便攜式計算機的制作方法

專利名稱：便攜式計算機的制作方法
技術領域：
本發明涉及便攜式計算機，更具體地但不是絕對地說，涉及有時被稱為個人數字助理的手持式計算機。
個人數字助理包含有定義諸如電子日記、地址簿和如字處理軟件、計算器之類其他應用等項目的數據文件。由于功能強大的存儲器和處理器的發展使其有越來越小的封裝，使得在相對較小的便攜式應用中提供功能十分強大的計算機成為可能。然而，當需要用于數據輸入和讀出的顯示屏和鍵盤時，就會遇到小型化上的限制。因此，所謂掌上型個人計算機(PPC)為了提供可讀顯示屏和可用鍵盤，其大小通常在15cm×17cm的數量級上。這樣的掌上型個人計算機是眾所周知的，如Psion公司已經生產了具有8兆RAM和處理器的Psion Series 5(商標)PPC，而惠普公司生產了類似的PPC，如HP320LX(商標)。通過插上所謂閃存卡使RAM擴展到10兆或更多，提供PCMCIA卡使PPC可以通過蜂窩電話或電話插座連接到電話網絡上，以便與其他計算機和所謂Internet和Intranet進行通信，這種PPC的功能得到增強。
為了同步數據文件和諸如此類的東西，大多數PPC裝有對接裝置使其可以與臺式計算機或其他主機相連。
然而，通常所說的PPC不耐用并易于損壞，主要是由于合頁式的殼體設計需要有一個活動關節用于打開來露出鍵盤和顯示屏。因此，PPC通常更多的用在臺面或桌上或也許一手持機一手鍵入。
根據本發明，提供了一種便攜式計算機，它含有響應計算機的移動而產生表示該移動的電輸出信號的移動檢測裝置、響應上述位置檢測裝置的輸出而確定定義用戶意圖的檢測到的移動數據的處理裝置，處理裝置使用上述數據來產生選自存儲的可能的多個模式中的一個模式響應。
更可取地，移動檢測裝置包括至少一個響應計算機的移動而產生輸出電信號的加速或傾斜檢測裝置。可以有一多個加速檢測裝置，每個裝置分別產生表示移動在各自方向上的分量的電響應輸出信號，檢測器安裝用來檢測彼此成90度角的X和Y方向上的移動分量。
處理裝置可能包含一個數據輸入模式，以這種模式，檢測到的移動數據被用于生成字符或圖形數據。字符或圖形數據可能被存儲在便攜式計算機的數據存儲器中或被傳輸裝置輸出到連接在其他處理設備上的接收裝置。
處理裝置可能包含一個顯示屏輸出模式，以這種模式，檢測到的移動數據被用于修正到計算機顯示屏的輸出，從而實現顯示信息的卷動。在顯示屏輸出模式中，處理裝置可能響應相對橫向傾斜來產生存儲在當前顯示信息的一側或另一側的信息的顯示。相對轉動可能產生存儲在當前顯示信息的上面或下面的信息的顯示。
在顯示屏輸出模式中，處理裝置可能響應檢測到的移動數據根據用戶視線來確定計算機顯示裝置的最可能的方位取向，從而輸出到顯示裝置的信號可能引起顯示信息的翻轉以便計算機可以放在任何一只手上使用。
計算機可能包含用于產生顯示屏到用戶視點距離信號指示的距離檢測裝置。處理裝置可能響應相對距離的變化來增減顯示信息的密度。
在深入開發中，來源于計算機移動的定義了一個授權用戶口令的安全數據被存儲下來，處理裝置被鎖定在安全模式，直到接收到符合安全數據的檢測到的移動數據。
計算機可能包含一個聲音輸入設備，處理裝置有一個第二數據輸入模式，用這種模式，從輸入語音數據中得出字符數據。也可以包括一個聲音輸出設備來允許從存儲的數據中得到語言輸出。可替換地，聲音輸入和輸出設備可以結合無線收發機，籍此可以使用蜂窩或其他無線電話網。
計算機可以安裝在其形狀便于用戶象握記錄筆一樣握計算機的殼體內。殼體更傾向于做成沿長度方向的橫截面大體上為輻射狀三角形并包括一個用于安裝顯示屏的平直部分。殼體外形可能在前端握持部分和后端顯示屏部分之間存在一個角度，這樣的外形有利于在象記錄筆一樣握在手里的時候產生一個顯示屏的自然視角。這種外形也有利于用用戶拇指和食指根部與腕關節之間的手背支撐后端顯示部分。
現在將僅參考如下附圖以示例的形式描述根據本發明的一個便攜式計算機

