CN102265242A - 在移动设备上使用运动处理来控制和访问内容 - Google Patents

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Abstract

各种实施方式提供了能够根据感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度来促进与手持式电子设备的相互作用的系统和方法。在一个方面，手持式电子设备包括提供显示能力的子系统；一组运动传感器，所述运动传感器感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度；以及子系统，所述子系统能够根据从运动传感器中的至少一个获取的运动数据来促进与设备的相互作用。

Description

在移动设备上使用运动处理来控制和访问内容
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年10月29日提交的、题为“Methods of ControllingContent Using Motion Processing on Mobile Devices”的第61/109,356号美国临时申请的权益；
本申请是于2007年1月5日提交的、题为“Method and Apparatus forProducing a Sharp Image from a Handheld Device Containing a Gyroscope”的第11/649,936号(IVS-110/4078P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2007年6月2 1日提交的、题为“Vertically Integrated 3-axisMEMS Accelerometer with Electronics”的第11/766,776号(IVS-113/4236P)号美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2007年7月6日提交的、题为“Integrated Motion ProcessingUnit(MPU)with MEMS lnertial Sensing and Embedded Digital Electronics”的第11/774,488号(IVS-111/3872P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2007年12月10日提交的、题为“Vertically Integrated 3-axisRotational MEMS Accelerometers with Electronics”的第11/953,762号(IVS-114/4357P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2008年2月5日提交的、题为“Dual Mode Sensing forVibratory Gyroscope”的第12/026,493号(IVS-117/4404P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2008年4月21日提交的、题为“Interfacing ApplicationPrograms and Motion Sensors of a Device”  的第12/106,921号(IVS-119/4360P)美国专利申请的部分继续申请，其要求于2008年1月18日提交的、题为“Motion Sensing Application Interface”的第61/022,143号美国临时申请的权益；
本申请是于2008年5月8日提交的、题为“Wafer Scale Chip Packagingof Vertically Integrated MEMS Sensors with Electronics”的第12/117,264号(IVS-115/4286P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2008年9月12日提交的、题为“Low Inertia Frame forDetecting Coriolis Acceleration”的第12/210,045号(IVS-123/4605P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2008年9月24日提交的、题为“Integrated Multiaxis MotionSensor”的第12/236,757号(IVS-120/4483P)美国专利申请的部分继续申请；
本申请是于2008年10月15日提交的、题为“Mobile Devices withMotion Gesture Recognition”的第12/252,322号(IVS-124/4606P)美国专利申请的部分继续申请，其要求于2008年1月18日提交的、题为“MotionSensing Application Interface”的第61/022,143号美国临时申请的权益；
本申请是于2009年3月4日提交的、题为“Controlling And AccessingContent Using Motion Processing On Mobile Devices”的第12/398,156号(IVS-126/4817P)美国专利申请的部分继续申请；
所有这些申请以引用的方式完整地并入本文。
背景技术
手持式电子设备被用于广泛的应用和环境中。诸如移动电话、数字照相机和数字摄影机、手持式音乐和媒体播放器、便携式视频游戏设备和控制器、移动互联网设备(MID)、个人导航设备(PND)和其它手持式设备等设备的普遍存在表明了这些类型的设备的普及以及对这些类型的设备的期望。然而，由于设备的较小尺寸，因此对手持式设备的多种功能的控制可能通常难以操作或使用不便。例如，具有按钮输入或触摸屏的手持式设备通常需要高效地使用用户的两只手以及当用户操作设备时用户的密切关注。
诸如惯性传感器型的加速度计或陀螺仪等运动传感器可以在手持式电子设备中使用。加速度计可以用于测量线性加速度，而陀螺仪可以用于测量移动的手持式电子设备的角速度。运动传感器的市场包括移动电话、视频游戏控制器、个人数字助理(PDA)、移动互联网设备(MID)、个人导航设备(PND)、数字照相机、数字摄影机、远程控制装置等等。例如，移动电话可以使用加速度计来检测设备在空间中的倾斜，其中所述设备在空间中的倾斜允许在与该倾斜对应的方向上显示视频图像。视频游戏操纵台控制器可以使用加速度计来对被用于给游戏提供输入的人工控制器的运动进行检测。图像和视频稳定性是甚低端或中端的数字照相机的一个重要特征，其中，透镜或图像传感器被移动以补偿由陀螺仪测量到的手抖动。全球定位系统(GPS)和基于位置的服务(LBS)应用依赖于确定设备的精确位置，并且当GPS信号被衰减或不能得到、或者为了提高GPS位置查找的精度时，通常需要运动传感器。
很多现有的手持式电子设备趋于仅使用非常基本的运动传感器，例如，具有“峰值检测”或稳态测量的加速度计。例如，当前的移动电话使用加速度计来确定设备的倾斜，其中所述设备的倾斜可以使用稳态重力测量来确定。对于将需要具有精确的定时能力的陀螺仪或其它应用的较复杂的应用而言，这种简单的确定可能是不被接受的。在陀螺仪未包含在设备中的情况下，未可靠地感测到设备的倾斜和加速度。此外，设备的运动不总是线性的或者平行于地面，并且很多当前的设备通常将不会精确地感测到其它类型的运动。因此，现有设备在其运动感测能力方面受到限制，并且在它们如何使用运动感测来实现设备的功能和控制方面受到限制。
各种设备、系统和应用(可以或可以不与本文中的发明有关)试图利用运动传感器检测，其包括游戏设备、移动电话和具有军事应用的设备。大量工业部门已经发展为从部件设计者到终端设备制造商以及软件开发商设计并制造这种设备、系统和应用。然而，当前技术发展水平仍然受到运动感测的精度的限制，其中所述运动感测可以经由集成到单个设备中的现有运动传感器来实现，并且已知的实现不足以用作用于开发具有集成的运动传感器的手持式设备的平台，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的视觉内容的访问。
例如，复杂的惯性测量单元(IMU)设备已经被设计为包括沿着三个陀螺仪轴、三个加速度计轴和三个指南针轴的运动感测。通常，这些设备已经是相当大的设备，不适合于直接面向终端用户的手持式应用，而是被部署在工业或军事环境中。例如，IMU已经被并入环绕地球轨道的卫星中，这需要相对于面向地球的天线和其它通信系统保持特定的方向。
用于终端应用的其它设备试图减小形状因子同时包含运动传感器。例如，(除了检测位于显示器附近的光源之外)一些设备可以包含沿着三个加速度计轴的运动感测，以有助于用户与视频游戏的相互作用。最近提出的一种改进是用于Nintendo
Figure BPA00001392099000041
Wii
Figure BPA00001392099000042
RemoteTM游戏远程控制的附件并且记为Motion Plus，其是插入到Wii遥控器中的独特的附加设备，并且添加能够检测沿着三个陀螺仪轴的运动的一组传感器(这些传感器是由本专利的受让人InvenSense制造的)。Motion Plus与Wii遥控器结合产生复合设备，所述复合设备可以感测沿着组合的三个陀螺仪轴和三个加速度计轴的运动。
与军事设备和应用有关的细节通常不是公知的，并且这也适用于运动感测技术。在这一点上(虽然这实际上无论如何并非是真的)进行如下假设是合理的，即，在军事应用中使用的最先进的个人头戴式视觉显示器(例如，可能是头盔的组成部分的、包括电子显示器的复杂的眼镜或护目镜)可以包括能够检测沿着三个陀螺仪轴和三个加速度计轴的运动的运动传感器。然而，如果这种应用存在，那么在这种应用中实现陀螺仪与加速度计的有效集成是不太可能的。此外，通过这种军事头戴式视觉显示器，经由诸如图标选择、菜单选择或列表滚动等设备的运动，与手持式设备上的应用的很多相互作用将是不切实际的或者不可能的(例如，摇动电话以激活特征是可行的，但是摇动头以在头戴式视觉显示器上实现相同的结果是不可行的)。因此，这些军事设备不用作用于开发具有运动传感器的手持式设备的良好平台，其中，所述手持式设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的视觉内容的访问。没有公司试图将这些军事系统修改为这种通信手持式设备，并且实际上这种修改将是不适当的、违反直觉的并且经济上不合算的。
已经将额外的设备和部件引入到提供加速度计和传感器的各种程度的集成的市场上，但是这些额外设备和部件都没有针对足够的精度来提供3轴陀螺仪和3轴加速度计运动传感器，并且都没有用作用于下一代手持式移动设备的适当的构件。这些设备和部件的实施例包括AKM公司推向市场的运动感测部件(其包括三个加速度计和三个指南针传感器)、无线鼠标、指示器设备和由Movea公司和/或Gyration公司推向市场的媒体远程控制器(其表现为包括三个加速度计和两个陀螺仪)、各种移动电话(其目前包括三个加速度计)、便携式视频游戏附加的附件、照相机和摄影机(其可以包括多达两个陀螺仪以用于图像稳定性的目的，并且如果照相机和摄影机还包括硬盘驱动器，则它们还可能包括一到三个分离的加速度计)以及导航系统(其可以包括多达两个陀螺仪和三个加速度计)。上面引用的加速度计和陀螺仪的数量是基于当前可用的公共信息来估计的。
具有加速度计和陀螺仪的一些设备可以将一组加速度计和一组陀螺仪分成两个不同的单元。两组传感器可以位于彼此相距较远的位置处，这在两组传感器之间引入空间分隔，从而使得统一标准的运动检测更加困难且更不准确。此外，两组传感器可以取决于经由两个不同的单元之间的接口的通信，这可以使来自加速度计和陀螺仪的数据的同步更加困难和不准确。
一些设备也不集成允许与游戏直接相互作用的显示子系统(无论是实际的显示器或者能够实质上产生要在外部设备上显示的图像的逻辑)。因此，这些设备不会用作用于开发具有集成的运动传感器的手持式设备的良好平台，其中，所述手持式设备有助于个人通信并且提供对图解数据的访问，例如，具有集成的或外部显示器的移动电话。
美国专利申请US20090066637A1公开了包括“各种陀螺仪和加速度计”并且在集成屏幕上显示地图的手持式设备。设备的运动被用于修改地图的视场。导航辅助设备未公开加速度计和陀螺仪的任何特定的集成或者任何特定的个人通信功能。此外，US20090066637A1的设备不适合于或者意于促进用户与地图上的内容的相互作用。因此，US20090066637A1未公开并且未提出对开发包括一组紧密集成的加速度计和陀螺仪运动传感器的手持式设备的任何期望或方法，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的广泛的视觉内容的访问。
美国专利申请US20080034321A1公开了包括运动传感器并且允许用户控制诸如视频流等显示在被集成到设备中的屏幕上的某些内容的手持式设备。该设备包含在某些特定的电子电路配置中实现的加速度计(参见图1和图11)。US20080034321A1表现为设想针对总共三个加速度计的多达两个额外加速度计(参见第[0097]段)和陀螺仪(作为加速度计的替换或者作为以某种方式与加速度计结合的传感器-参见第[0099]段)的引入。US20080034321A1未公开可以如何将陀螺仪引入该申请中公开的手持式设备的任何结构细节，并且未设想一个或多个加速度计与陀螺仪之间的任何紧密集成。因此，US20080034321A1未公开并且未提出对开发包括了一组紧密集成的加速度计和陀螺仪运动传感器的手持式设备的任何期望或方法，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的广泛的视觉内容的访问。
美国专利申请US20060279542A1公开了允许用户经由设备的移动来操纵集成屏幕上显示的地图的手持式设备。US20060279542A1提出可以由用户操纵的额外内容，例如，其它类型的图像和文档页面。根据US20060279542A1，设备可以包括多达三个加速度计，或者可能包括“一个陀螺仪和一个加速度计配置”(参见第[0038]段)。结合图14，US20060279542A1公开了运动传感器优选地被安装在设备的背面上，明显地在设备的外表面上(参见第[0046]段)。US20060279542A1公开了将加速度计和陀螺仪用作手持式设备的运动传感器，具体地说，具有近似1cm的侧边的陀螺立方体和多达三个加速度计(参见第[0059]段)。US20060279542A1未公开可以如何将陀螺仪和加速度计并入手持式设备的任何结构细节，并且未设想一个或多个加速度计与一个或多个陀螺仪之间的任何紧密集成。因此，US20060279542A1未公开并且未提出对开发包括了一组紧密集成的加速度计和陀螺仪运动传感器的手持式设备的任何期望或方法，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的广泛的视觉内容的访问。
