DE112009003501T5

DE112009003501T5 - Audioverstärkervorrichtung zum Betreiben eines Panels zum Erzeugen eines Tons und eineshaptischen Feedbacks

Info

Publication number: DE112009003501T5
Application number: DE112009003501T
Authority: DE
Inventors: Antony Stephen DOY; Mark Adam Cherry
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2012-05-24
Also published as: CN102239463B; US20100141408A1; CN102239463A; WO2010065207A1; TW201027403A

Abstract

Eine Steuerpanel-Vorrichtung enthält ein Steuerpanel, das vibriert wird, um einen Ton und/oder ein hrichtung erhält eine taktile Eingabe, wie etwa ein Touchscreen, und stellt ein taktiles Feedback bereit, um wie ein haptisches Panel zu funktionieren, ansprechend auf eine haptische Signalkomponente eines Ansteuersignals. Das Steuerpanel arbeitet auch als Lautsprecher ansprechend auf eine Audiosignalkomponente des Ansteuersignals. Das Ansteuersignals kann das haptische Signal und/oder das Audiosignal enthalten. Ein oder mehrere Antriebselemente sind mit einem Steuerpanel gekoppelt, wobei jedes Antriebselement durch ein Ansteuersignal angesteuert ist. Jedes Antriebselement wandelt das elektrische Ansteuersignal in eine mechanische Bewegung um, wodurch das Steuerpanel vibriert wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Touch-Panels oder Touchscreens. Mehr im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet von Touch-Panels oder Touchscreens, bei denen ein Audioverstärker verwendet wird, um sowohl einen Ton oder ein Ton-Feedback als auch ein haptisches Feedback zu erzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
Bei zahlreichen elektrischen Geräten werden Anzeigen vom Touchscreen-Typ verwendet. Ein Touchscreen ist eine Anzeige, die das Vorhandensein, die Position und den Druck einer Berührung innerhalb des Anzeigebereichs erfasst, im Allgemeinen durch einen Finger, eine Hand, einen Stift oder ein anderes Zeigegerät. Der Touchscreen ermöglicht einem Benutzer, mit dem Anzeigepanel unmittelbar zu interagieren, ohne dass irgendwelche zwischengeschalteten Geräte notwendig sind, anstatt indirekt über eine Maus oder ein Touchpad. Touchscreens können in Computern oder als Terminals für Netzzugangszwecke eingesetzt werden. Touchscreens werden üblicherweise in Point-of-Sale-Systemen, Geldautomaten (automated teller machines, ATMs), Mobiltelefonen, Personal Digital Assistants (PDAs), tragbaren Spielkonsolen, satellitengestützten Navigationsgeräten und Informationsanwendungen angetroffen.
Es gibt eine Reihe von Typen von Touchscreen-Technologien. Ein resistives Touchscreen-Panel besteht aus mehreren Schichten, darunter zwei dünne metallische elektrisch leitfähige und resistive Schichten, die durch einen dünnen Zwischenraum getrennt sind. Wenn ein Objekt das Touchscreen-Panel berührt, werden die Schichten an einem bestimmten Punkt verbunden. Als Reaktion auf den Kontakt durch das Objekt wirkt das Panel elektrisch ähnlich wie zwei Spannungsteiler mit verbundenen Ausgängen. Dies bewirkt eine Änderung des elektrischen Stroms, die als ein Berührungsereignis registriert wird und an die Steuerung zur Verarbeitung geschickt wird.
Ein kapazitives Touchscreen-Panel ist beschichtet, teilweise beschichtet oder gemustert mit einem Material, das einen kontinuierlichen elektrischen Strom über einen Sensor leitet. Der Sensor weist ein präzise gesteuertes Feld von gespeicherten Elektronen in horizontalen und vertikalen Achsen auf, um eine Kapazität zu erzielen. Der menschliche Körper ist ebenfalls ein elektrisches Gerät, das gespeicherte Elektronen aufweist und daher eine Kapazität besitzt. Wenn eine Bezugskapazität des Sensors durch ein anderes Kapazitätsfeld, etwa einen Finger, verändert wird, messen elektrische Schaltkreise, die an jeder Ecke des Panels angeordnet sind, die daraus resultierende Verzerrung in der Referenzkapazität. Die gemessene Information, die sich auf das Berührungsereignis bezieht, wird an die Steuerung zur mathematischen Verarbeitung geschickt. Kapazitive Sensoren können entweder mit einem bloßen Finger oder mit einem leitfähigen Gerät, das von einer bloßen Hand gehalten ist, berührt werden. Kapazitive Sensoren arbeiten auch basiert auf Nähe und müssen nicht unmittelbar berührt werden, um ausgelöst zu werden. In den meisten Fällen tritt kein direkter Kontakt zu einer leitenden Metalloberfläche auf, und der leitende Sensor ist von dem Körper des Benutzers durch eine isolierende Glas- oder Kunststoffschicht getrennt. Geräte mit kapazitiven Tasten, die zur Berührung durch einen Finger gedacht sind, können häufig ausgelöst werden, indem die Handfläche nahe der Oberfläche ohne eine Berührung schnell vorbeibewegt wird.
Andere Arten von Touchscreen-Technologien umfassen die Oberflächen-Schallwellentechnologie, bei der Ultraschallwellen verwendet werden, ein infrarotes Touchscreen-Panel, Dehnungsmessstreifen-Panels, die mit Federn gekoppelt sind, optische Bildgebung, dispersive Signaltechnologie und interne Totalreflexion.
Haptik-Technologie bezieht sich auf eine Technologie, die für den Benutzer über den Tastsinn durch Aufbringen von Kräften, Vibrationen und/oder Bewegungen auf den Benutzer ein Interface bildet. Entweder wird die gesamte Vorrichtung in Vibration versetzt, wie etwa ein Mobiltelefon, oder nur das Steuerpanel wird vibriert, wie etwa bei einem haptischen Panel. Haptische oder taktile Rückmeldung liefert eine Bestätigung eines Tastendrucks oder eines Drucks auf ein Touchscreen-Steuerpanel, oder eine Bestätigung einer getroffenen Maßnahme.
Eine haptische Rückmeldung wird üblicherweise durch die Anbringung eines Wandlers auf dem Touchscreen und durch Vibrieren des gesamten Panels unter Verwendung des Wandlers erzeugt. Ein Wandler wandelt ein elektrisches Signal in mechanische Energie um. Piezoelektrische Aktuatoren werden manchmal als Wandler eingesetzt. Die piezoelektrischen Aktuatoren vibrieren, wenn sie durch ein elektrisches Signal angeregt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFIDNUNG:
Eine Steuerpanelvorrichtung umfasst ein Steuerpanel, das in Vibration versetzt wird, um einen Ton und/oder ein haptisches Feedback zu erzeugen. Die Steuerpanelvorrichtung ist konfiguriert, um eine taktile Eingabe zu erhalten, wie etwa ein Touchscreen, und um ein taktiles Feedback zu erzeugen, um wie ein haptisches Panel zu funktionieren, ansprechend auf eine haptische Signalkomponente eines Ansteuersignals. Das Steuerpanel ist auch konfiguriert, um als ein Lautsprecher ansprechend auf eine Audiosignalkomponente des Ansteuersignals zu funktionieren. Das haptische Signal hat eine größere Bandbreite im Bereich von etwa 100–400 Hz, und das Audiosignal hat eine schmalere Bandbreite im Bereich von etwa 20 Hz–20 kHz. Das Ansteuersignal ist konfiguriert, um entweder das haptische Signal oder das Audiosignal oder beide zu umfassen. Ein oder mehrere Antriebselemente sind mit einem Steuerpanel gekoppelt, wobei jedes Antriebselement durch ein Ansteuersignal angesteuert ist. Jedes Antriebselement wandelt das elektrische Ansteuersignal in eine mechanische Bewegung um, wodurch das Steuerpanel in Vibration versetzt wird. Im Falle mehrerer Antriebselemente ist jedes Antriebselement mit einem unterschiedlichen Teil des Steuerpanels gekoppelt. Die Steuerpanelvorrichtung kann mit mehreren Kanälen konfiguriert sein, wobei jeder Kanal in einem speziellen Ansteuersignal, das an spezielle Antriebselemente angelegt wird, zum Ausdruck kommt. In manchen Ausführungsformen ist das Steuerpanel mit einem Gerätechassis unter Verwendung von nachgiebigen Aufhängungen gekoppelt, die dem Steuerpanel ermöglichen, sich unabhängig von dem Chassis zu bewegen. In anderen Ausführungsformen sind die Ränder des Steuerpanels fest mit dem Chassis gekoppelt, und der nicht fixierte Teil des Steuerpanels biegt sich durch. Die Steuerpanelvorrichtung kann als Teil einer jeglichen Vorrichtung implementiert sein, bei der eine Anzeige und ein Lautsprecher verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein schnurloses Telefon, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Telefon, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Musik-Player wie etwa ein MP3-Player, und ein Rechner.
