆的可见端。上方的迷你控制杆包括可垂直移动的销1402，其位于穿过致动器板1403的孔中。致动器板的下表面包括突起1404的圆形阵列。在致动器板1403的下方，有一个弹性拱形片1405，在该弹性拱形片1405的中心有一个接触拱顶。销1402的下端靠在接触拱顶的顶部上。在拱形片1405下方，有一个具有对应于致动器板1403中每个突起1404的压力感应式检测器的检测器片1406。开关垫层1407位于检测器片1406和印制线路板1408之间；开关垫层1407的任务是提供开关垫，其中拱形片1405中的接触拱顶的向下的撑压运动引起电子接触。
印制线路板1408是中心支持结构，出于该目的，其既用于上方的迷你控制杆又用于下方的迷你控制杆。下方的迷你控制杆以顺序相反的配置包括与上方的迷你控制杆相同的所有部件；它们在图14中的略微不同之处源于下方的致动器板1409中的突起以及下方的检测器片1410中相应的压力感应式检测器和连接装置1411围绕上方的迷你控制杆和下方的迷你控制杆公共垂直对称轴移位45度。
完全可以实现“虚拟控制立方体”解决方案，使得除了电子设备的外壳之外，第一控制表面和第二控制表面根本不具有公共结构部件，该外壳本身通常不具有除了提供容纳控制器的机械框架和外观之外的任何其它功能。图15是电子设备外壳1501的上侧和下侧的物理实现方式的截面视图，该上侧和下侧中的每个具有一个多功能按键。在上表面上，上方的键帽1502是可见的。在上方的键帽1502的内部有多个栓形致动器1503，其中每个都接触到相应的接触拱顶1504的凸起侧。在每个接触拱顶下方，有一个接触垫1505，使得在特定致动器1503的位置上向下按压键帽1502使得相应的接触拱顶的导电凹面在接触垫1505内形成电子接触。上方的支持板1506用作机械支持。相似但是结构上独立的机构位于下方的键帽1507和下方的支持板1508之间的顺序相反的配置中。
图16a和图16b说明了用于实现“虚拟控制立方体”的第一控制表面和第二控制表面中的一个的另一个结构性原理。在图16a和图16b的每个中有一个按钮或者垫1601，其等角地或者使得其可以稍微侧向移动地装配到电子设备外壳1603的凹陷1602中。按钮或者垫1601的中间可以具有少许柔韧性。在凹陷1602的各边上有多个传感器1604，其响应于在侧向方向上所允许的按钮或者垫1604的微小移动或者(在等角的情况下)仅仅感知侧向推动按钮或者垫1601的力。在按钮或者垫1601的中间的下方，有一个压力感应式传感器1605。在图16a的情况下，所有传感器1604还可以只是压力感应式的，这是因为其沿凹陷1602各侧的非中心位置使得能够检测按钮或者垫1601的顺时针和逆时针的旋转。在图16b的情况下，传感器1604应当能够感知对凹陷1602各边的直接压力以及在凹陷1602各侧方向上的切割力，以便还检测顺时针和逆时针的旋转。
图17a是具有三侧的“虚拟控制立方体”解决方案的示意性分解视图，其中，传感技术基于电容性接触垫。电容性接触垫同样代表已知技术例子包括由ALPS电子有限公司开发并投放市场的GlidePoint技术，ALPS电子有限公司还拥有注册商标GlidePoint。在图17a中，电子设备的外壳包括上方部分1701和下方部分1702。这些部分共同限定了穿过该外壳上表面的上方开口1703、通过外壳下表面的下方开口1704以及通过外壳侧表面的侧开口1705。在电子设备的内部，有一个上方的PWB 1706和下方的PWB 1707。上方的PWB 1706的上表面包括Y电极层1708、X电极层1709和保护性外层1710的堆叠。相似地，下方的PWB 1707的下表面包括Y电极层1711、X电极层1712和保护性外层1713的堆叠。基本上在相对于至少其中一个PWB的垂直角度上连有一个小型辅助支持板1714，在其外表面上具有Y电极层1715、X电极层1716和保护性外层1717的堆叠。
在组装的配置中，堆叠在上方PWB 1706之上的层1708、1709和1710构成上侧的电容性接触垫，其是可以通过上方的开口1703看见和触及的，堆叠在下方PWB 1707之上的层1711、1712和1713构成下侧的电容性接触垫，其是可以通过下方的开口1704看见和触及的，堆叠在辅助支持板1714之上的层1715、1716和1717构成横向侧的电容性接触垫，其是可以通过上方的开口1705看见和触及的(参见图17b)。
上述物理实现方式的详细特征可以在不同的示例性实施例之间进行自由的交换。例如，如同在图15中，使用两个不同的PWB或者其它支持板决不限于使用多功能按键；其还可以与接触垫、迷你控制杆等的使用相结合。相似地，本发明并不限于对上方的和下方的控制表面使用完全相同的物理实现方式一个可以是多功能按键，而另一个是迷你控制杆，等等。但是，应当注意到，使用相同的物理实现方式通常简化了制造过程；其还有助于获得对两个控制表面的相似触感，这对于直观的目的来说是有利的。
将“控制立方体”和其它控制器放置在手持式设备中本发明未对将构成控制立方体或者“虚拟控制立方体”的那些控制器放置在手持式设备中的方式作任何限制。唯一的要求是用户应当能够使用主要的捏抓动作，以握持控制立方体或者“虚拟控制立方体”。图18说明了手持式设备1801中的特定的可供选择的位置(该位置在正常操作位置中应当水平地位于用户的前方)，双手握持通常伸长的设备的一端。虽然在附图中为了图形的简明而使用了实心立方体，但是，相同的考虑也适用于“虚拟控制立方体”。在1802处，控制立方体位于电子设备1801的中间部分，在用户的拇指和其它手指可以容易地触及其表面的位置上。在1803处，控制立方体位于在电子设备的一个侧边上“切割”的开槽中。在1804处，控制立方体构成电子设备整体形状的一个拐角。控制立方体可以位于电子设备的左边部分或者右边部分。电子设备还可以包括两个控制立方体，一个用于一只手，例如，图18中的控制立方体1802和1805。
在控制立方体位于电子设备边缘(例如，图18中的位置1803和1804)的解决方案中，该设备的设计者具有一定的自由度，以判断概念上的立方体形式的哪些表面是实际的控制表面。如果有一个实际的实心立方体，则这并不是非常重要的问题，这是因为用户可以接触到其希望接触的任何一侧，并且电子设备检测立方体的运动，而无论实际上用于在立方体上施加力的面是哪一侧。但是，例如，应用位置1803以及“虚拟控制立方体”的概念将判断概念性立方体的三个可见侧中的哪个配备有实际的控制表面的任务留给了设计者。还可以为立方体的三个可见侧都配备控制表面。
位置1806说明了将控制立方体放置在电子设备1801外壳的伸出部分1807中。在这里，设备的设计者具有很大的自由度，以在总共五个不同的表面之中选择其中哪个将提供对控制立方体的接触，所采取的是以外壳中的开口的形式(可以通过该开口接触到实心的立方体)，或者是控制表面的形式(该控制表面在位置1806上共同构成“虚拟控制立方体”)。位置1806上的控制立方体的大小稍小于图18中伸出部分1807的大小，这主要由于为了在附图中使图形简明，但是还说明了可以如何有利地保持控制表面从外壳的最外层位置稍微移开，以使无意地开动控制立方体的风险最小化。
