专利名称：便携式电子设备和控制输入操作的方法
技术领域：
本发明涉及一种能够控制为查看图像和听音乐所需要的输入操作的便携式电子设备、一种控制在这样的便携式电子设备上的输入操作的方法、以及一种用于控制在这样的便携式电子设备上的输入操作的程序。
背景技术：
在此之前，膝上型PC(个人计算机)使用触摸垫(touch pad)用于在显示监视器上显示的图像中移动光标、滚动条等。触摸垫检测用户的手指等接触触摸垫的位置，并且取决于该接触位置在显示监视器上显示的图像中显示光标。具体地说，当用户的手指接触触摸垫时，在触摸垫中的电极之间的静电电容发生改变，而且触摸垫检测在静电电容中的改变，由此检测用户的手指在触摸垫上的位置。
已知一种包含这样的触摸垫和一组诸如键盘之类的操作按钮的组合的输入设备。具体地说，用于检测静电电容改变的传感器布置在键盘键的下面或者在其之内。详情参见日本专利公开2003-223265(图1和10)。特别地，该出版物公开了一个其中输入设备的尺寸减少而且被集成到蜂窝电话机中的应用。
然而，如果输入设备的尺寸减少并且被集成到蜂窝电话机中，则在输入设备上和用户手指接触的区域大于每一操作按钮的区域，而且操作按钮以减少了的间隔隔开。因此，用户发现难以精确地接触一个期望的操作按钮。
用于检测静电电容改变的输入设备，诸如触摸垫，被设计为检测用户已经接触该输入设备的区域的重心坐标，这是因为在那个区域中静电电容改变是最大的。因为用户手指越靠近指尖越敏感，所以用户认为接触的输入设备上的点，和实际上由包含指尖和指尖后部的手指部分(finger cushion)接触的输入设备区域可能是彼此不同的。当出现这样的差异时，实际上检测到的区域的重心坐标和用户打算接触的点的坐标彼此偏离，这可能导致检测到正在接触不期望的操作按钮。如果输入设备是用于取决于检测到的坐标而改变显示的对象、诸如光标、指针等的位置的设备，则当检测到正在接触不期望的操作按钮时，可能在用户不想要的位置中显示这样一个对象。
另一方面，如果输入设备是用于反映用户手指在显示图像中的运动的设备，则由于诸如静电电容和噪声等检测到的值的波动，输入设备可能显示不同于用户想要的移动距离的移动距离，或者甚至可能显示用户不想要的运动。
发明内容
已经鉴于上述情况做出了本发明，而且本发明提供了一种用于准确地反映用户输入操作的、尺寸减少而且对用户友好的便携式电子设备，一种控制在这样的便携式电子设备上的输入操作的方法，以及一种用于控制在这样的便携式电子设备上的输入操作的程序。
为了完成上述目的，依据本发明提供了一种便携式电子设备，包含用于输入用户的操作动作的操作表面；用于检测用户手指与操作表面的接触点的坐标的检测单元；用于存储信息的存储器，其中该信息表示在操作表面上的用户期望用户的手指接触该操作表面的点的坐标和检测到的接触点坐标之间的偏差；以及用于基于存储的信息校正偏差的校正单元。
操作表面和检测单元包含例如所谓的触摸垫传感器，并且例如基于静电电容改变检测用户手指的接触。因为操作表面具有小的表面面积，而且手指的灵敏部分、诸如指尖和手指实际接触操作表面的区域彼此不同，所以会导致偏差。
利用上述布置，即使一个点不同于用户期望用户的手指接触操作表面的点，也可以基于上述信息校正在这些点之间的偏差。因此，用户在操作表面上进行的操作动作可以准确地反映在便携式电子设备的操作中。
在上述便携式电子设备中，操作表面可以具有多个操作按钮，检测单元可以把用户手指接触操作表面的区域的大致重心坐标检测为接触点的坐标，存储器可以存储表示在操作表面上用户期望用户手指接触操作表面的点、和当用户的手指接触该操作表面时实际检测到的重心坐标之间的位置关系的函数，并且校正单元可以包含一个单元，用于基于所存储的函数，把检测到的重心坐标转换为在操作表面上、用户期望用户的手指接触该操作表面的点的坐标。
例如，操作按钮可以以矩阵形式布置。可以基于事先为每个操作按钮从多个人采样的、用户手指与操作按钮的实际接触点的坐标数据，生成上述函数。可以基于通过多项式逼近处理的函数校正该偏差。在多项式逼近处理中使用的多项式可以是线性多项式，或者诸如二次多项式之类的更高次多项式。多项式优选应当是二次多项式。使用该函数，可以更准确地校正偏差。
在便携式电子设备中，校正单元可以具有用于基于该函数的逆函数、转换在操作表面上的坐标系统的单元，而且检测单元可以将在转换了的坐标系统中检测到的重心坐标检测作为接触点的坐标。具体地说，如果事先使用上述函数把操作表面的坐标系统变成新的坐标系统的话，则可以象它们没有被转换那样使用由检测单元检测到的坐标。因为事先转换了坐标系统，所以可以减少处理操作的数量，如果使用二次多项式作为上述函数的话尤其如此。
在便携式电子设备中，操作表面可以被分成至少第一区域和第二区域，而且检测单元可以包含一个单元，用于取决于检测到的坐标、确定用户手指正接触的是第一区域和第二区域中的哪一个。便携式电子设备可以进一步包含一个单元，用于设置被安排在第一和第二区域每一个的外面而且围绕它们的第一假定边框区域；以及一个单元，用于在保持用户的手指和第一区域接触期间，当用户把用户的手指从第一区域移动到和那里相邻的第二区域时，只要检测单元正检测到用户的手指和第二区域以及围绕第一区域的第一假定边框区域都接触，就控制检测单元认为用户的手指和第一区域接触。
依据本发明的另一个实施例，还提供了一种便携式电子设备，包含被分成至少第一区域和第二区域的操作表面，用于通过第一区域和第二区域中的每一个输入用户的操作动作；用于检测用户的手指何时接触操作表面的检测单元；用于设置被安排在第一和第二区域每一个之外并且围绕它们的第一假定边框区域的设置单元；以及控制单元，用于在保持用户的手指和第一区域接触期间，当用户把用户的手指从第一区域移动到和那里相邻的第二区域时，只要检测单元正检测到用户手指和第二区域以及围绕第一区域的第一假定边框区域都接触，就控制检测单元认为用户的手指和第一区域接触。
操作表面和检测单元包含例如所谓的触摸垫传感器，并且通过检测用户手指接触操作表面的区域的重心坐标，确定用户的手指接触哪个区域。操作表面可以具有随意多的区域。例如，操作表面可以分成25个区域的5×5矩阵。为了选择在显示单元上显示的多个菜单项中的一个，那些菜单项可以与操作表面的这些区域相关联。用户能够通过在保持用户手指和第一区域接触的同时把用户的手指从第一区域移动到对应于所期望菜单项的第二区域，来选择一个期望的菜单项。
如果用户的手指在触摸垫上的多个区域之间移动，则当用户的手指位于在这些区域之间的边界上时，由于用户手指的细微移动，或者由于在用户认为是由用户手指正接触的点和实际检测到的重心之间的偏差，用户的手指可能频繁地在区域之间重复移动。利用本发明的上述布置，当用户将手指从第一区域移动到第二区域中时，除非用户的手指从第一区域移出超过第一假定边框区域，否则不认为用户的手指已经移入第二区域。因此，防止不期望地认为用户的手指在区域之间移动。
便携式电子设备可以进一步包含在外围围绕操作表面布置并且大致上和操作表面齐平的外围区域，以及布置在操作表面上靠近该外围区域的第三区域，由设置单元将第一假定边框区域设置在第三区域外面并且围绕第三区域，其中检测单元能够检测用户手指与外围区域的接触。便携式电子设备可以进一步包含一个单元，用于在保持用户的手指和第三区域接触期间，当用户将用户的手指从第三区域移动到外围区域时，只要检测单元正检测到用户的手指和外围区域以及围绕第三区域的第一假定边框区域都接触，就控制检测单元认为用户的手指和第三区域接触。
利用上述布置，有可能防止出现这样的情况虽然用户实际上不想要把手指从第三区域移入外围区域中，但是因为检测到的点稍微偏离用户期望的点，所以检测到的点移入外围区域，并且认为检测到的点不和任何区域接触。第三区域可以与第一区域和第二区域相同。具体地说，第一区域和第二区域可以以垂直或者水平阵列布置并且用作第三区域。如果第一区域和第二区域以上述5×5矩阵布置，则在该垂直五列的相对端的两列和在水平五行的相对端的两行中的每一个都用作第三区域，而且中央的3×3区域用作第一和第二区域。
便携式电子设备可以进一步包含用于设置相对于外围区域沿着第三区域的边界的第二假定边框区域的单元；以及一个单元，用于在保持用户的手指和外围区域接触期间，当用户把用户的手指从外围区域移动到第三区域时，只要检测单元正检测到用户手指和第三区域以及第二假定边框区域都接触，就控制检测单元认为用户的手指没有和第三区域接触。
