專利名稱：可佩戴在腕部上的具有天線的電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種可佩戴在腕部上并尤其包括用于接收和/或發(fā)送射頻信號的天線的電子儀器。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種類型的電子儀器，其包括用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航和定位信號或GPS信號的天線。
專利文獻No.EP 0982639公開了一種可佩戴在使用者的腕部上的電子儀器，該儀器安裝有接線型天線，其尤其可允許接收GPS信號。在此文獻中提供了多種變型，在各種這類變型中，接線天線均設(shè)置在顯示裝置附近的偏心位置處。
天線的設(shè)置、尤其是用于接收由衛(wèi)星發(fā)送的信號(如GPS信號)的天線的設(shè)置構(gòu)成了在這種小體積的便攜式電子儀器的設(shè)計中的一個關(guān)鍵要素。實際上，考慮到衛(wèi)星發(fā)送的信號具有較高的方向性，重要的是盡可能地優(yōu)化天線在該儀器中的設(shè)置，以使它在衛(wèi)星探測和跟蹤階段的過程中相對于地平面基本上垂直地定向，以便對定位和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的抽取進行優(yōu)化。
當(dāng)希望制造這類可佩戴在使用者腕部上的電子儀器、例如手表形式的儀器時，這種約束變得更加關(guān)鍵。實際上，由于這種儀器的尺寸較小以及由其結(jié)構(gòu)所帶來的約束，天線只能被設(shè)置成相對較少數(shù)量的結(jié)構(gòu)型式。而且，由于天線與佩戴了該儀器的使用者腕部所處的位置和方位相關(guān)，因此天線通常無法連續(xù)地指向正確的方向。
例如，如果采用一種天線結(jié)構(gòu)型式以使其最佳接收位置對應(yīng)于佩戴在腕部上的儀器的自然讀取位置(手的拇指大致朝下)，那么如果佩戴該儀器的人例如為前臂的自然位置是拇指朝上的位置的跑步者或騎自行車的人的話，這一相同的結(jié)構(gòu)型式就不再是最優(yōu)的。因此對于這類運動來說，這一結(jié)構(gòu)型式是不適合的，如果使用者希望存儲他所經(jīng)過的路徑上的各點的坐標時尤其如此。對于習(xí)慣將該儀器佩戴在腕部內(nèi)部的人來說，也存在相同的問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于盡可能地優(yōu)化例如上述電子儀器中的天線定向的簡單方案，其考慮到了由所述儀器的結(jié)構(gòu)所帶來的約束，以及將所述儀器佩戴他的腕部上的使用者進行運動或所述儀器佩戴在腕部上的方式所帶來的影響。
本發(fā)明的另一目的是相對于現(xiàn)有技術(shù)的方案提供一種為使用者提供了更高的舒適性和更好的工效學(xué)特性的電子儀器。
因此，本發(fā)明提供了一種可佩戴在腕部上的便攜式電子裝置，例如手表，其特征列出于獨立權(quán)利要求1中。
本發(fā)明的有利實施例形成了從屬權(quán)利要求的主體。
根據(jù)本發(fā)明，用于接收衛(wèi)星信號的天線設(shè)置在相對于儀器中心為偏心的位置上，尤其是基本上位于儀器周邊上的位置處。該儀器優(yōu)選設(shè)置在該儀器的腕帶的縱向上，最好是相對于該電子儀器的中心為12點鐘或6點鐘的位置處。
根據(jù)本發(fā)明，該儀器可被佩戴起來，即可以戴在第一位置即所謂的自然或正常位置以及第二位置即所謂的反向位置，其相對于自然位置旋轉(zhuǎn)了180度(圍繞與儀器平面正交的軸線)。為了使用該儀器(尤其是讀取顯示數(shù)據(jù))而不受到佩戴儀器的人所選擇的位置的影響，根據(jù)本發(fā)明的儀器包括控制裝置，其用于將顯示切換到數(shù)據(jù)相對于正常讀取模式旋轉(zhuǎn)了180度來顯示的另一模式，正常讀取模式對應(yīng)于該儀器在使用者腕部上的自然位置。
根據(jù)運動的類型或使用者希望將該儀器佩戴在他的腕部上的方式，使用者可以選擇適當(dāng)?shù)姆绞絹砼宕髟搩x器，并使天線相對于地平面基本上垂直地定向。然后使用者可控制顯示以將其切換到一種或另一種模式，以便使所顯示的數(shù)據(jù)對他來說合適。
