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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Patentanmeldung nach dem Zusammenarbeitsvertrag beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 12/895,826, eingereicht am 30. September 2010 und bezeichnet ”ELETRONIC DEVICES WITH IMPROVED AUDIO” („Elektronische Vorrichtung mit verbessertem Ton”), welche in dem United States Patent and Trademark Office auch mit dem Aktenzeichen des Vertreters, P9491US01 (P217285.US.01) identifiziert werden kann, welche hiermit in ihrer Gesamtheit mittels Bezugnahme eingebunden ist.
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Hintergrund
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I. Technisches Gebiet
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Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf Lautsprecher für elektronische Vorrichtungen.
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II. Diskussion des Hintergrunds
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Viele elektronische Vorrichtungen, wie Computer, Smartphones und Ähnliches werden kleiner und kompakter. Da diese elektronischen Vorrichtungen kleiner werden, verringert sich auch der interne Platz, der für Lautsprecher verfügbar ist. Dies ist insbesondere der Fall, da innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung der Platz für Lautsprecher mit dem Platz, der für Leiterplatten, Festplatten und Ähnliches erforderlich ist, konkurriert. Im Allgemeinen kann ein Lautsprecher, da seine Größe abnimmt, weniger Masse bewegen, so dass sich die Tonqualität (oder zumindest die Lautstärke) verschlechtern kann. Dies kann insbesondere für Töne am unteren Ende des Audiospektrums, z. B. unterhalb von 1 kHz, beachtlich sein. Weiterhin verringert sich auch das verfügbare Volumen innerhalb einer elektronischen Vorrichtung, was wiederum weniger Luft für einen Lautsprecher zum Vibrieren bereitstellt und somit die hörbare Wiedergabe begrenzt. Ähnlich können auch die Lautstärke und Frequenzen, die von einem Lautsprecher generiert werden können, mit der sich verringernden Größe des Lautsprechers abnehmen. Somit können dadurch, dass die Größe elektronischer Vorrichtungen weiterhin abnimmt, nachteilige Wirkungen hinsichtlich der durch diese Vorrichtungen generierten Töne erfahren werden.
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Zusammenfassung
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Ausführungsformen der Offenbarung können eine elektronische Vorrichtung beinhalten, die einen Prozessor, Speicher, welcher in elektrischer Kommunikation mit dem Prozessor steht, einen Schallwandler, welcher in elektrischer Kommunikation mit dem Prozessor steht, und ein Gehäuse umfassen. Der Schallwandler umfasst eine magnetische Spule und einen Magneten, welcher mit der magnetischen Spule in Kommunikation steht. Das Gehäuse umfasst eine obere Platte, eine untere Platte und umgibt im Wesentlichen den Prozessor, den Speicher und den Schallwandler. Der Schallwandler ist in operativer Weise mit zumindest einer der oberen Platte oder der unteren Platte des Gehäuses verbunden.
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Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung wird durch eine elektronische Vorrichtung gebildet, die einen Prozessor, ein Gehäuse, welches eine obere Platte und eine mit der oberen Platte in operativer Weise verbundene untere Platte beinhaltet, einen Wandler, der in operativer Weise mit dem Gehäuse verbunden ist, und der elektrisch mit dem Prozessor verbunden ist, wobei der Wandler eingerichtet ist, eine Vibration auszugeben, die das Gehäuse vibriert, wodurch ein Tonsignal erzeugt wird, und einen ersten Lautsprecher, der elektrisch mit dem Prozessor verbunden ist und betrieben werden kann, ein Lautsprechertonsignal auszugeben, umfasst, wobei das Lautsprechertonsignal und Tonsignal zusammenwirken, um einen Ton zu erzeugen. Der Schallwandler kann einen Elektromagneten, einen Magneten, welcher in Kommunikation mit dem Elektromagneten steht, und einen Träger, welcher im Wesentlichen den Elektromagneten und den Magneten umgibt, aufweisen, wobei der Träger im Wesentlichen den Wandler an der unteren Platte fixiert.
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Eine weiteres Beispiel kann ein Verfahren zur Ausgabe eines Klangs von einer elektronischen Vorrichtung sein, welches die folgenden Vorgänge beinhaltet: Durch einen Prozessors der elektronischen Vorrichtung, Bestimmen eines ersten und zweiten hörbaren Teils des Klangs; elektrisches Ansteuern eines Schallwandlers innerhalb eines Gehäuses der elektronischen Vorrichtung, um eine Vibration zu erzeugen; durch die Vibration, Bewegen des Gehäuses, um den ersten hörbaren Teil des Tons zu erzeugen; und elektrisches Ansteuern eines Lautsprechers innerhalb des Gehäuses, um eine Luftmasse zu bewegen, wodurch der zweite hörbare Teil des Klangs erzeugt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektronischen Vorrichtung.
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1B ist ein Blockdiagramm von bestimmten Elementen der elektronischen Vorrichtung, wie sie in 1A dargestellt ist.
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2 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines unteren Gehäuses der elektronischen Vorrichtung, welche einen Schallwandler und Leiterplatten zeigt.
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3 ist eine vereinfachte Querschnittdarstellung der elektronischen Vorrichtung, welche den Schallwandler zeigt und entlang der Linie 3-3 der 1A aufgenommen wurde.
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4 ist eine vereinfachte Querschnittdarstellung der elektronischen Vorrichtung, welche eine Ausführungsform des Schallwandlers zeigt und entlang der Linie 4-4 der 1A aufgenommen wurde.
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5 ist eine vereinfachte Querschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Schallwandlers innerhalb der elektronischen Vorrichtung, betrachtet entlang der Linie 3-3 der 1A.
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6 ist eine perspektivische Ansicht der elektronischen Vorrichtung von 1 in einer Stereo-Tonkonfiguration.
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7 ist eine perspektivische Darstellung der elektronischen Vorrichtung, aufweisend angeschlossene externe Lautsprecher, in einer 2.1-Umgebungs-Tonkonfiguration.
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8 ist eine perspektivische Darstellung der elektronischen Vorrichtung in einer 3.1- und 4.1-Umgebungs-Tonkonfiguration.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen der Offenbarung sind auf ein Tonsystem für elektronische Vorrichtungen gerichtet. Beispielhafte Tonsysteme können einen Schallwandler, wie einen Oberflächenwandler, welcher teilweise in dem Gehäuse der elektronischen Vorrichtung eingeschlossen sein kann, und mechanisch mit einem Innenbereich hiervon verbunden sein kann, aufweisen. Die Kombination des Magneten und Elektromagneten bewegt im Allgemeinen mechanisch das Gehäuse und/oder vibriert eine Stützfläche.
