TWI596454B

TWI596454B - 腕錶無線控制功能模組及腕錶與外界溝通的方法

Info

Publication number: TWI596454B
Application number: TW105103200A
Authority: TW
Inventors: 邱丕良
Original assignee: 巨擘科技股份有限公司
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-21
Also published as: CN107024977A; JP2017138307A; KR20170091502A; TW201729017A; US20170220121A1; EP3200031A1

Description

腕錶無線控制功能模組及腕錶與外界溝通的方法

本發明是關於一種與移動終端配合使用的裝置和與移動終端配合而實現的方法，特別是關於一種腕錶、穿戴裝置與移動終端間的無線控制方式。

智慧型移動終端具有一種共同的特徵，就是將顯示畫面與輸入介面結合在同一觸控螢幕。在操作智慧型移動終端時通常需要一手把持該智慧型移動終端的本體，另一手進行操作。雖然單手操作也屬可行，但並非便利。為免除使用者以手操作的麻煩，業者已經開發出聲控模組，利用語音辨識技術，解譯使用者的語音操作指令，以控制智慧型移動終端。但因語音辨識技術尚未成熟，現有技術尚不足以滿足使用者的需求。語音輸入可能對附近的他人造成困擾，且不適於從遠處進行操控。並非智慧型移動終端的理想控制方法。

近來對於智慧型移動終端的遠距操控，已經開發出一種新技術，就是以穿戴裝置進行控制。最常見的作法是以腕錶形式存在的控制裝置。這類裝置實質上是將智慧型移動終端的控制元件搬移到例如腕錶的穿戴裝置，使用者不需手持智慧型移動終端，而可透過對腕表上的觸控螢幕、按鍵、控制鈕等進行操控，而控制智慧型移動終端上所建置的功能。不過，這種操控方式只是簡化智慧型移動終端而已，使用者實際上仍需在控制元件上輸入指令。且將觸控螢幕作成穿戴裝置的尺寸，過小的尺寸反而使操控更加困難與不便。另外，若想在傳統手錶裡加裝功能模組、天線等元件，使其與外部智慧型移動終端做雙向聯繫，因傳統手錶並不具備可操作的觸控螢幕、按鍵或旋鈕，如何輸入各種指令以操作外部智慧型移動終端仍是個問題。

本發明的目的即是要解決習知技術中，智慧型腕錶或穿戴式裝置需要以手指操控觸控螢幕、按鍵或旋鈕的問題。使用一種裝置於腕錶內的無線控制功能模組，配帶該腕錶於手腕上，利用感測器感知手腕姿態的變化，透過無線通信通道，可以對一智慧型移動終端進行操控，且不需使用者以手指輸入指令。

為達成上述目的，本發明一方面提供一種腕錶，其具有一錶盤、至少一實體指針以及一機芯，該錶盤上設有實體的時間刻度，該實體指針設置於該錶盤上方，該機芯用以驅動該實體指針，進而該實體指針與該錶盤上的時間刻度配合來顯示時間資訊，該腕錶還包含設置於其內部或腕錶錶帶的一無線控制功能模組，用來控制一外界裝置。該功能模組至少包含：一感測器單元，內含一種以上之感測器，用以感測用戶對該腕錶進行的動作，當該感測器感測到該用戶對該腕錶進行動作時，產生一感測訊號；一處理器單元，與該感測器單元耦接，接收該感測器單元產生的感測訊號，與預設的多數位移樣型比對，以判斷該位移所屬之樣型；一無線通訊單元，與該指令產生單元耦接，可以對外界發出無線信號及接收無線信號，並可在該外界裝置請求時，與該外界裝置進行連線，以交換資訊；及一指令產生單元，用以將該處理器單元所輸出之位移樣型資料，轉換成特定格式的樣型信號，送給該無線通訊單元，以傳送給該外界裝置；在本發明的較佳實施例中，該多數位移樣型信號包括一平移樣型信號、一旋轉樣型信號及一敲擊樣型信號之中的至少1種。

