(57)【要約】処理ユニットと、結合された電力・入力／出力モジュールとを備える携帯用電子機器。モジュールは、処理ユニットの相補的な接点と結合するための複数の電気接点を有している。処理ユニットおよびモジュールの合わせ面は、モジュールが機器に取り付けられる際に接点のためのシールを形成するように作られている。複数の電気接点は、モジュールが機器に取り付けられるときにアクセスできる外部ポートに対して接続されている。
2007504713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器のための処理ユニットであって、
信号／データプロセッサと、
電力入力を受けるための露出した外部電気接点と、
電気信号入力を受けるための露出した外部電気接点と、
電気信号出力を送信するための露出した外部電気接点と、
バッテリ／入力／出力モジュールをしっかり取り付けるための機械的保持特徴を備えるハウジングと、
を含む処理ユニット。
【請求項２】
メモリ、キーパッド、マイクロプロセッサのうちの少なくとも１つを備えている請求項１に記載の処理ユニット。
【請求項３】
ディスプレイを備えている請求項１に記載の処理ユニット。
【請求項４】
前記ディスプレイがタッチパネルディスプレイである請求項３に記載の処理ユニット。
【請求項５】
電子機器のためのバッテリ／入力／出力モジュールユニットであって、
電気エネルギのための蓄積装置と、
電力を送信するための露出した外部電気接点と、
電気信号入力を受けるための露出した外部電気接点と、
電気信号出力を送信するための露出した外部電気接点と、
処理ユニットをしっかり取り付けるための機械的保持特徴を備えるハウジングと、
を含むバッテリ／入力／出力モジュールユニット。
【請求項６】
前記接点は、前記ハウジングの表面に対してカバーを取り付けることによりシールされる請求項１または５に記載のユニット。
【請求項７】
電気信号出力を送信するための露出した前記電気接点に対して電気的に結合されたシリアルポートを更に備えている請求項５に記載のバッテリ／入力／出力モジュール。
【請求項８】
電気信号出力を送信するための露出した前記電気接点に対して電気的に結合されたパラレルポートを更に備えている請求項５に記載のバッテリ／入力／出力モジュール。
【請求項９】
電気信号出力を送信するための露出した前記電気接点に対して電気的に結合されたデータ通信用の無線トランシーバを更に備えている請求項５に記載のバッテリ／入力／出力モジュール。
【請求項１０】
前記エネルギ蓄積装置のための埋め込まれた誘導充電器を更に備えている請求項５に記載のバッテリ／入力／出力モジュール。
【請求項１１】
前記エネルギ蓄積装置を充電するための電力入力ポートを更に備えている請求項５に記載のバッテリ／入力／出力モジュール。
【請求項１２】
バッテリ／入力／出力モジュールに対して結合された処理ユニットを備える携帯用電子機器。
【請求項１３】
シールされている請求項１２に記載の携帯用電子機器。
【請求項１４】
外部電源を前記バッテリ／入力／出力モジュールに対して結合することにより給電される請求項１２に記載の携帯用電子機器。
【請求項１５】
前記外部電源は前記バッテリ／入力／出力モジュールに対して誘導的に結合される請求項１４に記載の携帯用電子機器。
【請求項１６】
手持ち式のコンピュータまたはグローバル・ポジショニング・システム(ＧＰＳ)である請求項１２に記載の携帯用電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに主張されている技術は携帯用電子機器に関する。特に、ここに主張されている技術は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートを有するバッテリ給電式の携帯用機器に関する。ここで説明する技術は、フィールド交換可能なバッテリ／入力／出力モジュールを有する携帯用電子機器について述べている。
【背景技術】
【０００２】
測量や建設で使用されるような多くの携帯用機器は、厳しい屋外環境下で使用できるようになっている。埃や湿気が腐食や磨損を招く可能性があり、また、衝撃によって損傷する可能性が高い。
【０００３】
損傷し易いということは、機器がコネクタの挿入および取り外しを必要とするＩ／Ｏ能力を有する場合に特に問題となる。コネクタは、汚染に耐えるように設計でき且つ衝撃から保護することができるが、接続の形成および切断中においては脆弱である。集積Ｉ／Ｏポートの交換、修理、あるいは、クリーニングは、たとえそれを行なうことができても、屋外では簡単に成されない。
【０００４】
携帯用機器における集積Ｉ／Ｏポートの劣化または損傷に伴う問題は、Ｉ／Ｏプロトコルにおけるデータ転送速度の増大、サイズの小型化、コネクタ接点間隔の減少により悪化する。例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートは、一般的なＲＳ−２３２ポートよりもデータ転送速度が高く且つ波形率が小さい。
【０００５】
携帯用機器は、電力としてバッテリに頻繁に頼っており、これらのバッテリは、シールされたドアの後側にある機器の内部のチャンバ内に収容されている。シールされたドアは、使用中においては適切な保護を与えることができるが、バッテリの交換作業により、装置の内部が汚染物に晒される。多くの場合、チャンバのクリーニングは難しく、特に、チャンバが機器の内部の残りの部分から物理的に分離されていない場合には難しい。バッテリチャンバからの汚染物の移動により、機器が故障する可能性がある。
【０００６】