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Der Schallwandler kann auch ein Übertragungsmaterial aufweisen, oder zu diesem benachbart sein, welches dazu dienen kann, die Energie, die zwischen dem Schallwandler und dem Gehäuse übertragen wird, zu erhöhen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Übertragungsmaterial ein Gel oder eine gelähnliche Substanz.
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Der Schallwandler kann einen Magneten und eine entsprechende Spule oder einen Elektromagneten aufweisen. Der Schallwandler ist typischerweise mit einem Prozessor, Speicher, einer Festplatte und Ähnlichem elektrisch verbunden. Der Schallwandler empfängt elektrische Signale und erzeugt in Reaktion hierauf Schallwellen. Die variierenden elektrischen Signale veranlassen die Spule, den Magneten abwechselnd abzustoßen und anzuziehen, wobei abhängig von der Ausführungsform der Magnet oder die Spule veranlasst werden, sich zu bewegen. Bei einigen Ausführungsformen bleibt der Magnet fixiert (z. B. ortsfest) und bei anderen Ausführungsformen ist die Spule fixiert. Die Bewegung des Schallwandlers veranlasst das Gehäuse zu vibrieren, wodurch Schallwellen außerhalb des Gehäuses erzeugt werden. (Sollte der Wandler an einer anderen Oberfläche als dem Innenbereich des Gehäuses angebracht sein, so kann diese andere Oberfläche zusätzlich zu oder anstelle des Gehäuses vibrieren.) Diese mechanische Bewegung kann bestimmte Teile der elektronischen Vorrichtung, oder die gesamte Vorrichtung, veranlassen zu vibrieren. Das Gehäuse kann somit als eine Membran agieren, um einen hörbaren Ton zu erzeugen. Weiterhin kann der Schallwandler eine Oberfläche, auf welcher die elektronische Vorrichtung liegt, veranlassen, sich zu bewegen und/oder zu vibrieren. Diese sich zusätzlich bewegende Oberfläche kann so wirken, dass sich die Lautstärke erhöht, und dass möglicherweise das Hörgefühl des Benutzers verbessert wird.
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Zusätzlich kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Vorrichtung einen oder mehrere Füße umfassen, die eingerichtet sind, mit der Tonimpedanz des Schallwandlers übereinzustimmen. Bei diesen Ausführungsformen können die Füße zusätzliche Bewegungs-/Tonenergie zur Oberfläche übertragen, wodurch sich die Lautstärke des Tons, der durch den Schallwandler erzeugt wird, erhöht (da mehr Masse bewegt wird). Da weiterhin der Schallwandler kein Gitter, Bildschirm oder andere Öffnung in dem Gehäuse benötigt, um die erzeugten Töne hörbar zu machen, kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Vorrichtung vollständig verschlossen sein. Dies kann ermöglichen, dass die elektronische Vorrichtung luft- und/oder wasserdicht ist, und einen weiter verfeinerten Gesamteindruck aufweist.
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1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung 10; 1B zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung 10. Die elektronische Vorrichtung 10 kann ein oberes Gehäuse 14 und ein unteres Gehäuse 12 beinhalten. Die Gehäuse 12, 14 umgeben im Allgemeinen die internen Komponenten der elektronischen Vorrichtung 10 oder schließen diese ein, wenngleich Öffnungen und Ähnliches in eines oder beide der Gehäuse geformt sein können. Die elektronische Vorrichtung 10 kann eine Tastatur 18, einen Anzeigebildschirm 16, einen Lautsprecher 20 und Füße 22 beinhalten. Auch beinhaltet die elektronische Vorrichtung 10 im Allgemeinen einen Schallwandler 26 (wie in 2 gezeigt) auf, welcher in eines oder beide der Gehäuse 12, 14 eingeschlossen ist, oder daran angebracht ist.
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Die elektronische Vorrichtung 10 ist in der Lage, Signale, wie solche, die verwendet werden, um Bilder und/oder Ton zu erzeugen, zu speichern und/oder zu verarbeiten. Bei einigen Ausführungsformen kann die elektronische Vorrichtung 10 ein Laptop-Computer, eine handgehaltene elektronische Vorrichtung, ein Mobiltelefon, eine elektronische Tablet-Vorrichtung, eine Musikabspielvorrichtung, wie ein MP3-Player, und Ähnliches sein. Eine Tastatur 18 und Maus (oder Berührungs-Pad) 50 können über einen Systembus 40 an die Computervorrichtung 10 angeschlossen sein. Zusätzlich können bei einigen Ausführungsformen die Tastatur 18 und die Maus 50 in eines der Gehäuse 12, 14 integriert sein, wie in 1A gezeigt. Bei anderen Ausführungsform können die Tastatur 18 und/oder Maus 50 auch extern von der elektronischen Vorrichtung 10 sein.
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Die Tastatur 18 und die Maus 50 können bei einem Beispiel der Computervorrichtung 10 Benutzereingaben bereitstellen; diese Benutzereingaben können durch geeignete Kommunikationsschnittstellen, Busse und Ähnliches zu einem Prozessor 38 übertragen werden. Weitere geeignete Eingabevorrichtungen können zusätzlich zu oder anstelle der Maus 50 und der Tastatur 18 verwendet werden. Beispielsweise kann die elektronische Vorrichtung 10 bei einigen Ausführungsformen ein Smartphone, Tablet-Computer oder Ähnliches sein, und einen Berührungsbildschirm (z. B. einen kapazitiven Bildschirm) zusätzlich zu der Tastatur 18, der Maus 50 oder beiden aufweisen, oder eines oder beide ersetzen. Eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 36 (E/A), die mit dem Systembus 40 gekoppelt ist, stellt solche E/A-Elemente wie einen Drucker, einen Stift, Audio/Video (A/V) E/A usw. dar. Beispielsweise können, wie in 6 gezeigt, externe Lautsprecher elektrisch mit der elektronischen Vorrichtung 10 über eine Eingangs-/Ausgangsverbindung (nicht gezeigt) gekoppelt werden.
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Die elektronische Vorrichtung 10 kann auch einen Videospeicher 42, einen Hauptspeicher 44 und einen Massenspeicher 48, die alle an den Systembus 40 zusammen mit der Tastatur 18, der Maus 50 und dem Prozessor 38 gekoppelt sind, aufweisen. Der Massenspeicher 48 kann sowohl fixierte wie auch entnehmbare Medien, wie magnetische, optische oder magnetisch-optische Speichersysteme und jegliche andere verfügbare Massenspeichertechnologie umfassen. Der Bus 40 kann beispielsweise Adressleitungen zum Adressieren des Videospeichers 42 oder des Hauptspeichers 44 beinhalten.
