专利名称：一种由用户进行内容导航的手持设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由用户进行内容导航的手持设备和方法。该设备包括一基本上为球形的外壳，其包括至少一个可以显示信息的显示区域。通过使用一个或者多个传感器，该手持设备的位置和/或相对方向被测定，并且其被关联于用户所导航的内容。
已经设计了很多计算机输入设备来使用户操纵版面指针，光标或者在二维的计算机屏幕上的目标。最为常见的是计算机鼠标，其被用于在一个良好定义的导航平面上进行导航，鼠标的移动由一个球检测。在一些应用的情况中，传统鼠标的导航平面被一自动上卷功能所扩展，该功能为传统鼠标增加了额外的自由度。基于鼠标的交互的普遍限制是被限制于桌面导航空间。由于鼠标的移动是定向的并且包括一个交互设备(鼠标)位置的物理改变，此种类型的控制设备是有物理边界的。从而限制了交互区域并导致不便，例如为了改变鼠标的物理位置并且不改变屏幕上的指针位置而不得不将鼠标用手提起。当需要浏览大量信息项目时该问题就更为突出，例如一个存储在档案库存储器中的歌曲列表。方便的浏览如此大的内容空间对于传统的用户界面设备是一个挑战。近年来在输入设备上有一些进步。其中一个记载在US5923318中，其公开了一个六级自由度的输入设备，其提供了快速的导航。在此设备中整个外壳由压力敏感开关构成，其在用户按压外壳时被启动。尽管此输入设备提供了快速的导航，但是其也存在与其他输入设备相同的缺陷，即在导航期间用户必须停留在该输入设备所连接的电子设备(例如计算机)的临近位置，以便可以观察该导航。其另一个问题在于用户与设备间的交互被按压外壳所限制。这将在长时间使用时影响到用户的体力。
本发明的一个目的是解决现有技术中的以上问题。
本发明的另一目的是提供一个允许简单直观的导航的手持设备。
一方面被一种由用户进行内容导航的手持设备所实现，其包括基本上为球形的外壳，包括至少一个用于显示信息的显示区域，至少一个传感器，用于在输出数据中测定所述手持设备的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向，以及一传输器，用于传输所述输出数据或者基于所述输出数据而被处理的处理数据，其中该设备适于基于所述传输数据，将其绝对或相对位置和/或绝对或相对方向的变化与用户导航的内容相关联。
由此，提供一种可直观简便使用的设备，用户可以通过监视在所述手持设备显示区域的所述信息显示执行内容导航，并且在导航期间不用被迫停留在设备附近。
在该设备的一个实施方式中更包括一个用于接收并在所述显示区域显示所述信息的接收器。所述信息可以包括“虚拟”信息，例如，同时显示在外部设备上的信息。由此，该手持设备连接的一个或多个电子设备可以传输信息到手持设备上，所述信息被所述接收器接收并被作为虚拟信息在内容导航期间显示。
在该设备的一个实施方式中更包括使用户和一个或多个电子设备交互的用户界面。因此，除已经描述过的导航特征之外，该手持设备提供其可互连的一个或多个电子设备的直接反馈。作为例子，用户可以与计算机或者电视机互连。在之前的情况中，该手持设备可以具有计算机鼠标的相似功能，例如包括左右的压力敏感按键。在之后的情况中，该手持设备可以具有与电视遥控器相似的功能，其可包括一个压力敏感表面，该压力敏感表面具有一个对应于遥控器用户界面的用户界面。所述手持设备和所述一个或多个设备之间的连接可以通过无线通信实现，例如无线本地局域网(WLAN)或者例如蓝牙的通信协议。在此也可以使用其他通信方式或者通信协议。
在一个实施方式中，用户界面包括以下组中的至少一个，该组包括设备表面上的按键，显示表面上的接触感应表面，记录该设备摇动或者按压的方法，语音界面，和分离交互设备，例如遥控器。
因此，根据用户的需要，可以使用方便的用户界面。
在一个实施方式中，该手持设备的基本为球形外壳可以是球形或者椭圆外壳，或者其他可以滚动、倾斜运动的类似形状。具有此种外壳形状，移动不受制于任何物理约束，因此该设备具有六级自由度并能够快速和舒适的进行内容导航。该设备的导航可通过例如移动，转弯，倾斜，旋转或滚动而获得。
在一个实施方式中，所述的至少一个显示区域包括基本覆盖整个球形外壳的独立显示区域。这样的好处是可以同时监视更大的显示区域。该显示区域可以是LCD或LED，或者可以在该手持设备表面显示所述信息的类似设备。在另外一个实施方式中，所述至少一个显示区域包括具有边界的单个“活动”显示区域，以便于信息显示在设备的预定相对位置上。例如，显示区域可一直在顶部或者一直在顶部以下的特定位置。因此，例如当设备向一个方向滚动时，显示的信息则向相反的方向滚动以将可见显示保持在所述显示区域内。这样做的优点是来自于设备的照明少于当整个手持设备的表面都是显示区域的情况。在一个优选的实施方式中，该设备提供在所述覆盖整个球形外壳的单个显示区域与所述具有边界的“活动”显示区域之间的切换，反之亦然。
