發佈日期:2015-09-30

從專利觀測Google在智慧手錶的設計

作者:王惠瑜

專利資訊智慧手錶谷歌SmartwatchGoogle

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眼鏡與手錶都是穿戴式裝置的熱門產品,今年4月Apple Watch 上市後,帶動市場同性質智慧手錶銷售成長,引爆穿戴式產品的商機,應用在輔助生活便利、運動記錄及健康管理等方面,雖在消費市場上的產品呈現較為多樣化,消費者接受程度亦高,目前各大品牌都競相推出智慧手錶或手環等穿戴式產品時,Google為了手錶、眼鏡和其他穿戴式裝置所開發的應用程式介面Android Wear系統平台,讓穿戴式裝置除了能連結Android系統的手機或平板,提供離線音樂播放及控制、導航、查看氣象、通勤路線、航班、郵件等資訊、追蹤健康狀態、語音搜尋、提醒設定及語音備忘錄等功能外,也有適合穿戴式裝置的應用程式,但Google仍有許多尚未公布的創新設計與想法都埋藏在專利裡面,從專利申請可明顯看出積極發展物聯網中穿戴式裝置的企圖心。

Google 在穿戴式裝置上主攻的產品是智慧眼鏡,所申請的專利亦以頭戴式產品較多,但在專利之中亦可發現與Google 在智慧手錶當中相應的各種技術及設計,雖然目前没有推出這樣的產品,但也非意味將來不會,從智慧手錶的相關專利(表1)所顯示的應用方向,配有微型無線通訊、攝影機,可傳送及接收資訊雙顯示器,在大眾和私領域模式的轉換模式;由於手錶觸控範圍太小,透過多個感測器,偵測不同狀況,利用手勢執行動作以及智慧手錶的使用者介面訂閱鈕等等,這些從專利來的是技術重點,也是Google對還未對外公布的設計與想法。

表 1 Google智慧手錶專利

專利號碼專利性質專利重點
US 8279716
US 8379488
US 8902714
專利家族智慧手錶雙顯示器、錶面材料
US20140366123公開錶帶感測操作模式
US20150039880公開自動進入模式控制
US7509094, US7953455, US8285342, US8755846, US20070004446 US20090176528US20110212752US20130005399
US20140274206
專利家族穿戴式微型無線網路通訊
US20150091765公開天線錶帶
US20150065821公開磁性奈米物質錶帶
US 8624836獲證手錶操作手勢
US20150092520公開手勢喚醒,改變操作模式
US20140219066公開圖形介面,錶面時針手勢

資料來源: 本研究整理


智慧手錶設計重點以可傳送及接收資訊無線網路功能,組合多種感測器相關技術的錶帶或手勢。

一、雙顯示器-掀蓋式的錶面

手錶主結構為無線網路傳輸、二組顯示器、使用者介面、觸控功能和攝影機有照相和錄影等擷取影像,透過無線網路傳輸及接收資訊。

內外二組顯示器,可分別接收二組不同的資訊,錶面在打開或關閉時可會置換不同的功能。在掀蓋式的錶面未打開時(圖1),顯示器為外顯示器,為公眾模式,顯示E-MAIL或簡訊來信通知等一般公眾可視的資訊狀況。外顯示器的背面為內顯示器,為私人模式,在錶面被打開時(圖2)才會看到,用於接收私人訊息,打開時才看的到,可以保有個人隱私。

掀蓋式的內外顯示器錶面材料部份是採用透明LCD或智慧玻璃,並採取觸控介面;在內顯示器周圍增加一個或以上的LED,在打開錶面時可做內顯示器光源。

資訊掀蓋式錶面有取景的功能,錶面打開時同時會啟動相機,相機透過錶面取景,將拍攝的產品圖像透過網路傳送後,同樣地也用錶面接收回傳相關資訊。應用在購物時,透過相機所拍攝的產品影像,即時回傳產品的相關資訊查詢(圖3);以及導航功能的應用,有地圖位置顯示的功能,接收地理位置及方向導引等資訊。

圖1外顯示器

資料來源: US 8279716

圖2內顯示器

資料來源: US 8279716

圖3即時查詢

資料來源: US 8279716

二、 錶帶設計

(一) 具有天線功能的錶帶

錶帶的設計在數個錶節之中(圖4),錶帶是由數個可彎曲的部份和硬體的部份所組成的錶節,而射頻積體電路和微型CPU放在第二錶節的硬體部份,天線則包覆在錶帶可彎曲的部份,天線距離錶帶外側至少0.5公分以上,錶帶没有直接貼覆到手腕的皮膚,天線可傳輸及接受2.4 GHz訊號。

