CN101421688A - 具有音频和触觉功能的电子装置 - Google Patents

Abstract

提供一种适合与电子装置一起使用的致动器(102)。该致动器包括薄膜传感器(104)和变换器(106)。该变换器接合到薄膜传感器。该薄膜传感器能够感应输入，并且该变换器能够响应于输入提供触觉输出。

Description

具有音频和触觉功能的电子装置

技术领域

本发明一般涉及电子装置，且更具体地涉及具有音频和触觉功能的导航装置。

背景技术

电子装置用来执行复杂的输入操作，例如玩游戏、播放音频文件、浏览互联网和发送消息所需的操作。在一些市场中，存在着制造更紧凑和更小的电子装置的压力。此外，附加的导航功能被引入电子装置，例如环状滚动和亚洲字符输入。然而，实施这种导航功能占据了电子装置中的很大空间。例如，对于便携式电脑，提供导航功能的标准鼠标变得不方便并且需要很大空间来操作。类似地，在移动电话和便携式视频游戏机(portable video game)中，诸如操纵杆和轨迹球的导航装置占据了相当大的空间。结果，使用了诸如“触摸屏”的紧凑型导航装置，其可以有不同的形状和尺寸。

触摸屏可以感应触觉输入并将其提供给电子装置。可利用各种各样的传感技术，包括但不限于电容式和电阻式传感器。为了移动在绘图环境中显示的光标，电子装置的使用者通常用指尖接触触摸屏。然而，触摸屏也占据了电子装置上的相当大量的空间。

附图说明

本发明通过举例说明，但不限于附图，其中相同的标记指示同一元件，并且其中：

图1示出了根据基本实施例的致动器的横截面图。

图2示出了根据详细实施例的图1中致动器的示图。

图3示出了根据基本实施例的导航装置的示图。

图4示出了根据基本实施例的导航装置的俯视图。

图5示出了根据详细实施例的电子装置的示意图。

本领域技术人员将认识到，附图中的元件是为了简化和清楚而示出的并且不需要按比例绘制。例如，为了帮助更好地理解本发明的实施例，可以相对于其它元件而放大附图中一些元件的尺寸。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的具有音频和触觉功能的特定导航装置之前，应该注意到，本发明主要属于涉及具有音频和触觉功能的导航装置的方法步骤和设备组件的组合。因此，在附图中，在适当的地方用常规标记表示设备组件，只示出那些与理解本发明相关的具体细节，免得使具有在此描述的益处的本领域技术人员将容易地明白的公开细节难于理解。

各种实施例提供了与电子装置一起使用的具有触觉和音频输出功能的导航装置。电子装置的实例包括调幅(AM)/调频(FM)收音机、移动电话、计算机、掌上电脑(PDA)、模拟和数字音频装置、视频游戏机、遥控器等。导航装置包括致动器，其可以用来提供输入到电子装置。此外，响应于提供给电子装置的输入，致动器可以提供触觉和/或音频反馈。在提供触觉和声反馈给用户的能力的研究中，结合需要更紧凑的电子装置的工业趋势，尤其是在厚度方面，发明人寻求将这些功能组合进单一装置中。

图1示出了根据基本实施例的致动器102的横截面图。致动器102包括薄膜传感器104和变换器106。薄膜传感器104的实例包括但不限于：电阻式触摸屏传感器、电容式触摸屏传感器或其它的薄膜传感器技术。薄膜传感器104可以制造成小于0.1mm的厚度。变换器106的实例包括但不限于：压电陶瓷变换器。变换器可以制造成小于0.3mm的厚度。变换器106接合到薄膜传感器104。接合机构的实例是弹性粘合剂或薄膜压敏粘合剂(PSA)。

薄膜传感器104感应由用户提供的触觉输入。在实施例中，薄膜传感器104包括用于向用户提供定向功能的一个或多个印刷迹线。定向功能的实例包括但不限于：向上滚动和向下滚动。响应于由薄膜传感器104感应的输入，变换器106提供触觉输出。触觉输出是与触觉相关的输出，例如振动。在实施例中，变换器106也可以提供音频输出。在该实施例中，变换器106也起到音频输出装置的作用，例如扬声器。

图2示出了根据详细实施例的图1中致动器102的示图。致动器102包括薄膜传感器104、变换器106和悬置层202。在实施例中，悬置层202安装在为悬置层提供张力的安装框架204上，且提供将致动器安装到电子装置外壳的方法。变换器106包括第一变换器层206和第二变换器层208。悬置层202为变换器层206和208提供机械支撑。如图2所示，薄膜传感器104耦合到变换器106并位于第一变换器层206上。并且可选地可接合到安装框架204。