PCT专利申请WO03001340A2公开了包括运动传感器并且可以用于解释某些用户姿态的手持式设备。根据WO03001340A2，在可以执行姿态识别之前，WO03001340A2的设备必须必要地执行分类步骤，所述分类步骤根据广泛的标准来将姿态数据分配到多个预定类中的一个(参见第5页的第30至34行)。WO03001340A2中公开的设备中包含的运动传感器可以包括多达三个加速度计和多达三个陀螺仪(参见第7页第16至19行)。WO03001340A2的图5示出了作为分立的且独立的传感器的各种运动传感器。WO03001340A2未公开可以如何将陀螺仪和加速度计并入手持式设备的任何结构细节，并且未设想一个或多个加速度计与一个或多个陀螺仪之间的任何紧密集成。因此，WO03001340A2未公开并且未提出对开发包括了一组紧密集成的加速度计和陀螺仪运动传感器的手持式设备的任何期望或方法，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的广泛的视觉内容的访问。
美国专利申请US20030231 189A1公开了使用运动传感器来允许用户操纵集成屏幕上显示的内容的手持式设备。US20030231 189A1中公开的运动传感器可以包括一个或多个加速度计以及一个或多个陀螺仪。US20030231 189A1未公开可以如何将陀螺仪和加速度计并入手持式设备的任何结构细节，并且未设想一个或多个加速度计以及一个或多个陀螺仪之间的任何紧密集成。因此，US20030231 189A1未公开并且未提出对开发包括了一组紧密集成的加速度计和陀螺仪运动传感器的手持式设备的任何期望或方法，其中，设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的广泛的视觉内容的访问。
根据发明人的研究，包括运动传感器、提供移动电话的功能、并且促进用户与由设备提供的或通过设备提供的视觉内容的相互作用的复杂的手持式设备将需要特别适合于使用设备的运动感测能力的图形用户界面。已经在现有技术中引入了传统的计算机图形用户界面的各种扩展和修改。例如，美国专利申请US20090037848AI公开了将各种对象与这些对象之间的关系的图形表示一起显示的图形用户界面(例如，参见图2，其显示了企业对象以及这些企业对象之间的图形关系)。诸如US20090037848AI中公开的系统和方法等现有的系统和方法未提供用于开发具有集成的运动传感器的手持式设备的良好平台，所述手持式设备有助于个人通信并且提供对可由设备使用或者可通过设备使用的视觉内容的访问。
明确的结论是，这些设备或部件都不能检测沿着三个陀螺仪轴和三个加速度计轴的运动，同时都不能用作用于开发适合于个人通信的手持式设备的良好平台。此外，清楚的是，这些设备或部件都未在单个模块中实现加速度计与陀螺仪的任何有效集成，并且现有技术没有以任何明显的方式提出或者以其它方式直接促进这种集成。
发明内容
本申请的发明涉及使用运动处理来与手持式电子设备和内容相互作用。在一个方面，手持式电子设备包括提供显示能力的子系统、感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度的一组运动传感器、以及能够基于从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用的子系统。
在另一方面，手持式电子设备包括连接到设备的显示器，以及感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度的一组运动传感器，其中，运动传感器被集成到单个模块中。该设备还包括能够基于从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用的子系统。
在另一方面，存储介质包括软件程序，所述软件程序能够在手持式电子设备上运行。该设备包括提供显示能力的子系统和感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度的一组运动传感器。软件应用能够根据从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用。
在另一方面，一组运动传感器感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度，其中，运动传感器能够集成到手持式电子设备中。该设备包括提供显示能力的子系统以及能够根据从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用的子系统。
在另一方面，手持式电子设备包括提供显示能力的子系统、运动功能触发器、感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度的一组运动传感器、以及子系统。该系统能够根据从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用。
所描述的发明的各个方面包括允许精确的运动数据感测的手持式电子设备，其中所述精确的运动数据感测允许手持式设备的功能的鲁棒的、直觉的且精确的控制。各个方面允许用户使用设备的运动来容易地访问和控制电子设备功能。
附图简述
图1是适合于由本发明使用的运动感测手持式设备的一个实施例的透视图；
图2是适合于由本发明使用的运动感测系统的一个实施方式的框图；
图3A至图3E是能够使用设备运动来选择的元素(element)的显示的实施例的示意图；
图4A至图4C是使用设备运动在显示器上执行平移和缩放的示意图；
图5A至图5D是使用设备运动来操作被显示的地图的示意图；
图6A至图6B是使用设备运动来滚动被显示元素的示意图；
图7A至图7C是适用于使用设备运动来操纵被显示元素的运动姿态的示意图；
图8A至图8C是指示图像显示将如何基于设备运动来改变的被显示的图像旋转的示意图；以及
图9A至图9C是示出了用于手持式电子设备的运动感测系统的一部分的实施方式的框图。
详细描述
本发明大体上涉及运动感测设备，具体地说，本发明涉及使用运动处理来与移动设备和内容进行相互作用。提供下面的描述，以使本领域普通技术人员能够实施并使用本发明，并且下面的描述提供在专利申请及其要求的上下文中。对于本领域技术人员而言，对本文所描述的优选的实施方式及一般原理和特征的各种修改将是明显的。因此，不意味着将本发明限制于所示的实施方式，而是与本文所描述的原理和特征的最广范围相一致。
本文所描述的本发明的各个方面通过使用设备运动来控制设备的功能，提供了手持式电子设备的增强功能。使用设备的运动来对设备进行控制可以允许更容易且更快速地对这些功能进行控制，并且减小由于使用诸如触摸屏、按钮、开关等的物理元件而对设备造成的磨损。
图1是适合于由本文所描述的本发明的各个方面使用的运动感测手持式设备10的一个实施例的透视图。设备10可以由用户的一只或多只手持有以被操纵，并且设备10可以包括如下所述的各种不同的功能。本文所使用的术语“包括(include)”、“包括(including)”、“例如”、“比如”及其变体并不旨指限制性的术语，而是旨在使“非限制性的”术语遵循。在所示的示例性的实施方式中，设备10可以包括显示屏16a和物理按钮6。此外，一些实施方式可以在设备10的一侧或两侧上包括一个或多个按钮8和9，例如，用户可以按压和/或控制这些按钮以允许在不同的操作模式下输入运动姿态从而改变设备的不同状态，如下面更详细描述的。可以使用设备的其它实施方式，并且这些实施方式可以包括不同的和/或额外的输入设备和输出设备，如下面参照图2描述的。
根据本发明的一个方面，用户可以在空间中移动设备10，并且该移动是由设备的运动传感器检测的，如下面详细描述的。本文提及的设备10的旋转可以包括关于各个旋转轴的俯仰(pitch)、滚动(roll)或偏航(yaw)，如图1所示。在其它实施方式中，可以对这些轴进行不同地定义。此外，可以沿着线性轴x、y和z进行线性移动。此外，可以在设备上的适合于设备10使用的硬件和软件的各个不同的位置处定义这些轴(例如，相对于图1所示的轴来进行位移或旋转，或者以其它方式变换为其它坐标系统(无论直角坐标、极坐标还是其它坐标))。
图2是适合于由本发明的各个方面使用的设备10或运动感测系统的一个实施例的框图。设备10可以实现为设备或装置，例如，可以由用户在空间中移动并且其在空间中的移动和/或方向可以因此被感测的手持式设备。例如，这种手持式设备可以是移动电话(例如，蜂窝电话、在本地网络上运行的电话或者任何其它电话手机)、有线电话(例如，用电线连接的电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏机、视频游戏控制器、导航设备、移动互联网设备(MID)、个人导航设备(PND)、数字照相机、数字摄影机、双目镜、长焦镜头、便携式音乐、视频或媒体播放器、远程控制器或其它手持式设备、或者这些设备中的一个或多个设备的组合。在一些实施方式中，设备10是完备的设备，除了输入设备以外，设备10还包括其自己的显示器和其它输出设备。在其它实施方式中，手持式设备10仅能与诸如台式计算机、电子桌面设备、服务器计算机等非便携式设备结合起来作用，这些非便携式设备可以例如经由网络连接与可移动的或手持式设备10进行通信。该设备能够经由使用任意类型的基于有线的通信协议(例如，串行传输、并行传输、基于分组的数据通信)的有线连接、无线连接(例如，电磁辐射、红外线辐射或其它无线技术)或者一个或多个有线连接与一个或多个无线连接的组合来进行通信。
设备10包括应用处理器12、存储器14、接口设备16、运动处理单元20、模拟传感器22和数字传感器24。应用处理器12可以是一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或者运行设备10或者与设备10的功能有关的其它应用的软件程序的其它处理器。例如，可以提供诸如菜单导航软件、游戏、照相机功能控制、导航软件、和电话或各种其它软件和功能接口等的不同的软件应用。在一些实施方式中，可以在单个设备10上提供多个不同的应用，并且在这些实施方式中的一些实施方式中，多个应用可以在设备10上同时运行。在一些实施方式中，应用处理器在设备10上实现多个不同的操作模式，每个模式允许在设备上使用一组不同的应用并且检测一组不同的姿态。除非另外专门声明，否则本文使用的“一组”项目是指一个项目或者这些项目中的两个或更多个项目的任何组合。
多层软件可以提供在计算机可读介质上，例如，适用于应用处理器12的电子存储器或诸如硬盘、光盘、闪存驱动器等其它存储介质。例如，可以给设备10提供操作系统层，以实时地控制和管理系统资源，启用应用软件和其它层的功能，并且将应用程序与设备10的其它软件和功能结合。运动算法层可以提供运动算法，其中所述运动算法给通过运动传感器和其它传感器提供的原始传感器数据提供低级别的处理。传感器设备驱动器层可以给设备10的硬件传感器提供软件接口。
可以将这些层中的一些或全部提供到处理器12的软件13中。例如，在一些实施方式中，处理器12可以根据来自运动处理单元(MPUTM)20(如下所述)的传感器输入来执行本文所描述的姿态处理和识别。其它实施方式可以允许在MPU 20与处理器12之间划分，适用于所使用的应用和/或硬件的处理，其中，这些层中的一些层(例如，低级别的软件层)可以设置在MPU中。例如，在允许通过MPU 20进行处理的实施方式中，API层可以实现在处理器12的层13中，该层允许在处理器12上运行的应用程序的状态到MPU 20的通信以及API命令(例如，通过总线21)的通信，从而允许MPU 20实现本文所描述的姿态处理和识别中的一些或全部。在第12/106,921号共同未决的美国专利申请中描述了运动检测设备中的API实现的一些实施方式，其中，第12/106,921号共同未决的美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
设备10还包括用于辅助应用处理器12的部件，例如，存储器14(RAM、ROM、闪存等)和接口设备16。接口设备16可以是给用户提供输入和/输出的各种不同设备中的任意一种设备，例如，显示屏、音频扬声器、按钮、开关、触摸屏、操纵杆、滑块、旋钮、打印机、扫描仪、照相机、计算机网络I/O设备、其它连接的外围设备等。例如，在很多实施方式中包含的一个接口设备16是用于输出可由用户观看的图像的显示屏16a。存储器14和接口设备16可以通过总线18耦合到应用处理器12。
设备10还可以包括运动处理单元(MPUTM)20。MPU是包括运动传感器的设备，其中所述运动传感器可以测量设备10(或其一部分)在空间中的运动。例如，MPU可以测量设备的一个或多个旋转轴以及一个或多个加速度轴。在优选的实施方式中，运动传感器中的至少一部分是惯性传感器，例如，陀螺仪和/或加速度计。在一些实施方式中，执行这些功能的部件被集成到单个组件中。MPU 20可以向诸如I2C或串行外围接口(SPI)总线等接口总线21发送运动传感器数据，其中，应用处理器12也连接到所述接口总线21。在一个实施方式中，处理器12是总线21的控制器或调节器。一些实施方式可以提供与接口总线21相同的总线18。
MPU 20包括运动传感器，所述运动传感器包括一个或多个旋转运动传感器(陀螺仪)26以及一个或多个线性运动传感器(加速度计)28。例如，在一些实施方式中，使用惯性传感器，其中，旋转运动传感器是陀螺仪，而线性运动传感器是加速度计。陀螺仪26可以测量安置陀螺仪26的设备10(或其一部分)的角速度。通常可以提供一个到三个陀螺仪，这取决于在特定的实施方式中需要感测的运动。例如，为了增强精度、提高性能或改进可靠性，一些实现可以使用多于三个的陀螺仪。例如，为了控制功率使用或适合于运动处理需要，可以动态地激活或停用一些陀螺仪。加速度计28可以测量安置加速度计28的设备10(或其一部分)的线性加速度。通常可以提供一个到三个加速度计，这取决于在特定的实施方式中需要感测的运动。例如，为了增强精度、提高性能或改进可靠性，一些实现可以使用多于三个的加速度计。例如，为了控制功率使用或适合于运动处理需要，可以动态地激活或停用一些加速度计。例如，如果使用三个陀螺仪26和三个加速度计28，则提供六轴的感测设备，从而在所有六个自由度中提供感测。在具有多于三个的陀螺仪和/或多于三个的加速度计的实施方式中，可以提供额外的自由度(或者感测轴)，和/或可以给六个运动轴中的每一个运动轴提供额外的传感器输入。在一些实施方式中，在MPU 20中使用单芯片的六轴惯性测量单元。在一些实施方式中，可以使用额外的或可选择的类型的转速传感器和/或线性加速度传感器。
在一些实施方式中，可以将陀螺仪26和/或加速度计28实现为微机电系统(MEMS)。例如，可以将三个陀螺仪和三个加速度计集成到MEMS传感器晶片中。其它实施方式可以集成更多或更少的惯性传感器。还可以提供支持硬件，例如，用于来自陀螺仪26和加速度计28的数据的存储寄存器。
在一些实施方式中，MPU 20还可以包括硬件处理器或处理块30。硬件处理块30可以包括逻辑、微处理器或控制器，以在硬件中提供运动传感器数据的处理。例如，在一些实施方式中，可以通过块30来实现运动算法或算法的部分和/或本文所描述的姿态识别的一部分或全部。在这些实施方式中，可以给应用处理器12提供API，以向MPU 20发送期望的传感器处理任务，如上所述。一些实施方式可以提供传感器融合算法，由硬件处理块30执行所述传感器融合算法，以对提供的传感器的所有运动轴进行处理，从而确定手持式电子设备在空间中的移动。一些实施方式可以在块30中包括硬件缓冲器，以存储从陀螺仪26和加速度计28接收的传感器数据。可以在一些实施方式中包括诸如按钮6、8、9或其它控制器等一个或多个运动功能触发器36，以控制到电子设备10的姿态输入，如下面更详细描述的。
在第11/774,488号和第12/106,921号共同未决的美国专利申请中描述了适用于本发明的MPU、集成传感器单元和系统的实例，并且所有这些共同未决的美国专利申请以引用方式整体并入本文。设备10中的MPU 20的适当的实现可以从加利福尼亚的森尼韦尔的Invensense公司获得。