通过这样设置第二假定边框区域，防止出现这样的情况虽然用户认为用户的手指没有和操作表面上的任何区域接触，但是用户的手指被认为和第三区域接触。
如果第三区域包含彼此靠近的第四区域和第五区域，则即使当用户手指的重心坐标处于外围区域中时，假如用户手指的重心坐标处于第四区域的第一假定边框区域中，则认为用户的手指位于第四区域中。当用户认为用户的手指正接触第四区域并且把用户的手指滑动到第五区域中时，如果用户手指的重心坐标实际上处于外围区域中，则在用户的手指超出第四区域的第一假定边框区域的时候，认为用户手指仅仅接触外围区域而没有接触第五区域。
在便携式电子设备中，第三区域可以包含第四区域和靠近第四区域的第五区域，而且便携式电子设备可以进一步包含一个单元，用于在保持用户的手指和外围区域以及第四区域的第一假定区域接触期间，当用户把用户手指从第五区域移动到第五区域的第一假定区域时，控制检测单元认为用户的手指从第四区域移动到第五区域。
便携式电子设备可以进一步包含用于测量用户的手指从第一区域移动到第二区域所需要的时间的单元，其中控制单元可以具有一个单元，用于如果测量的时间等于或者大比预定时间的话，则认为用户的手指没有从第一区域移动到第二区域。
依据本发明的另外一个实施例，进一步提供了一种便携式电子设备，包含用于输入用户的操作动作的操作表面，用于基于静电电容是否超过预定阈值来检测用户手指何时和操作表面接触的检测单元，以及用于取决于操作表面的状态改变阈值的单元。
通过这样改变阈值，防止因为操作表面带电或者由于老化变形或者灵敏度降低而降低检测用户手指与操作表面的接触和不接触的准确度。
如果由检测单元检测到的值在超过或者不超过阈值的边缘波动，则很难确定用户的手指是否实际上正和操作表面接触。
便携式电子设备可以进一步包含用于确定检测单元是否检测到静电电容超过阈值预定次数或者更多次的单元，以及用于取决于确定的结果控制检测单元认为用户的手指接触该操作表面的单元。因为如果确定检测到的静电电容超过或者没有超过阈值预定次数的话，则确定用户手指是否第一次接触操作表面，所以有可能确定用户的手指是否接触操作表面而不受波动的影响。
检测单元在某些周期中重复它的检测动作。取决于上述检测周期确定上面提到的预定次数。因为人的手指不会有在60ms或者更少的时间期间内波动，所以如果每隔10ms出现检测动作，则预定次数被设置为六。如果检测到的静电电容等于或者小于阈值连续六次，则认为用户的手指没有接触操作表面。
依据本发明还有的另一个实施例，提供了一种便携式电子设备，包含用于输入用户的操作动作的操作表面；用于检测用户的手指何时接触操作表面的第一检测单元；第二检测单元，用于在用户手指与操作表面接触期间，当用户手指在操作表面上移动时，检测用户手指的移动距离，以及控制单元，用于如果第二检测单元检测到用户手指在预定时间间隔移动了预定的移动距离或者更长距离的话，则控制第二检测单元使移动的距离无效。
利用上述布置，如果检测到人的手指不能在预定距离中移动的移动距离，则从检测单元中确定该移动距离是由异常值、诸如噪声等造成的，而且忽视该移动距离，以防止执行用户不想要的移动。
在便携式电子设备中，控制单元可以具有一个单元，用于如果第二检测单元检测到和被控制单元无效的移动距离相同的移动距离预定次数或更多次的话，使无效的移动距离有效。即使当移动的距离一旦被确定为由异常值导致时，如果和该移动距离相同的移动距离被检测到多次，则把该移动距离作为高可靠和正确的进行处理，这使得有可能准确地反映用户想要的操作动作。
依据本发明的一个实施例，还提供了一种控制输入动作的方法，包含步骤检测用户手指和用于输入用户操作动作的操作表面的接触点的坐标，存储表示在操作表面上、用户期望用户的手指接触该操作表面的点的坐标和检测到的接触点坐标之间的偏差的信息，以及基于存储的信息校正该偏差。
依据本发明的另一个实施例，还提供了一种控制输入动作的方法，包含步骤相对于用于输入用户操作动作的操作表面的至少第一区域和第二区域中的每一个，检测用户手指与操作表面的接触；设置被安排在第一和第二区域每一个之外并且围绕它们的第一假定边框区域；以及在保持用户的手指和第一区域接触期间，当用户把用户的手指从第一区域移动到和那里相邻的第二区域时，只要检测到用户手指和第二区域以及围绕第一区域的第一假定边框区域都接触，就认为用户的手指和第一区域接触。
依据本发明还有的另一个实施例，还提供了一种控制输入动作的方法，包含步骤基于静电电容是否超过预定阈值，检测用户的手指何时接触用于输入用户操作动作的操作表面，以及取决于操作表面的状态改变该阈值。
依据本发明还有的另一个实施例，还提供了一种控制输入动作的方法，包含步骤检测用户的手指何时接触用于输入用户操作动作的操作表面；在用户手指和操作表面接触期间，当用户手指在操作表面上移动时，检测用户手指的移动距离；以及，如果检测到在预定时间间隔处用户的手指移动了预定的移动距离或者更长距离的话，使该移动距离无效。
依据本发明的进一步实施例，提供了一种用于控制便携式电子设备执行处理的程序，该处理包含步骤检测用户手指和用于输入用户操作动作的操作表面的接触点的坐标，存储表示在操作表面上、用户期望用户的手指接触该操作表面的点的坐标和检测到的接触点坐标之间的偏差的信息，以及基于存储的信息校正偏差。
依据本发明的进一步实施例，提供了一种用于控制便携式电子设备执行处理的程序，该处理包含步骤相对于用于输入用户操作动作的操作表面的至少第一区域和第二区域中的每一个，检测用户手指与操作表面的接触；设置被安排在第一和第二区域每一个之外并且围绕它们的第一假定边框区域；以及在保持用户的手指和第一区域接触期间，当用户的手指把第一区域移动到和那里相邻的第二区域时，只要检测到用户手指和第二区域以及围绕第一区域的第一假定边框区域都接触，就认为用户的手指和第一区域接触。
依据本发明的进一步实施例，提供了一种用于控制便携式电子设备执行处理的程序，该处理包含步骤基于静电电容是否超过预定阈值，检测用户的手指何时接触用于输入用户操作动作的操作表面，以及取决于操作表面的状态改变该阈值。
依据本发明的更进一步实施例，提供了一种用于控制便携式电子设备执行处理的程序，该处理包含步骤检测用户的手指何时接触用于输入用户操作动作的操作表面；在用户手指和操作表面接触期间，当用户手指在操作表面上移动时，检测用户手指的移动距离；以及如果检测到在预定时间间隔处、用户的手指移动了预定的移动距离或者更长距离的话，则使该移动距离无效。
依据本发明，便携式电子设备减少了尺寸，而且能够准确地反映用户进行的输入动作。
通过结合附图给出的、通过示例说明了本发明一个优选实施例的下列描述，本发明的上述及其他目的、特征、和优点将变得明显。
图1是依据本发明一个实施例的便携式电子设备的透视图；图2是图1所示的便携式电子设备的仰视图；图3是被放入支架(cradle)中的便携式电子设备的前面正视图；图4是用户手持的便携式电子设备的前面正视图；图5是便携式电子设备的系统布置的框图；图6是显示存储在硬盘中的数据的框图；图7是便携式电子设备的操作单元的剖视图；图8是有一个操作按钮被用户按下的操作单元的剖视图；图9是部分以块形式的、操作单元的电路图；
图10是示出在显示单元上显示的图像的视图；图11是示出主菜单图像的视图；图12是示出在主菜单图像中的动作的视图；图13是示出在类别图像中的动作的视图；图14是示出在艺术家图像中的动作的视图；图15是示出再现图像的视图；图16是示出导航按钮的视图；图17是示出播放控制按钮的视图；图18是示出封面搜索图像的视图；图19是一个视图，示出了表示当多个用户操作该操作单元时检测到的坐标的采样数据；图20是一个框图，示出了由操作单元实际检测的坐标，以及当通过线性多项式近似该坐标时转换的坐标；图21A和21B是框图，示出了当通过二次多项式和线性多项式近似坐标时在转换了的坐标和操作按钮区域的中心坐标偏差之间的关系；图22是一个视图，示出了当手指从区域A移动到区域B时出现的滞后；图23是一个视图，示出了当手指从区域B移到区域之外的地带中时出现的滞后；图24是一个视图，示出了当手指从区域之外的地带移动到区域B中时出现的滞后；图25A和25B是示出了在四边的区域之间移动手指的处理的视图；图26是用于基于滞后确定区域的序列的流程图；图27是一个视图，示出了分配给图26所示的每个区域的边界的名称；图28是用于确定用户手指的不接触的序列的流程图；以及图29是用于消除在区域之间的跳跃的序列的流程图。
