专利名称：适用于尺寸可变的手持式主机设备的外围单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于为现成的手持式计算设备或主机设备增加功能 的设备和系统。本发明的系统和方法可以加强对主机设备免受机械 冲击的防护作用，和/或可以在与之结合时为主机设备增加外围功能。
背景技术：
市场上有许多种能够提供计算功能的手持设备，它们可被称作 "主机设备，，。这样的主机设备的实例例如可以包括个人数字助理
(PDA)、蜂窝电话和智能手机(smart phones)、以及各种其它的 手持式计算设备，它们可以具有或者也可以不具有无线通讯能力。 虽然这类设备能够进行各种计算和其它任务，但是，它们在功能性 方面通常会受到限制，因而需要使其具有额外的功能性，能够利用 主机设备的计算能力来选择性地执行其它功能。举例来说，最好能 够增加一些外围功能，比如条形码扫描、射频识别(RFED)读取、 键输入、无线通信、远程通信和网络通信等。
还可以注意到，对于市场上可以买到的这些主机设备来说，各 种设备相互之间的形状因素有很大差异。手持式设备的不同形状因 素使得难以用一种外部设备来适应各种尺寸或构造可变的手持式主 机设备，因此，所有外围系统一般来说都需要定制或者为某种特定 的手持式计算设备专门进行设计，这些设备除了外观和尺寸可以变 化之外，其构造方式也是可以变化的，比如与之相连的电连接器或 通信连接器就可以变化。虽然 一组主机设备通常都具有标准的电连 接器，比如压缩闪存(CF)插口和通用串行总线(USB)连接器， 但是每个主机设备中这类连接的相对位置一般来说是不同的。而且，这种变化一般而言会要求所有的外部设备专门构造成用以配合特定 的主机设备。
因此，为了解决上面所介绍的主机设备相互之间形状因素变化 的问题，需要对外围单元进行定制以适应特定的主机设备。 一些现
有的解决方法的实例是(a)定制外围单元，比如由加利福尼亚州Palo Alto的惠普公司提供的用于其iPaq PDA设备的双槽卡扩展包；定制 外部设备的另一个实例在Hanson等人的美国专利5,349,497中示出， (b)基于CF卡的外部设备，比如由加利福尼亚州Newark的Socket Communications公司生产的手持扫描卡，(c)电缆连接的外围单元， 比如由加利福尼亚州Arcadia的Akron Resource 司生产的型号为 SF250的数字无线立体声音乐适配器，(d)由德克萨斯州休斯顿市的 Seidio公司提供的用于PDA设备的通用安装套件。
通过观察已知的为主机设备提供外围功能所作的这些努力，可 以知道，定制解决方法的缺点在于，当有新型号的主机设备进入市 场时，这样的系统必须不断地重新设计。这会延迟这类外部设备的 市场进入，从而增加其成本。而且，比如对于CF卡外部设备来说， 这类系统具有过大的模块部分，因此在使用过程中当跌落或撞到其 它物体时很容易碰坏。另一种情况是，如果外围单元通过软电缆连
接，那么这类连接很不适宜于手持式使用，因为它们破坏了手持式 主机设备的单件构造方式。通用台架安装套件中所采用的侧边握手 体积很大，而且不能以牢固的方式保持主机设备以用于手持操作。
基于上述所述，需要提供一种能够适用于尺寸和构造可变的手 持式主机设备的外围单元，它可以选择性地与主机设备结合，以形 成单件的手持式结构。而且，还需要提供这样一种外围单元，它能 够为与之结合的主机设备提供增强的保护作用，以防止组合系统受 到机械冲击或其它外力的破坏。最好还可以提供这样一种外围单元， 它能够增加十分有用的输入输出功能，比如条形码扫描、射频识别 (RFID)读取、键输入、无线通信、远程通信和/或网络通信等。根据以上上述的情形，本发明提供了 一种能够克服先有技术的 限制并提供这些显著优点及其它目的和优点的外部系统和方法。
发明概要
