TW201508550A

TW201508550A - 環形穿戴式電子裝置及其控制方法

Info

Publication number: TW201508550A
Application number: TW102131194A
Authority: TW
Inventors: Hung-Yao Yeh
Original assignee: Hung-Yao Yeh
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-01
Also published as: US20150065090A1

Abstract

本發明係揭露了一種環形穿戴式電子裝置及其控制方法，更明確的說，本發明係一種具有創新使用型態的戒指狀電子裝置，可以套設於使用者之手指上，並以語音、作動加速度、傾斜角或是設置於其表面的按鈕或顯示屏進行控制進而提供一相對應的功能。

Description

環形穿戴式電子裝置及其控制方法

本發明係關於一種環形穿戴式電子裝置，並且特別地，關於一種戒指狀且得以多種不同方式控制的穿戴式電子裝置。

今智慧型手機之發展一日千里，除了接聽電話以及傳送簡訊等基本功能以外，智慧型手機更包含有照相、個人數位助理、媒體播放器以及無線通訊功能等功能。除此之外，智慧型手機大多更擁有收發電子郵件、網頁瀏覽等功能，並支援Wi-Fi、2G、3G和4G LTE連線。

除此之外，使用者主要在觸控顯示屏上進行操作。以iPhone為例，其大致包含有五個按鍵，其中最常用的是在螢幕正下方的圓形按鈕「Home Button」，Home Button主要用於關閉應用程式、喚醒手機、呼出任務管理。手機上方的條形按鈕主要用來鎖屏及喚醒手機，長按會呼出關機選項；在手機關閉狀態中長按此按鈕，將會開啟手機，除此之外其側面的3個按鈕分別用來控制音量和調整靜音。

需注意的是，iPhone的螢幕擁有多個感測器；接近傳感器會在使用者通話過程中因手機貼近面部而暫時關閉螢幕，此舉為了節約電量，以及減少使用者面部或耳部碰觸螢幕造成的誤操作。可見光線性光感測器可根據外部亮度適度調節螢幕亮度，以此節約電量。三軸動作感應器可根據使用者持有iPhone的方向，調整手機畫面的朝向，並自動調整手機橫向畫面或縱向畫面。加速度感測器可用於控制第三方應用程式，其主要用於遊戲功能。而其中，手機內部亦配備了陀螺感測器，用於加強對使用者移動的感應。

另外，在iPhone手機在底部配有話筒及揚聲器；手機螢幕上方的揚聲器則被用來接聽電話。除此之外，手機上方亦具有一個小型話筒，用來降低通話時周圍環境所造成的噪音。同時，手機側邊係配有3.5毫米TRS端子，用來連線音訊輸出裝置(例如耳機)。而同時，為了方便使用者，iPhone更設計有一具有操控功能的多功能耳機，該耳機上的按鈕可以擁有音量大小、播放或暫停音樂、接聽或掛斷通話等功能。

而就通訊方式觀之，除iPhone外，現存的大多數智慧型手機均內建有藍牙(Bluetooth)，使得iPhone支援無線的藍芽裝置。在使用者使用手機時的作動流程如下，首先，使用者自置放處單手取得手機；接著，利用同手之公(母)指或是利用另一隻手的任意指節按下開啟鍵；隨後，利用同樣的指節依其個別的設定利用輸入號碼或是畫出指定路徑的方式解開使用者介面鎖；最後，再利用同樣的指節來點擊顯示屏畫面來進行控制。

惟申請人在研究該使用者行為時，發現了兩個問題。問題之一為使用者若以單手握持該手機並同時以該手之指節進行控制時，易因未能穩固地握持而意外滑落，導致手機破損。問題之二在於使用者在應用該手機時，需以眼睛觀察顯示屏方得為應用，需佔用對使用者之大部份注意能力而迫使其暫停手邊進行的工作而為手機的應用。

為因應前述的問題，使用者多以雙手控制手機以防止跌落或是於手機之外另設有一保護殼以為跌落時防止破損之用。同時，業者亦有開發出如藍牙耳機或是具有控制功能的耳機線來減少使用者於進行基本操作時所受到的干擾，同時藉由減少使用者取出手機的頻率，從而減少其掉落破損之意外。除此之外，亦有業者提出了一種智慧型手錶，來提供了前述的各種功能。