设备10还可以包括其它类型的传感器。模拟传感器22和数字传感器24可以用于提供与设备10所处的环境有关的另外的传感器数据。例如，可以提供诸如一个或多个气压计、指南针或磁力计、温度传感器、光学传感器(例如，照相机传感器、红外线传感器等)、超声波传感器、射频传感器或者其它类型的传感器等传感器。例如，指南针或磁力计传感器可以提供另外一个、两个或三个感测轴，例如，两个水平向量和第三垂直向量。在所示的示例性实现中，数字传感器24可以直接向接口总线21提供传感器数据，而模拟传感器可以向模拟数字转换器(ADC)34提供传感器数据，ADC 34提供数字形式的传感器数据到接口总线21。在图2的实施例中，在MPU 20中提供ADC 34，使得ADC 34可以向MPU的硬件处理30或向总线21提供转换的数字数据。在其它实施方式中，可以在设备10中的其它位置处实现ADC 34。
元素选择
根据本发明的各个实施方式，设备10的运动传感器可以用于控制设备的显示屏16a上显示的一组元素的选择，其中，所述的一组元素是例如一组图标(无论是显示为二维阵列、三维结构、还是能够给用户评论或相互作用提供数据的任何其它方式)、包含一列选项的菜单、一组缩略图、或者可以被显示用于用户评论或相互作用的任何其它元素。也可以使用本文所描述的特征来控制对其它类似的各组离散的元素的选择。可以将具有各种形状和配置的显示对象或区域作为元素进行选择，其包括2-D显示屏上显示的2-D对象或3-D对象。例如，一个或多个立方体、球体、直线形状、刻度盘、表面、背景、显示的对象或区域的各个截面或部分，或者其它显示对象。
图3A至图3F示出了通过图标选择软件应用或在设备上运行的操作系统(为了本文的目的，可以将操作系统视为“软件程序”)呈现在显示屏上的图标的显示的实施例。除了操作系统以外，软件程序还可以包括任何软件应用或功能以及任何操作系统或应用的任何进程、任务、线程或其它方面。手持式设备可以具有运行于其上的一个或多个操作系统，或者如果设备还未被初始化或者如果由硬件、固件或软件应用的任何组合提供传统上与操作系统相关联的功能，则手持式设备不具有操作系统。软件程序可以充分地运行于手持式设备上。可选择地，软件程序可以部分地运行于手持式设备上或者部分地运行于外部系统上。软件程序至少部分地运行于手持式设备上的情况的一个实施例包括运行于手持式设备上的软件程序是较大的软件程序的一部分的实施方式，其中，所述较大的软件程序还包括运行于外部系统上的模块(例如，运行于外部系统上的模块可以支持、补充或者以其它方式提供运行于手持式设备上的软件程序的功能)。
这些外部系统的实施例包括连接到手持式设备的外围部件、连接到手持式设备的消费性设备(例如，电视机、音频和/或视频内容服务器、或者作为在家庭、办公室中建立的或者以其它方式围绕用户的局域网的一部分的、能够由手持式设备访问的任何其它终端用户系统)、连接到手持式设备的服务器(例如，是网络基础设施的一部分的服务器、支持手持式设备可以连接到的无线网络的服务器或可以经由所述无线网络来访问的服务器)、可以给手持式设备提供内容或其它应用支持的任何其它计算机或服务器(例如，可以运行由手持式设备访问的应用的服务器，例如，所述应用是照片共享应用或者允许对音频、视频或在这种服务器上可访问的其它内容进行访问的应用)，或者前述各项的任意组合。
可以提供图标的二维阵列，使得用户可以选择图标中的一个图标，以发起要在设备10上执行的应用。在该实施例中，为了选择图标，用户按下或者以其它方式激活诸如按钮等运动功能触发器，以输入设备的允许选择图标或其它元素并且在空间中旋转设备的选择模式。下面进一步详细讨论运动功能触发器。当旋转设备时，图标选择应用跟踪该设备的移动，并且根据该移动来加亮图标。在一个实施方式中，设备10绕着滚动轴的旋转运动(例如，左右旋转)被用于向左或向右移动加亮指示器，并且绕着俯仰轴的旋转运动(例如，上下旋转)被用于向上或向下移动加亮指示器。在其它实施方式中，绕着或者沿着不同轴的其它设备移动可以用于加亮移动。
在各个实施方式中，也可以在不存在运动功能触发器的情况下，实现与本文结合运动功能触发器的激活所描述的设备的相互作用，或者可以在存在运动功能触发器但是不存在运动功能触发器的激活的情况下，发生与设备的相互作用。
在一些实施方式中，还可以根据运动功能触发器的激活来实现与在本文中未直接参照运动功能触发器所描述的设备的相互作用。
可以以多种方式来实现图标的加亮。例如，该图标可以被显示为大于非加亮的图标，或者，更亮，或者具有不同的明显的颜色。在本实施例中，加亮的图标被显示为大于其它图标，如图3A所示。其它实施方式可以在加亮的图标上显示光标或其它指示器。
根据各个实施方式，视觉指示器(或者，以缩略的形式，“指示器”)是在屏幕上显示以有助于用户与设备的相互作用的人工制品。视觉指示器的实施例包括光标、插入栏、插入点或者可以在图形界面上显示的任何其它指示物或指示器元素。视觉指示器可以用于跟踪显示器上的位置(例如，在窗口中移动的光标)、选择视觉元素、与图标相互作用(例如，选择图标)、执行与图标相关联的操作(例如，打开与图标相关联的文件夹、打开与图标相关联的文件)、启动与图标相关联的应用(例如，启动与图标相关联的电话应用、将电话呼叫安排给与图标相关联的个体、启动照片查看应用以查看与图标相关联的图片)或者执行与图标有关的任何其它活动。
根据各个实施方式，图标可以是可以由显示设备呈现的任何图形制品，其包括文件的表示(例如，照片、其它图形、视频、音频和任何其它多媒体文件)、文件夹、目录、应用、文本、输入界面的按键(例如，字母、数字和图形显示的键盘的其它符号，无论键盘是静态的还是其按键响应于用户操作而动态地改变)、和可以视觉地呈现给用户的任何其它类似的图形表示。
本发明的某些实施方式涉及能够向用户显示的各种“视觉元素”(或者，以缩略的形式，“元素”)。这些视觉元素的实施例包括图标、菜单、菜单栏、窗、窗口栏、框、复选框、链接、超链接、项目列表(例如，歌曲、照片、视频、电子邮件、文本消息)、前述各项的任何组合或子集，以及可以向用户显示以传递信息的任何其它视觉制品。本文参照特定的视觉元素(例如，图标)所描述的各个实施方式也可以应用于其它视觉元素。
在各个实施方式中，与视觉元素的相互作用可以包括加亮视觉元素、移动视觉元素、对一列或一组视觉元素进行重新排序、滚动一列或一组视觉元素、删除或添加视觉元素、将视觉元素转化为不同的视觉元素、或者与这些视觉元素的操纵、激活或其它相互作用相关联的任何其它活动。
在一个实施方式中，加亮形成了一种类型的光标或指示器，其指示将在释放按钮时选择哪一个图标。当已经移动设备使得期望的图标被加亮时，用户释放按钮以选择期望的图标，这通常使设备的一个或多个状态改变和/或使得将在设备上执行一个或多个功能，例如，发起一个或多个相关的应用程序。如果用户决定在控制按钮以后不选择任何图标，则用户可以执行退出运动姿态或者其它退出输入以使设备退出选择模式。例如，用户可以在释放按钮之前摇动电话以输入摇动姿态，从而指示将不选择图标并且退出选择模式。可以在其它实施方式中类似地使用其它运动姿态或控制输入。本文提及的“姿态”或“运动姿态”是设备的运动或一组运动(无论是否是预定义的)，当设备识别该姿态已经发生时，设备的运动或一组运动触发设备的一个或多个相关联的功能(或者改变设备的一个或多个状态，例如，状态或显示的改变、功能的选择、和/或功能或程序的执行或激活)。该运动可以是更复杂的一组运动，例如，摇动或轻拍(tap)或圆周运动，或者该移动可以是设备的简单的轴向移动或者静态的、连续的定位，例如，设备在特定的轴或在特定的角度上的倾斜或定向。相关联的功能可以包括例如在特定的方向上滚动设备的显示屏上显示的列表或菜单、选择和/或操纵显示的选项(按钮、菜单、控制)、给设备的程序或接口提供诸如期望的命令或数据(例如，字符等)等的输入、打开或关闭设备的电源等，其中本文描述了这些相关联的功能的多个实施例。
可以使用一个或多个启发和/或算法来执行运动姿态识别，其中，所述启发和/或算法解释传感器运动数据以确定已经输入了哪些姿态。例如，设备可以通过改变坐标系统或者转化为其它物理参数，来对来自传感器的原始传感器数据进行预处理，使得对于所有用户而言，由此产生的“增强的数据”看起来是相似的，而不考虑用户运动的较小的无意识的差别。然后，增强的数据可以用于训练学习系统或对模式识别器进行硬编码，从而导致更鲁棒的姿态识别。还在2008年10月15日提交的、题目为“Mobile Deviceswith Motion Gesture Recognition”的第12/252,322号共同未决的美国专利申请中描述了用于识别设备的姿态和运动的方法的一些实施方式，第12/252,322号共同未决的美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
为了使图标的选择更加容易，可以在显示器上提供视觉反馈，以指示用户正如何旋转设备。例如，实际的光标或其它指示器可以显示为覆盖在图标的顶部上，从而根据设备的运动连续地移动。当光标首先显示在特定的图标的顶部上时，该图标变为加亮的，从而指示如果按钮被释放则将选择该图标。
图3A至图3E示出了加亮的图标自身根据设备运动而连续地移动较小量以便帮助用户控制加亮哪一个图标的一个实施方式。在一些实施方式中，较小量可能小于未加亮的图标的大小的一半，例如，可能远远更小。通过被显示为大于其它图标，来加亮图3A中的图标100，并且用户将设备10向右旋转(例如，滚动移动)，意图选择显示在加亮的图标右侧的图标。如图3B所示，该运动与连续的设备运动一起使加亮的图标10在显示屏上连续地向右移动。在某个点处，如图3C所示，加亮的图标100已经在适当的时候移动到阈值限制处，这使在移动方向上显示的下一个图标102变为加亮的，并且使上一个加亮图标100以其正常的未加亮的方式进行显示。当用户继续向右移动设备时，加亮的图标102类似地连续且缓慢地向右移动，如图3D所示，并且当达到图标102的右极限并且设备运动继续时，下一个图标104然后被加亮并且图标102未被加亮。可能地响应于绕着电子设备的俯仰轴的旋转运动与绕着电子设备的滚动轴的旋转运动的组合，除了所描述的右方以外，还可以在诸如左方、上方、下方、对角方向等从图标开始的所有方向上使用相同的加亮方法。
在一些实施方式中，用于选择图标的算法可能主要取决于设备的滚动和俯仰陀螺仪，其中所述陀螺仪测量关于设备10的滚动轴和俯仰轴的角速度。可以对该角速度进行积分以提供指示已经将设备移动了多少的角度。然而，也可以使用设备10的偏航轴来控制图标选择。可以通过将陀螺仪轴进行结合来执行其它控制信号。例如，通过结合偏航和俯仰，圆周移动可以用于滚过一组图标。可以仅通过设备的陀螺仪来获取这些控制信号，或者可以通过设备的任何陀螺仪、加速度计和磁力计的结合来获取的这些控制信号，以用作传感器融合算法(例如，将来自多个传感器的输入进行结合以提供更鲁棒的感测的算法，其中在第12/252,322号共同未决的美国专利申请中描述了该算法的实施例，所述第12/252,322号共同未决的美国专利申请以引用方式被并入本文)的输出。
在一些实施方式中，滞后作用可以用于保证通过传感器和/或用户的手摇动提供的噪声不会造成以不期望的方式执行加亮，例如，在两个图标之间快速地后跳和前跳。例如，如图3A所示，当根据设备的移动确定何时将加亮从左侧的图标100移动到右侧的图标102时，可以使用一个阈值限制110，并且当根据相反的设备移动确定何时将加亮从右侧的图标移动到左侧的图标时可以使用不同的阈值112限制(在不同于阈值限制110的显示屏位置处)(通常未显示阈值)。通过这种方式调节阈值减小了明显的噪声，并且可以使系统更容易控制。滤除手摇动并且减小漂移的其它算法也被用于改进设备的可用性。
在不同的实施方式中，可以通过使用俯仰设备旋转(上下旋转)来控制包括垂直排列的一列选项的菜单。在另一个实施方式中，可以通过使用设备在空间中的近似圆周移动来控制包括垂直排列的一列选项的菜单，即，通过以近似圆周运动的方式移动设备来跟踪空间中的圆周或类似形状。顺时针旋转设备可以例如在一个方向上移动显示的光标，而逆时针旋转设备可以在相反的方向上移动光标。
在一个实施方式中，通过设备的显示屏来显示诸如图标网格或菜单等一组元素。如上所述，用户按下按钮，使用旋转来加亮元素，并且释放按钮以对元素进行选择。这可以使应用启动，或者可以使新的元素的菜单或新的一组元素被显示。也可以提供元素的等级层次。用户可以通过按下按钮、移动光标或加亮部分以及释放按钮以选择元素并且显示新的元素的子菜单或屏幕，来向前导航到元素、子菜单或者屏幕的组中。用户可以通过按压例如不同的控制装置，来向后导航到更高的或上级菜单或层次等级。不同的按钮可以用于前向导航或后向导航。例如，用户可以按压设备10上的“返回”按钮。可选择地，单个按钮(或者其它控制装置)可以用于前向导航和后向导航。例如，对按钮进行的一系列的按压和控制、移动设备并且释放按钮使得设备和屏幕在层次中向前移动，而用户对按钮进行的快速的按压和释放使设备和屏幕在层次中返回。在另一实施方式中，诸如摇动移动、轻拍或其它姿态等运动姿态可以用于返回层次中的前一级。
平移和缩放
可以对通过设备10的显示屏显示的图像进行平移和缩放。向左、向右、向上和向下移动图像(或者图像的显示视图)被称作平移，而使图像的视图(或者图像的一部分)更近或更远称作缩放。在本文中，术语“缩放”可以包括放大(更近的视图)和缩小(更远的视图)。例如，图4A示出了设备的显示屏上显示的图像。在图4B中，图像已经被更近地放大。在图4C中，已经向左下方平移了图4B的缩放图。
在一些实施方式中，设备的旋转可以用于连续地操纵图像以执行图像的平移。设备旋转也可以用于在屏幕上将图像缩放为更大或更小的尺寸。图像可以是图形图像或者诸如文本文档、PDF、网页等文档或其它相似类型的文档。
在一些实施方式中，将滚动和俯仰旋转应用于设备同时按下按钮可以提供图像平移。例如，滚动移动可以使图像(或图像的视图)向左或向右移动，并且俯仰移动可以使图像或视图向上并向下移动。在一些实施方式中，可以仅在用户按压并保持控制按钮时才这样操纵图像或视图。
一些实施方式可以通过近似沿着线性轴移动设备来控制显示的视图中的缩放，例如，沿着图1所示的z轴的进出移动(例如，进入以放大，出去以缩小，或者一些其它控制方案)，或者可选择地沿着x轴或y轴的线性移动。例如，可以在已经使用陀螺仪数据(例如，使用诸如第12/252,322号共同未决的美国专利申请中描述的模型方程等模型方程，其中所述第12/252,322号共同未决的美国专利申请通过引用的方式并入本文)将重力分量从加速度计数据中移除以后，通过观测来自加速度计数据的线性加速度向量，来跟踪进出z轴移动。此外，沿着z轴的设备的移动通常可以包括一些旋转运动，例如，当用户的臂移动设备时绕着用户的肘的旋转轴的旋转运动。设备的陀螺仪可以用于检测这种旋转运动，以有助于更精确地测量近似沿着z轴的设备运动的量。
在一些实施方式中，也可以使用诸如光流法等众所周知的方法，来将加速度计数据的线性加速度向量与来自设备10上的照相机系统的信息结合，在所述光流法中，分析光图像以确定设备10的移动的方向和量。在一些实施方式中，这可以提供更鲁棒的进出控制信号。
一些实施方式可以在使用俯仰旋转来操纵设备时提供缩放功能。因为在一些实施方式中这可以是使图像向上和向下平移(或者执行一些其它平移功能)的相同类型的设备移动，因此第二运动功能触发器(例如，按钮)可以用于缩放，例如，当缩放时保持控制第二按钮。可选择地，单个触发器可以用于缩放和平移，其中，例如，用户第一次激活(和释放)触发器以得到平移模式，并且第二次激活触发器以切换为缩放模式。
