CN102239463B - 用于驱动面板以产生音频信号和触觉反馈的音频放大器装置 - Google Patents
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Abstract
一种控制面板装置包括振动以生成声音和/或触觉反馈的控制面板。控制面板装置接收触感输入如触屏，并且响应于驱动信号的触觉信号分量提供触感反馈以便如触觉面板一样工作。控制面板还响应于驱动信号的音频信号分量作为音频扬声器来工作。驱动信号可以包括触觉信号和音频信号中的任一或者两者。一个或者多个驱动元件耦合到控制面板，各驱动元件由驱动信号驱动。各驱动元件将电驱动信号转换成机械运动，由此振动控制面板。
Description
技术领域
本发明涉及触摸面板或者触屏领域。更具体而言，本发明涉及使用音频放大器以生成声音和触觉反馈二者的触摸面板或者触屏领域。
背景技术
许多电气设备正在并入触屏型显示器。触屏是一种检测一般为手指、手部、触笔或者其他指示设备在显示区内的触摸的存在、位置和压强的显示器。触屏让用户能够在无需任何中间设备的情况下与显示面板直接交互，而不是用鼠标或者触板间接交互。触屏可以实施于计算机中或者实施为终端用于接入网络。触屏普遍存在于销售点系统、自动取款机(ATM)、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携游戏控制台、卫星导航设备和信息装置中。
存在许多类型的触屏技术。电阻触屏面板由若干层组成，这些层包括由薄空间分离的两个薄金属导电层和电阻层。当某一物体触摸触屏面板时，层在某一点连接。响应于物体接触，面板与具有连接输出的两个分压器类似地在电学上发生作用。这引起表现为触摸事件并且向控制器发送进行处理的电流改变。
电容触屏面板由越过传感器传导连续电流的材料涂覆、部分涂覆或者图案化。传感器在水平轴和竖直轴两者上均表现存储电子的精确受控场以实现电容。人体也是具有存储电子并且因此也表现电容的电设备。当另一电容场如手指更改传感器的参考电容时，位于面板各拐角的电子电路测量参考电容的所得失真。向控制器发送与触摸事件有关的测量信息进行数学处理。可以用裸手指或者用裸手指持有的传导设备触摸电容传感器。电容传感器也基于邻近性工作，而无需直接被触摸以触发。在多数情况下，不出现与传导金属表面的直接接触，并且绝缘玻璃或者塑料层将传导传感器与用户的身体隔离。经常可以通过靠近(并非触摸)表面快速挥动手掌来触发具有用于让手指触摸的电容按钮的设备。
其他类型的触屏技术包括使用超声波的表面声波技术、红外线触屏面板、耦合到弹簧的应变仪面板、光学成像、色散信号技术和全内反射。
触觉技术指代一种通过向用户施加力、振动和/或运动经由触摸感知来与用户进行接口的技术。振动整个设备(比如蜂窝电话)或者仅振动控制面板(比如触觉面板)。触觉或者触感反馈提供对触屏控制面板上的按钮触摸或者按压的确认或者对采取的动作的确认。
常规通过将变换器附着到触屏并且使用变换器振动整个面板来提供触觉反馈。变换器将电信号转换成机械能。有时使用压电激励器作为变换器。压电激励器在由电信号激励时振动。
发明内容
一种控制面板装置包括振动生成声音和/或触觉反馈的控制面板。控制面板装置被配置成接收触感输入(比如触屏)，并且响应于驱动信号的触觉信号分量提供触感反馈以便如触觉面板一样工作。控制面板还被配置成响应于驱动信号的音频信号分量作为音频扬声器来工作。触觉信号具有范围近似为100-400Hz的较宽带宽，而音频信号具有范围近似为20Hz-20kHz的较窄带宽。驱动信号被配置成包括触觉信号和音频信号中的任一或者两者。一个或者多个驱动元件耦合到控制面板，各驱动元件由驱动信号驱动。各驱动元件将电驱动信号转换成机械运动，由此振动控制面板。在多个驱动元件的情况下，各驱动元件耦合到控制面板的不同部分。控制面板装置可以配置有多个通道，各通道由被施加到具体驱动元件的具体驱动信号表现。在一些实施例中，控制面板使用顺应悬浮体耦合到设备底盘，这些悬浮体使控制面板能够独立于底盘移动。在其他实施例中，控制面板的边缘固定地耦合到底盘，而控制面板的非固定部分弯曲。控制面板装置可以实施为利用显示器和扬声器的任何设备(包括但不限于无绳电话、蜂窝电话、桌面型电话、个人数字助理(PDA)、音乐播放器(比如MP3播放器)和计算设备)的部分。