将控制立方体放置在位置1806上已经接近前面已知的伸出式控制杆的概念，但是，重要的不同之处在于，在伸出式控制杆中，可移动结构同样伸出其它位置之外，而在位置1806上，可移动结构(或者在等角解决方案中其表面上被施加力的结构)基本上位于电子设备1801外壳的轮廓之内。例如位置1806上的控制立方体和已知的嵌入式控制杆(例如，在US 5,541,622中描述的一种控制杆)之间的主要不同之处在于，可从至少两侧上接触本发明的控制立方体，而在已知的嵌入式控制杆中，只能在电子设备的一侧上接触控制杆的特定端。位置1808与位置1806相当，但是由于控制“立方体”的三角形横截面，因此仅仅提供最多四个可接触侧。
根据用于控制立方体或者其控制表面的物理实现方式，如果控制立方体并不位于边缘上，则必然可以容易地对围绕先前所指定的Z轴的旋转进行检测。图18包括对于该问题的很好的解决方案的一个建议，其与其它物理实现方式无关。该电子设备可以包括附加的控制器，在图18中，其显示为滑动开关1809。其还可以是双端可按压按键，或者其可以包括两个相邻的可按压按键，或者其可以是转动把手或者轮盘。附加控制器的位置使得人类用户可以容易地使用以主要的捏抓动作握持的控制立方体或者“虚拟控制立方体”的手的一个手指接触到该附加控制器。例如，对于图18中在位置1802上的控制立方体，人类用户最自然的可以是使其左手拇指握持在控制立方体的上表面上，其左手中指握持在控制立方体的下表面上，并且其左手食指握持在在滑动开关1809上。控制立方体随后可以用于除了围绕Z轴旋转之外的所有其它运动，出于该目的，用户可以以非常直观的方式使用滑动开关1809。滑动开关1809或者任何相似的所用附加旋转控制器在物理上可以是在其它情况下用于例如音量控制或者某些其他目的的相同控制器，其不会经常与控制以图形形式显示的对象同时被需要。将滑动开关1809或者相似的附加控制器放置在与任意其它控制表面不同的表面上并非是必需的。
图19a说明了控制立方体或者“虚拟控制立方体”在电子设备1901中的某些可能位置，其形式更加类似于传统的便携式电话。在位置1903上的显示器1902的正下方是最传统的用于导航控制器的位置，但是还可以是其它位置，包括边缘位置和拐角位置。
主要的捏抓动作固有地具有特定的优势，这些优势可以用于设计电子设备以及为构成控制立方体或者“虚拟控制立方体”的控制表面寻找最佳的位置。当电子设备除了控制表面之外的其它部分也处于用户手中时，这些其它部分提供机械支持，用户的手掌和/或其它手指可依靠在这些其它部分之上，同时其拇指和食指或者中指操纵控制表面。这一点连同主要捏抓动作还包括至少轻轻地向控制表面施加压力这一事实共同允许将控制表面设计为具有非常光滑的外观，该外观与电子设备的整个表面以及外观相匹配，以得到连续的流线型设计。
图19b说明了在使控制表面与电子设备整体外观相匹配时的特定的有广泛影响的可供选择的方案。根据图19b中所考虑的第一可供选择的方案，电子设备1911包括外壳1912，其是由塑料或者足够坚硬以使电子设备维持形状但是仍然具有少许柔韧性的其他材料制成的，使得人类用户可通过按压和/或扭动外壳的特定部分而使外壳1912以弹性方式稍微变形。将应变测定带嵌入到外壳1912的材料中。上方的应变测定带1913配置为在第一位置上检测外壳1912的上方部分的变形，并且下方的应变测定带1914配置为在第一位置正下方的的第二位置上检测外壳1912的下方部分的变形。当然，可以使用除了应变测定带之外的其它检测器类型，例如，电容性检测器、压力感应式电阻器或者半导体薄片，等等。
图19b中所示的第二可供选择的方案是使用触摸感应式屏幕来实现控制表面中的至少一个。可以假设，显示器1902配备触摸感应层，并从而构成同样代表已知技术的触摸感应式屏幕。根据本发明的一个实施例，“虚拟控制立方体”位于位置1915上，使得其上方控制表面由所述触摸感应式屏幕的一部分构成，并且下方的控制表面使用某些其它的传感器技术来实现，这些技术例如迷你控制杆或者控制垫、触摸垫、多功能按键，等等。用于实现上方的控制表面的触摸感应式屏幕不必是设备主显示器的一部分。还有一个配备有触摸感应层的附加迷你显示器，该迷你显示器可以用来例如显示与对“虚拟控制立方体”的处理相关的指令和/或视觉效果。
为了降低控制表面被无意地操纵的风险，例如，在电子设备的存储或者运送期间，可以有利地将控制表面放置在电子设备外壳的凹陷中。同样，为了更容易使用指尖来对控制表面进行操纵，可以有利地使控制表面的形状稍微凹进和/或使其可见表面粗糙、有弹性或者有粘性。
控制算法和自动模式改变使用控制算法来表示将来自控制表面的原始传感器数据转换为可以馈送到显示图形的应用中的输出值的方法。将首先考虑一种简单的情况，其中，使用两个控制表面，并且所述控制表面不能够检测围绕Z轴的旋转。将控制表面指定为前控制表面2001和后控制表面2002。图20a说明了坐标规定，根据该坐标规定，与前控制表面2001和后控制表面2002相关联的坐标系统位于在空间中的位置相同。应当强调的是，例如，该坐标规定意味着，从前控制表面2001的角度来说，正Z轴指向电子设备之外，从后控制表面2002的角度来说，正Z轴向内指向电子设备之内。类似于此的坐标规定只是符号工具，并且可以以不同类型的坐标规定在以下所使用的其它符号中的简单易懂的意义来使用这些不同类型的坐标规定。
FX、FY和FZ表示分别从前控制表面获得的X方向上的值、Y方向上的值和Z方向上的值。BX、BY和BZ表示分别从后控制表面获得的X方向上的值、Y方向上的值和Z方向上的值。在控制表面是迷你控制杆或者控制垫的可见端的示例性的情况下，X方向上的值和Y方向上的值表示当用户将控制杆或者控制垫分别向X方向或者Y方向弯曲时，可以从检测器读出的信号。Z方向上的值表示当用户在Z方向上推动或者拉动控制杆或者控制垫时，可以从检测器读出的信号。在多功能按键的解决方案中，X方向上的值和Y方向上的值表示当用户按压多功能按键的一个边缘时，可以从检测器读出的信号，并且Z方向上的值表示当用户按压按键的中间部分或者向下按压整个键时，可以从检测器读出的信号。通过其它物理实现方式，可以相似地将X方向上的值、Y方向上的值和Z方向上的值识别为当用户在至少一个所述方向上开动控制器时可以从检测器读出的信号。
X、Y和Z是分别表示X方向、Y方向和Z方向上的平移运动的输出值。A、B和C是表示分别围绕X方向、Y方向和Z方向的旋转运动的输出值。应用将在X′-Y′-Z′坐标系统中显示图形，所以在被传送至应用中时，输出值变为关于该坐标系统而非X-Y-Z坐标系统的值。
