JP5616461B2 - ハンドヘルドコンピューティングデバイス - Google Patents

Description

説明される実施形態は、一般に、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータなどの携帯型コンピューティングデバイスに関する。特に、携帯型コンピューティングデバイスのエンクロージャと、携帯型コンピューティングデバイスを組み立てる方法とが説明される。

近年、ラップトップ、ＰＤＡ、メディアプレイヤー、携帯電話などの携帯型コンピューティングデバイスは、小型化され、軽量化され、且つ高性能になってきている。小型化に寄与した要因の１つは、メーカーが携帯型コンピューティングデバイスの種々の構成要素の小型化を更に進めることができるようになった上に、多くの場合に構成要素の出力及び／又は動作速度が増したことである。小型化、軽量化及び高性能化の傾向は続いているので、携帯型コンピューティングデバイスのいくつかの構成要素の設計は、依然として難しい問題になっている。

携帯型コンピューティングデバイスの設計に関連する問題の１つは、種々の内部構成要素を収納するために使用されるエンクロージャの設計である。一般に、設計上のこの問題は、エンクロージャの軽量薄型化と、エンクロージャの強度の向上と、エンクロージャの外観のよさとがそれぞれ望まれていることを含むいくつかの互いに矛盾する設計目標が設定されることによって起こる。肉薄のプラスチック構造を通常使用し、締め具の数も減らした軽量のエンクロージャは、より撓みやすくなるので、使用時に座屈や反りを起こしやすい。これに対し、厚いプラスチック構造を通常使用し、締め具を多く含む強度及び剛性に優れたエンクロージャは、分厚く、重くなってしまう。しかし、残念ながら、頑丈さを追求したエンクロージャで重量が増すことに対してユーザは不満を抱き、軽量の材料から形成されたエンクロージャが屈曲すると、携帯型デバイスの内部構成要素（プリント回路基板など）の一部は損傷する。

更に、エンクロージャは、ねじ、ボルト、リベット又は他の手段により離散点で互いに固着された多数の部品を含む機械的アセンブリである。その組み立て技術は、通常、ハウジングの構造を複雑にし、ハウジングの面に沿って配置された係合面や締め具の場所で望ましくない亀裂、継目、間隙又は破断を形成することによって、美観上の問題を生じる。例えば、上部ケーシングと下部ケーシングが使用される場合、エンクロージャ全体を取り巻く係合線が形成される。更に、携帯型デバイスを製造するために使用される種々の構成要素と複雑な処理とによって、組み立ては長時間を要する煩雑な作業になり、例えば熟練した組み立て作業者が特殊な工具を使用して組み立てを行わなければならない。

別の問題は、携帯型コンピューティングデバイス内部に構造を実装する技術に関連する。従来、それらの構造は、ケーシングのうち一方（上部ケーシング又は下部ケーシング）に配置され、ねじ、ボルト、リベットなどの締め具によってケーシングの一方に装着されていた。すなわち、構造は、サンドイッチ状の複数の層を成すようにケーシング上に位置決めされ、その後ケーシングに固着される。この方法には、先に述べたのと同じ欠点、すなわち組み立てが長時間を要する煩雑な作業になるという欠点がある。

以上のことを考慮に入れ、コストを削減すると共に、出荷品質を向上する改善された構成要素密度と関連組み立て技術が必要とされる。更に、エンクロージャ内部に構造を迅速、容易に装着可能にする改善などの、ハンドヘルドデバイスの組み立て方法の改善が必要とされる。また、携帯型コンピューティングデバイス全体を薄型にし、それにより製品の全体的な外観と触感を改善するために、組み立て後の構成要素のＺスタック高さを最小限に抑えることが望ましい。

携帯型コンピューティングデバイスが開示される。携帯型コンピューティングデバイスは、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータなどの多様な形態をとる。一実施形態において、携帯型コンピューティングデバイスは、前面開口部を有する単一部品のハウジングを少なくとも含む。単一部品のハウジングは、前面開口部と協働してキャビティを形成するように協働する、一体の底壁及び側壁を含む。底壁は湾曲した底面を有し、側壁は、キャビティの内部に、アンダーカット部となる平坦な側面を形成するように配置された直線状の縁部を有する。更に、側壁の縁部は、前面開口部を取り囲むと共に規定する。底壁の内面は、内部構成要素を実装するのに適する複数の段差を含む。携帯型コンピューティングデバイスは、前面開口部の中に配設され且つベゼルなしで継目なしハウジングに装着されたカバーを更に含む。

１つの態様において、段差は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作機械と、その関連技術とを使用して１つの装備で機械加工される。更に、鋭く尖った縁部を丸みを帯びた形状に加工することにより、内部構成要素を損傷する危険を低減できる。

別の実施形態において、システムが説明される。システムは、複数の内部動作構成要素を支持するために使用されるハウジングと、ハウジングの内面に形成された複数の実装段差とを少なくとも含む。複数の実装段差は、少なくとも内面の所定の場所で予め選択された量のハウジング材料を除去することにより形成される。実装段差のうち少なくともいくつかの段差は、複数の内部動作構成要素のうち少なくともいくつかの構成要素をハウジングに実装するために使用される。ハウジングに一体形梁構造が一体に形成され、この梁構造は、ハウジングの１箇所に加えられた力をハウジング全体に均一に配分することによりハウジングを支持するために使用される。一体形梁構造は、ハウジングの内面の所定の場所で実装段差を形成するために使用される予め選択された量より少ない量のハウジング材料を除去することにより形成される。