圖1給出了計算機的平視圖；圖2給出了圖1所示計算機的側視圖；圖3是圖1所示計算機的電路的原理框圖；圖4是給出圖3所述電路細節的電路圖；圖5是使圖1所示計算機與臺式機或其他設備連接的對接裝置的電路圖；圖6到9給出了存儲在圖4所示微處理器的部分程序的流程圖；圖10到13是被微處理器分析的圖4所示加速度計的輸出的圖形表示；圖14是表示圖10到13所示加速度計輸出的圖形比較；圖15是圖1所示便攜式計算機的省電方案的原理圖；圖1 6是圖1所示便攜式計算機的語音輸入方案的原理圖；圖17給出了圖4所示加速度計相對于彼此的安裝位置；圖18給出了與圖16的對于加速度計在特定工作模式下的移動的程序響應表；圖19給出了圖1所示便攜式計算機的卷動檢測器的部分原理圖。
根據圖1和2，本發明的手持式計算機有一個其前端具有三角形桶狀截面的模壓塑料殼體1，趨向端點的輻射側面的直徑約為15mm。殼體外形有一個彎曲部分，以便當用戶用拇指、食指和第二指象握記錄筆一樣握住殼體桶狀前端的時候，顯示屏部分A-A很舒適地放在手的拇指和食指根部與用戶腕部之間的手背上。這提供了額外的支持以允許只用一只手操作整個計算機。在裝配后使用O形環狀密封圈用類似密封手表部件的方法對殼體密封。在殼體上噴鍍蠟質聚乙烯來完成單元密封，以便殼體對于所有的應用意圖和目的都是防水的。
殼體在前端配重(如通過包含一個可充電電池2)，以便當計算機跌落到地面時，它傾向于以一種特定的姿態下落，以便包含一些防震措施如添塞橡膠的尖端來保護內部元件免受嚴重的損壞。這樣配重也有助于用戶手中時單元的平衡。
殼體可以安裝一個用于連接系帶或鑰匙鏈的掛鉤3并可以有一個口袋夾子4。掛鉤最好可以退縮到殼體內部。
外部安裝了一個可以是Batron生產的型號為BT42003STYC的小型液晶二極管顯示屏。LCD 5的一側提供有觸摸或壓力敏感開關6到13。這些開關可以被軟編程用于提供后面將描述的功能。在顯示屏5前面有一個觸摸卷動條14(在后面描述)，而且系統包含一個用于確定計算機到人眼距離的熱電檢測器15。
音頻輸入輸出設備也與報警設備一起被提供。例如，可以包含話筒16，報警器17和揚聲器18。在報警器17前面有手指開關18、19、20，其功能也可以軟編程。也可以看到用于連接手持計算機對電池2充電和通過對接設備向其他計算機，如臺式個人計算機，發送數據的鍍金對接插針21。
作為一個從本發明計算機向其他處理設備傳輸數據或使本發明計算機用做PC機的輸入設備的替換方案，在殼體1的前部安裝了一個紅外收發機22。
也包含了可能有三種或更多顏色的發光二極管23。每種顏色允許有很小的亮度或用于指示或告警功能。可替換地，可以使用Toshiba公司的單紅色發光二極管TLSHl80P。這個超亮LED可在黑暗環境中輔助夜視而只消耗很低的功耗。
圖3給出了計算機元部件的原理框圖。可以注意到顯示器5從微控制器30接收輸入信號，微控制器可以是Microchip生產的PIC16C74。PIC16C74有在片只讀存儲器(ROM)，但在所選實施例中使用的是用了更大存儲器的ARM處理器。在殼體1內也安裝了兩個加速度計31、32，它可以是Analog Devices公司的ADXL05，并用如National Semiconductor公司的LPC662運算放大器做緩沖驅動。鍵6到13和18到20在這里用鍵盤33表示。一些鍵可以用于控制語音記錄器34，語音記錄器也用作微控制器30、話筒16和揚聲器18之間的接口。也安裝了無線發射機35，也可以是無線收發機。
無線發射機的一個功能是允許把本發明的手持計算機作為有對應的接收機36和合適的轉換器而無物理連接的臺式機或其他PC40的一個輸入設備來用。收發機35、36的其他功能將在后面的描述中出現。
現在參照圖4，微控制器30連接到使用顯示器的標準控制輸入的顯示器5來產生用戶所需的程序動作結果的可視輸出。將注意到加速度計31和32有各包含一個運算放大器的相關緩沖電路，用來緩沖到微處理器的輸入信號。運算放大器41可以是NationalSemiconductor公司的LPC662。
加速度計31通過晶體管TR2供電，以便當微處理器30確定沒有計算機的移動發生或當前程序不需要使用加速度計31和32時，可以設置輸出RB1來截止拉出電流以使電池消耗最小。微控制器可以允許在休眠期周期性采樣，以便如果計算機被喚醒，傳感器可以重新起作用。
系統也配置了Xicor公司型號為X24F064的8K字節EEPROM集成芯片，它可提供8K字節存儲器并以熟知的方式為微控制器30所尋址。開關S1到S8(圖3中的鍵33)分別用導線連接到微控制器30的輸入端。
