專利名稱：自配置多元件便攜式電子設備的制作方法
背景技術：
本發明總體涉及便攜式電子設備，更具體地，涉及具有多元件的便攜式電子設備。
很多便攜式電子設備的存在是為了使生活更加便利并且更加富有生產性。設備，例如蜂窩電話、尋呼機和個人數字助理(PDA)，執行重要的功能，例如通訊、發送消息、數據存儲以及重叫，等等。
這些便攜式電子設備通常具有兩個部分，具有顯示器的鉸接蓋和具有鍵盤的主體。顯示器的選擇通常匹配預期的目的，例如，PDA通常具有較大的顯示器，對于顯示文本和圖形很有用。另一方面，蜂窩電話通常具有較小的顯示器，用于顯示有限數量的字母數字。這是有意義的，因為可以通過僅包括設備中所需的容量保持低的制造成本。
人們越來越發現，這種便攜式電子設備對于保持與同事、家人和朋友的聯系以及對于組織繁忙的生活方式是非常有價值的。隨著便攜式電子設備需求的增加，這些設備趨于增加功能、特征以及復雜性。但是，這些設備仍趨于保持獨特的單元，因為多個設備的集成通常帶來復雜性和使用難度的增加。
多個設備的集成可以理解是困難的，因為需要提供操作上相互結合的不同功能，同時分享輸入、輸出和其它資源。這進一步由于需要創造一臺直觀上使用簡單的設備而變得復雜化。
非集成的便攜式電子設備產生幾個問題。首先，存在明顯的缺點，例如需要多個設備完成所有所需的功能，并且對于附帶物的尺寸和重量不方便。其次，非集成意味著多個設備具有重復的元件，例如笨重和大體積的顯示器、輸入裝置和電源。第三，增多使用微處理器及其增大的容量使設備發展成靈活性的并且能設計成完成多種功能。第四，分享公共的元件并協同完成功能的集成設備可提供給消費者增大的價值以及降低的價格。
因此，本領域中仍需要對便攜式電子設備進行改進。
根據本發明的第二方面提供了自配置多元件無線便攜式電子通訊設備。設備包括至少第一電子構件和第二電子構件；固定在手持設備的第一電子構件上的軸，并具有至少兩個被電絕緣體材料分隔的縱向導電體元件；形成在軸一個端部上的球；形成在第二電子構件上的窩，窩包括多個適于壓緊球的彈簧加壓觸點，多個彈簧加壓觸點適于接觸至少兩個縱向導電體元件并且與至少兩個縱向導電體元件電氣相通，其特征在于球和窩允許第一電子構件相對第二電子構件在多于一個的平面內運動，并且其特征在于觸點形成傳感器，用于探測第一電子構件相對于第二電子構件的相對位置，并且其特征在于自配置多構件便攜式電子設備能夠根據第一電子構件相對于第二電子構件的相對位置自配置操作模式。
根據本發明的第三方面提供了一種方法，用于在自配置多元件無線便攜式電子通訊設備中自配置操作模式，其中設備具有可相對于第二電子構件移動的第一電子構件。方法包括探測第一電子構件相對于第二電子構件的相對位置以及根據位置選擇設備的操作模式的步驟。
現在參看
圖1-8，表示自配置多構件無線便攜式電子通訊設備100，其具有第一構件104，通過接頭112連接在第二構件106上。圖1-4表示配置順序，其中操縱第一構件104和第二構件106使設備100形成縱向結構(portrait configuration)。
圖4表示配置成縱向結構的自配置設備100，例如蜂窩電話。通常矩形顯示器120的長尺寸在使用時是豎直(縱向)定位的。因為顯示器120的定位象人的肖像，所以這被稱為肖像模式。肖像結構也在第二構件106的輸入115中體現出來，其結構反映肖像模式并可包括數字鍵及其它電話鍵。第一構件104可以向下旋轉到閉合位置，與第二構件106平行并與其接觸，形成閉合結構(未示出)。這是典型的蜂窩電話，其特征在于在不使用時主體和蓋可折疊在一起并閉合。
圖5-8表示配置順序，其中操縱第一構件104和第二構件106使設備100形成橫向結構(landscape configuration)。
圖8表示橫向結構的自配置多元件便攜式電子設備100，例如尋呼機。在橫向結構中，顯示器120的長尺寸完全在橫向位置，第二構件106也是如此。這也可以適于像PDA或其它電子器具之類的設備。再次，第一元件104可向下旋轉到閉合位置，與第二構件106平行并與其接觸，形成閉合結構(未示出)。