別の実施形態において、携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を支持するために使用されるエンクロージャの内部に複数の段差を形成する方法が開示される。方法は、少なくとも次の動作を実行することにより実施される。携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を囲包し、支持するのに適する公称壁厚を有するハウジングを準備することと、ハウジングの最小壁厚を判定することと、複数の段差の各々に対応する段差高さを判定することと、段差パターンを判定することと、段差高さと段差パターンとに対応する量のハウジング材料を除去すること、である。

１つの態様において、一体形梁構造は、判定された量より少ない量の材料をハウジングの内面から除去することにより形成される。一体形梁構造は、ハウジングの一部であり、１つには携帯型コンピューティングデバイスに加えられた力を配分することによりハウジングを支持するために使用される。このように加えられた力を配分することにより、ハウジングの変形又は損傷の危険を実質的に低減できる。

更に別の実施形態において、前面開口部を有し、大部分が無線不透過性材料から形成された単一部品のハウジングが開示される。説明される実施形態において、単一部品のハウジングは、前面開口部と協働してキャビティを形成するように協働する一体の底壁及び側壁を備え、底壁は湾曲した底面を有し、側壁は、キャビティの中に、アンダーカット部をとなる平坦な側面を形成するように配置された直線状の縁部を有し、側壁の縁部は、前面開口部を取り囲むと共に規定する。また、前面開口部の中に配設され、ベゼルなしで継目なしハウジングに装着されたカバーを少なくとも含む。ハウジングの少なくとも一部分は除去され、除去された部分に、単一部品のハウジングの残りの部分と一体に形成されるように無線透過性材料から形成された部分が配置される。無線透過部分は、ハウジングの除去された部分の形状に倣った形状を有する。

エンクロージャの内部に複数の段差を形成するためにプロセッサにより使用されるコンピュータプログラムを実際に記憶するコンピュータ可読媒体が開示される。説明される実施形態において、エンクロージャは、携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を支持するために使用される。コンピュータ可読媒体は、携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を囲包し、支持するのに適する公称壁厚を有するハウジングを準備するためのコンピュータコードと、ハウジングの最小壁厚を判定するためのコンピュータコードと、複数の段差の各々に対応する段差高さを判定するためのコンピュータコードと、段差パターンを判定するためのコンピュータコードと、段差高さと、段差パターンとに対応する量のハウジング材料を除去するためのコンピュータコードとを少なくとも含む。

添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を読むことにより、本発明は容易に理解されるだろう。図面中、同一の図中符号は、同様の構造部材を示す。

図１Ａは、説明される実施形態に係る携帯型コンピューティングデバイスを示す平面図である。

図１Ｂは、説明される実施形態に係る携帯型コンピューティングデバイスを示す斜視平面図である。

図２Ａは、図１Ａ及び図１Ｂに示される携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を囲包するのに適するハウジングを示す内部全体図である。

図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂに示される携帯型コンピューティングデバイスの動作構成要素を囲包するのに適するハウジングを示す内部斜視図である。

図２Ｃ及び図２Ｄは、図２Ａに示されるハウジングのＡ−Ａに沿った横断面図である。 図２Ｃ及び図２Ｄは、図２Ａに示されるハウジングのＡ−Ａに沿った横断面図である。

図２Ｅは、一体形梁構造を示す図２Ａに示されるハウジングの内部の図である。

図３は、コネクタアセンブリを収納するために使用されるハウジング内に形成された典型的な開口部を示す図である。

図４は、説明される実施形態に係るコネクタアセンブリと支持ブラケットとを示す横断面図である。

図５〜図７は、説明される実施形態に係る無線透過アンテナ窓を組み立てる種々の構成と方法とを示す図である。 図５〜図７は、説明される実施形態に係る無線透過アンテナ窓を組み立てる種々の構成と方法とを示す図である。 図５〜図７は、説明される実施形態に係る無線透過アンテナ窓を組み立てる種々の構成と方法とを示す図である。

図８は、本発明の一実施形態に係るハウジングの内面に複数の段差を形成するための処理を説明するフローチャートである。

以下に、説明される実施形態の基礎を成す概念を完全に理解できるように、多くの特定の詳細を説明する。しかし、説明される実施形態がそれらの特定の詳細のうち一部又はすべてを含まずに実施されてもよいことは当業者には明らかだろう。場合によっては、本発明の基礎を成す概念を無用にわかりにくくするのを避けるために、周知の処理ステップが詳細に説明されないこともある。

本明細書は、片手で持ち、他方の手で操作するのが容易な外観のよい携帯型コンピューティングデバイスを説明する。携帯型コンピューティングデバイスは、単一部品の継目なしハウジングと、高研磨ガラス又はプラスチックのようないくつかの耐久性と強度に優れた透明材料のうちいずれかの材料から形成された外観のよい保護上部層とから形成される。しかし、本明細書のその他の部分では、保護上部層は、普遍性をまったく損なうことなく高研磨カバーガラスの形をとる。更に、カバーガラスは、ベゼルを使用することなく単一部品の継目なしハウジングに装着される（従来の携帯型コンピューティングデバイスとは異なり）ので、携帯型コンピューティングデバイスの外観の統一性は向上する。このように構造を単純にしたことにより、外観や触感のよさに加えて、携帯型コンピューティングデバイスにおいて多くの利点が実現される。例えば、携帯型コンピューティングデバイスの組み立てに要する構成要素の数が少なくて済むと共に、時間短縮と労力の削減も実現でき、単一部品のハウジングに継目がないため、周囲汚染物質から内部構成要素を適切に保護できる。更に、デバイスに加えられる負荷（日常の使用時に生じる負荷など）や、さほど頻繁ではないが、損傷の危険は大きいと考えられる落下などの事象から発生する負荷に耐える携帯型電子デバイスの能力は、従来の携帯型コンピューティングデバイスと比較して実質的に改善される。