また、バッテリは、時間とともに劣化するとともに、一般に、それらが電力を供給する電子機器よりも故障率が高い。これらのバッテリの期待される寿命は、前述したコネクタの寿命と同程度である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、不稼動時間を最小限に抑えるために現場での使用中に簡単に交換することができる携帯用電子機器のためのＩ／Ｏ接続の必要性が存在する。また、機器の劣化の可能性を最小限に抑えるバッテリ交換が可能なバッテリシステムの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、バッテリおよびＩ／Ｏポートの両方を含むフィールド交換可能モジュールを有する機器を提供する。モジュールは、機器の内部を汚染物に晒すことなく機器電源およびデータインタフェースの迅速な交換を可能にする。
【０００９】
処理ユニットと、結合された電力・入力／出力モジュールと、を備える携帯用電子機器が開示される。モジュールは、処理ユニットの相補的な接点と結合するための複数の電気接点を有している。処理ユニットおよびモジュールの合わせ面は、モジュールが機器に取り付けられる際に接点のためのシールを提供するように形成されている。複数の電気接点は、モジュールが機器に取り付けられるときにアクセスできる外部ポートに対して接続されている。これらのポートは、ＤＣ電源、ＡＣ電源、電気信号入力および電気信号出力を含んでいても良い。また、モジュールは、これを処理ユニットに対して合わせ位置に固定させることができる機械的特徴を含んでいても良い。これらの特徴には、ネジを受け入れるための穴またはインターロックタブが含まれる。モジュールは、処理ユニットに対して電力を供給するためのバッテリまたはコンデンサであっても良いエネルギ蓄積装置を収容している。
【００１０】
この明細書に組み込まれ且つこの明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の実施形態を示しており、明細書本文と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ここで、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の実施例が添付図面に示されている。好ましい実施形態に関連して本発明を説明するが、本発明をこれらの実施形態に限定しようとするものではないことは言うまでもない。逆に言うと、本発明は、添付の請求項によって規定される本発明の精神および範囲内に含まれ得る変形、変更、等価物を網羅することを意図している。また、本発明の以下の詳細な説明において、多数の特定の内容は、本発明の十分な理解を与えるために述べられている。しかしながら、当業者であれば分かるように、本発明は、これらの特定の内容が無くても実行できる。また、本発明の態様を不必要に分かり難くしないように、良く知られた方法、手続き、構成部品、回路については詳細に説明しなかった。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る処理ユニット１０５およびバッテリ／入力／出力モジュール１１０を備える手持ち式機器の平面図を示している。
【００１３】
処理ユニット１０５はディスプレイ１１５を含んでいても良い。ディスプレイ１１５はタッチパネルディスプレイであっても良い。また、処理ユニット１０５は、コマンドおよびデータを入力するためのキーパッド１２０を含んでいても良い。
【００１４】
処理ユニットは、デジタル信号またはアナログ信号を処理するために使用できる信号／データプロセッサを備えている。例えば、処理ユニットが手持ち式コンピュータである場合には、前記プロセッサがデジタルマイクロプロセッサであっても良い。あるいは、プロセッサは、無線周波数受信等のアナログ機能を含んでいても良い。一般に、処理ユニットは、人間のユーザのための入力及び／又は出力機能と、アナログ及び／又はデジタル信号処理能力とを備えている。
【００１５】
処理ユニットは、通信機能のみならず、デジタル及び／又はアナログ処理を提供するＦＰＧＡを含んでいても良い。グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）等の機能を与えるために特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が使用されても良い。また、プロセッサは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを備えていても良い。
【００１６】
バッテリ／入力／出力モジュール１１０は、複数の露出した外部電気接点１２５を備えている。電力の送信のために少なくとも１つの接点が存在し、また、電気信号の送受信のために１または複数の接点が存在している。電気信号の受信および送信の両方のために個々の接点が使用されても良い。
【００１７】
湿気や埃に耐えられる耐候シールを形成するため、接点はバッテリ／入力／出力モジュール１１０の本体中に成形されても良い。また、接点は、クリーニングが容易となるように、低い外形として装着されても良い。
【００１８】
バッテリ／入力／出力モジュール１１０のハウジングは、当該モジュールを処理ユニットに対してしっかり取り付けるためのタブ１３０またはネジ穴１３５等の機械的保持特徴を備えている。
【００１９】