在一个实施方式中，该手持设备更包括一个或多个集成到该设备上的便携式的电子设备。据此，该设备除了包括上述特征外，还包括例如MP3播放器、掌中导航器或者任何类型的便携电子设备，该设备的表面被作为用户界面。这就增加了该设备的多样性。
本发明的另一个方面涉及一种由用户通过使用一个手持设备进行内容导航的方法，该设备具有一个基本上为球形外壳，其具有至少一个可以显示信息的显示区域，该方法包括步骤-在输出数据中测定所述设备的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向，和-传输所述输出数据或者基于所述输出数据处理的处理数据，其中该设备适于基于所述传输数据，将其绝对或相对位置和/或绝对或相对方向的变化与用户导航的内容相关联。
据此，用户可以通过监视在所述显示区域显示的信息执行快速的内容导航，而用户在导航期间不用被迫停留在该设备附近。在一个实施方式中，用户对应于显示在显示区域的信息进行导航。在另一个实施方式中，在所述至少一个显示区域显示的信息包括来自于一个或多个外部电子设备的虚拟信息。
在第三个方面，本发明涉及一种计算机可读介质，其中存储的指令可以使处理单元执行上述方法。
接下来将结合下列附图对本发明，特别是其优选实施例作出更为详细的描述附
图1表示置于用户手中由所述用户进行内容导航的手持设备；附图2表示该手持设备的另一个实施例；附图3表示该手持设备的一个实施方式，其中除了该设备作为虚拟桌面使用外，该设备更包括用于提供至少一个用户与周围一个或多个设备的交互的交互装置；附图4表示描述用户通过使用手持设备进行内容导航的步骤的流程图；附图5表示描述附图4相同步骤的流程图，其中设备启动并且传感器检测该设备的移动和相对位置。
附图1表示一个根据本发明的手持设备100，该设备放在用户手102中由所述用户进行内容导航。该手持设备100具有一个基本上为球形的外壳101，其包括至少一个可以用来显示信息105的显示区域103，至少一个传感器用来测定所述设备100的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向以产生输出数据，和一个传输所述输出数据或者基于输出数据的处理数据的传输器。接着所述设备100的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向的变化被关联于用户导航的内容。
在一个实施方式中，该信息包括基于由一个或多个外部电子设备的传输信息的附加“虚拟”信息，接下来将对其作出更为详细的描述。在该实施方式中，手持设备100具有一个用于接收所述传输信息的接收器。在另外的一个实施方式中，显示信息105包括存储于手持设备100的信息，其存储在可以集成到设备100中的存储装置。
显示区域103可以包括LCD或者LED或者其它可以在显示区域103显示所述信息105的设备。所述手持设备100和所述一个或多个设备之间的连接优选地通过无线通信，例如无线本地局域网(WLAN)或者例如蓝牙的通信协议。也可以使用其他的通信方式或者通信协议。在附图1描述的实施方式中，在该设备特定的相对位置，一幅图像显示于显示区域103，例如由用户看去一直在顶部或者一直在顶部以下的一个特定位置。由此，例如如果该手持设备100向一个方向滚动，该显示的信息向相反的方向滚动，以保持固定显示区域103的位置。
在一个优选的实施方式中，手持设备100的导航通过例如移动，转弯，倾斜，旋转或者滚动该手持设备100来获得。由此，为了快速导航，基本为球形的外壳101优选地包括圆形或者椭圆形或这类似的其它形状。在另外一个实施中，导航也可以由显示在显示区域103的(上，下，左，右)方向按键实现。
例如，该传感器可以是检测该手持设备100的水平和垂直移动的加速仪，检测该手持设备100的旋转运动的旋量传感器，检测该手持设备100的球的顶部和底部位置的引力传感器。在一个实施方式中，该传感器输出传输至处理器的数据，其可以设置在膝上型计算机、个人电脑、电视机、DVD播放器或者包含处理器的任何类型的电子设备中。该传输的输出数据被处理并被用于将的信息105的显示关联到所述手持设备100的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向。优选地，在显示区域103中的信息显示跟随位置的变化而自动滚动。由于该基本上为球形的外壳101和手持设备100的移动事实上不受任何物理限制，该手持设备100可以覆盖一个很大的虚拟平面并因此允许快速的导航。
在一个实施方式中，所述处理器设置在该手持设备100中，来自于传感器的输出数据基于所述输出数据被处理并且传输至外部设置的电子设备中。所传输的经处理的输出数据与所述信息105的显示相关联，从而该显示区域103根据位置的变化而自动滚动。处理该信息可包括确定该手持设备100的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向。这样，经处理的数据替代“未加工”数据(”raw”data)而被传输。