説明される実施形態において、単一部品の継目なしハウジングはプラスチック又は金属から形成される。単一部品の継目なしハウジングが金属製である場合、金属は１枚の薄板（アルミニウムなど）の形をとる。１枚の薄板金属は、種々の内部構成要素を収納し、スイッチ、コネクタ、ディスプレイなどを受け入れることができる種々の開口部を形成するのに適する形状に形成される。単一部品の継目なしハウジングは、鍛造、成形又は他の処理方法により所望の形状に形成される。ハウジングの形状は、ハウジングの上部がハウジングの下部により示される形状とは実質的に異なる形状を有するように形成されるという意味で非対称である。例えば、ハウジングの上部は、明らかに角度を成して接合することにより、明確に規定された境界線を形成する面を有するが、下部はスプライン形状の面を有するように形成される。明確に規定された縁部を有する上部とスプライン形状の下部との間の遷移領域は、ハウジングの上部（すなわち、明確に規定された縁部の領域）とハウジングの下部の滑らかな面との双方から自然に変化していく丸い形状を有する縁部の形をとる。尚、遷移領域の丸形に形成された縁部は、更に外観のよい中間部分を形成することに加えて、使用中に又は単に持ち運ぶ間にユーザが手で持っている場合によりよい触感を与える。ハウジングに金属を使用することの利点の１つは、適切な接地平面を必要とする内部構成要素に対して金属が十分な電気接地を実現できることである。例えば、適切な接地平面が提供されると、内蔵ＲＦアンテナの性能は実質的に改善される。更に、適切な接地平面は、例えば電磁妨害（ＥＭＩ）及び／又は静電放電（ＥＳＤ）により発生する有害な影響を容易に軽減するために使用される。しかし、ＲＦアンテナがハウジングに内蔵される場合、ハウジング（金属製であれば）の少なくとも一部は、無線透過部分と置き換えられる。

尚、本明細書の説明を通して、「ＣＮＣ」という用語が使用される。ＣＮＣという略語は、コンピュータ数値制御を意味し、特にコンピュータ命令を読み取り、工作機械（材料の選択的除去により構成要素を製造するために通常使用される電動機械装置）を駆動するコンピュータコントローラを表す。しかし、説明される実施形態を実現するために任意の適切な機械加工動作を使用可能であり、機械加工動作は、ＣＮＣと関連する加工の実施に厳密に限定されるわけではない。

以下に、図１〜図８を参照して上記の実施形態と他の実施形態を説明する。しかし、図１〜図８に関して以下に提示される詳細な説明は、単に説明を目的としているだけであり、本発明を限定すると解釈されるべきではないことは当業者には容易に理解されるだろう。

図１Ａは、携帯型コンピューティングデバイス１００の特定の一実施形態を示す。更に詳細には、図１Ａは、完全に組み立てられた状態の携帯型コンピューティングデバイス１００の全体平面図を示す。携帯型コンピューティングデバイス１００は、データ、更に詳細には、オーディオ、ビデオ、画像などのメディアデータを処理する。一例として、携帯型コンピューティングデバイス１００は、一般に、音楽プレイヤー、ゲーム機、ビデオプレイヤー、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）及び／又はタブレットコンピュータなどとして実行可能なデバイスに対応する。ハンドヘルド形であることを考慮すると、ユーザは、携帯型コンピューティングデバイス１００を片手で持ち、他方の手で操作することができる（すなわち、デスクトップのような基準面は必要とされない）。例えば、ユーザは、片手で携帯型コンピューティングデバイス１００を持ち、他方の手で、音量スイッチ、ホールドスイッチなどを操作することにより、あるいはディスプレイ又はパッドのような接触感知面に入力を提供することにより、携帯型コンピューティングデバイス１００を操作する。

携帯型コンピューティングデバイス１００は、鍛造、成形又は他の加工処理により所望の形状に形成できるプラスチック又は金属などの何らかの数の材料から形成された単一部品の継目なしハウジング１０２を含む。携帯型コンピューティングデバイス１００が金属製ハウジングを有し、ＲＦを利用する機能を組み込まれている場合、セラミック又はプラスチックなどの無線（すなわち、ＲＦ）透過性材料の形でハウジング１０２の少なくとも一部分を形成するのが好都合だろう。いずれにしても、ハウジング１０２は、携帯型コンピューティングデバイス１００と関連する何らかの適切な数の内部構成要素の少なくとも一部を囲包するように構成される。例えば、ハウジング１０２は、携帯型コンピューティングデバイスの計算動作を実行するための構造要素と電気構成要素（集積回路チップと他の回路網を含む）を内部に囲包し、支持する。集積回路は、プリント回路基板、すなわちＰＣＢ又は他の支持構造にいずれも表面実装可能なチップ、チップセット、モジュールの形態をとる。例えば、主論理基板（ＭＬＢ）には、少なくともマイクロプロセッサ、半導体メモリ（ＦＬＡＳＨなど）及び種々の支援回路などを含む集積回路が実装されている。

ハウジング１０２は、内部構成要素を配置するための開口部１０４を含み、ハウジング１０２は、例えば、ディスプレイを介して少なくとも視覚コンテンツをユーザに提供するのに適するディスプレイアセンブリ又はディスプレイシステムを収納できるような大きさに規定される。場合によっては、ディスプレイシステムは、ユーザがタッチ入力を使用して携帯型コンピューティングデバイス１００に触覚入力を提供することを可能にする接触感知機能を含む。表示画面は、ポリカーボネート又は他の適切なプラスチック、あるいは高研磨ガラスから形成された透明保護層１０６である最上部層を含む複数の層から形成される。高研磨ガラスを使用する場合、保護層１０６は、開口部１０４を実質的に埋めるカバーガラス１０６の形態をとる。カバーガラス１０６とハウジング１０２との間にガスケットを形成するために、シール１０８が使用される。シール１０８は、熱可塑性ウレタン、すなわちＴＰＵ系のプラスチックなどの弾性材料から形成される。これにより、シール１０８は、周囲環境の汚染物質が携帯型コンピューティングデバイス１００の内部に侵入するのを防止できる。レーストラック１１０は、カバーガラス層１０６を取り囲むハウジング１０２の最上部として規定される。携帯型コンピューティングデバイス１００の所望の美観と触感とを維持するために、レーストラック１１０の中心位置を合わせることにより、ハウジング１０２とカバーガラス１０６とのずれを最小限にとどめることが望ましい。

