(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個人用携帯型情報機器モジュールにおいて、
内部素子を囲みサポートする容器と、
データと実行可能ルーチンとを記憶するように適合されたメモリと、
個人用携帯型情報機器モジュールの機能素子に電力を供給するように適合された容器内の電源と、
モジュールバスと、
モジュールバスをホストコンピュータバスに接続するように適合されたホストインターフェイスと、
電話をかける機能を提供し、音声通信のためのユーザインターフェイスを提供するように適合されたデジタル電話回路と、
モジュールバスがホストコンピュータバスに接続されているか否かを決定し、モジュールバスがホストコンピュータバスに接続されていない場合に、個人用携帯型情報機器モジュールにより受信されたユーザ入力に応答してメモリから実行可能なルーチンを呼び出し、モジュールバスがホストコンピュータバスに接続されている場合に、ホストコンピュータにより受信されたユーザ入力に応答してメモリから実行可能なルーチンを呼び出し、メモリからの実行可能なルーチンを実行してデジタル電話回路を制御するように適合されたマイクロコントローラとを具備する個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項２】
入力装置と表示装置とをさらに具備し、
マイクロコントローラは、
入力装置からユーザ入力データを受信し、
ユーザ入力データにしたがって実行可能なルーチンを動作させ、
ユーザ入力データと実行可能なルーチンからの結果とを表示装置上に表示させるようにさらに適合されている請求項１記載の個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項３】
デジタル電話回路は、オーディオ入出力を供給するように適合されたマイクロフォン／スピーカ装置と、マイクロコントローラによるさらなる処理のためにアナログ形態とデジタル形態との間でオーディオを変換するように適合されたコーダ／デコーダとを備えている請求項１記載の個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項４】
実行可能なルーチンは、電話番号用のエントリ領域を有するメニュー駆動表示を実行し、エントリ領域に入力された電話番号に電話をかけることを開始するようにホストコンピュータを適合させる命令を備える請求項１記載の個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項５】
メニュー駆動表示は、予め記憶された電話番号、クレジットカード番号、アクセスコードをメモリから検索するための領域を含む請求項４記載の個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項６】
デジタル電話回路は、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）電話回線に対するインターフェイスをさらに備え、実行可能なルーチンは、ＩＳＤＮインターフェイスを動作させるようにホストコンピュータを適合させる命令を備える請求項４記載の個人用携帯型情報機器モジュール。
【請求項７】
キーボード入力、スピーカ、およびインターフェイスコネクタを備えたモジュール差込み口を有し、モジュール差込み口に差し込まれた機能モジュールによって機能するよう構成された汎用コンピュータと、
機能モジュールとを具備し、
機能モジュールは、
内部素子を囲みサポートする容器と、
データと実行可能ルーチンとを記憶するように適合されたメモリと、
機能モジュールの機能素子に電力を供給するように適合された容器内の電源と、
モジュールバスと、
モジュールバスを汎用コンピュータバスに接続するように適合され、汎用コンピュータのインターフェイスコネクタと機能モジュールの表面で係合するホストインターフェイスコネクタを有するホストインターフェイスと、
ホストインターフェイスコネクタとインターフェイスコネクタとを介して汎用コンピュータに結合され、電話をかける機能を提供し、音声通信のためのユーザインターフェイスを提供するように適合されたデジタル電話回路と、
モジュールバスが汎用コンピュータバスに接続されているか否かを決定し、モジュールバスが汎用コンピュータバスに接続されていない場合に、機能モジュールにより受信されたユーザ入力に応答してメモリから実行可能なルーチンを呼び出し、モジュールバスが汎用コンピュータバスに接続されている場合に、ホストコンピュータにより受信されたユーザ入力に応答してメモリから実行可能なルーチンを呼び出し、メモリからの実行可能なルーチンを実行してデジタル電話回路を制御するように適合されたマイクロコントローラとを備え、
これによって、機能モジュールが接続された汎用コンピュータがスピーカフォンとして機能し、ユーザが電話番号を入力して通話を開始できるようにするデジタル電話システム。
【請求項８】
モジュール差込み口は、標準ＰＣＭＣＩＡコネクタを備えたＰＣＭＣＩＡカードスロットを有し、機能モジュールはＰＣＭＣＩＡカードスロットの標準ＰＣＭＣＩＡコネクタと組み合わされるホストインターフェイスコネクタを備えたＰＣＭＣＩＡカードを有する請求項７記載のデジタル電話システム。
【請求項９】
機能モジュールは、オーディオ入出力を提供するマイクロフォン／スピーカ装置と、アナログ形態とデジタル形態との間でオーディオを変換するためのコーダ／デコーダとを含む請求項８記載のデジタル電話システム。
【請求項１０】
機能モジュールは、デジタル信号処理機能を提供するＤＳＰモジュールを含む請求項８記載のデジタル電話システム。
【請求項１１】
機能モジュールは、機能モジュールをデジタル電話回線に接続するＩＳＤＮ電話回線ポートをさらに含む請求項８または９に記載のデジタル電話システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電話通信システムの領域に入り、特に、デジタル信号プロセッサと個人用携帯型情報機器を使用することにより、コンピュータと電話機を統合させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの出現から、製造者は音声とデータの通信装置を統合させようと努めてきた。この統合における初期の試みは混合された結果となっていたが、新しい製品は、従来の電話機のすべての機能を、技術的に構内交換機（ＰＢＸ）として知られている最新のコンピュータサポート・スイッチングシステムと統合している。
【０００３】
技術的に大きな開発の１つは、ＰＢＸ内における信号伝送の優れた方法としてのデジタル伝送である。デジタル技術により、以前はアナログ音声伝送に対してのみ使用されていたツイストペア配線を通して、高速データ伝送が可能になる。統合された音声−データ端末、電話機内のアダプタ、および独立型装置は、同時に音声とデータを伝送するような複雑な機能を提供する。
【０００４】
デジタルＰＢＸシステムの開発における重要な要素は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術である。ＤＳＰ装置は、デジタル化アナログ信号を処理するように構成された特殊マイクロプロセッサである。通常のマイクロプロセッサと異なり、ＤＳＰは周辺機器との通信用のいくつかの経路を持っていることが多く、これにより、ＣＰＵによる介在を受けずにそれらのシステムバス処理の多くを実行できるようになる。ＤＳＰは、改良されたインターラプトサービスと高速実時間処理を提供する。
【０００５】
電話機も発展し、さらに情報処理機能を持って用途が広くなっている。ほとんどのＰＢＸは、回転ダイヤルやプッシュボタン式デュアルトーン多重周波数（ＤＴＭＦ）ダイヤルパッドを有する工業標準規格の単一回線電話セットをサポートしている。しかしながら一般的な傾向は、強化された構成および機能をサポートするローカルマイクロプロセッサを備えた専用の電子デジタル多重ボタン電話セットに向かっている。このようなボタンは、異なるユーザによる同じ電話機からの複数回線および幹線へのアクセスや、進行中の通話に関する情報を提供する文字と数字を組み合わせた表示に対してプログラムすることができる。
【０００６】
今日では、ＰＢＸは共通の制御のために、複数のマイクロプロセッサを使用することが多い。ＣＰＵまたはメインマイクロプロセッサは、他のマイクロプロセッサの機能を調整し、通話接続を確立する。２次的なマイクロプロセッサは、他の回路カード上に、そして時には電子デジタル電話機中に配置される。
【０００７】
ＰＢＸを通して、そして多くはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を通してスイッチされたデータ伝送では、システムに接続された他のデータ装置またはコンピュータと通信することができ、また公衆交換ネットワークを通す場合には、非常にさまざまな遠隔データ装置およびコンピュータと通信することができる。最新のＰＢＸは、通話転送、最低費用ルーティング、ステーションメッセージ録音、会議開催、捜線、および通話制限のような機能を提供する。
【０００８】
図１および図２は、発明者に知られている２つのＰＢＸ設計選択を示している。図１は、“スマートＰＢＸ”システムと名付けられたものの外部ブロック図である。この設計は、ボイスメールやファクスや他の電話通信動作をサポートしているＰＢＸ内の１枚以上のＤＳＰカードを特徴としている。ＰＣの制御は、ＬＡＮネットワークを通して達成される。このスマートＰＢＸにより効率的な内部交換や現在の電話機の使用が可能になり、またボイスメールや他の機能はＰＣとは独立しているので、ＰＣが利用できない場合であってもこれらは機能する。他方、この解法はＰＢＸを大きく再設計することが必要であり、付随する開発の問題を伴う。ＰＢＸがインストールされているベースを置換する費用もかかる。
【０００９】
図２は、他の可能性ある解法を図示しているブロック図である。このシステムでは、ＤＳＰ装置は拡張カードのような独立モジュールとしてＰＣ中に設けられている。このようなシステムは一般的に、ＰＢＸとＤＳＰとの間で統合サービスデジタル通信ネットワーク（ＩＳＤＮ）インターフェイスを使用する。特殊マルチメディア機能を、電話システムに送ることができる。
【００１０】
図２のシステムは現在のカードを使用して構築することができ、ハードウェアへの投資は比較的少なく、ケースと電源をＰＣと共用することにより、ＤＳＰを提供する費用は比較的安価になる。しかしながら、例えばこの設計はワークステーションに対して余り適しておらず、ユーザはアダプタカードをインストールしなければならず、ＥＭＩやスイッチング雑音のためにアナログ回路にとってＰＣはよい環境ではない。
【００１１】
現在、最新の電話通信システムを提供する安価で簡単な方法はない。図１のようなスマートＰＢＸに対する大きな抑止力は、ＰＢＸの費用が高いことである。一般的にＰＣにはアダプタやアダプタのインストールに対して限られた空間しかなく、セットアップがユーザにとって不便であることから、図２のようなＤＳＰ機能がＰＣに存在する電話通信システムは、全体として適していない。さらに、電磁干渉やスイッチング雑音のために、アナログ回路とってＰＣは望ましくない環境である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
必要とされていることは、ユーザが必要に応じて機能モジュールを便利に追加および置換できる解法である。これは、電話機をＤＳＰおよび他の機能モジュールの管理下におくことによって、本発明において提供される。インストールされているベースに要求される唯一の変更は新しいスマートフォンであり、これは、ＰＣとＰＢＸの両方に容易かつ迅速に取付けることができる。このような新規事項により、フルサービスのマルチメディア電話通信への拡張が可能となる。
【００１３】
機能モジュール用の結合差込み口を備えたスマートフォンと、技術的に必要とされているような広範囲の機能選択を提供する機能モジュールは、本発明にしたがって多くの形態で提供される。１つの形態は従来の電話機の外観および感覚を残しているが、以下でさらに完全に説明するように、結合差込み口と結合されたモジュールへのアクセスとを持っている。別の形態は、ノートブックコンピュータのような携帯型コンピュータのよく知られた形態であり、この場合には、コンピュータは複数の結合差込み口を持っている。さらに別の形態では、本発明のシステムは、ネットワーク上のパーソナルコンピュータのデスクトップ装置またはワークステーションの外観形態をとり、この場合には、スマートフォンの構成部品は、以下でさらに完全に説明するように、コンピュータの要素と、または１つ以上の結合差込み口に結合可能な機能カード上に統合される。
【００１４】
これらの形態のすべてにおいて、キーボードまたは接触スクリーンと表示装置のような入出力機能を含む機能モジュールと、搭載メモリとマイクロプロセッサ制御装置のようなコンピュータ機能も有することが望ましい。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施形態では、パーソナルコンピュータの従来のすべての要素プラス機能モジュールを結合するための結合差込み口とデジタル電話回路を備えたモジュール式コンピュータが提供される。このコンピュータは、音声の入出力用のマイクロフォン−スピーカ装置を備えている。デジタル電話回路は、アナログデータ形態とデジタルデータ形態の変換用のコーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）と、コンピュータを電話回線に接続するためのＩＳＤＮ電話回線ポートとを含んでいる。
【００１６】
別の実施形態では、結合差込み口に結合可能でデジタル化オーディオ信号を処理する機能モジュールとして、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）マイクロプロセッサが提供される。
【００１７】
さらに別の実施形態では、モジュール式コンピュータは、搭載マイクロフォンスピーカ装置を備えており、デジタル電話回路は、結合可能な機能モジュール中に提供され、デジタル電話能力をコンピュータに追加する。
【００１８】
このようなスマート電話機／コンピュータの統合に対する物理的な形態は、ハンドセットとともに少なくとも１つの結合差込み口を有する、よく知られた電話機の形態と、結合差込み口を備えた、デスクトップコンピュータやネットワークワークステーション、およびノートブックやラップトップコンピュータような携帯型コンピュータの形態を含んでおり、この場合に音声入出力は、さらに通常のハンドセットを接続することによる場合と同様に、スピーカとマイクロフォンを統合することにより提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の実施形態にしたがったスマートフォンシステム11のブロック図であり、好ましくはＩＳＤＮ（デジタル）回線16によりＰＢＸ17に接続された少なくとも１台のスマートフォン13を備えている。代わりに、この接続はアナログ接続でもよい。ＰＢＸ17は、ＬＡＮ18上で１台以上のＰＣ21に接続され、選択的に１台以上のネットワークサーバ19に接続される。各スマートフォン13は、シリアルリンク22によりＰＣ21にも接続される。
【００２０】
スマートフォン13は、ＰＢＸおよびＰＣと通信するための内部回路と、付加的に１つ以上のＤＳＰ機能装置15を備えている。１つ以上のＤＳＰ機能装置は、スマートフォン回路にハード配線されるか、好ましくは１つ以上の除去可能で交換可能なモジュール上にある。
【００２１】
１つの実施形態では、ＤＳＰ装置と他の機能モジュールは、ＰＣＭＣＩＡカードとして構成される。このようなＰＣＭＣＩＡカードは、スマートフォン上の（図３には示されていない）結合差込み口に挿入される。結合差込み口は、標準的な物理設計のＰＣＭＣＩＡカードを受け入れるように構成されており、この場合、複数ピン電気コネクタを含んでいるタイプＩＩ標準規格が好ましい。ＰＣＭＣＩＡカードは“ホット”挿入用に設計されていることから、すなわちＰＣＭＣＩＡカードは電源オン状態の間に適切な場所にスライドさせることができることから、ホストＰＣをリブートさせることなく、１つのカードスロットが、１つの作業セッション内において、多くの機能を発揮できる。
【００２２】
１つの好ましい実施形態におけるシリアルリンク22は、標準ＲＳ−４８５プロトコルリンクである。他の実施形態ではＲＳ−２３２であってもよい。代わりの好ましい実施形態では、このリンクは、図５を参照して以下にさらに完全に説明する独特な高速シリアルインターフェイスであってもよい。
【００２３】
図４は、図３に示されているスマートフォン13のブロック図である。図３でも見られるように、ＰＢＸ17は、ＩＳＤＮ回線16によってスマートフォンに接続されるように示されており、ＰＣワークステーション21は、ＲＳ−４８５線22を通してスマートフォンに接続されるように示されている。
【００２４】
この実施形態におけるＰＣワークステーション21は、スマートフォン上の通話機能によってＰＣ上で走るウインドウズアプリケーションを調整する、電話アプリケーション・プログラミング・インターフェイス（ＴＡＰＩ）を備えている。このＰＣワークステーションには、任意の数の異なるＴＡＰＩと他の電話管理タイプのプログラムを追加することができる。
【００２５】
図４においてスマートフォン装置は、２つのメイン構成部品、すなわち電話ユニット14とＤＳＰモジュール15に分割して示されている。電話ユニット14の心臓部はＡＳＩＣ24であり、これは、ＩＳＤＮ回線16とＲＳ−４８５線22の両方を介して送受信し、入来データの要求された出力への変換を監視し、他の要素との通信を取扱う。ＡＳＩＣ24は、ＥＥＰＲＯＭ25や、コーダ／エンコーダモジュール（ＣＯＤＥＣ）26や、選択的な液晶表示装置（ＬＣＤ）28を備えたキーパッドコントローラ27に、そしてマイクロコントローラ37に接続されている。
【００２６】
ＥＥＰＲＯＭ25は、ＰＢＸ17に対する電話接続のための命令を保持している。ＣＯＤＥＣ26は電話サウンドシステムをサポートしており、非線形圧縮および逆圧縮プロセスを通して、デジタルアナログとアナログデジタルのデータ変換を実行する。
【００２７】
オーディオ入力は、スマートフォンハンドセット29上のマイクロフォン30からのものであるか、あるいはスピーカフォン32用のマイクロフォン33からのものである。オーディオ信号は、増幅器そして、ハンドセットスピーカ31またはスピーカフォン上のメインスピーカ34を通して出力される。選択的な補助スピーカ35は、選択的にサブウーハとして機能するメインスピーカ34とともに、ステレオサウンドを提供する。
【００２８】
マスク読取り専用メモリ（ＲＯＭ）36は、ＡＳＩＣに接続されているマイクロコントローラ37のために、デュアルトーン多重周波数（ＤＴＭＦ）波形テーブルとサウンドシステム波形テーブルを含むコードを保持している。
【００２９】