具体实施例方式
图1透视地显示了依据本发明一个实施例的便携式电子设备，而且图2是图1所示的便携式电子设备的仰视图。
如图1和2所示，便携式电子设备1是包含未显示的HDD(硬盘驱动器)、并且能够再现存储在HDD的硬盘中的音乐数据的设备。便携式电子设备1包含外壳2，其具有面板2a，在面板2a上支撑用于显示图像的显示单元7和靠近显示单元7布置的操作单元8。便携式电子设备1在外壳2的一端具有手柄6，用于当便携式电子设备1被使用时由用户握住。操作单元8具有被布置在具有侧边t的正方形区域中的操作按钮9的矩阵，其中每条侧边t的范围在4厘米到5厘米之间。显示单元7包含液晶设备、有机EL(场致发光)设备等。
手柄6包含从外壳2的背面2b伸出的部分5，并且在其中放置电池。在便携式电子设备1的其它部分当中，电池是相对重的。因此，当把电池放置到手柄6中时，便携式电子设备1的重心位于接近手柄6的地方，这在用户手持外壳2时给与他一种稳定的感觉。
电源开关3和遥控插口(jack)4布置在外壳2的上表面2c上。例如当用户在由箭头指示的方向滑动电源开关3时，便携式电子设备1的电源被接通或者断开。当未显示的遥控单元连接到遥控插口4时，用户能够利用遥控单元选择、播放、快进、以及倒带音乐。没有显示的音频输出终端布置在外壳2的侧面2e上。没有显示的耳机或者头戴耳机能够连接到该音频输出终端。
图3以正视图形式显示了在便携式电子设备1被放置到托架11中时的便携式电子设备1。托架11在它的背面具有用于连接到电源插头的连接端口13、用于将记录在便携式电子设备1中的音乐数据输出到扬声器16等的外部输出部分14、以及用于连接到PC18、数字照相机17等的USB(通用串行总线)端口15。如图2和3所示，连接器10放置在外壳2的底面2d上。当外壳2被放置到托架11中时，连接器10物理地连接到在托架11上的连接器12，允许从电源插头通过托架11向便携式电子设备1提供电能，以及允许音乐数据将要从PC18通过托架11下载到便携式电子设备1。当音乐数据将要从PC18通过托架11下载到便携式电子设备1时，该音乐数据由安装在PC18中的数据传输应用压缩。该压缩的音乐数据然后从PC18通过托架11传输到便携式电子设备1，并且记录在便携式电子设备1的硬盘中。音乐数据可以优选地但不是必须地通过MPEG(运动图像专家组)或者ATPAC(自适应变换声音编码)处理进行压缩。通过数字照相机17获取的图像可以通过托架11读取到便携式电子设备1中，用于把便携式电子设备1用作所谓的照片浏览器。
图4显示了用户手持便携式电子设备1的方式。当用户手持便携式电子设备1的手柄6时，用户能够利用姆指操作操作单元8。
图5以块形式显示了便携式电子设备1的系统布置。
如图5所示，便携式电子设备1具有系统控制器100，它包含CPU(中央处理器)101、ROM(只读存储器)107、RAM(随机存取存储器)109、DMA(直接存储器存取)控制器102、串行通信控制器103、SDRAM(同步动态RAM)控制器104、外围设备控制器105、以及显示控制器106。
CPU101控制便携式电子设备的整个系统，并且例如依据存储在ROM107中的固件，使用RAM109作为工作区，执行各种处理操作和控制操作。例如，用于启动系统的程序、用于当系统被启动时计算校验和的程序、及其他程序被存储为在ROM107中的固件。DMA控制器102依据用于通过音频输出终端116输出音乐数据的DMA传输处理，传输存储在HDD115中的音乐数据。串行通信控制器103是用于控制来自遥控单元112和操作单元8的输入数据的接口。SDRAM控制器104用来控制存储在SDRAM113中的数据量和数据输出定时。
SDRAM113是用于暂时存储主要从HDD115提取的音乐数据的缓冲器。存储在SDRAM113中的音乐数据通过DMA控制器102传输到音频解码器108，其把音乐数据解码成解码的音乐数据。解码的音乐数据由DA(数字到模拟)转换器110转换为模拟音乐数据，其通过音频输出终端116输出到头戴耳机111。
外围设备控制器105在向/从HDD115和SUB端口15输入/输出数据时控制数据。显示控制器106控制在显示单元7上的图像显示。显示控制器106在CPU101的控制下，取决于从操作单元8输入的信号，控制要显示在显示单元7上的图像。
图6显示了存储在HDD115的硬盘38中的数据。硬盘38存储图像显示程序121、JPEG(联合摄影专家组)图像、位映象数据123、字符代码124、操作单元控制程序125等。图像显示程序121是用于在显示单元7上显示各种图像的程序，也用于显示光标(以后描述)以及向由光标选择的项目应用颜色。JPEG图像是当显示再现图像时在再现图像中显示的图像(参见图15)。JPEG图像还包含要被显示的唱片封面等的图像。位映象数据123是构成在显示单元7上显示的图像的数据，而且包含表示图15所示的音乐标题50和图14所示的艺术家名称的数据。字符代码124是用于，响应于由系统控制器100给出的、在显示单元7上显示音乐标题50的指令，把字符信息转换为位映象数据用于显示音乐标题50的代码。
操作单元控制程序125用来相对于由操作单元8检测的、用户手指的检测位置、灵敏度等进行各种调整和控制处理。
图7以横截面形式显示了操作单元8。
如图7所示，操作单元8的操作按钮由塑料薄板20整体形成。操作单元8还具有用于检测用户的手指等何时接触薄板20的薄板22。薄板20、22附着于外壳2的覆盖部件。在支架25上支撑用于控制操作单元8的电路板21，而且其位于薄板20、22的下面。电路板21和薄板22通过双面胶带(tape)26等彼此粘接。
电极24分别与操作按钮9相关联地布置在薄板22的下面。分别与电极24关联的互连23被布置在电路板21上。电极24和互连23一起构成接触开关。电极24或者互连23连接到未显示的用于控制操作单元8的控制器。在具有预定值的电压施加到电极24或者互连23上期间，当如图8所示一个操作按钮9被用户的姆指19等按下时，对应于被按下的操作按钮9的开关被接通，而且控制器基于来自开关的信号，确定哪个操作按钮9被按下了。例如，每个电极24都是杯状的，这使得当松开相应的操作按钮9时，电极本身具有足够的弹性弹回到图7所示的位置。做为选择，每个电极24可能本身不具有弹性，而且可以和弹簧、皮碗(rubber cup)等组合，以在当松开相应的操作按钮9时，使电极24返回到图7所示的位置。
图9以电路图的形式，部分以框图的形式，显示了操作单元8。
如图9所示，操作单元8具有多个线性发送电极32-1到32-5；振荡器31，用于向线性发送电极32-1到32-5提供例如具有100千赫预定频率的AC电能；多个线性接收电极33-1到33-5，用于通过静电作用从发送电极32-1到32-5接收交流电流；接收器34，用于接收在接收电极33-1到33-5中流动的交流电流；以及处理器35，用于接收来自振荡器31的输出信号、来自接收电极33-1到33-5的输出信号、以及来自接收器34的输出信号。
薄板22在其上支撑在振荡器31和发送电极32-1到32-5之间的多个开关36-1到36-5，以及在接收电极33-1到33-5和接收器34之间的多个开关37-1到37-5。在预定时间处，例如当振荡器31输出交流电流时的时间处，接通开关36-1到36-5和开关37-1到37-5。
接收器34包含调幅器和用于把来自调幅器的模拟检波输出信号转换成为数字信号的A/D转换器34d，其中调幅器具有用于仅仅在预定频率范围中使交流电流通过的带通滤波器(BPF)34a、放大器34b、和检波器34c。
接收电极33-1到33-5这样布置，以便基本上垂直地延伸到发送电极32-1到32-5，但是在它们的交叉点处防止和发送电极32-1到32-5接触。换句话说，在发送电极32-1到32-5和接收电极33-1到33-5之间的交叉点处形成电容器。当振荡器31生成交流电流并且向发送电极32-1到32-5输出交流电流时，通过静电感应，交流电流通过交叉点(电容器)流到接收电极33-1到33-5中。