図示されてはいないが、カバーガラス１０６の下方に配置されたディスプレイパネルは、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、電子インク（ｅインク）などの何らかの適切な表示技術を使用して画像を表示するために使用される。ディスプレイアセンブリは、多様な機構を使用してキャビティの中に配置され、固着される。一実施形態において、ディスプレイシステムはキャビティに嵌合される。ディスプレイシステムは、ハウジングの隣接部分と同一平面上になるように配置される。これにより、ディスプレイは、ビデオ画像、静止画像、並びにユーザに情報（例えば、テキスト、オブジェクト、グラフィックス）を提供するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）などのアイコンを含む視覚コンテンツを提示すると共に、ユーザが提供する入力を受信する。場合によっては、ユーザは表示されているアイコンを表示画面上の更に都合のよい場所へ移動する。例えば、ユーザは、手動操作によりＧＵＩを１つの場所から更に都合のよい場所へドラッグすることによってＧＵＩを移動する。更に、ディスプレイは、必ずとはいえないが通常はディスプレイに組み込まれる触覚アクチュエータのアレイとして配列されている複数の触角アクチュエータにより提供される触覚フィードバックをユーザに与える。これにより、触覚アクチュエータはユーザに触覚フィードバックを提供する。

いくつかの実施形態において、カバーガラス１０６の中又はその下方に、ディスプレイマスク（図示せず）が塗布されるか又は組み込まれる。ディスプレイマスクは、視覚コンテンツを提示するために使用されるディスプレイの遮蔽されていない部分を強調するために使用される。ディスプレイマスクは、例えばディスプレイモードの変更などの特定の入力を携帯型コンピューティングデバイス１００に提供するために使用されるホームボタン１１２を見えにくくするために使用される。ディスプレイマスクは、例えばマスクの色調又は色をホームボタン１１２に近づけることにより、ホームボタン１１２を見えにくくする。例えば、ホームボタン１１２がカバーガラス１０６より幾分暗い色（例えば、灰色又は黒色）の材料から形成されている場合、それに似た色のディスプレイマスクを使用することにより、カバーガラス１０６の遮蔽されていない部分と比較して、ホームボタン１１２がユーザの眼に与える印象を弱めることができる。このように、ディスプレイマスク全体の外観にホームボタン１１２を溶け込ませることにより、ホームボタン１１２がユーザの眼に与える印象は弱くなる。更に、ディスプレイマスクは、視覚コンテンツを提示するために使用されるディスプレイの遮蔽されていない領域にユーザの注意を自然に集中させる機構を形成する。

携帯型コンピューティングデバイス１００は、携帯型コンピューティングデバイス１００のある特定の機能を制御するか又は変更する複数の機械式制御要素を含む。例えば、電源スイッチ１１４は、手動操作により携帯型コンピューティングデバイス１００の電源をオン／オフするために使用される。ミュートボタン１１６は、携帯型コンピューティングデバイス１００により提供されるオーディオ出力をミュートするために使用され、音量スイッチ１１８は、携帯型コンピューティングデバイス１００により出力されるオーディオ音量を増減するために使用される。尚、ここで挙げた各入力機構は、通常内部構成要素に結合できるようにハウジング１０２の開口部を貫通して配設される。いくつかの実施形態において、携帯型コンピューティングデバイス１００は、静止画像又はビデオ画像を提供するように構成されたカメラモジュールを含む。この配置は広範囲で変形可能であり、例えばデバイスの前後に配置すること、すなわちハウジングの背面を貫通して一方のカメラモジュールを配置し、ディスプレイ窓を貫通して他方のカメラモジュールを配置することを含めて１つ以上の場所にカメラモジュールを配置することが可能である。

携帯型コンピューティングデバイス１００は、無線などのトランシーバ形又は受信機専用形の無線通信用機構を含む。携帯型コンピューティングデバイス１００は、ハウジング１０２の無線透過部分の内側に配設されたアンテナを含む。いくつかの実施形態において、アンテナはシール１０８又はカバーガラス１０６に内蔵される。他の実施形態において、ハウジング１０２の一部分の代わりに、以下に更に詳細に説明されるアンテナ窓の形の無線透過性材料が使用される。無線透過性材料は、例えばプラスチック、セラミックなどを含む。無線通信は、例えば３Ｇ、２Ｇ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦ、８０２．１１、ＦＭ、ＡＭなどを含む多くの異なる無線通信プロトコルに基づいて実行される。どのような数のアンテナが使用されてもよく、アンテナは、システムで要求される条件に応じて１つ又は複数の窓を使用する。一実施形態において、システムは、ハウジングに組み込まれた第１のアンテナ窓と第２のアンテナ窓とを少なくとも含む（上部及びロゴ）。