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Der Systembus 40 kann auch einen Datenbus aufweisen, um Daten zwischen und von den Komponenten zu übertragen, wie dem Prozessor 38, dem Hauptspeicher 44, dem Videospeicher 42 und dem Massenspeicher 48. Der Videospeicher 42 kann beispielsweise ein Dual-Ported-Videospeicher mit wahlfreiem Zugriff oder jeglicher andere geeignete Speicher sein. Ein Port des Videospeichers 42 ist bei einem Beispiel an einen Videoverstärker 34, welcher verwendet wird, um eine Anzeige 16 zu betreiben, angeschlossen. Die Anzeige 16 kann jegliche Art von Anzeige sein, die geeignet ist, grafische Bilder darzustellen, wie eine Flüssigkristallanzeige, Kathodenstrahlröhrenmonitor, Flachbildschirm, Plasma oder jegliche andere geeignete Datenanzeigevorrichtung. Weiterhin kann die Anzeige 16 bei einigen Ausführungsformen Merkmale eines Berührungsbildschirms umfassen, beispielsweise kann die Anzeige 16 kapazitiv sein. Diese Ausführungsformen ermöglichen einem Benutzer, Eingaben direkt in die Anzeige 16 zu machen.
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Die elektronische Vorrichtung 10 beinhaltet einen Prozessor 38, welcher jeglicher geeigneter Mikroprozessor oder Mikrocomputer sein kann. Die elektronische Vorrichtung 10 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 46, die an den Bus 40 angekoppelt ist, aufweisen. Die Kommunikationsschnittstelle 46 stellt eine Zwei-Wege-Datenkommunikationskoppelung über einen Netzwerklink bereit. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 46 ein Satellitenlink, eine Karte für ein lokales Netzwerk (Local Area Network, LAN), ein Kabelmodem und/oder eine drahtlose Schnittstelle sein. Bei jeglicher solchen Implementierung sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 46 elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, welche digitale Datenströme tragen, die verschiedene Arten von Information darstellen.
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Code und/oder andere Information, die von der elektronischen Vorrichtung 10 empfangen wird, kann von dem Prozessor 38 ausgeführt werden, während der Code empfangen wird. Der Code kann ebenso in dem Massenspeicher 48, oder in einem anderen nichtflüchtigen Speicher zur späteren Ausführung gespeichert werden. Auf diese Weise kann die elektronische Vorrichtung 10 Programmcode in vielfältigen Formen und von einer Vielfalt von Quellen erhalten. Der Programmcode kann in jeglicher Form eines Computerprogrammproduktes verkörpert sein, wie einem Medium, das dazu eingerichtet ist, computerlesbaren Code oder Daten zu speichern oder zu übertragen, oder in welches computerlesbarer Code oder Daten eingebettet sein können. Beispiele von Computerprogrammprodukten umfassen CD-ROM-Discs, ROM-Karten, Disketten, Magnetbänder, Computer-Festplatten, Server auf einem Netzwerk und Festkörperspeichervorrichtungen.
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Die elektronische Vorrichtung 10 kann auch einen Schallwandler 26 beinhalten. Der Schallwandler 26 kann an den Systembus 40, der nacheinander den Schallwandler 26 mit dem Prozessor 38, Hauptspeicher 44, Massenspeicher 48 und Ähnlichem elektrisch verbinden kann. Der Schallwandler 26 stellt eine Ausgabevorrichtung dar, die Schallwellen in Reaktion auf elektrische Signale erzeugt. Der Schallwandler 26 kann in eines der Gehäuse 12, 14 eingeschlossen sein, oder anderweitig an eines angebracht sein, und kann allein oder in Kombination mit weiteren Ausgabevorrichtungen (wie dem Lautsprecher 20) verwendet werden, um einen Ton zu generieren. Darüber hinaus kann der Schallwandler andere Oberflächen mechanisch vibrieren, wie die Gehäuse 12, 14 und/oder eine stützende Oberfläche, auf welcher sich die Vorrichtung befindet, um einen lauteren Ton zu erzeugen. Da der Schallwandler 26 auf die elektrischen Signale reagiert, vibriert er folglich die Gehäuse 12, 14 und/oder eine stützende Oberfläche 24, welche wiederum Luftpartikel verschiebt und Schallwellen erzeugt.
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Die 2 bis 4 werden nun beschrieben und Ausführungsformen im Hinblick hierauf erläutert. 2 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung des unteren Gehäuses 12, welche bestimmte Elemente der zuvor erwähnten Computervorrichtung zeigt (wenngleich auch manche aus Klarheitsgründen weggelassen sind). 3 zeigt eine vereinfachte Querschnittdarstellung einer Ausführungsform des Schallwandlers 26, welcher in dem unteren Gehäuse 12 installiert ist, entlang der Linie 3-3 von 1A. (Der Schallwandler ist der Einfachheit halber als ein Block dargestellt.). 4 zeigt eine vereinfachte Querschnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Schallwandlers, ebenso aufgenommen entlang der Linie 3-3 von 1A. Im Hinblick auf die 3 und 4 soll erkannt werden, dass die internen Komponenten der elektronischen Vorrichtung 10, abgesehen von dem Schallwandler, aus Klarheitsgründen weggelassen sind. Es sollte beachtet werden, dass der Schallwandler 26 in dem oberen Gehäuse 14 installiert sein kann. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das untere Gehäuse 12 eine obere Platte 28 und eine untere Platte 52 aufweisen. Die obere Platte 28 kann die obere Oberfläche der Vorrichtung 10 bilden, und bei einigen Ausführungsformen die Tastatur 18, Track-Pad 50, Berührungsbildschirm (nicht gezeigt) oder andere Eingabevorrichtung und Ähnliches umgeben. Die untere Platte 52 kann die untere Oberfläche der elektronischen Vorrichtung 10 bilden. Typischerweise bildet die obere Platte 28 die obere Oberfläche des Gehäuses und kann Zugang zu der Tastatur 18 und/oder Maus 50 bereitstellen. Bei Vorrichtungen nach Art eines Tablets kann durch die obere und untere Platten ein einziges Gehäuse bestimmt sein.