注意TR1控制LCD顯示器5背后照明電路的電源輸入。當計算機休眠時，微控制器30也可以使TR1關斷并保持TR1關斷狀態直到通過操作鍵盤33的一個鍵來申請背后照明。
為避免不確定性，在此注意到微控制器30含有一段程序，該程序根據計算機的位置取向使用來自加速度計31、32的位置輸出來確定手持計算機是在用戶的左手還是右手。這里注意到加速度計的輸出可能取決于加速度計相對于地球重力場的傾斜角，鍵S1到S8以軟編程模式交換位置，以便各鍵在當前位置的功能在顯示器5的頂端出現以指示給用戶。類似地，顯示器5上的字符或其他顯示信息的位置取向由計算機本身的位置取向來確定。因而，從微控制器30到顯示屏的數據輸出被安排產生合適的定向顯示。
語音記錄器34用Sequoia Technology聲音記錄集成電路ISD2560來實現。Sequoia Technology芯片可以以數字方式記錄60秒語音信息并被連接以便話筒16可被用來產生輸入信號。三個開關SW1、SW2和SW3可能對應于圖1中的指尖開關18到20或者可能用軟件從鍵6到13中選中。
在語音記錄模式中開關SW1為用戶提供開始和暫停控制功能，SW2提供停止和復位功能，SW3在錄音和放音模式之間切換。
短信息被揚聲器18回放。在當前的實現中，話筒16是Maplin公司的QY62S，揚聲器是Hosiden公司的HDR9941。用這種方法記錄的“語音音符”可以下載到PC機用以排序和分類。
簡要地翻到圖5，圖1的手持計算機可以插入一個相應的對接口，其形狀使觸點21與圖5中的T5到T7匹配。觸點T5和T8為PC機和便攜式計算機之間的數據庫同步提供串行接收和發送路徑，并用于電池充電。觸點T7提供接地。語音樣值和其他數據可以從PC機上載到便攜式計算機。
一個Maxim公司的集成電路42，它可以是MAX232IC，把當前PC所要求的RS232電平的串行輸出和輸入轉換為圖4中微控制器30所要求的電壓電平。也要注意到通過連接到無線接收機芯片AMHRR3-418的一根天線，可以接收無線輸入信號。
上面已經討論了本發明的便攜式計算機的硬件，現在我們將考慮各種各樣的用途，其中可能會用到記錄筆輸入、話音輸入和顯示屏。一個用于便攜式計算機一些用途的示例性流程圖被附上，盡管在圖6到9的流程圖中分別討論了各自的功能，下面將體會到在后面所描述的特性的實現中可能用到的程序的融合。
現在翻到圖6，傾斜傳感器軟件使用來自加速度計31、32的輸入，加速度計，如圖17所示，其型號另外說明，安裝在它們各自的互成90度的敏感軸上。如在圖4中所看到的那樣，每個加速度計的輸出用阻容網絡濾波以濾除舉例來說高頻噪聲信號，然后輸出信號被微控制器30內的模數變換器讀取。因而，參照圖6，對于特定的感知過程，微控制器30、顯示器5和模數變換電路在100被初始化，微控制器30的中斷和端口在105被復位或清除。在110步從微控制器30的模擬輸入腳AN0和AN1分別讀取加速度計31、32的輸出和使用公式I＝a+(b1×16)計算用于查表的索引，其中，a是校正常數，b1是加速度計31的數字化輸出。這使得可確定一個16×16矩陣的從左到右位置的查詢表。對于垂直傾斜位置，公式I＝a+(b2×16)，這里b2是加速度計32的輸出，可以被用于尋址另外一個矩陣以確定相對的上/下位置。通過應用一個或多個索引到查尋表，在115步最后的讀操作之后可能從n個顯示屏位置中選擇一個或者確定移動量。然后如120步所示，在再次讀加速度計輸出之前系統等待10ms。
程序允許根據用戶需求卷動顯示屏5。如圖17所示，這些傳感器的安裝使得對于如上、下、左、右的位置移動可分辨到幾分之一度。
微控制器30可以采用軟件使用加速度計31、32的輸出來確定用戶關于顯示在屏幕5的不同視角的需要。因此產生了一個實際意義上的轉動關節，以便如果用戶移動記錄筆，在視圖位置上屏幕顯示信息可以有與向上下左右看的自然反應一致的變換。因而，在一個如圖18所示的簡化方案中，如果在任意時間的屏幕顯示信息被認定為當前頁(CP)，那么記錄筆向左傾斜將導致CP右側的存儲頁(CR)被顯示出來。先前是CR的頁(如保存在微控制器30存儲器或者一個相關數據存儲器內的數據所代表的)現在是CP。記錄筆向右傾斜將導致CP左側的信息頁(CL)被顯示出來。為避免不確定性，這里使用了關于信息顯示屏的術語“頁”。因而記錄筆向左右傾斜的反應動作類似于透過窗子向右或向左看以獲得景物的更多信息的自然傾斜。