図１Ｂは、説明される実施形態に係る携帯型コンピューティングデバイス１００を示す斜視平面図である。図１Ｂに示されるように、携帯型コンピューティングデバイス１００は、可聴オーディオを出力するために使用される１つ以上のスピーカ１２０を含む。携帯型コンピューティングデバイス１００は、携帯型コンピューティングデバイス１００との間でデータ及び／又は電力を転送するための１つ以上のコネクタを更に含む。例えば、携帯型コンピューティングデバイス１００は、ポートレートモード構成と、ランドスケープモード構成の各々に対し１つずつ、複数のデータポートを含む。しかし、ここで説明される実施形態は、ハウジング１０２の第１の側部に沿って形成された開口部の中に収納されたコネクタアセンブリ１２４から形成される１つのデータポート１２２を含む。すなわち、携帯型コンピューティングデバイス１００がドッキングステーションに装着された場合、携帯型コンピューティングデバイス１００は、このデータポート１２２を使用して外部デバイスと通信する。尚、場合によっては、携帯型コンピューティングデバイス１００は、携帯型コンピューティングデバイス１００の向き又は移動を感知する姿勢センサ又は加速度計を含む。その場合、センサは、携帯型コンピューティングデバイス１００に適切な向きで視覚コンテンツを提示させる適切な信号を供給する。

コネクタアセンブリ１２４は、例えば、３０ピンコネクタのように、適切であると思われる任意の大きさである。場合によっては、コネクタアセンブリ１２４は、データポートと電力ポートとの双方の機能を兼ね備えるので、別に電源コネクタを使用する必要はない。コネクタアセンブリ１２４は広範囲に変形可能である。一実施形態において、コネクタアセンブリ１２４は、ＵＳＢ又はＦＩＲＥＷＩＲＥコネクタのような周辺バスコネクタの形である。この種のコネクタは、電源コネクタの機能とデータコネクタの機能の双方を有するので、携帯型コンピューティングデバイス１００がホストデバイスに接続された場合、携帯型コンピューティングデバイス１００とホストデバイスとの間で電力供給とデータ通信の双方を実現可能である。場合によっては、ホストデバイスは、携帯型コンピューティングデバイス１００を動作させるため及び／又は動作と並行して携帯型コンピューティングデバイス１００に含まれるバッテリを充電するために、メディア携帯型コンピューティングデバイス１００に電力を供給する。

図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂに示される携帯型コンピューティングデバイス１００の種々の内部構成要素を囲包するために使用される単一部品の継目なしハウジング１０２のキャビティ（内腔とも呼ばれる）２００を示す内部図である。説明される実施形態において、単一部品の継目なしハウジング１０２は、１枚の薄板金属（アルミニウムなど）から形成され、例えば当業者には周知である従来の折りたたみ中子金属成形技術を使用して適切な形状に成形される。ハウジング１０２は、携帯型コンピューティングデバイス１００の組み立てに使用される内部構成要素の実装を容易にするために使用されるいくつかの特徴的な形状を含む。例えば、ＲＦアンテナに対応する適切な大きさの開口部２０２がハウジング１０２の所定の場所に形成される。開口部２０２がＲＦアンテナを配置するために使用される場合、開口部２０２は、少なくとも何らかの無線透過性材料から形成されたＲＦアンテナ支持アセンブリを支持する。すなわち、ＲＦアンテナ支持アセンブリは、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の数の無線通信プロトコルをサポートするために妨げられることなくＲＦエネルギーの送受信を実現するのを容易にする。尚、まったく制約なくＲＦ機能を実現できることは、ハウジング１０２が大半の金属のような無線不透過性材料から形成されている場合に特に重要である。

種々のインタフェース（ドック、オーディオジャック、音量、電源、ミュートなど）を収納するために、種々の大きさの開口部がハウジング１０２に形成される。例えば、開口部２０４は、データポート１２２を支持するために使用され、開口部２０６は、スピーカ１２０を支持するために使用され、開口部２０８は、音量スイッチ１１８を支持するために使用され、開口部２１０は、ミュートボタン１１６を支持するために使用される。更に、開口部２１２は、電源スイッチ１１４を支持するために使用され、開口部２１４は、オーディオジャックを支持するために使用される。尚、これらの開口部を形成し、ハウジング１０２を製造するために使用される薄板金属の厚さ（約１．５ｍｍ）より開口部の縁を分厚く見せるために、いくつかの方法を使用可能である。しかし、ハウジング１０２に上記のような開口部を形成すると、デバイスを落とした場合の衝撃によって変形するか又は捻りが加わった場合にハウジング１０２を許容できないほど撓ませてしまう長く薄い金属のウェブが形成される。以下に、特定の補強技術を説明する。

ハウジング１０２の底面２１８に複数の段差２１６が形成される。段差２１６は、ハウジング１０２の底面２１８に種々の内部構成要素を実装するための支持プラットホームを形成するために使用される。説明される実施形態において、段差２１６は、従来の機械加工技術を使用して所定の量のハウジング材料（アルミニウムなど）を除去することにより形成される。通常、段差と接触する可能性がある内部構成要素を保護するために、各段差の縁部は丸い形になるように加工される。図２Ａ及び図２Ｂから明らかなように、段差２１６は、パターン２２０、２２２並びにパターン２２４のような種々のパターンに更に形成される。種々のパターンは、美観上は好ましいとは言いがたいが、非常に有用である。例えば、バッテリマウントのような内部構成要素を支持するために使用される装着構造を受け入れるために、種々のパターンが使用される。場合によっては、パターン２２６は、以下に更に詳細に説明されるように、ハウジング１０２に加えられる負荷をより均一に配分する一体形梁構造の形をとる。更に、複数の段差２１６を形成するためにハウジング材料が除去されることは、構造支持が実現され、変形を防止するのを助けるという利点に加えて、ハウジング１０２の総重量が実質的に減少するという効果も有する。