在本發明的特定實施例中，該處理器單元可以記錄一預定時間內該處理器單元所輸出之位移樣型信號，並根據該位移樣型信號或位移樣型信號之組合，從一指令表中尋找對應之指令，送給該無線通訊單元，以傳送給該外界裝置。該位移樣型信號包括一平移樣型信號、一旋轉樣型信號及一敲擊樣型信號之中的1種以上。

本發明的無線控制功能模組另可包括一震動器，該震動器包括：一震動裝置，可於收到一震動指令後，發生震動；一震動板，該震動裝置貼附於該震動板，用以驅動該震動板震動；及一控制器，連接於該無線通訊單元，可接收經由該無線通訊單元進入的指令信號，並根據該指令信號而發出特定震動指令；該震動指令包括一震動事件之震動發生次數及各震動之持續時間。

在本發明的一種實施例中，該外界裝置為一智慧型移動終端，且該無線控制功能模組僅包含該感測器單元與該無線通訊單元，並將該處理器單元與指令產生單元以軟體形式建置在該外界裝置中，以利用該智慧型移動終端內各種功能模組的運算、儲存、操作能力，達成該運算單元與指令產生單元的功能。

在本發明的架構下，使用者可在一智慧型移動終端中建置一無線控制功能模組應用系統，並與裝置於腕錶內的無線控制功能模組建立通信連線，根據該無線控制功能模組應用系統中所建置的推論規則，使該智慧型移動終端接受該無線控制功能模組之控制，實現不需以手指操控智慧型移動終端的目的。

上述及其他本發明的目的與優點，可從以下詳細說明並參照圖式，而更形清楚。

11‧‧‧錶面

12‧‧‧錶盤

13‧‧‧機芯

14‧‧‧功能模組

15‧‧‧錶殼

16‧‧‧錶冠

17‧‧‧電池

18‧‧‧底殼

141‧‧‧電性連接基板

142‧‧‧封裝體

41‧‧‧處理器單元

42‧‧‧感測器單元

43‧‧‧指令產生單元

44‧‧‧無線通訊單元

45‧‧‧記憶單元

46‧‧‧移動終端

47‧‧‧無線訊號收發器

70‧‧‧震動器

71‧‧‧震動裝置

72‧‧‧震動板

73‧‧‧控制器

第1圖顯示本發明實施例的腕錶的上視示意圖。

第2圖顯示第1圖顯示的腕錶的爆炸圖。

第3圖顯示第1圖顯示的腕錶的剖面示意圖。

第4圖顯示本發明的功能模組與移動終端通訊的架構示意圖。

第5圖顯示本發明的震動裝置的結構方塊圖。

本發明係關於一種裝置於腕錶內的無線控制功能模組架構。本發明的無線控制功能模組可以產生多種位移樣型感測信號，並以相同或不同樣型感測信號的組合，代表各種使用者定義的控制指令，可用來操控特定的智慧型移動終端，達成免用手指操控的目的。

下文的描述中將以本發明應用於傳統之石英錶為例來舉例說明，然而本發明所屬技術領域具有通常知識者可以理解的是本發明之概念亦可實施於傳統之機械錶、電子錶或其他類型之傳統手錶，也可實施於智慧手錶或類似之穿戴裝置。

請參閱第1圖、第2圖和第3圖，第1圖顯示本發明實施例的腕錶的上視示意圖，第2圖顯示第1圖顯示的腕錶的爆炸圖，第3圖顯示第1圖顯示的腕錶的剖面示意圖。本發明實施例的腕錶包含有一錶面11、一錶盤12、一機芯13、一功能模組14、一錶殼15、一錶冠16、一電池17以及一底殼18。錶面11為透明之材質(如玻璃件)，錶盤12上設有實體的時間刻度(如一點至十二點)，指示器(如實體的時針、分針和秒針)設置於錶盤12上方，指示器由機芯13驅動，進而與錶盤12上的時間刻度配合來顯示時間，用戶透過透明的錶面11可看到指示器所指示的位置資訊(即時間資訊)。錶殼15和底殼18係用以保護腕錶內部的機械結構及/或電子裝置，錶殼15、底殼18及錶盤12(或錶面11)構成一容置空間，用以容置機芯13、功能模組14和電池17。在腕錶的側面還設有錶冠16，用戶可以透過旋轉錶冠16上的旋鈕來調整時間或設定鬧鈴時間。電池17可以提供機芯13及/或功能模組14所需的電力。功能模組14用以與一個外界裝置，即移動終端(46，見第4圖)配合，進而使功能模組與移動終端進行無線通信，使本案之腕錶結構智慧化。要說明的是，功能模組14也可設置於腕錶之錶帶。