在另一实施方式中，设备的偏航旋转可以用于控制缩放。在一些实施方式中，单个按钮可以用于输入模式，在该模式中可以使用运动来操纵图像，其中，滚动移动向左和向右平移图像，俯仰移动向上和向下平移图像，并且偏航移动将图像(或图像的视图)缩放为更大和更小。因为无论是否打算(例如，在诸如滚动和俯仰等两个轴上移动)，用户可以提供设备的横轴移动，因此这可能是混淆的，这是因为显示的图像可能同时缩放和平移。为了避免这种情况，阈值可以确定正在选择平移还是正在选择缩放。如果正如通过特定轴上的移动量超出相关联的阈值所确定的，移动的类型主要是滚动或俯仰，则可以在图像上使用平移。类似地，如果移动主要是偏航，则使用缩放。也可以显示图标或其它显示的消息或元素，其指示正在使用平移还是正在使用缩放。例如，如图4B所示，当在缩放模式中和/或正在进行缩放时，可以显示放大镜。如图4C所示，当在平移模式中和/或正在进行平移时，可以显示手符号。可选择地或此外，不可见的输出可以指示当前的操作或功能，例如，音频、触觉或其它反馈。
在一些实施方式中，缩放可能一直在当前屏幕上显示的图像的视图的中心处发生。在该情况下，用户可以首先平移期望的位置，并且然后缩放。在该情况下，图像的视图外的一些区域可以存储在缓冲器中；例如，如果用户希望放大图像的一个角落，则应当可以对屏幕中心处的该角落进行定位，并且然后放大。可选择地，用户可能需要首先放大至期望的缩放水平，然后平移期望的位置。在其它实施方式中，缩放可能发生在由诸如光标等指示器指示的图像的位置处。该光标通常可能处于屏幕的中心处，但是当不能进一步平移图像本身时，用户可以在屏幕周围移动该光标。在该实施方式中，不需要缓冲器。指示将在哪里进行缩放的光标也可以是指示正在进行平移还是缩放的图标。
光标也可以或者可选择地用于选择图像的一部分。例如，在网页的情况下，光标也可以位于链接上，然后使用控制装置(例如，按钮)或姿态(例如，轻拍姿态)来用于选择该链接。
如果偏航设备旋转被用于缩放，则在一些实施方式中，效果可能是视觉混淆的，这是因为当设备被旋转时屏幕本身相对于用户而旋转。为了减小用户混淆，可以旋转屏幕上的图像以补偿用户的偏航旋转。在一个实施方式中，当按压按钮并且将偏航旋转应用于设备时，在相反的方向上将屏幕中显示的图像旋转相应的量，使得图像相对于用户保持正确的方向。当按钮被释放时，屏幕方向可以返回至其普通的方向。在其它实施方式中，可以使用其它控制。
在一个实施例中，运行于设备上的应用可以是照相机应用(无论是照片还是视频)。用于诸如俯仰旋转或偏航旋转或者前向-后向线性移动等缩放的控制信号可以在准备拍照中或视频记录期间控制照相机的光学或数字缩放。在各个实施方式中，可以在具有或不具有运动功能触发器的情况下对照相机进行控制。在一个实现中，响应于用户按压按钮，激活照相机的缩放功能，并且当用户释放按钮时(或者在用户释放按钮后的预定的时段以后)，停用照相机的缩放功能。
额外元素的选择
在一些应用中，诸如图标等显示元素的列表或阵列可以包括能够在屏幕上呈现的更多的元素。各个控制方法可以用于显示并选择这些元素。在一些实施方式中，用于控制元素选择的控制运动(例如，滚动、俯仰或偏航)也可以用于通过滚动经过可见的元素使得不可见的元素移动到显示屏的可见区域中，来选择不可见的元素。
在其它实施方式中，上面所描述的缩放功能可以用于将显示屏上的视图缩小以查看整组元素，或者放大以在期望的位置处观察期望的元素子集。可选择地，选择表示一组子元素的元素可以使这些子元素在屏幕上变得可见。
在另一个实施方式中，可以通过使用诸如摇动移动或三重轻拍等姿态来改变元素页面。例如，三重轻拍可以使当前的元素页面由下一个元素页面来替换。可选择地，可以使用摇动；在该情况下，摇动的方向可以确定是用下一个元素页面(例如，针对沿着移动轴的一个方向上的移动)还是用前一个元素页面(针对沿着移动轴的一个相反方向上的移动)来替换当前的元素页面。
在一些情况下，用户可能必须能够调节列表或阵列中的显示元素的位置。在该情况下，可以选择元素，使得它被加亮，但是还未对该元素进行激活(即，未启动元素的相关联的功能)。例如，用户可以按压按钮36，并且使用先前描述的诸如滚动、俯仰或偏航等控制信号来调节列表或阵列中的元素的位置。释放按钮将使元素固定于其新的位置。
如果元素的菜单是由多个屏幕组成，则用户可以提供运动姿态(例如，命令)以使设备10移动到下一个或不同的菜单屏幕。例如，可以输入三重轻拍姿态(如下所述)以移动到下一个菜单屏幕。或者，一种类型的姿态可以用于移动到下一个菜单屏幕，而不同类型的姿态可以用于移动到前一个菜单屏幕。
字符选择
前面所描述的诸如图标选择等元素选择方法也可以应用于这样的情况，即，要选择的元素是构成显示的数字键盘以供在诸如电话拨号器或计算器等功能中使用的显示按键或按钮。在其它实施方式中，元素构成整个显示的字母键盘或者诸如符号等另外一大组字符。“字符”的实施例包括数字、字母、标点符号、其它符号、中文字符或其它类似的字符或者中文字符中的笔画。在一些实施方式中，可以使用设备的诸如滚动、俯仰或偏航等连续移动来选择呈现的字符，其中，首先提供运动功能触发器36的选择以启动选择模式。在一个实施例中，可以在二维阵列中显示字符，并且使用诸如俯仰和滚动等两种移动的组合以滚动该阵列并且加亮不同的字符或者提供光标的x和y移动，来选择字符。或者，可以在一维列表中呈现字符，或者通过使用诸如俯仰等单个移动以在一维中控制光标或者滚动列表，来选择字符。
对于仅具有几个可用于选择的字符的系统而言，例如，只具有12个字符(0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、*和#)的电话拨号器，与由旋转的拨号式电话使用的选择类似，可以使用单个自由度(DOF)设备移动来滚动元素，以完成选择。在旋转的拨号式电话中，用户将拨号盘转动到正确的数字，然后释放拨号盘，允许对其进行重置。类似地，在一些实施方式中，诸如滚动、俯仰、偏航等1个自由度(DOF)设备移动、或者将这些移动中的两个移动(例如，俯仰和偏航)结合的圆周移动当例如与按钮36的按压和/或保持控制结合时可以用于完成符号选择。在一个实施例中，可以给用户提供与转盘式电话或娱乐场自动售货机转盘相似的转盘的显示图形，从而提供可以选择的字符(或者其它图形图标或图片)。例如，用户可以按压并保持控制按钮并且滚动或旋转转盘以达到期望的字符，然后释放按钮并观察转盘重置。
在一些实施方式中，可能只需要在自动完成特征可以用于完成字符串之前输入少量字符。例如，当拨打电话号码时，除了使用连续的运动以选择电话号码的单个数字(或者其它符号)以外，连续的设备运动可以用于从由自动完成特征提供的一列号码中选择全部号码，所述由自动完成特征提供的一列号码包括与针对用户输入的第一数字的快速拨号设置相关联的号码、从用户输入的数字开始的号码和/或前面拨过的号码。可以将自动完成列表与数字一起显示，并且当选择其它数字时自动地更新自动完成列表，并且还可以使用连续设备运动来完成数字输入与自动完成列表之间的导航。例如，如果在屏幕左侧的垂直栏中呈现数字，并且在屏幕的右侧呈现自动完成菜单，则用户可以通过按压按钮、使用俯仰移动滚动到期望的数字以及释放按钮来选择数字。当期望的全部号码向右出现在自动完成菜单时，用户可以保持控制按钮并且使用滚动设备移动来从数字栏切换到自动完成栏，并且然后释放按钮。最后，为了从自动完成栏中选择期望的数字，用户可以保持控制按钮，滚动到自动完成栏中的期望号码，并且释放按钮。
可选择地，可以使用一种类型的移动来操纵字符选择列表，并且可以使用第二移动来操纵自动完成列表。例如，可以呈现数字(或其它字符)以用于在使用偏航设备移动操纵的列表中进行选择，同时可以使用俯仰设备移动来操纵自动完成列表。用户可以按压运动按钮36，使用偏航移动来导航到数字，并且释放按钮。当根据所输入的数字，期望的联系人或输入出现在自动完成菜单中时，用户可以按压按钮，使用俯仰移动以导航到自动完成菜单中的期望联系人，并且释放按钮以选择该联系人。为了防止两个列表是同时激活的，阈值可以用于确定哪一个列表是激活的(数字选择列表或自动完成列表)。例如，在按压按钮之后，设备的俯仰旋转或偏航旋转必须经过预定的旋转幅度阈值；首先经过阈值的一个旋转确定哪一个列表是激活的。
在电话的实施例中，由于选择自动完成列表输入产生的电话的拨号可能立即发生，或者可以通过额外的姿态或按钮按压来触发所述电话的拨号。
可以将连续的运动姿态与离散的姿态结合以用于进一步的控制。例如，离散的姿态可以用于删除输入的最后字符，清除所有输入的字符，激活自动完成，或者执行诸如拨号码等有关的任务。离散的姿态可以是例如前面所描述的诸如摇动或轻拍等姿态。
在诸如字母表等较大组字符的情况下，其它特征可能必须帮助选择字符。在该情况下，字符选择列表或阵列可以将多个字符与每个可选择的元素相关联。例如，具有数字键盘的设备通常将多个字母表字符与每个数字键相关联。目前，用户可以按压数字键，并且自动的功能将试图确定多个相关联的字符中的哪一个字符是期望的。类似地，自动完成功能可以用于减小呈现给用户的字符的数量，使得更加容易使用运动感测来选择期望的符号。
离散的姿态和姿态识别也可以用于输入字符或其它符号。在一个实施例中，字符可以呈现在显示的阵列中，使得在特定的字符方向上摇动设备以选择该字符。在另一实施例中，可以通过设备来执行和识别与字符相关联的姿态。例如，姿态可以是描绘出的与字符类似的轨迹；可选择地，姿态可以是因为它易于执行并且易于识别因此被选择的不同的轨迹。在一些实施方式中，可以通过在空间中移动设备以在空间中描绘出表示字符本身的轨迹来选择字符，其实施例在第12/252,322号共同未决的美国专利申请中被描述。该轨迹可以与符号的形状相似，或者它可以是存储在数据库中的一组轨迹中的并且与特定的字符相关联的一个轨迹，这些轨迹不一定在视觉上与字符相似，但是易于执行和识别。
在字符姿态的一个实施例中，姿态可以包括与一些字符中的多个笔画相似的多个笔画。本文所描述的运动感测设备可能难以精确地测量多个笔画，这是因为笔画可能在通过无线电跟踪时或者另外未对准时重叠。因此，与基于写字板上的触针运动所识别的字符不同，可能不能可靠地感测到多个笔画之间的空间关系。在一些实施方式中，该问题可以通过控制用户以指示字符中的特定笔画的开始和/或结束来减轻。例如，可以通过用无线电跟踪设备来输入一个笔画，然后按压按钮或者激活其它控制以指示该笔画的结束和/或另一个不同的笔画的开始。另一个控制可以用于指示完成了所有的字符笔画。然后，设备独立地读取每个笔画并且查看其顺序、大小等，并且试图将笔画识别为单个字符。在该识别方法中，可以忽略或显著地减小多个笔画之间的空间关系。
可以使用不同的语言来不同地操作自动完成功能。在例如中文字符的情况下，可以执行一系列笔画以输入字符。当笔画被实现为运动轨迹时，自动完成功能可以根据已经输入的笔画来确定可能期望的字符。当输入笔画时，可以自动地更新列出了可能的字符的自动完成菜单，并且当期望的字符出现在列表上时，用户可以使用先前讨论的技术来导航到该字符。为了阐明移动是与笔画还是与笔画之间的移动相对应，每个笔画可能与按钮下压相关联。可以在启动笔画之前按压按钮并且在笔画结束时释放按钮；可选择地，可以在笔画期间的任何时候下压按钮，以允许更快速的笔画提供。在另一实施方式中，可以在无需任何按钮下压的情况下提供笔画。这将使得对于设备而言更难实现精确的字符识别，但是将通过可以显示所有可能的字符的自动完成列表来补偿不精确的识别。
在另一实施方式中，可以将自动完成列表或阵列作为字符列表的一部分进行显示。例如，当自动完成功能确定可以输入哪一些字符或笔画以完成联系人输入(例如，号码、字或中文字符)时，所呈现的可选择的字符列表或阵列可以改变形式，以便仅呈现被确定为完成输入的可用字符。这将允许动态地减少呈现给用户的字符的数量。
3-D地图查看
可以在设备10上使用地图查看器应用，以在显示屏上显示不同区域的地图的图像或者风景或者物理空间的其它表示。可以根据设备的运动来移动地图的显示视图。例如，地图查看器可以与上面所描述的类似地提供地图的平移和缩放。此外，地图查看器可以根据由设备10的运动传感器确定的航向来确定地图上的指南针方向。例如，可以根据陀螺仪、指南针或GPS的任何组合来确定航向。因此，在一些实施方式中，可以根据该航向来在显示屏上旋转显示的地图，以便将显示的地图与地球表面上的实际方向正确地对准。例如，在图5A中，根据当前的用户方向在一个取向上显示地图图像，而在图5B中，地图取向已经在控制设备的用户已经移动并面向新的方向之后改变。
在一些实施方式中，也可以根据设备运动来倾斜3-D地图，以便提供地图的第一人视图。一些实施方式可以允许在第一人视图和俯视图中查看此类地图。例如，如果设备被导向为使得显示屏相对于地面是水平的(即，屏幕面向上)，则地图可以被显示使得用户具有地图区域的俯视图，如图5C所示。如果设备被移动或定向为使得屏幕是垂直的(垂直于地面)，则可以根据该移动来将显示的地图连续地移动到垂直位置，使得用户现在具有例如地平线显示在地图上的3-D视图。图5D示出了地图的省略的3-D视图的一个实施例；其它实施方式可以提供更接近地面的视图，其中所示的地平线和/或风景的较高的特征上升至3-D表示中的其它特征之上。例如，可以在不使用任何按钮或其它控制的情况下连续地控制倾斜和旋转。可选择地，可以使用一个或多个按钮来控制倾斜和旋转。
连续滚动
设备运动可以用于在屏幕上滚动不同元素的显示。例如，可以在屏幕上向用户显示水平显示的且对准的一组元素，并且在设备的存储器中存储这组元素，例如图6A中所示的图片。在一个实施方式中，当按下按钮并且在空间中适当地移动或导向设备时，这组元素在一个方向上连续地滚动。因此，在图6B中，已经向左滚动图像，使得现在看见右侧的图片。在该实施例中，可以通过旋转设备来修改滚动的方向和速度。
在一些实施方式中，重力可以用于确定滚动的方向和速度。例如，如果设备保持水平，则不发生滚动。如果设备向左倾斜(旋转)(例如，偏航运动)，则向左滚动所显示的元素，从而留下元素在重力的作用下向下滑动的印象。可以根据设备相对于垂直方向的角度(通过重力向量确定的)来确定滑动的速度；设备倾斜得越多，元素被显示为滚动得越快。类似地，如果设备向右倾斜，则元素向右滑动。
重力向量主要是由设备10的一个或多个加速度计确定的。为了改进系统的响应，如果快速地改变取向，则将陀螺仪数据与加速度计数据结合。在一个实施方式中，将陀螺仪数据与加速度计数据结合以形成指示设备的取向的旋转矩阵。旋转矩阵中的三个元素将表示指示重力的方向的单位向量。这些元素中的一个、两个或所有三个元素可以用于确定滚动的方向和幅度。
在另一实施方式中，将就在下压按钮之前的设备的方向用作参考，而不是将重力用作参考。在该实施方式中，“在重力作用下的滑动”假象被消弱，这是因为所应用的旋转可以是与重力有关或不与重力有关，这取决于在下压按钮之前的设备的取向。然而，优点是用户不需要相对于重力使设备保持垂直，以便操纵诸如一组元素等的显示。
根据设备场景来处理传感器数据
可以根据当前的设备场景通过设备上的处理器以不同的方式来解释来自设备传感器的传感器数据。这可以允许更鲁棒地识别可能难以解释的设备运动。在下文中描述该特征的几个实施方式。
倾斜和轻拍
设备可以由用户来操纵，从而以其它的方式来滚动元素的显示。如图7A所示，在一个实施方式中，一组诸如图片等元素可以水平地排列在显示器上，其中一个元素被加亮，例如，如图7A所示作为显示器的焦点显示在最大尺寸的元素中(一些未加亮的元素可以部分地显示，尺寸减小，或者以其它方式显示到加亮的元素的侧面以供用户参考，如图所示)。可以将轻拍运动姿态输入设备中以影响显示，其中，轻拍姿态是设备的短脉冲移动，其通常是由用户使用手指、手或物体暂时地轻拍或碰撞设备的外壳引起的。例如，轻拍设备(输入轻拍姿态)可以使一系列元素中的下一个元素被加亮，并且使前一个元素未被加亮，即，递增所显示的元素。可以通过在关于一个或多个预定轴的任意方向上倾斜(旋转)设备，来修改递增的方向。例如，如果设备保持竖直，则轻拍姿态可能不引起任何改变。然而，如果设备关于偏航轴向左倾斜，则轻拍使一组元素在显示器上向左移动，使得向右的下一个元素被加亮，就好像这些元素在重力的作用下滑动一样。类似地，向右倾斜设备并且输入轻拍姿态使得一组元素向右移动。