Unter einem Aspekt ist eine Vorrichtung konfiguriert, um eine Audio-Reaktion und ein taktiles Feedback an einen Benutzer zu liefern. Die Vorrichtung umfasst einen Audiosignalprozessor, der konfiguriert ist, um ein Audiosignal abzugeben, einen Haptik-Signalprozessor, der konfiguriert ist, um ein haptisches Signal abzugeben, eine Summierschaltung, die mit dem Audiosignalprozessor und dem Haptik-Signalprozessor gekoppelt ist, wobei die Summierschaltung konfiguriert ist, das Audiosignal und das haptische Signal zu summieren, um ein kombiniertes Signal zu bilden, eine Ansteuerschaltung, die mit der Summierschaltung gekoppelt ist, wobei die Ansteuerschaltung konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal ansprechend auf das kombinierte Signal abzugeben, ein Antriebselement, das mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist, wobei das Antriebselement konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen, und ein Steuerpanel, das mit dem Antriebselement gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Ansteuersignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente des Ansteuersignals bereitzustellen. Das Steuerpanel ist konfiguriert, um als ein haptisches Panel zu arbeiten, um ein taktiles Feedback und ein Audiosignal abzugeben, und ist konfiguriert, um als ein Touchscreen-Panel zum Messen einer taktilen Eingabe zu arbeiten. In diesem Fall kann das Steuerpanel ein kapazitives Touchscreen-Panel oder ein resistives Touchscreen-Panel sein, und die Touchscreen-Panel-Funktionalität kann wirksam sein, während das Steuerpanel ein Audiosignal bzw. einen Ton abgibt. Die Ansteuerschaltung kann konfiguriert sein, um eine Lautstärke des Audioausgangs, der von dem Steuerpanel erzeugt wird, einzustellen. In manchen Ausführungsformen weist das haptische Signal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 100–400 Hz auf, und das Audiosignal weist einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 20 Hz–20 kHz auf. Die Vorrichtung weist auch ein Chassis auf, und das Steuerpanel ist mit dem Chassis gekoppelt. In manchen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung auch ein oder mehrere nachgiebige Aufhängungselemente, die zwischen dem Steuerpanel und dem Chassis positioniert sind. Der Audiosignalprozessor kann konfiguriert sein, um eine Amplitude, eine Phase oder die Amplitude und Phase des Audiosignals einzustellen, wodurch ein akustischer Ausgang der Vorrichtung eingestellt wird. Das Antriebselement kann ein piezoelektrisches Antriebselement oder eine bewegte Spule und ein Magnet sein. Die Vorrichtung kann auch eine oder mehrere zusätzliche Ansteuerschaltungen und ein oder mehrere zusätzliche Antriebselemente umfassen, wobei die eine oder mehrere zusätzliche Ansteuerschaltung(en) parallel zu der Ansteuerschaltung gekoppelt sind, und jedes zusätzliche Antriebselement mit einer der zusätzlichen Ansteuerschaltungen gekoppelt ist. Die Vorrichtung kann auch ein oder mehrere zusätzliche Antriebselemente umfassen, die parallel zu dem Antriebselement und der Ansteuerschaltung gekoppelt sind.
Unter einem weiteren Aspekt ist die Vorrichtung alternativ so konfiguriert, dass eine Vielzahl von Audiosignalprozessoren enthalten sind, die jeweils konfiguriert sind, um ein Audiosignal abzugeben, einen Haptik-Signalprozessor, der konfiguriert ist, um ein haptisches Signal abzugeben, eine Vielzahl von Summierschaltungen, wobei jede Summierschaltung auch mit einem von der Vielzahl von Audiosignalprozessoren und dem Haptik-Signalprozessor gekoppelt ist, wobei jede Summierschaltung konfiguriert ist, um das Audiosignal und das haptische Signal zu summieren, um eine kombiniertes Signal zu bilden, eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen, wobei jede der Vielzahl von Ansteuerschaltungen mit einer aus der Vielzahl von Summierschaltungen gekoppelt ist, wobei weiterhin jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal ansprechend auf das kombinierte Signal abzugeben, eine Vielzahl von Antriebselementen, wobei jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen mit einer der Ansteuerschaltungen gekoppelt ist, so dass jedes Antriebselement von einem unabhängigen Audiosignal und einem gemeinsamen haptischen Signal angesteuert ist, wobei weiterhin jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen, und ein Steuerpanel, das mit der Vielzahl von Antriebselementen gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Antriebssignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente eines jeden Ansteuersignals bereitzustellen, das in jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen eingegeben wird.
Unter noch einem weiteren Aspekt ist die Vorrichtung alternativ so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Audiosignalprozessoren umfasst, die jeweils konfiguriert sind, um ein Audiosignal abzugeben, eine Vielzahl von Haptik-Signalprozessoren, die jeweils konfiguriert sind, um ein haptisches Signal abzugeben, eine Vielzahl von Summierschaltungen, wobei jede aus der Vielzahl von Summierschaltungen auch mit einem aus der Vielzahl von Audiosignalprozessoren und mit einem aus der Vielzahl von Haptik-Signalprozessoren gekoppelt ist, wobei jede Summierschaltung konfiguriert ist, um das Audiosignal und das haptische Signal zu summieren, um ein kombiniertes Signal zu bilden, eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen, wobei jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen mit einer aus der Vielzahl von Summierschaltungen gekoppelt ist, wobei weiterhin jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal ansprechend auf das kombinierte Signal abzugeben, eine Vielzahl von Antriebselementen, wobei jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen mit einer der Ansteuerschaltungen gekoppelt ist, so dass jedes Antriebselement von einem unabhängigen Audiosignal und einem unabhängigen haptischen Signal angesteuert ist, wobei weiterhin jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen, und ein Steuerpanel, das mit der Vielzahl von Antriebselementen gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Ansteuersignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente eines jeden Ansteuersignals bereitzustellen, das in jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen eingegeben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht einer Steuerpanelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine alternative Konfiguration der Steuerpanelvorrichtung.
3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Steuerpanelvorrichtung mit zwei Antriebselementen.