操作从步骤2010开始。步骤2011意味着检测用户是否将两个控制表面开动到X轴的相同方向上，该方向为正方向或负方向。步骤2011的肯定的结果使得根据步骤2012将平移的X方向输出值计算为FX值和BX值的平均值。步骤2013意味着检测用户是否将两个控制表面开动到Y轴的相同方向上，该方向为正方向或负方向。步骤2013的肯定的结果使得根据步骤2014将平移的Y方向输出值计算为FY值和BY值的平均值。
步骤2015意味着检测用户是否将两个控制表面开动到X轴上的相反方向上。在步骤2015中得到肯定的结果之后，在步骤2016中进行附加检查，该附加检查是对FX值和BX值进行相对的排序。如果FX更大，则根据步骤2017，旋转输出值B变成FX和BX的绝对值的平均值。如果BX更大，则根据步骤2018，旋转输出值B变成FX和BX的绝对值平均值的相反数。
步骤2019意味着检测用户是否将控制表面开动到Y轴上的相对方向上。在步骤2019中得到肯定的结果之后，在步骤2020中进行附加检查，该附加检查是对FY和BY的大小进行相对的排序。如果FY更大，则根据步骤2021，旋转输出值A变成FY和BY的绝对值的平均值。如果BY更大，则根据步骤2022，旋转输出值B变成FY和BY的绝对值平均值的相反数。
在步骤2023中，将平移的Z方向输出值计算为所得到的FZ值和BZ值之和。通常，这些值中只有一个是非零的。在本说明书稍后的地方，将单独考虑另外一种情况，其中，用户同时按压两个控制表面(FZ＜0且BZ＞0)。操作结束于步骤2030。
图21a和图21b示意性地说明了一种情况，其中，使用滑动开关2101或者某些其它独立的用于提供输入信号的输入装置来对第一控制表面2001和第二控制表面2002进行加强，应当将该输入信号解释为为围绕Z轴旋转的命令。S表示从滑动开关2101获得的值。在图20b的方法中，通过简单地在步骤2023和步骤2030之间添加步骤2111，可以实现对滑动开关2101的添加，其中在步骤2111中，使得旋转输出值C与所得到的S值相等。
图22a和图22b示意性地说明了一种情况，其中，第一控制表面和第二控制表面本身还能够检测用户动作，应当将该用户动作解释为围绕Z轴旋转的命令，这种旋转用不同的参考标号2201和2202表示。RFZ表示从前控制表面2201得到的围绕Z轴的旋转值，RBZ表示从后控制表面2202得到的围绕Z轴的旋转值。在图20b的方法中，通过简单地在步骤2023和步骤2030之间添加步骤2211，可以实现控制表面的这种能力，其中在步骤2211中，使得旋转输出值C等于所得到的RFZ值和RBZ值的平均值。
图23a示意性地说明了一种情况，其中，两个概念上不同的控制立方体共享一个公共的控制表面。用用户的拇指操纵上控制表面或者前控制表面2001，同时还有两个不同的下控制表面或者后控制表面2301和2302，分别用食指和中指或者分别用中指和无名指进行操纵。通过对图20b的控制算法进行推广，容易生成用于类似于图23a的配置的配置的控制算法，使得对前控制表面2001和第一后控制表面2301的同时操作被用于表示用于移动第一以图形形式显示的对象的命令，并且使得对前控制表面2001和第二后控制表面2302的同时操作被用于表示用于移动第二以图形形式显示的对象的命令。图23b从概念上说明了相同的情况，但是，第一后控制表面2311位于环形的第二后控制表面2312内。
即使在仅仅涉及单一控制立方体的简单解决方案中，包括至少两个独立地进行响应的控制表面的实施例(也就是，所谓的“虚拟控制立方体”实施例)也允许自动检测用户当前是正在开动仅仅一个控制表面还是至少两个控制表面。这种自动检测可以进一步用于自动模式改变，这意味着根据同时开动的控制表面的个数，以稍微不同的方式给出对图形处理应用的命令。示例性的自动模式改变是，将同时开动两个控制表面解释为表示全三维控制，而将一次仅仅开动一个控制表面解释为表示用户需要“冻结”特定的自由度并且只使得以图形形式显示的对象以有限种方式进行移动。
图24示意性地说明了一种用于实现自动模式改变的示例性形式的方法。只要用户根本不移动任何控制表面，该方法就在包括步骤2401和步骤2402的环中循环。当获得特定值时，表明用户已经开动了至少一个控制表面，发生到步骤2403的转移。
在步骤2403中应用S曲线意味着将从控制表面传感器获得的原始读数映射为已修正的值，使得非常接近零的原始读数给出可忽略的或者甚至完全为零的已修正的值，并且原始读数和已修正的值之间的比例因子开始随着原始读数绝对值的增加而增加。应用S曲线的目的是在用户根本并不打算开动控制表面时防止无意的缓慢移动，同时启动相对较强的影响命令。可以对S曲线进行参数化，使得用户可以改变S曲线的确切外观，以符合其个人需求，或者应用例如可以根据特定情况下所需要的控制精确度来动态地对S曲线进行改变。
将原始读数N映射为已修正的值M的非限制性示例是使用M＝P(1-cos(T·N))，其中，P和T是实值比例常数，对其进行选择使得对于最大的可能原始读数Nmax，T·Nmax不大于π/2弧度，并且P(1-cos(T·Nmax))是对以图形形式显示应用的最大合理命令的数量级。应用S曲线的粗略简化是将绝对值小于特定限度值N1imit的所有原始读数映射为零，以及对所有大于或等于+Nlimit的正N使用M＝(N-Nlimit)，并且对所有小于或等于-Nlimit的负N使用M＝(N+Nlimit)。更加简单地，用户可以对所有大于或等于Nlimit的正N使用等于正常数的M，并且对所有小于或等于-Nlimit的负N使用等于负常数的M，并且对于-Nlimit和+Nlimit之间的所有N，M等于零。
步骤2404对应于检测用户是否确实开动了特定控制表面，在这里，示例性地将该特定控制表面指定为后控制表面。如果用户确实开动了特定控制表面，则转移至步骤2405，其中，对另一个控制表面进行相似的检查，在这里，示例性地将该另一个控制表面指定为前控制表面。步骤2405中的肯定的结果意味着用户同时开动了两个控制表面，这使得执行图20b中步骤2010和步骤2030之间的先前所述的例行程序，如果可应用，则使用图21b或者图22b中所述的添加步骤。
如果步骤2404中的结果是否定，则原来使得从步骤2402转移至步骤2403的非零值必须来自另一个(前)控制表面。在图24的实施例中，假设只开动前控制表面意味着用户想要对以图形形式显示的对象执行平移运动，而不是对其进行旋转。因此，在步骤2407中，分别为平移运动输出值X、Y和Z给定值K·FX、K·FY以及K·FZ。比例因子K可以由本方法的实际实施例的设计者进行自由选择。其允许将自动模式改变与自动微调相结合，使得在“只有前控制表面”的模式下，以图形形式显示的对象的运动比涉及同时开动两个控制表面的正常模式下的运动更加平缓。