具体地说，当振荡器31向发送电极32-1到32-5施加交流电压时，由于在发送电极32-1到32-5和接收电极33-1到33-5之间的电容器的静电电容，基于电容耦合在接收电极33-1到33-5中生成交流电流，而且向接收器34提供该电流。
接收器34将通过电容器提供的交流电流的强度作为数字信号输出到处理器35。通过电容器提供给接收器34的交流电流的强度仅仅取决于电容器的静电电容。除非发送电极32-1到32-5以及接收电极33-1到33-5变形了，否则电容器的静电电容是稳定的而且具有固定值。因此，只要相同的交流电压施加到发送电极32-1到32-5上，通过电容器提供给接收器34的交流电流的强度保持常值。
当活体(用户的手指等)接近在发送电极32-1到32-5之一和接收电极33-1到33-5之一之间的交叉点时，在该交叉点处的电容器的静电电容改变了。具体地说，因为活体被认为是假定的地端，所以当交流电压施加到发送电极时，由相应接收电极通过电容器接收并且提供给接收器34的交流电压的强度减少了和流入地端(活体)的电流等量的值。
基于上述现象，处理器35使用由接收器34的调幅器调制振幅、并且由A/D转换器34d转换为数字信号的接收信号，确定活体是否接近在发送和接收电极之间的交叉点，或者测量活体接近交叉点的程度，即，在活体和交叉点之间的距离。
如果操作按钮9的矩阵包含多个分别布置在在发送电极32-1到32-5和接收电极33-1到33-5之间的交叉点上的操作按钮9-1到9-25的话，则当用户的手指接触一个操作按钮9-i，即操作按钮9-1到9-25中的一个时，处理器35检测到活体靠近该操作按钮9-i，即被布置在操作按钮9-i下面的交叉点，并且向CPU101提供检测的信号。
操作单元8分别不同地生成表示其中用户的手指接触薄板20的状态(以后描述中的“接触”状态)的检测信号，以及表示其中操作按钮9-1到9-25之一被按下的状态(以后描述中的“按下”状态)的检测信号。
在图9中，操作按钮9-1到9-25以五行五列的矩阵形式布置，而且五个发送电极32-1到32-5和五个接收电极33-1到33-5被分别布置在操作按钮9-1到9-25的下面。然而，发送电极的数量和接收电极的数量不局限于任何值。更可取的是，在发送电极和接收电极之间的交叉点被布置在各个操作按钮的下面。
在图9中，此外，在交叉点处、在发送电极32-1到32-5和接收电极33-1到33-5之间形成的角度基本上为90°。然而，那些角度不局限于90°。只要发送电极和接收电极不会彼此接触而且形成在它们之间的交叉点，它们可以以任何布局布置。
下面将对操作操作操作单元8的基本过程进行描述。
有八种动作定义为在操作单元8上移动用户手指的方式，如同下述1.“接触”使手指从不与薄板20(以下简称为“操作按钮9”)接触的状态进入和操作按钮9接触的状态的动作。
2.“长接触”在手指已经和操作按钮9接触之后，保持手指和操作按钮9接触持续某个时间期间的动作。
3.“移动”在保持和25个操作按钮9中的任意一个接触的同时，把手指移动到另一个操作按钮的动作，即把手指从在薄板20上的某一位置移动到在薄板20上的另一位置的动作。
4.“按下”按下25个操作按钮9中的任意一个的动作，即，使一个电极24电连接到一个电极23的动作。
5.“长按下”保持25个操作按钮9中的任意一个由手指按下持续某一时间期间的动作。
6.“拖动”在按下25个操作按钮9中的任意一个的同时，把手指移动到另一个操作按钮的动作，即，在移动的过程中在保持按下25个操作按钮9中任意一个的同时移动手指的动作。
7“松开”使手指从按下操作按钮9中松开的动作，即保持手指和操作按钮9接触的动作。
8.“移去”使手指离开操作按钮9的动作。
主要在以下场合中使用上述八种动作当稍后描述的导航按钮、播放控制按钮、和上下文按钮显示在显示单元7上时，动作“接触”用于“选择”，即“聚焦”到，在显示图像上的多个区域(项目)中的一个。
动作“按下”用于“确定”从动作“接触”选定的项目。
动作“长接触”用于向上或者向下滚动显示的图像。滚动动作可以由导航按钮控制。在例如优选为但不是必须是从0.5到1秒的时间期间内，执行动作“长接触”。
动作“移动”用于从一个接触且“选择”的项目移动到要被“选择”的另一个项目。
动作“长按下”用于利用播放控制按钮，执行诸如“快速前进”或者“倒带”之类的技巧播放模式，或者用于在显示单元7上显示上下文按钮。在例如优选为但不是必须是从0.5到1秒的时间期间内执行动作“长按下”。
动作“拖动”用于当要取消操作按钮9时，把手指从被按下的操作按钮9移开。
动作“移去”用于取消接触并且“选择”的项目。
动作“松开”用于触发(kick)按下的“确定”命令。具体地说，当执行动作“松开”时，首先执行“确定”命令。在“确定”命令被执行之后，即使当手指松开，即从操作按钮9移开时，便携式电子设备1也不进行操作。
下面将描述由便携式电子设备1显示在显示单元7上的图像。
图10示出了显示在显示单元7上的图像。显示的图像包含要由用户选择和确定的项目(区域)43，项目(区域)43分别与操作单元8中的操作按钮9相关联。用户操作操作单元8以在显示的图像中移动光标C，以便选择和确定期望的项目。
有三种基本图像由便携式电子设备1显示在显示单元7上。这三种基本图像包含(1)如图15所示的再现图像(JPEG图像)，(2)如图12到14所示的列表选择图像(主菜单图像、搜索图像、节目播放列表图像、设置图像等)，以及(3)如图18所示的矩阵选择图像(唱片封面搜索图像等)。
有三种基本按钮图像由便携式电子设备1显示在显示单元7上。这三种基本按钮图像包含(a)导航按钮、(b)播放控制按钮、以及(3)上下文按钮。
导航按钮用于在上面提到的全部(1)、(2)、和(3)种图像中。导航按钮包含用于选择再现图像、主菜单图像、以及其它图像的按钮，用于以字母次序、用户偏爱次序等重新排列显示在图像中的音乐歌曲的按钮，用于进入在当前显示的图像之后的图像的按钮，用于返回到在当前显示的图像之前的图像的按钮，及其他按钮。
播放控制按钮显示在例如(1)再现图像中。播放控制按钮包含用于播放提示的音乐歌曲、快进音乐歌曲、倒进音乐歌曲、以及在音乐歌曲正在播放时跳过该音乐歌曲并且进入下一音乐歌曲的按钮。
上下文按钮是在(2)列表选择图像和(3)矩阵选择图像中显示的按钮。上下文按钮包含用于把音乐添加到节目播放列表中的按钮。在节目播放列表图像中，上下文按钮包含用于从节目播放列表中删除音乐歌曲的按钮以及用于替换音乐歌曲的按钮。
每个列表选择图像包含被分成仅仅由行定义的区域的要被选择的对象(项目)。矩阵选择图像包含被分成由行和列定义的区域的要被选择的对象(项目)。虽然列表选择图像和矩阵选择图像包含不同的显示项目，但是在项目被选中并且被确定播放音乐歌曲、以及项目被选中来显示上下文按钮以生成节目播放列表等方面，它们是彼此类似的。
节目播放列表允许用户把该用户想要听的音乐歌曲添加到现有的播放列表中，还允许用户以节目播放列表的次序听这些音乐歌曲。能够注册五个节目播放列表1到5。对于列表选择图像，设置图像允许用户选择和确定五个节目播放列表1到5中的一个。
将在下面描述便携式电子设备1的基本操作。首先，将在下面描述在便携式电子设备1上播放音乐的处理过程。
当用户滑动电源开关3以接通便携式电子设备1的电源时，系统控制器100启动该系统，显示预定的启动图像，并且此后在显示单元7上显示图11所示的主菜单图像40。主菜单图像40包含包括“类别”、“艺术家”、“唱片”、“全部音乐歌曲”、...在内的项目，而且当它被向下滚动时显示其它的项目。主菜单图像40允许用户以按照类别、唱片等的分级方式搜索期望的音乐歌曲。
主菜单图像40在它的下部包含用于表示正被播放的音乐歌曲的时间计数的时间计数器43、用于表示选择的音乐歌曲的总时间的总时间指示器47、用于表示正被播放的音乐歌曲的总时间中已经过去的时间的条形图44、剩余电池容量46、当前时间指示器48。如果当显示主菜单图像40时正在播放音乐歌曲，则在主菜单图像40的空白框42中显示该音乐歌曲的标题。
用户能够通过按下在图9所示的操作单元8的第一到第五行和第二到第四列中的任意一个操作按钮9，选择主菜单图像40中的一个项目。因为在诸如主菜单图像40的列表选择图像中，第二到第四列彼此不区分，所以用户可以选择第二到第四列中的任意一列。