從本發明第1至3圖可以看出，錶面11、錶盤12、機芯13、錶殼15、錶冠16、電池17和底殼18即便在設計上有所不同，但他們的功能類似於傳統的腕錶，特別是相當於石英錶的架構。惟，與習知技術不同的是，本發明實施例的腕錶還包含了功能模組14，即無線控制功能模組14。也就是說，可以利用傳統石英錶中的剩餘空間來加裝此一功能模組14或對石英錶的空間配置進一步改良來容納此一功能模組14，進而與移動終端46配合，進而使功能模組14與移動終端46進行無線通信，使本案之腕錶結構智慧化。類似地，本發明的功能模組14也可配置於機械錶、電子錶或其他類型之傳統手錶，使其具有智慧化之功能，其概念與石英錶實施例類似，而不多作描述。

在本發明的實施例中，電池17可以供電給機芯13和功能模組14，也就是說，機芯13和功能模組14(和腕錶內的其他電子裝置)可以同時使用電池17儲存的電力。在其他實施例中，機芯13和功能模組14也可以具有相互獨立的電池和供電系統，亦即，機芯13和功能模組14由不同的電池供電。

如第2圖所示，功能模組14包含有一電性連接基板141和設置在電性連接基板141上的一封裝體142。第4圖顯示本發明的功能模組14與外界裝置即移動終端46通訊的架構示意圖。圖中所示的移動終端46為一智慧型移動終端。請配合第1至3圖，一併參閱第4圖，本發明之功能模組14的封裝體142內包含有一處理器單元41、一感測器單元42、一個指令產生單元43及一無線通訊單元44。處理器單元41、感測器單元42、指令產生單元43及無線通訊單元44在電性連線基板141上可封裝成一單一(monolithic)封裝結構，例如系統級封裝(System in Package；SiP)結構，也可單獨封裝或任兩者整合封裝，而後透過相同或不同的電性連接基板上的佈線結構完成電訊號的傳遞。電性連線基板141可為軟性或硬性多層基板，具有複數個金屬層以及複數個介電層，金屬層分布於各個介電層間、用以傳遞電訊號，介電層例如以聚醯亞胺(polyimide)為材料，以旋轉塗佈法(spin coating)形成。功能模組14還可包含一記憶單元45，此記憶單元45用於儲存處理器單元41所需之相關資料，記憶單元45亦可整合於處理器單元41。移動終端46具有一無線訊號收發器47，用以接收和發送無線訊號，無線訊號收發器47例如可為藍芽(Bluetooth)收發器或NFC(Near Field Communication，近場通訊)收發器。

在第4圖所示的實施例中，該無線控制功能模組14的主要功用是根據使用者的位移操作組合，產生控制指令，以無線通道傳送給特定的智慧型移動終端46，對該智慧型移動終端46進行操控。其中，該感測器單元42包括一位移感測器，主要功能是感測該無線控制功能模組14的位移，並輸出代表該位移在至少二方向上的加速度值。根據本發明的設計，該無線控制功能模組14以根據使用者對該模組的操作態樣，產生數種位移樣型感測信號。例如，使用者將該無線控制功能模組14沿一轉軸旋轉時，包含自轉轉動或公轉轉動，該位移感測器偵測這種旋轉運動，產生代表「旋轉」(自轉或公轉)位移樣型的偵測信號。使用者將該無線控制功能模組14朝一方向移動時，以該感測器單元42偵測這種平移運動，產生代表「平移」位移樣型的偵測信號；使用者將該無線控制功能模組14朝一方向搖動時，該感測器單元42偵測這種方向相反的平移運動，產生代表「搖動」位移樣型的偵測信號。當使用者敲擊裝製置該無線控制功能模組14的錶殼或附連裝置的外殼時，以該感測器單元42偵測這種敲擊產生的震動，產生代表「敲擊」位移樣型的偵測信號。其他類型的位移樣型，只要能以一連串的位移偵測信號，亦即代表該無線控制功能模組14的位移在兩個或以上的方向上的加速度值的信號，加以組合後，可能代表的位移樣型，都可應用在本發明。

