具有可适应用户界面的便携式电子设备

摘要

一种手持电子设备，包括：外壳(200)，外壳包括第一外壳部分(202)和第二外壳部分(204)。第一外壳部分含有至少两个用户界面(208、504)，第二用户界面包括至少一个用户界面(212)。两个外壳部分通过旋转铰接连接，使两个外壳部分绕第一轴(302)旋转使外壳折叠在一起，绕垂直于第一轴的第二轴(304)旋转使外壳彼此相对另一方旋转。每个用户界面(208、504、212)可设计成输入装置、输出装置或者二者的组合。具有多个用户界面使设备可以多个模式下操作。用户能通过将两个外壳部分中的任一个旋转到所需操作模式相对应的位置而适应外壳。

说明书

发明背景

本发明涉及便携式电子设备。更具体地，涉及具有用户可选择组合的用户界面的便携式电子设备。

很多手持电子设备具有用户界面，使用户输入或接收信息，或者二者都可以。取决于设备预期的功能，可按照操作设备所需的功能定制用户界面。通常，设备包括外壳，其中具有一个或多个部分具有允许用户输入的用户界面，以及为用户提供输出的第二用户界面。

手持电子设备一般体积小并且重量轻，使它们便于携带并容易携带。结果，它们是高度功能的具体化，因为它们仅能适应有限的用户界面兼容性。另外，一般的趋势是继续减小尺寸和重量，使设备更加满足消费者需求。但是，同时设备变得更加复杂，并加入一些特征例如互联网访问、视频显示以及全文本输入。结果，增加的复杂性导致增大的设备尺寸，这与减小设备尺寸和重量的需求相反。

将几种当前手持设备综合在一个中制造出多模式设备也是需要的。多模式设备的至少一个例子是综合了个人数字助理(PDA)的无线电话。但是，每种设备模式类型需要一个单独的用户界面，用以执行不同模式类型的功能。一般地，这将导致具有多于一个输入设备或者输入设备难以使用的较大尺寸设备，数据输入按钮必须分配给多个功能，常常造成混淆并增大操作的复杂性。

手持电子设备的另一个问题是用户界面的保护必须保持恰当的功能性并保证设备的长寿命。例如，用户输出设备通常被透镜覆盖，用以保护输出设备，同时使设备产生美感。但透镜一般非常容易磨损，在表面上留下划伤或瑕疵。用户界面一般地包括键盘按钮，作为设备输入部分的一部分。按钮不使用时通常暴露在外并可能损坏，使它们不能操作；或者按钮可以意外地被按下，导致对设备不需要的操作。一些保护方法包括当不使用设备时为其提供一个单独的盖。这增加了设备成本并需要用户携带多个麻烦的附件。另一种方法是将设备设计成自折叠，从而当设备处于闭合位置时显示器和输入设备相互面向对方并将它们闭合在设备的内部。

进一步的问题包括联邦通讯委员会(FCC)规则和章程的最近变化，当通讯设备能达到其要求时需要通讯设备和服务为残疾人提供访问。这为设备制造商提出了几个问题。首先，需要适应多种残疾，并且一般是较小的体积。其次，便携设备的尺寸存在尺寸上的限制，限制了可以得到的用户界面的数量或者限制了用户界面的容量。这产生的问题是制造商需要几种工具适应几种不同模式，而每种模式具有不同的访问技术。结果，仅需要较小的产量，增大了制造成本。另一个问题是为了包括所需的容量可以增大设备的尺寸，但这又与所需的减小尺寸和重量相反，并增加不想要的成本。