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Die Gehäuse 12, 14 können aus einer Vielfalt von Materialien und, abhängig von der Art der elektronischen Vorrichtung 10, in einer Vielfalt von unterschiedlichen Formen konstruiert werden. Bei einigen Ausführungsformen können die Gehäuse 12, 14 aus Carbonfaser, Aluminium, Glas und anderen ähnlich festen Materialien konstruiert werden. Das Material für die Gehäuse 12, 14 kann bei einigen Ausführungsformen die Tonlautstärke und/oder Qualität, wie sie von dem Schallwandler 26 erzeugt wird, verbessern. Dies liegt daran, dass bei einigen Ausführungsformen die Gehäuse 12, 14 wegen der Vibrationen, die durch den Schallwandler 26 erzeugt wurden, mechanisch vibrieren, und somit Schallwellen erzeugen. Folglich kann das Material geändert werden, so dass es besser auf die Vibrationen reagiert und/oder sich leichter bewegt, und dadurch die Tonqualität/Lautstärke verbessert. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass das untere Gehäuse 12 und das obere Gehäuse 14 aus unterschiedlichen Materialien konstruiert werden können. Weiterhin kann bei einigen Ausführungsformen die elektronische Vorrichtung 10 nur eines der Gehäuse 12, 14 beinhalten. Falls die Anzeige 16 der elektronischen Vorrichtung 10 beispielsweise einen Berührungsbildschirm oder eine andere Anzeigevorrichtung, die auch Eingaben akzeptiert, beinhaltet, kann das untere Gehäuse 12 weggelassen werden, da die Tastatur 18 und Maus 50 in das obere Gehäuse 14 integriert sein können.
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Die Gehäuse 12, 14 können bei einigen Ausführungsformen wasser- und/oder luftdicht sein. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Schallwandler 26, wie nachfolgend genauer dargelegt werden wird, keine Luftöffnung (z. B. ein Gitter oder Blende) benötigt, um für einen Benutzer Schallwellen, die der Schallwandler 26 erzeugt hat, hörbar zu machen. Der Schallwandler 26 verwendet die Gehäuse 12, 14 und/oder stützende Oberfläche, um Schallwellen zu erzeugen, im Gegensatz zu einer Membran innerhalb eines herkömmlichen Lautsprechers, welcher eine Öffnung zur Luft aufweisen muss, damit die Schallwellen hörbar sind. Somit können die Gehäuse 12, 14 und damit die elektronische Vorrichtung 10 vollständig vor Wasser und/oder Luft verschlossen werden. Dies kann ermöglichen, dass die elektronische Vorrichtung 10 wasserdicht und vielseitiger verwendbar wird, und dass die elektronische Vorrichtung 10 eine verfeinerte, gleichmäßige äußere Erscheinung aufweisen kann. Da die elektronische Vorrichtung 10 jedoch eine Kombination eines Schallwandlers 26 und eines Lautsprechers 20 aufweisen kann, können die Gehäuse 12, 14 bei anderen Ausführungsformen ein Gitter/eine Blende aufweisen (siehe z. B. 5 bis 7).
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Die untere Platte 52 und die obere Platte 28 können auf vielfältige Weise miteinander verbunden sein. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die obere Platte 28 und die untere Platte 52 über Verschlüsse 25 befestigt. Die Verschlüsse 25 können in Öffnungen 27 auf beiden Platten 28, 52 eingeführt werden. Darüber hinaus können bei einigen Ausführungsformen die Verschlüsse 25 verwendet werden, um die Füße 22 an der unteren Platte 52 zu befestigen. Das obere Gehäuse 14 kann auf ähnliche Weise zusammengehalten werden, einschließlich einer oberen und unteren Platte (nicht gezeigt). Bei anderen Ausführungsformen können die Gehäuse 12, 14 zusammen geklebt oder anderweitig fixiert sein. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die obere Platte 28 und die untere Platte 52 eine dazwischen angebrachte Dichtung aufweisen, um eine wasserdichte, luftdichte Verbindung zu erzeugen. Die Dichtung hilft, das Eindringen von Elementen in den inneren Hohlraum der Gehäuse 12, 14 zu verhindern, wenn die Platten 28, 52 zusammen fixiert werden.
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Die oben mit Bezug auf 1B beschriebenen internen Elemente sind durch die Leiterplatten 57, 59 dargestellt, welche lediglich in repräsentativer Darstellung gezeigt sind. Zusätzliche oder weniger Leiterplatten oder andere Schaltkreise können vorhanden sein, und die Form der Platten/Schaltkreise kann von dem Gezeigten abweichen. Die Leiterplatten 57, 59 können eine Kombination der oben mit Bezug auf 1B beschriebenen Elemente, wie Hauptspeicher 44, Videospeicher 42, Massenspeicher 48, dem Prozessor 38 und Ähnlichen aufweisen. Die Leiterplatten 57, 59 können mit dem Schallwandler 26 über den Systembus 40 oder eine andere elektrische Verbindung elektrisch verbunden sein. Darüber hinaus können die Leiterplatten 57, 59 an die Gehäuse 12, 14 fixiert und darin eingeschlossen sein.
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Der Schallwandler 26 kann so eingebaut sein, dass er entweder an der oberen Platte 28 oder an der unteren Platte 52 befestigt ist. Bei einigen Beispielen kann der Schallwandler 26 operativ mit der oberen Platte 28 und der unteren Platte 52 verbunden sein, wobei bei anderen Ausführungsformen der Schallwandler 26 jedoch mit nur einer der Platten 28, 52 operativ verbunden sein kann. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann der Schallwandler 26 mit einer Leiterplatte 57, 59, wie beispielsweise einer Hauptplatine (Mother Board), einer Logikplatine (Logic Board) oder Ähnliches verbunden sein. Folglich kann der Schallwandler in verschiedenen Ausführungsformen mit einer der Platten 28, 52 oder einer der Leiterplatten 57, 59 verbunden sein.
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4 und 5 zeigen alternative Ausführungsformen des Schallwandlers 26. Bei beiden Ausführungsformen kann der Schallwandler 26 ein Gel-Lautsprecher, ein Oberflächenwandler oder eine Vorrichtung, die Klang durch Vibrieren einer Oberfläche erzeugt, sein. Im Betrieb erhält der Schallwandler 26 typischerweise elektrische Signale von dem Prozessor 38 und setzt diese elektrischen Signale in Vibrationen um, welche wiederum als hörbarer Klang wahrgenommen werden können. Der Schallwandler 26 kann eine Halterung 62, ein Übertragungsmaterial 56, eine Spule 54 und einen Magneten 60 beinhalten.
