TWI431895B - 根據行動計算裝置之使用者介面之能量收穫 - Google Patents

Description

根據行動計算裝置之使用者介面之能量收穫

本發明之實施例有關行動電子裝置的領域。更特別地，本發明之實施例有關能在當手動操作時產生電力的行動電子裝置。

現代的行動計算裝置包含諸如電子郵件發送，網際網路漫遊、多媒體內容的下載及重放、以及電玩之寬廣範圍的功能。大致地，此等應用需要更多先進的邏輯裝置。因而，該等應用會典型地造成更大的功率消耗，且需要更多的記憶體。

研究及發展的許多努力係專注於增加行動計算裝置之可充電電池的壽命和性能。然而，少數的努力已被專用以收穫周遭能量和輸送所收穫之能量來充電行動計算裝置的電池。在市場中，已知有提供行動計算裝置之電池的再充電之工具。例如，存在有能藉由轉換太陽能成為電能以再充電電子裝置之電池的裝置。而且，亦存在有需要使用者反覆地致動爪溜溜球的機制來產生及儲存電能以供充電電子裝置之用的裝置。典型地，該等裝置並非便利於以行動計算裝置來承載。同時，該等充電裝置的使用會有所限制。例如，足夠強度的太陽能並非經常可用。

【發明內容及實施方式】

本發明之實施例有關具有周遭能量收穫功能的行動計算裝置。本發明之實施例，當由使用者手動操作時，轉換所施加在裝置控制器上之使用者的手之一部分運動成為電能。該能量可被使用來供電該裝置，或充電該裝置的電池。本發明之實施例包含：電力儲存裝置，係設置於外殼中；顯示螢幕，係附著至該外殼，以顯示複數個使用者互動之介面；以及可手動操作之輸入控制器，可與該等介面互動，且係耦接至該外殼中之能量轉換器，而當操作時，電性充電該電力儲存裝置。

第1圖係依據本發明實施例之具有轉輪型控制器之行動計算裝置的透視圖。行動計算裝置100可為諸如個人數位助理(PDA)、行動網際網路裝置(MID)、行動電話、智慧手機、及可攜帶式電玩裝置之任一電池供電的行動電子裝置。行動計算裝置100包含外殼120、顯示器110、鍵盤130、輸入控制器140、能量轉換器(未顯示)、及電力儲存裝置(未顯示)。外殼120提供圍體，在該圍體之內，諸如電力儲存裝置、顯示螢幕110、鍵盤130、及輸入控制器140之電子組件可被組合、電性連接、固定在一起、及實體地防備外力。電力儲存裝置可為任一類型之已知的可再充電電池。

顯示器110可為液晶顯示器(LCD)或能投影計算軟體的視覺或圖形內容之任何其他的顯示裝置。顯示幕螢110亦可成為能偵測使用者之手指(或多數手指)或手或者諸如尖筆之被動物體的接觸之觸控螢幕。顯示螢幕110係適合顯示計算軟體之各式各樣的使用者互動之介面。該等使用者互動之介面可包含圖形使用者介面圖像，或諸如選單條、滾動條、指標、及游標之任何視覺的小工具。例如，使用者可藉由經鍵盤130來提供輸入以打入文字於顯示螢幕110上，以供發送電子郵件及字處理器應用程式之用，而與使用者互動介面互動。使用者亦可藉由導引顯示在螢幕110上所出現的指標或游標而與使用者互動介面互動，以經由控制器140來定位該指標或游標於顯示螢幕110上之不同位置處。例如，使用者亦可在瀏覽網頁之期間，使用控制器140以滾動顯示內容的頁面。在電玩應用中，使用者可在圖形電玩環境中引導一或更多個視覺目標的移動。