因此，需要改进便携式电子设备中用户界面的适应性，允许设备多模式操作和残疾人访问，同时减少制造周期和成本。

附图的简要描述

图1是根据本发明优选实施例的手持无线电话的框图；

图2是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第一打开位置的透视图；

图3是根据本发明优选实施例电子设备旋转铰接和柔性电路的透视图；

图4是根据本发明优选实施例插入电子设备旋转铰接的柔性电路的透视图；

图5是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第二打开位置的透视图；

图6是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第三打开位置的透视图；

图7是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第四打开位置的透视图；

图8是根据本发明优选实施例手持无线电话的透视图，表示第一外壳部分相对于第二外壳部分绕旋转铰接第二轴线的旋转运动；

图9是根据本发明优选实施例手持无线电话的透视图，表示第一外壳部分和第二外壳部分绕旋转铰接第一轴线的折叠在一起；

图10是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第一闭合位置的透视图；

图11是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第二闭合位置的透视图；

图12是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第三闭合位置的透视图；

图13是根据本发明优选实施例手持无线电话处于第四闭合位置的透视图；

图14是根据本发明优选实施例手持无线电话的分解图，表示可分离的用户界面。

优选实施例的描述

手持电子设备，例如蜂窝无线电话，包括两个外壳部分。第一外壳部分包括至少两个用户界面，第二外壳部分包括至少一个用户界面。设备具有旋转铰接，将两个外壳部分连接在一起，使外壳部分绕第一轴旋转，从而两个外壳能折叠在一起或分开；同时能绕第二轴旋转，使外壳部分相互间转动。这使第一外壳部分的多个用户界面可旋转地与第二外壳部分的用户界面对齐。每个用户界面可以选择性地适应于非活动操作模式、输入操作模式、输出操作模式或者它们的组合模式下的操作。用户界面可以与相关的外壳部分分离，使不同类型的用户界面集成到电子设备中。这可以使电子设备以可分离的用户界面销售，用户界面可从多个用户界面类型中选择。它们也可与电子设备本身分离开单独销售或者与设备包括在一起销售。通过将设备与某个用户界面组合，设备可以以多种组合方式销售。用户能容易地定制满足自己需要的电子设备，或者作为一种可以获得的新型用户界面，通过用新的用户界面替代旧的用户界面，用户可以容易地升级电子设备，从而增强了产品并提高了其操作性能。用户还可通过购买设备的新用户界面改变设备的操作模式。例如，用户可以为其当前的无线电话增加个人数字助理(PDA)的性能。与无线电话相比，PDA需要较大的显示器观察相关的信息。当前无线电话需要小的显示器，因为通常仅仅需要显示电话号码和其它最小的信息。具有这种组合的当前设备需要复杂的用户界面以及大而重的外壳。本发明使用户容易安装具有PDA操作模式的新用户界面，现在设备具有额外的PDA能力。旋转铰接使用户能转动外壳部分，使设备适应PDA或者无线电话模式。可能的模式组合的例子不只是这一种，其它可能的模式可以包括无线互联网终端、寻呼机、计算器或者听觉或视觉残疾人的输入和输出设备。在一个设备中具有多个用户界面使操作简单并且保持了消费者所需的尺寸和重量的需求。

参看图1，图中示出了本发明无线通讯设备例如蜂窝无线电话的框图。在优选的实施例中，帧发生器ASIC101，例如摩托罗拉公司的CMOS ASIC，和微处理器103，例如摩托罗拉公司的68HC11微处理器，结合在一起产生在蜂窝系统中操作所必需的通讯协议。微处理器103使用存储器104，包括RAM105、EEPROM107和ROM109，优选地二者结合在一个封装111中，执行产生协议所必需的步骤以及执行其它无线通讯设备的功能，例如根据本发明读和/或写第一用户界面113、第二用户界面114、第三用户界面115或第四用户界面116，或者控制频率合成器125。ASIC101处理由音频电路119从麦克风117传送到扬声器121的声音。

收发机处理无线电频率信号。特别是，发射机123使用频率合成器125产生的载波频率通过天线129传送。从通讯设备天线129接收的信息进入接收机127，使用频率合成器125产生的载波频率解调信号。通讯设备可选择性地包括消息接收机和存储设备130，其中包括数字信号处理装置。消息接收机和存储设备可以是，例如，数字应答机或寻呼接收机。

在此实施例中，微处理器103用于控制第一用户界面113、第二用户界面114、第三用户界面115和第四用户界面116。微处理器103也可以接收一个用户界面的输入，用以控制其操作或控制另一个用户界面的操作。在本发明优选的实施例中有三种操作模式：第一操作模式即非活动模式，第二操作模式即用户输入模式，第三操作模式即用户输出模式。根据第一外壳部分相对于第二外壳部分的位置，或者根据用户输入的指令，控制器103能控制适当的用户界面进入所需的操作模式或者它们的组合。微处理器可以进一步从第一位置传感器133接收信号，指示外壳是处于打开位置还是处于闭合位置；或者第二位置传感器135，指示第一外壳部分202相对于第二外壳部分204的旋转位置。

参看图2到7，手持电子设备100具有两个外壳部分，第一外壳部分202和第二外壳部分204。每个外壳部分具有至少两个表面。外壳部分的表面基本是平表面并且足够大以适应某些形式的用户界面。在本发明优选的实施例中，每个外壳部分具有一对相反的表面，第一外壳部分202具有第一表面206和第二表面502；第二外壳部分204具有第三表面210和第四表面602。装在第一外壳部分202中并且在第一表面206上可以触及的是第一用户界面208。第二用户界面504也装在第一外壳部分204并且在第二界面502上可以触及。第三用户界面212装在第二外壳部分202中并且在第三界面210上可以触及。另外，第四用户界面(未出示)可加在第二外壳部分204上，在第二外壳部分204的第四界面602上可以触及。