例如，假定用户将从“类别”中搜索音乐歌曲。当用户按下在第一行和第二到第四列中的任意一个操作按钮9、例如在第一行和第三列中的操作按钮9-3时，如图12所示，显示控制器106向项目“类别”应用颜色41。显示控制器106还使光标C到达项目“类别”。
如果用户在主菜单图像40中长接触对应于项目“我的历史”的第五行，则主菜单图像40向下滚动到下面的项目。
当用户按下然后松开操作按钮9-3时，确定项目“类别”。显示控制器106显示图13所示的图像。当用户接触、按下并且松开在第四行和第三列的操作按钮9-18时，确定“古典”。显示控制器106现在显示图14所示的图像。用这样的方式，用户在该分级搜索系统中向下重复搜索动作直到选择和确定“BACH”和“G调咏叹调”为止，于是显示控制器106显示图15所示的再现图像45。CPU101向DMA控制器102输出用于播放音乐歌曲“G调咏叹调”的信号，DMA控制器102依据DMA传输处理过程向音频解码器108传输该音乐数据。音频解码器108解码该音乐数据，用于播放该音乐歌曲。
在上述搜索过程中，用户可以不必一直保持手指和操作单元8接触。即使用户在此期间让手指从操作按钮9离开又再次接触该按钮，或者接触一个不同于用户上次已经接触的操作按钮9的操作按钮9，也仅仅显示被聚焦的项目或者光标。
图15所示的再现图像45包含以JPEG格式的图像49、音乐标题50、以及表示音乐歌曲正在播放的标记51。图像49是记录在HDD115中并且通过音乐歌曲、唱片、艺术家、或者类别分类的图像中的一个。图像49可以是由用户从互联网下载到PC中并且读入到便携式电子设备1中的图像，或者是由用户获取到数字照相机等中并且读入到便携式电子设备1中的图像。如果在音乐歌曲正在播放期间，在预定时间期间内用户没有在操作单元8上进行输入动作，则显示单元7可以显示诸如屏幕保护图像之类的图像。
下面将描述导航按钮。如果想要听在图13所示的图像“类别”中的“古典”的用户错误地选择和确定了“摇滚”，而且图像变为图14所示的图像“艺术家”，则用户进行以下动作以便返回到图13所示的图像“类别”用户接触在操作单元8第一列中的任意一个操作按钮9-1、9-6、9-11、9-16、9-21。然后，显示控制器106显示图16所示的导航按钮55。导航按钮55包含用于显示当前未显示在显示单元7上的上面图像的按钮55a、用于进入再现图像的按钮55b、用于回到前面图像的按钮55c、用于改变在列表选择图像等中的项目次序(排序)的按钮55d、以及用于显示当前未显示在显示单元7上的下面图像的按钮55e。这五个导航按钮分别对应于操作按钮9-1、9-6、9-11、9-16、以及9-21。
当显示导航按钮55而且用户接触在第三行和第一列的按钮9-11时，或者当用户接触操作按钮9-1、9-6、9-11、9-16、9-21中的任意一个以显示导航按钮55并且然后移动手指到操作按钮9-11而没有移开手指(如果用户最初接触操作按钮9-11以显示导航按钮55的话，用户就不需要移动手指)时，显示控制器106使光标C到达相应的项目。当用户按下并且松开操作按钮9-11时，显示图像变回到如图13所示的先前图像“类别”。在这时，如图16所示，显示控制器106保持把导航按钮55显示在图像“类别”上。此后，用户接触、按下、和松开在第四行和第三列的操作按钮9-18或者在第四行和第二列的操作按钮9-17、或者在第四行和第四列的操作按钮9-19，以确定“古典”。显示控制器106现在从显示单元7中消去导航按钮55。此后，显示控制器106显示图14所示的图像和图15所示的图像，于是播放期望的音乐歌曲。
导航按钮55还能够被显示在图15所示的再现图像45上，以允许用户在当前选择的音乐歌曲正在播放的同时，移动到另一个图像或者选择和播放其它的音乐歌曲。
下面将要描述在音乐歌曲正在播放的同时执行技巧播放模式的动作。在再现图像45正被显示期间，当用户接触在操作单元8的第五列的操作按钮9-5、9-10、9-15、9-20、9-25中的任意一个时，显示控制器106显示如图17所示的播放控制按钮56。播放控制按钮56包含快速前进按钮56a、倒带按钮56b、停止按钮56c、音量按钮56d、以及音量按钮56e。这五个播放控制按钮56分别对应于操作按钮9-5、9-10、9-15、9-20、以及9-25。
当显示播放控制按钮56而且用户接触在第一行和第五列的按钮9-5时，或者当用户接触操作按钮9-5、9-10、9-15、9-20、9-25中的任意一个以显示播放控制按钮56并且然后移动手指到操作按钮9-5而没有移开手指(如果用户最初接触操作按钮9-5以显示播放控制按钮56的话，用户就不需要移动手指)时，显示控制器106使光标C到达相应的项目。当用户长按下操作按钮9-5时，CPU101在播放音乐歌曲的同时快速前进目前播放的音乐歌曲。当CPU101快速前进当前播放的音乐歌曲时，它可以播放该音乐歌曲数据流的连续包中的一些间断的包。类似地，当CPU101倒进当前播放的音乐歌曲时，它可以播放该音乐歌曲数据流的连续包中的一些间断的包。
当用户按下然后松开操作按钮9-5，而不是长按下操作按钮9-5时，CPU101停止当前播放的音乐歌曲的播放，并且播放在包含当前播放的音乐歌曲的唱片中的下一首音乐歌曲，或者播放在包含当前播放的音乐歌曲的节目播放列表中的下一首音乐歌曲。
图18通过示例显示了封面搜索图像60。在封面搜索图像60中，用户能够选择在第一到第五行和第二到第四列的项目。项目表示例如诸如歌曲的唱片CD等之类的封面图像61。当用户选择和确定，即接触、按下、以及松开一个封面图像61时，显示控制器106显示包含在所确定唱片中的音乐歌曲列表的图像(未显示)。当用户从显示的列表图像中选择和确定，即，接触、按下、以及松开一首期望的音乐歌曲时，系统控制器100播放所确定的音乐歌曲。做为选择，当用户选择和确定封面搜索图像60中的一个唱片61时，系统控制器100可以连续地从包含在该唱片中的第一首音乐歌曲开始播放音乐歌曲。
下面将描述依据操作单元控制程序125控制操作单元8的处理过程。
如上所述，操作单元8基于静电电容改变，检测用户手指的接触和操作单元8的接触区域位置。具体地说，操作单元8检测在用户手指接触区域中静电电容改变最大的点的坐标，作为用户手指接触点的坐标。静电电容改变最大的点的坐标基本上是用户手指接触区域的重心坐标。
因为人的手指在指尖处具有最高的灵敏度，所以用户趋向于用指尖接触操作单元8中的操作按钮9。如果用户用姆指在依据当前实施例的便携式电子设备1上操作所有操作按钮9中的每一个的话，则姆指的角度和由姆指接触的区域的面积取决于操作按钮9的位置而改变，而且虽然用户可能认为操作按钮9没有被指尖后部接触，但是操作按钮9可能实际上被姆指的指尖后部接触了。
因此，用户期望的接触点坐标，即在每一操作按钮9上的点的坐标，与实际上由操作单元8检测到的重心的坐标可能彼此偏离。图19显示了当多个用户操作操作单元8时，表示所检测到的坐标的采样数据。
在图19中，为操作单元8的25个操作按钮9的每一个采样坐标，这些坐标在当便携式电子设备1如图4所示由用户持有期间由用户的右姆指操作操作单元8时，在原点(0，0)位于操作单元8的右上角的XY坐标系统中被检测到。在该XY坐标系统中，操作单元8能够输出表示范围从0到1025的X坐标和范围从0到770的Y坐标的信号，作为静电电容改变最大的位置的坐标。
如图19所示，随着操作按钮9离姆指越远，由用户期望的、在操作按钮9上的点的坐标和实际上检测到的坐标彼此偏离得越多，而且检测到越多的偏离操作按钮9的接触点。这样的坐标偏差随着X坐标越大和随着Y坐标越小而变得越大。因此，即使用户想接触操作按钮9，但实际上检测到在操作按钮9之外的区域，而且使光标不能准确地显示在显示单元7上。
依据当前实施例，上述偏差由操作单元控制程序125进行校正。
具体地说，操作单元控制程序125依据多项式逼近处理对上述采样的数据进行滤波，把检测到点的坐标转换为用户期望接触的点的坐标。在多项式逼近处理中使用的多项式可以是线性多项式(线性滤波器)或者诸如二次多项式的更高次多项式(非线性滤波器)。
如果由操作单元8实际检测到的坐标用(x，y)表示，且转换了的坐标用(X，Y)表示，则转换了的坐标(X，Y)可以由下述线性多项式进行近似X＝ax+bY＝cx+d，而且转换了的坐标(X，Y)可以由下述的二次多项式近似X＝ax2+bx+cY＝dy2+ey+f.