図４のＤＳＰモジュール15は、ＤＳＰ38、ＲＡＭ39、フラッシュＲＯＭ40、および選択的なマイクロプロセッサ41を備えている。ＤＳＰを通して、さまざまな信号処理機能をスマートフォンシステムに統合させることができる。フラッシュＲＯＭ40はＤＳＰファームウェアを保持し、そして発明者が知っている方法によってＲＯＭ中の壊れたコードを補償するためにプログラムすることもでき、これは別の特許出願の主題となっている。
【００３０】
ＲＡＭ39はＤＳＰの作業スペースである。ＲＡＭ39はバッファとしても機能し、ＡＳＩＣ24により変換できるまでＰＣ21からのデータを保持する。
【００３１】
先の図３の説明において言及したように、１つの実施形態は、ＲＳ−４８５ポートを通るＰＣ−スマートフォンインターフェイスを組込んでいる。しかしながら多くのＰＣはＲＳ−４８５ポートを持っていない。図５は特殊インターフェイス43を示しており、ＲＳ−４８５ポートなしでＰＣ上に容易かつ安価にインストールすることができる差込みインターフェイスを提供することによりこの問題を解決している。
【００３２】
図５に示されているようなインターフェイスは、１対の差動データ線プラスグランドを含んでいるデータケーブル22を持っている。他の実施形態では、データを別々に送受信するための２対の差動線プラスグランドであってもよく、これにより高速伝送が可能になる。
【００３３】
特殊インターフェイスは、ＰＣ側上において、（示されていない）差込みコネクタを有する修正されたスーパーＩ／Ｏチップ45を備えている。スーパーＩ／Ｏチップの３本のピンは、ＰＣ−スマートフォンの通信用に、すなわち送信用Ｔｘ、受信用Ｒｘ、および送信イネーブル用ＴｘＥに予約されている。修正されたスーパーＩ／Ｏチップ論理回路は、どのような通信プロトコルが望まれても設定することができる。例えば図５において、４つのチャンネルが以下のように割り当てられている。すなわちＣｈ１，音声や予め録音されているデータのような未処理回線データの通信用；Ｃｈ２，ファックスとモデム通信用のＤＳＰチャンネル；Ｃｈ３，スマートフォン強化機能用のマイクロプロセッサとコマンド；Ｃｈ４，サウンドカード機能用のＰＣからのサウンドアクセスである。特殊インターフェイスのスマートフォン側では、先に説明したように、ＡＳＩＣチップ24がスーパーＩ／Ｏチップインターフェイス論理回路を代表している。雑音除去を強化するために、光カプラ47が選択的にスマートフォン側に含まれている。一般的な伝送プロトコルは、ハンドシャイクのために１ビット、チャンネル割当のために２ビット、データのために１６ビットを送信する。
【００３４】
図６はスマートフォン13用の例示的なユーザインターフェイスの斜視図であり、３枚のＰＣＭＣＩＡカード65用の標準コネクタを提供する結合差込み口42を備えており、図４に対して説明したように、その内１つがＤＳＰモジュール用に予約されている。
【００３５】
代わりの実施形態では、結合差込み口は、一方の側面や他方の側面のようにスマートフォン上のどこに配置してもよい。さらに別の実施形態では、結合差込み口は、スマートフォンのベースに機械的および電気的に取付けられる独立した完全なユニットであってもよい。組込み型や外部取付け型ユニットとして、１つ以上の付加的な結合差込み口を、スマートフォンにうまく付加することができる。
【００３６】
図６においてスマートフォン13は、（示されていない）通常のマイクロフォンとスピーカを有するハンドセット29も備えており、組み合わせマイク／スピーカ33とボリューム制御スライダ49によって、スピーカフォンとしても動作する。スマートフォン13は以下の外部配線されたインターフェイス、すなわちハンドセット線51、ＰＢＸへのＩＳＤＮ回線16、ＰＣへのＲＳ−４８５線22に配線されたインターフェイスを持っている。
【００３７】
選択的な差込みスピーカインターフェイス57はステレオ出力用である。変形例では、マルチメディアアプリケーションを拡張するために、１つ以上のアナログインターフェイス58および59を付加してもよい。プッシュボタンＤＴＭＦダイヤルパッド53とプログラム可能な機能ボタン61は、通話をし、転送や保留やミュートやリダイヤルや回線選択やスピーカフォンのオン／オフのような基本的なスマートフォン機能を選択するためのユーザアクセスを提供する。発光ダイオード（ＬＥＤ）63または他のタイプの信号光源は、どの電話回線が使用中であり、および／またはいつスピーカフォンがオンしているかを示す。選択的なＬＣＤ表示装置28は、通話を監視するために、ユーザに対する視覚的インターフェイスを提供する。
【００３８】
図７は、図３から図６までに関して説明した特徴を備えた、図４のＡＳＩＣ24の内部ブロック図である。内部通信は内部バス（ＩＢＵＳ）67を通して行われる。内部バスの使用は接続テーブル69により制御され、この接続テーブル69は、ここではマイクロコントローラ37の一部として示されている内部または外部マイクロプロセッサによって形成される。テーブルアクセスレジスタ71はマイクロプロセッサ用のリンクを提供して、この形成を行う。ＡＳＩＣインターフェイスと構成部品を以下に説明する。
【００３９】
ＩＳＤＮ“Ｓ”インターフェイス73
入ってくるおよび出ていくＩＳＤＮ回線、ＬＩとＬＯは、ＰＢＸ17をスマートフォンとリンクさせる。絶縁された電力変換装置75は５ボルトｄｃ電力を供給する。入ってくる信号は、絶縁形パルス変成器79を通してＩＳＤＮ受信機81に送られ、出ていく信号は、ＩＳＤＮ送信機83から絶縁形パルス変成器79に向けて送られる。活動状態コントローラ85は、ＡＳＩＣ24の残りで、ＩＳＤＮ受信機とＩＳＤＮ送信機の活動を調整する。受信データレジスタ87と送信データレジスタ89は、各ベアラー（Ｂ）チャンネルに対するデータと、デルタ（Ｄ）チャンネルに対するデータを一時的に記憶し、各ベアラーチャンネルは任意の種類のデータ（デジタル的にエンコードされた音声、ＦＡＸ、テキストおよび数字）を伝えることができ、デルタチャンネルは通話ステータスと制御信号を伝え、第３のデータチャンネルとして機能する。
【００４０】
マルチプロトコルコントローラ91
１つ以上のマルチプロトコルコントローラ91は、ＩＳＤＮインターフェイス73を介する、ＰＣ21と他のデータ端末装置との間のシリアルデータ通信を提供する。マルチプロトコルコントローラは、例えば、ハイレベルデータリンク制御（ＨＤＬＣ）および同期データリンク制御（ＳＤＬＣ）のような、非同期および同期フォーマットを取扱う。標準ＰＣシリアルインターフェイスレジスタセットとしてＰＣソフトウェアに見える、このシリアル通信ハードウェアにより、修正することなく既製の通信ソフトウェアをＰＣ上で走らせることが可能となる。
【００４１】
ＰＣインターフェイス93
ＰＣ受信機95とＰＣ送信機97は、別々のＲＳ−４８５データ線、すなわちＰＣシリアルデータイン（ＰＣＳＤＩ）とＰＣシリアルデータアウト（ＰＣＳＤＯ）からのデータをそれぞれ入力および出力する。高速全二重通信のためには別々の送信線および受信線が好ましいが、変形例では、送信線と受信線を組み合わせて、ＡＳＩＣ中の１つのトランシーバブロックに接続してもよい。このような接続は、ＰＣインターフェイス中の配線をより少なくする結果を生むが、いく分か、ＡＳＩＣの複雑さを増加させ、通信速度を減少させる。
【００４２】
ＰＣプロセッサ99は、バス上のテーブルアクセスレジスタ71からのデータとアクセスアドレス情報を配置するために、マルチプロトコルコントローラ91からの命令に応答する。高周波発振器（ＶＣＯ） 100を備えた位相ロックループ（ＰＬＬ）回路は、ＰＣＳＤＩデータストリームにロックする。この再生クロックは、入ってくるデータをクロックし、図５に示されているように、ＰＣ中のスーパーＩ／Ｏチップ45とＡＳＩＣのデジタル論理回路とを同期化させる。この方法で再クロックされたＰＣＳＤＩデータにより、５０メガビット／秒より高い速度でＰＣリンクを動作させることが可能になる。例えばマルチプロトコルコントローラ91やＰＣＭＣＩＡインターフェイス 109カードのような、内部バス67上に取付けられた装置のいくつかを、スーパーＩ／Ｏチップ45に対して実時間ステータス報告できるようにするためには、非常に高速な通信が必要である。実時間ステータス報告は、ソフトウェアドライバの透明性のために必要とされる。搭載クロック 107は、ＰＣＳＤＩ線が利用できない場合に、ＡＳＩＣデジタル論理回路を動作させる。２つのクロック源間の切替えは、ＰＣ受信機95によって自動的になされる。
【００４３】
マイクロプロセッサインターフェイス 103
１つ以上のマイクロプロセッサがＡＳＩＣとインターフェイスする。マイクロプロセッサの位置は変化させることができる。例えば、１つ以上のマイクロプロセッサを、ＡＳＩＣの外に、回路ボード上の別のチップ上に、またはＤＳＰモジュールの一部としてＰＣＭＣＩＡカード上に存在させてもよく、あるいはマイクロプロセッサはＡＳＩＣ中に構成してもよい。図７では、ＡＳＩＣの外のチップが、マイクロプロセッサ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含んでいるマイクロコントローラ37を備えている。ＡＳＩＣの外の選択的なマイクロプロセッサ41とフラッシュＲＯＭ40も同様に、マイクロプロセッサインターフェイス 103と接続される。１つの変形例では、ＡＳＩＣ中のマイクロプロセッサ37が制限されたＤＳＰ機能を実行する一方、ＰＣＭＣＩＡインターフェイス 109（以下を参照）を通して選択的に入力を受けるＤＳＰモジュール中の他のマイクロプロセッサが、さらに複雑な機能を実行してもよい。モジュール式の設計であることから、多くの変形が可能である。
【００４４】
ＰＣＭＣＩＡインターフェイス 109
拡張バス 111は、ＰＣＭＣＩＡコネクタ113,115 および 117を、内部ＰＣＭＣＩＡアドレスレジスタ 119、制御レジスタ 121およびデータレジスタ 123とリンクさせる。ＰＣＭＣＩＡコネクタ 117はＤＳＰモジュール入力用に予約されている一方、ＰＣＭＣＩＡコネクタ 113および 115は汎用拡張スロットである。装置へのアクセスは、ＰＣ中のスーパーＩ／Ｏチップ45中に、Ｉ／Ｏとメモリとアドレスマッピング論理回路を含ませることにより、ソフトウェアトランスペアレントにすることができる。スーパーＩ／Ｏチップが、予めプログラムされた範囲にＩ／Ｏまたはメモリアクセスを閉じ込める場合、スーパーＩ／Ｏチップは、スマートフォンのＰＣＭＣＩＡコネクタ 113,115または（もしＤＳＰならば） 117の１つに差込まれる適切なＰＣＭＣＩＡ装置に対するデータアクセスを命令する。
【００４５】
ＣＯＤＥＣインターフェイス 125
このインターフェイスはＣＯＤＥＣ回路26に接続し、このＣＯＤＥＣ回路26は、アナログマルチプレクサ（ＭＵＸ） 129を通してチャンネル分けされた電話オーディオシステムの構成部品からのアナログ信号に対してデジタル変換をまたこの反対を実行する。電話オーディオシステムは、マイクロフォン31とスピーカ30を備えたハンドセット29と、マイクロフォン33とスピーカ34を備えたスピーカフォン32と、選択的なサテライトスピーカ／増幅器35とを含んでいる。選択的なアナログサウンド線58によりマルチメディア拡張が可能となる一方、選択的なアナログファックス線59により標準的な独立型アナログタイプのファックス装置を使用できるようになる。ＡＳＩＣバス上のアナログＭＵＸコントローラ 127は、アナログＭＵＸ 129の活動を制御し、スピーカ34からの出力に対するローパスフィルタを提供する。選択的なサテライトスピーカとともに、組込みスピーカがウーハーとして使用される場合に、ローパスフィルタが使用される。スピーカフォンがこの実施形態の一部として含まれているが、スマートフォンの動作にはスピーカフォンは不可欠なものではない。簡単な変形例では、電話サウンドは、ハンドセット中の１つのスピーカ−マイクロフォン対から構成してもよい。
【００４６】
ＬＣＤ表示装置インターフェイス 131
スマートフォン上の選択的な液晶表示装置28へのこのインターフェイスは、入ってくる通話を視覚的に監視する手段を提供する。
【００４７】
キーパッドインターフェイス 133
電話キーパッドコントローラ27を備えたインターフェイスは、スマートフォンのために、ＤＴＭＦキーパッド53からの入力と機能ボタン61とに応答する手段を提供する。スマートフォンハンドセット29が使用されている場合、信号はキーパッドインターフェイス 133に送られる。キーパッドインターフェイス 133は、スマートフォンキーパッドパネル上のＬＥＤ光源63も制御する。
【００４８】
図８は、スマートフォンの１実施形態に対するＩ／Ｏピンカウントの表である。異なる実施形態において、ピンの数はもちろん変化する。
【００４９】
要約すると、図３から図８を通して説明したようなスマートフォン13は以下の特徴を持つ。
【００５０】
＊修正されたスーパーＩ／Ｏチップを備えた選択的な差込み特殊インターフェイスによる、高速シリアルＲＳ−４８５線を介しての、任意のスマートフォンへの直接的なＰＣアクセス。
＊デジタルタイプのファックスとモデムを備え、マルチプロトコルコントローラによりＩＳＤＮを通してスマートフォンと通信するＰＢＸ。
＊ＤＳＰのアップグレードやマルチメディアの拡張ためのＰＣＭＣＩＡスロットを有する、スマートフォン上のモジュール式結合差込み口。
＊マルチプロトコル通信コントローラやＰＣＭＣＩＡ  Ｉ／Ｏやメモリのようなスマートフォン構成部品間のソフトウェアトランスペアレントデータ通信。
＊同期データリンク制御（ＳＤＬＣ）と非同期のサポート。
＊スピーカフォンのための高品質アナログサウンド入力とスピーカフォンのためのミキシング。
＊例えば、ファックスやモデムのような、標準アナログ電話機入力ポート。
＊ＰＣから再プログラム可能なフラッシュＲＯＭ。
＊ＡＳＩＣにおける位相ロックループ（ＰＬＬ）サポート。
【００５１】
図３から図８に説明されているようなスマートフォン13は、購入者の予算や必要性に対して調整されるさまざまなレベルの機能で構成される。安価で基本的なスマートフォンモデルは、ＡＳＩＣの内部または外部に存在するマイクロプロセッサのみを備えていてもよい。ＰＢＸへのファックス／データＩＳＤＮ回線や、ＰＣインターフェイスや、スピーカフォンに加えて、基本的なスマートフォン機能は、（テープ録音用の）ビジネスオーディオや（ＤＴＭＦ検出を備えた）ボイスメールやデータ圧縮および逆圧縮やデータ暗号化のような機能を追加するために、ザイログ社およびモトローラ社から現在手に入れることができるような、安価で割安なＤＳＰチップにより、必要に応じて容易に拡張することができる。ＤＳＰは、スマートフォン上の指定されたスロットに差込まれる除去可能なＰＣＭＣＩＡカード上に存在させることができる。
【００５２】
グレードアップしたスマートフォンモデルは、先の機能に、ファックス送受信能力や、Ｖ．３２ｂｉｓデータ伝送モードを追加してもよく、これは、マイクロプロセッサと、ＡＴ＆Ｔ社やＡＤＩ社やＴＩ社から現在手に入れることができるような高品質ＤＳＰチップとを必要とする。最高価格のスマートフォン製品は、先のすべての機能に加えて、ステレオの１６ビットデジタル／アナログおよびアナログ／デジタル変換によりサポートされるマルチメディアＩ／Ｏを提供してもよい。
【００５３】
図９は、別の実施形態にしたがったスマートフォン 137の斜視図であり、ここでは図３から図８に対して説明して機能に加えて、超小型個人用携帯型情報機器（μＰＤＡ）として発明者に知られている、特殊携帯型コンピュータ装置 139を、結合差込み口 141を介して、スマートフォン中の標準ＰＣＭＣＩＡピンコネクタに接続することができる。このようなμＰＤＡ 139は図９では結合されて示されている。
【００５４】
一般的なμＰＤＡユーザは、スプレッドシートや通貨変換器を備えたトラベルファイルやファックスプログラムやタイムゾーンクロックや住所電話番号記録やこれらに類するもののような、特定のソフトウェアアプリケーションにアクセスすることを要求するビジネス旅行者である。
【００５５】
一般的なμＰＤＡ 139は、ほぼクレジットカードサイズであり、標準ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩ形態にモデル化される。μＰＤＡ 139は、ＣＰＵと、アプリケーションやデータファイル用の制御ルーチンを記憶する不揮発性メモリと、接触感応スクリーン 143で覆われた表示装置とを備えている。
【００５６】
スマートフォンハウジング中の物理的な窓 147により、μＰＤＡが結合されている間に、接触感応スクリーン 143を使用することが可能になる。このようにすることにより、ユーザはμＰＤＡ上に記憶された実行可能な制御ルーチンを使用して、電話システムとスマートフォンのすべての機能とを制御する。例えば、ユーザは、仕事または個人的な連絡リストにアクセスしてその１つを選択し、そうすると簡単なコマンドによって電話がかけられる。またこれには、ダイヤルシーケンスと課金カード番号のすべてを発生させることも含まれる。
【００５７】
図９の実施形態は、μＰＤＡを収納することができるスマートフォン構成の１例である。
【００５８】
図１０は、本発明の別の実施形態にしたがった、交換可能なＤＳＰモジュール 151を備えたコードレススマートフォン 149のブロック図である。コードレススマートフォン 149は、先に説明した実施形態と本質的に同じ機能を持っており、図３から図８のコード付きスマートフォン13に対して説明したものと同じ機能を実行することができる。さらに、コードレススマートフォン 149のユーザは、装置を使用しながら部屋中を自由に動くことができる。コードレスの実施形態では、トランシーバが、スマートフォン装置内部の小型アンテナを通して、ローカルＰＢＸ 153との間で無線信号を送受信する。
【００５９】
図１０の例における電話−ＰＢＸ通信は、周知な標準規格ＣＴ２のようなコードレス電話インターフェイス 155を備えた個人通信システム（ＰＣＳ）を通してなされる。ＰＢＸ 153は、選択的なファックス 157およびプリンタ 159接続を持っている。ファイルサーバ 161は、ＰＢＸを通る論理リンクを介してＰＣ 163に接続されている。例えば、ユーザはダイヤルする番号をＰＣ上で選択し、ＰＢＸはスマートフォン上でその番号をダイヤルする。選択的なＤＳＰモジュールを含んでいるＰＣＭＣＩＡカード上の１つ以上の強化された機能が、ベース中またはコードレススマートフォン装置上の他の適切な位置に配置されたＰＣＭＣＩＡ結合差込み口に差込まれる。
【００６０】
図３から図８のコード付きスマートフォンの実施形態と同様に、将来のＰＣＭＣＩＡカードの拡張要請に便宜をはかるために、組込み形または独立の機械的に取付けられた装置として、１つ以上の付加的な結合差込み口をコードレススマートフォン 149に容易に追加することができる。変形例では、図９の代わりの実施形態に対して説明したような、μＰＤＡ装置 139用の結合差込み口 141を提供してもよい。
【００６１】
超小型個人用携帯型情報機器の説明
μＰＤＡ装置のさまざまな実施形態をさまざまな形態で以下に説明する。これらを先に説明したようなスマートフォンと組み合わせて、ＤＳＰ能力を提供し、このようなスマートフォンに付加的な機能を提供してもよい。
【００６２】