図２Ｃ及び図２Ｄは、図２Ａ及び図２Ｂの線Ａ‐Ａに沿ったハウジング１０２の横断面図を示す。詳細には、図２Ｃは、ハウジング１０２のアンダーカット形状の性質を示し、組み立て中に動作構成要素が挿入される開口部１０４の直線寸法（例えば、長さＬ）がハウジング１０２の本体の直線寸法（例えば、長さｌ）より短いことをより明確に示している。更に、ハウジング１０２の上部２２８がはっきり見分けられる形状の縁部を有するように形成されるのに対し、下部２３０はスプライン形状を有するように形成されるという意味で、ハウジング１０２は非対称形の湾曲を有する。この非対称形状は、ユーザの手になじみやすくなるという理由により、携帯型コンピューティングデバイス１００により提供される触覚感知を助ける１つの要素にもなっている。

いずれにしても、ハウジング１０２は、公称壁厚ｔ_ｎｏｍ（約１．５ｍｍ程度である）を有する。上部２２８は、公称壁厚ｔ_ｎｏｍに近い実質的に均一な平均壁厚を有するように形成される。下部２３０の内面２１８はハウジング１０２の外面のスプライン形状に実質的に対応する形状であるので、内面２１８への内部構成要素の実装は困難であるか、少なくとも最良の選択ではない。例えば、内面２１８に内部構成要素を固着するためには、内部構成要素を内面２１８に実装するために使用される何らかの実装構造を内面２１８の湾曲に適合するように特別に機械加工しなければならないだろう。この特別な機械加工作業には特殊な工具や追加の製造費用が必要になり、更に、組み立てはいっそう複雑になり、余分な時間もかかる。

従って、内部構成要素を実装する（更に、ハウジング１０２を軽量化する）のにより適する形状の内面を形成するために、ハウジング１０２の内面２１８は、何らかの適切な形状に彫刻される（例えば、ＣＮＣ工作機械技術を使用して）。内面２１８は、段丘に似た形状の複数の実装段差２１６を含むように彫刻される。しかし、まず、適切な構造の一体性の確保及び所望の重量減少という２つの条件と矛盾しないハウジング１０２の最小厚さｔ_ｍｉｎが判定される。例えば、ハウジング１０２が約１．５ｍｍの公称厚さｔ_ｎｏｍを有するアルミニウムから形成されている場合、最小厚さｔ_ｍｉｎを約０．６ｍｍにすることにより、平均段差高さ「ｈ」は約０．５ｍｍになり、その結果、約２５％の重量を減少できることが判定される。この設定条件を使用して、１つの機械装備で、ハウジング１０２の総重量減少と、種々の内部構成要素を実装するのに適する実装プラットホームを形成することの双方に十分に適合する種々の段丘パターンを形成する段差高さｈをそれぞれ有する適切な数の段差を含むように、ハウジング１０２の内面２１８は機械加工される。

図２Ｅに示されるように、内面２１８のいくつかの部分は、公称厚さｔ_ｎｏｍと実質的に同一の厚さになるように機械加工される。例えば、ハウジング１０２に加えられる応力をより均一に配分するために、単に、一体形梁構造２３２を配置すべき所望の場所に対応するハウジング１０２の部分を機械加工しないことにより、一体形梁構造２３２（図２Ｅでは、文字「Ｈ」に似ている構造）が形成される。しかし、場合によっては、一体形梁構造２３２は、一体形梁構造２３２に対応する厚さｔがｔ_ｎｏｍ＞ｔ＞ｔ_ｍｉｎとなるように、単に、一体形梁構造２３２に対応する場所でハウジング１０２から除去される材料の量を少なくすることにより形成される。一体形梁構造２３２は、ハウジング１０２の広い領域に加えられる負荷をより均一に配分することにより、座屈又は変形の危険を最小限に抑える。

構成要素が上から下へ組み立てられていく（すなわち、ベゼルが嵌合される前に構成要素がハウジングに挿入される）従来の携帯型電子デバイスの組み立てとは異なり、ハウジング１０２はアンダーカット形状であるため、開口部１０４の寸法（Ｌ，Ｗ）の中にすべての構成要素を嵌合させなければならない。更に、携帯型電子デバイス１００の組み立ては下から上に向かって実行される。携帯型電子デバイス１００の下から上に向かう組み立てを容易にすると共に、最上部の研磨ガラス層とハウジングの最上部（レーストラック１１０）との間のずれを最小限に抑えるために、スタック（すなわち、ｚ方向）許容差を最小限に抑える種々の技術、装置、システムを使用可能である。

コネクタアセンブリ１２４を受け入れるために、ハウジング１０２に開口部を形成しなければならない。コネクタアセンブリ１２４が相当な数のピン（３０本など）を有する場合、コネクタアセンブリ１２４を受け入れるために必要とされる開口部は、ハウジング１０２に対して極めて大きくなってしまうので、ハウジング１０２の一体性に悪影響が及ぶ。例えば、図３は、コネクタアセンブリ１２４を受け入れるために使用されるハウジング１０２に形成された典型的な開口部３００を示す。この例において、コネクタアセンブリ１２４は、長手方向に配列された複数のコネクタを含むので、開口部３００は、幅Ｗ１より実質的に大きい長さＬ１を有していなければならず、ハウジング１０２に領域３０２が形成される。説明される実施形態において、この領域３０２は、ハウジング１０２の第１の壁の公称高さＨより実質的に小さい高さｈを有し、そのため、特にデバイスを落とした場合、領域３０２の座屈に対する抵抗が不十分になる可能性がある。