惟由於藍牙耳機必需固定於耳部，故使用者在無法觀察到其狀態及無法移動其位置的狀態下，其必然無法提供較多的功能。而智慧型手錶則必需同時利用雙手方得應用，而且其手錶大多係活動地套設於手腕部，使用者在應用時必需透過其面板進行控制，而耳機線亦因會自由擺動而有無法預測其所處位置以致無法立刻、快速地應用的問題。

以上，即為申請時之先前技術之說明。據此，申請人發現了前述長期存在且無法被解決的問題，同時針對該問題進行進一步的研究後，提出有本發明。

因應前述的問題，申請人提供了一種得以於單手操作下，能夠防止掉落、減少對使用者的干擾的情況並得提供多種功能的環狀穿戴式電子裝置。更明確的說，本發明於應用時係套設於使用者手指的指定指節上，其位置係相對固定，故使用者在應用時，將得以在無需確認其所處位置的情況下對其進行控制。

再者，由於其係穿載於單一指節之中，故其同手之另一手指即得以對其進行控制，而無需如智慧型手錶需要雙手方得以使用之需求。另外，使用者得以在無需分散注意力的狀況下，藉由作出各種由多個加速度向量或是傾斜角度所組成的指令來輕易地以單手對本案的穿戴式電子裝置進行控制以為指定的功能。另外，本發明除了利用作動方式來進行控制以外，更得利用語音辨識、按鈕或觸控等方式來對其進行控制。

而前述的指定功能，得包含，但不限於語音撥號、通話、外部裝置的配對、連接、數據交換、對外部裝置進行遙控、遊戲控制、音樂播放等功能。除此之外，為了節省能源，本發明的穿戴式電子裝置得具有一配戴感測模組，用於感測使用者是否配戴該戒指，若否，則戒指得以將其中次要之模組予以關閉或是調整為低耗能模式以為節省電能之用，是為本發明之模式切換功能。

綜合而言，本發明係揭露了一種穿戴式電子裝置，簡單來說，本發明係一種具有創新型態的戒指狀穿戴式電子裝置，可以套設於使用者之手指上，並以語音、加速度、傾斜度或是設置於其表面的按鈕或顯示屏進行控制進而提供一相對應的功能。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1‧‧‧穿戴式電子裝置

10‧‧‧殼部

10A‧‧‧收納空間

10B‧‧‧穿孔

11‧‧‧觸控介面模組

12‧‧‧顯示介面模組

13‧‧‧手勢介面模組

14‧‧‧中央處理模組

15‧‧‧音效介面模組

15A‧‧‧發音元件

15B‧‧‧收音元件

16‧‧‧無線通訊模組

17‧‧‧配戴感測模組

18‧‧‧供電介面模組

20‧‧‧環部

20A‧‧‧外沿

20B‧‧‧內沿

20C‧‧‧容置空間

20D‧‧‧凹陷

30‧‧‧轉換環

30A‧‧‧凸出

圖一係繪述了本發明之裝置於一具體實施例中的功能方塊圖。

圖二A至圖二C係繪述了本發明的穿戴式電子裝置於使用時於不同角度的示意圖。

承上，以下將對本發明的穿戴式電子裝置進行更進一步的說明。請一併參閱圖一及圖二A至圖二C，圖一係繪述了本發明之裝置於一具體實施例中的功能方塊圖，圖二A至圖二C係繪述了本發明的穿戴式電子裝置1(下稱裝置)於使用時於不同角度的示意圖。由圖可見，本發明係包含有一轉換環30、一環部20以及一殼部10。轉換環30及殼部10係分別地設置於環部20的內沿20B及外沿20A處。

該殼部10中又收容有一觸控介面模組11、一顯示介面模組12、一手勢介面模組13、一中央處理模組14、一音效介面模組15、一無線通訊模組16、一配戴感測模組17以及一供電介面模組18。