図１１（Ａ）は、本発明の実施形態にしたがったμＰＤＡ1010の斜視図である。この実施形態では、装置はＰＣＭＣＩＡ標準タイプＩＩ形状因子でモデル化されており、約５ミリメートルの高さＤ１を有している。本体1012は、以下にさらに詳細に説明するが、ホストコンピュータ中のコネクタの結合雄部と係合し、μＰＤＡ内部回路をホスト内部バスと直接的に接続するための、一端が凹所化されたコネクタの雌部1014を有している。ホスト装置は、μＰＤＡ用の結合差込み口を有するノートブックコンピュータでもよい。結合差込み口は、デスクトップや他のタイプのコンピュータに設けてもよく、いくつかの例を以下に説明する他の種類のデジタル装置に設けてもよい。
【００６３】
図１１（Ａ）を参照すると、この実施形態では、μＰＤＡの一側面に構成されているコンビネーションＩ／Ｏインターフェイス1016があり、これは独立モードにおけるμＰＤＡ上で動作可能な相互対話型制御ルーチンとともにソフトキー動作を提供する、接触感応平面構造で覆われた表示装置を備えている。
【００６４】
図１１（Ａ）に示されていないが、ホストコンピュータ装置の結合差込み口の内外にモジュールを案内するための、装置のケースの側面に沿って構成されるガイドを設けてもよい。結合差込み口におけるモジュールの係合および分離を促進する１つ以上の機械的な機構を設けてもよい。
【００６５】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のμＰＤＡの上部平面図であり、μＰＤＡの一角に構成されたサムホイール1018が示されている。この実施形態におけるサムホイールは、大きさと方向の両特性の、場合によってはレート特性の入力を提供することができる入力装置である。サムホイールは、μＰＤＡおよびＩ／Ｏインターフェイス1016と組み合わせて、多くの用法を持っている。そのような用法の一つは、装置の表示装置上のアイコン、文字、メニュー等の制御されたスクロールである。サムホイールは、ポインタ装置の多くの機能を提供する。
【００６６】
μＰＤＡのこの実施形態では、第２の外部コネクタ部1020が設けられている。このコネクタ部は、拡張バスインターフェイスの一部として、周辺装置を係合するためのものである。
【００６７】
図１２は、タイプＩＩのＰＣＭＣＩＡや他の比較的小型のパッケージにおいて、本発明にしたがったμＰＤＡを構成する手段の簡単な断面図である。ＩＣ1034は、絶縁保護材料1036の内部に閉じ込められており、相互接続は、内部封止構造を覆っているように示されている可撓性ポリマー薄膜1032上の線により達成される。この構造では、ＩＣは、プリント回路ボードに組立てるためのハンダリード線を有する通常の方法でパッケージされていない。むしろ接続は、チップ上のハンダパッドとカプトン薄膜上の線との間で直接的になされる。また、素子番号1034で示されているＩＣを、μＰＤＡ中の特定の機能ＩＣに関係付ける意図はない。この断面図は、組立ての方法を図示しているだけである。
【００６８】
このコンパクトな組立てでは、ＣＰＵやメモリ用の内部接続とは離れた、表示装置1025や接触感応スクリーン1027のような他の要素に接続するための線も、薄膜1032の一側面上にある。
【００６９】
ＬＣＤ表示装置1025は、μＰＤＡの一側面上に構成されており、接触感応インターフェイス27は、ＬＣＤ表示装置の少なくとも一部を覆うように設けられている。金属ケース1038や他の適当な材料や材料の組み合わせが、内部部品を取り囲んでおり、タイプＩＩのＰＣＭＣＩＡ形状因子に適合している。この簡単な断面図は、必要とされる小さな形状因子に、必要な部品が安価に適合することを可能にする構造のうちのいくつかの原理を図示している。他の実施形態では、直前に説明した内部封止構造ではなく、むしろＰＣＢ技術のような比較的普通の技術を使用して、μＰＤＡは、タイプＩＩＩ（１０ミリメートル厚）のＰＣＭＣＩＡ装置の形状因子で構成されている。さまざまな他の構造、形状因子、および組み合わせも同様に可能である。
【００７０】
図１３は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１２のμＰＤＡの簡単な電気的ブロック図である。ユニークなマイクロコントローラ1011は、独立モード、すなわち、μＰＤＡがホスト装置に結合されていない時に、μＰＤＡのＣＰＵとして機能する。μＰＤＡがホストコンピュータに結合された時、マイクロコントローラ1011は、ホストのＣＰＵにバス制御権を与えるスレーブ装置として機能する。結合モードでは、したがってホストのＣＰＵは、多くの場合、以下に説明するセキュリティ処理手順を受けること条件として、μＰＤＡのメモリ内容の制御権を得る。したがって、ホストコンピュータは、結合されたμＰＤＡメモリに、また結合されたμＰＤＡメモリから、データおよびソフトウェアを転送することができる。他の実施形態では、他の多くの共同動作モードが、２つのＣＰＵとアクセス可能なメモリ装置との間で達成される。
【００７１】
メモリ1013は、この実施形態では、１から２メガバイトの不揮発性素子であることが望ましく、アプリケーション用の制御ルーチンとデータファイルの両者は、このメモリに記憶される。メモリ1013は、ＲＯＭ中に記憶されたソフトウェアとフラッシュメモリ中に記憶されたデータを備えた、フラッシュメモリ、ＣＭＯＳ  ＲＯＭ、バッテリを備えたＣＭＯＳ  ＲＡＭや、この組み合わせでもよい。メモリ装置は、専用バス構造1017を介してマイクロコントローラ1011にインターフェイスしており、マイクロコントローラ1011は、メモリバス1017を駆動するように構成されている。
【００７２】
バッテリ1015は、独立モードでは電源であり、いくつかの方法の１つ以上のもので再充電される。電源線は図１３に示されていないが、μＰＤＡモジュール中の電力が供給されているすべての装置に延びている。装置がホストに結合された時、バッテリを再充電するために、ホスト電源は、ホストインターフェイスを介してピンに接続されてもよい。代わりに、バッテリを充電し、および／または、μＰＤＡに電力を供給するために、太陽電池パネルのような付加手段を設けてもよい。電力用の太陽電池パネルは、この開示の他の部分で説明されている。またバッテリは、周期的な取替えのために、容易に取り除くことができる。
【００７３】
ホストバスコネクタ1014は、前に説明したように、結合モードでホストとの接続をもたらすバス構造1026を含むホストインターフェイスの一部である。好ましい実施形態では、ホストインターフェイスは、ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩ第３修正版標準規格にしたがっており、ＰＣＭＣＩＡモードまたはＰＣＩモードに類似するモードで通信することができる。ＰＣＩモードは、インテルコーポレーションにより開発された高速中間バスプロトコルに関係しており、工業界で、標準的なバスアーキテクチャーおよびプロトコルになることが期待されている。この実施形態では、ホストにおける物理的インターフェイスは、ＰＣＭＣＩＡ装置用の典型的な既知の結合差込み口と同じような、スロット状の結合差込み口である。この結合差込み口は、フロッピー駆動装置のような組込み装置の結合ボックスとして構成されても、また他の何らかの形態ととってもよい。
【００７４】
コネクタ部1020は、前に説明した拡張バスインターフェイスの一部であり、マイクロコントローラ1011に接続された専用バス構造1040を含んでいる。このインターフェイスは、多数の異なる方法で構成することができる。選択的な拡張バスインターフェイスの目的は、プリンタ、ファックスモデム、ホストセルラ電話その他のものような、選択的な周辺装置を接続することである。本発明の最低限の実施形態において、拡張バスインターフェイスは不可欠な構成ではないが、多くの実施形態で非常に拡張された機能性を提供する。
【００７５】
拡張インターフェイスは、いくつかの形態のいずれもとることができる。好ましい形態は、留保中の特許出願に開示されている、本発明者による発明に基づいた拡張強化パラレルポートおよびプロトコルである。他の形態は、８ビットアドレスおよび８ビットデータ能力を有するインデックス付きＩ／Ｏポートである。拡張ポートの要求は、接続および通信プロトコルが、電話モデム、ファックスモデム、スキャナ等のような拡張装置と適合することである。他の多くの形態も可能である。
【００７６】
μＰＤＡとともに使用するために、ボックス1019にリストアップされている装置のような選択的な装置を、拡張バスを介して接続してもよい。このような装置の選択されたものを、さまざまな実施形態においてμＰＤＡに組込みこむことにより、さまざまな応用性を提供してもよい。前者の場合、接続は、パス1021とコネクタ部1020を介する拡張バスインターフェイスとを通る。組込みの場合、接続は、パス1023で示されているようなμＰＤＡの内部接続線である。
【００７７】
Ｉ／Ｏインターフェイス1016（図１１（Ｂ））は、μＰＤＡアプリケーション関連データを見て、ソフトキーを介して接触感応入力するためのものである。さまざまな機能のソフトウェアにより、特定の接触感応スクリーン領域にソフトキーの意味のある割当てをすることによって、ソフトキーは入力キーとして機能する。Ｉ／Ｏインターフェイス1016におけるラベルは、インストールされたマシーン制御ルーチンにしたがったさまざまな動作モードで、接触感応領域の機能を識別する。ＬＣＤ表示装置1025および接触感応領域1027は一体になって、前にも説明した、コンビネーションＩ／Ｏインターフェイス1016を形成する。
【００７８】
本発明の実施形態の中には、データおよびプログラムのセキュリティが、電気的に消去可能でプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）1031に含まれて提供され、これは、専用通信線によりマイクロコントローラ1011に接続される。ホストとμＰＤＡとの間の情報転送に対するセキュリティを提供するために、ＥＥＰＲＯＭ1031は、製造の時点でインストールされる１つ以上のコードを保持している。目的は、ホストによるμＰＤＡのメモリ内容へのアクセスを制御することであるので、各μＰＤＡは独立的に構成されてもよい。これを達成するために、結合およびバスマスターマシーン制御ルーチンは、結合の時点で起動される。このセキュリティプロセスは、以下にさらに詳細に説明する。他の実施形態では、セキュリティコードは、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）チップや、他の永久的または半永久的メモリ情報源により提供してもよい。
【００７９】
図１４は、図１１（Ｂ）に類似したμＰＤＡの平面図であり、特定のＩ／Ｏインターフェイス1016を示している。Ｉ／Ｏインターフェイス1016の大きさおよび位置は変更してもよいが、一般的に、モジュールの一側面の主要部分を占有する。一実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェイス1016は、３２×１２文字を表示する、表示画面サイズで２５６×１４４ピクセルの解像度を有するＬＣＤ表示装置を含んでいる。この実施形態において、各文字は、８ピクセル幅と１２ピクセル高の領域に表示される。他の実施形態では、ピクセル解像度は３２０×２００であり、４０×１６文字に対応している。
【００８０】
接触感応スクリーンの接触感応領域は、表示装置の文字領域に対応している。指や尖筆で領域を触ることにより、最小限のＣＰＵ依存度で、データを極めて迅速に入力することができる。
【００８１】
一角において、サムホイール1018は、インストールされている制御ルーチンにしたがって、表示装置の構成を制御する２方向性手段を提供する。メニュー1070は、進行中の任意のアプリケーションにおける現在のステータスを表し、適切なユーザメニュー選択を提供するために、一側面において構成される。好ましい実施形態では、サムホイール1018からの入力は、メニュー1070をスクロールさせるために使用され、アクティブ領域は、カーソルにより示されてもよい。ユーザは、適切な接触感応領域を押すことによりメニュー選択を行う。ユーザの好みにしたがって表示装置のいずれかのサイドにメニュー領域を表示させるために、特定の入力を設けてもよい。
【００８２】
この実施形態では、特定の文字が領域1074に表示され、それぞれの文字領域が接触感応入力領域と関係している。選択可能な文字専用の領域1070は、標準キーボードのすべての文字を表示するには非常に小さすぎるので、サムホイール1018からの入力は、仮想的な標準キーボード全体を表示している領域1074をユーザがパンできるようにする。一方向におけるサムホイール1018の移動は、文字領域を水平にパンさせ、もう一方向におけるホイール1018の移動は、文字領域を垂直にパンさせる。端部に到達した場合は、ウインドウは、他の端部から仮想キーボードをパンさせる。このようにして、標準キーボード全体を表示させて、指または尖筆で選択を行うために、ユーザは文字ウインドウを迅速にパンさせることができる。もちろん、アクセスのために、仮想キーボードを標準キーボードのフォーマットでレイアウトすることは要求されるものではない。文字および句読点等を、単に、表示装置の領域に沿って単一の帯状に表示し、サムホイールや他のポインタタイプの入力装置からの入力によりスクロールさせてもよい。
【００８３】
この実施形態では、パン処理することにより生じる遅延を避けるために、サムホイールが素早く回転された場合、インターフェイスのスピードを上げるために、文字ウインドウをスクロールさせるよりも、むしろジャンプさせる。さらに、メモリ依存度を最小にするために単一のフォントが望ましいが、メニュー1070が、異なるフォントおよびサイズで、文字表示を選択的に提供してもよい。文字選択および表示には多くの代わりのものがあり、スクロール処理およびパン処理を可能にするために多くの方法でサムホイール1018を構成できることは、当業者に明らかである。
【００８４】
この実施形態では、文書ウインドウ1072は、Ｉ／Ｏインターフェイス1016の上部または下部に設けられる。編集のために、カーソルは、文書内のアクティブ位置を位置付ける。メニュー1070は、利用可能なフォントの選択を提供し、サムホイール1018による入力は、文書上のカーソルの動きを制御する。ほとんどの場合、文章は領域1072の表示能力より非常に長いので、キーボードウインドウをパンさせるのと本質的に同じ方法で、文書ウインドウをパンさせる必要がある。例えば、サムホイール1018を一方向に回転させると、文章の水平の帯が表示され、一方、サムホイールを反対方向に回転させると、ウインドウは、同じ文章の帯を垂直方向に移動させる。
【００８５】
文書とキーボードウインドウ間をスイッチさせるように、ソフトキーや選択的なハードキーを構成してもよく、左または右への、上または下へのスクロール処理、文書またはキーボード間をスイッチさせるように、同じまたは他のキーを構成してもよい。サムホイールの動作モードを変更するためにスイッチキーを使用してもよい。文字とメニュー事項を選択するために、フロートポインタと組み合わせてスイッチキーを使用してもよい。この実施形態では、ユーザは、サムホイールとスイッチキー上に自分の手を比較的動かさずに置きながら、可能なすべての選択をすることができる。フロートポインタと組み合わせてスイッチキーを使用すると、小さなフォントの使用を促進する。ケース1012上の便利な位置に、付加的なハードキーとして、スイッチキーを組込んでもよい。
【００８６】
ユーザに優しいユーザインターフェイスを提供するために、メニュー選択、スイッチキー、およびＩ／Ｏ構造を組み合わせる非常に多くの方法があることは、当業者に自明である。本発明のさらに別の実施形態は、ユーザがＩ／Ｏ領域の表示の特徴を完全にカスタマイズできるＩ／Ｏ設定アプリケーションを提供する。
【００８７】
開示されているサムホイールに対する別のものとして、本発明の異なる実施形態では、ポインタ形の入力を提供するために、他の異なる種類の機械的なインターフェイスがある。一つのものは、４方向感圧マウスボタンと選択ボタンであり、これらは、Ｉ／Ｏインターフェイス1016の下のケース1012の対向する両端部に位置させてもよい。それぞれのボタンは、１本の指により操作されるように設計されている。４方向感圧マウスボタンは、カーソルのメニュースクロール処理、ならびにキーボードと文書ウインドウのパン処理および／またはインデックス処理を提供することができる。一方、選択ボタンは、カーソルの位置にしたがって選択および編集をするために使用することができる。この構成は、手の動きを最小にし、Ｉ／Ｏ領域が見えるようにクリアに保つ。
【００８８】
サムホイール、感圧スイッチおよびボタン等の構成は、機械的な動きと圧力を電気信号に変換することや、そのような信号をマイクロコントローラに提供することを含み、技術的に知られている。この理由のために、このようなインターフェイスの詳細は、この開示では提供されていない。しかしながら、表示および入力領域を有するこのような入力の組み合わせは、発明性があると考えることができる。
【００８９】
図１５は、本発明の実施形態にしたがった、タイプＩＩのＰＣＭＣＩＡ結合ポート1105を介してノートブックコンピュータ1172に結合される状況にあるμＰＤＡ1010の斜視図である。以下にさらに説明するように、μＰＤＡが一旦結合されると、通信を管理し、メモリアクセス権が正しいかを確認する（セキュリティ）ために、ホストコンピュータにより、μＰＤＡが起動され、処理手順が開始される。
【００９０】
多くの理由により、アクセス権が重要であると発明者は考えている。第１に、それぞれのμＰＤＡに一意的である１つ以上の特定コード手段を通して、ユーザは、承認されていない人によるアクセスから、自分のモジュールに記憶されているファイルを保護してもよい。コードは、Ｉ／Ｏインターフェイス1016を介しての、またホストバスインターフェイスを通じての、データとファイルの両者へのアクセスを制御するために使用することができるので、データとファイルは、承認されていないホストシステムによるアクセスに対して安全である。
【００９１】
前者の場合において、μＰＤＡに電源が投入された時、Ｉ／Ｏインターフェイス1016（図１４）に入力されるべきアクセスコードを、アプリケーションルーチンがユーザに対して質問することができる。コードが適切に入力されない場合、アクセスは拒否され、電源は遮断される。この目的のためのコードは、ＥＥＰＲＯＭ1031（図１３）に、または、この目的のために使用されるどのようなＲＯＭ装置にでも記憶させてもよい。いくつかの実施形態では、コードは製造時にマスクプログラムされるので、変更することができない。他の実施形態では、コードは、現場で特定の処理手順によりアクセス可能で、変更することができる。
【００９２】
ホスト通信の場合、携帯型またはデスクトップコンピュータや他の何らかの装置が、μＰＤＡを受け入れるように物理的に構成された結合ポートを持っているかもしれないが、μＰＤＡと通信するようには構成されていないということも有り得る。これは、確実に、μＰＤＡがＰＣＭＣＩＡ形状である場合である。開示および説明のために、この明細書は、そのような装置を一般ホストと呼ぶ。もし装置がμＰＤＡと通信するように構成されているのであれば、その装置は、エネーブルホストである。もし特定のμＰＤＡへの完全なアクセスのためにホストが構成されているのであれば、ホストは専用ホストである。