領域３０２の座屈抵抗を改善するために、領域３０２を補強すると共に、コネクタアセンブリ１２４の装着構造を形成する支持ブラケット３０４が使用される。説明される実施形態において、支持ブラケット３０４は、鋼などの強度に優れた弾性材料から形成される。支持ブラケット３０４は、コネクタアセンブリ１２４を支持ブラケット３０４に装着するのに適する締め具を受け入れるために使用されるボス３０６を含む。支持ブラケット３０４の部分３０８は、ハウジング１０２の底部に形成された棚状部分３１２に対応して折りたたみ線３１０に沿って折りたたまれるか、屈曲されるか又はその他の形状に形成される。これにより、例えばエポキシ系の接着剤を使用するか又は所定の場所に溶接することにより、部分３０８を棚状部分３１２に直接装着できる。部分３０８を棚状部分３１２に装着することに加えて、支持ブラケット３０４は、部分３１４を使用してハウジング１０２の第１の壁に装着される。説明される実施形態において、部分３１４は、以下に更に詳細に示される領域３０２に対する追加の支えを形成するための形状（Ｌ字形など）に形成される。

図４は、説明される実施形態に係るコネクタアセンブリ１２４と、支持ブラケット３０４（特に領域３０８と領域３１４）の横断面図４００を示す。支持ブラケット３０４の（Ｌ字形）領域３１４をハウジング１０２（特に領域３０２）に装着するために、領域３０２の場所で、領域３１４の大きさと形状に従った量４０２のハウジング材料がハウジング１０２の内面から除去される。その後、領域３１４をハウジング１０２の新たに露出された内面に装着するために、エポキシ（又は他の適切な接着剤）が使用される。従って、ある量のハウジング材料は除去されるが、その場所に支持ブラケット３０４の領域３１４が新たに装着されるので、領域３０２の強度は実質的に向上する。

携帯型コンピューティングデバイス１００は、何らかの数の無線通信プロトコルを使用して無線回路網にアクセスするように構成されると考えられるので、無線不透過性材料から形成されたハウジング１０２の実施形態は、ＲＦ準拠携帯型コンピューティングデバイス用に構成される。例えば、一実施形態において、ハウジング１０２が無線不透過性であることによって無線通信動作が妨害される危険を低減するために、ハウジング１０２のいくつかの部分は除去される。従って、図５は、金属などの無線不透過性材料から形成されているが、無線（ＲＦ）利用通信機能を有する携帯型コンピューティングデバイス１００と共に使用されるように構成されたハウジング５００を示す。詳細には、ハウジング５００は、無線不透過部分５０２が除去され、その代わりに無線透過部分５０４（アンテナ窓とも呼ばれる）が配置される点を除いて、ハウジング１０２と実質的に同様に形成される。説明される実施形態において、アンテナ窓５０４は、プラスチック、セラミック材料、又は適切な無線透過レベルを有する適切な強度の材料から形成される。すなわち、ハウジング１０２の妨害を最小限に抑え、内部ＲＦアンテナの効率を最大限にするのを助けるために、アンテナ窓５０４は、内部ＲＦアンテナに近接して配置されると考えられる。ハウジング５００の外観という点と、ハウジング５００の構造上の一体性を維持するという観点から、アンテナ窓５０４は、ハウジング５００の形状に実質的に対応するように形成される。従って、アンテナ窓５０４はハウジング５００の形状に倣った形状を有する。このように、アンテナ窓５０４は、ハウジング１０２の上部２２８に類似する形状を有する上部と、ハウジング１０２の下部２３０に類似する形状の下部とを有する。

組み立てを容易にし、十分な構造接合を確保するために、アンテナ窓５０４は、ハウジング５００に形成された複数のキャステレーション５０８のうち対応する１つのキャステレーションを受け入れるように配置された複数の溝５０６を含むように形成される。例えば、図６に示されるように、アンテナ窓５０４は、開口部５１０の中に配置され、ダイビング動作時には、キャステレーション５０８が対応する溝５０６の中に差し込まれるようにハウジング５００に近接して配置される。各キャステレーションが溝のうち適切な１つの溝に差し込まれた後、アンテナ窓５０４をハウジング５００に永久的に装着するために、図７に示されるように各溝にエポキシ（又は他の適切な接着剤）が注入されるか又は挿入される。尚、ハウジング５００とアンテナ窓５０６の熱膨張率の差を考慮に入れるために、間隙５１２が残される。

図８は、本発明の一実施形態に係るハウジングの内面に複数の段差を形成するための処理８００を説明するフローチャートである。処理８００は、ステップ８０２において、携帯型コンピューティングデバイスの内部動作構成要素を囲包し、支持するのに適する公称壁厚を有するハウジングを準備することによって開始する。ステップ８０４において、少なくともハウジング全体の一体性を維持することと矛盾しない壁厚値である最小壁圧に関して判定が実行される。ステップ８０６において、段差高さに関して判定が実行される。ステップ８０８において、段差パターンが判定される。一実施形態において、段差パターンは、ハウジングの底面に複数の内部構成要素を実装するのに適する段差のパターンである。別の実施形態において、一体形梁構造に従った段差パターンが判定される。ステップ８１０において、判定された段差パターンに従った所定の量のハウジング材料がハウジングの底面から除去される。説明される実施形態において、所定の量のハウジング材料が除去された結果、それぞれ実質的に等しい段差高さを有する段差が形成される。場合によっては、内部構成要素を損傷する危険を低減するために、形成された段差の縁部が滑らかに仕上げられる。一体形梁構造が形成される実施形態において、内部梁構造に対応するハウジングの底面の部分から、上記のハウジング材料の所定の量より少ない量の材料が除去される。場合によっては、一体形梁構造に対応するハウジングの底面部分からハウジング材料はほとんど除去されず、別の場合には、除去される量は、所定の量より少ない。