本發(fā)明還有利地提供了一些控制件的功能交換，使得使用者仍可以相同的方式來控制該電子儀器。特別是，該電子儀器最好構(gòu)造成使得控制件設(shè)置成相對于電子儀器的中心基本上對稱，這樣，當(dāng)該儀器旋轉(zhuǎn)180度時，控制件處于基本上相同的位置。
應(yīng)當(dāng)注意的是，從歐洲專利No.0476425中已經(jīng)知道，可以不同的方式來佩戴模擬顯示時計。這種時計包括用于修改時間基準相對于刻度盤的位置的調(diào)節(jié)裝置。因此，例如通過將時間基準定位在6點鐘位置處，用于佩戴在左腕部上的手表就可轉(zhuǎn)換成用于佩戴在右腕部上的手表。應(yīng)當(dāng)注意的是，該文獻未提及包括有用于接收和/或發(fā)送射頻信號的天線的便攜式電子儀器的制造。該文獻也沒有給出關(guān)于本發(fā)明所力圖解決的問題的方案。
在閱讀了關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的下述詳細介紹后，可以更加清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，這些介紹只通過非限制性示例給出并通過附圖來進行說明，在附圖中-

圖1是形成了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的手表的平面圖；-圖2是手表沿圖1中的剖面線A-A′的剖視圖；-圖3a到3c是圖1和2所示手表的三個平面圖，其顯示了該儀器在腕部上的第一即所謂的自然或正常位置，此時天線處于12點鐘的位置，并顯示了該儀器的第二即所謂的反向位置，其圍繞與手表主平面大致正交的軸線相對于正常位置旋轉(zhuǎn)了180度，此時天線處于6點鐘的位置；和圖4示意性地顯示了用于實現(xiàn)手表顯示裝置的切換操作以及交換手表控制件的功能的裝置。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子儀器的平面圖，其整體上由標號1來表示，并最好采用手表的形式。手表1安裝有天線20，它與設(shè)于手表內(nèi)的電子模塊(圖2中的標號6)電連接。在該示例中，此天線20用于接收由一個或多個遠程發(fā)射源所發(fā)送的射頻信號。更具體地說，該天線用于接收衛(wèi)星定位和導(dǎo)航信號，例如由美國NAVSTAR系統(tǒng)發(fā)出的GPS(全球定位系統(tǒng))信號，或者其它類似的衛(wèi)星定位信號，例如俄羅斯GLONAS系統(tǒng)或未來的歐洲GALILEO衛(wèi)星定位系統(tǒng)所發(fā)出的信號。
手表1具有與傳統(tǒng)手表相似的通用外觀，除了天線20外還包括由標號2整體地表示的表殼、通過其各端與表殼2相連的腕帶2a、在其下設(shè)有封裝于表殼2中的顯示裝置5(例如液晶顯示屏)的水晶面3，以及控制件12到16，即五個按鈕，其中一個(16)設(shè)置在6點鐘位置處，其它五個(12到15)設(shè)置在表殼2的外周?？刂萍?2到15最好以相對于手表1的中心O為基本上對稱的方式來設(shè)置。
圖2顯示了圖1所示的手表1沿平行于6點鐘-12點鐘的軸線并穿過手表的中心O的剖面線A-A′的剖視圖。從圖中可以看到表殼2、水晶面3、顯示裝置5、天線20和設(shè)于6點鐘位置處的按鈕16。手表1還包括設(shè)于表殼2內(nèi)的電子模塊6，其具體地包括印制電路板60，在印制電路板60上安裝了該儀器的各種電子和電氣部件，以及尤其是為電子模塊6和顯示裝置5提供能量的電源10。在該示例中，電源10由設(shè)于表殼2的后蓋上的可充電的蓄電池形成。然而，該電源10可由傳統(tǒng)的電池(在這種情況下電池盒蓋必須設(shè)置在表殼的后蓋上以便能夠進行更換)或能夠提供適當(dāng)電功率的任何其它的能量源形成。
表殼2最好包括帶有底蓋或后蓋4a和側(cè)壁4b的外主體4，以及安裝在外主體4的側(cè)壁4b上的企口件7。底蓋4a和側(cè)壁4b最好制成為單件，然而也可構(gòu)思出提供兩個分開的部件，它們可相互裝配在一起，并在此示例中一起形成通?？蛇B接腕帶2a的手表1的后蓋-中間部分。
企口件7以密封的方式安裝在外主體4上(在設(shè)于件7周邊上的臺肩與設(shè)于外主體4的側(cè)壁4b上的類似臺肩之間設(shè)置了O形密封圈連接件30)并支撐了水晶面3，水晶面3最好焊接或粘結(jié)在件7上。最好，企口件7由塑料制成，水晶面3例如通過已知的超聲波方法進行焊接。