薄膜传感器104感应由用户提供的触觉输入。在实施例中，用户用指尖接触薄膜传感器104以提供输入。悬置层202夹在第一变换器层206和第二变换器层208之间。第一变换器层206接合到悬置层202的第一侧而第二变换器层208接合到悬置层202的相对的第二侧。变换器106的第一变换器层206和第二变换器层208通过使用粘合剂接合到悬置层202。粘合剂的实例包括但不限于：各种弹性粘合剂、树脂基粘合剂和压敏粘合剂(PSA)薄膜。响应于来自例如电子装置(图2中未示出)的电信号，该布置例如可以使第一变换器层206收缩，并且例如可以使第二变换器层208扩张。结果，变换器106振动，以使变换器106能够充当音频和/或触觉输出装置。

变换器106是充当音频输出装置还是充当触觉输出装置取决于变换器106的机械谐振频率。类似于常规的扬声器，在低于基波谐振频率时装置的音频输出大幅下降。然而，低于该频率时，存在足够的运动将明显的触觉传给用户的手指。例如，当驱动变换器106以诸如70-400Hz的低频振动时，产生能触知的或触觉输出。同时，，当驱动变换器106以600-20000Hz的高频振动时，产生音频输出。交替使用较低驱动频率和较高驱动频率，可以使变换器106充当音频输出装置和触觉输出装置。变换器106的谐振频率由变换器/传感器组合的质量和机械顺从性来控制。可以调整这些值，以提供高于所希望的触觉输入范围的谐振频率，典型地，达到所希望的音频频率范围的所希望的下端。在实施例中，悬置层202是金属的并且能够为致动器102提供电信号输入，也提供大部分所需的机械顺从性。

响应于由薄膜传感器104感应的输入，变换器106提供触觉反馈。在实施例中，致动器102也包括托架210。如果致动器102掉落或遭遇破坏性的用户，托架防止变换器106过度应变。

图3示出了根据基本实施例的导航装置302的示图。导航装置302包括薄膜传感器104、变换器106和显示模块304。在一实施例中，导航装置302与电子装置(图3中未示出)一起使用。薄膜传感器104接合到变换器106并且将来自用户的输入提供到电子装置。在一实施例中，薄膜传感器104包括一个或多个印刷迹线。一个或多个印刷迹线将相应于由用户提供的输入的电子信号提供到电子装置。例如，薄膜可以有印刷在其上的字符。当用户接触字符，通过相应的印刷迹线产生相应于字符的电子信号并将电子信号提供给电子装置。在另一实例中，可以追踪越过变换器104表面的手指的运动来产生迹线阵列，再一次将相应的电子信号传到电子装置。

响应于由薄膜传感器104提供的输入，变换器106然后提供振动触觉输出。振动触觉输出是与触觉有关的输出，例如，振动。在实施例中，薄膜传感器104可操作地结合有诸如液晶显示器的显示模块304。响应于通过薄膜传感器104提供的输入，显示模块304提供可视反馈。例如，显示模块304可以显示字符，其作为通过薄膜传感器104提供给电子装置的输入。

图4示出了根据基本实施例的导航装置302的俯视图。如俯视图所示，薄膜传感器104实施为圆形触摸板并且变换器106是圆形变换器。其它的触摸板和变换器形状也是可能的且由声学和机械约束限制。

图5示出了根据详细实施例的电子装置502的示图。电子装置502包括致动器102、控制器504、处理器506、数模转换器508和功率放大器510。电子装置502的实例包括但不限于：移动电话、遥控器、视频游戏控制器、便携式电脑和掌上电脑(PDAs)。致动器102包括薄膜传感器104和变换器106。

薄膜传感器104与变换器106接合。薄膜传感器104感应由用户提供的输入并且将其提供给控制器504。控制器504包括将输入转换成数字信号的模数转换器(图4中未示出)并将其提供给处理器506。在实施例中，控制器504为连接到电子装置502或合并在电子装置502内的外围装置提供硬件接口。处理器506处理数字信号并且接收相应的输入。此外，响应于处理器506接收到的数字信号，处理器506提供反馈来驱动变换器，以便提供触觉。实施例使用数模转换器508，其将数字反馈转换为模拟反馈。然后，模拟反馈提供给功率放大器510，其放大模拟反馈并且将其提供给变换器106。响应于由薄膜传感器104感应的输入，变换器106然后提供触觉和/或音频输出。

变换器106的振动频率决定了变换器106是充当音频输出装置还是充当触觉输出装置。例如，当驱动变换器106被驱动以诸如70-400Hz的低频振动时，产生能触知的或触觉输出。同时，当变换器106被驱动以诸如600-20000Hz的高频振动时，产生音频输出。交替使用较低驱动频率和较高驱动频率，可以使变换器106充当音频输出装置和触觉输出装置。