【００９３】
結合装置が一般ホストの場合、μＰＤＡを提示している人が制御ルーチンをホストに提供しない限り通信はなされない。フロッピーディスクからや、結合ポートを介して別のメモリカードから転送すること等により、これは一般ホストに対して実行され、いくつかの実施形態では、さらに通信を促進するためにホストへ転送可能である通信ソフトウェアが、結合されたμＰＤＡのメモリ1013（図１３）に存在している。
【００９４】
結合装置が実際、エネーブルホストである場合、または結合後に、エネーブルホストに構成された場合、ホストとμＰＤＡ間のデータおよびプログラム転送の承認を確認するために、ＥＥＰＲＯＭ1031（または他の記憶装置）中の記憶コードを使用してもよい。一実施形態では、この処理手順は次の順番である。すなわち、第１に、適合結合ポートにμＰＤＡを結合させた時に、あるピン接続が、μＰＤＡマイクロコントローラとモジュールが結合されたホストＣＰＵの両方に信号を伝達する。エネーブルホストを仮定すると、結合の事実は、両システム上で初期設定プロトコルを開始させる。
【００９５】
ほとんどの実施形態では、結合装置がホストでないのであれば、すなわち、結合されたモジュールと通信できないのであれば、なにも起こらず、ユーザは単に結合されたモジュールを取り出すだけである。もしコンピュータがエネーブルホストである場合、μＰＤＡマイクロコントローラを介して、μＰＤＡのデータファイルへのホストのアクセスを形成するために、アプリケーションが開始される。特定の実施形態に対して以下にさらに完全に説明されるユーザインターフェイスは、ホストモニタ1104（図１５）上に表示される。図１４に見られ、添付されているテキストに説明されているように、他のアプリケーションメニューと同様に、ホストインターフェイスメニューは、μＰＤＡのＩ／Ｏインターフェイス1016の表示として部分的にフォーマットされてもよい。いつくかの実施形態では、ホスト表示画面上に表示されたμＰＤＡの入力領域を操作することにより、結合されたμＰＤＡを、本来の位置で操作することができる。
【００９６】
もしホストが結合されたモジュールのホーム装置でない場合、すなわち、結合されたモジュールに記憶されているものと一致する組込みＩＤコードをホストが持っていない場合、ビジタープロトコルが開始される。この場合、結合されたモジュール中の制限されたデータアクセス領域を選択するための、パスワードの質問のようなさらなる入力のために、ホスト表示装置1104上にビジターメニューが表示される。この場合、適切なパスワードを入力することにより、ユーザが、結合されたモジュールのメモリレジスタへの完全なアクセスを得ることもできる。
【００９７】
もしホストが完全な適合ホストホーム装置であれば、ホストが結合されたモジュールのプログラム領域を含むメモリ内容へホストがアクセスできるように、ホストに対して完全なアクセスが直ちに許可される。そして、データおよびプログラムの両方が交換される。
【００９８】
いかなる場合でも、μＰＤＡが結合ポートから取り出され、または取り除かれた場合、搭載されているモジュールマイクロコントローラは、内部μＰＤＡバス構造の完全な制御を再び得る。
【００９９】
図１６は、ホストコンピュータに結合されたμＰＤＡの簡単なブロック図であり、図１７は、本発明の実施形態にしたがった、ホストコンピュータ1066にμＰＤＡを結合させることを含むステップの基本論理フロー図である。ホストコンピュータ1066は、最も一般的な形態で表示されており、ホストＣＰＵ1024、キーボードのような入力装置1060、ハードディスクドライブのような大容量記憶装置1028、システムＲＡＭ1062を備えている。多くのホストは、さらに複雑なアーキテクチャーを持っており、示されているアーキテクチャーは図示のためであることは、当業者に明らかである。
【０１００】
μＰＤＡ装置が結合された時、図１６のコネクタ1014' は、図１１（Ｂ）および図１３に示されている部分1014と、ポート1105（図１５）において部分1014と係合するための結合コネクタ部とを含んでいる。コネクタの別の部分の係合は、μＰＤＡのバス1026とホストのバス1026' との間に直接的な接続を生じさせる。そして、マイクロコントローラ1011とホストＣＰＵ1024との間にダイレクトバスパスが存在することになる（図１６）。
【０１０１】
前に説明したように、モジュールが結合されていることを、信号送信するのに専用の（図示されていない）ピン形態がコネクタ1014に存在する。図１７において、ステップ1042は、μＰＤＡモジュールの結合ポートへの挿入を表している。ステップ1044では、物理的な結合が達成されたことを、信号送信ピン形態が意味している。ステップ1046では、ホスト中の結合されたホストバス1026' を含んでいるホストインターフェイスバス1026が活性化される。
【０１０２】
ステップ1048では（図１７）、μＰＤＡ中のマイクロコントローラ1011は、予めプログラムされたＰＯＳＴ処理手順を開始する。この実施形態におけるマイクロコントローラ1011は、マイクロコントローラチップ上に構成されたＲＡＭ1068のページを有している。他の実施形態では、ＲＡＭを他の位置で使用してもよい。ステップ1050では、ＰＯＳＴルーチンは、ブートストラッププログラムをＲＡＭ1068にロードし、このプログラムは、セキュリティ確認用のコードを含んでいる。このコードは例えばシリアル番号を含んでいる。
【０１０３】
ステップ1054では、ブートストラッププログラムは、マイクロコントローラ1011内で実行を開始し、ステップ1056では、マイクロコントローラは、ホストインターフェイスバス1026を通じてホストからパスワードを探す（図１６）。
【０１０４】
エネーブルホストまたは専用ホストを仮定した場合、結合の事実は通信ルーチンも生じさせ、これは例えば、先に部分的に説明したように、ホスト装置のモニタスクリーン1104上のユーザインターフェイスに表示するために、ホストの大容量記憶装置1028からアクセスされる。一般ホストをエネーブルホストにするのは、この通信プログラムである。
【０１０５】
エネーブルホストであるが、専用でないホストを仮定すると、ユーザインターフェイスは、ユーザに１つ以上のパスワードを入力するように照会を行う。そのパスワードの入力が成功した後に、シリアル番号やおそらくはμＰＤＡのブートストラップ中にＥＥＰＲＯＭ1031からアクセスされる他のコードとの比較のために、ホストは入力をマイクロコントローラ1011に送る。
【０１０６】
ホストから結合モジュールに送られたコードにしたがって、マイクロコントローラ1011は、図１７の機能1052において、ホストＣＰＵに対してメモリ1031への完全なアクセスを許容し、機能1058において、受信されたコード（またはまったく一致しないコード）により規定される、何らかのレベルの限定されたアクセスを許容する。
【０１０７】
μＰＤＡメモリ1013への部分的または直接的なアクセスを許容するアクセスプロトコルおよび処理手順は、バスマスター技術のような、技術的に比較的よく知られた処理手順であり、ここでは詳細に再現する必要はない。コードの簡単な比較に加えて、μＰＤＡとホスト間の通信におけるセキュリティの完全性を改善するために組込むことができる他の技術がある。例えば、ＥＥＰＲＯＭや他の不揮発性情報源の記憶能力の限界内で、実行可能なコードや、他の情報源からの実行可能なコードとともに使用されるコードキーや、メモリ位置を再配置する比較的簡単なマップ等も、搭載ＲＡＭ1068にアップロードされるので、それぞれのμＰＤＡは、正にユニークな装置である。
【０１０８】
先に紹介した通信ルーチンの一部として、本発明の一つの観点において提供される付加的でユニークな特徴がある。そのような特徴の一つは、すべてのメモリシステムへの直接的なバスアクセスを有するホストシステムの制御の下、両方のコンピュータ中における現在のファイルと新しいファイルの自動的な更新処理および相互参照処理である。自動更新処理には、クロック識別特性のみによる自動更新処理や、転送前の新しいファイルのフラグ処理や、新しいもののために古いものを廃棄する前にファイルの古いのと新しいのとの両方のバージョンをユーザが再検討できるようにする編集手段のような、さまざまな選択肢がある。サテライトとホストとの間におけるこのファイルの自動的または半自動的な更新処理は、長年の問題を取扱う。更新処理ルーチンは、古いファイルを保存するために、バックアップを選択肢として組込んでもよい。
【０１０９】
ホスト／μＰＤＡ通信における他の有用な特徴は、μＰＤＡへダウンロードして、すでに存在している実行可能なルーチンを置換または補完するために、ユーザに、実行可能なプログラムファイルの一群を選択させて、それを混合したものを構成させる手段である。ユーザは、幅広いさまざまな予期される仕事環境の間でμＰＤＡの便利な適用範囲を構成するバッチファイルとしてダウンロードするための、さまざまな異なるプログラムリストを持つことができる。
【０１１０】
データベース、スプレッドシート、書類、通貨交換のようなトラベルファイル、ファックス処理や他の通信プログラム、タイムクロック、アドレスおよび電話の記録等のようなアプリケーションは、ユーザの好ましいアプリケーションのカスタマイズされたリストを構成する。
【０１１１】
他の実施形態では、結合されていないμＰＤＡは、選択的な拡張バス1040（図１３）を介して、データを直接的にホストに転送することができる。自分のホスト（ノートブックやデスクトップ）コンピュータ上でＰＣＭＣＩＡインターフェイスへのアクセスを持たないμＰＤＡユーザのような特別な場合には、拡張バスインターフェイスを介して、シリアルポートのようなホスト上の補助ポートを通じてホストに接続することができる。この場合でも、μＰＤＡはホストからパスワードを要求し、受信されたパスワードにしたがって、その搭載メモリへのアクセスを制御する。
【０１１２】
μＰＤＡがホストにより支配されている間に、選択的な拡張インターフェイスをいくつかの実施形態で使用してもよく、この場合ホストは、μＰＤＡのバス構造を通してデータを効率的に送る。
【０１１３】
ソフトウェア自動販売機：
本発明の他の観点において、非常に大きな電子的記憶能力を有するソフトウェア自動販売機が提供され、このソフトウェア自動販売機では、μＰＤＡユーザが、モジュールを結合させて、μＰＤＡ環境に適合するソフトウェアルーチンを購入し、ダウンロードすることができる。
【０１１４】
図１８は、μＰＤＡ用の結合差込み口1063、クレジットカードスロット1065、紙幣スロット1067を有するこのような自動販売機1061の斜視図である。表示装置1069は、表示装置の両側に沿ったボタン1071のような選択ボタンとともに、ソフトウェアを検討して、自動販売機から購入するためのユーザインターフェイスを提供する。別の実施形態では、表示装置は、接触スクリーンを有していてもよく、実施形態によっては、さらに大きなスケールにおいてμＰＤＡＩ／Ｏ領域をエミュレートしてもよい。
【０１１５】
動作において、この実施形態では、ユーザは、売り物のソフトウェアを検討し、単に自分のμＰＤＡ装置を自動販売機に結合させて、表示装置1069上のメニューから選択するだけである。メニューにより、ユーザがすべての購入可能なアプリケーションを拾い見し、前に入力されているデータの新しいアプリケーションをリスト表示させることができる。ユーザはあるアプリケーションを選択し、少なくともシミュレーションでそれらを試し、その後に、購入するアプリケーションを選択することできる。
【０１１６】
適当なアプリケーションの識別や支払いのようなすべての要求に一旦一致すると、自動販売機は、μＰＤＡのメモリに、または、ユーザか自動販売機により提供されるフロッピーディスクに、選択されたアプリケーションをコピーする。この場合、自動販売機内にフロッピーディスクドライブ1073や、ディスクドライブで使用するために顧客に対してフォーマット済みフロッピーを販売するポート1075もある。このモードは、ユーザのμＰＤＡが希望するソフトウェアを受信するための容量を越えてロードされる場合や、単にユーザが自己のホストコンピュータにより自分自身でソフトウェアを混合させたい場合に有益である。
【０１１７】
新しいファイルやデータをインストールする前に、１つ以上のフロッピーディスクに、すべてのまたは選択した自分のファイルを読み出してコピーするように、ユーザが自動販売機に命令できるように、バックアップの選択肢を設けてもよい。
【０１１８】
既に説明したように、それぞれのユーザのμＰＤＡは、シリアル番号や他のコードによりμＰＤＡを一意的に識別する、ＥＥＰＲＯＭや他の記憶装置を含んでいるので、この実施形態では、自動販売機は、いくつかのモードの一つで、ソフトウェアを提供するように構成することができる。
【０１１９】
ユーザは、非常にわずかな費用でアプリケーションのデモコピーを購入することができる。このデモコピーはアプリケーションの完全な能力を提供するものではないが、購入前にアプリケーションをテストして慣れ親しむ機会をユーザに与える。また、ロードされるμＰＤＡのＩＤキーに適合し、そのμＰＤＡ上においてのみ動作可能な同じアプリケーションのバージョンを、ユーザが購入することもできる。他の実施形態では、ソフトウェアは、有鍵μＰＤＡの一群間で転送可能であるか、または、制限された回数だけ「開鍵」する能力を備えている。これらの場合、アプリケーションは、開鍵バージョンよりも安価で販売される。開鍵バージョンは、任意のμＰＤＡおよび／またはホスト／μＰＤＡシステム上で動作する。開鍵バージョンに対するより高い価格は、販売されたアプリケーションの未承認者による共有の可能性を補償する。
【０１２０】
自動販売機は、ソフトウェア自動販売機に結合されたμＰＤＡ上、または一群のμＰＤＡ上でのみ動作するようにカスタマイズされた有鍵バージョンを提供することもできる。それぞれのμＰＤＡの独立した一意の性質から、この有鍵バージョンは可能であり、このμＰＤＡは最低限、一意のシリアル番号を有しており、既に説明したような他のセキュリティプログラミングを備えていてもよい。このことにより、アプリケーションが販売された特定のモジュール上でのみ動作するアプリケーションのカスタマイズされたコピーを、自動販売機が準備してダウンロードできる。
【０１２１】
当業者に明らかなように、これらユニークなものを実行できる多数の異なる手段がある。自動販売機のメモリ設備に記憶されている標準バージョンは、例えば、編集におけるキーとして、結合または識別されたμＰＤＡからの一意のコードを使用して、ダウンロード処理している時に再編集できるので、実行している間に命令を順序付けるために、同じ一意のキーを使用することによって、特定のμＰＤＡのみがプログラムを実行することができる。アプリケーションをスクランブル処理またはカスタマイズ処理するためのキーは、μＰＤＡ中に一意的に記憶されている他のコードおよび／または実行可能なコードシーケンスを含んでいてもよい。
【０１２２】
自動販売機に関係するさらに別の観点において、ユーザ用のハードコピーマニュアルをプリントするプリンタ出力口1077がある。もちろん、販売されるソフトウェアがμＰＤＡに対する特定のものである必要性はない。アプリケーションは、他の種類のマシーンに対して販売されてもよく、μＰＤＡのメモリ中に入れて、またはフロッピーディスク等によって運んでもよい。この実施形態では、μＰＤＡユーザでない者も、ソフトウェアの幅広い各種詰め合わせを獲得することができる。
【０１２３】
ソフトウェア自動販売機は、飛行場、駅舎、コンベンションセンタ、ホテルのようなロケーションにおいて、選択的な情報表示センタとしても機能する。μＰＤＡを挿入した時、ユーザは、直接的にインターフェイスし、これらに限定されるものではないが、地域的、全国的、世界的なニュース；株式相場および金融リポート；天気；輸送機関スケジュール；道路地図；言語翻訳；通貨交換アプリケーション；Ｅメールや他の直接的なオンラインサービスを含む現在の情報をアップロードすることができる。
【０１２４】
カスタマイズされた自動販売機は、ビジネス旅行者に適合するようにされ、適切な情報への迅速なアクセスを可能にし、Ｅメールを通じて送信するために、ユーザがファイルをダウンロードできるようにする。本発明の他の観点において、自動販売機は相互にリンクされており、関連した自動販売機の位置する場所を旅行している仲間に、ユーザがメッセージ送信できるようにする。このような専用μＰＤＡのＥメールは、特定のμＰＤＡが結合された時に、その特定のμＰＤＡに直ちにダウンロードされる。送り手は、識別標識として仲間のμＰＤＡの一意の符号化キーか、Ｅメール用の他の何らかの専用識別手段を持っている。
【０１２５】
他の実施形態では、それぞれの仕事仲間が飛行場に到着した時に、彼等のμＰＤＡに選択的にインストールされている（示されていない）赤外線インターフェイスを通じて、彼等はその位置にあるカスタム自動販売機を刺激する。カスタム自動販売機にも赤外線通信のための装備がなされており、信号を受信して、待ち状態の任意のメッセージを送信するか、または受信する。
【０１２６】
拡張表示装置：
図１９は、本発明の観点にしたがった拡張Ｉ／Ｏインターフェイス装置1079の平面図である。約５インチの対角線長を有するインターフェイス装置1079は、接触感応入力スクリーンにより少なくとも部分的に覆われているコンビネーションＬＣＤ表示装置を含んでおり、μＰＤＡ中と非常に似た方法でＩ／Ｏ領域1080を提供している。４つの結合差込み口1081,1083,1085および1087は、この実施形態では、インターフェイス装置1079の左右の端に設けられており、ＰＣＭＣＩＡのタイプＩＩモジュール用に構成されている。これらの差込み口の１つは、本発明にしたがったμＰＤＡを結合させるために使用され、他の３つは、機能的なＰＣＭＣＩＡモジュールを結合させることにより、より大型のＣＰＵ、追加メモリ、バッテリ電源、モデム等のような周辺機器を提供する。
【０１２７】
インターフェイス装置1079は、本発明にしたがったμＰＤＡを含んでいる結合ＰＣＭＣＩＡ装置を通じて、特殊コンピュータを組立てるための骨組みである。μＰＤＡが他の形状因子をとる他の実施形態では、結合差込み口はそれにしたがって適合される。
【０１２８】
この実施形態における結合μＰＤＡは、Ｉ／Ｏ領域1080にそのＩ／Ｏ表示を生成するように構成される。μＰＤＡ上のサムホイールは、結合されている時にアクセス可能であり、この場合、独立モードで既に説明したように機能する。他の観点では、拡張表示装置は再構成された出力を有しており、この再構成された出力は、接触スクリーン単独、および／または追加ハードウェア選択ボタン、および／または専用バスポートや結合μＰＤＡの拡張ポートを通じて、拡張表示装置に接続されている標準キーボードからのデータをユーザが操作できるようにする。別の実施形態では、拡張表示装置は、専用マウスポートおよび／または専用サムホイールを備えている。
【０１２９】