步骤2405中的否定的结果意味着非零值来自后控制表面。在图24的实施例中，假设仅仅开动后控制表面意味着用户想要旋转以图形形式显示的对象，而不是对其进行直线移动。因此，在步骤2408中，分别为旋转运动输出值A和B给定值K·BY和K·BX。比例因子K如同先前一样具有与微调相关的相同功能。单独地在Z方向上只开动一个控制表面并不直观地与任何旋转运动相关联，所以，步骤2408涉及允许以Z＝K·BZ在Z方向上移动。如果控制表面和电子设备具有所需的检测能力，则可以使用附加步骤2111或者2211中的一个步骤来对步骤2407或2408中的任何一个步骤或者两个步骤进行加强，以便允许围绕Z轴进行旋转。
自动模式改变意味着用户不需要做任何事，除了开始使用新模式之外；不需要明确的模式改变命令。与所有这种先前已知的配置相比，这是一个显著的优势，在先前已知的配置中，用户必须手动地冻结特定的自由度或者手动地选择开动鼠标、控制杆或者控制以图形形式显示的对象的相似输入设备的确切方式。为了帮助无经验的用户理解该过程，当执行或已经执行自动模式改变时，显示全控制模式、仅有平移运动的模式或者仅有旋转运动的模式的图形符号可能是有好处的。对于自动模式改变的原理思想，对哪种开动控制表面的方式对应于哪种受限的控制模式的确切选择并不重要。例如，可以容易地在图24中对步骤2407和步骤2408进行切换。还可以显示除了上述仅有平移运动的模式和仅有旋转运动的模式之外的其它受限的控制模式。
对于用户的挤压运动，也就是，彼此相对地按压两个平行的控制表面，没有以图形形式显示的对象的直观的相应运动，除非应用是例如娱乐游戏，其中，挤压所选对象使得其喷出“液体”、“毒药”、“涂料”，等等。但是，包括至少两个独立地进行响应的控制表面的实施例允许容易地检测这种挤压运动(在图20a的坐标系统中的FZ＜0且BZ＞0)。简单地加强控制算法，以包括一个步骤，在该步骤中检测到这种情况，并且给定某些预定的输出信号。挤压可以例如代替更加传统的“鼠标点击”而使用，用于对对象进行选择和取消选择、推动以图形形式显示的按钮，等等，或者用于手动地触发控制模式之间的改变。后面的描述包括但不限于改变控制解析度，也就是，选择控制器上的特定运动是对应于以图形形式显示的对象的很小的微调还是很大的快速运动。
可用于控制表面物理的实现方式的多个通用结构还允许检测挤压运动的幅度，所以，应当注意到，无论上述的“鼠标点击”示例如何，挤压运动都不需要仅仅用作具有二进制值的开关(挤压/未挤压)，而是还可以类似于对控制表面进行操作的其它方式那样用于幅度驱动的控制器。结合其它的同时地或不同时地检测到的控制运动而使用所检测到的挤压幅度的一个可能方式是，以图形形式显示的对象的运动速度与挤压的幅度成正比。
功能体系结构图25是适用于使用控制立方体概念的电子设备的示意性框图。检测器2501配置为检测用户开动控制立方体或者“虚拟控制立方体”的控制表面的方式。该检测器同样代表已知技术；对检测器的确切选择依赖于所用的控制立方体或者“虚拟控制立方体”的结构。可应用的检测器的示例可以从现有技术的控制杆、迷你控制杆、控制垫、接触垫、多功能按键等中广泛地得知。检测器接口模块2502包括一种装置，用于从检测器2501获得电子输入信号。一般地，这种装置包括检测器驱动器2503，用于向检测器2501馈送输入电压，以及检测器读取器2504，其扫描检测器，以获得由用户动作所引起的输入信号。检测器接口模块2502可以基于从现有技术检测器接口得知的技术，但是，其必须具有足够多的功能，以接受来自控制立方体或者“虚拟控制立方体”配置所需的所有这些检测器的输入信号。例如，如果“虚拟控制立方体”由根据图13的简单迷你控制杆或者控制垫构造，则检测器接口模块2502可以基本上是两个这种检测器接口模块的组合，这种检测器用于简单的现有技术迷你控制杆或控制垫，使用复用装置进行加强，该复用装置重复地对两个现有技术检测器读取器的输出进行采样并且还以组织好的方式对如此获得的输出信号进行传送。
处理器2505适用于从检测器接口模块2502接收输入信号。一方面，处理器2505运行负责读取输入信号的操作系统例行程序；另一方面，处理器2505还运行一个应用，其一个目的是向人类用户显示图形。为了实现该目的，处理器以同样已知的方式配备有数据存储器2506以及程序存储器2507。先前结合图20b和图24而描述的方法基本上由处理器2505执行，虽然某些预处理特征(例如，S曲线的应用)甚至可以分布在检测器接口模块2502中。
当在处理器2505中执行的应用已经生成关于所要显示的图形的信息时，将这种信息传送至显示器驱动器2508，该显示器驱动器2508以已知的方式运行，以在显示器2509中显示相应的图形图像。
应用于多个控制目的由于该概念的内在直观性，开动共同构成控制立方体或者“虚拟控制立方体”的至少两个控制表面在控制以三维图形形式显示的对象的呈现中具有其最有利的用途。为完整起见，应当注意到，并不排除其它应用，例如，控制以二维图形形式显示的对象的呈现。尤其是具有两个独立地进行响应的控制表面的实施例允许完全地分离这两个控制表面的控制功能，例如，用一个控制表面来开动光标，同时用另一个控制表面来对可选择的备选对象的大型矩阵进行滚动。
在三维图形世界中，控制立方体或者“虚拟控制立方体”概念可以应用于大量目的，包括但不限于在娱乐游戏中四处走动并移动对象，操纵三维“虚拟文档”(其中文件和程序的图标位于三维阵列中)，以及在三维空间中移动绘图工具，以创建新图形。
如果运动命令用于伺服发动机而非显示器驱动器，则控制立方体或者“虚拟控制立方体”概念甚至可以应用于控制真实世界的物体的运动。如果控制是在便携式电信设备中实现的，则设备的通信能力可用于在任意长的距离上将移动命令传送至任意的可控系统。
权利要求
1.一种控制器(604，705)，用于为在显示器(602，704，1206，1902)中显示图形对象的处理生成控制信号，包括-第一控制表面(1202，2001，2201)，-第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)，以及-检测器装置(803，804，908，1002，1108，1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)；其特征在于-所述第一控制表面(1202，2001，2201)适用于通过人类用户一只手的拇指进行操纵，以及适用于出现在手持式电子设备(601，701，1201，1801，1901，1911)的一侧上，-所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(601，701，1201，1801，1901，1911)的第二侧上，该第二侧与所述第一侧不同，以及-所述检测器装置(803，804，908，1002，1108，1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面(1202，2001，2201)和所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第一控制表面(2001，2201)和所述第二控制表面(2002，2202，2301，2302，2311，2312)是单一机械实体的表面。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述单一机械实体是立体的，并且所述检测器装置(803，804，908，1108，2501)配置为检测所述立体的单一机械实体如何相对于由所述手持式电子设备(601，701，1801，1901，1911)的主体所限定的坐标系统进行移动。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述单一机械实体是从所述第一控制表面边缘到所述第二控制表面边缘的完整结构。