類似地，如果記錄筆向用戶翻轉，存儲在UC的信息將被顯示，記錄筆遠離用戶翻轉將導致DC信息被顯示。可以理解合并傾斜角將導致左上(UL)、右上(UR)、左下(DL)、右下(DR)信息的顯示。這種類似發生跳躍的多行屏顯移動的簡化說明應該被認為允許單行卷動，在單行卷動中CP定義為顯示屏的頂行，DC定義為下面的一行，并且直到屏顯視圖極限的更多的行也隨CP被顯示出來以便看起來發生了單行卷動或平滑卷動。更精細的卷動模式如單象素移動也是可能的。用戶可以使用鍵6到13或者指尖開關18到20選擇響應速率。也應該注意到傾斜傳感器31、32允許微控制器30確定最可能的視角及相應地調整映射到屏幕的象素，以便如果用戶把記錄筆握在左手，圖1所示的顯示屏將翻轉顯示，這樣，作為右手用戶看到的右下角成為左手用戶看到的左上角。應該注意到無論記錄筆被握在左手還是右手微控制器都不需要來自用戶的輸入，而且，如果用戶在視圖過程中換手，屏顯輸出將相應地翻轉。
如果記錄筆被垂直持握，對顯示屏輸入一個“縱向”模式也是可能的，尤其是需要圖形顯示而不是字符顯示的情況。在這種情況下，位置取向將與被持握的記錄筆相適宜，記錄筆的筆尖在中間部的上面或下面。
為防止卷動或位置取向變化，用戶可以使用軟鍵6到13或指尖開關18到20鎖定和解鎖顯示移動。
進一步地，雖然如圖3所描述的顯示屏是用Batron的，但在優選的實施例中可以采用有1/4 VGA彩色分辨率的Kopin Cyberdisplay320。使用Kopin顯示器和相關的安裝在尾部的單透鏡允許大約15行正常文本的清晰視圖。Kopin單透鏡大約20mm×18mm，對于一個如這里所描述的那樣裝有移動感應裝置的筆狀外殼來說，這是一個可接受的尺寸。
在更進一步的開發中，可使用熱電檢測器(Murata的型號為IRA-E700ST0)15來檢測用戶的在場和用戶到顯示屏5的距離。使用Kopin 1/4 VGA顯示器減小顯示字符的尺寸是可能的。因而微控制器30使用熱電檢測器15的輸出來確定記錄筆被以到用戶眼睛多近的距離持握，并可以調整顯示尺寸以便更多的字符適合于顯示屏5。以這種方式通過把顯示屏移近到用戶的眼睛可以讀到大區域的文本。正如被提及的，顯示屏相對于用戶左右側的位置檢測是可能的。
參照圖8，中斷的清除、端口的設定和前面參照圖6所提及的初始化被執行。一個加速度計，例如加速度計31，在200步被讀取并與一個預定值m比較。比m大的值表示顯示器最有可能在用戶的左手因而如215所示翻轉的字符被顯示在屏幕5上。如果從加速度計31讀取的數值小于m，那么可以認定記錄筆在用戶的右手，而且正常的ROM LCD字符被顯示出來。如在220示出的，可以每10ms做一次檢查來確定顯示屏的位置。
用作PDA或者用于字處理目的的計算機系統的輸入被設想通過手寫識別(HR)或通過使用話筒16語音輸入的方式來完成。手寫識別不需要用戶在平面上寫(雖然一些用戶發現這是一個優選的操作方法)，用戶只需要象寫字母和數字一樣移動記錄筆(即整個計算機)即可。Katakana和斯拉夫文本也可以作為很多符號錄入。
因此使用兩個加速度計31、32中的一個并參照圖10到14，加速度計31、32之一的輸出以每秒100次的速率被讀取。接收數據作為單位時間內加速值的集合存儲在隨機存取存儲器(RAM)中。使用軟件自相關處理，微控制器30可以確定輸入的字符。因而，參照這些圖，圖10給出了字母C的三個錄入，圖11給出了字母B的三個錄入，圖12給出了字母F的三個錄入，圖13給出了字母H的三個錄入，以上只是作為例子給出。到用戶的反饋，或者在顯示器上顯示或者通過字符語音輸出或者只是通過聲音鳴響指示，被用來指示接受一個字符。有效性的指示是用戶可選擇的。
從圖14可以注意到加速度計對于每一個輸入字符的對應輸出都是明顯不同的，因此微控制器可以確定所做的錄入。錄入可以是可被反映在顯示屏5上的文本，或者可以是諸如“取星期一的日記”這樣的表達適當功能的指令。一旦日記被從存儲器中復原，含有對鍵6到13的合適的軟鍵指示的適當的錄入就被顯示在顯示屏5上。
注意到預定義的用戶姿勢可能被用到，舉例來說，諸如畫一個“信封”來請求e-mail模式或一個表格來請求日記模式。這些指令可以是用戶可選的或可訓練的以便用戶在初始化時畫出并選擇該模式。以后畫這樣的符號將可以使微控制器30進入相應的被選模式。