図２は、処理ユニット１０５およびバッテリ／入力／出力モジュール１１０の下面図を示している。処理ユニット１０５は、バッテリ／入力／出力モジュール１１０の合わせ面１４０（図１）に対応する合わせ面２４０を備えている。このようにして、モジュール１１０は、ユニット１０５のためのカバーとしての機能を果たし、逆もまた同様である。合わせ面２４０，１４０は、組み立てられた時に汚染物が接点に達することを防止する密接嵌合を提供するように形成されている。また、合わせ面１４０または合わせ面２４０には、耐候シールを形成するためのＯリングまたはガスケットが取り付けられていても良い。
【００２０】
処理ユニット１０５は、タブ１３０を受け入れるためのデテント２３０、または、処理ユニットをモジュール１１０に対してしっかり取り付けるための雌ネジ穴２３５、などの機械的保持特徴を備えている。また、ユニット１０５は、接点１２５に対応する複数の電気接点２２５を備えている。
【００２１】
バッテリ／入力／出力モジュール１１０は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート２４５と、シリアルポート２５０と、電力ポート２５５とを備えている。一般に、シリアル通信ポートまたはパラレル通信ポートが使用されても良く、また、これらのポートは、シリアルポート２５０に関して示されるようにコネクタ歪みレリーフを備えていても良い。各ポート２４５，２５０，２５５は、接点１２５のうちの１または複数に対して結合されている。
【００２２】
バッテリ／入力／出力モジュール１１０は、接点１２５のうちの少なくとも１つに対して結合される再充電可能なエネルギ蓄積装置を収容している。エネルギ蓄積装置は、バッテリまたはコンデンサであっても良い。エネルギ蓄積装置は、外部電源を電力ポート２５５に対して接続することにより再充電されても良い。あるいは、エネルギ蓄積装置は、モジュール１１０内でシールされた再充電回路に誘導的に結合することにより充電されても良い。いずれの場合も、組み立てられた機器は、エネルギ蓄積装置を再充電している間に作動されるように構成されても良い。
【００２３】
また、モジュール１１０は、接点１２５のうちの少なくとも１つに対して結合される無線通信装置（例えば、ブルートゥース）を収容していても良い。無線装置は、処理ユニット１０５内に埋め込まれていても良いが、モジュール１１０内に埋め込むと、処理ユニット１１０のサイズが減少し、入力／出力能力の自由度が維持される。
【００２４】
図３は、処理ユニット１０５およびバッテリ／入力／出力モジュール１１０の端面図を示している。ポート２４５，２５０，２５５は、衝撃から保護するように引っ込んだ状態で設けられている。モジュール１１０のハウジングは、モジュールが埋め込まれた部品に対して機械的な衝撃抵抗を提供することができるように、弾性材料によって成形されていても良い。また、モジュール１１０は、処理ユニット１０５に衝撃抵抗を与えるべく処理ユニット１０５を包み込むように形成されていても良い。
【００２５】
図４は、本発明の一実施形態に係る処理ユニットとバッテリ／入力／出力モジュールとが組み立てられた状態の背面斜視図を示している。図５は、図４の処理ユニットとバッテリ／入力／出力モジュールとが組み立てられた状態の正面斜視図を示している。
【００２６】
おおまかにまとめると、この文書では、処理ユニットと、結合された電力・入力／出力モジュールとを備える携帯用電子機器を開示してきた。モジュールは、処理ユニットの相補的な接点と結合するための複数の電気接点を有している。処理ユニットおよびモジュールの合わせ面は、モジュールが機器に取り付けられる際に接点のためのシールを提供するように形成されている。複数の電気接点は、モジュールが機器に取り付けられるときにアクセスできる外部ポートに対して接続されている。これらのポートは、ＤＣ電源、ＡＣ電源、電気信号入力および電気信号出力を含んでいても良い。また、モジュールは、これを処理ユニットに対して合わせ位置に固定させることができる機械的特徴を含んでいても良い。これらの特徴には、インターロックタブまたはネジを受け入れるための穴が含まれる。モジュールは、処理ユニットに対して電力を供給するためのバッテリまたはコンデンサであっても良いエネルギ蓄積装置を収容している。
【００２７】
本発明の特定の実施形態に関する以上の説明は、例示的な目的および解説的な目的で与えられた。これらは、網羅的となるべく意図されたものではなく、あるいは、開示された正にその形態に本発明を限定しようとするものではなく、前述した教示内容を考慮すれば多くの変更や変形が可能であることは言うまでもない。前記実施形態は、本発明の原理およびその実用的な用途を最も良く説明でき、それにより、当業者が本発明を最も良く利用できるように選択されて記載されたものであり、様々な変更を伴う様々な実施形態が、考慮される特定の用途に適している。本発明の範囲は、ここに添付された請求項及びそれらの等価物によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の請求項の一実施形態に係る処理ユニットおよびバッテリ／入力／出力モジュールの平面図である。
【図２】本発明の請求項の一実施形態に係る処理ユニットおよびバッテリ／入力／出力モジュールの下面図である。
【図３】本発明の請求項の一実施形態に係る処理ユニットおよびバッテリ／入力／出力モジュールの端面図である。
【図４】本発明の請求項の一実施形態に係る組み立てられた処理ユニットおよびバッテリ／入力／出力モジュールの背面斜視図である。
【図５】本発明の請求項の一実施形態に係る組み立てられた処理ユニットおよびバッテリ／入力／出力モジュールの正面斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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