通常，高次多项式使更好地近似转换了的坐标成为可能，但是需要更大的计算量。因此优选使用二次多项式用于近似。
图20显示了由操作单元8实际检测的坐标，以及当通过线性多项式近似该坐标时的转换了的坐标。如图20所示，这样转换坐标以便它们基本上都位于所有的操作按钮9上。因此，上述坐标变换使得以准确地反映用户已经做出的想要动作这样一种方式显示光标成为可能，以便自然地接触操作单元8而不用考虑上述坐标偏差。此外，一旦确定了多项式的系数，则它们将用于后续的坐标变换。因此，施加到CPU101上、用于坐标变换的负载是相对低的。
图21A和21B显示了当通过二次多项式(二次非线性滤波器)和线性多项式(线性滤波器)转换坐标时，在转换了的坐标和操作按钮的区域中心的坐标偏差之间的关系。
如图21A和21B所示，坐标偏差在最大约为1.5毫米的范围之内，这表明坐标变换是有效的。在使用二次非线性滤波器的坐标变换之后出现的坐标偏差，小于在使用线性滤波器的坐标变换之后出现的坐标偏差。在当前实施例中，每一操作按钮9都具有每边长为大约3.5毫米的区域。不管使用了二次非线性滤波器还是线性滤波器，实际上检测到的坐标基本上都被转换为在操作按钮9上的坐标。因此，在操作按钮9上的坐标偏差能够被校正，以允许光标准确地反映用户想在操作单元8上的动作。
下面将描述依据操作单元控制程序125控制操作单元8的另一个处理过程。
如上所述，操作单元8基于被布置在每个操作按钮9下面的电容器的静电电容变化，检测哪个操作按钮9被用户接触。具体地说，操作单元8在操作单元8的XY坐标系统中被分成25个分别与操作按钮9关联的区域，而且操作单元8取决于静电电容改变最大的点的坐标属于哪个区域，来确定用户接触了哪个操作按钮9。
在分别与操作按钮9相关联的区域之间的边界中，因为用户手指的波动、静电电容中的细微改变、或者抖动，导致不能确定静电电容改变最大的点的坐标属于哪个区域。因此，虽然不是用户想要的，但是显示在显示单元7上的光标可能频繁地在区域43之间移动，或者在25个区域43和在这25个区域43之外的区域外地带之间的边界处、光标可能频繁地重复被显示和不被显示。
依据本发明，操作单元控制程序125提供了在这些区域之间的边界中的滞后，以便消除在那些边界中的这样的波动。滞后涉及当为了动作“移动”和动作“拖动”在区域之间、例如在操作按钮9-1的区域和操作按钮9-2的区域之间移动用户手指时，即当用户的手指从操作按钮9-1的区域移动到操作按钮9-2的区域时以及当用户手指从操作按钮9-2的区域移动到操作按钮9-1的区域时，所遇到的不同边界。
下面将要描述提供滞后以便消除在边界中的波动的处理过程的具体细节。
图22显示了当用户的手指从对应于各个操作按钮9的25个区域中的区域A移动到区域B时提供的滞后。
如图22所示，在操作单元8正检测到用户手指和操作按钮9-9的区域A彼此接触期间，当用户手指从区域A移动或者拖动到操作按钮9-10的区域B时，操作单元控制程序125提供布置在区域A外面并且围绕区域A的假定边框区域(以下简称为“滞后”)A1。即使操作单元8检测到当用户手指移出区域A并移向区域B时，除非用户手指移出了区域A的滞后A1，否则操作单元控制程序125认为用户手指保持和区域A接触。当用户的手指移出滞后A1并且到达不在滞后A1中的部分区域A时，操作单元控制程序125认为用户手指已经移入区域B。
具体地说，一旦用户的手指接触了区域A，当用户的手指从区域A移向区域B时，区域A在范围上增加了滞后那么大，而且当用户的手指从区域B移向区域A时，区域B在范围上增加了滞后那么大。以这样的方式，当用户手指从一个区域移向另一个区域时，在那些相邻区域之间的边界改变了滞后那么大。
如图23所示，当用户的手指从在第一和第五列以及第一和第五行中的任意一个区域(假定列和行从区域矩阵的右上角开始连续计数)移向操作单元8上和上述区域相邻布置并且围绕区域矩阵的外部地带(以下简称为“区域外地带”)时，操作单元控制程序125提供类似于图22所示的滞后A1的滞后B1。即使操作单元8检测到当用户手指移出区域B并移向区域外地带时，除非用户手指移出了区域B的滞后B1，否则操作单元控制程序125认为用户手指保持和区域B接触。当用户的手指移出滞后B1并且到达不在滞后B1中的部分区域外地带时，操作单元控制程序125认为用户手指已经移入区域外地带。
因此，即使用户手指在相邻区域之间的边界附近，除非用户手指移出滞后，否则不认为用户的手指已经从一个区域移入到另一个区域。这防止了由于由操作单元8在边界中检测到的坐标波动而导致的显示在显示单元7上的光标频繁地在区域43之间移动，或者防止了由于由操作单元8在边界中检测到的坐标波动而导致的在25个区域43和区域外地带之间的边界处、光标频繁地重复被显示和不被显示。
当用户的手指从区域外地带移向被布置为靠近该区域外地带、在区域矩阵的四边上的任意一个区域，即在第一和第五列以及第一和第五行中的任意一个区域(以下简称为“在四边上的区域”)时，操作单元控制程序125提供在该区域外地带和区域矩阵之间的边界中的滞后O1。即使操作单元8检测到当用户手指从区域外地带移向区域B时，除非用户手指移出了滞后O1，否则操作单元控制程序125认为用户手指保持和区域外地带接触。当用户的手指移出滞后O1并且到达不在滞后O1中的部分区域B时，操作单元控制程序125认为用户手指已经移入区域B。
向在四边上的全部区域应用滞后O1。因此，当用户的手指处于在四边的区域和区域外地带之间的边界附近时，防止出现下列情况虽然用户可能认为用户手指没有接触任何操作按钮，但是由于检测到用户手指与操作按钮区域的接触，而在显示单元7上显示光标，或者重复地显示和不显示光标。
当用户的手指在类似于区域B的、在四边上的区域之间移动时，因为提供了滞后B1，所以，即使操作单元8检测到用户的手指实际上和区域外地带接触，只要用户的手指处于滞后B1中，也认为用户的手指接触由滞后B1围绕的区域。因此，如图25A所示，当用户的手指接触在滞后B1中的、在滞后B1的右手边和区域外地带重叠的区域B1a时，认为用户的手指和区域B接触，并且在显示单元7上对应于区域B的区域43中显示光标。
当认为用户的手指正接触区域B(操作按钮9-10)的用户将手指从区域B移向在四边中的一边(第一列)上的区域、诸如对应于操作按钮9-5的区域C或者对应于操作按钮9-15的区域D时，用户手指超出滞后B1的上端或者下端垂直地移动到和由点线表示的区域CO或者区域DO接触。因为区域CO或者区域DO不属于区域C或者区域D，而是属于区域外地带，因此操作单元8确定用户手指没有接触任何区域。因此，已经在显示单元7上对应于区域B(操作按钮9-10)的区域43中显示的光标消失了。
对应于在第一列中的区域的操作按钮，例如操作按钮9-5、9-10，以及对应于在第五列中的区域的操作按钮，例如操作按钮9-1、9-16，用于在显示单元7上显示导航按钮55，而且它们频繁地由用户使用以改变显示图像，以及在音乐歌曲正在播放期间由用户使用。因此，相对于这些操作按钮出现的上述问题，趋向于使便携式电子设备1难以由用户使用。
依据当前实施例，如图25B所示，当用户手指从区域B移向区域C或者区域D时，操作单元控制程序将区域C或者区域D加宽区域C2或者区域D2那么大，即加宽滞后B1中和区域外地带重叠的区域B1a那么大。因此，当用户的手指移入和区域C2或者区域D2接触时，确定用户的手指和区域C或者区域D接触，以便不使显示的光标消失。因此，便携式电子设备1为用户操作操作单元8提供了舒适的环境。
图26显示了用于基于滞后确定区域的序列。下面将要描述，依据操作单元控制程序125，主要当用户的手指在四边上的区域之间移动时，确定由用户接触的区域的处理过程。在图26中，在操作单元8上的25个区域被称为标准区域，而且表示那些标准区域和滞后的组合的区域被称为边界区域。如图27所示，每个标准区域以及每个边界区域的上、下、左、和右端被称为上、下、左、和右边界。如图19和20所示，X坐标从在操作单元8右上角的原点向左增加，而Y坐标从原点向下增加。
如图26所示，如果操作单元8检测到当用户手指和在操作单元8上的25个区域中的任意一个接触时，则在步骤S1中确定该区域是否是第一次被接触。如果区域是第一次被接触(在步骤S1中为是)，则不引入滞后，而且在步骤S2中确定用户的手指已经接触了对应于由操作单元8检测到的坐标的普通区域。
如果该区域不是第一次被接触(在步骤S1中为否)，即如果有先前接触的区域的话，则在步骤S3中，依据边界区域确定当前接触的区域是否和先前接触的区域相同。如果当前接触的区域和先前接触的区域相同(在步骤S3中为是)，则在步骤S4中把先前接触的区域确定为当前接触的区域。
如果当前接触的区域和先前接触的区域不相同(在步骤S3中为否)，即如果用户手指已经移到一个不同于先前接触的区域的区域的话，则在步骤S5中确定先前接触的区域是否在第一列中，并且还确定由操作单元8当前检测的X坐标是否小于在第一列中的边界区域的左端。如果先前接触的区域在第一列中，而且如果由操作单元8当前检测的X坐标小于在第一列中的边界区域的左端(在步骤S5中为是)，即如果用户手指是在第一列中的区域之间移动的话，则在步骤S6中，依据用于第一列中右端的边界区域(全部五个区域)以及依据用于其它上、下、左端的标准区域确定当前接触的区域。