説明される実施形態の種々の態様、実施形態、実現形態又は特徴は、個別に使用されるか又は何らかの組み合わせで使用される。説明される実施形態の種々の態様は、ソフトウェア、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現される。更に、説明される実施形態は、コンピュータ可読媒体に記憶された製造動作を制御するためのコンピュータ可読コードとして又はコンピュータ可読媒体に記憶された製造ラインを制御するためのコンピュータ可読コードとして実現される。コンピュータ可読媒体は、後にコンピュータシステムにより読み取り可能なデータを記憶する何らかのデータ記憶装置である。コンピュータ可読媒体は、例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気テープ、光データ記憶デバイス、搬送波などを含む。更に、コンピュータ可読コードが分散方式で記憶され、実行されるように、コンピュータ可読媒体は、ネットワーク結合コンピュータシステムに供給される。

以上の説明は、説明の便宜上、本発明を完全に理解させるために特定の用語を使用していた。しかし、本発明を実施するためにそれらの特定の詳細が必要ではないことは当業者には明らかだろう。従って、以上の本発明の特定の実施形態の説明は、単に例示と説明のために提示されたにすぎない。以上の説明は、本発明のすべてを完全に説明すること又は本発明を開示された厳密な形態に限定することを意図しない。以上の教示を考慮して多くの改変や変形が可能であることは当業者には明らかだろう。

上記の実施形態は、本発明の原理とその実際の適用形態を最も明確に説明することにより、意図される特定の用途に適合するように種々の変形を伴って当業者が本発明とその種々の実施形態とを最良の態様で利用できるようにするために選択され、説明された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲並びにそれと同等のものにより定義されることが意図される。

いくつかの特定の実施形態によって実施形態を説明したが、それらの実施形態の一般的概念の範囲内に含まれる変形例、変更例及び均等物が存在する。尚、本発明の実施形態の方法と装置を実現する代替方法は数多くある。例えば、一体形管を製造する好適な方法は押し出し処理であるが、これは限定ではなく、他の製造方法（例えば、射出成形）も使用可能である。従って、添付の特許請求の範囲は、説明される実施形態の真の精神と範囲に含まれるそのような変形例、変更例及び均等物をすべて含むものとして解釈されることが意図される。

Claims (13)

1. 前面開口部と、底部と協働してキャビティを形成する側壁と、を有する単一部品のハウジングを備え、
   前記側壁は、前記キャビティに関するアンダーカット形状を形成する直線状の縁部を有し、
   前記直線状の縁部は、前記前面開口部を取り囲むと共に規定し、該前面開口部を通して動作構成要素が挿入されて前記キャビティに受け入れられ、
   前記底部の内面は、前記底部の内面の湾曲全体を維持する複数の段差を含み、
   前記複数の段差は、内部構成要素を前記底部の前記内面に直接実装するのに適しており、前記内部構成要素は前記底部の前記内面とは異なる形状を有しており、
   前記前面開口部に配設され、前記側壁の前記直線状の縁部において、前記ハウジングに直接装着されたカバーを備え、
   前記ハウジングに一体に形成された一体形梁構造を備え、
   前記一体形梁構造は、前記ハウジングの１箇所に加えられた力を前記ハウジング全体に均一に分散することにより前記ハウジングを支持するために使用され、
   前記一体形梁構造は、前記ハウジングの前記内面の所定の場所において、前記複数の段差を形成するために使用される量より少ない量のハウジング材料を除去することにより形成される、
   ことを特徴とする携帯型コンピューティングデバイス。
2. 前記複数の段差の少なくともいくつかは、同心で連続的な段差のループを形成し、該段差のループは、前記ハウジングの前記底部の前記内面の所定の場所において、ある量のハウジング材料を除去することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の携帯型コンピューティングデバイス。
3. 前記カバーは、平坦な上面を有し、前記前面開口部で前記キャビティの中に配設され、
   前記カバーは、前記側壁の間で前記前面開口部を実質的に覆い、
   前記平坦な上面は、前記側壁の前記縁部の上面と実質的に同一平面上にあることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯型コンピューティングデバイス。
4. 前記ハウジングは金属であり、前記カバーはガラスであることを特徴とする請求項３記載の携帯型コンピューティングデバイス。
5. 前記携帯型コンピューティングデバイスは、
   無線透過性材料から形成されたアンテナ窓を更に備え、
   前記アンテナ窓は、前記金属ハウジングの対応する部分を置き換えたものであることを特徴とする請求項４記載の携帯型コンピューティングデバイス。
6. 前記ハウジングの前記キャビティの内部に配設されたディスプレイユニットと、
   前記ガラスのカバーを通して見ることができる前記ディスプレイユニットの表示画面と、
   を更に備えることを特徴とする請求項５記載の携帯型コンピューティングデバイス。
7. 前記カバーガラスと前記ディスプレイユニットの前記表示画面との間に実質的に透明な接触感知層が配設されることを特徴とする請求項６記載の携帯型コンピューティングデバイス。
8. 前記カバーは、ベゼル又はベゼル形状の構造無しに、前記側壁の前記直線状の縁部において、前記単一部品のハウジングに直接装着されることを特徴とする請求項７記載の携帯型コンピューティングデバイス。
9. 前記内部構成要素を実行するために用いる前記複数の段差は、前記実装内部構成要素が損傷することを防止するために、丸みを帯びた縁を有することを特徴とする請求項１に記載の携帯型コンピューティングデバイス。
10. 前記除去される材料の量は、前記ハウジングの構造の一体性に悪影響を及ぼすことなく前記ハウジングの重量を実質的に減少することを特徴とする請求項９記載の携帯型コンピューティングデバイス。
11. 前記複数の段差の少なくともいくつかは、前記一体形梁構造の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１０記載の携帯型コンピューティングデバイス。
12. 前記無線透過性材料はプラスチックであることを特徴とする請求項８記載の携帯型コンピューティングデバイス。
13. 前記無線透過性材料はセラミックであることを特徴とする請求項８記載の携帯型コンピューティングデバイス。

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