在一个方面中，一种装置被配置成向用户提供音频响应和触感反馈。该装置包括：音频信号处理器，配置成输出音频信号；触觉信号处理器，配置成输出触觉信号；求和电路，耦合到音频信号处理器和触觉信号处理器，其中求和电路被配置成将音频信号和触觉信号求和以形成组合信号；驱动器电路，耦合到求和电路，其中驱动器电路被配置成响应于组合信号输出驱动信号；驱动元件，耦合到驱动器电路，其中驱动元件被配置成响应于驱动信号生成机械能；以及控制面板，耦合到驱动元件，其中控制面板被配置成响应于驱动信号的触觉分量提供触感反馈并且响应于驱动信号的音频分量提供声音。控制面板被配置成作为触觉面板来工作以输出触感反馈和音频，并且被配置成作为触屏面板来工作以测量触感输入。在这一情况下，控制面板可以是电容触屏面板或者电阻触屏面板，并且触屏面板功能可以在控制面板输出音频之时工作。控制电路可以被配置成调整控制面板生成的音频输出音量。在一些实施例中，触觉信号具有范围近似为100-400Hz的频率响应，而音频信号具有范围近似为20Hz-20kHz的频率响应。该装置还包括底盘，并且控制面板耦合到底盘。在一些实施例中，该装置还包括定位于控制面板与底盘之间的一个或者多个顺应悬浮元件。音频信号处理器可以被配置成调整音频信号的幅度、相位或者幅度和相位，由此调整装置的声学输出。驱动元件可以是压电驱动元件或者活动线圈和磁体。该装置还可以包括一个或者多个附加驱动器电路和一个或者多个附加驱动元件，其中一个或者多个附加驱动器电路并联耦合到驱动电路并且各附加驱动元件耦合到附加驱动器电路之一。该装置还可以包括并联耦合到驱动元件和驱动器电路的一个或者多个附加驱动元件。
在另一方面中，该装置替代地被配置成包括：多个音频信号处理器，各自被配置成输出音频信号；触觉信号处理器，被配置成输出触觉信号；多个求和电路，各求和电路也耦合到多个音频信号处理器之一和触觉信号处理器，其中各求和电路被配置成将音频信号与触觉信号求和以形成组合信号；多个驱动器电路，其中多个驱动器电路中的各驱动器电路耦合到多个求和电路之一，另外其中多个驱动器电路中的各驱动器电路被配置成响应于组合信号输出驱动信号；多个驱动元件，其中多个驱动元件中的各驱动元件耦合到驱动器电路之一使得各驱动元件由独立音频信号和共同触觉信号驱动，另外其中多个驱动元件中的各驱动元件被配置成响应于驱动信号生成机械能；以及控制面板，耦合到多个驱动元件，其中控制面板被配置成响应于驱动信号的触觉分量提供触感反馈并且响应于向多个驱动元件中的各驱动元件输入的各驱动信号的音频分量提供声音。
在又一方面中，该装置替代地被配置成包括：多个音频信号处理器，各音频信号处理器被配置成输出音频信号；多个触觉信号处理器，各触觉信号处理器被配置成输出触觉信号；多个求和电路，其中多个求和电路中的各求和电路也耦合到多个音频信号处理器之一和多个触觉信号处理器之一，其中各求和电路被配置成将音频信号与触觉信号求和以形成组合信号；多个驱动器电路，其中多个驱动器电路中的各驱动器电路耦合到多个求和电路之一，另外其中多个驱动器电路中的各驱动器电路被配置成响应于组合信号输出驱动信号；多个驱动元件，其中多个驱动元件中的各驱动元件耦合到驱动器电路之一使得各驱动元件由独立音频信号和独立触觉信号驱动，另外其中多个驱动元件中的各驱动元件被配置成响应于驱动信号生成机械能；以及控制面板，耦合到多个驱动元件，其中控制面板被配置成响应于驱动信号的触觉分量提供触感反馈并且响应于向多个驱动元件中的各驱动元件输入的各驱动信号的音频分量提供声音。
附图说明
图1图示了根据本发明第一实施例的控制面板装置的剖切侧视图。
图2图示了控制面板装置的替代配置。
图3图示了包括两个驱动元件的控制面板装置的剖切侧视图。
图4图示了根据本发明第一实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。
图5图示了根据本发明第二实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。
图6图示了根据本发明第三实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。