行動計算裝置100包含輸入控制器140做為輸入工具。輸入控制器140係可與投射在顯示螢幕110上之使用者互動介面互動的可手動操作控制器。輸入控制器140可為共同設計以控制網頁瀏覽應用之數量或指標的控制器。輸入控制器140可由使用者之手或手指所操作。輸入控制器140可設置於行動計算裝置100上之便利於使用者操作的任何處。輸入控制器140係耦接至設置在外殼120中以電性充電電力儲存裝置的能量轉換器。第1圖的右邊部分係依據本發明實施例之輸入控制器140的分解透視圖。針對一實施例，輸入控制器140係部分地嵌入於外殼120中之可軸向旋轉的滾動轉輪140。轉輪140的第一部分係包圍於外殼120之內，且同時，轉輪140的剩餘部分則突出超過外殼120，使得該剩餘部分可為使用者接觸，以便手動地操作轉輪140。滾動轉輪140包含附著至外殼120之樞軸170，以致當轉輪140的一部分被滑動時，該滾動轉輪140可軸向地旋轉。轉輪140的環狀部分包含複數個齒180，當操作時可提供接觸摩擦力於轉輪140與使用者手指之間。

針對一實施例，能量轉換器係電磁式發電機。第2圖係依據實施例之行動計算裝置100之能量轉換器的透視圖。能量轉換器包含設置於電磁場中的導體200。導體200可為複數個電性導線，盤繞在轉輪140周圍。導線可安裝於轉輪140內部或在轉輪140的表面上。電磁場係由設置在轉輪140的兩端且在外殼120之內的至少一對固定永久磁鐵150、160所提供。毗鄰轉輪140之磁鐵150、160之各個個別的端具有彼此相對以產生電磁場之相反的磁極。當手動地操作滾動轉輪140時，轉輪140的機械旋轉會移位電磁場內的導體，且電力產生。電力係當轉輪140的動能被轉換成電能時產生。所產生的電力可被輸送至行動計算裝置100的電池，以供充電或儲存之用。

輸入控制器140可由例如使用者姆指之使用者的手指所操作，且同時，行動計算裝置100係握住或放置於使用者之手掌上。輸入控制器140亦可藉由使用者之手掌的一部分以操作。第3圖係依據本發明實施例之具有以使用者之姆指所操作的轉輪型控制器之行動計算裝置的透視圖。行動計算裝置100係放置於使用者之手掌300上。控制器140則由使用者之姆指310所壓靠著。使用者藉由滾動控制器140而手動地操作控制器140。本發明之實施例提供的是，該控制器140係耦接至能量轉換器。當手動操作時，控制器140之旋轉運動會被轉換成電能。

第4圖係依據本發明另一實施例之行動計算裝置的頂視圖。行動計算裝置100包含複數個滾動轉輪140，設置於外殼120之內。該等滾動轉輪140可設置於行動計算裝置100的邊緣。皮帶400係沿著行動計算裝置100的邊緣而設置，且係耦接至複數個滾動轉輪140。當皮帶400係橫向移位時，皮帶400連帶地旋轉該滾動轉輪140。皮帶400可由諸如橡膠之任一耐久的材料所製成。第5圖係依據實施例之耦接至能量轉換器之皮帶的側視圖。複數個滾動轉輪140各包含導體200，該導體200係盤繞於滾動轉輪140的周圍或設置於滾動轉輪140之內。複數個滾動轉輪140係各自地設置於一對固定式永久磁鐵210、220之間。該等磁鐵210、220之各個磁鐵具有毗鄰於滾動轉輪140之相反的磁極，以產生電磁場。各個滾動轉輪140亦包含複數個齒180，用於與皮帶400耦接。皮帶400包含複數個齒500，適合於與滾動轉輪140的齒180嚙合，使得當皮帶400橫向地移位時(例如，以如箭頭510所示之方向)，滾動轉輪140係軸向地旋轉。滾動轉輪140之旋轉連帶地旋轉盤繞在滾動轉輪140周圍的導體200。在磁鐵210、220所產生的電磁場中之導體200的移動產生電力。第6圖係具有皮帶被連接至複數個滾動轉輪且係握住於使用者之手掌300中的行動計算裝置100之實施例的透視圖。滾動轉輪140可藉由滑動緊靠著皮帶400之使用者手掌300的一部分而旋轉，且致使電力被產生。使用者亦可使用更大部分的手，例如藉由使用雙手來滑動皮帶400。藉由雙手來滑動皮帶400，使用者基本施加更多的動能至行動計算裝置100的能量轉換器，藉以產生更多的電力。