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Steuerpanelvorrichtung werden in Bezug auf die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen erläutert. Soweit sinnvoll und nur dort, wo identische Elemente beschrieben und in mehr als einer Zeichnung dargestellt sind, wird das gleiche Bezugszeichen zur Darstellung solcher identischen Elemente verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN:
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf eine Steuerpanelvorrichtung gerichtet. Ein Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet erkennt, dass die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich beschreibend ist und in keiner Weise beschränkend sein soll. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden für solche Fachleute im Lichte der vorliegenden Beschreibung ohne weiteres deutlich.
Es wird nun im Einzelnen auf Implementierungen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Gleiche Bezugszeichen werden in den Zeichnungen und in der folgenden detaillierten Beschreibung verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen. Im Interesse der Klarheit sind nicht alle Routinemaßnahmen der hier beschriebenen Implementierungen gezeigt und beschrieben. Es wird selbstverständlich darauf verwiesen, dass in der Entwicklung einer jeglichen solchen Implementierung zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie etwa die Einhaltung von Anwendungs- und geschäftsbezogenen Randbedingungen, und dass diese spezifischen Ziele von einer Implementierung zur nächsten und von einem Entwickler zum anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sei darauf verwiesen, dass eine solche Entwicklung komplex und zeitaufwendig sein kann, aber dennoch eine Routinearbeit des Engineering für einen Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet ist, der Kenntnis von der vorliegenden Beschreibung hat.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung können einige der Komponenten, Prozessschritte und/oder Datenstrukturen unter Verwendung von unterschiedlichen Typen von Verarbeitungssystemen implementiert werden, einschließlich Hardware, Software oder jeglicher Kombination davon. Außerdem erkennt ein Fachmann auf dem Gebiet, dass Vorrichtungen, die von ihrer Art her einem weniger allgemeinen Zweck dienen, wie etwa fest verdrahtete Geräte, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder Ähnliches, ebenfalls verwendet werden können, ohne dass der Sinn und der Bereich der erfinderischen Konzepte verlassen wird, die vorliegend beschrieben werden.
Ausführungsformen einer Steuerpanelvorrichtung beinhalten ein Steuerpanel, das sowohl mit der Funktionalität einer berührungsempfindlichen Eingabe versehen ist, wie etwa ein Touchscreen, als auch mit der Funktionalität einer haptischen Antwort, die ein taktiles Feedback für einen Benutzer bereitstellt. Die haptische Antwort wird durch ein oder mehrere Antriebselemente bereitgestellt, die dazu verwendet werden, um die Oberfläche des Steuerpanels in Vibration zu versetzen oder in anderer Weise physikalisch zu bewegen, um eine physikalische Bestätigung eines ausgewählten Ereignisses oder Knopfdrucks zu liefern. Ein solches haptisches oder vibrationsmäßiges Feedback wird durch Modulieren der Antriebselemente mit einem Ansteuersignal erzeugt, das von Verstärkern oder Signalgeneratoren bereitgestellt wird. Das Ansteuersignal umfasst eine haptische Signalkomponente, die als eine grundlegende oder komplexe Wellenform konfiguriert ist, wie etwa eine Rechteckwelle oder Sinuswelle. In manchen Ausführungsformen weist die haptische Signalkomponente eine Frequenz von weniger als 1 KHz auf, beispielsweise zwischen 100–400 Hz.
Die Steuerpanelvorrichtung ist weiterhin konfiguriert, um das Ansteuersignal mit einer Audiosignalkomponente zu ergänzen, so dass das eine oder die mehreren Antriebselemente und das Steuerpanel als ein Lautsprecher funktionieren. Das Vibrieren des Steuerpanels an den richtigen Frequenzen vibriert die umgebende Luft auf eine solche Weise, dass ein Ton erzeugt wird. Die Antriebselemente sind Übertrager oder Wandler, wie etwa keramische Antriebselemente, piezoelektrische Antriebselemente oder eine bewegte Spule und Magnetelemente, die eine mechanische Energie bereitstellen, wie etwa eine Vibration, ansprechend auf ein elektrisches Signal wie etwa das Ansteuersignal. Das Ansteuersignal kann verarbeitet werden, um entweder das haptische Signal, das Audiosignal oder beide zu umfassen. Ansprechend auf das Ansteuersignal gibt das Steuerpanel ein taktiles Feedback und/oder funktioniert als ein Lautsprecher. Die Touchscreen-Funktionalität des Steuerpanels ist vollständig wirksam, während das taktile Feedback und/oder die Audiofunktion bereitgestellt werden.
Die Steuerpanelvorrichtung enthält einen Audiosignalprozessor, um ein gewünschtes Audiosignal auszugeben, und einen Haptik-Signalprozessor, um ein gewünschtes haptisches Signal auszugeben. Der Haptik-Signalprozessor und der Audiosignalprozessor enthalten jeweils Hardware- und Softwarekomponenten. In manchen Ausführungsformen werden bei dem haptischen Signalprozessor und dem Audiosignalprozessor separate Hardwarekomponenten verwendet. In anderen Ausführungsformen wird eine oder werden einige oder alle der Hardwarekomponenten von dem Haptik-Signalprozessor und dem Audiosignalprozessor gemeinsam genutzt. Das Audiosignal und das haptische Signal werden summiert und in eine Antriebselement-Verarbeitungsschaltung eingegeben, die das Ansteuersignal erzeugt. Wenn kein Audiosignal vorhanden ist, enthält das Ansteuersignal lediglich die haptische Signalkomponente. Wenn kein haptisches Signal vorhanden ist, enthält das Ansteuersignal lediglich die Audiosignalkomponente. Die Audiopegel und der Frequenzbereich des Audiosignals, das von dem Steuerpanel erzeugt wird, können eingestellt werden. In manchen Ausführungsformen sind die Audiopegel und der Frequenzbereich so eingestellt, dass das Steuerpanel als Freisprecheinrichtung arbeitet. In anderen Ausführungsformen sind die Audiopegel und der Frequenzbereich so eingestellt, dass das Steuerpanel als Telefon-Lautsprecher arbeitet, wie etwa in einem drahtlosen mobilen Gerät, wo der Benutzer das Steuerpanel nahe an oder gegen das Ohr des Benutzers positioniert. In einer beispielhaften Anwendung sind die Audiopegel und der Frequenzbereich so eingestellt, dass ein Ausgleich und eine Signalverarbeitung ermöglichen, dass ein Mobiltelefon einschließlich der Steuerpanelvorrichtung den 3G Rx-Pfad-Spezifikationen entspricht, wie in 26131-710 und 26132-710 beschrieben ist.
1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Steuerpanelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Steuerpanelvorrichtung umfasst ein Steuerpanel 10, das über eine nachgiebige Aufhängung 14 mit einem Chassis 12 gekoppelt ist. Die nachgiebige Aufhängung 14 kann ein einzelnes Element sein, das nahe an oder am Rand des Steuerpanels 10 positioniert ist. Alternativ stellt die nachgiebige Aufhängung 14 eine Vielzahl von Elementen dar. In manchen Ausführungsformen ist die nachgiebige Aufhängung 14 sowohl am Chassis 12 als auch am Steuerpanel 10 befestigt, unter Verwendung eines beliebigen herkömmlichen Befestigungsmaterials, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Klebstoff, Bindemittel, Lötmittel oder Ähnliches, das die nachgiebige Aufhängung 14 an dem Chassis 12 und dem Steuerpanel 10 fixiert. In manchen Ausführungsformen ist die nachgiebige Aufhängung konfiguriert, um zu ermöglichen, dass sich das gesamte Steuerpanel 10 hin und her bewegt, ähnlich wie die Bewegung eines Kolbens. In anderen Ausführungsformen ist der Umfang des Steuerpanels 10 an Ort und Stelle fixiert, und ein innerer Teil des Steuerpanels 10 biegt sich hin und her.