さらに別の実施形態では、インターフェイス装置1079は、安価で置換可能な普通のバッテリおよび／または再充電バッテリを備えている。また他の観点では、インターフェイス装置1079は、２つ以上の独立したμＰＤＡを結合し、相互に開鍵されたファイルを操作することができる制御ルーチンにしたがって、それらのμＰＤＡ間でデータファイルの相互参照をすることができる。さらにまた、インターフェイス装置1079は、専用の標準的なまたは小形化されたキーボード上で容易に見ることができるように配置および構造的に支持されて、入力装置としてのキーボードに接続される。そして、キーボードは自動的に入力装置として機能する。
【０１３０】
μＰＤＡ用のインターフェイス装置1079は、ポケットブックやブリーフケースにすべり込ませることができる程度に十分小さくコンパクトで、非常に携帯性に富んでいるが、非常に強力なコンピュータを提供する。
【０１３１】
マイクロフォン／ボイスノート：
図２０は、Ｉ／Ｏインターフェイス1116、拡張ポート1120、ホストインターフェイスコネクタ1114を備えたμＰＤＡ1110の平面図である。μＰＤＡ1110は、前に説明したすべての特徴と付加的なマイクロフォン1088を備えている。この実施形態では、マイクロフォンからのアナログ入力をデジタル音声記録に変換するために、μＰＤＡ中の制御ルーチンは、線形予測コーディング（ＬＰＣ）方法を使用する。この方法は、最小のメモリしか使用しないが、認識できる限度内において人間の声のようなオーディオ入力を再生することができる。
【０１３２】
別の実施形態では、よりよい品質の音声記録用に、アナログ信号を分離し、より忠実なデジタル再生を合成するために、２ステップ積分器が使用される。
【０１３３】
このように構成されたμＰＤＡにより、ユーザのボイスノートを記録し、処理のために後でホストにアップロードすることができる。将来性ある実施形態において、デジタル信号は、テキストに変換されるか、またはネットワーク上でボイスメールとして送信される。さらに別の実施形態では、編集のために、スピーカとともにマイクロフォンが一体化される。
【０１３４】
セルラ電話インターフェイス：
図２１は、本発明の実施形態にしたがった専用セルラ電話1045に結合されたμＰＤＡ1010の斜視図である。電話1045は、本発明にしたがったμＰＤＡ用の結合ポート1049を備えている。この実施形態では、ポート1049は電話1045の一側面上にあり、結合後にμＰＤＡのＩ／Ｏインターフェイス1016にアクセスするための窓1051がある。結合されたμＰＤＡにより、μＰＤＡのすべてのソフトウェアおよびメモリを電話が利用可能となり、ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェイス1016により電話を操作することができる。
【０１３５】
本発明のこの観点では、セルラ電話の使用を拡張するために、ユニークな制御ルーチンおよび表示構成が提供される。例えば、電話番号、関連するクレジットカード番号、アクセスコード等のユーザコレクションのすべてが容易に利用可能であり、素早くそして便利にアクセスして使用することができる。一つの観点において、簡単な入力装置が選択のためにアルファベット文字を表示し、一旦文字が選択されると、呼出されるかもしれない当事者の部分的なリストが表示される。入力装置に触れることにより、またはμＰＤＡのサムホイールを使用することにより、リストをスクロールさせることができ、強調されているエントリを選択することができる。電話番号が表示されることは要求されない。
【０１３６】
呼ばれるべき人が一旦選択されると、この目的のためにμＰＤＡのメモリに記憶されている必要なクレジットカード情報を含めて、μＰＤＡはその通話のためにダイヤルする。
【０１３７】
別の実施形態では、通話の時間が計られてタイムスタンプが付けられ、通話中および通話後にノートするために、エリアとともに、総合記録が記録される。
【０１３８】
他の実施形態では、会話がデジタル的に記録され、後に処理するためにファイルされる。将来性ある実施形態は、ホストあるいはセルラ電話1045内に音声圧縮プログラムを含む。例えば、ボイスメールシステムに分配されるべきメッセージのような圧縮ボイスファイルは、μＰＤＡへダウンロードされるか、またはセルラ電話内部のより大きなメモリフォーマットに伝えられる。その後、μＰＤＡは、ホストまたは、コネクタ部1020において選択的な拡張バス1040（図１６）取付けられた専用モデムを通じてファイルを送る。
【０１３９】
この特定の実施形態では、セルラ電話は、デジタル伝送用のバスポートを備えている。この場合、信号を伸長し、個々のメッセージを分配するために、伝送の受信端においても、ボイスシステム制御ルーチンとともに圧縮アルゴリズムが確立される。
【０１４０】
別の実施形態では、ボイスメッセージが無線形式でセルラ電話から圧縮されていないデジタル合成形態で送られ、それらを自動的に、またはそれぞれ個々のメッセージの前に個々のボイスメールシステムを手動的に刺激することにより半自動的に、専用受信ホストへ分配する。無線伝送の他の観点において、図２０のようなマイクロフォン／ボイスノートμＰＤＡは、セルラ電話インターフェイスに結合された後に、前に記憶されていたボイスノートを送る。
【０１４１】
欧州やアジアでは、電話システムはＣＴ２として知られている用法であり、デジタル標準規格で動作しており、適合セルラ電話を持っている人が単にサブステーションの活動エリア内に入ることにより、適合セルラ電話を持っている人がステーションにアクセスすることができるようなローカルサブステーションを含んでいる。本発明の一つの観点では、ＣＴ２電話機には、μＰＤＡ用の結合差込み口が設けられ、μＰＤＡとともに機能するように構成される。本発明のさらに別の観点では、他のデジタル電話システムに適用可能なＣＴ２電話システムにおいて、ＣＴ２電話システム上で伝送する前にメッセージをデジタル的に圧縮するために、上記に開示されたような圧縮ユーティリティが設けられる。
【０１４２】
専用圧縮アルゴリズムは、現在のＣＴ２技術を使用して、１０分のボイスメッセージを１分に圧縮できると大まかに推定される。これは、電話使用料金をかなり節約する。この観点では、受信ステーションにおいて適合する伸長設備が必要であり、ＣＴ２や他のデジタル伝送用の標準μＰＤＡボイスメールシステムに組込まれることが望ましい。
【０１４３】
別の実施形態では、図２０に示されているようなマイクロフォン／ボイスノートμＰＤＡが、圧縮または伸長されたデジタルボイスノートを運べるようにするために、制御ルーチンが提供される。ＣＴ２適合μＰＤＡセルラ電話に結合された場合、この実施形態におけるμＰＤＡは、圧縮形態でデジタルボイスノートを送信することができる。
【０１４４】
スピーカ／ページャー：
図２２は、本発明の実施形態にしたがった、マイクロフォン／スピーカ領域1090とページャーインターフェイス1092を備えたμＰＤＡ1210の平面図である。このμＰＤＡは、標準ページャーとして機能する能力を備えており、インストールされているページャーインターフェイス1092でページャー信号をピックアップし、マイクロフォン／スピーカ1090を通してユーザに注意を喚起する。一旦、信号が受信されると、図２１に示されているような適合セルラ電話にμＰＤＡ1210を結合させることができ、μＰＤＡは呼出人の電話番号を自動的にダイヤルする。他のすべての観点は、セルラ電話の結合モードで説明されたのと同じである。
【０１４５】
他の実施形態では、ＤＴＭＦトーンを発生するようにスピーカ／ページャーμＰＤＡを刺激することができる。ＤＴＭＦトーンは呼出人の電話番号から発生される。
【０１４６】
スピーカ／ページャーμＰＤＡは、その搭載メモリにページャー要求を記憶することができる。スピーカ／ページャーμＰＤＡは、時間および日付スタンプ、もし知れているのであれば呼出人の識別、他の関連情報を含むすべてのページャー要求を、Ｉ／Ｏインターフェイス1216に表示することができる。この特定の実施形態では、ユーザは、ページを受信し、スピーカ／マイクロフォン1090を通してμＰＤＡ上のデジタルボイスノートで直ちに応答し、その後、専用μＰＤＡ適合セルラ電話機か通常の電話機からその応答を送ることができる。
【０１４７】
無線赤外線インターフェイス：
図２３は、本発明の実施形態にしたがった、ＩＲインターフェイス1094を備えたμＰＤＡ1310の平面図である。この実施形態では、遠隔制御を行うために、μＰＤＡは、自宅またはオフィスにある通常の器具のアレイと通信することができる。器具に対する一意的な信号が、学習／受信モードでμＰＤＡにプログラムされ、ユーザパスワードの保護の下でファイルされる。一旦、正しいパスワードが入力されると、アイコン表示メニューが、ユーザフレンドリー形式でＩ／Ｏ領域1316に表示される。マスタールーチンは、最初に、どの装置にアクセスするのかをユーザに照会する。例えば、住宅向きのアプリケーションにおいて、オーバーヘッドガレージドア、セキュリティシステム、自動ゲート、ＶＣＲ、テレビ、ステレオのようなものに対して、アイコンが表示される。
【０１４８】
本発明の他の観点では、ホストコンピュータや周辺インターフェイスのような受信ステーションは、近くのμＰＤＡからの直接的なデータを赤外線インターフェイスで通信するＩＲ能力を備えている。別の実施形態では、μＰＤＡは、セルラネットワークとインターフェイスし、無線モデムとして機能する。
【０１４９】
・周辺機器
μＰＤＡは、拡張ポート1020を通じて、さまざまな周辺付属装置用のプラットフォームとして機能する（図１１（Ｂ）およびその他の図）。周辺機器に取付けられた時、拡張ポート1020内の専用ピンがマイクロコントローラ1011に信号を送り、周辺ブートストラップアプリケーションが実行される。その後、周辺機器またはμＰＤＡのメモリに存在するインターフェイス処理制御ルーチンが実行され、リンク処理が完了した後、μＰＤＡのＩ／Ｏインターフェイスが関連したメニュー駆動選択肢を表示する。
【０１５０】
スキャナ：
図２４は、本発明の実施形態にしたがった、スキャナ付属装置1055を備えたμＰＤＡ1010の平面図である。スキャナ付属装置はμＰＤＡに組付けられ、拡張ポート1020を通じて電気的な接続を行う。この実施形態では、μＰＤＡに確実に取付けるために、スキャナの物理的なインターフェイスが形成される。スキャナ付属装置1055は、ローラホイール1057や他の変換センサを備えており、これはμＰＤＡのホイール1018とインターフェイスし、動作において、結果として得られる手持型スキャナ用に変換感知処理を行う。他の観点において、スキャナ付属装置1055は、拡張ポート1020を通して適当な信号を送信する変換装置を備えている。スキャナバーは下側にあり、光発生に必要な余分な電力を供給するために、スキャナ付属装置内に１つ以上のバッテリ1059が備えられている。
【０１５１】
本発明のスキャナの観点において、異なる幅Ｄ２のスキャナ付属装置1055が異なる目的のために提供される。バーは、μＰＤＡよりも広くないか、または、米国のレターサイズの書類または国際的なＡ４紙の書類の全幅を走査するために、８インチ以上の幅である。ユニークな制御ルーチンが走査のためにμＰＤＡのＩ／Ｏ領域1016上に動作情報を表示し、スキャナバーの幅のようなさまざまな選択肢を設定するユーザインターフェイスの提供し、走査結果が送られる時にμＰＤＡメモリ中に生成されるファイル用の識別を提供する。μＰＤＡメモリ中に記憶される走査データは、μＰＤＡが結合された時に、ホストインターフェイス1014を通してホストに素早く転送される。処理を自動化するためにユニークなルーチンが提供されるので、ユーザは、ファイルを検索して、すべての転送プロセスを開始させる必要がない。
【０１５２】
ファクシミリオプション：
図２５は、本発明の実施形態にしたがって取付けられたファックスモデムモジュール1089を備えたμＰＤＡの平面図である。拡張バスインターフェイス1020にインターフェイスしているファックスモデム1089により、通常の電話回線を通じてのμＰＤＡへのファックスおよび電気通信能力が提供される。ファックスモデムは、拡張バスのバス状態からファックスプロトコルに変換するための内部回路と、電話プラグインターフェイス1091とを備えている。他の観点では、ホストとμＰＤＡのデータファイルの両方のファックス処理およびファイル転送を提供するために、μＰＤＡをホスト中に結合し、ファックスモデム1089と組み合わせて使用することができる。この場合では、ファックスモデムルーチンがホストモニタ上に表示される。
【０１５３】
プリンタ：
図２６は、本発明の実施形態にしたがったセントロニクスアダプタインターフェイスを備えたμＰＤＡの平面図である。プリンタコネクタ1093は、ケーブル1097を通して、コネクタ1095により拡張インターフェイス1020に係合される。変換能力はコネクタ1093内の回路に存在しており、これは、プリンタ上の標準ポートに係合させるために、セントロニクスコネクタとして物理的に構成されている。
【０１５４】
バーコードリーダおよびデータ獲得周辺機器：
図２７は、本発明の実施形態にしたがった、バーコードリーダおよびデータ獲得周辺機器1100に結合されたμＰＤＡ1010の斜視図である。μＰＤＡ1010は、結合差込み口1149に結合されている。Ｉ／Ｏインターフェイス1016は、特化されたデータ獲得アプリケーションにしたがって、開口1147を通して情報を表示する。この特定の実施形態において、周辺機器1100は、ＩＲインターフェイス1094、マイクロフォン1103、（示されていない）スキャナポート1101、バッテリパック1105、接触感応アレイとして実現されている数値キーパッド1096を備えている。
【０１５５】
アプリケーションルーチンは、データ獲得周辺機器が例えば移動在庫管理装置として動作できるようにする。ユーザは、スキャナ1101でバーコードラベルを走査し、キーパッド1096やマイクロフォン1103を通した音声入力により総数のような情報を入力することができる。周辺機器1100のアプリケーションは極めて特化されるので、限定された音声認識システムが必要とされるだけである。音声認識システムは、同様にマスターアプリケーション内の他のコマンドルーチンを刺激する。
【０１５６】
在庫が集められる時に、データベースが表示され、開口1147内のＩ／Ｏ領域1016を通して直接的に操作することができ、または、ＩＲインターフェイス1094を通して近いホストに、迅速に情報をダウンロードすることができる。
【０１５７】
頻繁なデータ送信の代わりに、周辺機器1100中の補助的なオプションメモリ位置にデータを記憶させてもよい。
【０１５８】
他の観点において、データ獲得周辺機器は、帯記録紙記録装置のような監視装置のアナログ出力にインターフェイスされ、入ってくるアナログ信号をデジタル化して記憶してもよい。
【０１５９】
太陽電池充電器：
図２８は、本発明の実施形態にしたがった太陽電池充電器パネル1098を備えた、Ｉ／Ｏインターフェイスの反対側のμＰＤＡ1010の斜視図である。μＰＤＡ1010が太陽光のような強い光の中にある時に、太陽電池充電器が太陽エネルギを吸収して、μＰＤＡ内部のバッテリ1015を再充電するためにこの太陽エネルギを電気に変換するように、パネル1098は配置される。太陽電池充電器1098は、μＰＤＡの回路に恒久的に配線されるか、他の手段により取付けられており、専用電気ポートまたは拡張ポートに接続される。μＰＤＡが結合ポートに完全に結合してパネルが正しい位置になるように、太陽電池充電器が配置される。他の観点において、μＰＤＡを結合する前に、取り外し可能な太陽電池充電器がプラグから外され、その後、取り外し可能な充電器がより大きな表面領域となる。
【０１６０】
ゲーム／カンファレンスセンタ：
図２９は、いくつかのμＰＤＡ装置（1037,1039,1041および1043）を互いに接続して、１人以上のμＰＤＡユーザによる競争または相互対話型ゲームを可能にするための、本発明の観点にしたがったゲームセンタ装置1033を大規模に表現したものである。この特定の実施形態では、ゲームセンタ装置1033は８０４８６ＣＰＵにより制御される。コネクタ1035のようなコネクタを通じて、各μＰＤＡの拡張バスかホストインターフェイスを介するケーブル接続により、μＰＤＡはセンタ装置に接続される。図面は４つのコネクタを示しているが、２つでもよく、２つ以上の任意の都合のよい数でよい。
【０１６１】
本発明の別の観点として、ゲームセンタ装置は、多数のμＰＤＡが情報を交換するカンファレンスセンタ装置として機能してもよい。この方法では、例えば、センタ装置1033に記憶されている実行可能なカスタムルーチンを通して、管理者は多数のセールスマンのμＰＤＡを更新することができる。更新はこれに限定されるものではないが、商品データベース、スプレッドシート、価格シート、仕事の割当て、顧客プロフィール、アドレス帳、電話帳、旅程、会議中の他の関連ビジネス情報を含む。
【０１６２】
標準キーボード：
図３０は、拡張ポート1020を通して、コードおよびコネクタ1153によりμＰＤＡ1010に接続されるキーボード1151の斜視図である。この例では、キーボードは、フルサイズの標準キーアレイ、搭載コントローラ、μＰＤＡと通信するためのインターフェイスを備えた機械的キーボードである。他の実施形態では、キーボードは、米国特許５，２２０，５２１号に教示されているような、２層で柔軟性に富むロールアップキーボードを含む、他の多くの形態をとってもよい。
【０１６３】
キーボードに加えて、書込みタブレット等のような他の入力装置等も、拡張ポート1020を通してμＰＤＡにインターフェイスさせてもよい。
【０１６４】
有用な機能のためにμＰＤＡの異なる実施形態を結合させる非常に多くの付加的な方法がある。例えば、スキャナ1055に取付けられたＩＲ装備μＰＤＡが、ほぼ実時間でホストコンピュータに大きな図形ファイルを転送することができる。ファイルがテキストの場合、光学文字読取り（ＯＣＲ）アプリケーションを通して、ホストはさらにファイルを自動的に処理し、大幅に減少されたＡＳＣＩＩファイルをμＰＤＡに送り返す。既に論じたように、μＰＤＡのファミリー装置は、多くのアプリケーションのためにホストコンピュータシステムによりバス支配される能力を有するとともに、ソフトウェアセキュリティおよび分配のプロトコルを確立する。
【０１６５】
モジュール式コンピュータの観点：
結合差込み口を備えたコンピュータは、本発明の技術的範囲内において多数の別の形態をとり得る。例えば、本発明にしたがったスマートフォンシステムのコンピュータ部分は、スマートフォンが取付けられるデスクトップ装置の外形をとってもよい（図４、図５および図７）。コンピュータ部分は、１つ以上の結合差込み口を有する、ラップトップやノートブックやパームトップコンピュータのような携帯型コンピュータの形態をとってもよい。この場合には、スマートフォン回路（図４および図７）はコンピュータのケース内に統合され、ＤＳＰモジュールとインテリジェントμＰＤＡモジュールは１つ以上の結合差込み口に結合される。別の実施形態では、スマートフォンの要素は、コンピュータに結合可能なμＰＤＡ機能モジュールの一部であってもよい。
【０１６６】
以下の開示は、機能モジュールを受け入れる結合差込み口を有するさまざまな携帯型コンピュータの概念を教示している。
【０１６７】
コンピュータアーキテクチャーの一般的な説明：