图7图示了根据本发明第四实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。
图8图示了根据本发明第五实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。
相对于附图的若干幅图对控制面板装置的实施例进行描述。当适合时并且仅当在多幅附图中公开和示出相同元件时，相同参考标号将用来代表这样的相同元件。
具体实施方式
本发明的实施例涉及一种控制面板装置。本领域普通技术人员将认识到本发明的下文具体描述仅为示例并且并非以任何方式限制。本发明的其他实施例本身将容易为这样受益于本公开内容的本领域技术人员所想到。
现在将具体参照如附图中所示本发明的实施方式。相同参考标号将在附图和下文具体描述中通篇用来指代相同或者相似部分。为求简洁，并未示出和描述这里描述的实施方式的所有惯有特征。当然将理解，在开发任何这样的实际实施方式时，必须做出诸多因实施方式而异的决策以实现开发者的比如与应用和业务有关约束相符的具体目标，并且这些具体目标将随实施方式和开发者变化。另外将理解，这样的开发工作可能复杂而耗时，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言将是从事例行工程。
根据本发明，可以使用各种类型的处理系统(包括硬件、软件或者其任何组合)来实施一些部件、过程步骤和/或数据结构。此外，本领域普通技术人员将认识到也可以使用诸如硬接线设备、专用集成电路(ASIC)等通用性较低的设备而不脱离这里公开的发明概念的范围和精神实质。
控制面板装置的实施例包括配置有触敏输入功能(比如触屏)和向用户提供触感反馈的触觉响应功能二者的控制面板。触觉响应由一个或者多个驱动元件提供，这些驱动元件用来振动或者以别的方式在物理上移动控制面板的表面以便提供对选择事件或者按钮按压的物理确认。通过用放大器或者信号发生器提供的驱动信号对驱动元件进行调制来生成这样的触觉或者振动反馈。驱动信号包括配置为基本或者复杂波形(比如方波或者正弦波)的触觉信号分量。在一些实施例中，触觉信号分量具有少于1KHz(例如在100-400Hz之间)的频率。
控制面板装置还被配置成向驱动信号补充音频信号分量使得一个或者多个驱动元件和控制面板作为音频扬声器来工作。在恰当频率振动控制面板以生成声音这样的方式振动周围空气。驱动元件是响应于电信号(比如驱动信号)提供机械能(比如振动)的变换器，比如陶瓷驱动元件、压电驱动元件或者活动线圈和磁体元件。驱动信号可以被处理以包括触觉信号、音频信号或者二者。响应于驱动信号，控制面板提供触感反馈和/或作为音频扬声器来工作。在提供触感反馈和/或音频之时控制面板的触屏功能完全工作。
控制面板装置包括用于输出所需音频信号的音频信号处理器和用于输出所需触觉信号的触觉信号处理器。触觉信号处理器和音频信号处理器各自包括硬件和软件部件。在一些实施例中，触觉信号处理器和音频信号处理器使用单独硬件部件。在其他实施例中，硬件部件中的一个、一些或者所有部件由触觉信号处理器和音频信号处理器共同使用。将音频信号与触觉信号求和并且向生成驱动信号的驱动元件处理电路输入。如果无音频信号，则驱动信号仅包括触觉信号分量。如果无触觉信号，则驱动信号仅包括音频信号分量。可以调节控制面板生成的音频的音频电平和频率响应。在一些实施例中，音频电平和频率响应被设置成使得控制面板作为扬声器电话来工作。在其他实施例中，音频电平和频率响应被设置成使得控制面板作为比如无线移动设备中的电话接收扬声器来工作，其中用户将控制面板与用户的耳朵接近或者贴靠定位。在一种示例应用中，音频电平和频率响应被设置成使得均衡和信号处理使包括控制面板装置的移动蜂窝电话能够符合如在26131-710和26132-710中描述的3G Rx路径规范。
图1图示了根据本发明第一实施例的控制面板装置的剖切侧视图。控制面板装置包括经由顺应悬浮体14耦合到底盘12的控制面板10。顺应悬浮体14可以是与控制面板10的周界邻近或者在该周界定位的单个元件。替代地，顺应悬浮体14代表多个元件。在一些实施例中，使用将顺应悬浮体14固定到底盘12和控制面板10的任何常规附着材料(包括但不限于粘合材料、键合材料、焊料等)来将顺应悬浮体14附着到底盘12和控制面板10二者。在一些实施例中，顺应悬浮体14被配置成允许整个控制面板10与活塞运动类似来回运动。在其他实施例中，控制面板10的周界在适当位置上固定，并且控制面板10的内部分来回“弯曲”。