基于以上上述，本发明的目的是要提供一种能够避免以上缺点 的外围单元系统，它可作为普遍适用的系统而为具有不同尺寸和构 造的现成手持式主机设备增加外围功能。根据本发明的系统和方法 能够适用于尺寸可变的手持式主机设备，而不必对主机设备的外围 单元进行定制。本发明的还有一个目的是要增加功能性，比如提高 手持式主机设备的相关集成系统的坚固耐用程度，提供便于使用的 单件形状因素，而不会使该解决方案的通用性受到损失。
本发明的一个方面涉及一种与现成的手持式主机设备结合时能 够提供额外功能的外围单元。这种外围单元所包括的壳体的 一部分 构造成可与具有各种尺寸和电气构造的手持式主机设备相接合。与 壳体相连的连接机构可用来将壳体选择性地固定到可变的手持式主 机设备上，以形成适合于手持使用的单件装置。通过选择性地调节 连接机构的尺寸来适应主机设备，可以将连接机构固定在主机设备 上。而且，这种外围单元可为主机设备的其中至少一个电连接器提 供通用的连接方式，从而为组合系统的操作增加了输入输出功能。
根据本发明的另外一个方面，所述外围单元的连接机构具有至 少两个臂和调节机构，其中，所述连接臂连接在手持式主机设备的 两侧，而所述调节机构适于使其中至少 一个臂相对于另 一个臂移动， 以便选择性地与主机设备相接合。
通过进一 步阅读以下的详细说明以及附图，将使本发明的这些 和其它的目的、优点变得更加清楚。
图1至4中示出了本发明的第一个优选实施例。图5示出了第二个优选实施例，而在图6A和6B中示出了第三个实施例。
图1是根据本发明的示例性设备的顶透视图，其中示出了外围
单元和充电台座；
图2是安装在现成主机设备背面的这种示例性设备的组合装置
的顶透视图3是图2中所示组合装置的底^L图4A是图2中所示组合装置的左视图，而图4B是它的横断面
图5是根椐本发明的示例性设备的第二个实施例的顶透视图， 其包括涂有粘合剂的部分；
图6A和6B是根据本发明的示例性设备的第三个实施例的侧视 图，其包括有把手；
图7A和7B是根据本发明的示例性设备的第四个实施例的顶透 视图和右侧视图，其中所包括的键盘还可作为手持式主机设备显示 屏上的盖子；
图8是框图，示出了根据本发明的示例性设备的一个实施例。
具体实施例方式
现在参考图1,这是根据本发明的示例性设备的一个透视图，从 中可以理解本发明的性能和作用。在此实施例中，外围单元10具有 壳体或主体部分11，以及连接装置或连接机构21。壳体11可以被 设计成较薄的并具有长轴，这将使它能够适于接合在尺寸和构造可 变的手持式主机计算设备上。这样的主机设备可以包括个人数字助 理(PDA)、智能手机(smart phones )、蜂窝电话(cell phones ), 或其它任何手持式的计算设备。壳体11由于小尺寸和纤薄的构造方
起来。同时，壳体11还能为增加的功能提供支承，如下面参考各个 实施例所要介绍的那样。壳体11中设有电气或其它连接器。在如图
8所示的构造中，外围单元10可被用来为手持式的主机设备增加条形 码扫描功能，比如通过一个具有扫描器座架部分17的激光条形码扫
描器。带状电缆14可用于经由设在壳体11顶部的CF卡15而可拆 卸地连接扫描器。在这种构造方式中，CF卡15可以容易地连接到 设置在主机设备顶部的连接端口上。对于其它标准的连接端口，可 以使用其它的连接电缆。作为一个实例，壳体11还可以被设计成具 有充电触头18,其用于与充电台座30中相配触头32选择性地连接。 不论是否与主机设备接合，外围单元都可以被安放在充电台座30中， 用以对设置在壳体11中的外围单元电源进行充电。这一电源又可以 用来使增加的功能比如条形码扫描系统工作，不过，它还可以用来 使主机设备中的电池电源充电。在这种情况下，可以利用可拆卸的 直流插头(DC jack)16以选择性地连接主机设备。为了具有完整的功 能性，直流插头16可以选择性地更换，因此对于任何特定的主机设 备而言，都可以使用合适的连接器。