能夠提供上述功能的感測器，通常為市售的二軸、三軸或多軸加速度計。以二個以上的單軸加速度計，也可組合成為符合上述目的的感測器單元42。所述的「二方向」通常是指空間上一個空間座標系統中的兩軸。但也可能以角速度代替。該感測器單元42所產生的位移偵測信號，只要能表示該無線控制功能模組14的數種位移樣型，例如該旋轉位移樣型、平移位移樣型與該敲擊位移樣型中的1種或以上即可。

符合上述需求的感測器單元，通常會包括至少一組加速度計或陀螺儀或磁力計，以及必要的運算電路。該運算電路可在該無線控制功能模組14 發生位移時，根據該加速度計的偵測電極所輸出的偵測信號，計算該無線控制功能模組14位移的角速度或在二以上方向上的加速度，並輸出偵測結果。在習知技術中，已經有各種加速度計應用電路，可用來作上述位移樣型的分類判斷，並使用在例如各種電視遊樂器的遙控器、智慧型移動終端、汽車安全系統中。對於此行業的專家而言，應屬已知技術。此外，使用一組加速度計或陀螺儀或磁力計，單純產生位移偵測信號，經由該無線通訊單元44直接送到特定的智慧型移動終端46，以利用該智慧型移動終端46的運算、儲存能力，進行偵測信號的解譯運算，也屬可行。

如上所述的感測元件，例如加速度計、陀螺儀等，以及適用於該感測元件的運算電路，都是已知，且為市售之電子元件。通常而言，利用微機電技術製作完成的微型感測模組，即可合乎本發明的需要。

本發明的無線通訊單元44，是用來將該感測器單元42偵測所得的位移偵測信號，或其相關指令信號送到一外界裝置。該無線通訊單元44並可接受特定外界裝置所送來的指令信號，與該外界裝置交換資料。符合這種需求的無線通訊單元44可為任何市售的無線通訊元件，特別是短距離無線通訊元件。利用例如Bluetooth等業界標準通道，與特定之智慧型移動終端46進行連線。該無線控制功能模組14通常具有一組無線收發器，可以對外界發出無線信號及接收無線信號，並可在一外界裝置請求時，與該外界裝置進行連線，以交換資訊。