感知過程也可被用來移動顯示區域(如參照圖6和圖18所討論的)或者可以結合鍵6到13使用觸摸條控制器14來選擇合適的區域。
日記信息的錄入也可以通過手寫來輸入。在此考慮一下觸摸條14的構造是適宜的，如圖19所示，它是由只給出了觸摸條14一部分的圖19中47到50所示意的水平細條寬5mm、表面積約為20mm×5m、厚0.4mm的印制板構成。因而觸摸條14可以代替電位計的旋轉單元以便可以完成和控制殼體的完全密封，保證殼體如規定那樣耐用。47到50等細條連接到微控制器30以便當手指在觸摸條上移動時，可以確定移動的方向和速度。以上信息可以以與旋轉電位計相同的方式被使用。
可以理解在與觸摸條14成直角的位置安裝第二個觸摸條就可以模擬，舉例來說，計算機鼠標器的全部功能。
因而如圖19所示，舉例來說，如果用戶這樣移動手指，在手指橋接部分47到50出現之后隨即橋接部分8、49和50出現表明用戶希望逆時針方向旋轉電位計。類似地，在沒有先前的手指橋接部分47到50時檢測到橋接部分47和48則表明順時針方向旋轉。
然而，可以理解，如果此前描述的傾斜檢測機制表明設備在左手而不是右手，相應地要翻轉橋接和非橋接的功能。
舉例來說，由字母和報告組成的數據文件的錄入，可以用如前所述的寫感知方案來進行以確定輸入字符，它們可以存儲下來用于以后，舉例來說，發送到打印機或作為數據文件傳輸到PC。如果需要，被輸入并轉換為合適的存儲信息的數據可以被顯示在屏幕上。
光標在顯示屏上用于選擇信息顯示位置的移動，可以利用圖19描述的電位計方案，或者結合一個用于指示選擇插入或刪除位置的軟鍵，利用此前描述的傾斜感知機制來實現。
在一個替代的操作方法中，參照圖7和更初始的圖7a，把圖1的記錄筆用作PC機的一個非連接輸入設備，允許復制手持計算機的所有功能。例如，在以先前結合圖10到14描述的方式輸入字符數據時，一個功能更強大的PC機可以比設備自帶的微控制器30更迅速地完成自相關運算。在此情況下，專門參照圖7a，一旦在100完成了初始化過程，在705以710步指示的10ms間隔讀取一個或兩個加速度計，并且電壓數據被傳送到串口以通過無線鏈路或紅外方式傳輸。
PC機內的一個對應程序將從無線接收機36和接收端口讀取定義了來自一個或兩個加速度計電壓的數據。讀取數據的同時，在725步執行自相關運算以產生合適的字符。字符在730步被顯示在PC機的屏幕上并可能被回送到手持PC。
在一個替代實現方案中，自相關運算可在微控制器30內完成而定義輸入字符的數據本身被傳送到PC機。
注意，逗號間隔變量(CSV)格式的ASCII碼的傳輸，采用來自英國Lewes East Sussex公司RF解決方案的調幅無線發射機，以418MHz的頻率進行。在PC機內經過RS232轉換單元轉換的CMOS電平可以用來為PC機提供原始數據。Windows3.1終端軟件可以讀取CSV數據，電子表格可以讀取數據并繪制圖形。
在加速度計31、32的更深入的使用方案里，可以提供手持計算機的口令保護。因此，一旦經過針對用戶簽名的訓練，舉例來說，對應于以10ms間隔讀取的加速度計電壓輸出的一個存儲波形就可以被使用。因而用戶不需要記住任何特殊的口令，而簽名代碼的破解是極端困難的，例如偽造簽名將導致與真實簽名者不同的加速模式。
因此使用手持計算機的這種特性可以為，例如，銷售授權的電子條款、訪問權限和類似事項提供安全信息的傳輸。
發送和接收能力的進一步應用，為局域尋呼系統的開發提供了條件。因此如果幾個用戶彼此工作在合適的距離范圍內，從一個手持計算機直接發送消息到另外一個是有可能的，例如，辦公室內的一個人記錄的電話留言或形成的文件，可以利用數字系列號標識被發送到另外一個特定的手持計算機單元。
翻到圖16，除簡單的60秒語音留言存儲芯片34之外，話筒18也可以通過放大器和濾波器連接到微控制器30以向其提供語音輸入。因而可以使用語音識別軟件把話音輸入轉換為數據，按鍵或指尖開關18到20被適當地用于暫停、錄音等如前面參照語音備忘錄芯片所描述的功能。因而轉換后的數據可以被傳送到存儲器，或者顯示在屏幕上，或者如此前參照用PC機做手寫輸入相關運算所描述的，產生送到PC機的代表語音輸入的串行數據。這在39中指明。