如图3和4所示，外壳部分通过旋转铰接214末端对末端连接在一起。旋转铰接允许第一外壳部分202和第二外壳部分204折叠在一起形成蛤壳形，绕旋转铰接214的第一轴302旋转。这种绕旋转铰接214的第一轴302的旋转示于图9。第一轴302允许第二外壳部分204从闭合位置旋转到打开位置。在闭合位置，第一外壳部分202和第二外壳部分204平面相邻，使设备折叠成一半。在打开位置，第一外壳部分202位于90度到180度的角度内。

图3和4中还表示出了弯曲的电路306，将第一外壳部分的第一电子部分连接到第二外壳部分的第二电子部分，并且穿过旋转铰接214。弯曲电路306韧性极高，可以弯曲和扭曲并保持连续的连续性，同时弯曲电路306的形状适合穿在旋转铰接214中。从而在第一和第二外壳部分从一个位置旋转到另一位置过程中能保持第一电子部分和第二电子部分间的不间断电气连接。图3表示弯曲电路在旋转铰接214的外部，而图4表示弯曲电路在旋转铰接214的内部。

旋转铰接214的第二轴304允许第一外壳部分202方便地相对于第二外壳部分204以旋转运动旋转，如图8所示。这使第一外壳部分202相对于所述第二外壳部分204可以在第一外壳部分第一旋转位置和第一外壳部分第二旋转位置间转动。这方便地使一个设备具有两个外壳部分内的多个用户界面，并且进一步使用户以多个组合选择用户界面，为设备提供了增多的功能，因为每个界面提供不同模式的操作而不增加设备的复杂性。旋转铰接214进一步使第二外壳部分204相对于第一外壳部分202从第二外壳部分第一旋转位置旋转到第二外壳部分的第二旋转位置。

将第一轴302和第二轴304组合在一个连接中是非常有利的，因为这允许多个用户界面的组合。例如，在本发明的优选实施例中，第一外壳部分202处于第一外壳部分第一旋转位置和第二外壳部分处于第二外壳部分第一旋转位置，当设备处于闭合或打开位置时第一用户界面208对齐第三用户界面212。在第一闭合位置，如图10所示，在此用户界面对齐下，第一用户界面208与第三用户界面212相邻并闭合在第一外壳部分202和第二外壳部分204中。在此位置，当用户不使用设备时两个用户界面208、212处于非活动操作模式。

但是，设备本身仍是开机的并处于监测模式。根据设备模式，它可以等待进入的信号。如果设备是无线电话，如本发明的优选实施例，设备监测蜂窝电话系统的进入呼叫信号。如果设备是PDA，则接收网页形式的数据传送或类似的其它信息。在图10的第一闭合位置，第一用户界面和第三用户界面被保护在两个外壳部分之间，同时设备保持开机。当接收进入的电话呼叫并且用户感觉到此呼叫时，可以绕第一轴302旋转两个外壳部分将设备打开到第一打开位置，如图2，从而第一外壳部分和第二外壳部分打开一定角度。这考虑的是正常的闭合位置，因此是当设备不使用时所用的，用以保护用户界面免受损坏。

当处于图2的第一打开位置时，第一外壳部分202处于第一外壳部分第一旋转位置以及第二外壳部分204处于第二外壳部分第一旋转位置，第二外壳部分204可以相对于第一外壳部分202旋转到第二外壳部分第二旋转位置，使外壳处于图6中的第三打开位置。随后，设备可以从图6的第三打开位置折叠成第三闭合位置，如图13所示。在图13的第三闭合位置，第一用户界面208闭合在第一外壳部分202和第二外壳部分204之间，同时第三用户界面212在设备的外侧，用户可以触及。

在图13的第三闭合位置中，第一用户界面可延伸出第二外壳部分204，使用户可触及到第三闭合位置的第一用户界面可触及部分1302。第三闭合位置可触及部分1302和暴露的第三用户界面212的组合使用户通过第三闭合位置的第一用户界面208可触及部分1302对第三用户界面212进行操作。

本发明可以进一步旋转到第四打开位置，如图7所示。在图7的第四打开位置，第一外壳部分202处于第一外壳部分第二旋转位置以及第二外壳部分204处于第二外壳部分第二旋转位置，第二外壳部分204可以折叠到第四闭合位置，如图12所示。在图12的第四闭合位置，第二用户界面504闭合在第一外壳部分202和第二外壳部分204之间，同时第三用户界面212在设备的外侧，用户可以触及。