如果先前接触的区域不在第一列中，或者虽然先前接触的区域在第一列中，但是由操作单元8当前检测的X坐标大于在第一列中的边界区域的左端(在步骤S5中为否)，则在步骤S7中确定先前接触的区域是否处于第五列中，并且还确定由操作单元8当前检测的X坐标是否小于在第五列中的边界区域的右端。如果先前接触的区域在第五列中，而且如果由操作单元8当前检测的X坐标小于在第五列中的边界区域的右端(在步骤S7中为是)，即如果用户手指是在第五列中的区域之间移动的话，则在步骤S8中，依据用于第五列中左端的边界区域以及依据用于其它端的标准区域确定当前接触的区域。
如果先前接触的区域不在第五列中，或者虽然先前接触的区域在第五列中，但是由操作单元8当前检测的X坐标小于在第五列中的边界区域的右端(在步骤S7中为否)，则在步骤S9中确定先前接触的区域是否处于第一行中，并且还确定由操作单元8当前检测的Y坐标是否小于第一行中的边界区域的下端。如果先前接触的区域在第一行中，而且如果由操作单元8当前检测的Y坐标小于在第一行中的边界区域的下端(在步骤S9中为是)，即如果用户手指是在第一行中的区域之间移动的话，则在步骤S10中，依据用于第一行上端的边界区域以及依据用于其它端的标准区域确定当前接触的区域。
如果先前接触的区域不在第一行中，或者虽然先前接触的区域在第一行中，但是由操作单元8当前检测到的Y坐标大于在第一行中的边界区域的下端(在步骤S9中为否)，则在步骤S11中确定先前接触的区域是否处于第五行中，并且还确定由操作单元8当前检测的Y坐标是否大于第五行中的边界区域的上端。如果先前的接触区域在第五行中，而且如果由操作单元8当前检测的Y坐标大于在第五行中的边界区域的上端(在步骤S11中为是)，即如果用户手指是在第五行中的区域之间移动的话，则在步骤S12中，依据用于第五行中的上端的边界区域以及依据用于其它端的标准区域确定当前接触的区域。
如果当前区域位于在第一和第五列以及第一和第五行中的区域矩阵四边的边界区域的内部(在步骤S11中为否)，即如果当前区域为在第二到第四列以及第二到第四行中的任意一个区域的话，则控制进入步骤S2，以依据普通区域确定当前区域。每次用户手指在区域之间移动时，重复在步骤S2中的判断处理。
因为如果在用户手指跳过在一列或者一行中的三个或更多区域的情况下、在每次用户的手指移到一个区域时都执行上述判断过程的话，则处理操作可能太慢了，所以，为了确定用户的手指是否接触某一区域，不仅要确定用户手指移到的区域，还要确定在列和行中的边界区域。当然，有可能确定是否将依据边界区域或者标准区域确定用户手指移到的每个区域。
利用这样引入的滞后，有可能防止出现这样的情况由于由操作单元8检测到的坐标波动而使显示在显示单元7上的光标频繁地在区域43之间移动，或者使光标频繁地重复显示和不显示，这些情况尽管不是用户想要的但是仍能够被引起。
下面将描述依据操作单元控制程序125控制操作单元8的另一个处理过程。
上述处理过程用来处理在XY坐标系统中接触操作按钮的用户手指的偏差和波动。造成导致光标被重复地显示和不显示的另一个因素是，在表示用户的手指接触或者不接触操作按钮的检测值中的波动。
依据当前实施例，如上所述，操作单元8基于静电电容改变确定用户的手指是否接触操作按钮。具体地说，操作单元8基于包含在由A/D转换器34d产生的数字信号中的静电电容数值(以下简称为“Z值”)，检测用户的手指靠近操作单元8的程度，即用户的手指是否接触操作按钮。如果Z值等于0(Z＝0)，则操作单元8确定用户手指没有接触操作按钮，而且如果Z值在0＜Z≤63的范围之内，则确定用户的手指接触操作按钮。然而，当操作单元8整体带电时，即使用户的手指没有接触操作按钮，Z值也未必等于0。
依据当前实施例，操作单元控制程序125使Z值是可调的。具体地说，为该Z值建立阈值，而且如果Z＜15到18，则确定用户的手指没有和操作按钮接触，而且如果Z≥15到18，则确定用户的手指接触操作按钮。利用这个方案，即使当操作单元8整体带电时，操作单元8也能够稳定地检测用户的手指是否和操作按钮接触，以便光标能够稳定地显示在显示单元7上。
然而，即使建立了上述阈值，操作单元8也可能受周围部分的影响，或者例如由于老化而本身发生变形，这降低了在操作单元8的四边附近检测它和用户手指的接触的灵敏度。因此，操作单元8可能把Z值检测为一个更低的值。在这种情况下，即使例如当用户的手指接触接近操作单元8的中心的操作按钮时，在显示单元7上显示光标，但当用户的手指移到接近操作单元8的四边的操作按钮时，光标也未必会显示在显示单元7上，由此导致光标被重复地显示和不显示。
依据当前实施例，操作单元控制程序125以某个时间间隔测量Z值，并且如果Z值等于或者小于阈值连续预置次数的话，则确定用户的手指没有接触操作按钮。例如，如果操作单元控制程序125以10毫秒的时间间隔测量Z值，则如果Z值等于或者小于阈值连续六次的话，操作单元控制程序125确定用户的手指没有接触操作按钮。使用六次计数，是因为人手指的自然波动不会引起在短于60毫秒的周期中的偏差。
操作单元控制程序125在每个都用于确定Z值是否连续六次等于或者小于阈值的多个周期中，确定用户的手指是否接触操作按钮。如果确定用户手指没有接触操作按钮的次数，以下简称为“Z计数器”，超过一个预置最大值，例如2，则操作单元控制程序125确定用户手指没有接触操作按钮。
图28显示了用于依据上述处理过程确定用户手指没有接触的序列。图28中的术语“先前”或者“之前”用于指在用于确定Z值是否连续六次等于或者小于阈值的周期中的出现。
如图28所示，在步骤S13中，操作单元控制程序125通过在一个用于确定Z值是否连续某些次、例如六次等于或者小于阈值的周期中检测Z值，来检测用户的手指是否没有接触操作按钮。如果检测到用户的手指接触了操作按钮(在步骤S13中为否)，则操作单元控制程序125在步骤S14中初始化Z计数器。
如果检测到用户的手指没有接触操作按钮(在步骤S13中为是)，则操作单元控制程序125在步骤S15中确定用户的手指是否先前已经接触了一个操作按钮(在检测到用户的手指没有接触操作按钮之前)。如果用户的手指先前已经接触了操作按钮(在步骤S15中为是)，则操作单元控制程序125在步骤S16中把Z计数器加1。然后，操作单元控制程序125在步骤S17中确定Z计数器是否超过预置最大值。如果用户手指先前没有接触操作按钮(在步骤S15中为否)，则控制也进入步骤S17，以确定Z计数器是否超过预置最大值。
如果Z计数器没有超过预置最大值(在步骤S17中为否)，则操作单元控制程序125在步骤S18中把用户手指保持在先前状态。具体地说，如果用户手指先前已经接触了操作按钮，则操作单元控制程序125保持用户的手指和该操作按钮接触，而且如果用户的手指先前没有和操作按钮接触，则操作单元控制程序125保持用户的手指不和该操作按钮接触。如果Z计数器超过了预置最大值(在步骤S17中为是)，则在步骤S19中，操作单元控制程序125初始化Z计数器，并且认为用户的手指没有和操作按钮接触。在用户的手指被认为是没有和操作按钮接触之前，控制从结束返回到步骤S13，以重复上述的处理过程。
依据上述处理过程，建立阈值以确定用户手指是否接触操作按钮。如果基于Z计数器检测到用户的手指没有接触操作按钮预定次数，例如两次，则认为用户手指不是第一次接触操作按钮。用这样的方式，防止光标频繁地重复在显示单元7上显示和不显示。
依据当前实施例，通过上述使用多项式逼近的处理过程、使用滞后的处理过程、或者使用Z计数器的处理过程，消除了易于取决于由用户手指接触的区域、用户手指移动的时间、以及由操作单元8本身产生的噪声所引起的检测值偏差，这允许便携式电子设备1在保持便携式电子设备尺寸小的同时准确地反映用户的输入操作。上述处理过程可以由便携式电子设备1以任何期望的组合执行。
本发明不局限于上述实施例的细节，而且可以在其中做出各种变化和修改。
例如，在上述实施例中，在多项式逼近处理过程中转换了X和Y坐标。然而，可以这样执行多项式逼近处理，以便使X和Y坐标相互依赖。依据这样的修改，具体地说，使用下述线性多项式表示转换后的坐标X＝ax+by+cY＝dx+ey+f，以及使用下述二次多项式表示转换后的坐标x＝ax2+by2+cxy+dx+ey+fY＝gx2+hy2+ixy+jx+ky+1如图19所示，因为用户的手指从操作单元8的右下角开始接触操作按钮，所以在操作单元8的上部分和下部分中X坐标经受大的偏差，而且在操作单元8的上部分中Y坐标的偏差随着X坐标变得越大而趋于变得越大。因为这样的坐标偏差取决于X和Y坐标，所以如果考虑到这样的趋势则能够更准确地执行多项式逼近处理。
可以使用极坐标(R，Θ)表示坐标(X，Y)。此外，上述坐标系统可以事先由上述多项式的逆函数变换为新的坐标系统，而且由上述检测装置检测到的坐标可以直接用作转换后的坐标。因为事先生成了新的坐标系统，所以可以减少所需要的处理操作量。如果使用高次多项式，则这个优点本身就显现了。
在上述实施例中，操作单元8包含静电触摸垫设备，用于基于静电电容变化，检测用户手指是否已经接触了操作按钮，并且还检测由用户手指接触的位置的坐标。但是，操作单元8可以包含压敏触摸垫设备，用于基于由用户手指施加的压力，检测用户手指是否已经接触了操作按钮，并且还检测由用户手指接触的位置的坐标。
依据说明的实施例的操作单元8能够在XY坐标系统的X轴方向检测从0到1023的值，而且在XY坐标系统的Y轴方向检测从0到767的值。依据某些触摸垫设备规范，上述范围可以具有彼此接近的最大和最小值。在这样的情况下，如果x坐标偏离了最小值0，则操作单元8还可以检测到最大值1023，因此可以检测到用户手指与第一列中区域和第五列中的区域接触，结果是在显示单元7上显示的光标可能不是令人期望地在那些区域之间跳动。