在另外一个实施方式中，该手持设备100还包括用于用户交互的用户界面104，除已描述的导航特征之外，用户能够与一个或者多个电子设备进行交互。例如，该用户交互可以通过在手持设备100的表面的按键104，通过显示表面104的压力敏感表面来实现，通过该手持设备的特定移动，或者通过语音界面或例如遥控器的独立交互设备来实现。任何其他种类的交互机构本质上也是可以的。导航特征可以相应地包括滚动用户界面，例如，如果用户界面不适合于显示区域103，用户可以通过移动，转弯，倾斜，旋转或者滚动该手持设备100来滚动该用户界面。所选择的交互则被传输到与该手持设备100交互使用的一电子设备，并且基于此该设备中的一个或多个功能可以被激活。例如，如附图3所示，用户可以与一计算机307相互连接，由此手持设备301具有类似计算机鼠标的功能，即传统的鼠标左右键可以当做用户界面。
在一个实施方式中，实施了一种使该手持设备100的导航特征失效的选择，例如“锁定”开关的形式，用于避免在该设备100未使用状态中的移动的意外解释。
附图2描述了手持设备200，除此外设备200的整个表面为显示区域210，其与附图1中描述的一样。由于该手持设备200的移动不受任何物理限制，该手持设备具有六级自由度，包括在由在x、y、z方向201，202，203上的箭头209，208，207指示的直线移动，和在环绕所述每个轴的旋转移动204，205，201。在该实施方式中，该手持设备200可进一步包括用户界面211，就如在先对用户交互211的描述，例如通过在显示区域的压力敏感表面。
在一个实施方式中，假设所显示的信息105包括一“虚拟”信息，在图1和图2中所表示的显示区域103或者“虚拟桌面”103，210可以由一个“虚拟球体”实现。则该导航模型是一个球体(手持设备100，200)，其在另一个更大的球体(未示出)中滚动，该更大的球体是“虚拟球体”。这意味没有边界，并且使在一个方向上的连续导航成为可能。该“虚拟球体”的大小/直径优选地可根据“虚拟桌面”所要求的大小进行调节。多重的“虚拟桌面”可以安排在多层结构中。一个“虚拟桌面”上特定项目的选择可以激活另一个“虚拟桌面”，类似于计算机桌面中所知的目录或者文件夹结构。
附图3描述了一个基于附图1或2描述的手持设备100，200，该设备与一计算机307互连，并且具有例如和电视机305互连并作为其遥控器的功能。当其作为一个遥控器使用时，手持设备100，200的表面最好包括对应遥控器用户界面的用户界面。如附图3所示，用户将手持设备100，200与计算机307互连，用户输入了一主页303，该主页被显示在手持设备100，200的表面。通过选择一个或多个动作/功能309，用户可以学习该主页303的更多细节。在某种程度上，根据该实施方式，手持设备100，200可以用作一个计算机遥控器。作为一个附加特征，该手持设备100，200还可以包括一个对应键盘的用户界面，从而其可以提供键入方式。
在一个实施方式中，该手持设备(100，200)还包括一个用于存储信息的存储器件。该信息可以是任何类型的数据或信息，或为指令，例如其可使处理器对来自图1和图2中描述的传感器的输出数据进行处理，并且在外壳(101)表面上显示接收到的信息。
在另外一个实施方式中，如图1和图2描述的设备100，200还可以进一步包括一个或多个集成到基本为球形的外壳中的电子设备。其可以是MP3播放器，PDA或者任何一种便携电子设备，该手持设备100，200的表面被用作用户界面。据此，该手持设备100，200还可以包括必要的插头以及优选地包括调制解调器、网络等等，以提供到例如因特网的通信频道的连接。
附图4描述了如在附图1-3中描述的手持设备100，200的框图，示出了一微处理器401，一个或多个传感器402，显示器件103，记忆或存储器件404，用户界面405和传输器和/或接收器406。该微处理器401可以设置在电子设备307，305中(参见附图3)外部，或者设置在手持设备100，200中。虚线圈表示将该处理器设置在手持设备100，200外部的情况(其他单元在该虚线圈中)。在手持设备100，200中所用的传感器402和显示装置403可以为图1和图2描述的类型。如果该手持设备100，200还包括一个所述的便携电子设备，该微处理器可以为所述便携设备中的处理器。用户界面405具有如图1-3描绘的功能，例如，可以使用户与其他电子设备或者集成到该设备中的所述便携设备进行交互。在一个实施方式中，手持设备100，200包括一个传输器和/或接收器406以使用户可以与其他外部设备交互并且从所述外部设备接收信息。