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Hinsichtlich 2 fixiert die Halterung 62 den Schallwandler 26 an dem Gehäuse 12, und insbesondere an einer der beiden Platten 28, 52. Die Halterung 62 trägt dazu bei, den Schallwandler 26 im Wesentlichen davon abzuhalten, sich in dem Gehäuse 12 zu bewegen, und somit an einem Ort zu bleiben, sogar während des Vibrierens. Die Halterung 62 kann über einen Verschluss 61 an das Gehäuse 12 befestigt sein. Der Verschluss 61 kann die Halterung 62 an die untere Platte 52 anbringen. Bei anderen Ausführungsformen bringt der Verschluss 61 die Halterung 62 an der oberen Platte 28 und/oder einer oder beiden Leiterplatten 57, 59 an. Die Halterung 62 kann jedoch an das Gehäuse 12 auf vielfältige Weise angebracht sein, und der Verschluss 61 ist lediglich ein Beispiel. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der Schallwandler 26 an eine oder beide der Platten 28, 52 und/oder eine oder beide der Leitplatten 57, 59 geklebt, gelötet oder ähnlich angebracht sein.
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Hinsichtlich 4 und 5 beinhaltet der Wandler 26 eine Spule 54, welche aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt ist. Wenn ein elektrisches Signal durch die Spule 54 übertragen wird, verhält sich diese wie ein Elektromagnet. Wenn Wechselstrom durch die Spule läuft, kann die Spule zwischen einem magnetisch aktiven und inaktiven, oder polarisierten und nichtpolarisierten Zustand, abhängig von der Art der Spule, wechseln. Der Schallwandler 26 weist typischerweise auch einen Magneten 60 auf, der in eine Ruhelage durch einer Feder, Platte oder Ähnlichem mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Der Magnet 60 hat eine bestimmte Polarisierung und wird abhängig von dem Tonsignal entweder zur Spule 54 hin oder von der Spule 54 weg getrieben, wenn die Spule gespeist wird. Der Magnet 60 kann aus jeglicher Art von Material mit magnetischen Eigenschaften sein, beispielsweise Eisen oder ein anderes eisenhaltiges Material. Folglich wird der Magnet von der Spule weggedrückt (oder zur Spule hin gezogen, abhängig von der relativen Polarisierung von Spule und Magnet), wenn Strom durch die Spule läuft. Im Allgemeinen treibt die Spule den Magneten weg, wenn sie gespeist wird. Wenn die Spule nicht gespeist wird, kehrt der Magnet zu seiner Ruhelage zurück, die verhältnismäßig näher an der Spule ist, als die Position des Magneten, wenn die Spule gespeist wird. Weiterhin kann der Abstand, den der Magnet von der Spule zurücklegt, variiert werden, indem die elektrische Ladung, welcher die Spule ausgesetzt wird, variiert wird.
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Auf diese Weise kann der Magnet durch die Spule mit präzisen Bewegungen betrieben werden, abhängig von der Stärke und Dauer des elektrischen Stroms, der an die Spule angelegt wird. Diese Bewegungen können nicht nur Luft in der Nähe des Magneten vibrieren, sondern auch jegliche Oberfläche, auf welche der Magnet angebracht ist. Auf diese Weise kann der Schallwandler 26 Vibrationen in einer Fläche (wie einem Gehäuse der elektronischen Vorrichtung), an welche der Wandler mittels des Verschlusses 62 angebracht ist, induzieren. Die Bewegung der Oberfläche kann hörbare Schallwellen fast genauso erzeugen, wie die Membran eines herkömmlichen Lautsprechers Luft bewegt, um eine ähnliche Wirkung zu erzeugen.
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Die Spule 54 kann in einer Vielfalt von Implementierungen konfiguriert sein und an eine Oberfläche, die entweder fixiert oder bewegbar ist, angebracht sein. Beispielsweise ist die in 4 gezeigte Spule 54 an eine bewegbare Oberfläche (z. B. die untere Platte 52 in dieser Ausführungsform) angebracht, und die Oberfläche wird vertikal versetzt, wenn der Schallwandler ein elektrisches Signal erhält. Im Gegensatz dazu ist die Spule 54 in 5 an eine verhältnismäßig unbewegliche Oberfläche (z. B. die Halterung 62, obere Platte 28, Leiterplatten 57, 59 und Ähnliches), die in vertikaler Richtung fixiert bleibt, angebracht. Bei einer solchen Ausführungsform kann sich der Magnet 60 anstelle der Spule bewegen, wie nachfolgend genauer beschrieben wird.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Spule 54 in ein Gehäuse 12, 14 oder innerhalb einer Box oder eines anderen Behälters, die/der an ein Gehäuse befestigt ist, integriert sein. (Aus Klarheitszwecken ist ein solcher Behälter in 4 bis 5 nicht gezeigt.) Beispielsweise kann bei der in 5 gezeigten Ausführungsform die Spule 54 in die obere Platte 28 integriert sein, und bei der in 4 gezeigten Ausführungsform kann die Spule 54 in die untere Platte 52 integriert sein. Bei diesen Ausführungsformen kann die Dicke des Schallwandlers 26 und/oder des Gehäuses 12 verringert werden. Beispielsweise kann das Material der Gehäuse 12, 14 elektromagnetisches Material, welches an einem Ort oberhalb und/oder unterhalb des Schallwandlers 26 eingebaut ist, aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform kann das elektromagnetische Material nahe genug sein, um mit dem Magneten 60 zu interagieren, wodurch der Bedarf nach einer getrennten Spule 54 wegfällt. Somit kann die Höhe, die von dem Stapel des Schallwandlers 26 benötigt wird, verringert werden.
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Wie auch bei der Spule 54 kann der Magnet 60, abhängig von der Ausführungsform, entweder fixiert oder bewegbar sein. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Magnet an eine fixierte Oberfläche angebracht und bewegt sich im Wesentlichen nicht, wohingegen bei der Ausführungsform gemäß 5 der Magnet 60 an eine bewegbare Oberfläche angebracht ist, und sich zu der Spule 54 hin und von dieser weg bewegt. Bei Ausführungsformen, bei welchen der Magnet sich nicht bewegt, kann die Spule von dem Magneten weggetrieben werden, wenn sie gespeist wird, und somit die Oberfläche, an welche die Spule angebracht ist, zum Vibrieren bringen, was wiederum hörbare Schallwellen erzeugen kann. Es soll dementsprechend verstanden werden, dass Bewegung von entweder dem Magneten oder der Spule ein assoziiertes Gehäuse, die Gesamtheit der Vorrichtung 10, eine Oberfläche, auf welcher die Vorrichtung ruht usw., bewegt.
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Die Spule 54 kann auch Vorsprünge oder Ständer beinhalten. Diese Vorsprünge können innerhalb entsprechender Spalten in dem Magneten 60 empfangen werden. Die Vorsprünge können die Intensität der Interaktion zwischen dem Magneten 60 und der Spule 54 erhöhen. Bei anderen Ausführungsformen können die Spule 54 und der Magnet 60 im Wesentlichen planar miteinander gegenüberliegenden Flächen sein.