在一個替換工作方法中，微控制器把未經轉換的語音輸入存儲在存儲器38內，信息通過串行輸出口，或者借助于對接裝置或者利用無線鏈路，傳輸到可使用語音識別軟件進行轉換的PC機。由于需要非常強的處理能力，與其使用安裝在記錄筆內的微控制器進行轉換不如使用PC機。但是，在微控制器30內嵌入語音識別軟件是可能的。
用數據存儲器來存儲接收到的語音信號也將被實現。因而每個標記時間/日期的幾個語音留言都可以被保留以備后用。如果有一個合適的存儲器，那么此前描述的語音存儲芯片就可以從記錄筆中去掉從而留下額外的存儲器芯片空間。
下面將注意到，由于本發明的手持計算機包含有話筒、揚聲器和功能鍵，因此也可以設想把該設備用作蜂窩電話。
在把蜂窩電話的功能包含到記錄筆內的場合，或者在記錄筆通過如IRDA或無線傳輸與PC機發生聯系的場合，把話筒輸入用作實際意義上的受音器是可能的，比本機所能存儲的更大的數據文件的使用也成為可能。
因此微控制器30把輸入的語音存儲在緩存區并周期性地，在緩存區包含大量數據時，對網絡數據存儲裝置或預先確定的PC機進行網絡連接。然后被緩存的數據被傳送到遠端。由于不是一直需要網絡連接，通過這種方式傳送數據的成本顯著降低，并且可以克服網絡信號脆弱性的周期。
通過這種方式緩存的數據可以為標記日期或時間，或者，如果記錄筆安裝了GPS(全球定位系統)，也可以為標記定位信息。
數據可類似地被恢復，即用戶需要的大的文本文件被分段存儲在顯示緩存區，然后通過所要求的電話接著恢復文件的其他部分。圖片數據(例如來自數字相機)可以通過緩沖存儲器被類似地保存到網絡上。
上述不同功能提供了包括日記報警、日程安排、數據輸入、文件生成和保存的一個PDA所具有的全部功能。用戶可以通過軟鍵或移動輸入來選擇工作模式，加速度計31、32的使用由用戶選擇的模式所確定。可以在PDA的功能上增加電子郵件和傳真手段以便允許通過該單元進行數據的接收和發送。單元的發送能力可能與例如打印機內的接收機有關，或者可以使用裝有對接裝置的打印機打印來自PDA的數據。注意可能使用紅外傳輸設備。
正如將被理解的那樣，任何手持便攜式設備的一個主要問題是要使用在兩次充電之間有有限能量的可充電電池。因此本發明的手持計算機有許多省電措施，特別是在不需要的時候關斷小LCD顯示屏5的背面照明。因而如果加速度計指示當前系統未被使用，就關斷檢測電路和顯示屏背面照明的電源。然而，在距離檢測器15的進一步使用過程中，獨立于是否用戶正在觀看屏顯信息而關斷和打開背面照明的情況是可能發生的。因此，參照圖15，熱電檢測器變換檢測移動的出現而保持背面照明。熱電檢測器通過紅外并行光束利用移動來檢測人員在場，當通過菲涅爾透鏡檢測到移動時，產生一個AC信號。
因而熱電系統可以被用于檢測用戶的在場，而在不使用時至少要關斷背面照明電源。可以類似地使用紅外傳感器來檢測人體熱量的出現與否。注意，如前所述，熱電檢測器可以被用于控制此前描述的字符放大特性。一種合適的檢測器是Murata公司的IRAE700STO。
背面照明斷電的進一步的實現是除觀察者的在場之外，還響應觀察者的視象。眾所周知，當實驗者直接看透鏡并伴隨一個閃光時，眼球后面的血管把閃光反射回鏡頭，因而可以周期性地發出低亮度的光并使用光電二極管傳感器來感知紅色反射光。因此如圖15所示，微控制器30周期性地令LED60發出光脈沖，同時光電二極管61被監測，假定用戶眼睛62對光脈沖的反射光的存在，LCD將如同58所指示的保持背面照明。進一步注意到可以使用一個定制的太陽能電池(未示出)，例如Farnell Electronics公司提供的Solarex，來輔助進行對電池2的三倍充電。
如果在LED60發光時用戶沒有直接觀看顯示屏，就沒有反射，而光電二極管61就不起作用。因此微控制器關斷背面照明燈的電源從而減少了可充電電池2的消耗。
雖然已經參考利用加速度計的特定的實施方案對本發明作了說明，但是其他的位置檢測和定位裝置也可以使用以便進行位置檢測。盡管這里參照字母數字數據作說明，但是可以理解katakana字符和Cyrillic script輸入也可以利用前面說明的加速方法進行檢測。
注意當手持計算機與PC機對接或通過蜂窩或無線鏈路接收數據時，可能把接收信息顯示在屏幕5上。因而如圖9所示，初始化信息被輸出到屏幕5而且相應的緩存器被清零。一旦字符在串口被接收，就在905被傳送到微控制器30并在910檢驗幀有效性。假定在910沒有錯誤并且接收到的字符不是清屏信息(915所示)，那么字符在920被傳送到LCD5以作顯示。