図３１（Ａ）は、本発明にしたがったノートブックコンピュータの骨組2011の斜視図である。骨組2011は、後部ハウジング2013、閉じて図示されているチルトアップ平面パネル表示装置2015、キーボード2017および機能モジュールを差込むための複数のモジュール差込み口を含む。後部ハウジング2013は、幅広いさまざまな規格の電気入力をコンピュータに要求されている形に変換する電源装置を含む。例えば、１２０Ｖ、６０Ｈｚの交流電流である標準的な家庭コンセントに接続するためのポート（図示せず）がある。電源装置は、入力をコンピュータバスおよび機能モジュールにより必要とされるような出力に変換する。直流６Ｖ、直流１２Ｖ、直流９Ｖ用およびその他用の入力ポートもあり、本発明の一実施形態の電源装置は、サンプリングすることにより入力特性を見分け、そして入力を使用するために適当な実装回路に切り換えることが可能である。
【０１６８】
図３１（Ａ）に示されている実施形態では、４つのモジュール差込み口2019、2021、2023および2025が骨組の一方の側面に示されている。示されているモジュール差込み口の反対側である骨組のもう一方の側面には、さらに４つのモジュール差込み口がある。さらに多くのまたはさらに少ないモジュール差込み口であってもよいが、８つが便利であり、小さく簡単な状態であるとの要求の下ではバランスがよく、適切な多機能性も有する。
【０１６９】
図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）の矢印３１Ｂ−３１Ｂ方向における図３１のノートブックコンピュータの骨組の端面図である。各モジュール差込み口は、差込み口2019のレール2027、2029のような一組のガイド・位置決めレールを備えている。レールはモジュール差込み口に挿入された機能モジュールを位置決めし、ガイドする。セット中の各レールは、モジュールが差込み口に完全に挿入された時に、モジュールを留めておくための戻止め2031のような戻止めを備えている。各差込み口は、差込み口2019中のコネクタ2033のようなコネクタも備えている。このコネクタは、差込み口に挿入された機能モジュール上の組み合わせコネクタに結合させるためのものである。ガイドレール、戻止めおよび結合が実現できる多くの均等な方法があることは、当該技術分野の通常の知識を有する者に明らかである。
【０１７０】
図３２は、図３１（Ｂ）の断面線３２−３２に沿ったモジュール差込み口のちょうど真上の平面断面図である。差込み口2019、2021、2023および2025が断面図の一方の側面に、そして差込み口2035、2037、2039および2041が反対の側面に示されている。プリント回路基板構造2057が、枠2059の中心から実質的に垂直に下がった位置に止められている。コネクタ2033、2043、2045、2047、2049、2051、2053および2055が、プリント回路基板構造に接続されており、それぞれの差込み口部分に向けて外向きにそれらのピン構造を現している。いま説明している実施形態においては、内部コネクタは雄コネクタであるが、これは本発明の要求するところではない。
【０１７１】
図３１（Ａ）においても示されているように、各モジュール差込み口は、モジュール差込み口の高さのほぼ中点において垂直に位置している一組の対向したレールを備えている。レール2027および2029はモジュール差込み口2019に役立ち、同様なレールが他のモジュール差込み口のそれぞれに位置している。
【０１７２】
図３３は、骨組2011のモジュール差込み口2025と整列している本発明にしたがった機能モジュール2061の斜視図である。モジュール2061は、モジュール2061が差込み口2025に挿入された時にレール2067および2069とかみ合うようにするために、対向する側面上にガイド2063および2065を含んでいる。モジュールは、モジュールが完全に挿入された時にガイドレール2067および2069中の戻止めとかみ合うようにするために、２つのスプリング付き戻止めレバー（レバー2073が示されている）を有する。戻止め2071は図３３のレール2067に示されている。
【０１７３】
各モジュール差込み口は、モジュールが全挿入に近付いたときに機能モジュールによってかみ合わせられる圧縮スプリングメカニズムを備えており、戻止めレバーが戻止めとかみ合わさった時、モジュールには外向きの力が働く。メカニズム2075（図３２）は典型例である。モジュールを挿入するためには、モジュールのガイドをガイドレールと整列し、戻止めがかみ合わさるまでモジュールをモジュール差込み口へ押込む。モジュールの前面2077上のボタン2079は、モジュールの戻止めレールを引っ込ませるためのものであり、フロッピーディスクドライブでよくあるように、この場合スプリングメカニズムはモジュールをはじき出す。
【０１７４】
図３４は、機能モジュール2061の斜視図であり、前面2077の反対側の後面2081を示している。後面は、好ましい実施形態では、図３１（Ｂ）および図３２中のコネクタ2033のようなそれぞれさや状になっている差込み口に位置している雄コネクタと組み合わせるための、凹んだ雌コネクタソケット2083を含んでいる。第２の戻止めレバー2074は図３３の反対のレバー2073である。
【０１７５】
上記した実施形態では、また他の多くの実施形態では、本発明のノートブックコンピュータの骨組は、“差込み”機能モジュールのための上記したモジュール差込み口およびコネクタを備えた枠、電力供給装置、および他の周辺装置を含んでいる。骨組は、表示装置2015、キーボード2017、および後にノートバスと名付けられる内部バス構造も含む。ノートバスは、“ノートバス構造”と題されるセクションで、付加的に詳細が記載されている。
【０１７６】
図３３および図３４において、モジュール2061によって表されているような機能モジュールは、幅広いさまざまな異なる機能が可能である幅広いさまざまな異なる型で提供される。例えば、骨組2011は“実装”ＣＰＵ、バッテリ電源、またはシステムメモリを具備していない。これらの機能は、および他のすべての機能は、利用可能なモジュール差込み口のどれか１つまたは組み合わせに挿入される異なるモデルの機能モジュールによって提供される。挿入される他の種類の機能モジュールは、フロッピーディスクドライブ、ハードディスクドライブ、“フラッシュカード”メモリモジュール、ＬＡＮ・モデムのアダプタ、ファックスモジュール、特定の装置に適合したデータ獲得モジュールのような特製モジュール、およびさらに多くのものを含む。機能モジュールは、“機能モジュール”と題する以下のセクションでもさらに詳細に記載される。
【０１７７】
・電子的構成
図３５は、本発明にしたがったノートブックコンピュータの電子的アーキテクチャーを示すために接続されている、ノートブックコンピュータの骨組2011の内部要素を示すブロック図である。電源入力・変換装置2085は、後部ハウジング2013（図３１（Ａ））に囲まれており、電源入力用のポート2087を備えている。装置2085は入力状態を感知し、適当な回路を選択して、システムの他の要素に電力を供給するために必要な電圧に入力を変換する。変換装置からの出力は、データやアドレスのようなデジタル情報はもちろん電源のためのパスを含むノートバス2089に向けられる。
【０１７８】
幅広いさまざまな機能モジュールがあるので、上記に示し、以下にさらに詳細に記載するように、ノートバスでは１以上の電源線が一般的に必要である。例えば、本発明のノートブックコンピュータはハードディスクドライブを含み、これらのモジュールはそれ自身の“実装”電源を備えていないことが好ましい。ハードディスク用のモータドライブは、例えばＣＰＵが要求するのとは異なる電源（電圧および電流）を要求するので、ノートバスには大きさと電圧レベルが異なる並列電源線がある。典型的なノートバスは、例えば、複数の接地線はもちろんのこと、直流２４Ｖ、他に直流１２Ｖ、さらに他に直流５Ｖ線を備えていてもよい。
【０１７９】
ノートバス2089は、ビデオランダムアクセスメモリ（ＶＲＡＭ）を含み、表示装置15に電力を供給するとともに制御を行うビデオ表示制御装置2091に接続し、好ましい実施形態では、表示装置2015はアナログバス2093上のアナログ駆動線によって駆動される平面パネル表示装置である。ノートバス2089は、リンク2097を通してキーボード2017に電力を供給するとともにこれを制御するキーボードコントローラ2095にも接続する。キーボードコントローラ2095はキー入力を受け、ノートバス2089に伝送するためにその入力をデジタルデータに変換する。キーボードコントローラは、キーボードにまたは骨組2011に物理的に実装される。
【０１８０】
図３５に示されているように、ノートバス2089はコネクタ2033のようなコネクタを介して、差込み口2019のようなそれぞれのモジュール差込み口にも接続する。モジュール2061のような機能モジュールがモジュール差込み口に挿入された場合、機能モジュールの後部にある組み合わせコネクタはノートバスからのコネクタと組合わさり、そして機能モジュールの内部にある回路はノートバスに接続される。
【０１８１】
・ノートバス構造
ノートバスは上述されたように、電源およびデータパスから構成される。デジタル線は３２アドレスを伝送し、３２ビットワード長でデータを伝えることができる。ピン数とルート指定の複雑さを最小にするために、アドレスとデータは全体的なバス構造中の一組のトレース線に多重化される。当該技術分野の通常の知識を有するものは、このタイプのバスが少ないピン数すなわち圧縮バスとして当該技術分野で知られているものであることを認識するであろう。この種のバスでは、アドレスやデータ信号のような異なるタイプの信号が多重化によって信号パスを共有する。例えば、データ線の同じ組が、３２ビットアドレスと３２ビット長のデータワードの両方を伝送することに使用される。
【０１８２】
本発明のノートバスでは、インターラプト調停信号のようないくつかの制御信号もデータ線を共有する。（ノートバス中の電力供給アナログ線を除いて）ノートバスに対して使用できる典型例であるバスの典型例は、サン・マイクロシステムズにより実施された“Ｓバス”、デジタル・イクワイップメント・コーポレーションからの“ターボチャネル”バス、およびＩＥＥＥ−４８８規格と互換性があるバスである。
【０１８３】
ノートバスは、プロセッサ、メモリおよび周辺装置モジュールを内部接続するための高速バックプレーンバスである。ノートバスは、すべてのモジュール差込み口に、標準動作とスタンバイ電源供給電圧および電気接地も供給する。
【０１８４】
・機能モジュール
上記したように図３３および図３４は、本発明にしたがった機能モジュールの２つの異なる図である。また上述したように、機能モジュールは多くの異なる機能を有する。実際、別々の周辺装置、正電源およびＣＰＵモジュールに対する可能性と同じぐらい多くの異なる機能がある。個々の機能モジュールは各機能用に設けられており、各々場合において機能モジュールは、骨組2011に“差込む”ための差込み口、ガイドレールおよびコネクタと互換性のある物理的な大きさおよび形を備えている。
【０１８５】
機能モジュールの“前面”、モジュールが“差込まれた”時に（図３３の前面2077参照）外側にさらされる前面は、モジュールのタイプを特定する要素を備えている。例えば、ＣＰＵモジュールは前面に表示器や他の要素がなく、一方フロッピーディスクモジュールは典型的にフロッピーディスクを挿入する開口と、フロッピーディスクを解放し取り出すための“キー”またはボタンを備えている。
【０１８６】
本発明のユニークな特徴は、ノートブックコンピュータ用のＣＰＵがＣＰＵ機能モジュールとして装備されていることである。これにより、使用者がＣＰＵパワーを他のモジュールやノートブックコンピュータ用のアプリケーションに適合させる能力を持ち、さらに強力なＣＰＵにアップグレードすることが簡単になる。
【０１８７】
図３６は本発明にしたがったノートブックコンピュータの差込み口に差込まれたＣＰＵモジュール2099のブロック図である。この場合（図３２参照）、モジュールはコネクタ2033を有する差込み口2019に差込まれる。これはモジュールが骨組2011の任意の開口差込み口に差込まれてよいということの典型例である。コネクタ2033または他のモジュールコネクタに差込まれることによって、ＣＰＵモジュールの内部要素がノートバス2089に接続される。
【０１８８】
モジュール2099用の内部要素は、ＣＰＵ2103、状態変換器2105およびＲＡＭメモリ2113からなる。ＣＰＵ2103は技術的に使用可能な幅広いさまざまなＣＰＵ（ときにはＭＰＵとも称される）の中の任意のものである。例えば、インテル８０３８６や８０４８６モデル、ＭＩＰＳ、ＲＩＳＣ実行をするものや、その他の多くのものである。ＣＰＵ2103はパス2107を介して、状態変換器2105と情報のやりとりを行い、状態変換器2105はモジュール内部のバス2109を介してコネクタ2033と、したがってノートバス2089と情報のやりとりを行う。モジュールがバス2089に差込まれたときは、バス2109はバス2089の延長である。
【０１８９】
状態変換器2105は、ＣＰＵのコマンドや要求をノートバスと互換性のあるコマンドや要求に変換するように設計されているチップまたはチップセットである。ＣＰＵ2103は幅広いさまざまなＣＰＵの任意の１つのものであり、ノートバス2089は幅広いさまざまな圧縮バスの任意の１つのものであることは既に言及した。当該技術分野の通常の知識を有する者にとっては、ＣＰＵとノートバス間で変換を行う一層幅広いさまざまな状態変換器2105があるということは明らかである。状態変換器は、ＣＰＵとノートバスの可能性がある組み合わせのそれぞれに対して、理論的には異なる装置である。
【０１９０】
ＲＡＭメモリモジュール2113は、当該技術分野で知られているようにＰＣＢ上に実装されている通常のＲＡＭチップから構成されており、端部コネクタのようなプラグやコネクタインターフェースによって状態変換器2105と接続可能である。ＲＡＭモジュールをＣＰＵモジュールに“実装”する目的は、素早いメモリアクセスを提供するためである。このメモリアクセスは、ＲＡＭが他のモジュール差込み口の１つにおける別のモジュール内で使用可能となっているならば非常に遅くなる。他のモジュール差込み口におけるメモリはノートバス上にあり、バス競合や待ち状態を受けやすい。ＣＰＵモジュールに対するＲＡＭ装置の差込みの性質により、本発明のノートブックコンピュータ中のＣＰＵモジュールに備え付けられるべきメモリ量を異なるものとすることができる。
【０１９１】
上記したように、ノートバス2089は、さまざまな差込み口に差込まされたモジュール用の共有されたデータおよびアドレス線だけでなく、電源および接地接続から構成されている。したがって、パス2109および2107は、ＣＰＵ2103および変換器2105用の電源と接地線とから構成されている。
【０１９２】
もし例えば、ＣＰＵ2103がインテル８０４８６マイクロプロセッサであるならば、状態変換器2105は、８０４８６の状態装置をノートバスの状態装置に適合させるための変換器である。このノートバスは、バス2089用の上記したバスの任意の１つのもの、または他の圧縮バスである。特定の場合に対して変換器が実現される多くの均等な方法がある。生産者に、ＣＰＵに対する使用可能な設計情報やバス2089に対する同等な情報を与えると、変換器と要求されている接続を実施することは、過度の実験をしなくても当該技術分野の通常の知識を有する者の技術的範囲のこととなる。これは従来の技術である。ノートブックコンピュータ内のモジュール差込み口に差込むために、ＣＰＵを有するモジュール上に変換器を実現することは本発明にとって独自のことである。
【０１９３】
本発明では、状態変換器は、多くのＣＰＵと多くの異なる可能性があるバスとの間での変換を可能とする単一のチップセットあるいは回路セットで実現される。例えば、３つの異なるＣＰＵと３つの異なる圧縮バス間で変換をするために、必要な回路と情報で変換器を設計し構成する。状態変換器は、製造サイクルの都合のよい時間に、またはノートブックコンピュータを構成するためにモジュールを選択するときでさえ、利用可能な選択枝から１つのＣＰＵと１つのバスを選択するようにプログラム可能な、ハードウェアまたはソフトウェアである。
【０１９４】
ハードウェアのプログラム可能な変換器の例としては、変換器は、ＣＰＵとバスの組み合わせを選択する方法として製造の最終工程近くで、あるトレース線を切断することによって作られる。変換器は、実装のＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ装置によってプログラム可能である。ソフトウェアプログラム能力の例としては、変換器はマイクロプロセッサ技術とソフトウェアプログラムで実現できる。例えば、本発明にしたがったノートブックコンピュータに組込む前に、ＣＰＵモジュールを特別なプログラミング装置上のコネクタに差込み、所望するＣＰＵとバス間で変換をするための実装ソフトウェアを設定するためにあるコマンドを送ることができる。当該技術分野の通常の知識を有する者にとっては、変換器の構成には多くの実行可能な変形があるということは明らかである。
【０１９５】
図３７は、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータの差込み口に差込まれている電源モジュール2111を示している。電源モジュールの目的は、モジュール差込み口に差込まれている任意のモジュールを含んでいるコンピュータの電力供給源を提供することである。ノートブックコンピュータにおいて技術的に共通であるが、典型的には再充電可能であるバッテリが骨組2011内にあり、またバッテリは置換可能で、電源入力線87を介して再充電可能でもある。実装のバッテリパックの場合、電源パックよりもすべてのモジュール差込み口で使用できるという選択の自由がある。
【０１９６】
機能モジュールを持たない骨組2011は、コンピュータによって必要とされる電力特性に変換され、ノートバスの電源線に分配される入力線2087の１つに差込まれた電源以外に電源能力を持たないことが望ましい。携帯性のために、電源は典型的に１以上のモジュール差込み口に差込まれている１つ（またはそれ以上）の電源モジュール2111によって供給される。
【０１９７】
モジュール2111は、線2117を通じて（この場合例えば）コネクタ2033に、したがってノートバス2089に接続されているバッテリパック2101を備えている。ノートバスには異なる電圧および異なる電流能力で機能モジュールに電力を供給するいくつかの電源線があるので、電源モジュール2111を接続するためのノートバス内の電源線は、モジュールに電力を供給するための線とは同じでない。入力ポート2087に対して接続されているのと同様に入力として電源入力・変換装置2085に接続するコネクタのようなモジュール差込み口コネクタ上のピンへの別個の一組の電源線が代わりにある。
【０１９８】