參看圖9，討論不同的輸入和輸出裝置以及其它特征。在一個典型的結構中，第一元件104包含顯示器120。顯示器120可以是任何通用的顯示裝置，例如LCD屏幕、熒光屏顯示器、TFT顯示器或者CRT。蜂窩電話類型的結構中的顯示器120可以顯示與電話相關的功能，例如姓名和數字的存儲、速度撥號信息或者電話控制和操作設置。在尋呼機或PDA類型的操作模式中，顯示器120可用于提供圖形、圖像、文本或者它們的組合。顯示器120的方向可以利用設備100自配置，使其匹配自配置多元件便攜式電子設備100的總方向。
第一構件104中還包括天線126和攝像頭129。攝像頭129優選的是攝像機，但也可以是數字攝像頭。天線的極化可以修改以反映結構(例如，縱向模式的水平極化，和橫向模式的垂直極化)。
第二構件106可包括輸入115，例如鍵盤。另外，其它輸入裝置(未示出)可包括定點裝置，例如用于膝上型或筆記本電腦的操縱桿和按鈕、跟蹤球、觸摸板、搖桿開關、觸摸屏、殘疾人用的TTY輸入裝置、盲人點字鍵輸入或者手寫筆的板。輸入115的方向可以自配置，使其匹配自配置多元件便攜式電子設備100的總方向。
接頭112連接第一構件104和第二構件106，允許第一構件104相對第二構件106運動。這種運動可以在兩個平面內，而包括主體和鉸接蓋的典型蜂窩電話僅能在一個平面內運動，這一點二者是不同的。
盡管圖示的本發明僅具有兩個構件，但應該理解的是，本發明也可應用于具有三個或多個構件的便攜式電子設備。在這些情況下，可以使用多個接頭112。
接頭112可以選擇性地包括一個或多個制動器，其中制動器位置產生偏壓，將第一構件104把持在相對于第二元件106的預定位置上。優選地采用兩個這種制動器，產生圖4和圖8所示的相對位置。
從圖中可以看出，接頭112允許第一構件104和第二構件106彼此相互運動，允許兩個構件的不同位置。本發明的接頭112也允許設備100檢測第一構件104和第二構件106的相對位置。因為具有檢測相對位置的能力，顯示裝置120和輸入115都可以在便攜式電子設備100中配置成橫向模式或縱向模式。
除了改變所顯示的圖形或文本的方向外，輸入115的各個鍵或輸入元件的方向和排列也可以修改。例如，在縱向(蜂窩電話)模式中，當便攜式電子設備100處于垂直縱向位置時(見圖4)，可以布置輸入鍵使其具有恰當的方向。在橫向模式中，第一構件104和第二構件106基本平行并水平定位，輸入鍵可以配置成水平方向(見圖8)。
盡管圖1-8表示兩種配置開始于一個相似的初始結構，但需注意的是設備100可直接從一種結構變化到另一種結構，而不必回到圖1所示的結構。
通過在每個鍵上簡單地包括多個符號或字符(方向同時沿縱向和橫向)可以重新定向輸入鍵。另外可以選擇的是，輸入115可包括能重新配置和重新定向的觸摸輸入區以及符號和字符的觸摸屏顯示器。第三可以選擇的是使用可控的背光，其中符號或字符在半透明或透明的輸入元件或鍵中可改變照明。第四可以選擇的是使用電子標簽，其中含有能重新配置和重新定向的符號或字符。
同樣，其它輸入和輸出設備，例如攝像頭129或與手寫筆一起使用的電子手寫板，可以通過改變第一構件104和第二構件106的相對位置而自配置。另外，輸入裝置的操作必須具有恰當的方向。手寫識別軟件必須知道手寫板是橫向還是縱向位置。對于操縱桿和其它相似設備也是如此。
作為一個額外的特征，構件的相對位置也可以選擇服務用于接收。例如，用戶可以定位兩個構件104和106使便攜式電子設備100自配置成蜂窩電話并接收進入的電話呼叫。便攜式電子設備100可以包括鬧鐘，提示用戶未選擇的服務正在等待接收，例如在此實施例中是進入的尋呼。從而用戶可以重新定位設備100的構件，以使設備100自配置成尋呼機，可以接收進入的尋呼和/或響應此尋呼。