5.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述单一机械实体包括第一平板(901)、第二平板(902)以及所述第一平板(901)和所述第二平板(902)之间的轴杆(903)，所述轴杆(903)在与所述轴杆(903)的纵轴垂直的方向上窄于所述第一平板(901)和所述第二平板(902)中的任何一个，以及其中，所述第一控制表面是所述第一平板(901)的表面，以及其中，所述第二控制表面是所述第二平板(902)的表面。
6.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述单一机械实体是立体的，并且适用于等角地固定在手持式电子设备的主体上，并且所述检测器装置(1108，2501)配置为检测相对于由所述手持式电子设备(601，701，1801，1901，1911)的所述主体所限定的坐标系统而施加在所述立体的单一机械实体上的力。
7.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述单一机械实体包括柔性部分(1001)，并且所述检测器装置(1002)配置为检测所述柔性部分(1001)如何响应于对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵而变形。
8.根据权利要求1所述的控制器，包括-第一机械实体(1302，1402，1502，1710)，其表面是所述第一控制表面(1202，2001，2201)，以及-第二机械实体(1303，1507，1713)，其表面是所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)；其中，所述第二机械实体(1303，1507，1713)与所述第一机械实体(1302，1402，1502，1710)不同。
9.根据权利要求8所述的控制器，包括-支持构件(1304，1408)表面上的第一检测器层(1406)，-所述第一检测器层相邻地支持的第一控制杆(1302)，该第一控制杆(1302)是所述第一机械实体，并且具有指向第一方向的外端，-支持构件(1304)表面上的第二检测器层(1305，1410)，以及-所述第二检测器层(1305，1410)相邻地支持的第二控制杆(1303)，该第二控制杆(1303)是所述第二机械实体，并且具有指向第二方向的外端，所述第二方向与所述第一方向不同。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述第一检测器层(1406)和所述第二检测器层(1305，1410)位于公共支持构件(1304，1408)上。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中，所述公共支持构件(1304，1408)是具有第一平坦外表面和第二平坦外表面的印制线路板，以及其中，所述第一检测器层(1406)位于所述第一平坦外表面上，并且所述第二检测器层(1305，1410)位于所述第二平坦外表面上。
12.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述第一检测器层和所述第二检测器层位于不同的支持构件上。
13.根据权利要求12所述的控制器，包括具有第一平坦外表面的第一印制线路板和具有第二平坦外表面的第二印制线路板，所述第二平坦外表面所面对的方向与所述第一印制线路板的所述第一平坦外表面不同，其中，所述第一检测器层位于所述第一平坦外表面上，并且所述第二检测器层位于所述第二平坦外表面上。
14.根据权利要求8所述的控制器，包括-支持构件(1506)表面上的第一接触层(1505)，-所述第一接触层(1505)相邻地支持的第一多功能按键(1502)，所述第一多功能按键(1502)是所述第一机械实体，并且包括多个致动器(1503)，这些致动器(1503)配置为在所述第一接触层(1505)内引起电子接触，作为对按压所述第一多功能按键的响应，并且该第一多功能按键(1502)面对第一方向，-支持构件(1508)表面上的第二接触层，以及-所述第二接触层相邻地支持的第二多功能按键(1507)，该第二多功能按键(1507)是所述第二机械实体，并且包括多个致动器，这些致动器配置为在所述第二接触层内引起电子接触，作为对按压所述第二多功能按键的响应，并且该第二多功能按键(1507)面对与所述第一方向不同的第二方向。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述第一接触层和所述第二接触层位于公共支持构件上。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述公共支持构件是具有第一平坦外表面和第二平坦外表面的印制线路板，以及其中，所述第一接触层位于所述第一平坦外表面上，并且所述第二接触层位于所述第二平坦外表面上。
17.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述第一接触层(1505)和所述第二接触层位于不同的支持构件(1506，1508)上。
18.根据权利要求17所述的控制器，包括具有第一平坦外表面的第一印制线路板(1506)和具有第二平坦外表面的第二印制线路板(1508)，所述第二平坦外表面所面对的方向与所述第一印制线路板(1506)的所述第一平坦外表面不同，其中，所述第一接触层(1505)位于所述第一平坦外表面上，并且所述第二接触层位于所述第二平坦外表面上。