Die nachgiebige Aufhängung 14 ist konfiguriert, um zu ermöglichen, dass das Steuerpanel 10 nach oben und unten vibrieren kann, unabhängig von dem Chassis 12, wodurch das taktile Feedback und die Lautsprecherfunktion erzeugt werden. In dieser Konfiguration schwingt das gesamte Steuerpanel 10 auf und ab. 2 erläutert eine alternative Konfiguration der Steuerpanelvorrichtung, bei der die nachgiebige Aufhängung weggelassen ist und das Steuerpanel 10 über ein Befestigungsmaterial 18 mit dem Chassis 12 gekoppelt ist. In dieser alternativen Ausführung ist der Umfang des Steuerpanels 10 fest an dem Chassis 12 über das Befestigungsmaterial 18 gekoppelt. In dieser Ausführungsform sind die Ränder des Steuerpanels 10 an dem Chassis 12 verankert, und der nicht befestigte Bereich des Steuerpanels 10 vibriert oder biegt sich nach oben und unten durch, um das taktile Feedback und die Lautsprecherfunktion zu erzeugen. Das Befestigungsmaterial 18 besteht aus einem beliebigen herkömmlichen Befestigungsmaterial, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Klebstoff, Verbindungsmaterial, Lötmaterial oder Ähnliches, das den Umfang des Steuerpanels 10 an dem Chassis 12 fixiert.
Ein Antriebselement 16 ist mit dem Steuerpanel 10 gekoppelt. Das Antriebselement 16 ist ein Wandler oder Übertrager, der elektrische Signale in eine mechanische Bewegung umwandelt. In manchen Ausführungsformen ist das Antriebselement ein keramisches Antriebselement oder ein piezoelektrisches Antriebselement. In anderen Ausführungsformen ist das Antriebselement eine bewegte Spule und ein Magnet. Es versteht sich, dass alternative herkömmliche Wandler verwendet werden können, die elektrische Signale in eine mechanische Bewegung umwandeln. Ansteuersignale werden von dem Antriebselement 16 erhalten, das seinerseits bei einer Frequenz und Amplitude schwingt, die durch das Ansteuersignal festgelegt ist. Eine Bewegung des Antriebselements 16 hat eine entsprechende Bewegung oder Schwingung des Steuerpanels 10 zur Folge. Eine Komponente mit niedriger Bandbreite, wie etwa im Bereich von 100–400 Hz, verwendet eine Vibration mit relativ niedriger Frequenz, um das taktile Feedback zu erzeugen, so dass das Steuerpanel als haptisches Steuerpanel arbeitet. Der Teil des Ansteuersignals, der die taktile Feedbackantwort erzeugt, wird als das haptische Signal bezeichnet. Eine Komponente mit größerer Bandbreite, wie etwa im Bereich von 20 Hz–20 kHz, verwendet typischerweise eine Schwingung mit relativ hoher Frequenz, um einen Ton zu erzeugen, so dass das Steuerpanel als ein Lautsprecher funktioniert. Der Teil des Ansteuersignals, der die Lautsprecherfunktionalität erzeugt, wird als das Audiosignal bezeichnet. Die relative Position des Antriebselements 16, die in 1 dargestellt ist, dient nur beispielhaften Zwecken. Das Antriebselement 16 kann am Rand, in der Mitte oder irgendwo dazwischen auf dem Steuerpanel 10 positioniert sein.
In manchen Ausführungsformen ist das Steuerpanel 10 auch als ein Touchscreen konfiguriert, etwa als ein leitendes Touchscreen-Panel oder als ein resistives Touchscreen-Panel. Die Touchscreen-Funktionalität des Steuerpanels 10 ist voll wirksam, während das Steuerpanel 10 auch als Lautsprecher arbeitet oder ein taktiles Feedback liefert. Mit anderen Worten ist die Touchscreen-Funktionalität wirksam, während das Antriebselement 16 von einem Ansteuersignal betätigt wird. Die Touchscreen-Funktionalität, die erfasst, wann und wo das Panel zur Eingabe durch einen Benutzer berührt wird, ist unabhängig von der Funktionalität des taktilen Feedbacks und des Lautsprechers.
Obwohl 1 ein einzelnes Antriebselement 16 zeigt, kann die Steuerpanelvorrichtung mit mehreren Antriebselementen versehen sein. 3 erläutert eine geschnittene Seitenansicht der Steuerpanelvorrichtung, die mit zwei Antriebselementen 20 und 22 versehen ist. Die relativen Positionen der Antriebselemente 20 und 22 sind lediglich für beispielhafte Zwecke dargestellt. Es ist vorgesehen, dass mehr als zwei Antriebselemente verwendet werden können.
In manchen Ausführungsformen erhält jedes der Antriebselemente 20 und 22 das gleiche Ansteuersignal. In anderen Ausführungsformen wird ein unterschiedliches Ansteuersignal an jedes der Antriebselemente 20 und 22 geschickt, wie mehr im Einzelnen noch beschrieben wird.
4 erläutert ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Audiosignalprozessor 30 ist konfiguriert, um ein Audiosignal A1 abzugeben, und ein Haptik-Signalprozessor 40 ist konfiguriert, um ein haptisches Signal H1 abzugeben. Wie hier verwendet, ist ein haptisches Signal ein Signal mit einer Frequenz im Bereich von etwa 100–400 Hz, was zu dem taktilen Feedback führt, wenn es verwendet wird, um das Antriebselement anzusteuern. Wie ebenfalls hier verwendet, ist ein Audiosignal ein Signal, das von einer Person mit durchschnittlichem Gehör gehört werden kann, wobei hierunter eine Frequenz im Bereich von etwa 20 Hz–20 kHz verstanden wird. In Telekommunikationsanwendungen ist eine untere Frequenzgrenze eines Audiosignals etwa 300 Hz. Die Anwendung des Audiosignals, wenn dieses verwendet wird, um das Antriebselement anzusteuern, führt zu der Lautsprecherfunktionalität.
Der Audiosignalprozessor 30 ist konfiguriert, um die Amplitude, Phase, Frequenz, Linearität, Verzerrung und weitere Eigenschaften zu steuern, um ein gewünschtes Audiosignal zu erzeugen. Obwohl das haptische Signal, das zur Erzeugung des taktilen Feedbacks verwendet wird, eine schmalere Bandbreite erfordert als das Audiosignal, ist in den meisten Fällen das haptische Signal eine Rechteckwelle oder eine Sinuswelle, und der Haptik-Signalprozessor 40 kann konfiguriert sein, um eine ähnliche Signalverarbeitungsfunktionalität wie der Audiosignalprozessor 30 zu ermöglichen, um ein haptisches Signal mit gewünschten Signaleigenschaften zu erzeugen.