在该实施例中，设备的场景包括显示程序运行的元素。此外，场景包括设备的物理取向。因此，当设备在特定的方向上倾斜并且然后用户输入轻拍姿态时，根据倾斜场景来解释该姿态，以意指在倾斜的方向上滚动元素。
显示屏上的视觉反馈可以用于指示至少一个适合于当前的操作环境的适当的运动姿态。例如，上面的实施例中的视觉反馈可以向用户指示如果存在任何元素，则当输入轻拍姿态时这些元素将向哪个方向移动。这在图7B和图7C中示出。例如，如果使设备保持竖直，则不会出现视觉指示。如果设备向左倾斜，则可以显示左箭头201，如图7B所示。如果设备向右倾斜，则可以显示右箭头202，如图7C所示。该箭头指示当输入轻拍运动姿态时滚动的方向。在另一个实施方式中，图像本身可以显示为根据设备倾斜而在特定的轴上略微倾斜，以指示如果要求这些图像移动则这些图像将向多个方向中的哪一个方向移动。
在另一个实施方式中，更复杂的离散姿态可以修改方向，而不是使用静态(连续的)或简单的离散设备移动/取向姿态来确定元素将向其移动的方向。在一个实施例中，向左摇动设备可以使滚动场景和左箭头被显示；然后，用户可以输入轻拍姿态以向左递增所显示的元素。
上面所描述的实施方式可以应用于在如图所示的缩略图列表或阵列中显示的一组图像。在其它实施方式中，类似的控制方法可以应用于在“全屏”模式中显示的图像，例如，占据整个显示屏的图像。
双重或三重轻拍以进行选择
如果显示一组元素以使得运动感测被用于确定加亮哪一个元素，则多个轻拍姿态可以用于选择加亮的元素。在一些实施方式中，可能需要多个轻拍，这是因为由于用户在设备上调节他或她的控制因此单个轻拍可能记录误确认。在一些实施方式中，多个轻拍的姿态中的每个轻拍必须在预定时间量内跟随前一个轻拍。
在设备10识别单个轻拍和多个轻拍的实施方式中，设备10的取向可以用作用于确定是单个轻拍还是多个轻拍将触发功能的场景约束。例如，在一个实施方式中，如果只有当设备被倾斜时单个轻拍才被用于递增一组元素，则只有当设备未被倾斜时，双重或三重轻拍才可以用于选择加亮的元素。
视觉反馈可以用于指示在当前的场景中被接受的姿态和/或姿态将导致执行哪些功能。例如，视觉反馈可以指示是单个轻拍还是多个轻拍(或者其它姿态)可以由用户输入到设备中，以及是否可以在设备上识别(记录)这些轻拍。如图7B和图7C所示，显示出具有一个向上的手指的手的图标206可以指示可以在当前的操作环境中被输入的单个轻拍。如图7A所示，显示出具有三个手指的手的图标208可以指示可以输入三重轻拍。额外的反馈可以包括计数器，每当设备识别到轻拍时，所述计数器显示或呈现数字。例如，当用户轻拍三次时，计数器可以暂时地显示与序列中的轻拍位置对应的相应的数字“1”、“2”或“3”。这种反馈对于帮助用户不知不觉地学习如何正确地轻拍是重要的。例如，如果由于设备的取向不正确而因此三重轻拍未记录，则用户将知道这是因为在轻拍期间三指图标不存在。然而，如果由于用户未足够猛烈地轻拍而因此三重轻拍未记录，则用户将知道这是因为显示的数字未达到“3”。在没有这种反馈的情况下，用户可能不知道如何修改轻拍从而正确地触发期望的设备功能或事件。
运动姿态快捷方式
运动姿态也可以在设备识别输入姿态时用作用于直接地触发或启动设备的一个或多个功能的快捷方式，而不必选择图标或者其它显示的元素或者在显示屏上执行其它与显示有关的操作。例如，快捷方式姿态可以用于开始特定的应用、改变应用中的模式、激活设备的功能(例如，诸如呼叫预编程序的电话号码或者开始媒体文件的重放等应用的功能)，或者产生其它事件。
姿态快捷方式的实施例是摇动设备。三个不同的摇动姿态可以包括使用滚动旋转、俯仰旋转和偏航旋转来摇动设备。在一些实施方式中，为了保证设备的摇动不会偶然地触发功能，可能需要设备的三个“摇动”以便触发功能。可以主要通过陀螺仪传感器数据来获取摇动移动；然而，在旋转惯性随着轴而改变的情况下，加速度数据也可以用于确定摇动姿态。例如，通过使用典型的手持式设备，滚动运动可以具有非常低的旋转惯性(例如，通过旋转用户的前臂)，而偏航旋转和俯仰旋转可以具有较高的旋转惯性(例如，在用户的手腕或手肘处弯曲)，并且因此对于用户而言滚动运动可能更易于执行所述其它旋转。因此，所感测的设备的滚动角速度可能非常高，即使在偏航运动或俯仰运动被确定为用户的主要旋转类型的情况下。因此，哪一个运动是用户主要期望的运动可能是不明确的。
然而，运动的线性加速度可以用于确定在偏航方向或俯仰方向上消耗更大量的能量。例如，当仅旋转设备并且未检测到加速度时，直接知道旋转轴(滚动、俯仰或偏航)。在很多情况下，这种不具有加速度的旋转是滚动移动(或者，绕着与转腕对应的设备轴的旋转)，这是因为用户可以容易地旋转他或她的手腕，而不引起导致线性加速度的其它臂的移动；通常在很多执行的姿态中检测到这种滚动移动。然而，为了执行偏航旋转或俯仰旋转，用户可能必须移动他或她的手肘或手臂，这导致设备的线性运动和加速度。如果同时检测到所感测的围绕不同轴的加速度，则该加速度可以用作“断路器”以确定期望的运动。偏航和俯仰旋转可能通常具有比滚动旋转更小的角速度，但是与线性加速度相关联。例如，如果同时感测到滚动旋转和偏航旋转，则还感测到与偏航旋转相关联(例如，沿着偏航轴)的并且与偏航旋转同时的线性加速度，然后期望的移动最可能是偏航旋转，并且可以被这样类似地识别。这种线性加速度的阈值量可以用于将这种运动检测为偏航旋转或俯仰旋转。因此，如果先前已知与其它旋转相比偏航或俯仰旋转的旋转惯性较大并且特定的线性加速度通常是这些旋转的成分，则可以将偏航或俯仰旋转确定为期望的主要运动。类似地，如果对于用户而言某些轴中的运动通常(或者测量和发现为)更易于执行，则可以给某些轴(例如，滚动)中的角速度分配与其它轴中的角速度的阈值相比更高的、将被识别为姿态的一部分的阈值(移动的速度和/或角度)。
其它类型的姿态可以包括设备的近似圆周移动，或者通过移动设备来描绘出诸如字母、数字或者其它符号等字符，以在空间中绘制字符。这些姿态也可以用作用于直接触发设备的功能的快捷方式。在一些实施方式中，可以与键盘快捷方式类似地解释字符姿态的快捷方式。例如，如果压下设备的“W”按钮启动了网页浏览器应用，则使用设备在空间中绘制“W”可以命令发起该网页浏览器应用。
限制姿态
为了允许更鲁棒地识别运动姿态快捷方式并且减小不期望的运动的识别，快捷方式可以被配置为仅在设备的一个或多个预定操作环境下被识别。例如，为了保证检测的运动意指运动姿态而不是偶然的或意外的用户运动，可能需要将设备的特定取向作为特定的姿态输入的场景以限制姿态识别系统并允许更鲁棒地识别姿态。因此，特定的姿态将仅被识别为当以与该姿态相关联的预定方式来对设备进行定向时的姿态。换言之，姿态包括当要求设备的方为被识别为该姿态时的设备的特定的预定取向，其中，在姿态的执行之前、期间和/或之后需要该取向。在一些实施方式中，仅在从姿态开始起测量的预定时间量期间需要预定的取向。在其它实施方式中，在整个姿态的执行期间需要预定的取向。在另外其它实施方式中，仅在姿态刚好完成之后需要预定取向，例如，一旦检测并识别到姿态，就立即核查设备的当前取向。设备的取向只需要近似匹配预定取向，例如，设备只需要处于预定取向的特定的角度范围或移动范围内。
举例说明，“返回”姿态可以命令设备返回并显示设备10的主菜单或默认菜单，而不论当前模式或者应用当前是否正在被显示。例如，该返回姿态可能是摇动姿态，并且也可能需要在摇动姿态之前/期间对设备进行导向，使得设备的屏幕朝下。例如，姿态可以是设备的摇动三次(如同丢弃屏幕中的一些事物一样)。要求屏幕必须朝下使得该姿态将较不可能在设备由于一些其它原因而被摇动时被偶然地识别。
在另一个实施方式中，摇动姿态可以用于启动来自主菜单的应用。滚动轴中的三个摇动可以用于启动诸如网页浏览器等一个应用，而俯仰轴中的三个摇动可以用于启动诸如照相机等另一个应用。如果设备通常或者主要保持垂直(例如，屏幕垂直的)，则为了保证这些应用不会通过设备的其它摇动运动而偶然地触发，系统可能需要用户水平地(例如，屏幕水平的)保持设备，以识别这些姿态中的任意一种姿态。(在一些实施方式中，系统可以是特定于用户的，并且可以确定如何由特定的用户通过检查在使用的前一个时段期间存储的取向数据来正常地保持设备。)因为设备主要被保持垂直，因此需要水平取向的姿态将不会在普通操作期间被识别。
在另一个实施方式中，按钮36可以用于启动设备的特定的操作环境并且确定应当何时识别姿态。例如，用户可以按压或释放按钮而不保持控制按钮，并且然后执行姿态。可选择地，用户可以按压或保持控制按钮，并且然后在按钮被保持控制时执行姿态。该方法将添加鲁棒性，这是因为该方法将防止系统将无意的移动识别为姿态。
电话应用
在一些实施方式中，某些姿态可以只在设备处于是某个操作模式的场景中时才可以触发事件。例如，可以在设备10中提供蜂窝电话或其它电话功能，从而提供电话模式。在一个电话实施方式中，通常，偏航摇动移动将不会被识别为任何姿态，并且将不会触发设备的任何功能。然而，如果存在入呼叫，则输入电话模式并且可以输入摇动移动以应答呼叫。类似的姿态可以用于结束呼叫或者挂断电话。在呼叫期间，可以输入三重轻拍姿态或者其它姿态，以切换(启用和停用)扬声器电话功能。
肖像和风景的查看特征
可以在手持式设备中使用加速度计，以切换屏幕的肖像模式与风景模式之间的显示图像或应用的取向。如果设备的屏幕被定位为近似水平的，即，设备的屏幕定位为主要向上或向下，则用于执行该功能的标准方法不会很好地工作。这是因为加速度计不能检测围绕重力向量的旋转，而是仅能测量相对于重力的取向。
在本发明中，偏航陀螺仪可以在该情况下用于控制肖像和风景取向或者用于控制水平屏幕取向。陀螺仪信号被积分；当信号超过指示90度旋转的阈值时，屏幕上显示的图像在反方向上旋转90度。在一些实施方式中，阈值可能小于90度。可能需要旋转特定的角度，或者反而可能使用偏航旋转姿态。如果足够大以超过阈值的旋转发生，则图像在屏幕上旋转(例如，90度)。如果对于阈值而言需要特定的角度，则可以从当前的角度中减去90度，并且积分可以继续。这允许用户将设备旋转90度以上。例如，如果用户将设备旋转180度，则图像旋转180度。
为了保证图像不会不期望地旋转，该积分可能仅在设备的屏幕接近水平时才发生。在一些实施方式中，可能需要大于某一个速度的设备旋转；如果小于该速度的设备旋转发生，则图像不会在显示器上旋转。这也允许用户控制图像旋转是否发生；如果设备快速地旋转，则图像旋转发生；否则，图像旋转不会发生。
可以将图像旋转限制为在预定的时间内发生，即，仅当设备在预定的时段内旋转超出阈值角度时才发生。例如，如果用户仅将设备旋转45度并且然后停止旋转，则可以在预定时间以后将角度设置回到0，或者可以在已经经过预定时间以后以预定的速率逐渐地回到0。
视觉反馈可以用于帮助用户学习控制旋转，并且知道在一些情况下旋转为什么记录或者不记录。通过使用一些比例因子进行修改，可以将当前的积分角度直接映射为屏幕上的图像。用户将注意到某种类型的旋转使图像响应，而另一种类型的旋转不会使图像响应。如果45度旋转出现并且积分正在返回0，则这将由用户在这种视觉反馈中直接看见。
在一些实施方式中，可以在设备旋转期间略微旋转图像以指示如果达到角度阈值则图像将如何旋转。例如，在图8A中，图像被显示。响应于用户将设备旋转小于相关联的角度阈值的角度，并且如果旋转速度大于预定的速度阈值，则可以在相应的方向上使用较小的旋转来显示图像，如图8B所示。这向用户指示将导致全程旋转的图像改变的方向和类型。当旋转小于速度阈值时，图像根本不旋转(既不是较小旋转，也不是全程旋转)。在图8C中，一旦设备的用户旋转超出相关联的阈值，图像就已经旋转整个90度。
音频和振动反馈
在一些情况下，用户可能不能看见显示屏，或者可能不希望看到屏幕。例如，在前面提到的屏幕在摇动之前面向下以便返回主菜单的实施方式中，用户将不会知道姿态是否运作，这是因为由于设备面向下而屏幕通常不可见。因此，设备可以响应以音频反馈或振动反馈，例如，指示返回主菜单的特定的蜂鸣声。在用户通过摇动设备来应答电话的实施方式中，可能期望在不首先查看屏幕的情况下应答电话。在该情况下，振动反馈和/或音频反馈可以用于指示已经识别摇动姿态、已经应答电话呼叫、并且正在接收来自呼叫的声音。通常，在执行用户不希望看见屏幕或者由于姿态的属性而不能看到屏幕的姿态的情况下，振动反馈或音频反馈将有助于通知用户姿态被识别。振动反馈或音频反馈的类型可以有助于确定哪一个姿态被识别，使得用户将知道该姿态是否被正确地识别。可以使用众所周知的扬声器设备来提供音频，并且可以使用包含在运动感测设备中的至少一个振动发动机或致动器来提供振动。
认证应用
更先进的姿态算法可以用于认证的目的。例如，可以分析由用户执行的设备运动并且将该设备运动与数据库中存储的运动进行比较。如果执行的运动与存储的运动匹配，则用户被认证。例如，用户可能需要被认证以获得对信息、项目、账户、设备功能、与设备10进行通信的设备的功能等的访问。这种运动认证可能具有几个优点，其包括例如，一些用户记住运动签名或认证运动相对于诸如密码或代码等其它类型的签名的偏好和轻松。
可以以各种方式来将执行的运动与存储的运动进行匹配。可以将执行的运动与存储的运动直接匹配，或者可以首先使用坐标变换和前面所描述的传感器融合算法来进行转换，并且在匹配之前归纳出其最重要的姿态特征(如第12/252,322号共同未决的美国专利申请中所描述的运动姿态特征，该美国专利申请以引用方式并入本文)。用户可以通过简单地执行所存储的运动来预先将所存储的运动记录一次或多次，并且该记录的运动变为与稍后的运动进行比较的存储运动。
可选择地，执行的运动可以被记录但是可能不匹配；在该情况下，用户或法院可以负责在稍后的日期确定运动是否是正确的。例如，当前使用写入的签名的认证系统不依赖于机器来验证签名的真实性。签名被存储并且稍后由人们与其它签名进行比较。类似地，执行的运动可以被存储并且由人们与其它运动进行比较。运动可以被存储并且视为3维运动，例如，3D物体的旋转和位移。可选择地，它可以存储为与签名类似的2-D运动；在该情况下，运动可以是用无线电描绘出的轨迹的运动。在这些实现中，设备的移动可以转换为实证标记(tangible authentication mark)，所述实证标记可以与特定的用户相关联，并且可以用于识别用户以用于各种目的，其包括用于法律和商业目的(例如，具有传统的签名的法定价值、在商业环境中授权购买等)。
在一个应用中，设备运动可以用于认证与外部系统相关联的事件或访问，其通常是由一些其它方式来认证的，例如，签名、刷卡、钥匙、磁条或RFID(射频识别)芯片。认证可以由用户实现为运动并且可以与数据库中先前记录的认证匹配。在一些实施方式中，该运动可以与诸如RF签名等另一个认证机制结合，以提供认证。在另一个实施例中，用户可以定义将在开启外部系统时使用的运动。用户可以通过简单地使用手持式设备进行一次或多次这种运动来对系统进行编程；稍后，相同的运动可以用于开启外部系统。例如，认证运动可以用于开启诸如车门和/或汽车点火系统等外部系统。在这些实现中，手持式设备可以与经由一个或多个局部通信信道(例如，WiFi网络、直接无线通信、红外线通信、音频通信等)、经由网络(例如，手持式设备和外部设备都直接或间接地连接到网络)或者经由一个或多个局部通信信道和网络的组合所控制的外部系统进行通信。
在另一个实施例中，包括RFID或其它RF芯片的设备(例如，卡)可以用于通过将设备刷过RF检测器来进行购买。然而，如果设备已经被盗，则可能需要额外的运动认证，使得法院可以证明购买是无效的。例如，用户可以做出预定的认证运动同时使设备保持在RFID读卡机的附近。因此，可以使用用户所需的非常短的额外时间来认证购买。
健康应用