顺应悬浮体14被配置成使控制面板10能够独立于底盘12上下振动，由此生成触感反馈和音频扬声器功能。在这一配置中，整个控制面板10上下振动。图2图示了控制面板装置的替代配置，其中消除了顺应悬浮体并且控制面板10经由附着材料18耦合到底盘12。在这一替代配置中，控制面板10的周界经由附着材料18固定地耦合到底盘12。在这一配置中，控制面板10的边缘被锚定到底盘12，并且控制面板10的非固定部分上下振动或者弯曲以生成触感反馈和音频扬声器功能。附着材料18由将控制面板10的周界固定到底盘12的任何常规附着材料(包括但不限于粘合材料、键合材料、焊料等)制成。
驱动元件16耦合到控制面板10。驱动元件16是将电信号转换成机械运动的变换器。在一些实施例中，驱动元件是陶瓷驱动元件或者压电驱动元件。在其他实施例中，驱动元件是活动线圈和磁体。应当理解，可以使用将电信号转换成机械运动的替代的常规变换器。驱动信号由驱动元件16接收，该驱动元件继而在取决于驱动信号的频率和幅度振动。驱动元件16的运动引起控制面板10的相应运动或者振动。范围比如为100-400Hz的较低带宽分量使用相对低频振动以生成触感反馈使得控制面板作为触觉控制面板来工作。驱动信号的生成触感反馈响应的部分称为触觉信号。范围比如为20Hz至20kHz的较宽带宽分量通常使用相对高频振动以生成声音使得控制面板作为音频扬声器来工作。驱动信号的生成音频扬声器功能的部分称为音频信号。图1中所示驱动元件16的相对位置仅为示例目的。驱动元件16可以定位于控制面板10上的边缘、中心或者其间任一处。
在一些实施例中，控制面板10也配置为触屏，比如传导触屏面板或者电阻触屏面板。控制面板10的触屏功能在控制面板10也作为音频扬声器来工作或者提供触感反馈之时完全工作。换而言之，触屏功能在驱动元件16由驱动信号激励之时工作。针对用户输入检测何时和何处触摸面板的触屏功能独立于触感反馈和音频扬声器功能。
虽然图1示出了单个驱动元件16，但是控制面板装置可以配置有多个驱动元件。图3图示了包括两个驱动元件20和22的控制面板装置的剖切侧视图。示出了驱动元件20和驱动元件22的相对位置仅为了示例目的。设想可以使用多于两个驱动元件。
在一些实施例中，各驱动元件20和驱动元件22接收相同驱动信号。在其他实施例中，如下文更具体描述的那样，向各驱动元件20和驱动元件22发送不同驱动信号。
图4图示了根据本发明第一实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。音频信号处理器30被配置成输出音频信号A1，并且触觉信号处理器40被配置成输出触觉信号H1。如这里所用，触觉信号是频率范围约为100-400Hz的信号，该信号在用来对驱动元件进行驱动时导致触感反馈。也如这里所用，音频信号是具有通常听力的个人能够听到的信号，该信号视为频率范围约为20Hz-20KHz。在电信应用中，音频信号的频率下限近似300Hz。音频信号在用来对驱动元件进行驱动时的应用导致音频扬声器功能。
音频信号处理器30被配置成对幅度、相位、频率、线性、失真和其他特性进行控制以生成所需音频信号。虽然用来生成触感反馈的触觉信号需要比音频信号更窄的带宽，但是在多数情况下触觉信号是方波或者正弦波，并且触觉信号处理器40可以被配置成实现与音频信号处理器30类似的信号处理功能以便生成具有所需信号特性的触觉信号。
求和电路50将音频信号A1与触觉信号H1求和以形成组合信号。向驱动元件驱动器电路60输入组合信号。驱动元件驱动器电路60包括放大器62和输出级64。放大器62接收和放大从求和电路50输出的组合信号。向输出级64输入放大的信号，该输出级输出用来对驱动元件70(比如图1的驱动元件16)进行驱动的驱动信号。向驱动元件70提供的驱动信号包括音频信号部分和触觉信号部分。在一些情况中，触觉信号部分为零(无触觉信号)而驱动信号完全由音频信号部分组成(音频信号)。在这一情况下，驱动控制面板作为音频扬声器。在其他情况下，音频信号部分为零(无音频信号)而驱动信号完全由触觉信号部分组成(触觉信号)。在这一情况下，驱动控制面板以提供触感反馈。在更多其他情况下，音频信号部分和触觉信号部分二者均存在于驱动信号中。在这一情况下，驱动控制面板同时作为音频扬声器并且提供触感反馈。然而，调谐音频信号和控制面板以提供具体音频响应。在控制面板作为音频扬声器来工作之时如在使用触屏功能或者接收触感反馈时那样触摸控制面板在某一程度上有损于音频响应。