Eine Summierschaltung 50 summiert das Audiosignal A1 und das haptische Signal H1, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen. Das kombinierte Signal wird in die Antriebselement-Ansteuerschaltung 60 eingegeben. Die Antriebselement-Ansteuerschaltung 60 umfasst einen Verstärker 62 und eine Endstufe 64. Der Verstärker 62 empfängt und verstärkt das kombinierte Signal, das von der Summierschaltung 50 ausgegeben wird. Das verstärkte Signal wird in die Endstufe 64 eingespeist, die das Ansteuersignal ausgibt, das zum Ansteuern eines Antriebselements 70 verwendet wird, wie etwa des Antriebselements 16 nach 1. Das Ansteuersignal, das an das Antriebselement 70 geliefert wird, umfasst einen Audiosignalanteil und einen haptischen Signalanteil. In manchen Fällen ist der haptische Signalanteil gleich Null (kein haptisches Signal), und das Ansteuersignal besteht insgesamt aus dem Audiosignalanteil (dem Audiosignal). In diesem Fall wird das Steuerpanel als ein Lautsprecher betrieben. In anderen Fällen ist der Audiosignalanteil gleich Null (kein Audiosignal), und das Ansteuersignal besteht insgesamt aus dem haptischen Signalanteil (dem haptischen Signal). In diesem Fall wird das Steuerpanel angesteuert, um ein taktiles Feedback zu erzeugen. In noch weiteren Fällen sind sowohl der Audiosignalanteil als auch der haptische Signalanteil in dem Ansteuersignal vorhanden. In diesem Fall wird das Steuerpanel gleichzeitig als Lautsprecher und zur Erzeugung eines taktilen Feedbacks angesteuert. Allerdings sind das Audiosignal und das Steuerpanel so eingestellt, dass eine spezifische Audioantwort erzeugt wird. Eine Berührung des Steuerpanels, etwa bei Benutzung der Touchscreen-Funktionalität oder beim Erhalten eines taktilen Feedbacks, während das Steuerpanel als ein Lautsprecher arbeitet, verschlechtert die Audioantwort zu einem gewissen Grad.
Der Audiosignalanteil des Ansteuersignals weist einen erweiterten Frequenzbereich auf, besonders im Vergleich zu dem haptischen Signalanteil. Eine feinere Steuerung wird auf den Audiosignalanteil des Ansteuersignals angewendet. Die Antriebselement-Ansteuerschaltung 60 ist konfiguriert, um eine Spannungsänderung oder eine Spannungsschwankung mit hohem Ausgang zum Antrieb des Antriebselements und zur Bereitstellung der Lautsprecherfunktionalität des Steuerpanels zu liefern. Eine beispielhafte Konfiguration der Antriebselement-Ansteuerschaltung 60 ist der Klasse G Keramik-Lautsprechertreiber MAX 9788^TM von Maxim Integrated Products^TM, der hierdurch unter Bezugnahme aufgenommen ist.
5 erläutert ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 5 arbeitet ähnlich wie die Antriebselement-Steuerschaltung nach 4, mit Zusatz einer zweiten Antriebselement-Ansteuerschaltung, um ein Ansteuersignal für ein zweites Antriebselement zu erzeugen. Insbesondere sind eine erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 160 und eine zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 162 parallel zum Ausgang der Summierschaltung 150 verbunden. Die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 160 und die zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 162 erhalten das gleiche kombinierte Signal von der Summierschaltung 150. Das kombinierte Signal ist eine Summe des haptischen Signals H1, das von dem Haptik-Signalprozessor 140 abgegeben wird, und des Audiosignals A1, das von dem Audiosignalprozessor 130 abgegeben wird. Die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 160 erzeugt ein Ansteuersignal für das Antriebselement 170, und die zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 162 erzeugt ein Ansteuersignal für das Antriebselement 172. Das Ansteuersignal, das von der ersten Antriebselement-Ansteuerschaltung 160 erzeugt wird, ist im Wesentlichen das gleiche wie das Ansteuersignal, das von der zweiten Antriebselement-Ansteuerschaltung 162 erzeugt wird, da die beiden Antriebselement-Ansteuerschaltungen 160, 162 als Eingang das gleiche kombinierte Signal erhalten, das von der Summierschaltung 150 abgegeben wird. Allerdings sind die beiden Antriebselement-Ansteuerschaltungen 160, 162 unabhängig voneinander gesteuert, und daher können die Ansteuersignale, die von jeder einzelnen Schaltung abgegeben werden, unterschiedlich sein, und können beispielsweise unterschiedliche Amplituden aufweisen. Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 5 ist konfiguriert, um zwei Antriebselemente anzusteuern, die in 5 als die Antriebselemente 170 und 172 dargestellt sind, und ist in gleicher Weise anwendbar für die Antriebselemente 20 und 22 in 3. Obwohl die Antriebselement-Steuerschaltung nach 5 so dargestellt ist, dass sie zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen umfasst, die zwei Antriebselemente ansteuern, kann die Konfiguration erweitert werden, um mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen zu umfassen, die alle parallel zu der Summierschaltung 150 geschaltet sind, wobei jede Antriebselement-Ansteuerschaltung mit einem Antriebselement gekoppelt ist, so dass die mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen mehr als zwei Antriebselemente ansteuern.
Die Antriebselement-Ansteuerschaltungen nach 5 sind alle von dem gleichen Signalausgang von einer gemeinsamen Summierschaltung angesteuert. In alternativen Ausführungsformen können unabhängige Signale an jede der Antriebselement-Ansteuerschaltungen geliefert werden. 6 erläutert ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Antriebselement-Steuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 6 arbeitet ähnlich wie die Antriebselement-Steuerschaltung nach 5, mit der Ausnahme, dass unterschiedliche Audiosignalkomponenten an jede der Antriebselement-Ansteuerschaltungen geleitet werden. Insbesondere sind eine erste Summierschaltung 250 und eine zweite Summierschaltung 252 parallel geschaltet, um jeweils ein haptisches Signal A1 zu erhalten, das von einem Haptik-Signalprozessor 240 abgegeben wird. Die erste Summierschaltung 250 ist auch mit einem ersten Audiosignalprozessor 230 gekoppelt, um ein erstes Audiosignal A1 zu erhalten. Ein erstes kombiniertes Signal, das von der ersten Summierschaltung 250 abgegeben wird, ist eine Summe des haptischen Signals H1 und des ersten Audiosignals A1. Das erste kombinierte Signal wird in die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 260 eingegeben. Die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 260 erzeugt ein Ansteuersignal für das Antriebselement 270.
Die zweite Summierschaltung 252 ist ebenfalls mit einem zweiten Audiosignalprozessor 232 gekoppelt, um ein zweites Audiosignal A2 zu erhalten. Ein zweites kombiniertes Signal, das von der zweiten Summierschaltung 252 ausgegeben wird, ist eine Summe des haptischen Signals H1 und des zweiten Audiosignals A2. Die zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 262 erzeugt ein Ansteuersignal für das Antriebselement 272.
Das Ansteuersignal, das durch die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 260 erzeugt wird, ist unabhängig von dem Ansteuersignal, das durch die zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 262 erzeugt wird, da jede der Antriebselement-Ansteuerschaltungen 260, 262 ein kombiniertes Signal mit einer unterschiedlichen Audiosignalkomponente erhält. Weiterhin ist jede der Antriebselement-Ansteuerschaltungen 260, 262 unabhängig gesteuert. Da jedes Antriebselement 270 und 272 von einem unabhängigen Ansteuersignal angesteuert wird, kann das Steuerpanel als mehrkanalig bezeichnet werden, wobei jeder Kanal von einem der Antriebselemente angesteuert wird. In dem Fall, wenn das Audiosignal in Stereo bereitgestellt wird, bildet das erste Audiosignal und damit das Ansteuersignal, das von der Antriebselement-Ansteuerschaltung 260 erzeugt wird, die linke Stereokomponente, und das zweite Audiosignal und daher das Ansteuersignal, das von der Antriebselement-Ansteuerschaltung 262 erzeugt wird, bildet die rechte Stereokomponente.
Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 6 ist konfiguriert, um zwei Antriebselemente zu steuern, die in 6 als die Antriebselemente 270 und 272 dargestellt sind, und ist ebenfalls anwendbar auf die Antriebselemente 20 und 22 in 3. Obwohl die Antriebselement-Steuerschaltung nach 6 so dargestellt ist, dass sie zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen enthält, die zwei Antriebselemente ansteuern, kann die Konfiguration erweitert werden, um mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen zu umfassen, die alle parallel zum Ausgang des Haptik-Signalprozessors 240 angeschlossen sind, aber jeweils mit einer unabhängigen Summierschaltung und einem Audiosignalprozessor gekoppelt sind. Jede Antriebselement-Ansteuerschaltung ist mit einem Antriebselement gekoppelt, so dass die mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen mehr als zwei Antriebselemente ansteuern.
Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 6 ist so konfiguriert, um ein mehrkanaliges Audiosignal an die Vielzahl von Antriebselementen zu liefern, so dass jedes Antriebselement ein Ansteuersignal erhält, welches einen unabhängig gesteuerten Audiosignalanteil und einen haptischen Signalanteil enthält, der von einem gemeinsamen haptischen Signal abgeleitet ist. 7 erläutert eine alternative Konfiguration einer Antriebselement-Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um ein mehrkanaliges Audiosignal und ein mehrkanaliges haptisches Signal bereitzustellen. In dieser Konfiguration erhält jedes Antriebselement ein Ansteuersignal, welches einen unabhängig gesteuerten Audiosignalanteil und einen unabhängig gesteuerten haptischen Signalanteil enthält.
Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 7 arbeitet ähnlich wie die Antriebselement-Steuerschaltung nach 4, wobei ein getrennter Audiosignalprozessor, haptischer Signalprozessor, eine Summierschaltung und eine Antriebselement-Ansteuerschaltung für jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen vorhanden ist. Insbesondere ist die erste Summierschaltung 350 mit einem ersten Haptik-Signalprozessor 340 gekoppelt, um ein erstes haptisches Signal H1 zu erhalten, und mit einem ersten Audiosignalprozessor 330, um ein erstes Audiosignal A1 zu erhalten. Ein erstes kombiniertes Signal, das von der ersten Summierschaltung 350 abgegeben wird, ist eine Summe des ersten haptischen Signals H1 und des ersten Audiosignals A1. Das erste kombinierte Signal wird in die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 360 eingegeben. Die erste Antriebselement-Ansteuerschaltung 360 erzeugt ein Ansteuersignal für ein Antriebselement 370.
Die zweite Summierschaltung 352 ist mit einem zweiten haptischen Signalprozessor 342 gekoppelt, um ein zweites haptisches Signal H2 zu erhalten, und mit einem zweiten Audiosignalprozessor 332, um ein zweites Audiosignal A2 zu erhalten. Ein zweites kombiniertes Signal, das von der zweiten Summierschaltung 352 abgegeben wird, ist eine Summe des zweiten haptischen Signals H2 und des zweiten Audiosignals A2. Das zweite kombinierte Signal wird in eine zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 362 eingegeben. Die zweite Antriebselement-Ansteuerschaltung 362 erzeugt ein Ansteuersignal für ein Antriebselement 372. Die Schaltung, die durch den Audiosignalprozessor 330, den Haptik-Signalprozessor 340, die Summierschaltung 350 und die Antriebselement-Ansteuerschaltung 360 gebildet ist, und die Schaltung, die durch den Audiosignalprozessor 332, den Haptik-Signalprozessor 342, die Summierschaltung 332 und die Antriebselement-Ansteuerschaltung 362 gebildet wird, arbeiten jeweils ähnlich wie die Antriebselement-Steuerschaltung nach 4. Jedes Antriebselement 370 und 372 vibriert das Steuerpanel 10 (1) entsprechend einem Kanal der mehrkanaligen Konfiguration, wobei sowohl der Audiosignalanteil als auch der haptische Signalanteil eines jeden Kanals unabhängig gesteuert werden.
Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 7 ist konfiguriert, um zwei Antriebselemente zu steuern, die in 7 als Antriebselemente 370 und 372 dargestellt sind, und ist gleichfalls anwendbar auf die Antriebselemente 20 und 22 in 3. Obwohl die Antriebselement-Steuerschaltung nach 7 so dargestellt ist, dass sie zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen enthält, die zwei Antriebselemente ansteuern, kann die Konfiguration erweitert werden, um mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen zu umfassen, die alle mit einer unabhängigen Summierschaltung, einem Audiosignalprozessor und einem Haptik-Signalprozessor gekoppelt sind, wobei jede Antriebselement-Ansteuerschaltung mit einem Antriebselement gekoppelt ist, so dass die mehr als zwei Antriebselement-Ansteuerschaltungen mehr als zwei Antriebselemente ansteuern.
Die Antriebselement-Steuerschaltungen nach 4 bis 7 sind jeweils mit einer Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen den Antriebselement-Ansteuerschaltungen und den Antriebselementen konfiguriert. Mit anderen Worten ist jede Antriebselement-Ansteuerschaltung mit einem entsprechenden Antriebselement gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen ist eine einzelne Antriebselement-Ansteuerschaltung mit mehreren Antriebselementen gekoppelt, wobei jedes der mehreren Antriebselemente parallel geschaltet ist. Auf diese Weise steuert eine einzelne Antriebselement-Ansteuerschaltung mehrere Antriebselemente parallel an. 8 erläutert eine alternative Ausführungsform einer Antriebselement-Steuerschaltung, wobei eine einzelne Antriebselement-Ansteuerschaltung mehrere Antriebselemente ansteuert. Die Antriebselement-Steuerschaltung nach 8 arbeitet ähnlich wie die Antriebselement-Steuerschaltung nach 4, mit der Ausnahme, dass eine Antriebselement-Ansteuerschaltung 460 zwei Antriebselemente 470 und 472 ansteuert, die parallel geschaltet sind. Eine Summierschaltung 450 ist mit einem haptischen Signalprozessor 440 gekoppelt, um ein haptisches Signal H1 zu erhalten, und mit einem Audiosignalprozessor 430, um ein Audiosignal A1 zu erhalten. Ein kombiniertes Signal, das von der Summierschaltung 450 abgegeben wird, ist eine Summe des haptischen Signals H1 und des Audiosignals A1. Das kombinierte Signal wird in die Antriebselement-Ansteuerschaltung 460 eingegeben. Die Antriebselement-Ansteuerschaltung 460 erzeugt ein Ansteuersignal, das die Antriebselemente 470, 472 ansteuert. Obwohl die Antriebselement-Steuerschaltung nach 8 so dargestellt ist, dass sie eine einzige Antriebselement-Ansteuerschaltung aufweist, die zwei Antriebselemente ansteuert, kann die Konfiguration erweitert werden, so dass die einzelne Antriebselement-Ansteuerschaltung mehr als zwei Antriebselemente ansteuert. Eine einzelne Antriebselement-Ansteuerschaltung, die zur Ansteuerung von mehreren Antriebselementen eingesetzt wird, kann in einer beliebigen der Antriebselement-Steuerschaltungen nach 4–7 implementiert sein.
Wenn eine mehrkanalige Konfiguration verwendet wird, können die Ansteuersignale, die an jedes der zwei oder mehr Antriebselemente angelegt werden, eingestellt werden, um eine Phasendifferenz zwischen den Ansteuersignalen zu erzeugen und einzustellen. Mit anderen Worten werden die unabhängig gesteuerten Ansteuerelektronikschaltungen, die mit unterschiedlichen Antriebselementen gekoppelt sind, dazu verwendet, um die Phasenlage zu verändern. Für symmetrisch angeordnete Antriebselemente, die gleichphasig angesteuert werden, erscheinen Nullen an verschiedener Position bzw. verschiedenen Positionen im Steuerpanel. Eine Null entspricht einer Position auf dem Steuerpanel, die nicht vibriert. Durch Verändern der Phasendifferenz kann die Nullstelle bzw. können die Nullstellen auf dem Steuerpanel bewegt werden, so dass bestimmte Bereiche des Steuerpanels konfiguriert werden, um sich zu bewegen oder zu vibrieren, und andere Bereiche sind konfiguriert, um in Ruhe zu bleiben. Die fundamentalen Resonanzqualitäten des Steuerpanels können auf diese Weise eingestellt werden. Die Amplitude eines jeden Ansteuersignals kann auch eingestellt werden, um die Schwingungsamplituden einzustellen, und somit das Maß, um das sich die schwingenden Bereiche des Steuerpanels hin und her bewegen. Auf diese Weise kann die Lautstärke eines jeden Kanals nach oben und unten eingestellt werden.