請參閱圖二A至圖二C，需注意的是，為表示本發明的特徵，各圖中各元件之比例及大小己經過調整，故各圖間之比例並不必然一致。由圖可見，本發明的裝置係包有一環部20及一殼部10，該殼部10係固設於該環部之一端且具有一收納空間10A，而該環部20係呈一環狀且具有一外沿20A及一內沿20B其中央部份為一中空的容置空間20C。在應用時，環部20係套設於該使用者之一指定的手指中。而為因應使用者之不同大小的指圍，該環部20與使用者手指之間得選擇性地設置有一可拆換的轉換環30，該轉換環30之外徑係與環部20之內徑相同或較其略大以讓該轉換環30得以固設於環部20之中，而轉換環30之內徑則得按使用者之手指大小另外選購較適合的大小。另外，轉換環30之外徑處得選擇性的具有一凸出30A，用以嵌設於環部20的內徑表面的相對應凹陷20D中，以固定其二者之相對位置。於本例中，轉換環30係利用軟矽膠為其製造材質，以使其得以與使用者之手指相對緊密地貼合。

需注意的是，於本例中，本發明的殼部10相對於遠端於手指頂端的另一端處於使用時並不以貼於使用者之手指或手背為限，其亦得如圖二C所繪述之設計者，為懸空且與皮膚區隔有一定的距離的，亦因此，其顯示屏之大小將不受手指之長度限制。

另外，由圖可見，本發明之殼部10係設置於環部20之一側且係包含有一觸控介面模組11、一顯示介面模組12、一中央處理模組14、一音效介面模組15中的發音元件15A及收音元件15B、一無線通訊模組16以及一供電介面模組18。於本例中，供電介面模組18為一無線充電線圈，而當其為一無線充電線圈時，供電介面模組18將埋設於該殼部10之內部並不對外顯露。惟本發明並不以此為限，於使用者，供電介面模組18亦得為一運動動能採集元件利用使用者的運動動能對其中之電池(未繪示於圖)充電，或一MICRO-B型USB連接埠，其係用於供一連接線連接，以讓使用者得利用一連接線來對其中之電池進行耦接以為供電及存取之用。於本例中，該裝置1在配戴時，連接埠係之端面係設置於手指的上方並大致的面向手指的根部方向。需知悉的是，該供電介面模組18並不以前述的MICRO-B型USB連接埠、動能充電採集元件及無線充電線圈為限，其亦得為其他形式的連接埠或無線手段，本發明不對此多加限制。

於本例中，本發明的裝置1係被套設於左手食指的第三指節(近節指骨)處，而其觸控介面模組11則係面向其姆指方向，以使其得以供姆指按壓及控制，惟本發明並不以此手或此指節為限。於本例中，該觸控介面模組11係包含有複數個分別獨立設置的電子式按鍵，惟本發明並不以此為限。按使用者之設計需要，其亦得為一實體按鍵或為一觸控顯示屏，以供使用者輸入不同的指令。需注意的是，若觸控介面模組11為一觸控顯示屏，則該顯示屏之受觸控部方向係建議面對該姆指以便於其操作。惟本發明之觸控介面模組11並不以前述二者為限，泛適於供使用者利用其手指輸入一指令，以供該中央處理模組14產生指令進而啟動相對應的該指定功能之元件，均得視為本發明的觸控介面模組11。舉例來說，除了按壓式按鈕外，其更得包含有一可轉式輪狀介面等其他的設計，本發明不對此多加限制。

除此之外，於本例中，顯示介面模組12為一電子紙顯示器。惟本發明並不以此為限，凡與環部20相互固設並與中央處理模組14耦接以得依中央處理模組14之控制對顯示一資訊之元件，均得視為本發明的顯示介面模組12，如利用發光二極體之顏色來表示其狀態、利用黑白液晶或觸控顯示屏以為其資訊之表示者，即為其例，本發明不對此多加限制。需注意的是，當顯示介面模組12為一觸控顯示屏時，其係與前述的觸控介面模組11整合為一。需注意的是，於本例中，電子紙顯示器亦得延伸或連接有一個或多個按鍵以作為前述的觸控介面模組11之用。