本發明的便攜式計算機的深入應用包括存儲大量的語音模式，它們在當記錄筆通過對接裝置或IRDA或無線鏈路下載到PC機時加以區分。在此過程中，PC把每個語音留言轉換成文本并掃描文本搜索高頻率使用詞，例如“meeting”，然后把存儲的留言分類放在子目錄內。可替代地，留言可能象正常Windows文件一樣以日期、主題或大小來分類，諸如“報警”之類的按鍵控制字可以把語音留言轉換成可能被回寫到便攜式計算機的定時報警信息，以便在適當的時間便攜式計算機或者發聲或者振顫告知用戶，報警信息作為文本信息被顯示。可以理解，如果在記錄筆內使用了一個功能足夠強大的微控制器，那么語音到文本的轉換可以在便攜式計算機單元內進行。作為靜音報警的一個合適的馬達可以從日本的Murata公司獲得。把報警器安裝在記錄筆桶狀結構的尖端附近可以改善數據傳輸。
微控制器可以，例如當筆向前或向后傾斜時，通過產生翻頁的聲音來產生記錄筆當前位置的音頻反饋。
雖然在這里更多的注意力放在字母數字符號、Katakana或斯拉夫字符的顯示上，也可以顯示圖形信息。例如，含有一個人的照片的文件可能包括這個人臉部的三維圖象。通過旋轉或傾斜計算機，視圖可能從前視切換到輪廓方面。也可以理解一個地圖集可能存儲在數據存儲器中，舉例來說，地圖可能發生旋轉以便與旅行方向一致。
可以通過在顯示器前面加裝一個觸摸屏以便記錄筆可用來選擇文本或產生光標的定位移動來為手持計算機引入附加功能。
可以在微控制器中引入自定位功能使得當在一可選的周期內(大約24小時)沒有移動，即包括的兩個加速度計之一沒有產生傾斜度的改變時，該單元以周期性間隔發出警報聲以便用戶能夠定位它。
注意這里的傾斜傳感器利用一個細小光束來測量相對于地球重力的傾角。可以使用其他的位置傳感器。利用衛星的全球定位也是檢測便攜式計算機位置變化的可能的方法。
在符號計數模式，例如，在處理提交的文件時，用戶可以移動記錄筆畫對勾或十字叉。對勾或十字叉的數量可以被記錄下來，把結果進行累加并傳送到數據存儲器，或者在電子表格中累加，在電子表格中用戶可以輸入姓名、題目以及諸如此類。其他符號的使用也應在預料之中。
雖然如此前所述安全簽名是利用加速度，但可以在設備的一端安裝一個壓力檢測器從而通過象二維或三維空間傳感器一樣對輪廓的測量來進一步增加安全性。
正如此前提及的，在便攜式計算機殼體上有很多按鍵、開關和按鈕。在進一步的實現方案中，提供了一種通過在其“尖端”上施加壓力來操作的通/斷開關。盡管這種開關壓力在本質上不能用于檢測輸入文本，但它可用于打開或關斷一些功能。這可以用于正常書寫模式，例如，用筆尖頂在書寫面上可以打開加速度計檢測功能，釋放筆尖上的壓力就中斷了作為位置輸入被解碼的加速度計信號。
任意其他開關可被用于一定的模式中，以便開關文本檢測或舉停止屏幕卷動(舉例來說)。
便攜式計算機的計算器功能可以簡單地通過用正常方式書寫數字或相應的數學符號來實現。傾斜傳感器軟件將確定輸入的數字和符號并為在顯示屏上顯示結果而執行相應的計算。
另外一個功能，例如時鐘設置功能在顯示裝置5上顯示一個模擬的表盤。時間變化可以通過選擇一個合適的模式并移動用戶的手腕來輸入。用傾斜感知來確定存儲時間的向前或向后調整。
權利要求
1.一種便攜式計算機，包括響應計算機的移動而產生表示該移動的電輸出信號的移動檢測裝置、響應上述位置檢測裝置的輸出而確定定義用戶意圖的檢測到的移動數據的處理裝置，該處理裝置使用上述數據來提供選自存儲的多個可能模式的一個模式響應。
2.如權利要求1的便攜式計算機，其中，移動檢測裝置至少包含一個響應計算機的移動而產生輸出電信號的加速度檢測裝置。
3.如權利要求2的便攜式計算機，其中提供有多個加速檢測裝置，每一個加速檢測裝置產生各自的表示移動在各自方向上的分量的電輸出信號。
4.如權利要求3的便攜式計算機，其中，檢測器被安裝以便檢測彼此成90度角的X和Y方向上的移動分量。
5.如權利要求1到4的任何一項的便攜式計算機，其中，處理裝置包含一個數據輸入模式，并且檢測到的移動數據被用于生成字符或圖形數據。
6.如權利要求5的便攜式計算機，其中，所產生的字符或圖形數據被存儲在數據存儲器中。