能由能量轉換器所產生之能量的總量係由使用者所執行之功的總量之函數。由使用者所執行之功的總量則係滾動轉輪140之旋轉速度及滾動轉輪140之剛性的函數。可將滾動轉輪140設計成使得使用者受到更高位準的阻力來旋轉，以在每轉產生更高總量的能量。相反地，亦可將滾動轉輪140設計成為更少剛性，以產生每轉更低總量的能量。因此，可將滾動轉輪140設計成具有適合不同設想情況或計算軟體之適應的剛性。可將滾動轉輪140的剛性設計成適應於顯示螢幕110上所顯示之使用者互動介面。例如，在網際網路瀏覽器應用中，可將滾動轉輪140組構成為更少剛性，使得使用者可容易地旋轉滾動轉輪140。同樣地，在需要顯示螢幕110上所出現的視覺物件之回應性及迅速性導航之電玩應用中，可將滾動轉輪140組構成為更少剛性。當行動計算裝置100之電池的電力儲存係在低位準且需要緊急充電時，則可將滾動轉輪140組構成為更多剛性，使得可產生滾動轉輪140之每轉更高位準的能量。針對一實施例，例如滾動轉輪140之剛性的組態可自動根據行動計算裝置100正在運作之軟體應用的類型。針對另一實施例，滾動轉輪140之剛性可由使用者手動地組構，例如藉由機械鈕。控制滾動轉輪140之各式各樣的方法係已知的。例如，可控制盤繞在滾動轉輪140周圍之激活導線的數目，以達成最佳剛性的滾動轉輪140。

輸入控制器140可在各式各樣的實施例中採取不同的形式。針對一實施例，輸入控制器140係耦接至滾動轉輪之滑動板。第7圖係依據另一實施例之具有輸入控制器之行動計算裝置的透視圖。根據實施例，輸入控制器140係設置在行動計算裝置100的表面上之滑動板700。一或更多個滑動板700可設置毗鄰顯示螢幕110或在可便利使用者之手或手指接觸的任何其他位置處。滑動板700係設置於板導件710內，以致使滑動板700可雙向地移位(如第7圖中之箭頭720所示地)。

滑動板700係耦接至能量轉換器以轉換滑動板的運動成為電力。第8圖係依據本發明實施例之耦接至能量轉換器之輸入控制器的側視圖。滑動板700係耦接至設置於滑動板700之一面下方的滾動轉輪140。滑動板包含複數個齒810，適合於與滾動轉輪140之複數個齒180嚙合。滾動轉輪140包含導體200，設置於滾動轉輪140之上。針對一實施例，導體200包含複數個導線，盤繞在滾動轉輪140周圍。滾動轉輪140係設置於一對固定式永久磁鐵210、220之間。磁鐵210、220產生電磁場。當使用者之手指310以方向820來滑動該滑動板700至新位置700’時，滾動轉輪140會連帶地旋轉。滾動轉輪之旋轉將致使導體200被移位於電磁場中，且產生電力。

除了電磁式發電機之外，用於行動計算裝置100之能量產生的其他實施例包含壓電式發電機技術。針對一實施例，以壓電為基礎之能量轉換器可置換第3、4、及7圖中所示之以電磁式發電機為基礎之滾動轉輪140。第9圖係依據實施例之行動計算裝置之壓電式發電機的側視圖。行動計算裝置100包含具有複數個突出構件920之滾動轉輪140。滾動轉輪140係耦接至發電機架900。發電機架900包含複數個壓電構件910。壓電構件910可由熟知於本項技藝中之當施加機械應力至該處時，能產生電力的任何壓電材料所製成。針對一實施例，壓電構件910係由MEMS懸臂所製成。壓電構件910係組構使得當滾動轉輪140旋轉時，突出構件920將掃掠過且振動壓電構件910。當振動壓電構件910時，將產生電力。