図３７では、線2119および2121が電源モジュール2111を変換装置2085に接続し、電源モジュールからの電源入力は、電源入力線2087に対してなされるのと同じように、電力供給源として感知されて取扱われる。この電力は必要とされる電圧および電流能力に変換され、電力供給出力線上に出力されモジュール差込み口に戻される。図３７では、線2119が接地であり、矢印2123がモジュール差込み口へのデータ／アドレス、制御および電源出力線のすべてを表している。矢印2123により表されている線、そして線2119および2121はノートバス2089である。図３７には示されていないが、モジュール差込み口コネクタのそれぞれに対して線2119および線2121との接続がある。
【０１９９】
モジュール2111のような電源モジュールは、骨組2011のモジュール差込み口を通してノートバスに差込むために使用されるのと同じコネクタを使用して、ノートブックコンピュータからは分離した充電モジュール上のコネクタに差込まれ、本発明にしたがったモジュール式ノートブックコンピュータで後に使用するために再充電される。これによりユーザが使用の準備ができているスペアの電源モジュールを保持することができ、コンピュータ自体を充電装置に接続することなくモジュールを充電することができる。さらに電源モジュールを備えると、１以上の電源モジュールを用いることにより、使用者がノートブックコンピュータに対する携帯時間をいく分増やせることとなる。
【０２００】
図３８は、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータのモジュール差込み口に差込まれているフロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）モジュール2125を示している。モジュール2125は、本発明のノートブックコンピュータのモジュール差込み口に差込むことができるようにコネクタ2033と組み合わせることができるコネクタ、ガイド、および戻止めを備えたケース2130内に実装される通常の回路を備えた公称３．５インチディスク用の通常のＦＤＤ装置2129を含んでいる。ケースは、フロッピーディスクを挿入し取り出すための開口2131、フロッピーディスクを取り出すための取り出しボタン2133から構成されている。
【０２０１】
コントローラ2127は、線2126を通じて装置2129と、線2128を通じてコネクタ2033（したがってノートバス2089）と情報のやりとりをする。コントローラはコネクタ2033上の適当なピンから電力も得るが、これらのピンと線は示されていない。コントローラ2127は、ノートバスとＦＤＤ装置との間で変換をするためのＡＳＩＣチップまたはチップセットである。ＦＤＤ装置のデータ記憶規格とバス2089の特性を与えれば、実験をすることなくコントローラ2127を構成することは、当該技術分野の通常の知識を有する者の技術的範囲内のことである。
【０２０２】
図３９は、本発明の実施形態にしたがった骨組2011のモジュール差込み口内のバス2089に差込まれているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）モジュール2135を示している。ＨＤＤモジュール2135は、本発明にしたがったノートブックコンピュータに差込み互換性があるケース2137内に実装された通常のＨＤＤ装置2139から構成されている。上述したＦＤＤモジュールの場合と同じように、ノートバス2089とＨＤＤ装置間で変換をするためにコントローラ2141が設けられている。コントローラ2141は線2143を通じてＨＤＤ装置2139と、線2145を通じてコネクタ2033と情報のやりとりを行う。コネクタ2033は、ノートブックコンピュータ内のモジュールコネクタの任意の１つの典型例である。
【０２０３】
ＨＤＤ装置2139とノートバス2089との特性を与えれば、実験をすることなくコントローラ2141を実現することは、当該技術分野の通常の知識を有する者の技術的範囲内のことである。電源線の接続は示されていない。コントローラ2141を実現する場合、使用されるプロトコルがいくつかある。ひとつは技術的に知られているＳＴ５０６規格である。他のものは技術的に知られているＩＤＥ規格である。さらに別のものは発明者に知られているＥＩＤＥと呼ばれる拡張ＩＤＥであり、出願された別の特許出願の主題である。ＥＩＤＥプロトコルにおいては、連鎖的に接続され、付加的な選択番号で第２のＩＤＥ装置として取扱われる複数のＩＤＥ装置がある。
【０２０４】
図４０は、本発明のノートブックコンピュータのコネクタ2033に差込まれる “フラッシュカード”メモリモジュール2147を示している。“フラッシュカード”は、コンピュータの内部バス構造と接続するために、典型的に並列ポートに差込むことができる技術的に知られているＲＡＭメモリカードである。モジュール2147は、本発明にしたがったノートブックコンピュータのモジュール差込み口と互換性のあるケース2149に実装される通常の“フラッシュカード”2151を含む。
【０２０５】
上記した場合のように、コントローラ2153は、“フラッシュカード”のメモリ構造とバス2089間で情報のやりとりを行うために必要とされる。コントローラ2153は、線2155を通じて“フラッシュカード”装置2151と、線2157を通じてコネクタ2033と情報のやりとりを行う。フラッシュカードを挿入し取り出すために、ケース2149に開口2159が、また装置2151にコネクタ（示されていない）が選択的に設けられ、所望された場合、比較的大きなデータ記憶装置が差込まれる。代わりに、インターフェイスは、差込みモジュール2147によって提供されるモジュール式インターフェイスである。繰返すが、フラッシュカードとバス2089の既知の特性が与えられれば、コントローラの実現は当該技術分野の通常の知識を有する者の問題である。
【０２０６】
図４１は、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータのコネクタ2033に差込まれるＬＡＮモジュール2161を示している。図４１に示されている実施形態では、イーサネットカードのような通常のＬＡＮカードが、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータのモジュール差込み口に差込み互換性があるケース2163に実装されている。
【０２０７】
ＬＡＮカード2167は、モジュールが差込み口に差込まれた時に外側にさらされるモジュール2161のケース前面の通常のコネクタ2165と情報のやりとりを行う。これは、ネットワーク上のコンピュータに接続するための技術的に知られている種類の通常のコネクタである。
【０２０８】
モジュール2161内での第１の代わりの方法では、通常のＬＡＮカード2167は、線2171および2173を通して情報のやりとりをするコントローラ2169にインターフェイスし、コントローラはバス2089と通常のＬＡＮカード間での変換を行う。第２の代わりの方法では、ＬＡＮカードには組込み式の変換が備えられており、別のコントローラは必要とされない。第１の代わりの方法は好ましいものである。
【０２０９】
図４２は、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータの差込み口内のコネクタ2033に差込まれたモデムモジュール2175を示している。モデムモジュール2175は、モジュール差込み口に差込み互換性を有するケース2177に実装された通常のモデムカード2181を含んでいる。用語“通常の”がカードまたは装置と関連して使用されているこの場合、そして上記の他の場合では、回路および機能が通常のものであることを意味する。本発明にしたがったノートブックコンピュータの差込み口に差込むために、大きさはモジュールケースと互換性があるように調整される。
【０２１０】
モデムカード2181は、線2183を通じて、ハンドセットが接続できるように１以上の“ジャック”を含んでいる電話インターフェイス2179に接続する。カード2181は、通常のカードと圧縮バス間での変換を行うコントローラ2185を介し、線2187および2189を通してノートバス2089と情報のやりとりをする。代わりに、変換はモデム回路を備えた単一カードで実現してもよい。
【０２１１】
図４３は、本発明の実施形態のモジュール差込み口のコネクタ2033に差込まれるＦＡＸモジュール2191を示している。モジュール2191は、本発明のモジュール差込み口に差込み互換性を有するケース2193に実装されている通常のＦＡＸカード2199を含んでいる。ＦＡＸカード2199は、線2197を通して電話インターフェイス2195と情報のやりとりを行う。上記したモデムモジュールの場合と同様に、電話インターフェイス2195は単一の電話“ジャック”より多くのものを備えている。
【０２１２】
コントローラ2201は、通常のＦＡＸカード用の、線2203および2205を介するカードとノートバス2089間のインターフェイスを提供する。代わりに、コントローラは、ＦＡＸ回路と同じカード上で実現できる。さらに他の変形は、上記したＦＡＸ能力およびモデム能力は単一モジュールで実現できる。
【０２１３】
図４４は、本発明の実施形態にしたがったノートブックコンピュータのモジュール差込み口のコネクタ2033に差込まれる特製データ獲得モジュール2207を示している。モジュール2207は、モジュール差込み口に差込み互換性を有するケース2209に実装されている回路カード2215を含んでいる。カード2215は、外部装置に接続するために１またはいくつかの獲得リード線を含んでいるインターフェイス2211と、線2213を通して情報のやりとりを行う。例えば、データモジュールは、オシロスコープの垂直および水平掃引の出力を追跡するために設けられ、１つは垂直掃引用そして１つは水平掃引用の少なくとも２つの入力リード線を備えている。
【０２１４】
カード2215は、線2217を通してコネクタ2033、したがってノートバス2089と情報のやりとりを行う。カード2215上の回路は、入力がアナログの場合、入力をデジタル化し、ノートバス2089と互換性があるように設計されている。測定される信号の特性とノートバス2089の特性を与えれば、このようなカードを実現することは当該技術分野の通常の知識を有する者の範囲内の事項である。
【０２１５】
上記で説明した本発明の実施形態は、主にノートブックタイプのコンピュータに関係している。しかしながら、本発明はより広い応用を持っている。本発明の原理は、パームトップコンピュータとして知られている携帯用コンピュータにも適用することができ、さらなる実施形態を以下に説明する。
【０２１６】
図４５（Ａ）は、本発明の実施形態にしたがったモジュール式パームトップコンピュータ2221の斜視図である。コンピュータ2221は、標準的な１枚紙（ほぼ５．５インチ×８．５インチ）の約半分の大きさであり、好ましい実施形態では、ケース2223に４つのパーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）タイプIIモジュール差込み口の平面アレイを備えている。
【０２１７】
この実施形態のケース2223は、コンピュータ2221の一方の側面に構成されたコンビネーションＩ／Ｏ領域2225を持っており、このコンビネーションＩ／Ｏ領域2225は接触感応平面構造で覆われた表示装置を含んでいる。他の実施形態では、表示装置は、ケースに旋回軸で付けられた平面パネル表示装置や、ケース2223と通信する別個のモニタでもよい。接触スクリーンは、対話型制御論理とともに“ソフトキー”操作を提供する。本発明の好ましい実施形態では、制御論理はケース2223内のスタティックまたはダイナミックメモリに存在するが、インストールされたＰＣＭＣＩＡタイプの周辺装置の一部に存在してもよい。（図示されていない）電源装置がケース2223内に囲まれており、幅広いさまざまな規格の電気入力をコンピュータに要求されている形に変換する。例えば、１２０Ｖ、６０Ｈｚの交流電流である標準的な家庭コンセントに接続するための（図示されていない）ポートがある。電源装置は、入力をコンピュータバスおよび機能モジュールにより必要とされるような出力に変換する。直流６Ｖ、直流１２Ｖ、直流９Ｖ用およびその他用の入力ポートもあり、本発明の一実施形態の電源装置は、サンプリングすることにより入力特性を見分け、そして入力を使用するために適当な実装回路に切り換えることが可能である。
【０２１８】
図４５（Ａ）により示されている本発明の実施形態では、２つのモジュール差込み口2227,2229 がケース2223の一方の側面に設けられている。示されているモジュール差込み口の反対側であるケースの他方の側面に沿って、さらに２つのモジュール差込み口がある。他の実施形態では、差込み口はケースの他の縁に対して開口していてもよい。この構成は、小型で簡単なままである必要性と、適切な多様性も有することとの間の良いバランスをもたらす。別の実施形態では、ＰＣＭＣＩＡタイプIII や他のもののような、他のモジュール構成も使用することができる。別の構成では、モジュールの平面アレイの構成も変化する。
【０２１９】
図４５（Ｂ）は、図４５（Ａ）の矢印４５Ｂ−４５Ｂの方向におけるコンピュータ2221の図である。Ｉ／Ｏ領域2225はケース2223の上面に位置している。モジュール差込み口2227は、１組のガイドスロット2230Ａと2230Ｂを備えている。ガイドスロットは、モジュール差込み口に挿入されるＰＣＭＣＩＡモジュールカードを位置付けてガイドする。この実施形態における各モジュール差込み口は、ＰＣＭＣＩＡの大きさおよび接続規格に構成され、これらの規格にしたがった適合ＰＣＭＣＩＡカードを固定する。本発明のこの実施形態では、ケース2223はＰＣＭＣＩＡタイプ２、修正Ｂ標準規格に構成された差込み口を持っている。本発明の他の実施形態では、ケースは他のタイプのＰＣＭＣＩＡモジュール差込み口を持っていてもよく、ある標準規格または他の専用標準規格に構成された差込み口を持っていてもよい。
【０２２０】
各モジュール差込み口は、コネクタ2231のようなバスコネクタを持っている。この実施形態では、コネクタ2231は、ＰＣＭＣＩＡカードを受け入れる標準ＰＣＭＣＩＡコネクタであり、パームトップの内部バスに電気的に接続される。機能モジュールを接続するための多くの均等な方法があることは、当該技術分野の通常の知識を有する者に明らかである。
【０２２１】
図４６は、図４５（Ｂ）の断面線４６−４６にしたがってとったコンピュータ2221の簡単化した断面図である。枠2228は、平面アレイに構成された４つのＰＣＭＣＩＡモジュール差込み口2222,2224,2227および2229を形作る。プリント回路基板構造2235は、枠2228の中央に固定されて位置付けられる。コネクタ2231,2232,2234および2236はプリント回路基板に接続されており、それぞれの差込み口部分に向けて外向きにそれらのピン構造を現している。いま説明している実施形態においては、内部コネクタは雄コネクタであるが、これは本発明の要求するところではない。
【０２２２】
スロット2230A および2230B は、ＰＣＭＣＩＡタイプカードをモジュール差込み口2227にガイドするのに役立ち、断面図の破線のように示されている他のモジュール差込み口のそれぞれに同様なスロットが配置されている。３つのＡＡバッテリ2237のセットが一般的にモジュール差込み口の平面に配置されており、１つの実施形態において携帯用電源手段を提供する。他の実施形態では、先に説明したように外部電源がコンピュータ2221に電力を供給する。
【０２２３】
図４７は、コンピュータ2221のモジュール差込み口2227と整列している、本発明の実施形態にしたがった機能モジュール2240の部分的な斜視図である。矢印2241は機能モジュールの挿入方向を示している。Ｉ／Ｏ領域2225は、モジュール差込み口の平面と平行な平面中のケース2223の上面に構成されている。モジュール2240はタイプ２のＰＣＭＣＩＡカードであり、Ｔ１の厚みを持っている。モジュール差込み口2227の開口は、幅Ｗ１と高さＨ１を持っている。機能モジュール2240の長さはＬ１である。本発明のこの実施形態では、これらの大きさはＰＣＭＣＩＡ工業標準規格と適合する。本発明の他の実施形態では、モジュール差込み口2227は、他の標準規格や専用モジュールに適応させるために大きさを変えてもよい。
【０２２４】
モジュール差込み口2227は、ＰＣＭＣＩＡ標準規格にしたがって、完全に挿入された位置に機能モジュール2240をかみ合わせる。本発明の他の実施形態では、大きなノートブックコンピュータの実施形態に対する図３３におけるものと同様に、戻止めを設けてもよい。小さなモジュールを位置付け固定するために、多くの方法が技術的に知られている。モジュールの固定は、クランプ締め付けや、くさび止め、および／または密着固定メカニズムのような、他の手段によっても達成することができる。
【０２２５】
図４８は、タイプ２のＰＣＭＣＩＡ標準規格にしたがった機能モジュール2240の拡大斜視図である。後面2252は、図４５（Ｂ）および図４６中のコネクタ2231のような各モジュール差込み口に位置している雄コネクタと組み合わせるための、雌コネクタ2253を含んでいる。コネクタ2231と2253はＰＣＭＣＩＡコネクタであり、その工業標準規格にしたがってインターフェイスする。ガイド2251A と2251B は、ＰＣＭＣＩＡ標準規格にしたがって一定の大きさに作られている。
【０２２６】
機能モジュールは、広範囲の機能が可能な多くのモデルで提供される。例えば、１実施形態のコンピュータ2221は、搭載ＣＰＵやシステムメモリを持たない。これらの機能は、利用可能なモジュール差込み口の任意の１つに挿入される機能モジュールにより提供される。挿入される他の種類の機能モジュールは、スピーチベースや、ペンベースや、キーボードベースの入力を提供するＩ／Ｏシステムモジュールを含む。フロッピーディスクドライブ、ハードディスクドライブ、フラッシュカードメモリモジュール、ＬＡＮおよびモデムアダプタ、ＦＡＸモジュール、特定の装置に適合したデータ獲得モジュールのような特製モジュール、特製ビデオモジュール、スキャナ周辺機器をコンピュータに適合させるモジュール、電話アダプタや、さらに多くのものがある。
【０２２７】
Ｉ／Ｏモジュールの場合では、必要なソフトウェアが、ある場合にはファームウェアおよびハードウェアが、モジュールの挿入により内部バス構造に接続される。例えば一実施形態では、変化する磁界を介して受けた信号を復号して、コンピュータの内部バスにコードを供給するために、誘導コイルとコントローラを含んだモジュールが提供される。変化する磁界は独立型キーボードにより生成され、この場合、キーストロークがコード化されて、磁界上の信号として送信される。
【０２２８】
他の実施形態では、類似のモジュールが補助ペンベース入力パッドからの通信のために備えられる。さらに他の実施形態では、音声によるユーザからの入力を受け入れて、音声入力を機械が読取り可能なコードに変換するために、差込みモジュールが、マイクロフォン、ＤＳＰ回路、および必要なソフトウェアを提供する。これらの例において必要なソフトウェアと回路をモジュール形態で提供することは、本発明にしたがったモジュール式システムに対して、最大の柔軟性とアップグレード能力を提供する。
【０２２９】
・電子アーキテクチャー