作為另一個特征，改變操作設備100的結構和模式對于延長電池使用時間是有用的。一些用戶選擇的操作模式，可以消耗很少的電池使用時間，規定屏幕活性、屏幕尺寸或非實時同步消息與實時消息(即尋呼與電話)。操作模式也可指令不同的反向通道傳輸能量水平，也使電池使用時間延長。
而且，改變設備的結構的操作模式需要對準天線，通常處于垂直極化，用以優化RF操作。如圖7所示，當設備配置成橫向(landscapeorientation)時，天線需要處于第一位置，當用戶操作設備時拉長天線優化RF極化。圖3表示配置成縱向(portrait orientation)的設備的操作，例如蜂窩電話。
圖9表示本發明接頭112第一實施例的細節。接頭112包括固定在第一電子構件104上的第一固定元件909，固定在第二電子構件106上的第二固定元件909，以及連接元件903。連接元件903可旋轉地附著并連接在兩個固定元件909上，使第一電子構件104相對于第二電子構件106在兩個平面內旋轉。
圖10表示接頭第一實施例以及位置傳感器裝置的排列。典型的固定元件909包括軸1047。固定元件909固定在第一和第二電子構件104和106上，而軸1047適于在連接元件903中的開口內旋轉。固定元件909(或連接903)可包括保持器，例如突起或環1053，使元件固定地夾持在一起。
接頭112可包括一個或多個定位制動器。這可以是軸1047上的突起(未示出)，與連接元件903中的槽等結構相互作用，提供固定的定位制動器。
每個固定元件909具有位置傳感器裝置(結合圖11-13在下面討論)，與連接元件903相互作用。位置傳感器裝置每個連接到對應的位置傳感器電路板1035，從而能確定每個電子構件相對于連接元件903的相對轉動位置。當處理來自兩個位置傳感器和兩個位置傳感器電路板1035的數據時，便攜式電子設備100能確定第一電子構件104相對于第二電子構件106的相對位置。
圖中還示出了總線1039。總線1039可穿過固定元件909的中空內部和連接元件903的中空內部，可以是單一的電線或引線，或者多根電線或引線。位置傳感器的位置信息可通過總線1039傳送。另外，總線1039可在電子構件之間傳導電源。另外可以選擇的是，數據總線1039可以在三個接頭元件的外部。
圖11-13表示位置傳感器932的不同實施例。圖11表示傳感器的第一實施例，其中固定元件909的表面可包括多個位置傳感器觸點1152。連接元件903上的觸點1128(為了清楚起見僅示出觸點1128)可以連接一對位置傳感器觸點1152，為對應的位置傳感器電路板1035產生閉合的電路，用于確定電子構件104或106的相對位置。在此傳感器實施例的設計中，在任意時刻僅有一對位置傳感器觸點1152可以形成閉合電路。
圖12表示傳感器的第二實施例，其中位置傳感器包括可變電阻。位置傳感器包括固定觸點1260、電阻表面1269和電阻表面上的間隙1265，所有的都形成在固定元件909上。移動觸點1263固定在連接元件10003(為了清楚起見連接元件903未示出)。在使用過程中，移動觸點1263可以隨著對應電子構件的運動在位置傳感器上旋轉。應該理解的是，電線或其它引線必須從移動觸點1263上延伸到位置傳感器電路板1035(未示出)。從而對應位置傳感器電路板1035接收的電阻根據位置傳感器的旋轉而變化。
上面的敘述中，將可變電阻放在固定元件909上。但是，可變電阻也可以形成在連接元件903的一端，而移動觸點1263形成在固定元件909上。
圖13表示傳感器的第三實施例，其中位置傳感器包括磁體1373和霍爾效應傳感器1377。磁體1373優選地固定在連接元件903的端部，霍爾效應傳感器1377固定在或嵌入在固定元件909中。磁體1373可以包括多個磁北極和南極，也可包括多個不同強度和取向的磁體或磁極。
霍爾效應傳感器1377處于磁場時產生電信號。對應的位置傳感器電路板1035可使用此電信號確定相對位置。