圖4 天線錶帶

資料來源: USUS20150091765

(二) 模式切換

考量使用者的隱私,手錶有公眾及隱私二種模式,在錶帶的扣環上有多種感測器,感測器包含加速計、心跳監測、感光、運動傳感器可量測手錶是否與皮膚的接觸,偵測手錶戴上後才啟動私人模式,才能接受及傳送資訊,收到新聞更新、來電顯示等訊息提示;没有戴在手上時,則啟動為為公眾模式,只會提供現在時間或媒體選項等非私人的資訊。

在切換到私人模式時,需先設定授權,要有確認的元件才能啟動私人模式,而確認元件包含密碼、手勢、生物辨識系統等權限管制才能切換到私人模式,此項技術也應用在其他穿戴式裝置上,如眼鏡等產品。

(三) 健康取向

在穿戴式裝置有極大部份的技術是以健康管理為導向,Google應用生醫界的磁性奈米顆粒應用,將手腕帶或錶帶上裝有磁性奈米物質,貼近手腕內側的皮膚,直接貼近皮膚底層的血管,由於功能性的磁性奈米顆粒在配置上複雜,使血流產生物理性或化學性的變化,可增加血塊溶解效率,解決血管栓塞的問題(圖5)。

圖5 磁性奈米顆粒錶帶

資料來源: US 20150065821

三、 手勢

由於智慧手錶可操作空間有限,在執行動作時,手勢操作已成為相關技術的考量選項之一,包含手勢輸入及變換模式。

1. 手勢輸入

裝置包含二個光源LED和二個光度感應器,加速度計,CCD 相機等元件。將使用者的手臂、手腕或手背,當作虛擬的滑鼠墊,當手指在虛擬的滑鼠墊區域移動時,感測器會追踪使用者的動作,啟動手錶的使用者圖形介面,利用多種感測器進行偵測,當手腕呈垂直時,加速度感測器偵測到動作改變,則將動作的變化視為點擊的動作,改變圖形介面,移動到另一個圖形化介面;在手勢執行時,光感應器計算手指的距離,識別手指捏放和旋轉的動作,此技術可用於手錶裝置的解鎖動作(圖6)。

圖6:手勢感測

資料來源: US 8624836

以觸控式螢幕上的圓形時鐘為圖形化鍵盤,利用指針上的數字從圓盤區域划動的區域的時針起點和終點做輸入,先從中心划入時針的區域,再細划入分針的區域做為數字的設定。在圖形介面上,利用錶面時針的手勢來輸入數字,可應用於行事曆登錄的功能(圖7)。

圖7: 手勢輸入

資料來源: US 20140219066

2. 手勢變換模式

運用多個感測器進行不同偵測後,感測手錶的運動、手的位置改變的進行操作模式的改變,此為兩階段進行,第一階段在感測器感測動作的變化,第二階段在聲音的證別及認證後才能進行操作模式變更。

加速計感測器(第一感測器)感應到手腕有產生動作變化時,即啟動偵測手腕的動作,並啟動聲音感測器(第二感測器),偵測聲音訊號,聲音感測器認出預先設定的聲音指令,例如OK GOOGLE等,透過聲音辨識後獲得認證後,進行模式轉換後也同時啟動相機功能,第三個感測器是光源感測器,主要輔助前二個感測器時的偵測狀態。

隨著穿戴式裝置愈趨熱門,目前市場上與智慧手錶相仿的智慧手環,其產品差異化也越來越小,功能也大同小異,集中在計步器、睡眠偵測或鬧鐘等簡易型功能,在面對穿戴式裝置市場激烈競爭時,專利的發展重心仍為技術門檻較高的智慧手錶,但產品的成功與否仍需接受消費性市場的考驗,在Google 致力於建立穿戴式關鍵的標準平台Android Wear,其專利已跳脫傳統的技術導向的思維,移向人機互動的設計理念,而穿戴式裝置另一龐大商機,即是透過無線網路的使用者數據資料,分析使用者的行為模式,設計出新的產品及商業模式。

參考文獻

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