本發明之實施例提供能收穫使用者之動能的行動計算裝置。所產生的電力可使用以再充電電池及延長裝置的電池壽命。實施例亦提供輸入控制器及能量轉換器之不同的組態和形式。

在上述說明書中，已對本發明之特定實施例作成論述。然而，將呈明顯的是，可完成各式各樣的修正和變化於該處而不致背離本發明之更廣義的精神和範疇。因此，該說明書及該等圖式應被視為在描繪性而非在限制性的意義中。

100．．．行動計算裝置

110．．．顯示器

120．．．外殼

130．．．鍵盤

140．．．輸入控制器(轉輪)

170．．．樞軸

180、500、810．．．齒

150、160、210、220．．．磁鐵

300．．．使用者之手掌

310．．．使用者之姆指

400．．．皮帶

200．．．導體

510、720．．．箭頭

700．．．滑動板

700’．．．新位置

820．．．方向

710．．．板導件

900．．．發電機架

910．．．壓電構件

920．．．突出構件

本發明之實施例係描繪於附圖的圖式中做為實例且非為限制，其中相同的參考符號指相似的元件。

第1圖係依據本發明實施例之具有轉輪型控制器之行動計算裝置的透視圖。

第2圖係依據本發明實施例之行動計算裝置之能量轉換器的透視圖。

第3圖係依據本發明實施例之具有以使用者之姆指來操作的轉輪型控制器之行動計算裝置的透視圖。

第4圖係依據本發明另一實施例之行動計算裝置的頂視圖。

第5圖係依據本發明實施例之耦接至行動計算裝置的能量轉換器之皮帶的側視圖。

第6圖係具有連接至複數個滾動轉輪之皮帶且係握住於使用者之手掌中的行動計算裝置之實施例的透視圖。

第7圖係依據本發明另一實施例之具有輸入控制器之行動計算裝置的透視圖。

第8圖係依據本發明實施例之耦接至能量轉換器之輸入控制器的側視圖。

第9圖係依據本發明實施例之行動計算裝置之壓電式發電機的側視圖。

100．．．行動計算裝置

110．．．顯示器

120．．．外殼

130．．．鍵盤

140．．．輸入控制器(轉輪)

170．．．框軸

180．．．齒

Claims (19)