圖14-15表示接頭112的第二實施例。在第二實施例中，接頭112是球型接頭，其中球147位于第一或第二元件上。球147可以選擇性地包括軸137(見圖20)。球147可旋轉地裝在第二構件106中形成的窩162中。從而接頭112允許第一構件104相對第二構件106在兩個平面中運動。
圖16-18表示窩162的細節。圖17和18是從圖16左側和右側的示圖，表示傾斜切口(制動器)，用于將兩個構件夾持在縱向和橫向結構的預定位置。
圖19表示相對于第二構件106得到的第一構件104的兩個預定位置。
圖20表示球147和窩162的細節。球147包括至少兩個導體151和153，但也可以使用兩個以上的導體。兩個導體151和153被一條電絕緣材料148隔開。可選擇的軸137也包括導電區141和143，其中導電區141和143與球147的導體151和153連接。在球147的兩個導體區151和153之間可以形成電壓勢能。窩162中的多個觸點159在彈簧之類的結構下被壓向球147，在球147和第二構件106之間導電。因此通過確定多個觸點159中的哪些觸點在導電，多個觸點159可用于檢測第一構件104相對于第二構件106的位置。因此導電區和觸點允許便攜式電子設備100通過確定哪些觸點接收導體151的電壓以及哪些觸點接收導體153的電壓，檢測相對位置。位置測量分辨率可以通過球147的導體區151和153的相對尺寸(或數量)確定，也可通過觸點159的尺寸、數量和位置確定。
通過接頭112的不同實施例，不但檢測相對位置，而且也可在第一元件104和第二元件106之間傳輸電源。這是需要的，因為電源優選地僅位于兩個構件104或106中的一個。
當球147轉動時，導體151和153連接在一起產生短路是可能發生的。這個現象的防止可以通過嵌入電流檢測裝置，當檢測到短路時切斷導體151和153之間的電源。當消除短路時(即球147進一步旋轉時)，電流檢測裝置可以重新通電。
球連接窩和相關觸點的另一個優點是通過接頭112可進行雙向數字通訊。雙向電子通訊的實現可以通過將數字信號疊加在流過接頭112的導電元件151和153的DC電壓(電源)頂上。
圖21表示疊加在電壓上的通訊信號的曲線，圖22表示從電壓上取出的數字通訊信號。通訊信號可以從球接頭后面的電壓上取出，方法是利用電容去除DC部分，僅留下通訊信號。
雖然上面詳細描述了本發明，但本發明并不局限于上述的具體實施例。很明顯，在不偏離本發明原理的情況下，本領域內熟知人員可以對這里描述的具體實施例做出很多應用和修改以及變化。
權利要求
1.一種自配置多元件無線便攜式電子通訊設備，包括至少一個第一電子構件和一個第二電子構件；以及接頭，用于連接所述第一電子構件和所述第二電子構件，所述接頭允許所述第一電子構件相對于所述第二電子構件在一個以上的平面內運動，其特征在于所述自配置多構件便攜式電子設備能根據所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的相對位置自配置操作模式，以及其特征在于所述設備還包括位于所述第一電子構件或所述第二電子構件其中一個上的傳感器，用于探測所述第一電子構件相對所述第二電子構件的所述相對位置。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述第一電子構件包括顯示裝置，能配置成橫向顯示裝置和縱向顯示裝置，以及其特征在于所述第二電子構件包括至少一個輸入裝置，所述輸入裝置具有多個輸入元件，所述多個輸入元件能配置成橫向輸入裝置和縱向輸入裝置，以及其特征在于所述移動配置顯示裝置的方向、輸入裝置的方向以及天線的結構。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述設備具有至少兩個操作模式，其特征在于所述設備根據所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的位置自配置操作模式。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述顯示裝置從以下的組中選擇，此組包括LCD、CRT、熒光顯示器、布萊葉輸出裝置、TFT顯示器和觸摸屏顯示器；其特征在于當所述第一電子構件配置為縱向顯示裝置時所述顯示裝置配置為縱向顯示裝置，以及其特征在于當所述第一電子構件配置為橫向顯示裝置時所述顯示裝置配置為橫向顯示裝置。