在图12的第四闭合位置，第二用户界面504可延伸出第二外壳部分204，使用户可触及到第四闭合位置的第二用户界面504可触及部分1302。第四闭合位置可触及部分1302和暴露的第三用户界面212的组合使用户通过第四闭合位置的第二用户界面212可触及部分1302对第三用户界面进行操作。第四闭合位置的可触及部分1302可包括网页控制或菜单导航的导航按钮，或者打开或关闭设备的电源按钮，或者类似的其它按钮。

当设备从一个位置旋转到另一位置时，装在第一外壳部分中并与微处理器103连接的的探测器提供所连接的外壳位置信息。在本发明优选实施例中的情况下，探测器是簧片开关。当磁体位于其附近时，簧片开关关闭，从而接通电路。第一探测器228在第一外壳部分202中位于旋转铰接214纵向相反的末端。第一磁体222在第二外壳部分204中，与旋转铰接214纵向相反并与第一探测器228对齐，从而当壳体分别旋转到图10、图11、图12、图13的第一、第二、第三或第四闭合位置时，第一磁体222非常靠近第一探测器228。响应于磁体对第一探测器的作用，第一位置信号传送到微处理器103。根据第一位置信号，微处理器103按照设备的编程操作模式将信号传送到适当的用户界面。

本发明的优选实施例中还包括第二探测器226。第二探测器226位于第一外壳部分202中沿着旋转铰接214的第一轴。第二磁体224位于第二外壳部分204中，从而当第二外壳部分204处于第二外壳部分第一旋转位置时，第二磁体224对齐第二探测器228。第二磁体224靠近第二探测器228将激励第二探测器228产生第二位置信号传送到微处理器103。根据第二位置信号和第一位置信号，微处理器103按照设备中的编程操作模式将操作模式信号传送到适当的用户界面。

本发明优选的实施例进一步还包括可分离的用户界面1400，如图14所示。在本发明中，可分离的用户界面有两个目的：多类型和模式的用户界面1402以及连接到第一外壳部分202的电池门1404。电池门通过插销1406固定在第一外壳部分202上。装在电池门内的用户界面1402连接在位于可分离用户界面1400反面的第一互连接装置1208。第一互连接装置1208与装在第一外壳部分202上的第二互连接装置1210对齐，从而当可分离用户界面固定到第一外壳部分202时第一互连接装置与第二互连接装置电气接触。这为可分离用户界面1400的用户界面1402与进行控制的微处理器103之间提供了多个电气连接。

多个用户界面允许在单独的手持设备内具有多个操作模式。可分离的用户界面还允许制造商容易销售多种组合的设备。例如，可以制造出一种设备，接着将直接面和某些消费者的可分离用户界面简单地装在一起。这样通过将设备的定制推迟到包装阶段，明显降低了制造成本。仅仅需要制造设备本身使其必须适应不同的可分离用户界面。所制造的可分离用户界面能适应较小的消费者市场，例如提供给残疾人。所制造的用户界面可以容易地适应视觉和听觉残疾人，并且可单独销售或者在包装阶段与产生组合在一起。

例如，视觉残疾人输出设备可包括Braille输出设备或显示器，它具有非常大的字体和图标，容易辨认。另一实施例可以增大按钮尺寸，可同时适应视觉残疾人和手灵活性残疾人。适应听觉残疾人的用户界面也可以适用可分离的用户界面。实施例包括增强的扬声器、TTY，或者更多的视觉图标以及提示用户的线索。

可分离的用户界面还可以是触摸垫、全文本微型键盘、家庭音响的遥控装置。设备也可以是与第三用户界面一起操作的输出设备。在本发明优选的实施例中，将可分离用户界面结合在电池门内。拆下可分离的用户界面允许替换电池组。

尽管在上面的描述和附图中描述和图解了本发明，但应该理解的是，这种描述仅是示例性的，对于本领域内熟知的人员，在不偏离本发明精神和范围的情况下，能做出很多变化和修改。例如，尽管一种设备包括三个用户界面，但也可包括更多的用户界面。本发明并不受限用户界面的类型，也可包括用户所需的其它类型。尽管本发明在便携式蜂窝无线电话中具有特殊的应用，但是本发明可以应用于任何无线通讯设备，包括寻呼机、电子管理器和计算机。申请者的发明仅仅限定于所附的权利要求。