7.如權利要求5的便攜式計算機，其中，字符或圖形數據被傳輸裝置輸出到連接在其他處理設備上的接收裝置。
8.如上述權利要求中任一項的便攜式計算機，其中，處理裝置包含一個屏幕輸出模式，以這種模式，檢測到的移動數據被用于修正到計算機顯示裝置的輸出。
9.如權利要求8的便攜式計算機，由此，使用檢測到的移動數據來實現顯示信息的卷動，以便定義了字符或圖形信息的數據的在當前所顯示的屏幕之外的那部分可以被用戶選中。
10.如權利要求9的便攜式計算機，其中，相對橫向傾斜導致存儲在當前顯示信息的一側或另一側的信息的顯示。
11.如權利要求9和10的便攜式計算機，其中，相對轉動導致存儲在當前顯示信息的上面或下面的信息的顯示。
12.如權利要求8到11中任一項的便攜式計算機，其中，處理裝置響應檢測到的移動數據來確定計算機顯示裝置的最可能的方位取向，處理裝置使得顯示的數據相應地被定向。
13.如權利要求12的便攜式計算機，其中，在鄰近顯示裝置處，包含多個響應用戶動作的開關裝置，每個開關裝置各自的功能被定向得與顯示信息的位置取向相匹配。
14.如權利要求12或13的便攜式計算機，包含一個響應用戶手指移動來模擬電位計移動的對觸摸敏感的靜態電位計條，所述電位計的位置取向反映顯示信息的位置取向。
15.如權利要求8到14任一項的便攜式計算機，包含用于產生顯示屏到用戶視點距離信號指示的距離檢測裝置，處理裝置進一步響應相對距離的變化來增減顯示信息的密度。
16.如上述權利要求中任一項的便攜式計算機，其中，處理裝置存儲定義一個授權用戶口令的數據，處理裝置被鎖定在安全模式直到接收到符合安全數據的檢測到的移動數據。
17.如上述權利要求的任一項的便攜式計算機，進一步包括一個聲音輸入設備，處理裝置響應來自用戶的語音輸入信號來得到字符數據。
18.如上述權利要求中任一項的便攜式計算機，包含一個聲音輸出設備，處理裝置被用來產生來源于存儲數據的語音輸出或其他聲音信號。
19.如權利要求17的便攜式計算機，進一步包括一個結合無線收發機的聲音輸出設備，籍此可以使用蜂窩或其他無線電話網。
20.如權利要求1到8中任一項的便攜式計算機，包括無線或紅外傳輸裝置，處理裝置響應檢測到的移動數據把代表檢測到的移動的信號輸出到傳輸裝置。
21.如權利要求1到8中任一項的便攜式計算機，包括無線或紅外傳輸裝置，處理裝置響應檢測到的移動數據把代表字母和數字字符的信號輸出到傳輸裝置。
22.如上述權利要求中任一項的便攜式計算機，包括無線收發器裝置，處理裝置響應檢測到的標識另外的設備的移動數據，來傳輸包含要顯示的信息的編碼信號。
23.如權利要求22的便攜式計算機，其中，處理裝置響應接收到的編碼信號來激活尋呼報警。
24.如權利要求23的便攜式計算機，其中，尋呼報警含有一個音調。
25.如權利要求23的便攜式計算機，其中，尋呼報警包含一個振顫裝置的操作。
26.如權利要求22到25中任一項的便攜式計算機，其中，處理裝置使來源于接收信息的消息被顯示。
27.如上述權利要求中任一項的便攜式計算機，安裝在其形狀便于用戶象握記錄筆一樣握計算機的殼體內。
28.如權利要求27的便攜式計算機，其中，殼體含有一個在長度方向呈輻射狀的三角形的橫截面。
29.如權利要求27的便攜式計算機，其中，殼體含有一個用于安裝顯示屏的平直部分。
30.如權利要求29的便攜式計算機，其中，殼體外形在前端適合架在手指之間的握持部分和后端放置顯示屏的部分之間存在一個角度，這樣的外形有利于在象記錄筆一樣握在手里的時候產生一個顯示屏的自然視角。
31.如權利要求30的便攜式計算機，其中，該外形有利于由用戶的手背支撐后端顯示屏部分。
全文摘要
一個設計成舒服地握在手里的有一個小顯示屏(5)的便攜式計算機。可檢測筆相對于重力移動的加速度計為微控制器提供輸入,微控制器從許多顯示模式中選擇一個響應。筆可以握在任何一只手上,輸出到屏幕的信息將根據筆的位置進行位置取向。個人數字助理的全部功能可被集成在一個相對較小的塑料殼體里,而且可以設計諸如日程表、地址簿之類的功能。
文檔編號G06F3/0354GK1278348SQ9881073
公開日2000年12月27日 申請日期1998年10月8日 優先權日1997年10月28日
發明者希拉里·林賽·威廉姆斯 申請人:英國電訊有限公司