在表殼2內(nèi)的企口件7和外主體4的底蓋4a之間還設(shè)有形成了表殼襯圈的附加件8。該零件8通過未示出的固定裝置緊固在底蓋4a上。
件7和8在某種意義上形成了其中密封有顯示裝置5和電子模塊6的容器的上、下部分。電源10設(shè)置在表殼襯圈8和外主體4的底蓋4a之間。容易理解，該蓄電池也可與顯示裝置5和電子模塊6一起密封在件7和8之間。
在所示示例中，天線最好設(shè)置在12點鐘的位置處，并相對于顯示裝置5所處的平面∏處于傾斜的位置。因此，天線最好大致朝上地定向，以便在使用者讀取顯示裝置5上的數(shù)據(jù)時腕部處于自然位置的情況下優(yōu)化GPS信號的接收。更具體地說，天線20由企口件7機械式地支撐，并靠在所述企口件7的外表面7a上。
在圖2中可以看出，天線20為接線型天線，即大致平行六面體形狀的天線，其包括通過電介質(zhì)22如陶瓷件而與較大尺寸的接地層23隔開的輻射件21。輻射件21由激勵或饋電導(dǎo)體25來激勵，該導(dǎo)體25與接地層23絕緣并穿過電介質(zhì)22連接到電子模塊6上，件7設(shè)有允許饋電導(dǎo)體25從中通過的開口7c。接地層23通過也從開口7c中通過的單獨的接地導(dǎo)體26與電子模塊電連接。通常使用接線型天線，其具有結(jié)構(gòu)簡單且制造成本低的優(yōu)點。
最好，外主體4由金屬材料制成，形成表殼襯圈的企口件7和件8由塑料形成。如圖1和2所示，在此示例中，手表還包括大致環(huán)形的外部件11，其在此處通過卡扣配合而安裝在企口件7上以便覆蓋該企口件。該環(huán)形外部件11最好由與用于制造外主體4的材料類似的金屬材料制成，并具有其中容納了天線20的開口11a(在圖1中示出)。在企口件7上還增設(shè)了由電介質(zhì)材料制成的保護蓋9，以便保護天線20不受外部環(huán)境的干擾?；蛘?，容易理解，環(huán)形外部件11和保護蓋9可制成為一個單件，并由不會干擾天線20的操作的材料制成。
本發(fā)明在這里并不集中在圖1和2所示儀器的詳細結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)構(gòu)成了本申請人的另一并行申請的主題。本發(fā)明的重點是天線20設(shè)置在偏心的位置上，在此示例中為設(shè)于手表的外周上。
圖3a到3c顯示了圖1和2所示手表的三個平面圖，其中顯示了該儀器在天線處于12點鐘位置時的位于腕部上的第一、即所謂的自然或正常位置，以及在天線處于6點鐘位置時的第二即所謂的反向位置，其相對于正常位置圍繞與手表的主平面∏基本上正交的軸線α(參見圖2)旋轉(zhuǎn)了180度。
更具體地說，圖3a顯示了手表在腕部上處于正常位置，此時天線處于12點鐘位置，顯示裝置5以與手表在腕部上的正常位置相對應(yīng)的所謂正常顯示模式來顯示數(shù)據(jù)(例如源于GPS信號的緯度和經(jīng)度數(shù)據(jù)以及時間)。圖3b和3c顯示了處于反向位置的同一塊手表，其顯示分別為圖3a的正常顯示模式和數(shù)據(jù)相對于正常顯示模式旋轉(zhuǎn)了180度地顯示的倒轉(zhuǎn)顯示模式。
根據(jù)本發(fā)明，希望進行運動的使用者要求天線20定位在6點鐘位置，以便在最佳條件下接收所需的電磁信號(例如GPS信號)，這樣，他首先應(yīng)將他的手表按照圖3b的圖示來定位。然后使用者通過在一個或多個控制件12到16上進行適當(dāng)?shù)膭幼鞫鴮@示裝置5切換到所謂的倒轉(zhuǎn)顯示模式中。作為非限制性的示例，這種切換可隨從設(shè)于手表1的正面部分上的按鈕16上的持續(xù)動作來促發(fā)。
有利地是，除了從正常模式中切換顯示裝置5以及與之相反的過程之外，最好還應(yīng)轉(zhuǎn)換某些控制件的功能。特別是，作為本發(fā)明的該優(yōu)選實施例的手表構(gòu)造成使得四個按鈕12到15相對于手表的中心O對稱地設(shè)置在外周上。因此，在圖3a到3c所示的正常和反向位置中，控制件12和13分別占據(jù)了控制件14和15的位置(反之亦然)。因此，最好在從正常位置到反向位置的過程中一方面轉(zhuǎn)換控制件12和14的功能，另一方面轉(zhuǎn)換控制件13和15的功能，反之亦然。