除此之外，本發明之手勢介面模組13係設置於收納空間10A中並被固設於該環體10的一側，適於感測使用者之手指之一作動方式。更明確的說，收納空間10A中係設置有一軟性電路板體，而本發明之手勢介面模組13係耦接於該電路板體上以自其存、取電能及信號。而於本例中，該手勢介面模組13得為一整合有一加速規以及一陀螺感測器的多軸動作暨朝向感應器，亦得為一進一步整合一磁力感測器的多軸動作暨朝向感應器。更明確的說，該多軸動作暨朝向感應器除了能夠偵測其所處位置或表面的傾斜角度大小及軸向外，更得以感測各個軸向的加速度，以為手勢之輸入之用。更明確的說，亦即藉由手勢介面模組13，其得將使用者之作動方式以一連串的速度、加速度、角度或其組合予以表示。惟本發明並不以此為限，凡適於感測該使用者之該手指之一作動方式的元件，均得被視為本發明之手勢介面模組13，本發明不對此多加限制。

再者，如同本發明之手勢介面模組13，音效介面模組15亦係容設於收納空間10A中並有部份係藉由複數個形成於殼部10表面的穿孔10B來使音效介面模組15之部份元件得以透過穿孔露出以為發聲或收音之用。同時，音效介面模組15並同時與電路板體耦接。於本例中，音效介面模組15係包含有一發音元件15A以及一收音元件15B，發音元件可為一小型喇叭，而收音元件則可為一小型麥克風。其中發音元件與收音元件分置殼部10兩端，收音元件則係面向其手指根部方向，而發音元件則係面向其手指指尖方向，藉此配置，使用者將手部抬高並依靠於臉部時，該收音元件係與嘴巴較接近，而發音元件則係相對較耳朵較接近，藉此來改善其收音及發音品質。惟本發明的音效介面模組並不以前例為限，凡適於對該使用者取得或輸出有一聲音，以供該中央處理模組14產生該控制指令進而啟動相對應的該指定功能之元件，即得被視為本發明的音效介面模組15，本發明不對此多加限制。

同樣地，本發明的無線通訊模組16係容設於該收納空間10A中並與該電路板耦接，於本例中，該無線通訊模組16得包含有一無線通訊晶片及一通訊天線。更明確的說，於本例中，該無線通訊晶片為一藍牙晶片。惟需注意的是，本發明並不以此為限，凡與該中央處理模組14耦接，並適於受該中央處理模組14控制以與一設置於該穿戴式電子裝置1之收納空間10A以外的一遠端裝置進行控制、連接或是數據交換者，即得視為本發明的無線通訊模組16。舉例來說，本發明的無線通訊模組16除前述的藍牙通訊功能外，更得選擇性的包含或是以2G、3G移動通訊晶片、WIFI通訊晶片，甚至是紅外線通訊晶片取代之，本發明並不對此多加限制。而前述的遠端裝置得為一受無線信號控制的電視、路由器、手機、電腦、遊戲機及行動電話基地台等電子裝置。另外，需附帶一提的是本發明的無線通訊模組除前述各者外，更得更進一步地包含有一近場通訊晶片以為數據交流式應用。在進行數據交流時，本發明之裝置亦得透過其中之近場通訊晶片來與該另一同類裝置之近場通訊晶片進行數據同步操作，其中，該數據同步操作得為交換名片數據或播出同步音樂等。再者，使用者更得利用透過本發明裝置之該近場通訊晶片與手機的近場環境來取代手機操作中的密碼、解碼圖形或其他生物識別解碼。

再者，於本例中，本發明的配戴感測模組17(虛線)為一設置於環部20之環狀之內側處的壓力感測片，而該壓力感測片係與電路板耦接。在使用者之手指穿入該環部20時，該壓力感測片將受壓而導致其電阻提高，藉由偵測其電阻，即得以知悉使用者是否配戴有該穿戴式電子裝置1進而產生有穿戴信號。惟需注意的是，本發明之配戴感測模組17並不以前述的壓力感測片為限，使用者亦得使用如光線感測或是震動感測等方式來對使用者之配戴狀態進行感測，本發明並不對此多加限制。