诸如陀螺仪和加速度计等设备10的运动传感器可以用于测量人体移动，以便测量并鼓励对于健康生活方式必需的身体活动。
在一个实施方式中，可以在具有或不具有陀螺仪和GPS的情况下将加速度计用作步程计，以测量与步进(行走、奔跑等)相关联的尖峰影响移动。步进计数器可以用于确定用户已经燃烧了多少卡路里和已经行进的近似距离。加上GPS，则可以确定行进的步长和距离，以便对燃烧的卡路里、行进的路线和行进的距离进行更好的估计。
除了测量步骤，还可以使用陀螺仪和加速度计二者对能量消耗进行更精确地测量。例如，如果将设备放置在用户的衣袋中，则可以通过该设备来测量用户摆腿的角速度，以便评估消耗的能量。例如，不能通过计算步骤来确定普通行走与“快步走”之间的差别，但是可以通过对在测量肢体移动时使用的能量进行测量来确定所述差别。
在一些实施方式中，可以测量用户的周围移动，以确定用户在普通的日常生活中消耗多少能量。例如，如果医生或体育从业者要求用户移动大约某一数量，则运动传感器可以用于对由用户执行的移动量进行记录和定量。在当天快结束时，用户可以检查该移动量，并且然后执行一些其它移动以满足所需的锻炼配额。对用户的移动进行记录和定量的系统也可以向用户发出提醒或鼓励，以便移动或继续。
在另一实施方式中，可以将运动传感器与锻炼系统进行配对，以指导用户执行某些锻炼。除了指导用户进行某些锻炼并且在一些实施方式中在显示器上显示正确的锻炼，运动传感器也可以用于确定用户实际上何时正在进行锻炼。举例说明，锻炼系统可以指导用户执行30次俯卧起坐。用户将需要保持控制设备10并执行俯卧起坐。运动传感器可以记录运动并且确定用户何时正在进行锻炼。在一个实施方式中，当用户执行诸如俯卧起坐等重复的锻炼时，设备可以经由音频扬声器大声点数，并且当用户执行重复的锻炼时提供鼓励的话。如果运动传感器确定用户正在减速或者已经停止锻炼，则设备可以提供增加的鼓励以便说服用户完成锻炼。用户可以在保持控制设备的同时执行多种锻炼，并且在每种情况下，设备可以测量移动以便与用户同步，并且评估用户的移动以便提供关于执行的速度或形式的反馈。例如，在俯卧撑锻炼的情况下，手持式设备可以测量速度和手臂移动二者，从而确定用户的手臂是否返回起始位置。
在不同的健康应用中，设备可以使用其运动传感器来帮助确定用户是否具有医疗应急事故。在一个实施例中，通过使用运动传感器，设备可以检测用户是否已经突然并且快速地从立姿或坐姿跌落为卧姿，从而指示可能的医疗紧急事故。可以对设备进行编程，以在检测到这种紧急事故时自动地通知急救站、救护车或医生，并且如果这种功能在设备中是可用的，则指示当前用户的位置。用户可以根据他或她的医学状况来调节设备的设置，以允许对紧急事故的不同敏感度。在另一个应用中，可以在设备在体育运动或锻炼期间检测到突然的下降或危险运动时提供类似的紧急事件特征。
体育应用
在一个实施方式中，设备10的运动传感器可以用于评估体育活动。可以将设备保持控制在用户的手中，或者将设备放置在用户的其它位置处，例如，安装在用户身体的某些其它部位上，例如，腰带、衬衫或踝关节，或者放置在用户的衣袋中。设备可以测量与体育活动相关联的移动，并且对该移动进行记录和分析，以便给用户提供反馈。还可以将设备安装在高尔夫球棍、棒球棒、网球拍、拳击手套或者另一件体育器材上。
为了提供最详细的信号，可以使用高采样速率和较高的满标度量程。在一个实施方式中，可以使用1kHz的采样速率以便提供描述诸如高尔夫挥杆等非常快速的移动的详细数据。因为这是非常快速的数据记录速率，因此除非用户被检测为执行高能量的移动，否则记录的数据通常可能仅为100Hz或200Hz的数据，在该情况下，记录了所有1kHz的数据。在只需要休闲体育分析的另一实施方式中，整个数据速率可能总是较低的，例如，100Hz或200Hz。
可以记录陀螺仪数据和加速度计数据二者，以及如果诸如指南针数据等其它传感器数据是可利用的则还记录其它传感器数据。可以使可利用的传感器数据经历传感器融合算法，以便获取最有用的物理参数，例如，旋转矩阵和线性加速度。可以将记录并处理的数据映射为3D模型，以便给用户提供在训练期间执行的运动的视图。
也可以将该运动与由专业运动员执行的预先记录的运动进行匹配，以便判断是否正确地执行运动。在一些实施方式中，可以使用当前用于语音识别的算法来完成这种匹配。可以使用原始数据来执行匹配，但是也可以使用传感器融合算法的输出处的经处理的数据来执行匹配，使得有用的物理参数而不是原始数据被匹配。在匹配之后，时间或幅度的阈值可以用于确定用户的移动如何不同于专业运动员的移动。
游戏应用
可以由陀螺仪和加速度计的用户来改进手持式游戏系统。虽然在一些手持式游戏设备中存在加速度计，但是可以添加陀螺仪来减小检测的连续移动的延迟，并且增加可用于游戏系统的姿态的丰富性。
在一个实施方式中，可以在传感器融合算法中结合陀螺仪和加速度计，以便提供设备取向在空间上的旋转矩阵表示、四元数表示或欧拉角表示。可以将该取向直接映射或限制到设备的显示器中所示的虚拟世界。例如，对设备进行不同地定向可以给用户提供虚拟世界的不同视图。可以提取线性加速度，以便提供设备在空间中的线性移动的表示。也可以将短暂的线性移动应用于在设备中显示的物理游戏模型。传感器融合算法也可以将惯性传感器数据与车载摄像头、指南针或其它运动传感器融合在一起。
前面所描述的使用滚动、俯仰、偏航或圆周设备移动的元素选择技术也可以应用于游戏系统，在所述游戏系统中，要选择和操纵的元素可以是游戏内的选项。类似地，前面所描述的姿态识别应用也可以用于选择游戏系统内的元素或触发事件。
在一个实施方式中，可以使用陀螺仪和加速度计来控制驱动、飞行、滑雪或其它涉及操纵的游戏。结合陀螺仪和加速度计的传感器融合算法可以输出重力向量，其确定相对于设备而言方向“下降”是哪种方式。通过相对于重力向量来旋转设备，操纵运动可以用于控制游戏。虽然这在没有陀螺仪的情况下是可能的，但是仅使用加速度计通常导致有噪声的或具有较高延迟的控制信号，从而使得游戏的快速流畅控制变得困难。仅使用陀螺仪提供了容易控制的低延迟信号，但是可能具有漂移。使用传感器融合算法的输出允许操纵信号具有较低的延迟、较低的噪声和较低的漂移。操纵机制不一定是相对于重力的，但可以相对于由用户选择的初始点。例如，当启动游戏时，由用户保持控制的设备的方向可以被记录，并且用作所有将来的移动的参考。
在一个实施方式中，3D游戏可以将这些操纵概念与虚拟世界概念进行结合。一个或多个自由度可以用作用于操纵的控制信号，而一个或多个自由度可以直接映射到表示虚拟世界的3D图形。举例说明，可以构造出使用俯仰和偏航以便操纵车辆的飞行游戏，而滚动被直接映射以滚动用户的视场。
离散的姿态识别可以与连续的姿态移动相结合，以使游戏更加有趣。例如，在主要通过操纵来控制的游戏中，可以增加离散的姿态以便执行某些功能。例如，摇动设备可以使被刺激的交通工具移动齿轮或执行特技或技巧。
前面所描述的体育分析和训练应用也可以应用于在移动设备上执行的体育游戏。在另一个实施方式中，实时的姿态识别可以用于检测与体育有关的移动，以便允许用户进行体育游戏。将根据由传感器融合算法输出的物理参数而不是原始数据来最佳地完成该姿态识别。
功率管理
设备中的运动传感器也可以用于控制系统的功率管理。例如，如果运动传感器确定设备已经静止持续较长的时间(并且设备未处于专用的媒体播放模式或一些其它有效的或预测的数据处理状态中)，则设备可以进入诸如睡眠模式等较低的功率状态。
在一些情况下，可能期望通过对传感器进行功率循环来节省功率。例如，该用法可取决于设备的模式以及运动功能触发按钮的状态。例如，在图标选择实施例中，如果按钮未被按压，则运动传感器可以断电以节省功率。按压按钮可以使传感器在运动感测开始之前通电。如果需要一些背景运动感测，则当按钮未被按压时，运动传感器可以是负载循环的。例如，当按钮未被按压时，陀螺仪可以在关闭持续1秒和打开持续0.1秒之前交替。当按钮被按压时，陀螺仪可以被打开至全功率，并且用于控制设备。可选择地，当按钮被按压时，陀螺仪可能仍然是负载循环的，但是当按钮未被按压时，陀螺仪处于更快的速率；例如，关闭持续5ms并且打开持续5ms。
使用运动功能触发器的应用
如本文所描述的，设备运动可以与通过运动感测设备10的输入控制设备所检测的输入结合使用。输入控制给设备提供了关于针对姿态输入来检测用户在设备运动期间期望的姿态的指示。例如，可以在运动感测设备10的外壳上提供本文中称作“运动功能触发器”(也称作“MFT”)36的、用户可以压下或另外激活的一个或多个按钮、开关(机械的、光学的、磁性的等)、旋钮、车轮、转盘或其它输入控制设备(如图2所示)。例如，位于设备的一侧上以便于用户接入的诸如图1中所示的按钮8和9等一个或多个按钮可以用作运动功能触发器。可以使用(经由机械设备、触觉传感器、压力传感器、电容传感器、红外线传感器、接近传感器、磁性传感器或者可以检测外部接触的任何其它类型的传感器来实现的)硬件控制，或者可以将软件/显示控制(例如，触摸屏上的显示按钮或控制)用作运动功能触发器。
在一些实施方式中，运动功能触发器的组合可以用于达到本文针对单个运动功能触发器所描述的作用。在一些实施方式中，运动功能触发器的作用可以通过用户保持控制设备的方式以及用户与设备之间的实际相互作用的任何其它方面来推断，其中所述用户控制设备的方式包括：施加于设备上的各个点处的压力(例如，其可以经由机械传感器、电容传感器或者能够直接或间接地检测施加于设备或屏幕的表面上的压力的其它传感器来确定)、放在设备上的手指的数量、用于保持控制设备的手柄的分布。在一个实施方式中，即使在不存在直接的物理接触的情况下，用户的手或身体相对于设备的接近度可以用于进入运动功能触发器模式。在一个实施方式中，可以将运动功能触发器的作用映射到设备的一组运动，其包括：轻拍、摇动或其它姿态。触发运动功能触发器的作用的这些移动的数量和属性可以被预先确定，或者可以根据当时激活的应用、设备场景、设备的运动的属性或者任何其它因素来动态地推断。
设备上的运动功能触发器可以用于确定设备是否处于“运动模式”。当设备处于运动模式，则设备10中的处理器或其它控制器可以允许设备的运动被检测，以修改设备的状态，例如被检测为姿态。例如，当运动功能触发器处于其非激活状态时，例如，当未被用户激活和保持控制时，用户在不修改设备的状态的情况下自然地移动该设备。然而，当运动功能触发器被用户激活时，设备被移动，以修改设备的一个或多个状态。设备的状态的修改可以是功能的选择和/或功能或程序的执行或激活。例如，响应于通过当设备处于运动模式时的运动数据接收来检测姿态，可以在设备上执行功能。设备根据所检测的退出事件来退出运动模式。例如，在该实施方式中，退出事件在用户释放运动功能触发器并且不再检测到来自运动功能触发器的激活信号时发生。在一些实施方式中，基于运动数据的设备的状态的修改仅在已经退出运动模式之后发生，例如，在该实施方式中，在释放按钮之后。当未处于运动模式时，为了运动姿态识别的目的，设备(例如，设备中的处理器或其它可应用的控制器)忽略输入的感测运动数据。在一些实施方式中，所感测的运动数据可以仍然被输入并且用于其它功能或目的，例如，如前面所描述的，计算设备的取向的模型；或者只有特定的预定类型的姿态或其它运动可以仍然被输入和/或识别，例如，在一些实施方式中当用于运动功能触发器的一些实施方式时可能不很好地作用的轻拍姿态。在其它实施方式中，当未处于运动模式时，例如，传感器被关闭时，对于任何目的，所有感测的运动数据被忽略。例如，按钮的释放可能引起设备运动中的检测的峰值，但是该峰值发生在释放按钮之后，并且因此被忽略。
设备的运动模式的操作可以取决于设备的操作模式。例如，当设备处于一些操作模式时，用户可能需要运动功能触发器的激活以进入运动模式从而输入运动姿态，而在设备的其它操作模式中时，不需要运动功能触发器的激活。例如，当处于允许根据设备的移动来在设备的显示屏16a上滚动一组图像或其它对象的图像显示操作模式时，可能需要(例如，通过用户保持控制运动功能触发器)运动模式的激活。然而，当处于用户可以进行或应答蜂窝电话呼叫的电话模式时，用户不需要运动模式的激活或运动功能触发器的激活来输入运动模式从而应答电话呼叫或者执行设备10上的其它电话功能。此外，设备10的不同操作模式可以以不同的方式来使用运动功能触发器和运动模式。例如，一个操作模式可以允许仅通过用户停用运动功能触发器来退出运动模式，而不同的操作模式可以允许通过用户输入特定的运动姿态来退出运动模式。
在一些实施方式中，用户不需要保持控制运动功能触发器以激活设备的运动模式，和/或退出事件不是运动功能触发器的释放。例如，运动功能触发器可以被“点击”，即，激活(例如，按压)并且然后被立即释放，以激活允许设备运动修改设备的一个或多个状态的运动模式。设备在运动功能触发器被点击之后仍然处于运动模式中。期望的预先定义退出事件可以用于在被检测到时退出运动模式，使得设备运动不再修改设备状态。例如，可以根据运动数据、用户提供的运动(例如，具有预定数量摇动的摇动姿态)来检测特定的摇动姿态，并且当检测到特定的摇动姿态时，退出运动模式。可以在其它实施方式中使用其它类型的姿态，以退出运动模式。在其它实施方式中，退出事件不是基于用户运动的。例如，可以根据诸如检测姿态的完成(当设备正确地检测到该姿态时)等其它标准来自动地退出运动模式。
输入设备
手持式设备10也可以用于描绘出空中的轨迹，以便向外部系统提供输入并且用作输入设备，其中，所述输入是基于设备10在空中的移动或位置。例如，可以通过集成诸如俯仰陀螺仪和偏航陀螺仪等用于感测设备的不同轴的两个陀螺仪，来获取手持式设备10的轨迹。可选择地，可以通过根据在传感器融合算法的输出处的所有陀螺仪和加速度计(例如，三个陀螺仪和三个加速度计)得到的相对于重力的俯仰移动和偏航移动来获取该轨迹(例如，使用在第12/252,322号共同未决的美国专利申请中描述的模型方程等模型方程，所述共同未决的专利申请通过引用并入本文)。该轨迹可以与现有的光标控制软件结合使用，或者与最初被设计用于鼠标、触针或触摸屏应用的笔迹识别软件结合使用。
在一个实施方式中，可以将轨迹无线地发送到外部设备，例如，计算机设备或电子娱乐系统。该轨迹可以与按钮或其它控制结合使用，以对直接控制PC或娱乐系统的显示屏上显示的光标进行控制。或者，轨迹输入可以控制不同的显示对象或者观看其它设备的显示屏。
在另一个实施方式中，软件可以完全地运行在手持式设备10上，而不向另一个设备提供输入。可以使用被设计用于触针或触摸屏设备的现有笔迹识别软件来将轨迹解释为字符。
本发明的实施方式提供了包括提供显示能力的子系统的手持式电子设备。移动的手持式电子设备可以是任意类型的电子设备，所述电子设备可以被用户移动同时被用户的手控制，所述电子设备包括图2中所示的设备10。在一些实施方式中，设备可以被附加到外部扩展、集成入外部扩展、或者另外物理地耦合到外部扩展。扩展可以是适合于在视频游戏环境中使用的游戏工具(例如，网球拍、球棒、高尔夫球棍、枪或其它武器)、适合于物理度量学、测量或类似的应用的定位设备、或者可以得益于设备的功能的任何其它类型的物理设备。扩展本身可以是不具有自动地处理能力的物理手柄，或者可以具有是设备的功能的至少部分的补充或者与之重叠的数据处理能力。
在一个实现中，提供显示能力的子系统是附加到设备的显示器。显示器可以集成到设备中，并且相对于设备基本上是不可移动的。在可选择的实现中，设备可以附加到设备，并且可以从设备延伸出来、相对于设备旋转、相对于设备倾斜、或者另外相对于设备的一部分是可移动的。这些显示器的实施例包括任何电子射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸、数码管显示器、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、ELD显示器、等离子显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、HPA显示器、薄膜晶体管显示器(TFT)、有机发光二极管显示器(OLED)、表面传导电子发射显示器(SED)、激光显示器、碳纳米管显示器、纳米晶体显示器、基于量子点的显示器、或者可以使用手持式设备实现或者另外与手持式设备结合使用的前述显示器的任意组合。