如图2和3中所示，单元10可以选择性地与主机设备100接合。 单元10通过连接机构21牢固地与主机设备100接合，以形成适合 于手持使用的单件装置。通过选择性地调节连接机构21的尺寸，就 可以选择性地将其固定在所使用的任何一种特定的主机设备100上。 在此实施例中，连接机构21包括设置在壳体11两侧的至少两个连 接臂12。臂12从壳体11往外延伸的程度可以有选择地进行调整， 其最大延伸程度应能适应所述手持式主机计算设备100的各种不同 尺寸。在所示实施例中，比如在靠近壳体11的顶部和底部处，设有 多个连接臂12，而且每个连接臂12的末端带有联接钩件13。在此 实施例中，联接钩件13通过其弧形接合面13a而能够与具有任何可 变尺寸或形状的手持式主机设备100的侧缘牢固地接合。弧形表面13a 的尺寸设置成可以围绕在各种主机设备100的不同厚度的边缘周围 而延伸。因此，表面13a的弧形构造将与主机设备100侧缘的前、后 转角相接合，以便牢固地固定到主机设备100上，而不论其具体的尺寸或形状如何。
如图4a和4b中所示，手持式主机设备100可以具有接合在其 背部的外围单元，而且薄型面的壳体11并不会使手持式主机设备100 的外形增大很多。当单元10与主机设备100接合时，所形成的整体 单件系统将成为一个易于使用的手持式结构，其中主机设备100的 任何功能以及由单元10增加的任何功能都可以用上。利用由主机设 备处理器和/或设置在单元10中的单独处理器提供的计算和处理能 力，还可以使单元10的增加的功能与主机设备100集成起来。如这 一实施例中所示，直流插头16可以选择性地与设备100相连，用以 将设置在单元10中的电池电源的电力提供给设备100。带状电缆14 选择性地与主机设备100相连，用以使设置在座架17中的扫描器能 够有选择性地与主机计算设备100 —起工作。在此实施例中，为了 增加激光条形码扫描功能，壳体11中可以设有触发器27,用于选择 性地起动其中的扫描器。同单元IO相关联的外围系统与主机设备100 的完整结合可形成适合于手持使用的具有完全功能的单件系统。
在此实施例中，连接臂12可调整地支承壳体11,以适应尺寸可 变的主机设备100。按照本发明，可以使用任何合适的调整机构，因 而本实施方式中所示的实例只是其中一种可能的设计选择。所属领 域的技术人员应当可以想到其它合适的构造。如本实施例中所示， 每个连接臂12可以具有支承件23,螺钉24或类似的部件能够选择 性地与支承件23中的螺紋孔接合。可以看出，当转动螺钉24时， 将调节连接臂12的相对位置，以适应任何一种尺寸可变的主机设备 100。
除了单元10所能提供的各种功能之外，当集成的组合装置跌落 或撞到其它物体时，壳体11和连接机构21还能够保护主机设备100 免收震动冲击。设备100的侧缘及背面由单元100以及相连的连接 机构21保护。而且，单元10还可以设有其它保护特征，比如设有 用于保护直流电缆16连接的电缆护套19和/或用于保护CF卡15与设备100连接的带状电缆护套31。电缆护套19和31可保护这些连 接不会受到碰撞或其它损伤，并且还可以防止电缆在使用时与其它 物体纠缠到一起。
在此实施例中，从图4B可以知道，主体部分11通过沿连接臂 12滑动而能够横向地定位，直到CF卡终端15与手持式主机设备100 上的相应CF插口对齐。通过将螺栓24柠入带螺紋件23中直至连接 臂12和钩件13 — 皮拉紧，可以使主体部分固定在该位置，从而将外 围单元10固定到现成的手持式主机设备100上。类似地，可以沿手 持式主机设备100的长度方向纵向地调节主体部分11的位置，直至 实现所要求的接合。举例来说，当外围单元10处于正确的位置时， 手持式主机设备100的外部元件与外围单元10的外部元件比如连接 臂12、钩件13、扫描器座架部分17、充电电缆护套19以及带状电 缆护套31之间不应产生不希望有的干涉。