雖然所示實施例涉及按鈕型控制件，然而應(yīng)當(dāng)注意的是，也可采用其它類型的控制件，例如操作桿、軌跡球、觸敏按鍵或任何其它類型的控制件。這些控制件可以實現(xiàn)為機電、磁、電感、壓電、光學(xué)檢測裝置，或者是能夠?qū)⑹褂谜叩氖謩觿幼鬓D(zhuǎn)換成電信號的任何其它類型的換能器。
因此，在使用操作桿、軌跡球或任何其它類型的可進行沿至少兩個相對方向軸向運動、樞軸轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)(北-南，東-西運動，順時針和逆時針方向的旋轉(zhuǎn))的控制件的情況下，顯示裝置的切換可與控制件功能的轉(zhuǎn)換、即控制件促動方向的改變一起進行。
圖4示意性地顯示了用于實現(xiàn)上述操作的裝置，即首先將顯示裝置從一種顯示模式切換到另一顯示模式，然后轉(zhuǎn)換控制件12到15的功能。
因此，圖4尤其顯示了手表的按鈕12到16、顯示裝置5、用于處理按鈕上的操作并控制必須顯示于顯示裝置5上的數(shù)據(jù)和信息的微控制器或微處理器65，以及用于轉(zhuǎn)換按鈕對12-14和13-15的功能的兩個指針單元66和67。
用于本發(fā)明的顯示裝置5優(yōu)選為矩陣型液晶顯示屏，其包括行電極和列電極的交叉設(shè)置50。這種類型的顯示是常用的類型，因此在下文將不作詳細介紹?？梢匀菀椎刈⒁獾?，這類矩陣型顯示裝置通常包括行信號發(fā)生裝置51和列信號發(fā)生裝置52，這些發(fā)生裝置可通過由微控制器65所發(fā)送的待顯示數(shù)據(jù)來控制。
矩陣顯示從一種顯示模式到另一顯示模式的180度變化可通過使顯示行控制反向來容易地實現(xiàn)，即，通過對行信號發(fā)生裝置51發(fā)出指令以使行信號從第一行到最后一行或從最后一行到第一行地施加在相應(yīng)的行電極上來實現(xiàn)，這取決于所選的顯示模式是正常模式或倒轉(zhuǎn)模式。
重要的是應(yīng)當(dāng)注意到，優(yōu)選使用矩陣型液晶顯示但并不限于此。實際上，可以很好地構(gòu)思出使用一種未采用規(guī)則的電極排列的顯示如段式顯示。最好，必須考慮顯示裝置(尤其是電極)或至少一部分顯示裝置，以便允許在手表的各位置即正常和倒轉(zhuǎn)位置上讀取數(shù)據(jù)顯示。
應(yīng)當(dāng)注意的是，如果需要的話，顯示裝置可包括用于顯示時間的附加模擬顯示裝置。如果是這種情況的話，那么應(yīng)當(dāng)設(shè)置用于調(diào)節(jié)指針的時間基準位置(正午時的位置)的裝置。為了實現(xiàn)這一目的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員例如可參考在序言中提及的歐洲專利申請No.0476425。
至于控制件功能的轉(zhuǎn)換，這種操作可通過上述兩個指針單元66，67來容易地實現(xiàn)。因此，按鈕對12-14和13-15分別連接到第一指針單元66和第二指針單元67上。各指針單元66，67響應(yīng)于使用者例如經(jīng)正面按鈕16所做出的切換動作而由微控制器65的輸出來控制。
各指針單元66，67具有這樣的功能，即作為使用者所進行的操作的功能，將源于相關(guān)按鈕對的信號重新引導(dǎo)到控制器65的相應(yīng)輸入端上。如圖4示意性地示出，各指針單元均包括第一和第二開關(guān)C1，C2，其用于作為所選模式的功能而將輸入66a，66b(或者67a，67b)分別重新引導(dǎo)到輸出66c，66d或66d，66c(或者67c，67d或67d，67c)上。
容易理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對本發(fā)明所介紹的實施例進行各種修改和/或改進。特別是，本發(fā)明并不限于包括有接線型天線的手表或便攜式儀器。然而，該天線構(gòu)成了可理想地適用于接收衛(wèi)星定位信號的天線的一個例子，其結(jié)構(gòu)十分簡單且成本低。
還可以理解，圖中所示天線的特定設(shè)置決非限制性的。因此，可以容易地構(gòu)思出將天線設(shè)置在另一位置，例如3點鐘或9點鐘的位置處。