19.根据权利要求8所述的控制器，包括-支持构件(1706)表面上的第一接触垫(1708，1709，1710)，该第一接触垫(1708，1709，1710)构成所述第一机械实体，-作为所述第一接触垫的一部分的第一壳体层(1710)，其外表面构成所述第一控制表面，并且该第一壳体层(1710)面对第一方向，-支持构件(1707)表面上的第二接触垫(1711，1712，1713)，该第二接触垫(1711，1712，1713)构成所述第二机械实体，-作为所述第二接触垫的一部分的第二壳体层(1713)，其外表面构成所述第二控制表面，并且该第二壳体层(1713)面对与所述第一方向不同的第二方向。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述第一接触垫(1708，1709，1710)和所述第二接触垫(1711，1712，1713)中的至少一个位于显示器元件(1902)上，所述显示器元件(1902)连同其上的触摸感应层构成触摸感应式屏幕。
21.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述第一接触垫和所述第二接触垫位于公共支持构件上。
22.根据权利要求21所述的控制器，其中，所述公共支持构件是具有第一平坦外表面和第二平坦外表面的印制线路板，以及其中，所述第一接触垫位于所述第一平坦外表面上，并且所述第二接触垫位于所述第二平坦外表面上。
23.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述第一接触垫(1708，1709，1710)和所述第二接触垫(1711，1712，1713)位于不同的支持构件(1706，1707)上。
24.根据权利要求23所述的控制器，包括具有第一平坦外表面的第一印制线路板(1706)和具有第二平坦外表面的第二印制线路板(1707)，所述第二平坦外表面所面对的方向与所述第一印制线路板的所述第一平坦外表面不同，其中，所述第一接触垫(1708，1709，1710)位于所述第一平坦外表面上，所述第二接触垫(1711，1712，1713)位于所述第二平坦外表面上。
25.根据权利要求1所述的控制器，包括第三控制表面(2101)，其中-所述第三控制表面(2101)适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(1801)的一侧上，以及-所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面(2001)、所述第二控制表面(2002)和所述第三控制表面(2101)，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面、所述第二控制表面和所述第三控制表面的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
26.根据权利要求1所述的控制器，还包括开关(1809)，其中-所述开关(1809)适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(1801)的一侧上，以及-所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面(2001)和所述第二控制表面(2002)以及所述开关(1809)，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面以及所述开关的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
27.一种控制器配置，用于为在显示器中显示图形对象的处理生成控制信号，包括-第一控制器，-第二控制器，以及-检测器装置(1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)；其特征在于-所述第一控制器适用于通过人类用户一只手的拇指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(1201，1801，1901，1911)的一侧上，-所述第二控制器适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(1201，1801，1901，1911)的第二侧上，该第二侧与所述第一侧不同，以及-所述检测器装置(1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器和所述第二控制器，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制器和所述第二控制器的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
28.根据权利要求27所述的控制器配置，其中，所述第一控制器和所述第二控制器是相同类型的控制器，该类型是下列类型之一控制杆、多功能按键、接触垫、触摸感应式屏幕。
29.根据权利要求27所述的控制器配置，其中，所述第一控制器是第一类型的控制器，所述第二控制器是与所述第一类型不同的第二类型的控制器，并且所述第一类型和所述第二类型都是下列类型之一控制杆、多功能按键、接触垫、触摸感应式屏幕。
30.根据权利要求27所述的控制器配置，还包括第三控制器(1809)，其中-所述第三控制器(1809)适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及适用于出现在所述手持式电子设备(1801)的一侧上，以及-所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器(1809)，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
31.根据权利要求30所述的控制器配置，其中，所述第三控制器(1809)的位置与所述第一控制器和所述第二控制器分开，以及其中，所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，以生成控制对单一图形对象的显示的控制信号。
32.根据权利要求27所述的控制器配置，还包括第三控制器(2302)，其中-所述第三控制器(2302，2312)的位置与所述第二控制器(2301，2311)相邻，以及-所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器(2001)和所述第二控制器(2301，2311)，以生成控制对第一图形对象的显示的控制信号，以及配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器(2001)和所述第三控制器(2302，2312)，以生成控制对第二图形对象的显示的控制信号。