参见图5,图中示出了本发明另一个可供选择的实施例。在此实 施例中，低型面高度的壳体11可以具有涂有粘合剂的部分25，以用 于选择性地接合在主机设备100上。涂有粘合剂的部分25最初用可 由用户取下的保护层26覆盖，在将其取下之后，可以选择性地粘连 在主机设备100的任何部分上。或者，可以使用钩圈搭扣系统，其 一部分设置在壳体11上，而另一部分设置在设备100上。带有CF 卡或其它合适连接器的带状电缆14可以类似于前面所示实施例中那 样地设置。可以设有托架41,以用作识别笔支架或者可以设有比如 用于扫描器的其它合适的支架。壳体ll中可以设有多个入口/出口或 通信端口 15,用以选择性地与手持式主机设备100相连。因此，单 元10所提供的增加功能与主机设备100组合起来，以形成适合于手 持使用的单件集成系统。
图6A和6B示出了根据本发明的第三个实施例，其中外围单元 10还包括有把手42,它可以以多种位置状态安装在主体部分11上， 包括象图6A中所示的那样离开主体部分11地指向以及象图6B中所示的那样沿着主体部分指向的位置状态。在此实施例中，主体部分ll 通过一对凸缘22牢固地连接在现成的手持式主机设备100上。扫描
器座架部分17完全位于手持式主机设备100的下面。或者，扫描器 座架部分17可以象图1至图4中的第一个实施例所示的那样沿主体 部分布置定位。在其它方面，本实施例可以以类似于上面所介绍的 实施例的方式工作。
作为备选方案，在本实施例中，外围单元10中还可以设有射频 识别(RFID)阅读器。如图8中所描述的，这可以通过提供用于射 频识别阅读器173、外围单元处理器119、辅助电池117以及电源电 路116的互连来实现。举例来说，合适的射频识别阅读器可以是由 力口利福尼亚州Morgan Hill市Alien Technologies公司生产的型号为 ALR-9930的OEM才莫块。射频识別阅读器可以连同所述辅助电池和 所述电源电路一起封装在把手42中。所述外围单元处理器和射频识 别天线可以封装在主体部分11中。
图7A和7B中示出了本发明的还有一个实施例，其中，根据本 发明的外围单元10可提供额外的功能。在此实施例中，外围单元IO 包括有键盘模块33,它以低型面可调的方式选择性地连接到主机设 备100上。在此实施例中，键盘模块33比如可以通过一对铰链臂34 而铰接在主机设备100上。铰接臂34由单元10的壳体或主体部分11 选择性地保持固定，如图7B中所示。为了进一步提高功能性，壳体 11可以包括用以选择性地保持铰接臂34的多个槽口 35或类似结构， 从而使键盘才莫块33相对于主机设备100的前表面布置在所要求的位 置。举例来说，用户可以选择性地布置键盘模块33,使其基本上能 够覆盖各种尺寸的现成手持式主机设备100的显示屏。使用时，键 盘模块33可以在图7A所示的开启位置与图7B所示的能够保护设备 100显示屏的闭合位置之间翻转或移动。键盘模块33的侧边上可以 设有小键盘39，以及用以选择性地与设置在单元10中的键盘连接器 36相连的键盘触点37。作为一个实例，这种构造使得当键盘模块33
12处于开启位置时，可允许在键盘触点37与键盘连接器36之间形成 合适的连接。为了进一步提高功能性，借助于键盘凹槽38与设置在 壳体11端部29表面上的一组键盘固定凸缘43之一之间的摩擦力， 可以使处于开启状态的键盘;f莫块33保持在合适的位置。应当认识到， 为了使键盘模块33能够正常工作，键盘固定凸缘43的机械构造方 式可以与槽口 35的构造方式相同。这种方法可确保々睫盘固定凸缘43 能够被合适地定位而与键盘固定凹槽38相配合，而不论使用哪一个 槽口 35将外围单元10与手持式主机设备100组装在一起。所属领 域的技术人员应当还可以想到能够对键盘模块33进行选择性定位的 其它合适的调节机构，并且这些其它的调节机构也属于本发明的范 围之内。这一实施例中还示出，具有弧形接合部分的一对凸缘22可 以用来使壳体11与设备100选择性地接合。
在根据本发明的示例性设备的另 一个实施例中，可以使用不同 的方式来实现键盘的功能。举例来说，在本发明人的美国专利 5,638,257中所详细介绍的方法，可一皮用来代替上面所介绍的4定盘方 法，该专利的全部内容通过引用而结合于本文中。在该专利中，键 盘^t块将在开启位置和闭合位置之间经历平面运动，而不是象上面 第四个实施例中所介绍的那样进行翻转。