1. 一種行動計算設備，包含：電力儲存裝置，係設置於外殼中，以供電該設備；顯示螢幕，係附著至該外殼，以顯示複數個使用者互動之介面；以及可手動操作之輸入控制器，可與該等介面互動，且係耦接至該外殼中之能量轉換器，而當操作時，電性充電該電力儲存裝置，其中該可手動操作之輸入控制器包含沿著該設備的邊緣配置的皮帶，該皮帶包含具有複數齒的內側；其中該能量轉換器包含複數可軸向旋轉的轉輪，配置在該外殼內，該等轉輪的各個轉輪包含複數齒，以嚙合該皮帶的該複數齒，當該皮帶被橫向移位時，該複數轉輪的每一轉輪均被旋轉，該複數轉輪的各個轉輪係可操作以產生電力；其中該能量轉換器將操作該控制器時的動能轉換為予以導通至該電力儲存裝置的電能，該動能包含操作該皮帶以驅動該複數轉輪的各個轉輪的動作。
2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該複數個轉輪的各個轉輪係設置於該設備的複數轉角處的一轉角處。
3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該等轉輪的各個轉輪的剛性係適應於該等使用者互動之介面。
4. 如申請專利範圍第1項之設備，其中當該電力儲存裝置的電荷在低位準時，該複數轉輪的各個轉輪的剛性 可適應地增加。
5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該能量轉換器包含用於該等轉輪的各個轉輪的至少一對固定磁鐵，及其中用於該複數轉輪的各個轉輪的導體係設置於用於該轉輪的該等固定磁鐵之相對磁極所提供的電磁場中。
6. 如申請專利範圍第5項之設備，其中該複數轉輪的各個轉輪包含複數導線，該等導線係盤繞在該轉輪之周圍。
7. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該能量轉換器包含用於該複數轉輪的各個轉輪的複數個壓電構件，用於一轉輪的該等複數壓電構件係組構成為當該轉輪係軸向地旋轉時，由可固定連接至該轉輪之複數個突出構件所振動。
8. 如申請專利範圍第7項之設備，其中用於該複數轉輪的各個轉輪的該等壓電構件包含微電機機械系統(MEMS)型之懸臂。
9. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該等使用者互動之介面各個包含可由該控制器所控制之圖形使用者介面的圖形物件。
10. 一種行動裝置中之能量收穫系統，包含：可再充電電池，係設置於該裝置的外殼中；至少一可手動存取之介面控制器，其使用使用者之運動以與該裝置互動，該控制器包含複數可軸向旋轉之轉輪，該複數轉輪的各個轉輪具有複數齒，並包含一沿著該 行動裝置的邊緣配置的皮帶，該皮帶包含具有複數齒的內側，該複數齒係嚙合該複數轉輪的各個轉輪的複數齒，該皮帶的橫向移動操作以驅動該複數轉輪的旋轉；以及能量轉換器，係耦接至該控制器，能變換該運動成為將被儲存於該電池中的電能，該能量轉換器提供用以將該複數轉輪的動能轉換為充電該可再充電電池的電力。
11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該能量轉換器包含設置在該複數轉輪的各個轉輪上之導線，且係設置在至少第一與第二固定磁鐵之間，各磁鐵具有直接相鄰於個別轉輪的第一端，該第一磁鐵的該第一端具有相反於該第二磁鐵的該第一端之磁極。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該能量轉換器包含複數個壓電構件，該等壓電構件係組構成為當該轉輪軸向地旋轉時，為自該複數轉輪的各個轉輪延伸之複數個突出構件所振動。
13. 如申請專利範圍第12項之系統，其中用於該複數轉輪的各個轉輪的該等壓電構件包含微電機機械系統(MEMS)型之懸臂。
14. 如申請專利範圍第10項之系統，其中當旋轉時，該複數轉輪的各個轉輪的剛性係適應於由該行動裝置所執行之應用程式的複數個使用者互動之介面。
15. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中當該可再充電電池的電荷為低位準時，該複數轉輪的各個轉輪的剛性適應地增加。
16. 一種行動裝置之能量收穫系統，包含：可再充電電池，係設置於該裝置的外殼中；顯示螢幕，係附著至該外殼，以顯示由該裝置所執行之應用程式的複數個使用者互動之介面；複數可軸向旋轉之轉輪，係耦接至該外殼，該複數轉輪的各個轉輪可藉由使用者之手動運動而手動地旋轉，以與該等介面互動，該複數轉輸的各個轉輪包含複數齒；一皮帶，沿著該行動裝置的邊緣設置，該皮帶包含具有多數齒的內側，以嚙合該複數轉輪的各個轉輪的齒，以當該皮帶被橫向位移時，驅動該複數轉輸的旋轉；以及能量轉換器，係對齊至該複數轉輪的各個轉輪，以當該轉輪旋轉時，轉換該轉輪之該運動成為電能，而充電且被儲存於該電池中。
17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該能量轉換器包含盤繞在該複數轉輪的各個轉輪之周圍的導線，各個轉輪係設置在個別第一與個別第二固定磁鐵之間，用於各個轉輪的該等磁鐵的第一端係直接相鄰於該轉輪，且具有相反的磁極。
18. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該能量轉換器包含複數個壓電懸臂，該等壓電懸臂係組構成為當該轉輪係軸向地旋轉時，由自該複數轉輪的各個轉輪延伸之複數個突出構件所振動。
19. 如申請專利範圍第16項之系統，其中當該可再充電電池的電位於低位準時，該複數轉輪的各個轉輪的剛 性被適應地增加。