驱动信号的音频信号部分尤其在与触觉信号部分比较时具有扩展频率响应。向驱动信号的音频信号部分施加更精细控制。驱动元件驱动器电路60被配置成提供高输出电压摆幅以对驱动元件进行驱动并且提供控制面板的音频扬声器功能。驱动元件驱动器电路60的示例配置是通过引用结合于此的、来自Maxim IntegratedProductsTM的G陶瓷扬声器驱动器MAX9788TM。
图5图示了根据本发明第二实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。图5的驱动元件控制电路与图4的驱动元件控制电路类似地工作而添加用于为第二驱动元件生成驱动信号的第二驱动元件驱动器电路。具体而言，第一驱动元件驱动器电路160和第二驱动元件驱动器电路162并联耦合到求和电路150的输出。第一驱动元件驱动器电路160和第二驱动元件驱动器电路162从求和电路150接收相同组合信号。组合信号是从触觉信号处理器140输出的触觉信号H1与从音频信号处理器130输出的音频信号A1的求和。第一驱动元件驱动器电路160为驱动元件170生成驱动信号，而第二驱动元件驱动器电路162为驱动元件172生成驱动信号。第一驱动元件驱动器电路160生成的驱动信号与第二驱动元件驱动器电路162生成的驱动信号基本上相同，因为两个驱动元件驱动器电路160、162接收从求和电路150输出的相同组合信号作为输入。然而，各驱动元件驱动器电路160、162被独立控制，因而从各驱动元件驱动器电路输出的驱动信号可以不同，例如具有不同幅度。图5的驱动元件控制电路被配置成控制两个驱动元件(如图5中所示为驱动元件170和172)并且同样适用于图3中的驱动元件20和驱动元件22。虽然图5的驱动元件控制电路被示出包括驱动两个驱动元件的两个驱动元件驱动器电路，但是该配置可以扩展成包括全部并联耦合到求和电路150的多于两个驱动元件驱动器电路，其中各驱动元件驱动器电路耦合到驱动元件使得多于两个驱动元件驱动器电路驱动多于两个驱动元件。
图5的驱动元件驱动器电路全部由从共同求和电路输出的相同信号驱动。在替代配置中，可以向各驱动元件驱动器电路提供独立的信号。图6图示了根据本发明第三实施例的示例驱动元件控制电路的示意框图。图6的驱动元件控制电路与图5的驱动元件控制电路类似地工作而不同在于向各驱动元件驱动器电路馈送不同音频信号分量。具体而言，第一求和电路250和第二求和电路252并联耦合以各自接收从触觉信号处理器240输出的触觉信号H1。第一求和电路250也耦合到第一音频信号处理器230以接收第一音频信号A1。从第一求和电路250输出的第一组合信号是触觉信号H1与第一音频信号A1的求和。向第一驱动元件驱动器电路260输入第一组合信号。第一驱动元件驱动器电路260为驱动元件270生成驱动信号。
第二求和电路252也耦合到第二音频信号处理器232以接收第二音频信号A2。从第二求和电路252输出的第二组合信号是触觉信号H1与第二音频信号A2的求和。第二驱动元件驱动器电路262为驱动元件272生成驱动信号。
由第一驱动元件驱动器电路260生成的驱动信号独立于由第二驱动元件驱动器电路262生成的驱动信号，因为各驱动元件驱动器电路260、262接收具有不同音频信号分量的组合信号。另外，独立控制各驱动元件驱动器电路260、262。由于各驱动元件270和272由独立的驱动信号驱动，所以控制面板视为多通道的，各通道由驱动元件之一驱动。在其中提供立体声音频的情况下，第一音频信号以及因此驱动元件驱动器电路260生成的驱动信号提供左立体声分量，而第二音频信号以及因此驱动元件驱动器电路262生成的驱动信号提供右立体声分量。