现在参考图8来介绍根据本发明的外围单元10所能实现的不同 方面和各项功能。如图8中的框图所示，外围单元10可具有一项或 多项功能，这些功能可以与手持式主机设备100的性能和功能集成 在一起或者一起使用。
图中示出手持式主机设备100通过各种合适的连接方式比如带 状电缆14和压缩闪存(CF)接口电路121与外围单元10互连。应 当认识到，手持式主机设备100还可以使用与这些标准连接器相容 的其它合适的连接器。这些连接器比如又可与外围单元处理器和多 路复用器119相连。外围单元处理器和多路复用器119又可以与各 种外围设备相连，以增加与手持式主机设备100组合的系统的功能。作为实例，外围单元可以包括选自以下的系统和功能扫描系统如 条形码扫描器171或类似的扫描器、数字照相机172、带有天线的射 频识别阅读器173、磁条卡阅读器111、智能卡阅读器112、磁盘驱 动存储器1B、便携式打印机114、通信电路118、和/或4定盘才莫块33。 如果设有扫描器，可以使用触发器27或类似的致动器。这些只是可 以与外围单元10结合以增加手持式主机设备100功能性的可用外围 设备的一些实例。外围单元10还可以包括由电源电路116调节的辅 助电池117，它可以为外围单元10中的部件提供电力，而且还可以 通过前面介绍的直流插头16而用作手持式主机设备100的后备电 源。还可以将其它所要求的功能性结合在外围单元10中，比如通过 加入发热元件115,而使得单元10和设备100的组合系统能够在十 分寒冷的环境中使用。或者，可以采用其它设置来增强在其它环境 中的应用。
可以被集成到单元10中的所有这些或其它的功能部件都能够很 容易地从市场上得到，而且所属领域的技术人员根据本发明应当认 识这些和其它类型的设备及其功能。这类嵌入的部件将被集成到单 元10中，而不是从外部连接到主机设备100上。而且，尽管图中示 出这些部件电连接到外围单元处理器和多路复用器119上，但是， 这些部件的其中一个或多个也可以采用无线连接。因此，作为实例， 键盘模块33可以与主机设备100无线连接以进行工作。于是，对于 某一应用来说外围单元10可以进行定制，其中可以只使用一个或多 个功能部件，比如用于进行条形码扫描，或者可以包括智能卡阅读 器112和/或磁条卡阅读器111,这取决于具体的应用。所有这些变 型都应当被认为在本发明的范围之内。
虽然已经对本发明作了详细的介绍和说明，但是应当认识到， 这只是作为说明和实例，而不能被视为对本发明有所限制。因此， 本发明的范围和内容只由所附斥又利要求来限定。
权利要求
1. 一种用于在与现成的主机设备结合时提供额外功能性的外围单元，包括壳体，所述壳体的一部分构造成可与各种尺寸和电气构造的手持式主机设备的一部分相接合，与所述壳体相关联的连接机构，其用来将所述壳体选择性地固定到所述可变的手持式主机设备上，以形成适合于手持使用的单件装置，其中，通过选择性地调节所述连接机构以适应主机设备，可将所述连接机构固定在所述主机设备上。
2. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述连接机 构包括至少两个臂，以及调节机构，其中，所述至少两个臂大致连接 于所述手持式主机设备的相对两侧上，而所述调节机构适于使其中至 少一个所述臂相对于另 一个臂移动，以调节它们之间的距离。
3. 根据权利要求2所述的外围单元，其特征在于，所述至少两 个臂中的每一个的终端为弯曲表面，所述弯曲表面具有可容纳所述手 持式主机设备的宽度，并且可与所述手持式主机设备边缘的前侧转角 和后侧转角相接合。
4. 根据权利要求2所述的外围单元，其特征在于，每个所述臂 的终端为钩件、凸缘或环圈，其各自适于接合所述手持式主机设备的 一部分。
5. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述调节机 构包括相配的一对螺紋紧固件和带螺紋部件，其中，通过旋转所述螺 紋紧固件来对其进行调节。
6. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述连接机 构是环圈，其在尺寸上设置成可成圈地套在所述手持式主机设备上， 所述环圈的终端为适于改变所述环圈长度的调节机构。
7. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述壳体包括把手和与之相关联的托架中的至少一个。
8. 根据权利要求7所述的外围单元，其特征在于，把手部分与 所述壳体相关联，并可以定位在多种位置状态，包括离开所述壳体地 指向和沿着所述壳体指向的位置状态。
9. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述连接机 构包括涂有粘合剂的部分，其用于选择性地与所述主机设备的一部分 相接合。
10. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述连接机 构包括与所述壳体相关联并且选择性地与所述手持式主机设备相关联 的钩圈搭扣式紧固件，其用于使所述壳体选择性地与所述手持式主机 设备相接合。
11. 根据权利要求l所述的外围单元，其特征在于，所述外围单 元还包括键盘模块。
12. 根据权利要求11所述的外围单元，其特征在于，所述键盘模块具有覆盖了使用所述外围单元的所述手持式主机设备前侧的很大 一部分的闭合位置，以及露出所述手持式主机设备前侧的很大一部分 的开启位置。
13. 根据权利要求11所述的外围单元，其特征在于，所述键盘模块铰接在所述壳体上，用于为所述键盘模块至少提供旋转运动。
14. 根据权利要求13所述的外围单元，其特征在于，所述铰接 式连接可根据主机设备的尺寸，而在沿所述外围单元的长度和宽度的 其中至少 一个的多个位置之间变化。
15. 根据权利要求1所述的外围单元，其特征在于，所述壳体包 括选自以下这组的其中至少一个外围部件，所述这组包括条形码扫 描器、带有天线的RFID阅读器、智能卡阅读器、磁条卡阅读器、无 线局域网收发器、无线广域网收发器、无线电通讯调制解调器、局域 网收发器、数字照相机、磁盘驱动存储器、用于扫描的触发器、用于 全球定位系统(GPS)的接收器、便携式打印机、发热元件或它们的组合。
16. 根据权利要求15所述的外围单元，其特征在于，所述部件 的其中至少一个通过相容的电缆或无线通讯而选择性地与所述手持式 主机设备相连。
17. 根据权利要求1所述的外围单元，还包括至少一个电缆，其 终端的工业标准接口设置在与所述外围单元一起使用的所述手持式主 机设备上。
18. 根据权利要求17所述的外围单元，其特征在于，所述工业 标准接口是选自CF卡、SDIO卡、PC卡和USB连接器的至少一个接口 。
19. 根据权利要求l所述的外围单元，其特征在于，所述壳体和 连接机构在形状及尺寸上设置成当所述壳体与所述手持式主机设备4妻 合时，可对所述手持式主机设备的很大一部分起到机械保护作用。
全文摘要
本发明涉及一种外围单元系统，它可作为普遍适用的系统为具有不同尺寸和构造的现成手持式主机设备增加外围功能。根据本发明的系统和方法能够适用于尺寸可变的手持式主机设备，而无需对主机设备的外围单元进行定制。本发明可增加功能性，比如提高手持式主机设备集成系统的坚固耐用程度，提供了便于使用的单件形状因素，而不会使解决方案的通用性受到损失。这种外围单元所包含的壳体的一部分构造成可与具有各种不同尺寸和电气构造的手持式主机设备相接合。与壳体相关联的连接机构可用来将壳体选择性地固定到手持式主机设备上，以形成适合于手持使用的单件装置。通过选择性地调节连接机构的尺寸以适应主机设备，可以将连接机构固定在主机设备上。另外，这种外围单元可为主机设备的其中至少一个电连接器提供通用的连接方式，从而使组合的系统具有增加的输入输出功能。
文档编号H04M1/725GK101427194SQ200580021698
公开日2009年5月6日 申请日期2005年5月5日 优先权日2004年5月5日
发明者R·库马 申请人:基伯技术公司