5.如權利要求2所述的設備，其特征在于所述輸入裝置從以下組中選擇，此組包括鍵盤、操縱桿、定點裝置、跟蹤球、觸摸板、搖桿開關、TTY輸入裝置、布萊葉輸入裝置、攝像頭、數字手寫板和觸摸屏顯示器，其特征在于當所述第二電子構件配置為縱向輸入裝置時所述輸入裝置配置為縱向輸入裝置，其特征在于當所述第二電子構件配置為橫向輸入裝置時所述輸入裝置配置為橫向輸入裝置。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于所述輸入裝置的方向配置成橫向輸入裝置以適應至少全文本鍵盤，配置成縱向輸入裝置以適應至少數字手寫板或電話鍵盤，其特征在于當所述第一電子構件配置為所述橫向顯示裝置時所述天線配置成第一位置，當所述第一電子構件配置為所述縱向顯示裝置時所述天線配置成第二位置。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述接頭在所述第一電子構件和所述第二電子構件之間傳導電源，以及其特征在于所述接頭允許數字雙向通訊信號在所述第一電子構件和所述第二電子構件之間通過。
8.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述接頭包括至少一個預定的位置制動器。
9.如權利要求2所述的設備，其特征在于所述設備還包括傳輸裝置，將結構信息傳輸到服務器，允許所述服務器將適當數據以適當格式發送到所述通訊設備，其特征在于所述結構信息是基于所述至少一個輸入裝置結構和所述顯示裝置結構。
10.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述接頭是球接頭，包括軸，固定在所述手持設備的所述第一電子構件上并具有至少兩個被電絕緣體材料隔開的縱向導電體元件；球，形成在所述軸的端部；以及窩，形成在所述第二電子構件上，所述窩用于接收所述球，所述窩包括多個彈簧加壓的觸點，適于壓靠所述球并適于接觸所述至少兩個縱向導電體元件并且與所述至少兩個縱向導電體元件電氣相通，以及其特征在于所述球和所述窩允許所述第一電子構件相對所述第二電子構件運動，并且其特征在于所述觸點形成傳感器，用于探測所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的相對位置，以及其特征在于如果在所述至少兩個縱向導電體元件之間產生短路，則電流檢測裝置切斷所述至少兩個縱向導電體元件上的電源。
11.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述接頭包括第一固定元件，固定在所述第一電子構件上并包括第一位置傳感器裝置；第二固定元件，固定在所述第二電子構件上并包括第二位置傳感器裝置；以及連接元件，用于可旋轉地固定并連接到所述第一固定元件和所述第二固定元件，以及其特征在于所述第一固定元件、所述第二固定元件和所述連接元件允許所述第一電子構件相對于所述第二電子構件運動，并且其特征在于所述第一和第二位置傳感器裝置探測所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的相對位置，以及其特征在于所述接頭還包括穿過所述第一和第二固定元件延伸的總線，所述總線電氣連接所述第一電子構件和所述第二電子構件。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于所述位置傳感器裝置包括多個導電部分，嵌在所述第一固定元件或所述第二固定元件的外表面；以及橋接觸點，嵌在所述連接元件的端部表面，以及其特征在于所述橋接觸點適于橋接所述多個導電部分的兩個導電部分，并且其特征在于兩個橋接的導電部分可用于確定所述位置傳感器裝置的旋轉位置。