最后，可以理解，本發(fā)明并不限于用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航和定位信號的電子儀器，天線定向和/或儀器的工效學(xué)設(shè)計的問題也會在其它應(yīng)用中類似地產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種用于佩戴在使用者腕部上的電子儀器，例如手表(1)，其包括外殼(2)和連接在所述外殼上的腕帶(2a)，所述外殼(2)封閉了電子模塊(6)、顯示裝置(5)和用于為所述電子模塊(6)和所述顯示裝置(5)提供能源的電源(10)，所述電子儀器還包括相對于所述便攜式電子儀器的中心(O)設(shè)置在偏心位置的天線(20)，其中，所述電子儀器構(gòu)造成能以第一即所謂的正常位置和第二即所謂的反向位置佩戴在腕部上，所述第二位置圍繞著與所述電子儀器的主平面(∏)基本上正交的軸線(α)而相對于所述第一位置旋轉(zhuǎn)了180度，所述電子儀器還包括控制裝置(65)，用于在所述電子儀器佩戴在所述第一位置上時將所述顯示裝置(5)切換到第一即所謂的正常顯示模式，并且在所述電子儀器佩戴在所述第二位置上時將所述顯示裝置(5)切換到第二即所謂的倒轉(zhuǎn)顯示模式，所述顯示裝置(5)所顯示的信息在從一種顯示模式到另一顯示模式時變化了180度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀器，其特征在于，所述顯示裝置(5)為矩陣型液晶顯示裝置，其包括行電極和列電極的裝置(50)，其中所述行電極的控制在從一種顯示模式到另一顯示模式時被反向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子儀器，其特征在于，所述電子儀器包括一個或多個控制件(12，13，14，15，16)，所述控制裝置(65)還可轉(zhuǎn)換一個或多個所述控制件的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子儀器，其特征在于，所述控制件(12，13，14，15)相對于所述電子儀器的中心(O)對稱地設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀器，其特征在于，所述天線(20)在所述腕帶的縱向上相對于所述電子儀器的中心(O)設(shè)置在偏心的位置，或者是12點鐘的位置或者是6點鐘的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子儀器，其特征在于，所述天線(20)還相對于所述電子儀器的主平面(∏)設(shè)置在傾斜的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀器，其特征在于，所述天線(20)設(shè)置在所述外殼(2)的企口部分(7)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀器，其特征在于，所述天線(20)是接線型天線，其包括通過電介質(zhì)(22)與接地層(23)隔開的輻射件(21)。
全文摘要
公開了一種用于佩戴在使用者腕部上的電子儀器，例如手表(1)，其包括表殼(2)和連接在表殼上的腕帶(2a)。表殼封閉了電子模塊(6)、顯示裝置(5)和用于為電子模塊和顯示裝置提供能源的電源(10)。該儀器還包括相對于儀器中心(O)設(shè)置在偏心位置的天線(20)。該儀器構(gòu)造成能以第一即所謂的正常位置和第二即所謂的反向位置佩戴在腕部上，所述第二位置圍繞著與電子儀器的主平面(П)基本上正交的軸線(a)而相對于所述第一位置旋轉(zhuǎn)了180度。該儀器還包括控制裝置，用于在將該儀器佩戴在第一位置上時將顯示裝置切換到第一即所謂的正常顯示模式，并且在將該儀器佩戴在第二位置上時將顯示裝置切換到第二即所謂的倒轉(zhuǎn)顯示模式，顯示裝置所顯示的數(shù)據(jù)在從一種顯示模式到另一顯示模式時變化了180度。
文檔編號G04G21/04GK1524318SQ02813569
公開日2004年8月25日 申請日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者D·巴拉斯, D 巴拉斯, F·克洛芬斯泰恩, 宸宜固┒, L·克里斯特, 鎪固 申請人:伊塔瑞士鐘表制造股份有限公司