另外，中央處理模組14亦係容設於殼部10的收納空間10A中並與該電路板耦接，於本例中，中央處理模組14為一單晶片系統。惟本發明並不以此為限，凡得適於根據手勢介面模組13、音效介面模組15、無線通訊模組16、配戴感測模組17或是觸控介面模組11所輸出的指令來產生該控制指令進而啟動相對應的該指定功能之元件，即得視為本發明之中央處理模組14，本發明不對此多加限制。舉例來說，本發明的中央處理模組14亦得為一中央處理器及其軟、韌體之組合。

在對各個元件進行定義後，以下將對本發明之使用方式進行說明。於一例中，本發明之穿戴式電子裝置1之中央處理模組14得控制該音效介面模組15及無線通訊模組16來提供有一語音通話功能，該語音通話功能得以讓使用者利用該穿戴式電子裝置1的該音效介面模組15以及該無線通訊模組16來與他人透過該一信號匯整裝置來語音封包的傳送及對話。於本例中，信號匯整裝置係指一利用移動通訊協議的無線基地台耦接的手機或基地台本身。惟其不以語音封包為限，按設計者之需要，該信號匯整裝置亦得為一符合藍牙通訊格式的網路傳輸元件。

再者，本發明得具有一聲控功能，該聲控功能得以讓使用者利用該穿戴式電子裝置1的該音效介面模組15擷取使用者的聲音進而將其傳送予中央處理模組14以產生控制指令進而啟動相對應的功能，或亦可將所擷取使用者的聲音透過無線通訊模組16傳送予一遠端裝置，待該遠端裝置對該聲音進行分析後，便得以產生控制指令進而啟動遠端裝置中相對應的功能。而該聲控功能得配合該手勢介面模組13或觸控介面模組11來予以觸發。舉例來說，使用者得按壓觸控介面模組11中的按鍵以啟動該聲控功能後，利用語音來控制本發明的裝置為撥號、錄音、報時、查詢等功能。

另外，本發明得具有一體控功能，該體控功能得以讓使用者利用該穿戴式電子裝置1的該手勢介面模組13來以擷取使用者的動作進而將其傳送予中央處理模組14以產生控制指令進而啟動相對應的功能。舉例來說，當便用者來回轉動手掌時，則該手勢介面模組13將得擷取該來回轉動的各個加速度向量進而將其傳送予中央處理模組14進行分析。於本例中，當使用者將其手部往上後部拉提以接近其臉部時作動，則其係相對應於一開啟語音控制功能之代表動作，此效亦得稱之為音效介面模組開啟功能，該功能係藉由該加速度及該傾斜角來判斷該使用者之該作動方式以開啟該音效介面模組。而在應用時，其得包含有步驟如下列：利用該手勢介面模組感測有一加速度以及一傾斜角；利用該加速度以及該傾斜角來辯識該使用者之該作動方式；判斷該作動方式是否與一預設之顯示介面作動資料符合；若是，則續行下列步驟；以及開啟該顯示介面模組並顯示一預設資料，其中，該預設資料包括時間、短信、通知、訊息更新等。另外，前述的相對應功能得包含有一指標控制功能，該指標控制功能係藉由該作動方式來執行移動指標位置及輸入一點擊之指令。例如，當使用者之手部往左側移動時，則指標將向左移動，而上下右及其各方向之組合亦同。除此之外，當使用者將手遠離身體時，該指標得為一點擊的動作，而快速抽回時，則為取消或退出者。而藉由各個方向或作動之組合，本發明得提供有一物件選擇及拖行或是放大、縮小等指令。

另外，本發明的中央處理模組14係具有一自動開關機功能，該自動開關機功能係藉由配戴感應模組的該穿戴信號來將穿戴式電子裝置1自一開機模式及一關機模式間進行切換。於開機模式時，該裝置之各部件係正常運作，而於關機模式時，該裝置之各部件則係大部份為關閉，其藉此減少電能之消耗。而在應用時，裝置將自動地利用該配戴感測模組判斷該穿戴式電子裝置是否處於一開機模式；若該配戴感測模組於該開機模式，則其將自動地利用該中央處理模組來控制該無線通訊模組以使該穿戴式電子裝置與該一顯示裝置進行無線耦接並傳輸有一交換信號，其中，該交換信號係包含有相對於該作動方式或該聲音之資料以為該顯示裝置之控制。而前述的顯示裝置係得為一手機、平板、電視或是手提電腦等具有數據顯示功能的電子裝置。簡單而言，當使用者套上該裝置時，裝置會自動切換為開機模式，反之亦然，而在切換為開機模式的同時，裝置亦會利用其無線通訊模組來與一外部裝置無線連接以為數據交換或其他的控制功能。