13.如權利要求11所述的設備，其特征在于所述位置傳感器包括電阻表面環，在所述電阻表面環上具有間隙；在所述電阻表面環上的固定觸點；以及移動觸點，能夠相對于所述電阻表面環旋轉，同時保持與所述電阻表面環的電氣接觸；其特征在于當所述移動觸點旋轉時所述位置傳感器裝置產生不同的電阻。
14.如權利要求11所述的設備，其特征在于所述位置傳感器裝置包括固定在所述連接元件上的磁環；以及霍爾效應傳感器，固定在所述固定元件上并靠近所述的磁環，以及其特征在于所述磁環含有不同的磁極，并且當所述霍爾效應傳感器相對于所述磁環旋轉時產生電信號。
15.一種在自配置多元件無線便攜式電子通訊設備中自配置操作模式的方法，所述自配置多元件便攜式電子設備具有相對于第二電子構件可以運動的第一電子構件，方法包括以下步驟探測所述第一電子元件相對于所述第二電子元件的相對位置；以及根據所述相對位置選擇所述設備的操作模式。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述第一電子構件包括具有一個長尺寸的基本矩形的顯示裝置，其特征在于所述探測步驟能探測所述長尺寸在縱向取向的縱向位置。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述第一電子構件包括具有一個長尺寸的基本矩形的顯示裝置，其特征在于所述探測步驟能探測所述長尺寸在橫向取向的橫向位置。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述第二電子構件包括具有長軸和多個輸入元件的至少一個輸入裝置，其中所述選擇步驟進一步能沿所述第二電子構件的橫軸配置所述多個輸入元件。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述第二電子元件包括具有長軸和多個輸入元件的至少一個輸入裝置，其中所述選擇步驟進一步能沿所述第二電子構件的縱軸配置所述多個輸入元件。
20.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述設備具有至少兩個操作模式，其特征在于所述方法根據所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的位置選擇操作模式。
21.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述設備根據所述第一電子構件相對于所述第二電子構件的位置選擇通訊模式。
22.一種自配置無線便攜式電子通訊設備，包括電子構件，可配置成橫向方向和縱向方向；位置傳感器，用于探測所述電子構件是處于所述的橫向方向還是處于所述的縱向方法；以及天線，連接在所述傳感器上，當所述電子構件處于所述橫向方向時可配置成第一天線位置，當所述電子構件處于所述縱向方向時所述天線配置成所述第二位置。
全文摘要
本發明涉及一種自配置多元件便攜式電子設備(100)及其方法。設備包括至少第一電子構件(104)和第二電子構件(106)以及連接第一電子構件和第二電子構件的接頭(112)，接頭允許第一電子構件相對于第二電子構件在多于一個的平面中運動，其特征在于自配置多構件便攜式電子設備能夠根據第一電子構件相對于第二電子構件的相對位置自配置操作模式。方法包括探測第一電子構件相對于第二電子構件的相對位置以及根據相對位置選擇設備的操作模式的步驟。
文檔編號G06F15/02GK1430816SQ01808740
公開日2003年7月16日 申請日期2001年4月24日 優先權日2000年4月28日
發明者維塔利·倫奇克, 凱西·希爾, 戴維·基爾波, 凱文·貝克, 約翰·詹寧斯 申請人:摩托羅拉公司