Jede der Antriebselement-Steuerschaltungen nach 6 und 7 sind so konfiguriert, dass die Eingänge in die mehreren Audiosignalprozessoren unabhängige Signale sind. Alternativ wird ein gemeinsames Eingangssignal in die Audiosignalprozessoren eingegeben, und jeder Audiosignalprozessor verarbeitet das gemeinsame Eingangssignal unabhängig, um unterschiedliche Audiosignale zu erzeugen, die in die entsprechenden Summierschaltungen eingegeben werden. In ähnlicher Weise ist die Antriebselement-Steuerschaltung nach 7 so konfiguriert, dass die Eingänge in die mehreren haptischen Signalprozessoren unabhängige Signale sind. Alternativ wird ein gemeinsames Eingangssignal in den Haptik-Signalprozessor eingegeben, und jeder Haptik-Signalprozessor verarbeitet das gemeinsame Eingangssignal unabhängig, um unterschiedliche haptische Signale zu erzeugen, die in die entsprechenden Summierschaltungen eingegeben werden.
Jede der Antriebselement-Steuerschaltungen ist vorstehend so beschrieben, dass getrennte Audiosignal-verarbeitende und Haptik-Signalprozessoren vorhanden sind. Es versteht sich, dass das haptische Signal und das Audiosignal getrennt als digitale Signale erzeugt werden können, und dann miteinander vereinigt werden können, bevor sie in ein analoges Signal umgewandelt werden. In einer solchen Konfiguration läuft das kombinierte Audiosignal und haptische Signal entlang eines gemeinsamen Pfads, der den Signalerzeuger, Verstärker und das Antriebselement umfasst.
Die Antriebselement-Steuerschaltungen sind vorstehend im Kontext des Anlegen eines Ansteuersignals an ein Antriebselement, das mit einem Steuerpanel gekoppelt ist, beschrieben worden, wobei das Steuerpanel eine Anzeigefunktionalität umfasst. Im Allgemeinen kann die Steuerelektronik dazu verwendet werden, um das Ansteuersignal an ein Antriebselement anzulegen, das mit einer beliebigen Art von Medium verbunden ist, das in der Lage ist, zu schwingen oder in Vibration versetzt zu werden. Auf diese Weise wird das Ansteuersignal dazu verwendet, das Medium anzutreiben, um ein Ton- und/oder ein haptisches Feedback zu erzeugen. Wie vorstehend beschrieben, wird das Ansteuersignal dazu verwendet, um ein Medium innerhalb einer Vorrichtung in Vibration zu versetzen, die eine Anzeige- und Lautsprecherfunktionalität umfasst, wie etwa ein schnurloses Telefon, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Telefon, ein PDA, ein Musik-Player und ein Rechner. Das Ansteuersignal kann auch an nicht anzeigende Vorrichtungen angelegt werden, um ein Audio- und haptisches Feedback zu erzeugen. Beispiele für solche nicht anzeigende Vorrichtungen sind Audio-Wiedergabevorrichtungen wie etwa Ohrhörer, Headsets und Kopfhörer, wobei das haptische Feedback an der Kontaktstelle zwischen der Vorrichtung und dem Benutzer, wie etwa am Ohr, erzeugt wird.
Die Antriebselement-Steuerschaltungen können eingestellt werden, um die Amplitude und Phase des oder der Audiosignale einzustellen, wodurch die Frequenzantwort des Steuerpanels eingestellt wird. Eine solche Einstellung der Antriebselement-Steuerschaltungen ermöglicht auf diese Weise, dass Geräte, bei denen die Steuerpanel-Vorrichtung verwendet wird, konfiguriert werden, um unterschiedliche herkömmliche Spezifikationen zu implementieren, die sich auf Audio-Wiedergabevorrichtungen beziehen, wie sie in drahtlosen mobilen Geräten verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Mobiltelefone, persönliche digitale Assistenten oder andere mobile Audio-Wiedergabegeräte.
Die vorliegende Erfindung ist in Form von speziellen Ausführungsformen beschrieben worden, bei denen Details enthalten sind, um das Verständnis der Grundlagen von Konstruktion und Arbeitsweise der Erfindung zu vereinfachen. Solche Bezugnahmen auf spezielle Ausführungsformen und Einzelheiten davon dienen hierbei nicht dazu, um den Bereich der angefügten Ansprüche zu beschränken. Für einen Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet wird deutlich, dass Modifikationen an den Ausführungsformen, die zur Erläuterung gewählt worden sind, vorgenommen werden können, ohne den Gehalt und Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zum Ansteuern zumindest eines Wandlers, der mit einem Touch-Panel gekoppelt ist, wobei die Vorrichtung eine Schaltung umfasst, welche enthält: a. Mittel zum Ansteuern des Wandlers ansprechend auf eine Berührung des Panels, wobei der Wandler mit einem haptischen Signal angesteuert ist, das angepasst ist, um von einem typischen menschlichen Finger erfasst zu werden; und b. Mittel zum Ansteuern des Wandlers mit einem Audiosignal, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um das haptische Signal und das Audiosignal separat, abwechselnd und gleichzeitig anzusteuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine Verstärkerschaltung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein haptisches Eingangssignal und ein Audio-Eingangssignal summiert werden, um ein summiertes Signal zu bilden, wobei das summierte Signal als Eingang für die Verstärkerschaltung gekoppelt ist.
Vorrichtung, konfiguriert um eine Audioantwort und ein taktiles Feedback an einen Benutzer bereitzustellen, wobei die Vorrichtung umfasst: a. einen Audiosignalprozessor, konfiguriert, um einen Audiosignal abzugeben; b. einen Haptik-Signalprozessor, konfiguriert, um ein haptisches Signal abzugeben; c. eine Summierschaltung, die mit dem Audiosignalprozessor und mit dem Haptik-Signalprozessor gekoppelt ist, wobei die Summierschaltung konfiguriert ist, um das Audiosignal um das haptische Signal zu summieren, um ein kombiniertes Signal zu bilden; d. eine Ansteuerschaltung, die mit der Summierschaltung gekoppelt ist, wobei die Ansteuerschaltung konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal entsprechend auf das kombinierte Signal abzugeben; e. ein Antriebselement, das mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist, wobei das Antriebselement konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen; und f. ein Steuerpanel, das mit dem Antriebselement gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Ansteuersignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente des Ansteuersignals bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerpanel konfiguriert ist, um als ein haptisches Panel zu arbeiten, um ein taktiles Feedback und ein Audosignal abzugeben, und konfiguriert ist, um als ein Touchscreen-Panel zu arbeiten, um eine taktile Eingabe zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerpanel ein kapazitives Touchscreen-Panel oder ein resistives Touchscreen-Panel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Touchscreen-Panel-Funktionalität wirksam ist, während das Steuerpanel ein Audiosignal abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung konfiguriert ist, um die Lautstärke eines Audioausgangs einzustellen, der von dem Steuerpanel erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Signal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 100 bis 400 Hz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 20 bis 20 kHz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend ein Chassis, wobei das Steuerpanel mit dem Chassis gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiter umfassend ein oder mehrere nachgiebige Aufhängungselemente, die zwischen dem Steuerpanel und dem Chassis angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Audiosignalprozessor konfiguriert ist, um eine Amplitude, eine Phase oder die Amplitude und Phase des Audiosignals einzustellen, wodurch ein akustischer Ausgang der Vorrichtung eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement ein piezoelektrisches Antriebelement ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement eine bewegte Spule und einen Magneten enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend: a. eine oder mehrere zusätzliche Ansteuerschaltungen, wobei die eine oder mehreren zusätzlichen Ansteuerschaltungen parallel mit der Ansteuerschaltung gekoppelt sind; und b. ein oder mehrere zusätzliche Antriebselemente, wobei jedes zusätzliche Antriebselement mit einer der zusätzlichen Ansteuerschaltungen gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend ein oder mehrere zusätzliche Antriebselemente, die parallel zu dem Antriebselement und der Ansteuerschaltung gekoppelt sind.
Vorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Audioantwort und ein taktiles Feedback an einen Nutzer bereitzustellen, wobei die Vorrichtung umfasst: a. eine Vielzahl von Audiosignalprozessoren, die jeweils konfiguriert sind, um ein Audiosignal abzugeben; b. einen Haptik-Signalprozessor, der konfiguriert ist, um ein haptisches Signal abzugeben; c. eine Vielzahl von Summierschaltungen, wobei jede Summierschaltung auch mit einem aus der Vielzahl von Audiosignalprozessoren und mit dem Haptik-Signalprozessor gekoppelt ist, wobei die Summierschaltung konfiguriert ist, um das Audiosignal und das haptische Signal zu summieren, um ein kombiniertes Signal zu bilden; d. eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen, wobei jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen mit einer aus der Vielzahl von Summierschaltungen gekoppelt ist, und wobei weiterhin jede von der Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal ansprechend auf das kombinierte Signal abzugeben; e. eine Vielzahl von Antriebselementen, wobei jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen mit einer der Ansteuerschaltungen gekoppelt ist, so dass jedes Antriebselement durch ein unabhängiges Audiosignal und ein gemeinsames haptisches Signal angesteuert ist, wobei weiterhin jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen; und f. ein Steuerpanel, das mit der Vielzahl von Antriebselementen gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Ansteuersignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente eines jeden Ansteuersignals bereitzustellen, das in jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen eingegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerpanel konfiguriert ist, um als ein haptisches Panel zu arbeiten, um ein taktiles Feedback und ein Audiosignal abzugeben, und konfiguriert ist, um als ein Touchscreen-Panel zu arbeiten, um eine taktile Eingabe zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dass das Steuerpanel ein kapazitives Touchscreen-Panel oder ein resistives Touchscreen-Panel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Touchscreen-Panel-Funktionalität wirksam ist, während das Steuerpanel ein Audiosignal abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ansteuerschaltung konfiguriert ist, um eine Lautstärke einer Audioausgangskomponente einzustellen, die von dem Steuerpanel erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Signal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 100 bis 400 Hz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 20 bis 20 kHz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, weiter umfassend ein Chassis, wobei das Steuerpanel mit dem Chassis gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiter umfassend ein oder mehrere nachgiebige Auf hängungselemente, die zwischen dem Steuerpanel und dem Chassis angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Audiosignalprozessor konfiguriert ist, um eine Amplitude, eine Phase oder die Amplitude und Phase des Audiosignals einzustellen, wodurch ein akustischer Ausgang der Vorrichtung eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebselement ein piezoelektrisches Antriebselement umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebselement eine bewegte Spule und einen Magneten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Audiosignalprozessoren, der Haptik-Signalprozessor und die Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert sind, um die Vielzahl von Ansteuersignalen zu erzeugen, außer Phase relativ zueinander, um einen oder mehrere bestimmte Abschnitte des Steuerpanels in Vibration zu versetzen, entsprechend einer Phasendifferenz der Vielzahl von Ansteuersignalen.
Vorrichtung, konfiguriert um eine Audioantwort und ein taktiles Feedback an einen Benutzer bereitzustellen, wobei die Vorrichtung umfasst: a. eine Vielzahl von Audiosignalprozessoren, von denen jeder konfiguriert ist, um ein Audiosignal abzugeben; b. eine Vielzahl von Haptik-Signalprozessoren, von denen jeder konfiguriert ist, um ein haptisches Signal abzugeben; c. eine Vielzahl von Summierschaltungen, wobei jede aus der Vielzahl von Summierschaltungen auch mit einem aus der Vielzahl von Audiosignalprozessoren und mit einem aus der Vielzahl von Haptik-Signalprozessoren gekoppelt ist, wobei jede Summierschaltung konfiguriert ist, um das Audiosignal und das haptische Signal zu summieren, um ein kombiniertes Signal zu bilden; d. eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen, wobei jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen mit einer aus der Vielzahl von Summierschaltungen gekoppelt ist, und wobei weiterhin jede aus der Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal ansprechend auf das kombinierte Signal abzugeben; e. eine Vielzahl von Antriebselementen, wobei jedes aus der Vielzahl an Antriebselementen mit einer der Ansteuerschaltungen gekoppelt ist, so dass jedes Antriebselement durch ein unabhängiges Audiosignal und ein unabhängiges haptisches Signal angesteuert ist, wobei weiterhin jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen konfiguriert ist, um mechanische Energie ansprechend auf das Ansteuersignal zu erzeugen; und f. ein Steuerpanel, das mit der Vielzahl von Antriebselementen gekoppelt ist, wobei das Steuerpanel konfiguriert ist, um ein taktiles Feedback ansprechend auf eine haptische Komponente des Ansteuersignals bereitzustellen, und um einen Ton ansprechend auf eine Audiokomponente eines jeden Ansteuersignals bereitzustellen, das in jedes aus der Vielzahl von Antriebselementen eingegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerpanel konfiguriert ist, um als ein haptisches Panel zu arbeiten, um ein taktiles Feedback und ein Audiosignal abzugeben, und konfiguriert ist, um als ein Touchscreen-Panel zu arbeiten, um eine taktile Eingabe zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 32, dass das Steuerpanel ein kapazitives Touchscreen-Panel oder ein resistives Touchscreen-Panel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Touchscreen-Panel-Funktionalität wirksam ist, während das Steuerpanel ein Audiosignal abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ansteuerschaltung konfiguriert ist, um eine Lautstärke einer Audioausgangskomponente einzustellen, die von dem Steuerpanel erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jedes haptische Signal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 100 bis 400 Hz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal einen Frequenzbereich im Bereich von etwa 20 bis 20 kHz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, weiter umfassend ein Chassis, wobei das Steuerpanel mit dem Chassis gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 38, weiter umfassend ein oder mehrere nachgiebige Aufhängungselemente, die zwischen dem Steuerpanel und dem Chassis angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Audiosignalprozessor konfiguriert ist, um eine Amplitude, eine Phase oder die Amplitude und Phase des Audiosignals einzustellen, wodurch ein akustischer Ausgang der Vorrichtung eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebselement ein piezoelektrisches Antriebselement umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebselement eine bewegte Spule und einen Magneten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Audiosignalprozessoren, der Vielzahl von Haptik-Signalprozessoren und der Vielzahl von Ansteuerschaltungen konfiguriert ist, um die Vielzahl von Ansteuersignalen zu erzeugen, außer Phase relativ zueinander, um einen oder mehrere bestimmte Abschnitte des Steuerpanels in Vibration zu versetzen, entsprechend einer Phasendifferenz der Vielzahl von Ansteuersignalen.