为了解决上述问题，把操作单元8调整为使接近最大和最小值的值无效，以减少将会检测到异常值的可能性。具体地说，最小x坐标值0被设置为从+60到70的范围，而且最大x坐标值1023被设置为从953到963的范围(比1023小60到70)。利用这些最小和最大值设置，当检测到的坐标偏离最小值或者最大值时，显示光标的不必要的跳动被最小化了。
但是，因为无效值的范围不能太大，所以不管有没有上述的预防处理过程，显示的光标仍然可能跳动。依据一种解决方案，当检测到x和y坐标已经从第一列跳到第五列或者从第一行跳到第五行时，忽略第一次跳跃，并且在其起始位置显示光标，而使第二次跳跃有效。这个解决方案基于下列假定如同使用Z计数器的上述处理过程一样，人的手指不会在例如60毫秒或者更短的周期内从第一列跳到第五列。如果用于检测用户手指接触区域坐标的单元过程是10毫秒，则当连续六次、即连续在六个单元过程中检测到用户手指保持在相同区域中时，确定用户手指第一次接触该区域，在这之后，确实检测到在两个每个都具有60毫秒、即每个都具有六个单位过程的周期内，用户的手指保持在相同的区域中，这表明没有出现偏移或者噪声，在显示的光标中反映该检测到的坐标。
图29显示了这样一个用于消除在区域之间跳跃的序列。在图29中，术语“位置”是指在以五行五列布置的区域当中由用户手指接触的区域。术语“先前位置”是指在60毫秒的周期中第一次检测到的位置，而且术语“当前位置”是指在紧挨着上述60毫秒周期的周期中检测到的位置。术语“真实位置”是指没有在显示单元7上被显示为一个实际光标、但是被暂时存储在便携式电子设备1、例如RAM109中的位置。
在步骤S21中，操作单元控制程序125在以五行五列布置的区域当中，初始化一个先前位置和一个真实位置。然后，在步骤S22中，操作单元控制程序125确认Z计数器，以确定用户的手指当前是否正接触操作单元8。如果用户的手指当前正接触操作单元8(在步骤S22中为是)，则在步骤S23中操作单元控制程序125获取当前位置。
然后，在步骤S24中，操作单元控制程序125确定用户的手指先前是否和操作单元8接触。如果用户的手指先前接触了操作单元8(在步骤824中为是)，则在步骤S25中，操作单元控制程序125计算在x和y方向中、在先前和当前位置之间的移动距离。在步骤S26中，操作单元控制程序125确定任意一个在x和y方向计算的移动距离是否超过预定值，该预定值可以是沿x方向在第一和第五列之间的距离，或者沿y方向在第一和第五行之间的距离。
如果用户手指先前没有接触操作单元8(在步骤S24中为否)，或者如果移动的距离没有超过预定值(在步骤S26中为否)，则在步骤S28中，操作单元控制程序125在对应于当前位置的在显示单元7上的区域43中显示光标，并且初始化真实位置。
如果移动距离超过了预定值(在步骤S26中为是)，则在步骤S27中，操作单元控制程序125确定先前设置的真实位置和当前位置是否彼此相同，即当前是否又检测到先前设置的真实位置。如果先前设置的真实位置和当前位置彼此相同(在步骤S27中为是)，则操作单元控制程序125确定正确地且无噪声或者偏差地检测了坐标。操作单元控制程序125然后进入步骤S28，以在对应于当前位置的显示单元7上的区域43中显示光标，并且初始化真实位置。
如果用户的手指当前没有接触在操作单元8上的任何位置(在步骤S22中为否)，或者如果用户手指没有接触在操作单元8上的任何位置(从步骤S21开始)，则操作单元控制程序125不在显示单元7上显示任何光标。如果检测到虽然用户手指已经接触了在操作单元8上的一个位置，但是用户手指当前没有接触任何位置，则在步骤S29中，操作单元控制程序125确定先前检测的值是由噪声或者坐标偏移所导致的，并且初始化先前设置的真实位置，以及在显示单元7上显示先前的位置作为表示当前位置的光标。
依据上述处理过程，如果检测到的位置超过预定值，在内部保持它作为真实位置，而且如果在下一周期中检测到作为当前位置的值的话，则当真实位置和当前位置彼此相同时，确定正确地检测到当前位置。如果移动的距离没有超过预定值，则也确定正确地检测到当前位置。
如上所述，如果在第一周期中检测到异常的移动距离，则忽略它，而且除非在第二周期中检测到和该异常移动距离相同的移动距离，否则确定它为噪声或者偏移。用这样的方式，防止以用户不想要的方式显示光标。
在上述处理过程中，可以把预定值设置为期望的值。因此，该处理过程不仅适用于防止从第一列(第一行)到第五列(第五行)的跳跃，也适用于防止在一个较小距离、例如从第一列到第三列上的跳跃。具体地说，建立人手指能够移动的最大距离，而且如果操作单元8检测到移动距离超过了最大距离，则使该移动的距离无效，或者只有当多次检测到该移动距离时才使它有效。该处理过程通常也可应用于一般的触摸垫设备，用于如果移动的距离超过最大距离的话，则使在其上的移动距离无效，并且防止该移动距离被显示在其上，或者如果检测到该移动距离多次的话则使它有效。
本领域技术人员应当理解在所附权利要求或它们的等效含义的范围之内，取决于设计要求及其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合以及变化。
权利要求
1.一种便携式电子设备，包含被分成至少第一区域和第二区域的操作表面，用于通过第一区域和第二区域中的每一个输入用户的操作动作；检测装置，用于检测用户的手指何时接触所述操作表面；设置装置，用于设置被布置在所述第一和第二区域中的每一个之外并且围绕所述第一和第二区域中每一个的第一假定区域边框；以及控制装置，用于在保持用户的手指和所述第一区域接触期间，当用户将用户的手指从所述第一区域移动到和其相邻的所述第二区域时，只要所述检测装置正检测到用户手指和所述第二区域以及围绕所述第一区域的第一假定区域边框都接触，就控制所述检测装置认为所述用户的手指和所述第一区域接触。
2.如权利要求1所述的便携式电子设备，进一步包含在外围围绕所述操作表面布置并且大致上和所述操作表面齐平的外围区域；以及布置在所述操作表面上靠近所述外围区域的第三区域，所述第一假定区域边框由所述设置装置设置为在所述第三区域之外并且围绕它；其中所述检测装置能够检测所述用户的手指与所述外围区域的接触，所述便携式电子设备进一步包含用于执行下列功能的装置在保持用户的手指和所述第三区域接触期间，当用户将用户的手指从所述第三区域移动到所述外围区域时，只要所述检测装置正检测到用户手指和所述外围区域以及围绕所述第三区域的第一假定区域边框都接触，就控制所述检测装置认为所述用户的手指和所述第三区域接触。
3.如权利要求2所述的便携式电子设备，进一步包含用于设置相对于所述外围区域沿着所述第三区域的边界的第二假定区域边框的装置；以及用于执行下列功能的装置在保持用户的手指和所述外围区域接触期间，当用户将用户的手指从所述外围区域移动到所述第三区域时，只要所述检测装置正检测到用户手指和所述第三区域以及第二假定区域边框都接触，就控制所述检测装置认为所述用户的手指不和所述第三区域接触。
4.如权利要求2所述的便携式电子设备，其特征在于所述第三区域包含第四区域和靠近所述第四区域的第五区域，所述便携式电子设备进一步包含用于执行下列功能的装置在保持用户的手指和所述外围区域以及所述第四区域的第一假定区域边框接触期间，当用户将用户的手指从所述第五区域移动到所述第五区域的第一假定区域边框时，控制所述检测装置认为所述用户的手指从所述第四区域移动到所述第五区域。
5.如权利要求1所述的便携式电子设备，进一步包含用于测量用户的手指从所述第一区域移动到所述第二区域所需要的时间的装置；其中，所述控制装置具有用于执行下列功能的装置如果测量的时间等于或者大于预定时间的话，则认为用户的手指没有从所述第一区域移动到所述第二区域。
6.一种控制输入动作的方法，包含步骤相对于用于输入用户操作动作的操作表面的至少第一区域和第二区域中的每一个，检测用户手指与所述操作表面的接触；设置被布置在所述第一和第二区域中的每一个之外并且围绕所述第一和第二区域中每一个的第一假定区域边框；以及在保持用户的手指和所述第一区域接触期间，当用户将用户的手指从所述第一区域移动到和其相邻的所述第二区域时，只要检测到用户手指和所述第二区域以及围绕所述第一区域的第一假定区域边框都接触，就认为所述用户的手指和所述第一区域接触。
全文摘要
本发明公开了一种便携式电子设备和相应的控制输入操作的方法。所述便携式电子设备包含被分成至少第一区域和第二区域的操作表面，用于通过第一区域和第二区域中的每一个输入用户的操作动作；检测装置，用于检测用户的手指何时接触所述操作表面；设置装置，用于设置被布置并且围绕在所述第一和第二区域每一个之外的第一假定区域边框；以及控制装置，用于在保持用户的手指和所述第一区域接触期间，当用户将用户的手指从所述第一区域移动到和其相邻的所述第二区域时，只要所述检测装置正检测到用户手指和所述第二区域以及围绕所述第一区域的第一假定区域边框都接触，就控制所述检测装置认为所述用户的手指和所述第一区域接触。
文档编号G06F3/02GK1983147SQ20061015676
公开日2007年6月20日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者杉本佳代, 佐藤真 申请人:索尼株式会社