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Bezug nehmend auf die Ausführungsform gemäß 4 ist die Spule 54 an die untere Platte 52 des Gehäuses 12 angebracht und der Magnet 60 ist an den Verschluss 62 angebracht, welcher wiederum an das Gehäuse 12 fixiert ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Spule 54 magnetisiert, wenn ein elektrisches Signal durch die Spule 54 gesendet wird, und kann zwischen einem polarisierten und nichtpolarisierten Zustand abwechseln. Dieses Abwechseln veranlasst die Spule 54, ein Augenblicksmagnetfeld wechselnder Richtung zu erzeugen, welches mit dem Magneten interagiert, wodurch der Magnet 60 entweder abgestoßen oder angezogen wird. Der Magnet ist an das Gehäuse fixiert, während die Spule frei beweglich ist; wenn das Magnetfeld aufhört, kann die Spule somit wegen der Vorspannungskräfte, die entweder magnetisch oder physikalisch sein können, zu einer Ruhelage zurückkehren. Folglich oszilliert die Spule von dem Magneten weg und zu diesem hin; die Frequenz der Oszillation und die zurückgelegte Distanz von der Spule ist unmittelbar durch die Zeitwahl und Größe der an die Spule angelegten elektrischen Ladung steuerbar. Da die Spule 54 operativ an die untere Platte 52 angebracht ist, bewegt und/oder vibriert auch die untere Platte 52 mit der Bewegung der Spule 54. Je größer die Spulenbewegung, desto größer die Bewegung der unteren Platte. Ähnlich, je schneller die Spulenbewegung, desto schneller die Bewegung der unteren Platte. Somit können die Entfernung und Frequenz der Plattenbewegung gleichermaßen durch Variieren der Zeitwahl und Stärke des an den Magneten angelegten elektrischen Stroms gesteuert werden. Durch Ändern der Bewegungsfrequenz können unterschiedliche Klänge erzeugt werden. Durch Ändern des Versetzens der Platte können lautere und leisere Geräusche erzeugt werden. Die Spule und der Magnet können in getrennten Gehäusen sein, um ihnen so zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen.
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Auf ähnliche Weise zeigt die in 5 gezeigte Ausführungsform die Spule in einer fixierten Position und den Magneten 60, der an die untere Platte 52 angebracht ist. Folglich vibriert der Magnet, wenn die Spule alternierend gespeist und getrennt wird, wodurch die Bewegung des Gehäuses 12 mit Ergebnissen, die ähnlich den vorstehend beschriebenen sind, angetrieben wird. Da der Magnet typischerweise eine größere Masse als die Spule aufweist, kann es effizienter sein, die untere Platte und/oder Oberfläche, auf welcher die untere Platte ruht, zu vibrieren, indem der Magnet bewegt wird anstelle des Bewegens der Spule. Der Magnet kann sich in einem getrennten Gehäuse befinden, um ihm zu ermöglichen, sich relativ zur Spule zu bewegen.
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Noch genauer beschrieben bleibt die Spule 54 im Wesentlichen unbeweglich und der Magnet 60 ist an die angetriebene Oberfläche (vorliegend die untere Platte 52) angebracht. Bei dieser Ausführungsform bewegt sich der Magnet 60 zur Spule 54 hin, und von dieser weg, wenn die Spule 54 zwischen den Polaritäten wechselt. Die Spule 54 kann an das Gehäuse 12, an eine oder beide der Leiterplatten 57, 59 oder an andere Elemente innerhalb des Gehäuses 12 fixiert sein. Da der Magnet 60 operativ mit der unteren Platte 52 verbunden ist, bewegt sich die untere Platte 52, wenn sich der Magnet 60 bewegt. Wie oben mit Bezug auf 4 erläutert, werden durch die Bewegung von Luft mittels der unteren Platte 52 Schallwellen erzeugt. Bei dieser Ausführungsform kann das Übertragungsmaterial 56 weggelassen werden, da der Magnet 60 direkt mit der unteren Platte 52 verbunden werden kann, und somit kann eine hocheffiziente Bewegungsübertragung zwischen dem Magneten 60 und der unteren Platte 52 vorliegen. Bei diesen Ausführungsformen kann die Masse des Magneten 60 allein ausreichend sein, um das Gehäuse 12 und/oder die Oberfläche 24 zu vibrieren. Bei anderen Ausführungsformen kann das Übertragungsmaterial 56 zwischen dem Magneten 60 und der unteren Platte 52 angeordnet sein. Das Übertragungsmaterial 56 trägt wie oben beschrieben dazu bei, dass die mechanische Energie direkt zur unteren Platte 52 übertragen wird.
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Die untere Platte 52 kann hörbare Schallwellen geringer Frequenz (z. B. Schallwellen mit einer Frequenz unterhalb von 1 Kilohertz) sowie andere Tonfrequenzen erzeugen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass wenn sich die untere Platte 52 in Reaktion auf die Spule 54 bewegt, sie Schallwellen erzeugt und somit im Wesentlichen wie eine Membran eines herkömmlichen Lautsprechers agiert. Da jedoch die untere Platte 52 eine größere Masse als eine Membran eines typischen Lautsprechers, der in der elektronischen Vorrichtung enthalten sein kann, aufweist, kann sie mehr Luft bewegen und somit mehr (und möglicherweise klarere) Töne erzeugen. Das bedeutet, dass der vom Schallwandler 26 erzeugte Klang (indem die untere Platte 52 veranlasst wird, sich zu bewegen) lauter sein kann als der traditioneller Lautsprecher, da die untere Platte 52 eine größere Oberfläche als andere in die elektronische Vorrichtung 10 eingebaute Lautsprecher aufweist. Auch kann die tatsächliche Größe des Schallwandlers 26 im Vergleich mit einem herkömmlichen Lautsprecher, der in der Lage ist, die gleiche Tonlautstärke auszugeben, relativ gering sein, weil der Schallwandler 26 die Gehäuse 12, 14 benutzt, um einen Großteil der Luft zu bewegen. Dies ist aufgrund des begrenzten Platzes innerhalb typischer Gehäuse von elektronischen Vorrichtungen 10 vorteilhaft. Folglich kann der Schallwandler 26 Platz sparen und gleichzeitig einen lauten Klang erzeugen, der häufig von herkömmlichen Lautsprechern innerhalb der räumlichen Begrenzungen des/der Gehäuse(s) nicht erreicht werden kann.