图6的驱动元件控制电路被配置成对两个驱动元件(如图6中所示为驱动元件270和272)进行控制，并且同样适用于图3中的驱动元件20和驱动元件22。虽然图6的驱动元件控制电路被示出包括驱动两个驱动元件的两个驱动元件驱动器电路，但是该配置可以扩展成包括多于两个驱动元件驱动器电路，这些驱动元件驱动器电路全部并联耦合到触觉信号处理器240的输出，但是各自耦合到独立的求和电路和音频信号处理器。各驱动元件驱动器电路耦合到驱动元件使得多于两个驱动元件驱动器电路驱动多于两个驱动元件。
图6的驱动元件控制电路被配置成向多个驱动元件提供多声道音频信号使得各驱动元件接收如下驱动信号，该驱动信号具有独立控制的音频信号部分和从共同触觉信号导出的触觉信号部分。图7图示了驱动元件控制电路的替代配置，该驱动元件控制电路被配置成提供多声道音频信号和多通道触觉信号。在这一配置中，各驱动元件接收具有独立控制的音频信号部分和独立控制的触觉信号部分的驱动信号。
图7的驱动元件控制电路与图4的驱动元件控制电路类似地工作，其中有用于多个驱动元件中的各驱动元件的单独音频信号处理器、触觉信号处理器、求和电路和驱动元件驱动器电路。具体而言，第一求和电路350耦合到第一触觉信号处理器340以接收第一触觉信号H1并且耦合到第一音频信号处理器330以接收第一音频信号A1。从第一求和电路350输出的第一组合信号是第一触觉信号H1与第一音频信号A1的求和。向第一驱动元件驱动器电路360输入第一组合信号。第一驱动元件驱动器电路360为驱动元件370生成驱动信号。
第二求和电路352耦合到第二触觉信号处理器342以接收第二触觉信号H2并且耦合到第二音频信号处理器332以接收第二音频信号A2。从第二求和电路352输出的第二组合信号是第二触觉信号H2与第二音频信号A2的求和。向第二驱动元件驱动器电路362输入第二组合信号。第二驱动元件驱动器电路362为驱动元件372生成驱动信号。由音频信号处理器330、触觉信号处理器340、求和电路350和驱动元件驱动器电路360形成的电路以及由音频信号处理器332、触觉信号处理器342、求和电路352和驱动元件驱动器电路362形成的电路各自与图4的驱动元件控制电路类似地工作。各驱动元件370和372根据多通道配置的一个通道振动控制面板10(图1)，其中独立控制各通道的音频信号部分和触觉信号部分二者。
图7的驱动元件控制电路被配置成控制两个驱动元件(如图7中所示为驱动元件370和372)，并且同样适用于图3中的驱动元件20和驱动元件22。虽然图7的驱动元件控制电路被示出包括驱动两个驱动元件的两个驱动元件驱动器电路，但是该配置可以扩展成包括都耦合到独立求和电路、音频信号处理器和触觉信号处理器的多于两个驱动元件驱动器电路，其中各驱动元件驱动器电路耦合到驱动元件使得多于两个驱动元件驱动器电路驱动多于两个驱动元件。
图4到图7的驱动元件控制电路各自被配置有驱动元件驱动器电路与驱动元件之间的一对一关系。换而言之，各驱动元件驱动器电路耦合到一个相应驱动元件。在替代配置中，单个驱动元件驱动器电路耦合多个驱动元件，各驱动元件并联耦合。以这一方式，单个驱动元件驱动器电路驱动多个并联驱动元件。图8图示了驱动元件控制电路的替代配置，其中单个驱动元件驱动器电路驱动多个驱动元件。图8的驱动元件控制电路与图4的驱动元件控制电路类似地工作而不同在于驱动元件驱动器电路460驱动并联耦合的两个驱动元件470和472。求和电路450耦合到触觉信号处理器440以接收触觉信号H1并且耦合到音频信号处理器430以接收音频信号A1。从求和电路450输出的组合信号是触觉信号H1与音频信号A1的求和。向驱动元件驱动器电路460输入组合信号。驱动元件驱动器电路460生成对驱动元件470、472进行驱动的驱动信号。虽然图8的驱动元件控制电路被示出包括驱动两个驱动元件的单个驱动元件驱动器电路，但是可以扩展该配置使得单个驱动元件驱动器电路驱动多于两个驱动元件。用来驱动多个驱动元件的单个驱动元件驱动器电路可以实施于图4到图7的任何驱动元件控制电路中。