33.根据权利要求27所述的控制器配置，其中，所述控制器配置配置为在所检测到的对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵和所检测到的仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵之间进行区分。
34.根据权利要求33所述的控制器配置，其中，所述控制器配置配置为响应于检测到对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵还是仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵，实现自动模式改变，这种自动模式改变包括，如果检测到对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵，则生成(2406)一种类型的控制命令，以及如果检测到仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵，则生成(2407，2408)另一种类型的控制命令。
35.根据权利要求27所述的控制器配置，其中，所述检测器装置(1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)配置为检测彼此相对地按压所述第一控制器和所述第二控制器的挤压运动。
36.根据权利要求35所述的控制器配置，其中，作为对所检测到的挤压运动的响应，所述控制器配置配置为生成与挤压力的大小无关的对所检测到的挤压运动的指示。
37.根据权利要求35所述的控制器配置，其中，作为对所检测到的挤压运动的响应，所述控制器配置配置为生成对所检测到的挤压运动的指示，其指示所检测到的挤压力大小。
38.一种电子设备(601，701，1201，1801，1901，1911)，用于可控地向人类用户显示图形对象，包括-具有第一侧和第二侧的外壳(603，907，1106，1301，1401，1501，1701，1702)，-出现在所述第一侧上的第一控制表面(1202，2001，2201)，-出现在所述第二侧上的第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)，以及-检测器装置(803，804，908，1002，1108，1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)；其特征在于-所述第一控制表面(1202，2001，2201)适用于通过持有所述电子设备的人类用户一只手的拇指进行操纵，-所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)适用于通过持有所述电子设备的人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及-所述检测器装置(803，804，908，1002，1108，1305，1406，1505，1604，1708，1709，1711，1712，1715，1716，2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制表面和所述第二控制表面，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
39.根据权利要求38所述的电子设备，其中-所述外壳(603，907，1106，1301，1401，1501，1701，1702)具有上表面和下表面，-所述第一控制表面(1202，2001，2201)出现在所述上表面上，以及-所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)出现在所述下表面上。
40.根据权利要求39所述的电子设备，其中，所述上表面完全包围所述第一控制表面(1202，2001，2201)，并且所述下表面完全包围所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)。
41.根据权利要求39所述的电子设备，其中，所述第一控制表面(1202，2001，2201)和所述第二控制表面(1203，2002，2202，2301，2302，2311，2312)中的至少一个在所述上表面和所述下表面中的一个的边缘上保留一个开槽。
42.根据权利要求38所述的电子设备，还包括集成的显示器(602，1206，1902)，用于根据所述控制信号显示图形对象。
43.根据权利要求42所述的电子设备，还包括与所述集成的显示器(1902)相结合的触摸感应层，其中-所述触摸感应层和所述集成的显示器(1902)共同构成触摸感应式屏幕，以及-所述触摸感应式屏幕的一部分构成所述第一控制表面和所述第二控制表面中的一个。
44.根据权利要求38所述的电子设备，包括到外部显示器(704)的连接(702，703)，所述外部显示器(704)用于根据所述控制信号显示图形对象。
45.根据权利要求38所述的电子设备，还包括第三控制器(1809)，其出现在所述外壳的一侧上，其中-所述第三控制器(1809)适用于通过人类用户同一只手的另一个手指进行操纵，以及-所述检测器装置(2501)配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，以及还配置为传送关于所检测到的对所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器的操纵的信息，以生成(2502)所述控制信号。
46.根据权利要求38所述的电子设备，还包括第三控制器，其出现在所述外壳的一侧上，其中-所述第三控制器的位置与所述第二控制器相邻，以及-所述检测器装置配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器和所述第二控制器，以生成控制对第一图形对象的显示的控制信号，以及配置为联合地检测如何操纵所述第一控制器和所述第三控制器，以生成控制对第二图形对象的显示的控制信号。
47.根据权利要求38所述的电子设备，其中，所述电子设备配置为在所检测到的对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵和所检测到的仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵之间进行区分。