在本發明的較佳實施例中，該多數位移樣型包括至少一平移樣型、一旋轉樣型及一敲擊樣型。

具有上述架構與功能的無線控制功能模組14，可以在感測到使用者的位移操作後，偵測該位移操作所包含的位移樣型，各樣型的順序及數量等，輸出一串位移樣型信號。例如：

1.使用者將該無線控制功能模組14裝置於腕錶內，配戴在手腕上。轉動手腕一次，該無線控制功能模組14輸出一個「旋轉樣型」信號。

2.使用者將該無線控制功能模組14裝置於腕錶內，配戴在手腕上。敲擊該腕錶錶面三次，該無線控制功能模組14輸出三個「敲擊樣型」信號或一個「敲擊三次」的信號。

3.使用者將該無線控制功能模組14裝置於腕錶內，配戴在手腕上。轉動手腕後揮手兩次，該無線控制功能模組14輸出一個「旋轉樣型」信號並接著輸出兩個「平移樣型」信號。

其他的位移樣型組合，均可由使用者根據對該智慧型移動終端46操作所需，在該無線控制功能模組應用系統中設定，以操控該智慧型移動終端46。

除此之外，本發明的無線控制功能模組14也可選用的另外提供一震動器70，於該無線控制功能模組14接收到一外界控制指令時，發出震動。這種設計使得該無線控制功能模組14不僅可以作為該智慧型移動終端46的遠端輸入裝置，同時也可以成為該智慧型移動終端46的遠端輸出裝置。第5圖顯示該震動器70的結構方塊圖。如圖所示，該震動器70主要包括一震動裝置71，可於收到一震動驅動指令後，發生震動；一震動板72，將該震動裝置71貼附於該震動板72，用以驅動該震動板72震動，以傳遞並放大該震動裝置71所發生的震動；及一控制器73，連接於該無線通訊單元44，可接收經由該無線通訊單元44進入的指令信號，並根據該震動指令信號而發出特定的震動驅動指令給該震動裝置71。在本發明的較佳實例中，該震動驅動指令包括一震動事件之震動發生次數、頻率及各次震動事件之持續時間。

本發明的無線控制功能模組14是用來偵測使用者的位移操作，對該智慧型移動終端46進行操控。在本發明的較佳實例中，該智慧型移動終端46可為一行動電話、智慧型手機、個人數位助理、平板電腦、Arduino互動裝置、Raspberry Pi等可攜裝置。為達成該目的，需在該智慧型移動終端46建置本發明的無線控制功能模組應用系統。該智慧型移動終端46通常就是一台智慧型手機或一台平板電腦。該智慧型移動終端46並配備各種功能模組，例如觸控顯示模組、行動電話模組、相機模組、網路通信模組、短距離無線通信模組、聲音輸出入模組等。該無線控制功能模組應用系統建置到該智慧型移動終端後，即可運用該智慧型移動終端46的運算、記憶與顯示功能，建立一參數設定模組60，供使用者設定特定應用程式的推論規則。該無線控制功能模組應用系統也可根據使用者的操作，建立該無線控制功能模組14與該智慧型移動終端46的通信連結。該無線控制功能模組應用系統並可根據特定應用程式的推論規則，接受該無線控制功能模組14送出之位移偵測信號、位移樣型信號或指令，操作該智慧型移動終端46的觸控顯示模組、行動電話模組、相機模組、網路通信模組、短距離無線通信模組、聲音輸出入模組等，達成所需的操作。

例如，該無線控制功能模組應用系統可以根據使用者的設定，在接收到該無線控制功能模組14發出的特定組合位移樣型感測結果時，解譯為一行動指令，啟動該智慧型移動終端46的網路通信模組，完成一通信連結或網路通信連結；並可在通信連結或網路通信連結後，發出特定請求及/或提供特定資料。特定應用程式也可設定該智慧型移動終端46在接收到該無線控制功能模組14發出的另一特定組合位移樣型感測結果時，解譯為一行動指令，啟動該智慧型移動終端46的相機模組，完成一照相操作。另一應用程式也可設定該智慧型移動終端46在接收到該無線控制功能模組14發出的再一特定組合位移樣型感測結果時，解譯為一行動指令，啟動該智慧型移動終端46的顯示模組，顯示特定資訊。在本發明另一種實施例中，該無線控制功能模組14建置一震動器70(詳下述)。在這種實施例中，一種應用程式也可設定該智慧型移動終端46在接收到該無線控制功能模組14發出的特定組合位移樣型感測結果時，或在執行一先前的行動指令後，判斷出一行動指令，啟動該無線控制功能模組14的震動器70，產生特定樣型的震動。

雖然在實際應用上，該無線控制功能模組應用系統是以軟體形式建置在該智慧型移動終端46中，以利用該智慧型移動終端46所配備的功能模組達成供使用者設定參數，形成特定應用程式，以及達成該應用程式所須操作及功能之目的，但在該無線控制功能模組應用系統建置到該智慧型移動終端46後，事實上可將相關的功能模組加以組合，形成該無線控制功能模組14的感測信號或控制指令處理裝置。在本發明的較佳實例中，個別的應用程式都包括至少一條判斷規則。每條判斷規則則包括至少一事件及因該事件而觸發的一行動。在特定的實施例中，該判斷規則另可包括多數事件間之邏輯關係，例如事件間的「及」、「或」或「及非」的運算關係。