当使用多通道配置时，可以调谐向两个或者更多驱动元件中的各驱动元件施加的驱动信号以生成和调整驱动信号之间的相位差。换而言之，耦合到不同驱动元件的独立控制的驱动电子器件用来改变相控。对于同相驱动的对称定位的驱动元件，零点出现在控制面板中的各种位置。零点相应于控制面板上的不振动的位置。通过改变相位差，可以移动控制面板上的零点位置使得控制面板的某些部分被配置成运动或者振动而其他部分被配置成保持静止。可以用这一方式调整控制面板的基本共振性质。也可以调整各驱动信号的幅度以调整振动幅度，并且因此调整控制面板的振动部分上下移动的量。以这一方式，可以上下调整各声道的音量。
配置图6到图7的各驱动元件控制电路使得向多个音频信号处理器的输入为独立的信号。取而代之，向音频信号处理器输入共同输入信号，并且各音频信号处理器独立处理共同输入信号以生成向相应求和电路输入的不同音频信号。类似地，配置图7的驱动元件控制电路使得向多个触觉信号处理器的输入为独立的信号。替代地，向触觉信号处理器输入共同输入信号，并且各触觉信号处理器独立处理共同输入信号以生成向相应求和电路输入的不同触觉信号。
上文将各驱动元件控制电路描述为包括单独的音频处理和触觉信号处理器。应当理解可以单独地生成触觉信号和音频信号为数字信号、然后在转换成模拟之前组合在一起。在这样的配置中，组合的音频信号和触觉信号共享包括信号发生器、放大器和驱动元件的共同路径。
上文在向耦合到控制面板的驱动元件施加驱动信号的背景中描述驱动元件控制电路，其中控制面板包括显示功能。一般而言，控制电子器件可以用来向耦合到能够振动的任一类介质的驱动元件施加驱动信号。以这一方式，驱动信号用来驱动介质以生成声音和/或触觉反馈。如先前描述的那样，驱动信号用来振动包括显示器和扬声器功能的设备(比如无绳电话、蜂窝电话、桌面型电话、PDA、音乐播放器和计算设备)内的介质。也可以向非显示设备施加驱动信号以便提供音频和触觉反馈。这样的非显示设备的例子包括音频扬声器，比如耳芽(ear bud)、头戴式传话器和头戴式受话器，其中在设备与用户之间的接触点(比如在耳朵)提供触觉反馈。
驱动元件控制电路可以用来调整音频信号的幅度和相位，由此调整控制面板的频率响应。以这一方式调整驱动元件控制电路使利用控制面板装置的设备能够被配置成实施与在无线移动设备(包括但不限于蜂窝电话、个人数字助理或者其他移动音频回放设备)中使用的音频扬声器有关的各种常规规格。
已经在并入细节的具体实施例方面描述本发明以便于理解本发明的构造和操作原理。这里这样参照具体实施例及其细节并非为了限制所附权利要求书的范围。本领域技术人员将清楚可以在为了示例而选择的实施例中进行修改而不脱离本发明的精神实质和范围。
Claims (26)
1.一种配置成向用户提供音频响应和触感反馈的装置，所述装置包括：
a.多个音频信号处理器，各自配置成输出音频信号；
b.触觉信号处理器，配置成输出触觉信号；
c.多个求和电路，各求和电路也耦合到所述多个音频信号处理器之一和所述触觉信号处理器，其中各求和电路被配置成将所述音频信号与所述触觉信号求和以形成组合信号；
d.多个驱动器电路，其中所述多个驱动器电路中的各驱动器电路耦合到所述多个求和电路之一，另外其中所述多个驱动器电路中的各驱动器电路被配置成响应于所述组合信号输出驱动信号；
e.多个驱动元件，其中所述多个驱动元件中的各驱动元件耦合到所述驱动器电路之一使得各驱动元件由独立音频信号和共同触觉信号驱动，另外其中所述多个驱动元件中的各驱动元件被配置成响应于所述驱动信号生成机械运动；以及
f.控制面板，耦合到所述多个驱动元件，其中所述控制面板被配置成响应于所述驱动信号的触觉分量提供触感反馈并且响应于向所述多个驱动元件中的各驱动元件输入的各驱动信号的音频分量提供声音。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制面板被配置成作为触觉面板来工作以输出触感反馈和音频，并且被配置成作为触屏面板来工作以测量触感输入。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制面板是电容触屏面板或者电阻触屏面板。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述触屏面板功能在所述控制面板输出音频之时工作。