48.根据权利要求38所述的电子设备，其中，所述电子设备配置为响应于检测到对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵还是仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵，实现自动模式改变，该自动模式改变包括，如果检测到对所述第一控制器和所述第二控制器的同时操纵，则生成一种类型的控制命令，以及如果检测到仅对所述第一控制器和所述第二控制器中的一个的操纵，则生成另一种类型的控制命令。
49.根据权利要求38所述的电子设备，其中，所述外壳具有伸出部分(1807)，并且所述第一控制表面和所述第二控制表面中的至少一个位于所述伸出部分中。
50.一种处理，用于实现对以图形形式显示的对象的控制，其特征在于包括下列步骤-检测(2011，2013，1015，2019，2405)对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测(2011，2013，1015，2019，2404)对位于所述电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，以及-显示(2409)以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和所述立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与所述第一控制表面和所述第二控制表面相对于彼此的位置相似。
51.根据权利要求50所述的处理，其中，检测(2011，2013，1015，2019，2405)对第一控制表面的操纵的步骤以及检测(2011，2013，1015，2019，2404)对第二控制表面的操纵的步骤都包括下列子步骤检测控制杆的运动，所述控制杆的一部分是所述控制表面；以及将描述所检测到的运动的原始读数映射(2403)为从S曲线获得的修正值，所述S曲线限定了原始读数和修正值之间的随着原始读数绝对值的增加而增加的比例。
52.一种处理，用于实现对以图形形式显示的对象的控制，其特征在于包括下列步骤-检测(2011，2013，1015，2019，2405)对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测(2011，2013，1015，2019，2404)对位于所述电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，-检测对所述第二控制表面的所述操纵是与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生还是在不同的时间发生，-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，则显示(2046)以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和所述立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与所述第一控制表面和所述第二控制表面相对于彼此的位置相似，以及-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵在不同的时间发生，则显示(2407，2408)以图形形式显示的对象的运动，该运动在检测到仅对所述第一控制表面的操纵时属于第一类型，在检测到仅对所述第二控制表面的操纵时属于与所述第一类型不同的第二类型，该第一类型和该第二类型都是下列类型之一平移运动、旋转运动。
53.一种计算机程序产品，用于实现对以图形形式显示的对象的控制，其特征在于其包括用于执行下列步骤的计算机可执行指令-检测(2011，2013，1015，2019，2405)对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测(2011，2013，1015，2019，2404)对位于所述电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，以及-显示以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和所述立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与所述第一控制表面和所述第二控制表面相对于彼此的位置相似。
54.一种计算机程序产品，用于实现对以图形形式显示的对象的控制，其特征在于其包括用于执行下列步骤的计算机可执行指令-检测(2011，2013，1015，2019，2405)对位于电子设备第一侧上的第一控制表面的操纵，-检测(2011，2013，1015，2019，2404)对位于所述电子设备第二侧上的第二控制表面的操纵，-检测对所述第二控制表面的所述操纵是与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生还是在不同的时间发生，-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵同时发生，则显示(2046)以图形形式显示的对象的运动，如果所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵影响了立体体的各侧，则在与以图形形式显示的视图相关联的坐标系统中的该运动和所述立体体在与所述电子设备相关联的坐标系统中应当进行的运动相同，所述各侧相对于彼此的位置与所述第一控制表面和所述第二控制表面相对于彼此的位置相似，以及-如果对所述第二控制表面的所述操纵与对所述第一控制表面的所述操纵在不同的时间发生，则显示(2407，2408)以图形形式显示的对象的运动，该运动在检测到仅对所述第一控制表面的操纵时属于第一类型，在检测到仅对所述第二控制表面的操纵时属于与所述第一类型不同的第二类型，所述第一类型和所述第二类型都是下列类型之一平移运动、旋转运动。
全文摘要
使用第一控制表面(1203)、第二控制表面(1202)和检测器装置(2501)为在显示器中显示图形对象的处理生成控制信号。第一控制表面(1203)可用于通过一只手的拇指在手持式电子设备(1201)的一侧上进行操纵。第二控制表面(1202)适用于通过同一只手的另一个手指进行操纵。其位于手持式电子设备(1201)的不同侧上。检测器装置(2501)联合地检测如何操纵所述第一控制表面(1203)和所述第二控制表面(1202)，以及还传送关于所检测到的对所述第一控制表面和所述第二控制表面的操纵的信息，以生成(2502)控制信号。
文档编号G06F3/041GK1926500SQ200480042245
公开日2007年3月7日 申请日期2004年3月5日 优先权日2004年3月5日
发明者佩克卡·皮拉雅, 雅里·努西艾南, 蒂罗·凯斯基·雅斯卡里 申请人:诺基亚公司