在实施例中，处理器506处理从诸如电子装置502中的音频播放器(图4中未示出)的外围装置接收的数字音频信号。处理器506处理数字音频信号并将其提供给数模转换器508，其将数字音频信号转换成模拟音频信号。接下来，数模转换器508提供模拟音频信号给放大器510。放大器510放大模拟音频信号并将其提供给变换器106。然后，变换器106根据模拟音频信号而振动，并提供相应的音频输出。也就是说，变换器106起音频扬声器的作用。

如上所述的各种实施例提供适合在具有小厚度的电子装置中工作的致动器。致动器通过薄膜传感器提供输入给电子装置。响应于所提供的输入，致动器也提供触觉输出。触觉输出使电子装置的用户确认输入已经被感应。另外，响应于从电子装置接收的音频信号，致动器可以用来提供音频输出。

将会理解，在此描述的电子装置可以包括一个或多个常规的处理器和控制该一个或多个处理器的唯一(unique)存储的程序指令，以与某些非处理器电路相结合地实施在此描述的电子装置的一些功能。非处理器电路可以包括但不限于：无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入装置。

可以预料，尽管由例如可用时间、当前技术和经济考虑所激发的可能的大量努力和许多设计选择，当被在此描述的概念和原理引导时，本领域普通技术人员将能够容易地制造根据上述说明书的装置，如上所述。

在本说明书中，诸如第一和第二等的相关术语可仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开来，而不必需要或暗示这些实体或动作之间任何真实的这种关系或顺序。术语“包括”“包括了”或其任何其它的变体，旨在涵盖非排他性的包括，使得包括一列元件的步骤、方法、物品或设备不仅包括那些元件，还可包括其它未明确列出的或这种步骤、方法、物品或设备固有的其它元件。在“包括”或“包括了”之前的元件，如果没有更多的限制，则不排除包括该元件的步骤、方法、物品或设备中存在有附加的相同元件。

如在此使用的术语“另一个”被限定为至少两个或多个。如在此使用的术语“包括”和/或“具有”被限定为包括。如在此使用的术语“包括”和/或“具有”被限定为包括。如在此参考使用的术语“耦合”被限定为连接，虽然不必直接地且不必机械地连接。

在前述的说明书中，已经参考特定实施例描述了本发明及其益处和优点。但是，本领域普通技术人员会理解，在不偏离如权利要求中所阐明的本发明的范围的情况下，可以作出各种修改和改变。因此，说明书和附图应当从说明性而不是限制性的意义上来看待，并且所有的这种修改都意图被包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可以使任何益处、优点或者解决方案产生或者变得更加显著的任何元件都不得解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或者本质的特征或者元件。本发明仅由附属的权利要求以及这些权利要求的等同物来限定，其中附属的权利要求包括在本申请尚未获授权期间所作出的任何修改，如所发布的。

Claims (11)

1.一种致动器，包括：

薄膜传感器；以及

接合到所述薄膜传感器的变换器，其中所述变换器能够提供触觉输出。

2.如权利要求1所述的致动器，其中所述变换器包括：

接合到悬置层的第一侧的第一变换器层；以及

接合到所述悬置层的第二侧的第二变换器层。

3.如权利要求2所述的致动器，进一步包括耦合到所述悬置层的安装框架。

4.如权利要求3所述的致动器，其中所述安装框架进一步耦合到所述薄膜传感器。

5.如权利要求1所述的致动器，其中所述薄膜传感器是下述组中的一个，该组包括：电阻式触摸屏传感器、和电容式触摸屏传感器。

6.一种电子装置，包括：

致动器，所述致动器包括：

薄膜传感器，其中所述薄膜传感器能够提供至所述电子装置的输入；和

接合到所述薄膜传感器的压电式变换器，其中所述压电式变换器能够响应于所述输入提供触觉反馈；以及

耦合到所述致动器的电子电路，所述电子电路能够提供至所述压电式变换器的模拟信号，以产生所述触觉反馈。

7.权利要求6所述的电子装置，其中所述电子电路包括：

能够接收所述输入并将所述输入转换成数字信号的控制器；

耦合到所述第一控制器的处理器，所述处理器能够处理所述数字信号；

耦合到所述处理器的数模转换器，所述数模转换器能够将所述数字信号转换成所述模拟信号；以及

耦合到所述数模转换器的放大器，所述放大器能够放大所述模拟信号。

8.如权利要求7所述的电子装置，其中所述压电式变换器能够进一步提供音频输出，其中所述电子电路能够提供电子信号以产生所述音频输出。

9.如权利要求8所述的电子装置，其中所述处理器能够进一步产生所述电子信号，其中由所述数模转换器将所述电子信号转换成音频信号。

10.如权利要求9所述的电子装置，其中由所述放大器放大所述音频信号。

11.如权利要求6所述的电子装置，其中所述控制器包括模数转换器，用于将所述输入转换成所述数字信号。

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