在一个实施方式中，提供显示能力的子系统包括能够产生实质上适合于在外部显示器上显示的图像的一组模块。模块可以包括硬件逻辑、软件逻辑、或者硬件与软件的组合。图像可以是任意静态的信号、动态的信号或多媒体信号，其包括文本、图片和视频。用于产生图像的逻辑在本领域中是众所周知的，其包括视频和图像信号生成、视频和图像压缩、视频和图像编码、以及通过各种无线或有线介质的视频和图像传输。通过一组模块产生的图像可能基本完整并且准备显示在外部显示器上，或者在被显示在外部显示器上以前可能需要额外的处理(例如，图像可以包括来自设备的数据输出，但是可能需要对于特定的外部显示器上的适当显示而言必需的额外的专用于显示的视频信号信息)。
在一个实施方式中，提供显示能力的子系统包括能够在屏幕上投射图像的一组模块(例如，在屏幕、板、墙或能够显示图像的任何其它的表面上形成2D图像的光学投影仪系统)或者在空间中投射图像(例如，3D或全息图像)的一组模块。
在一个实现中，设备还包括一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度。在一个实施方式中，感测围绕至少三个轴的转速的这组运动传感器是由三个传感器组成，但是在其它实施方式中，可能存在四个、五个、六个或者任何其它数量的此类传感器。在一个实施方式中，感测转速的运动传感器是陀螺仪。在各个实施方式中，可能存在三个、四个、五个、六个或者任何其它数量的陀螺仪。
可以使用各种技术来实现感测转速的运动传感器，所述技术包括微机电系统、压电器件、半球面谐振腔、音叉、石英、碳纳米管、能够制造可以感测旋转属性的运动的设备的任何其它技术、或者前述技术的任意组合。
在一个实施方式中，感测线性加速度的这组运动传感器是由三个传感器组成，但是在其它实施方式中，可能存在四个、五个、六个或任何其它数量的此类传感器。在一个实施方式中，感测线性加速度的运动传感器是加速度计。在各个实施方式中，可能存在三个、四个、五个、六个或任何其它数量的加速度计。加速度计在本领域中是众所周知的，并且可以使用任何公知的加速度计制造技术、能够制造可以感测加速度的设备的任何其它技术、或者前述技术的任意组合来实现加速度计。
在一个实施方式中，感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度的这组运动传感器可以集成到单个模块中。在一个实现中，模块被集成到单个组件中，或者另外被封装在单个组件中。单个组件模块可能是由单个芯片组成，或者可以包括一起集成到公共组件中的多个单独的设备。可以一起集成到公共封装中的此类多个单独的设备的实施例包括附接到彼此上的或者另外集成在一起的两个或多个芯片、印刷电路板(可能包括额外的电路)、单片系统(SOC)或者设备的任何其它组合。
图9A示出了用于手持式电子设备的运动感测系统的一部分300的一个实施方式的框图，其包括模块和子系统的实施例。在一个实施方式中，模块302包括第一子系统304以及第二子系统306，所述第一子系统304包括感测转速的运动传感器(如图9A的实施例中的陀螺仪所示)，所述第二子系统306包括感测线性加速度的运动传感器(如图9A的实施例中的加速度计所示)。在一个实现中，第一子系统304经由子模块数据总线308被耦合到第二子系统306。子模块总线308可以是局域数据总线，其有助于两个子系统之间的通信以及包含在两个子系统的单独的传感器之间的通信。这些通信可以包括由传感器产生的运动数据、用于传感器的指令(例如，为了节能而断电的指示、用于通电的指示、用于调节操作的指示等)、以及任何其它与传感器有关的数据或者与子系统或传感器的操作或功能有关的数据。由传感器产生的并且经由子模块数据总线308发送的运动数据可以被预处理(即，在多个传感器之间被实时地同步)或者是原始的(例如，外部处理器可使用原始数据来进行分离的处理，不论是单独的还是加上预处理数据)。在一个实施方式中，通过传感器中的任意两个或更多个传感器产生的运动数据的实时同步对于确保从传感器接收的信息确实表示在任何特定的时间点处的设备状态以及运动属性是很重要的。
可以使用有线的或无线的通信技术来实现子模块数据总线308，所述技术包括电子传输(例如，串行通信、并行通信或者基于分组的通信)、光学传输(例如，光纤、光开关矩阵、光自由空间传输)或者无线传输(例如，超宽带、无线局域网、蓝牙)。在子模块数据总线上使用的协议可以包括标准的协议(例如，i2c)，或者可以是专用协议(可能被加密)。
在一个实施方式中，感测转速的所有运动传感器被集成到第一子系统304中，并且感测线性加速度的所有运动传感器被集成到第二子系统306中。在可选择的实施方式中，模块可以包括额外的子系统。在一个实现中，第一子系统包括一个感测转速的运动传感器，第二子系统包括感测转速的至少两个运动传感器，并且第三子系统包括感测线性加速度的至少三个运动传感器。在可选择的实施方式中，第三子系统中的感测线性加速度的至少三个运动传感器可以分布在两个子系统中。在一个实施方式中，可以添加额外的子系统，以包括感测转速的额外的运动传感器和/或感测线性加速度的额外的运动传感器。在一个实施方式中，包含在该模块中的所有此类子系统被连接到子模块数据总线。在可选择的实施方式中，一个或多个子系统未被直接地连接到子模块数据总线。为了描述的目的，只要子系统能够经由子模块数据总线来向连接到该子模块数据总线的另一设备发送并接收数据(与必须经由外部数据总线向设备路由该种数据相反)，子系统就被认为连接到子模块数据总线，即使缓冲器或其它电路可以插入子系统与子模块数据总线之间。
在一个实施方式中，包括这组运动传感器的模块(例如，模块302)能够实质上对由一些或所有传感器产生的运动数据进行时间同步。在一个实施方式中，模块例如使用模块中的缓冲器305来缓冲这些运动数据，并且使其可用于可以使用数据的任何其它设备。此类其它设备的实施例可以包括外部处理器或外部应用，例如，应用处理器310和/或运行于处理器上的应用。在一个实施方式中，模块包括数据处理逻辑307(无论是硬件、软件、固件或前述各项的组合)，所述数据处理逻辑307可以内部地处理由运动传感器产生的运动数据，从而可能减少模块外部的处理需求。在一些实施方式中，逻辑307可以使用用于处理的逻辑内部或外部的存储器309。在各个实现中，模块还可以包括一个或多个处理器、DSP、存储器和任何其它电路。数据处理逻辑307和/或其它处理部件可以包含在传感器子系统中的一个或多个传感器子系统中，或者部分地或完全地提供在传感器子系统外部的模块302中的其它位置处，并且经由适当的总线连接到子系统和/或外部总线312。
在一个实施方式中，模块302被耦合到一个或多个外部设备总线312，所述外部设备总线312有助于模块与模块的外部设备之间的通信，例如，手持式设备的其它组件。图9A中示出了一个实施例，其中，应用处理器310被连接到外部设备总线312。对于一些类型的外部设备总线而言，诸如功率管理设备311和/或其它外围设备等设备可以被连接。在一些实施方式中，存储器314、接口设备316(输入和/或输出设备、电路和/或部件)以及显示器318是可以通过外部设备总线312进行通信的手持式设备的部件的实施例中的一些实施例。在一些实施方式中，特定的设备可以可选择地或另外地具有到应用处理器310或其它部件的其自己的专用总线，例如，到诸如显示器318和存储器314等部件的图9A中的虚线所示的总线315，或者图2中所示的分离的总线。在一些实施方式中，可能不存在所描绘的连接中的一些连接(例如，应用处理器310可以经由共享的外部总线312、经由分离的总线或者经由共享的总线与分离的总线的组合来连接到部件)。外部设备总线的一个实施例是依照12C标准的总线，但是可以可选择地或另外地使用任何其它类型的或标准的通信总线。在图9A的一个实施方式中，子系统304和306以及子模块总线308与外部设备总线312分离，并且可以仅经由诸如处理逻辑307或其它部件等其它部件来与外部设备总线进行通信。
图9B示出了另一实现330，在该实现中，包含在该模块中的子系统中的一个或多个子系统(例如，子系统304和306)被直接连接到一个或多个主外部设备总线312。在该实现中，子模块数据总线308可以与如图所示的外部设备总线312分离(但是可能能够经由连接到该外部设备总线的子系统来与外部设备总线进行通信)。可选择地，子模块数据总线308可以直接连接到一个或多个外部设备总线。
图9C示出了另一个实现350，在该实现中，子模块数据总线308被连接到一个或多个外部设备总线312，而包含在该模块中的子系统(例如，子系统304和306)没有一个直接连接到任何外部设备总线或其它外部设备。在该情况下，例如，子系统可以经由子模块数据总线308和外部设备总线312来与外部设备(例如，应用处理器310)进行通信。
在一个实施方式中，包含在模块中的一个或多个子系统具有可能在没有同步、没有缓冲或者没有其它运动数据预处理的情况下直接将数据从运动传感器中的一些或全部运动传感器传送到外部总线的能力。
在一个实施方式中，手持式设备包括子系统，所述子系统能够根据从运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与设备的相互作用。子系统可以包括用于解释从这组运动传感器接收的运动数据的逻辑，并且可以实现在硬件、软件、固件或前述各项的组合中。子系统可以在任意特定的时间从一个运动传感器、所有运动传感器或运动传感器的任意子集接收运动数据。然后，子系统能够通过解释运动数据并且将所述运动数据变换为可以通过集成到设备中的软件、硬件或其它逻辑来理解的命令或其它输入，来促进与设备的相互作用。
在本专利中结合各个实施方式提供了基于由运动传感器提供的运动数据来与设备进行相互作用的实施例，包括例如响应于设备的移动的视觉指示器在屏幕上的移动、响应于设备的移动的视觉元素的选择、响应于设备的移动的设备的应用或其它特征的激活等。可以使用各个处理技术中的一个或多个处理技术来处理接收的运动数据，并且所接收的运动数据被解释和/或被准备用于或被准备以作用于手持式设备的其它部件。例如，通过引用被完整地并入本文的第11/774,488号、第12/106,921号和第12/252,322号共同未决的美国专利申请描述了用于处理和/或提供增强的传感器数据、解释数据并识别姿态或传感器数据中的命令、以及向设备的操作系统、应用、应用处理器或其它部件或软件提供准备的数据的各个技术和系统，所述共同未决的美国专利申请中的任意一个或全部可以在适合的情况下用于本文公开的实施方式中。
在一个实施方式中，与设备的相互作用包括响应于设备沿着以下各项：滚动轴、俯仰轴或偏航轴中的至少两项的旋转，移动视觉指示器，选择视觉元素，或者沿着显示器上的路径移动视觉元素。在该实施方式中，显示器上的路径可以是线性方向(在显示器上的任意方向上，无论是水平的、垂直的、对角的或其它方向)、曲线方向(其包括任何圆周、抛物线、椭圆或其它曲线)、分段方向(其可以包括线性方向和曲线方向的任意组合)、自由形态的方向(freeform direction)、或者前述各项的任意组合。在三维显示、图像、对象或一组视觉元素中，上面所描述的方向可以与显示器平行(即，在传统的2D显示器的平面中)、相对于显示器的表面垂直的(即，在传统的2D显示器的平面内或外)、或者相对于传统的2D显示器的平面是倾斜的(即，传统的2D显示器的平面内或外，相对于平面的任意角度处)。
在一个实施方式中，与设备的相互作用包括响应于设备沿着滚动轴、俯仰轴或偏航轴中的至少一个轴的旋转，视觉元素在显示器上的二维或三维的旋转。
在一个实施方式中，手持式设备包括运动功能触发器，其可以用于增强能够促进与设备的相互作用的子系统的操作。在一个实现中，当用户激活或停用运动功能触发器时，运动功能触发器产生对能够促进与设备的相互作用的子系统的状态、环境或操作(例如，激活或停用设备上的特定功能、激活或停用能够促进与设备的相互作用的子系统中的一些或全部子系统)进行改变的信号。
虽然已经根据所示的实施方式描述了本发明，但是本领域普通技术人员将容易意识到，可能存在实施方式的变体，并且这些变体将在本发明的精神和范围内。因此，本领域普通技术人员可以进行很多修改。

Claims (39)

1.一种手持式电子设备，所述设备包括：
提供显示能力的子系统；
一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度；以及
一子系统，该子系统能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与所述设备的相互作用。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，感测转速的所述运动传感器是陀螺仪，而感测线性加速度的所述运动传感器是加速度计。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，感测转速的所述运动传感器是根据以下技术中的一个或多个技术来实现的：
微机电系统、压电器件、半球面谐振腔、音叉、石英、碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统是由以下项中的一项组成：
连接到所述设备的显示器；
能够产生实质上适于在外部显示器上显示的图像的一组模块；或者
能够投射图像的一组模块。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括视觉指示器在所述显示器上的移动。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括与屏幕上显示的视觉元素的相互作用。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，与所述视觉元素的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：选择所述元素、加亮所述元素、打开所述元素、移动所述元素、在元素列表中对所述元素进行重新排序、或者启动与所述元素相关联的应用。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中，与所述设备的所述相互作用包括与应用的相互作用。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述设备的移动，移动所述显示器上的光标；
响应于所述设备的移动，选择菜单；
响应于所述设备的移动，激活菜单；
响应于所述设备的移动，选择包含在菜单中的选项；
响应于所述设备的移动，激活包含在菜单中的选项；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的元素；
响应于所述设备的移动，激活所述显示器上显示的元素；
响应于所述设备的移动，通过所述显示器上显示的与应用有关的元素来启动应用；
响应于所述设备的移动，在至少两个应用之间进行切换；
响应于所述设备的移动，通过所述显示器上显示的与应用有关的接口来与应用相互作用；或者