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Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform ein Übertragungsmaterial 56 zumindest teilweise um die Spule 54 angeordnet sein. Das Übertragungsmaterial 56 trägt dazu bei, die mechanische Energie, die durch die Bewegung der Spule 54 erzeugt wird, zu dem Gehäuse 12 zu übertragen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Übertragungsmaterial 56 die Energie in Richtung der unteren Platte 52 steuert, und die Energieverluste beim Transfer verringert. Bei einigen Ausführungsformen kann das Übertragungsmaterial auch zum Verstärken der erzeugten Schallwellen beitragen, und somit die gesamte Lautstärke und den Klang, die vom Schallwandler 26 ausgegeben werden, verbessern.
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Das Übertragungsmaterial 56 kann bei einigen Ausführungsformen ein Audio-Gel sein, wie es den Fachleuten bekannt ist. Bei anderen Ausführungsform kann das Übertragungsmaterial 56 ein geschäumtes oder netzähnliches Material, oder ein dichtes, flexibles Material, welches in der Lage ist, die Vibration von entweder der Spule oder dem Magneten zu einer anderen Oberfläche effizient zu übertragen, sein. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann das Übertragungsmaterial 56 weggelassen werden, abhängig von der gewünschten Übertragungsenergie zwischen dem Schallwandler 26 und dem Gehäuse 12. Darüber hinaus kann das Übertragungsmaterial 56 von der Art des für die Gehäuse 12, 14 verwendeten Materials abhängen. Falls das Material sehr empfänglich für Vibrationen ist (wie z. B. Carbonfaser), kann das Übertragungsmaterial 56 weggelassen werden.
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In ähnlicher Weise können bestimmte Materialien für die Gehäuse, oder einen Teil des Gehäuses, der sich unter oder neben dem Wandler 26 befindet, ausgewählt werden, um bestimmte Wiedergaben zu maximieren. Beispielsweise kann ein Material, welches von dem Wandler erzeugte Wellen niedriger Frequenz effizient akzeptiert, jedoch weniger effizient Wellen höherer Frequenz akzeptiert, ausgewählt werden, um die Basstonwiedergabe zu verbessern, aber die Wiedergabe im mittleren Bereich und/hoher Frequenz abzudämpfen.
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Bezug nehmend auf die 1A bis 5 kann die elektronische Vorrichtung 10 auch einen oder mehrere Füße 22 aufweisen. Die Füße 22 stützen die elektronische Vorrichtung 10 auf einer Oberfläche 24, wie beispielsweise auf einem Tisch, auf einem Aufsatz (Counter-Top) oder Ähnlichem. Die Füße 22 können so gestaltet sein, dass sie mit der Klangimpedanz des Schallwandlers 26, dem Gehäuses oder eine Oberfläche, auf der sich die Vorrichtung 10 befindet, übereinstimmen. Im letzteren Fall kann die Oberfläche als eine unendliche Ebene, die aus einem bestimmten Material, wie beispielsweise Holz, Stein und Ähnlichem geformt ist, modelliert werden. Alternativ kann angenommen werden, dass die Oberfläche bestimmte Dimensionen, wie beispielsweise jene eines typischen Schreibtisches oder Tisches (z. B. etwa sechs Fuß lang und drei Fuß breit und vier Zoll dick), aufweist. Vibrationen oder Bewegungen, die von dem Schallwandler 26 erzeugt werden, können weiterhin zu der Oberfläche 24 mittels der impedanzangepassten Füße verteilt werden. Dementsprechend können korrekt konfigurierte Füße 22 den Energietransfer zwischen dem Schallwandler 26 und der Oberfläche 24 verbessern. Zusätzlich kann die Oberfläche 24 von wesentlich größerer Masse als die des Schallwandlers 26 oder Gehäuses sein, und somit wesentlich lauteren Klang als den, der von der Bewegung des Gehäuses alleine entsteht, erzeugen. Die Füße 22 können an verschiedenen Stellen auf dem unteren Gehäuse 12 angebracht werden, um die Klangübertragung zum Tisch oder zur anderen Oberfläche zu verbessern. Die exakte Anordnung der Füße kann dadurch bestimmt werden, dass der Schallwandler, seine Größe und Lage innerhalb des Gehäuses, das Material des Gehäuses, ein angenommenes Material für die Oberfläche usw. geeignet modelliert werden. Im Wesentlichen kann die maximale und/oder minimale Anregung des Gehäuses aufgrund des Betriebs des Schallwandlers bestimmt werden und verwendet werden, um die Dimensionen, die Anordnung und das Material der Füße 22 zu modellieren. Bei einigen Ausführungsformen kann einer oder können die Füße 22 auf einer Außenseite des Gehäuses direkt unterhalb der Position des Wandlers innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. Die Füße können aus einer Vielfalt von Materialien, einschließlich Gummi, Silikon und jeglichem anderen gewünschten Material gefertigt werden.
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Unter Rückbezug auf die 1A und 1B kann die elektronische Vorrichtung 10 auch dämpfende Elemente aufweisen, die innerhalb der Gehäuse 12, 14 angeordnet sind. Beispielsweise können aufgrund der mechanischen Energie, die von dem Schallwandler 26 erzeugt wird, Teile der Gehäuse 12, 14 sich bewegen und/oder vibrieren. Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, die Vibrationen der Gehäuse 12, 14 in der Nähe der Tastatur 18, des Maus-Pads 50, der Handstützen oder Ähnlichem zu reduzieren. Ebenso können einige der internen Elemente, wie die Festplatte, die Leiterplatten 57, 59 oder Ähnliches sensitiv für Vibrationen sein. Um die Vibration in der Nähe bestimmter Bereiche der elektronischen Vorrichtung 10 zu reduzieren, können vibrationsabsorbierende Materialien, wie Gummi, Schaum oder andere dämpfende Materialien um jedes Element eingebaut werden. Ebenso kann aktive Vibrationsdämpfung verwendet werden. Gleichermaßen kann der Wandler physikalisch von vibrationssensitiven Komponenten getrennt werden. Weiterhin können das Gehäuse und/oder ein anderer Teil der elektronischen Vorrichtung 10 so gestaltet werden, dass sich Vibrationen, die auf solche internen Komponenten wirken, verringern. Beispielsweise kann eine nicht homogene Matrix weniger Vibration oder Klang übertragen als eine, die eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist. Darüber hinaus können bei einigen Ausführungsformen Teile der Schallwandler 26 von dämpfendem Material umgeben sein. Beispielsweise kann der obere Teil des Schallwandlers 26 (z. B. der obere Teil der Halterung 62) mit Silikon, Gummi oder Ähnlichem bedeckt sein. Dies kann mehr der mechanischen Energie in Richtung der unteren Platte 58 steuern oder reflektieren, wie auch dazu beitragen zu verhindern, dass die obere Platte 28, Leiterplatten 57, 59 oder jegliche anderen Elemente vibrieren, oder zumindest die von diesen Elementen verspürten Vibrationen verringern.