附图5为表示图1-4所描述设备中的使用步骤的流程图。在步骤501中启动该手持设备之后，在步骤502中一个或多个传感器检测该手持设备的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向，并在步骤503中处理器处理传感器的输出数据。如前面所提到的，该处理器可以集成到手持设备中也可以置于外部。之后，在步骤504中，该输出数据被关联到位置和/或方向的变化以显示接收到的信息。接下来，显示区域中信息的显示根据该设备的位置的改变而自动滚动。在此该流程图还包括一步骤，其中该手持设备进一步包括用户与外部电子设备的交互，通过该交互用户可以在步骤505中选择一个或多个动作/功能，其在该步骤501中在所述互连到手持设备的设备中激活一项或多项功能。
应当注意本发明并不局限于上述实施方式的描述，并且本领域技术人员可以设计出许多变形的实施方式而不背离所附权利要求的范围。在这些权利要求中，括号中的标号不应解释为对权利要求的限定。“包括”一词不排除在权利要求中未列出的其他部件或步骤。该发明可以通过包括不同的部件的硬件设备实现，也可以通过一合适编程的计算机实现。在一设备的权利要求中列举了很多器件，其中的一些器件可由一种和同种硬件所实现。事实上，相互不同的从属权利要求中所引用的特定器件并不表示这些器件的组合不能被有利采用。
权利要求
1.一种由用户(102)进行内容导航的手持设备(100，200)，包括基本上为球形的外壳(101)，包括至少一个用于显示信息(105)的显示区域(103)至少一个传感器(402)，用于在输出数据(407)中测定所述手持设备(100，200)的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向，传输器(406)，用于传输所述输出数据(503)或者基于所述输出数据(503)而被处理的处理数据，其中该设备适于基于所述传输数据(503)，将所述设备(100，200)绝对或相对位置和/或绝对或相对方向的变化与用户导航的内容相关联。
2.如权利要求1所述的手持设备(100，200)，还包括一个在所述显示区域(103)接收和显示所述信息的接收器(408)。
3.如权利要求1所述的手持设备(100，200)，还包括一个使用户与一个或多个电子设备(305，307)交互的用户界面(211)。
4.如权利要求3所述的手持设备(100，200)，其中用户界面(211)包括以下组中的至少一个设备表面上的按键(104)，显示表面的接触感应表面(211)，记录该设备摇动或者挤压的器件，语音界面，和分离交互设备，例如遥控器。
5.如权利要求1或2所述的手持设备(100，200)，所述至少一个显示区域(103)包括基本覆盖整个球形外壳(101)的单个显示区域。
6.如权利要求1或2所述的手持设备(100，200)，其中所述至少一个显示区域(103)包括单个显示区域(103)，在此信息(105)显示在设备(100，200)上的预定相对位置。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的手持设备(100，200)，还包括一个或多个集成到设备(100，200)上的便携式电子设备。
8.一种由用户(102)通过使用手持设备(100，200)进行内容导航的方法，该设备具有基本上为球形的外壳(101)和至少一个可以显示信息的显示区域(103)，该方法包括步骤在输出数据(407)中确定所述设备(100，200)的绝对或相对位置和/或绝对或相对方向，和传输所述输出数据(503)或基于所述输出数据(503)处理的处理数据，其中该设备适于基于所述传输数据(503)，将所述设备(100，200)绝对或相对位置和/或绝对或相对方向的变化与用户导航的内容相关联。
9.如权利要求8所述的方法，其中用户导航的内容对应于显示区域(103)中显示的信息。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中所述至少一个显示区域(103)中显示的信息包括来自一个或多个外部电子设备(305，307)的信息。
11.一种计算机可读介质，具有所存储的指令，用于使处理单元执行权利要求8-10的方法。
全文摘要
本发明涉及一种由用户(102)进行内容导航的手持设备(100，200)和方法。一球形的外壳(101)，具有可以在该设备表面显示信息(105)显示区域(103)。一个或多个传感器(402)被用来测定所述设备(100、200)的绝对或者相对位置和/或绝对或者相对方向。基于传感器数据，所述设备(100、200)的绝对或者相对位置和/或绝对或者相对方向的变化被测定，并且关联于所述至少一个显示区域(103)上的信息显示。
文档编号H04N5/44GK1961289SQ200580018032
公开日2007年5月9日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年6月4日
发明者E·蒂伦 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司