5.根据权利要求1所述的装置，其中各驱动器电路被配置成调整所述控制面板生成的音频输出音量分量。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述触觉信号具有范围近似为100-400Hz的频率响应。
7.根据权利要求1所述的装置，其中各音频信号具有范围近似为20Hz-20kHz的频率响应。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括底盘，并且所述控制面板耦合到所述底盘。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括定位于所述控制面板与所述底盘之间的一个或者多个顺应悬浮元件。
10.根据权利要求1所述的装置，其中各音频信号处理器被配置成调整所述音频信号的幅度、相位或者幅度和相位，由此调整所述装置的声学输出。
11.根据权利要求1所述的装置，其中各驱动元件包括压电驱动元件。
12.根据权利要求1所述的装置，其中各驱动元件包括活动线圈和磁体。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个音频信号处理器、所述触觉信号处理器和所述多个驱动器电路各自被配置成生成相对于彼此不同相的所述多个驱动信号以根据所述多个驱动信号的相位差振动所述控制面板的一个或者多个具体部分。
14.一种配置成向用户提供音频响应和触感反馈的装置，所述装置包括：
a.多个音频信号处理器，各自配置成输出音频信号；
b.多个触觉信号处理器，各自配置成输出触觉信号；
c.多个求和电路，其中所述多个求和电路中的各求和电路耦合到所述多个音频信号处理器之一和所述多个触觉信号处理器之一，其中各求和电路被配置成将所述音频信号和所述触觉信号求和以形成组合信号；
d.多个驱动器电路，其中所述多个驱动器电路中的各驱动器电路耦合到所述多个求和电路之一，另外其中所述多个驱动器电路中的各驱动器电路被配置成响应于所述组合信号输出驱动信号；
e.多个驱动元件，其中所述多个驱动元件中的各驱动元件耦合到所述驱动器电路之一使得各驱动元件由独立音频信号和独立触觉信号驱动，另外其中所述多个驱动元件中的各驱动元件被配置成响应于所述驱动信号生成机械运动；以及
f.控制面板，耦合到所述多个驱动元件，其中所述控制面板被配置成响应于所述驱动信号的触觉分量提供触感反馈并且响应于向所述多个驱动元件中的各驱动元件输入的各驱动信号的音频分量提供声音。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述控制面板被配置成作为触觉面板来工作以输出触感反馈和音频，并且被配置成作为触屏面板来工作以测量触感输入。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述控制面板是电容触屏面板或者电阻触屏面板。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述触屏面板功能在所述控制面板输出音频之时工作。
18.根据权利要求14所述的装置，其中各驱动器电路被配置成调整所述控制面板生成的音频输出音量分量。
19.根据权利要求14所述的装置，其中各触觉信号具有范围近似为100-400Hz的频率响应。
20.根据权利要求14所述的装置，其中各音频信号具有范围近似为20Hz-20kHz的频率响应。
21.根据权利要求14所述的装置，还包括底盘，并且所述控制面板耦合到所述底盘。
22.根据权利要求21所述的装置，还包括定位于所述控制面板与所述底盘之间的一个或者多个顺应悬浮元件。
23.根据权利要求14所述的装置，其中各音频信号处理器被配置成调整所述音频信号的幅度、相位或者幅度和相位，由此调整所述装置的声学输出。
24.根据权利要求14所述的装置，其中各驱动元件包括压电驱动元件。
25.根据权利要求14所述的装置，其中各驱动元件包括活动线圈和磁体。
26.根据权利要求14所述的装置，其中所述多个音频信号处理器、所述多个触觉信号处理器和所述多个驱动器电路各自被配置成生成相对于彼此不同相的所述多个驱动信号以便根据所述多个驱动信号的相位差振动所述控制面板的一个或者多个具体部分。
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