响应于所述设备的移动，退出应用。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上移动屏幕上的视觉指示器：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上选择所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上移动所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径移动所述屏幕上的视觉指示器：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径选择所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；或者
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径移动所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括：响应于所述设备沿着滚动轴、俯仰轴或偏航轴中的至少一个的旋转，在二维或三维中旋转所述显示器上的视觉元素。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述设备的移动，平移所述显示器上的图像；
响应于所述设备的移动，缩放所述显示器上的图像；
响应于所述设备的移动，对至少部分地在所述设备上运行的照相机应用进行缩放；
响应于所述设备的移动，改变所述显示器上的页面；
响应于所述设备的移动，调节所述显示器上的至少一个元素的位置，其中，所述至少一个元素是阵列的一部分；
响应于所述设备的移动，导航到菜单屏幕；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的键盘上的按键；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的电话拨号盘上的按键；
响应于所述设备的移动，选择与联系人的标识相对应的字符；
响应于所述设备的移动，发起电话呼叫；
响应于所述设备的移动，终止电话呼叫；
响应于所述设备的移动，识别一字符；
响应于所述设备的移动，识别多个字符；
响应于所述设备的移动，作为自动完成操作的一部分显示所述显示器上的元素；
响应于所述设备的移动，旋转所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，缩放所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，平移所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，倾斜所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，滚动一组元素，其中，包含在所述一组元素中的至少一个元素被显示在所述显示器上；
根据所述设备的场景来解释所述设备的移动；
响应于所述设备的移动，在肖像模式与风景模式之间切换显示器上的图像的取向；
响应于所述设备的移动，激活应用，其中，所述移动与两个不同的取向之间的切换相对应；
提供与所述设备的移动的解释有关的视觉反馈、音频反馈或振动反馈；
根据所述设备的移动，对用户进行验证；
将所述设备的移动转换为实证标记；
根据所述设备的移动，控制外部系统；
根据所述设备的移动，授权商业交易；
根据所述设备的移动，测量用户的卡路里消耗；
根据所述设备的移动，评估与体育有关的运动；
根据所述设备的移动，对与体育有关的运动进行计数；
根据所述设备的移动，评估与游戏有关的运动；
根据以下项中的至少一项来控制所述设备的节能特征：所述设备的取向、所述设备的移动、或所述设备的不移动；或者
根据所述设备的移动，识别要发送到外部系统的指令。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于应用到所述设备的一组轻拍，触发一功能；
响应于应用到所述设备的一组轻拍，显示符号，以提供与所述轻拍有关的视觉反馈；
响应于应用到所述设备的一组摇动，触发所述设备的功能；或者
响应于应用到所述设备的一组摇动，显示符号，以提供与所述轻拍有关的视觉反馈。
14.一种手持式电子设备，所述设备包括：
显示器，其被连接到所述设备；
一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度，其中，所述运动传感器被集成在单个模块中；以及
子系统，其能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与所述设备的相互作用。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述模块处于单个封装中。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述模块包括第一子系统和第二子系统，所述第一子系统包括感测转速的所述运动传感器，所述第二子系统包括感测线性加速度的所述运动传感器，并且其中，所述第一子系统经由子模块数据总线被耦合到所述第二子系统。
17.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述模块包括第一子系统和第二子系统，所述第一子系统包括感测转速的所述运动传感器，所述第二子系统包括感测线性加速度的所述运动传感器，其中，所述第一子系统经由子模块数据总线被耦合到所述第二子系统，并且其中，子模块数据总线与外部设备总线分离，所述外部设备总线将所述模块连接到所述电子设备的至少一个外部设备。
18.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述模块包括第一子系统、第二子系统和第三子系统，所述第一子系统包括感测转速的至少一个运动传感器，所述第二子系统包括感测转速的至少两个运动传感器，以及所述第三子系统包括感测线性加速度的运动传感器，并且其中，所述第一子系统、所述第二子系统和所述第三子系统被耦合到子模块数据总线。
19.一种存储介质，包括软件程序，所述软件程序能够至少部分地运行在手持式电子设备上，其中，所述设备包括：
提供显示能力的子系统；以及
一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度；以及
其中，所述软件程序能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与所述设备的相互作用。
20.根据权利要求19所述的存储介质，其中，所述软件程序是运行在所述手持式电子设备上的操作系统。
21.根据权利要求19所述的存储介质，其中，所述软件程序是运行在所述手持式电子设备上的软件应用。
22.一组运动传感器，用于感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度，其中：
所述运动传感器能够被集成在手持式电子设备中；以及
其中，所述设备包括：
提供显示能力的子系统；以及
能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动
数据来促进与所述设备的相互作用的子系统。
23.根据权利要求1所述的电子设备，其中，感测转速的所述运动传感器是陀螺仪，而感测线性加速度的所述运动传感器是加速度计。
24.根据权利要求1所述的电子设备，其中，感测转速的所述运动传感器是根据以下技术中的一个或多个技术来实现的：微机电系统、压电器件、石英或碳纳米管。
25.一种手持式电子设备，所述设备包括：
提供显示能力的子系统；
运动功能触发器；
一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度；以及
一子系统，所述子系统能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据来促进与所述设备的相互作用。
26.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统由以下项中的一项组成：
连接到所述设备的显示器；
能够产生实质上适于在外部显示器上显示的图像的一组模块；或者
能够投射图像的一组模块。
27.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括视觉指示器在所述显示器上的移动。
28.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括与屏幕上显示的视觉元素的相互作用。
29.根据权利要求28所述的电子设备，其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述视觉元素的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：选择所述元素、加亮所述元素、打开所述元素、移动所述元素、在元素列表中对所述元素进行重新排序、或者启动与所述元素相关联的应用。
30.根据权利要求25所述的电子设备，其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述设备的所述相互作用包括与应用的相互作用。
31.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述设备的移动，移动所述显示器上的光标；
响应于所述设备的移动，选择菜单；
响应于所述设备的移动，激活菜单；
响应于所述设备的移动，选择包含在菜单中的选项；
响应于所述设备的移动，激活包含在菜单中的选项；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的元素；
响应于所述设备的移动，激活所述显示器上显示的元素；
响应于所述设备的移动，通过所述显示器上显示的与应用有关的元素来启动应用；
响应于所述设备的移动，在至少两个应用之间进行切换；
响应于所述设备的移动，通过所述显示器上显示的与应用有关的接口来与应用相互作用；或者
响应于所述设备的移动，退出应用。
32.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上移动屏幕上的视觉指示器：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上选择所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述电子设备关于以下项中的一项的旋转运动而在实质上线性的方向上移动所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径移动所述屏幕上的视觉指示器：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径选择所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴；或者
响应于所述设备沿着以下项中的至少两项的旋转而沿着分段的、自由形态的或弯曲的路径移动所述屏幕上的视觉元素：所述电子设备的滚动轴、俯仰轴或偏航轴。
33.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，与所述设备的所述相互作用包括：响应于所述设备沿着滚动轴、俯仰轴或偏航轴中的至少一个的旋转，并且响应于从所述运动功能触发器接收的信号，在二维或三维中旋转所述显示器上的视觉元素。
34.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于所述设备的移动，平移所述显示器上的图像；
响应于所述设备的移动，缩放所述显示器上的图像；
响应于所述设备的移动，对至少部分地在所述设备上运行的照相机应用进行缩放；
响应于所述设备的移动，改变所述显示器上的页面；
响应于所述设备的移动，调节所述显示器上的至少一个元素的位置，其中，所述至少一个元素是阵列的一部分；
响应于所述设备的移动，导航到菜单屏幕；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的键盘上的按键；
响应于所述设备的移动，选择所述显示器上显示的电话拨号盘上的按键；
响应于所述设备的移动，选择与联系人的标识相对应的字符；
响应于所述设备的移动，发起电话呼叫；
响应于所述设备的移动，终止电话呼叫；
响应于所述设备的移动，识别一字符；
响应于所述设备的移动，识别多个字符；
响应于所述设备的移动，作为自动完成操作的一部分，显示所述显示器上的元素；
响应于所述设备的移动，旋转所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，缩放所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，平移所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，倾斜所述显示器上的地图；
响应于所述设备的移动，滚动一组元素，其中，包含在所述一组元素中的至少一个元素被显示在所述显示器上；
根据所述设备的场景来解释所述设备的移动；
响应于所述设备的移动，在肖像模式与风景模式之间切换显示器上的图像的取向；
响应于所述设备的移动，激活应用，其中，所述移动与两个不同的取向之间的切换相对应；
提供与所述设备的移动的解释有关的视觉反馈、音频反馈或振动反馈；
根据所述设备的移动，对用户进行验证；
将所述设备的移动转换为实证标记；
根据所述设备的移动，控制外部系统；
根据所述设备的移动，授权商业交易；
根据所述设备的移动，测量用户的卡路里消耗；
根据所述设备的移动，评估与体育有关的运动；
根据所述设备的移动，对与体育有关的运动进行计数；
根据所述设备的移动，评估与游戏有关的运动；
根据以下项中的至少一项来控制所述设备的节能特征：所述设备的取向、所述设备的移动、或所述设备的不移动；或者
根据所述设备的移动，识别要发送到外部系统的指令。
35.根据权利要求25所述的电子设备，其中，所述提供显示能力的子系统包括连接到所述设备的显示器，并且其中，响应于从所述运动功能触发器接收的信号，与所述设备的所述相互作用由以下项中的一项或多项组成：
响应于应用到所述设备的一组轻拍，触发一功能；
响应于应用到所述设备的一组轻拍，显示符号，以提供与所述轻拍有关的视觉反馈；
响应于应用到所述设备的一组摇动，触发所述设备的功能；以及
响应于应用到所述设备的一组摇动，显示符号，以提供与所述轻拍有关的视觉反馈。
36.一种手持式电子设备，所述设备包括：
显示器，其被连接到所述设备；
运动功能触发器；
一组运动传感器，其感测围绕至少三个轴的转速和沿着至少三个轴的线性加速度，其中，所述运动传感器被集成在单个模块中；以及
子系统，其能够根据从所述运动传感器中的至少一个运动传感器获取的运动数据以及对所述运动功能触发器的激活来促进与所述设备的相互作用。
37.根据权利要求36所述的电子设备，其中，所述模块被集成在单个封装中。
38.根据权利要求36所述的电子设备，其中，所述模块包括第一子系统和第二子系统，所述第一子系统包括感测转速的所述运动传感器，所述第二子系统包括感测线性加速度的所述运动传感器，并且其中，所述第一子系统经由子模块数据总线被耦合到所述第二子系统。
39.根据权利要求36所述的电子设备，其中，所述模块包括第一子系统、第二子系统和第三子系统，所述第一子系统包括感测转速的至少一个运动传感器，所述第二子系统包括感测转速的至少两个运动传感器，以及所述第三子系统包括感测线性加速度的所述运动传感器，并且其中，所述第一子系统、所述第二子系统和所述第三子系统被耦合到子模块数据总线。
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