図４９は、本発明の実施形態にしたがったモジュール式コンピュータの電子アーキテクチャーを示すように接続された、パームトップコンピュータ2221の内部要素を示しているブロック図である。電源入力および／または変換装置2257は、ケース2223（図４５（Ａ））に囲まれており、電源入力用のポート2259を備えている。電源入力は、ＡＡバッテリ2237（図４６）から、または外部電源を介して選択的な変換装置からでもよい。変換装置2257は入力状態を感知し、適当な回路を選択して、システムの要素に電力を供給するのに必要な電圧に入力を変換する。変換装置からの出力は、データやアドレスのようなデジタル情報はもちろん電源のためのパスを含むバス2255に向けられる。
【０２３０】
幅広いさまざまな機能モジュールがあるので、上記に示し、以下にさらに詳細に説明するように、バス2255では１以上の電源線が一般的に必要である。例えば、コンピュータ2221はハードディスクドライブモジュールを使用し、これらのモジュールは搭載電源を持たずに提供されることが好ましい。ハードディスク用のモータドライブは、例えばＣＰＵが要求するのとは異なる電源構成（電圧および電流）を要求するので、バス2255には大きさと電圧レベルが異なる並列電源線がある。バス2255は例えば、複数の接地線はもちろんのこと、直流２４Ｖ、他に直流１２Ｖ、さらに他に直流５Ｖ線を有していてもよい。
【０２３１】
バス2255はＩ／Ｏ領域2225と接続し、ビデオコントローラからのビデオ信号を伝える。ビデオコントローラは機能モジュールに統合されてもよく、これはＣＰＵ機能モジュール2300中のビデオコントローラ2301として図示されており、またビデオコントローラはケース中に構成されてもよく、これは選択的なビデオコントローラ2301(a) として図示されている。本発明の好ましい実施形態において先に説明したように、Ｉ／Ｏ領域2225は、オーバーレイされた接触感応スクリーンを有するコンビネーション表示装置である。他の観点では、Ｉ／Ｏ領域は、アクティブマトリクス表示装置を含んでいてもよく、その場合では、ビデオコントローラ2301からの専用アナログ駆動線が表示装置に接続される。Ｉ／Ｏ領域2225は、通常のＬＣＤ表示装置を含んでいてもよく、この場合、Ｉ／Ｏ制御論理は、インストールされた専用Ｉ／Ｏ周辺機器モジュールの関数である。他の実施形態では、ビデオコントローラ2301はケース2223に組込まれ（図４５（Ａ））、先に説明したモジュール式ノートブックコンピュータと同様に、バス2225に直接的に接続される。
【０２３２】
バス2225は、コネクタ2232,2234,2236および2231を通して、モジュール差込み口2229,2227,2222および2224（図４６）のそれぞれに接続される。ＣＰＵモジュール2300のような機能モジュールがモジュール差込み口に挿入された時、雌コネクタ2253（図４８）がそのモジュール差込み口に位置する雄コネクタ2232と結合し、そしてＣＰＵモジュール内部の回路はバス2255に接続される。
【０２３３】
・パームトップ機能ＣＰＵモジュール
ＣＰＵ機能モジュール2300に組込まれた搭載ビデオコントローラ2301は、本発明の１つの観点における独特な特徴である。ユーザには、ＣＰＵパワーや、パームトップコンピュータ2221用の他のモジュールおよびアプリケーションに対するビデオコントローラのタイプを調整する能力が提供される。これは、ＣＰＵ機能モジュールを切り換えることによりアップグレードする簡単な手段を提供する。ビデオ信号はＣＰＵに対してローカル的であり、これはシステムの性能を増加させる。
【０２３４】
図５０は、コンピュータ2221用ＣＰＵモジュール2300のさらに詳細な図である。ＣＰＵモジュール2300は、ビデオコントローラ2301の付加を除いて、機能的にＣＰＵモジュール2099（図３６）と類似している。搭載ビデオコントローラ2301は、線2263により状態変換器2266にバス接続されている。本発明のこの実施形態において、状態変換器は、先に説明したような他の機能と同様に、コネクタ2232を通してバス2255により、ビデオ信号とコマンドを送受信するように構成されている。
【０２３５】
・他の観点および特徴
先に説明した本発明の実施形態は、特に、ノートブックタイプおよびパームトップタイプのコンピュータを取扱っている。以下に説明する実施形態は、パームトップタイプコンピュータのさらに別の観点を取扱っている。
【０２３６】
図５１は、本発明の他の実施形態の斜視図である。コンピュータ2400は、取付けられた軸旋回可能な表示装置ケース2401と固定キーボード2403を備えている。表示装置ケースは蝶番2405に関して回転し、キーボード上の固定された回転止め位置に閉じられる。表示装置ケース2401は平面パネル表示装置2407を備えている。ケースの一方の側面には、２つのＰＣＭＣＩＡタイプのモジュール差込み口2412A と2412B があり、他方の側面には、（図示されていない）さらに２つのモジュール差込み口がある。４つのＰＣＭＣＩＡモジュール差込み口は、先に説明したように平面アレイに配置されている。先に説明したように枠2415は、ＰＣＭＣＩＡタイプモジュール差込み口のすべての様相をコンピュータ2400に内部接続する（図示されていない）バス構造を含んでいる。本発明のこの実施形態では、枠2415中に囲まれた（図示されていない）標準キーボードコントローラが、キーボード2403を内部バス構造に接続している。
【０２３７】
前に説明したように、この開示における教示の組み合わせの結果として実現される多くのアーキテクチャーがある。例えばスマートフォンは、ＤＳＰモジュールや他の機能モジュールを受け入れるために示されているようなモジュール式差込み口を持つ、図６に一般的または実質的に示されているような良く知られた電話機の形態で提供してもよい。スマートフォンは、ＩＳＤＮやシリアル接続により、図４、図５および図７に示されているようなＰＢＸやコンピュータ装置に接続してもよい。
【０２３８】
従来の電話機の形態に対して選択的に、図７に示されているようなスマートフォンの要素（またはこれと均等なもの）をμＰＤＡモジュール中に実現し、ここに開示されているようなモジュール式デスクトップまたは携帯型コンピュータの結合差込み口に結合させてもよい。この組み合わせでは、スピーカやマイクロフォンのようなコンピュータのいくつかの要素と、ある程度までのマイクロプロセッサおよびメモリ素子が共有される。コンピュータキーボードは、ダイヤル操作および通話やデータ送信の管理のために使用され、通話やデータ送信管理に関する入力やフィードバックのために、グラフィックインターフェイスをコンピュータ表示装置上に設けてもよい。
【０２３９】
他の選択では、ここに開示されているようなスマートフォン回路は、デスクトップやノートブックコンピュータのような携帯型装置のいずれかのコンピュータに直接統合してもよい。これによりコンピュータはスマートフォンの機能を受け継ぐ。この実施形態では当業者に明らかなように、開示したＰＣインターフェイスが使用されるか、あるいは直接的に接続される。この選択において、付加的なレベルのＤＳＰ能力のために結合差込み口を使用してもよい。この選択では、コンピュータは、電話機のハンドセットとして機能する（ほとんどが持っている）スピーカとマイクロフォンを持ち、キーボードはダイヤル操作のようなもののための入力装置であり、グラフィックインターフェイスはデータと制御の管理のために設けられる。
【０２４０】
本発明の技術的範囲を逸脱することなく説明した実施形態においてなされる比較的多くの変更があることは当業者に明らかである。付加的なものや代わりのもののうちいくつかを先に言及した。
【０２４１】
同様に、本発明の技術的範囲を逸脱することなく、いくつかの機能を実現する多くの均等な方法がある。例えば、スマートフォンをともに動作する多くの代わりの構成がある。例えば、ＰＢＸはデジタルとアナログのデータを送信してもよい。特にＰＢＸからのアナログ回線は、古いファックス装置やユーザのシステムの一部である他のアナログ通信装置をサポートする。同様に、例えば文書スキャナがデータをＰＣに読込み、データをスマートフォンに送信できるように、ＰＣがアナログインターフェイスを持っていてもよい。他の構成では、ＰＢＸさえ必要とされない。スマートフォンの入力は代わりに、例えばＩＳＤＮ回線のような標準的な公衆電話回線を通してなされる。使用できる多くの種類のケースやアプリケーションがある。異なる実施形態は異なる仕様によりなされる。例えば、スマートフォンシステムの実施形態に対して元々考えられたものであるが、図５の特殊差込みＲＳ−４８５インターフェイスは、ＰＣに対するハードウェア標準規格になるかもしれない。本発明の技術的範囲に入る多くの変形がある。
【０２４２】
上記のことに加えて、μＰＤＡのサポート構造を実現し、能動部品を相互接続する多くの方法がある。１つの方法を図１２により図示し、添付したテキストにおいて説明した。この好ましい構造に代わるものが多くある。また、本発明にしたがった装置によりとられるかもしれない大きさおよび形状因子は広い範囲である。よく知られているＰＣＭＣＩＡ形状因子の使用を開示したが、他の大きさおよび因子を別の実施形態で提供してもよい。より大きな実施形態では、搭載周辺機器が構成される。
【０２４３】
これら代わりのものに加えて、μＰＤＡバスの接続が提供されるさまざまな方法がある。よく知られているＰＣＭＣＩＡ標準規格を好ましいものとして開示したが、他の接続も別の実施形態で使用してもよい。メモリタイプおよび大きさは変更してもよい。セキュリティコードを提供する手段は変更してもよい。内部バスの特性は変更してもよい。実際、本発明の技術的範囲から逸脱しない多くの変形例がある。
【０２４４】
モジュール式コンピュータアーキテクチャーに関して開示した実施形態において、本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われる付加的に多くの変更がある。例えば、説明した４つのモジュール差込み口より多いまたは少ないものでもよい。モジュール差込み口の２つの以上の平面アレイでもよい。コンパクトな配置でさらに多くの結合差込み口を提供するために、各平面に複数の結合差込み口を有する、２以上の平面レベルを提供してもよい。同様に、平面アレイを形成するためにコンピュータ2011,2221 および2400のような骨組に結合されるべきモジュールを作る多くの方法がある。使用することができる多くの種類の圧縮バスはもちろん、利用することができる多くの異なる種類のコネクタが同様に存在する。提供される多くの種類のモジュールがある。他の多くの変更が本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明者に知られているスマートＰＢＸシステムのブロック図である。
【図２】図２は、同様に発明者に知られている、ＰＣ中にＤＳＰモジュールを備えた電話通信システムのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にしたがったスマートフォンシステムのブロック図である。
【図４】図４は、図３のシステムにおけるスマートフォン装置のブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態にしたがったスマートフォンとＰＣとの間の特殊インターフェイスの図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態にしたがった例示的なスマートフォンの斜視図であり、ユーザインターフェイスを示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態にしたがった特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のブロック図である。
【図８】図８は、図７に示されているようなスマートフォンＡＳＩＣ用ピンカウントの概算である。
【図９】図９は、本発明の実施形態にしたがった別のスマートフォンの斜視図であり、超小型個人用携帯型情報機器（μＰＤＡ）を組込んだユーザインターフェイスを示している。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態におけるコードレススマートフォンのブロック図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の実施形態にしたがったμＰＤＡの斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のμＰＤＡの平面図である。
【図１２】図１２は、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）のμＰＤＡの断面図である。
【図１３】図１３は、図１１（Ａ）のμＰＤＡおよびいくつかの周辺要素のブロック図である。
【図１４】図１４は、図１１（Ａ）のμＰＤＡのさらに詳細な平面図であり、特に、本発明の観点における、ＬＣＤ表示装置および接触スクリーンユーザインターフェイスを示している。
【図１５】図１５は、本発明の観点における、μＰＤＡおよびホストノートブックコンピュータの斜視図であり、μＰＤＡがノートブックコンピュータの結合差込み口に結合されようとしているところである。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態にしたがった、ホストコンピュータの結合差込み口に結合されたμＰＤＡのブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態にしたがった、ホストコンピュータにμＰＤＡを結合するステップの論理フロー図である。
【図１８】図１８は、本発明の観点におけるμＰＤＡソフトウェア自動販売機の斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態にしたがった、μＰＤＡ拡張ユーザインターフェイスの上部平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態における、マイクロフォンを備えたμＰＤＡの上部平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態にしたがった、専用セルラまたはコードレス電話に結合されたμＰＤＡの斜視図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態にしたがった、スピーカおよびページャーインターフェイスを備えたμＰＤＡの平面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態にしたがった、赤外線通信インターフェイスを備えたμＰＤＡの平面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態にしたがった、スキャナ付属装置を備えたμＰＤＡの平面図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態にしたがった、取付けられたファックスモデムを備えたμＰＤＡの平面図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態にしたがった、プリンタアダプタインターフェイスを備えたμＰＤＡの平面図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施形態にしたがった、データ獲得周辺機器を提供するバーコードリーダに結合されたμＰＤＡの斜視図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施形態にしたがった、太陽電池充電器を備えたμＰＤＡの斜視図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施形態にしたがった、ＰＤＡ間通信を提供する専用ネットワークコンソールとインターフェイスしている４つのμＰＤＡの平面図である。
【図３０】図３０は、拡張ポートにより、標準サイズのキーボードに接続された、本発明にしたがったμＰＤＡの斜視図である。
【図３１】図３１（Ａ）は、本発明の実施形態にしたがったモジュール式ノートブックコンピュータの骨組の斜視図であり、図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）上の線３１Ｂ−３１Ｂ間から図３１（Ａ）のコンピュータの骨組を見た図である。
【図３２】図３２は、図３１（Ｂ）の断面線３２−３２にしたがってとった図３１（Ａ）のコンピュータの骨組の断面図である。
【図３３】図３３は、図３１（Ａ）の骨組のドッキング差込み口と関係した本発明にしたがった機能モジュールを示している。
【図３４】図３４は、本発明にしたがった機能モジュールの他の図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施形態にしたがった圧縮バスとコンピュータの骨組のドッキング差込み口の接続とのブロック図である。
【図３６】図３６は、本発明の実施形態にしたがったＣＰＵ機能モジュールのブロック図である。
【図３７】図３７は、内部バスへの接続の表示とコンピュータの電力変換装置とを備えた、本発明の実施形態にしたがった電力供給機能モジュールのブロック図である。
【図３８】図３８は、本発明で使用されるフロッピーディスクドライブ機能モジュールのブロック図である。
【図３９】図３９は、本発明の実施形態で使用されるハードディスクドライブモジュールのブロック図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施形態にしたがった“フラッシュカード”メモリモジュールのブロック図である。
【図４１】図４１は、本発明の実施形態にしたがったＬＡＮモジュールのブロック図である。
【図４２】図４２は、本発明の実施形態にしたがったモデムモジュールのブロック図である。
【図４３】図４３は、本発明の実施形態にしたがったＦＡＸモジュールのブロック図である。
【図４４】図４４は、本発明の実施形態にしたがったデータ獲得モジュールのブロック図である。
【図４５】図４５（Ａ）は、本発明の実施形態にしたがったモジュール式パームトップコンピュータの骨組の斜視図であり、図４５（Ｂ）は、図４５（Ａ）上の線４５Ｂ−４５Ｂ間から図４５（Ａ）のコンピュータの骨組を見た図である。
【図４６】図４６は、図４５（Ｂ）の断面線４６−４６にしたがってとった図４５（Ａ）のコンピュータの骨組の断面図である。
【図４７】図４７は、本発明の実施形態における機能モジュールと専用ドッキング差込み口とを示した図である。
【図４８】図４８は、本発明の実施形態にしたがった機能モジュールの他の図である。
【図４９】図４９は、本発明の実施形態にしたがった圧縮バスとコンピュータの骨組のドッキング差込み口への接続のブロック図である。
【図５０】図５０は、本発明の実施形態にしたがったＣＰＵ機能モジュールのブロック図である。
【図５１】図５１は、本発明の別の実施形態にしたがったモジュール式パームトップコンピュータの斜視図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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