在本發明的較佳實施例中，該事件可為一無線控制功能模組14所發出之位移感測信號及/或位移樣型信號及/或控制指令。具體而言，該事件可為一串用以代表使用者位移操作該無線控制功能模組14，而由該感測器單元42所偵測到的位移偵測信號，代表該位移操作各位移成份在至少兩方向上的加速度。該事件也可為一串用以代表單一或多數位移樣型之組合的位移樣型信號。也可以是將該位移樣型信號的組合解譯後產生的指令。

在本發明的較佳實例中，該判斷規則所推論的行動，通常是一種啟動該智慧型移動終端46一種或多種功能模組，並進行特定操作的動作。該行動也可為啟動該無線控制功能模組14的功能模組，例如該震動器70，以執行特定操作的動作。在實例上，用以觸發特定功能模組的行動可能是，發出語音或數據信息(含聲音大小，節奏或頻率之設定值)，發送簡訊(含發送對象代碼及發送內容)，發生震動(含振幅大小，節奏)，顯示幕顯示，連結一網址，提供語音或數據資料等。也可包括產生數據的行動，例如照相，錄音，錄影，記錄數據等。

詳言之，特定判斷規則可如下式所示：若(事件1)[(邏輯關係i)事件i]n，則行動1，其中，n為一自然數，i為2到n的自然數。其中的行動可為操控該智慧型移動終端一種或多種功能模組的操作。

在實際應用上，該判斷規則可能的實例可列舉於後：

1.於收到一「旋轉樣型信號」(事件一)時，啟動該相機模組拍一張照片或開始錄影(行動一)。

2.於收到三個「平移樣型信號」(事件一)時，啟動該行動電話模組對外播通一通電話到特定電話號碼或發出一則簡訊到特定電話號碼(行動一)。

3.於收到兩個「搖動樣型信號」(事件一)時，啟動該智慧型移動終端的聲音模組或顯示模組，發出語音(含聲音大小，節奏或頻率之設定值)或顯示數據信息(行動一)。

4.於收到三個「敲擊樣型信號」(事件一)及(邏輯關係一)兩個「平移樣型信號」(事件二)時，啟動該相機模組開始錄影(行動一)，並(邏輯關係二)啟動該網路通信模組上網，將錄得影音傳送到特定網址(行動二)。

5.於該智慧型移動終端46收到一來電(事件一)，且(邏輯關係一)判斷在預定時間內無人接聽該來電(事件二)時，啟動該短距離無線通信模組對該無線控制功能模組14發出震動指令，使該震動器70發生震動(行動一)。

6.於收到該無線控制功能模組14發出的「敲擊樣型信號」(事件一)，且(邏輯關係一)判斷在預定時間內該無線控制功能模組14並未發出其他位移樣型信號(事件二)時，啟動該短距離無線通信模組對該無線控制功能模組14發出震動指令，使該震動器70發生震動(行動一)。

上例只是在舉例說明上述「事件」、「行動」與「邏輯關係」的可能應用。其他利用該無線控制功能模組14作為該智慧型移動終端46的遠端輸入裝置及/或遠端輸出裝置的應用，都可能由使用者根據需要而以該無線控制功能模組應用系統設定，成為有用的應用軟體程式。

在本發明的設計下，該無線控制功能模組14可以產生多種位移樣型信號，包括旋轉樣型信號、平移樣型信號、敲擊樣型信號等。如果以信號樣型個數為4的編碼方式為例，則至少可產生3*3*3*3=81種不同的指令集合(以每個指令所需樣型信號為4個為例)，足敷各種需要遠端遙控該智慧型移動終端46的應用。

以上是利用實施例對本發明腕錶無線控制功能模組及腕錶與外界溝通的方法的說明。習於斯藝的人士不難根據本案的說明，作出各種變化與引申。但這些變化與引申，都應屬於本發明的範圍。