另外，本發明的中央處理模組14係具有一節能功能，其得以藉由該手勢介面模組13的該手勢信號來將該穿戴式電子裝置1自一正常模式及一省電模式間進行切換，其中，於該省電模式時，該穿戴式電子裝置1中的某些元件或模組將處於一節能或是關閉模式，以使其耗電係少於處於該正常模式。而正常模式則係指本發明之各模組分別同時運作之狀態，藉此來減少其耗電量。於本例中，該模式切換功能係藉由該手勢介面模組的該手勢信號來啟動以將裝置從省電模式切換至正常模式，反之亦然。惟本發明不以此為限，除穿戴信號外，其亦得設定有一無作動時間的門檻值，例如，當三十秒內該電子裝置未感測到大幅作動時，則其將自動將裝置切換至省電模式。

再者，當本發明的無線通訊模組係包含有一近場通訊晶片時，則其得選擇性的具有一資料交流功能。該資料交流功能得以讓使用者利用該近場通訊晶片來與該另一近場通訊晶片進行身份簽驗建立或驗證或是數據交流。更進一步的說，在利用近場通訊晶片來進行一交易流程中的身份驗證時，其得包含有以下步驟，其分別為：利用該近場通訊晶片來與該另一近場通訊晶片進行身份簽證；利用該無線通訊模組傳輸一交換信號予顯示裝置，於本例中，顯示裝置為一手機，而該交換信號係為一交易驗證信號；透過該無線耦接，該顯示裝置回傳協同認證資料；最後，完成確認交易驗證。簡單而言，本發明提出了一種利用本發明之裝置來提高交易安全之方法，亦即使用者除了手機內的身份認證資料以外，其更得提供有一第二認證方得為交易，而該第二認證，則為儲存於本發明之裝置中以為第二認證資料。而在應用時，除了利用本發明之裝置以及與其事先無線耦接的手機來對安檢端輸入資料之方式以外，安檢端亦得個別地利用本發明裝置之近場通訊晶片和透過另一通道自行與手機無線耦接的方式來對安檢端輸入資料，以為二次認證之效。而在另一應用場景中，除了上述方式中，個別地利用手機及本發明之裝置來對安檢端輸入資料之方式以外，安檢端亦得透過該手機來取得本發明之裝置中的第二認證資料，以為二次認證之效，是謂第二認證功能。除此之外，在進行數據交流時，本發明之裝置其得透過其中之近場通訊晶片來與該另一近場通訊晶片進行數據同步。於一應用場景中，使用者更得利用透過本發明裝置之該近場通訊晶片與手機的近場環境來取代手機操作中的密碼、解碼圖形或其他生物識別解碼。

綜合而言，本發明係揭露了一種穿戴式電子裝置，簡單來說，本發明係一種具有創新型態的戒指狀電子裝置，可以套設於使用者之手指上，並以語音、作動加速度、傾斜角或是設置於其表面的按鈕或顯示屏進行控制進而提供一相對應的功能。再者，由於其係穿載於單一指節之中，故其同手之另一手指即得以對其進行控制，而無需如智慧型手錶需要雙手方得以使用之需求。另外，使用者得以在無需分散注意力的狀況下，藉由作出各種由多個加速度向量或是傾斜角度所組成的指令、語音辨識、按鈕或觸控等方式來輕易地以單手對本案的穿戴式電子裝置進行控制以為指定的功能。

本說明書若提及某乙與某甲為電性連接或耦接時，其係實指某乙與某甲係具有能量、資料或信號的傳輸行為，其不以實際連接為限，據此，舉凡藉有線、無線之方式以電、光、磁等手段進行的傳輸行為均屬其義。另外，本說明書中所提及之裝置、器、元件等組成部份並不以實際上相互獨立之硬體為限，其亦得以個別或整合後的軟體或韌體的方式呈現。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。