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Es soll verstanden werden, dass die Ausgabe des Schallwandlers von beliebig vielen Faktoren beeinflusst sein kann. Solche Faktoren beinhalten, aber sind nicht beschränkt auf, die Form und Konfiguration des Wandlers, die physikalischen Dimensionen des Raums innerhalb des Gehäuses oder des Vorrichtungsgehäuses, das Material, das ausgewählt wurde, um das Gehäuse zu konstruieren, die Oberfläche, auf welcher sich die elektronische Vorrichtung befindet, die Masse des im Wandler verwendeten Gels und Ähnlichem. Dementsprechend kann der Schallwandler 26 nichtlineare Verzerrungen entlang zumindest einiger seiner Ausgabefrequenzen erzeugen. Zumindest ein Teil dieser Verzerrung kann durch die selektive Auswahl der Materialien, die verwendet werden, um das Gehäuse und/oder die Halterung sowie andere Teile des Schallwandlers zu formen, zunichte gemacht oder reduziert werden. Bestimmte Materialien können auf die von dem Wandler erzeugte akustische Energie so reagieren, dass sie die Verzerrung minimieren, zumindest bei bestimmten Frequenzen.
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Ausführungsformen können digitale Signalprozessoren (DSP) verwenden, um solche nichtlinearen Antworten zu reduzieren oder zu eliminieren. Sofern die Charakteristiken, Materialien und Ähnliches der elektronischen Vorrichtung 10 und des Schallwandlers 26 bekannt sind, kann die Ausgabe des Systems bei jeglicher gegebenen Frequenz bestimmt werden. Diese Ausgabe kann mit einer gewünschten (z. B. verzerrungslosen) Wellenform verglichen werden und digital verarbeitet werden, um mit einer solchen Wellenform übereinzustimmen. Auf diese Weise kann die nichtlineare Verzerrung des Systems reduziert oder gar eliminiert werden. Im Wesentlichen kann die Wellenform ”vor-verzerrt” (”pre-distorted”) sein, um der nichtlinearen Antwort Rechnung zu tragen. Damit kann nicht nur die hörbare Verzerrung minimiert werden, sondern auch die Ausgabe des Gel-Lautsprechers (z. B. Wandler) mit anderen Lautsprechern, die Teil eines Audiosystems sein können, abgeglichen werden, so dass der ausgegebene Ton relativ nahtlos ist und die individuellen Lautsprecher nicht ohne Weiteres unterschieden werden können.
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Der DSP, der verwendet wird, um eine solche Ausgabe zu erzielen, kann vorprogrammiert werden, basierend entweder auf bei verschiedenen Frequenzen abgetasteten Ausgaben, oder auf durch ein mathematisches Modell erzeugte Ausgaben, vorausgesetzt dass die allgemeinen Systemparameter bekannt sind. Es soll verstanden werden, dass sowohl die mathematische Modellierung wie auch die Vorprogrammierung basierend auf abgetasteten Ausgaben bestimmte Faktoren, die außerhalb des Systems liegen, berücksichtigen kann, wie ein Modell einer Oberfläche, auf welcher sich die elektronische Vorrichtung befinden kann, und welche durch den Wandler innerhalb der Vorrichtung vibrieren kann.
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Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Abgleich-/DSP-Profile vorprogrammiert werden und der Ausführungsform zur Verfügung stehen. Während des Betriebs des Schallwandlers und jeglicher anderen Lautsprecher kann die elektronische Vorrichtung 10 eines der DSP-Profile basierend entweder auf Benutzereingabe oder Feedback von mit der Vorrichtung assoziierten Sensoren, wie nachfolgend beschrieben, auswählen. Folglich kann die Ausführungsform das DSP-Profil dynamisch anpassen, um der Betriebsumgebung Rechnung zu tragen.
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Bei einigen Ausführungsform kann/können ein oder mehrere Sensoren innerhalb der Vorrichtung 10, zu dieser benachbart oder elektronisch mit dieser verbunden, platziert werden, um Feedback zu erhalten, das verwendet werden kann, um die Ausgabe des akustischen Wandlers 26 zu modifizieren, um die zuvor beschriebene nichtlineare Verzerrung auszugleichen. Beispielsweise kann ein Mikrofon verwendet werden, um den ausgegebenen Ton abzutasten, und einem DSP-Chip oder einem Prozessor, der DSP-Routinen ausführt, zur Verfügung zu stellen. Da die gewünschte Ausgabe (z. B. eine verzerrungsfreie Ausgabe) bekannt ist, kann die abgetastete Ausgabe mit der gewünschten Ausgabe verglichen werden, um die Art und das Ausmaß der Abweichung (z. B. Verzerrung) zu bestimmen. Die Ausführungsform kann dann auf die Wellenform angemessene Signalverarbeitung anwenden, um der Abweichung Rechnung zu tragen. Auch können andere Sensoren als ein Mikrofon verwendet werden. Beispielsweise kann, da sich das Gehäuse der Vorrichtung 10 bewegt, ein Beschleunigungsmesser die Bewegung der Vorrichtung messen und diese verwenden, um die Vibrationsfrequenz anzugleichen. Bei einer wandmontierten Ausführungsform kann auch ein Gyroskop verwendet werden, um die Verschiebung zu messen. Ebenso können Sensoren, die die akustische Energie messen, verwendet werden. Weiterhin können solche Sensoren eine Position oder Orientierung der elektronischen Vorrichtung 10 bestimmen, und, basierend auf der Position/Orientierung, ein DSP-Profil auswählen, welches zu verwenden ist, um die Ausgabe des Wandlers 26 zu modifizieren. Bei einem Beispiel kann ein Gyroskop oder Beschleunigungsmesser bestimmen, dass sich die Vorrichtung in einer Orientierung befindet, die einer an einer Wand hängenden entspricht, beispielsweise wenn eine Tablet-Vorrichtung aufrecht platziert wird. Ein bestimmtes DSP-Profil kann folglich verwendet werden, um den Ton durch Verarbeitung der Ausgabe des Wandlers zu verbessern, und dadurch die Weise, in welcher der Wandler das Gehäuse ebenso wie jegliche nahegelegenen Objekte oder Oberflächen vibriert, zu verändern. Es soll verstanden werden, dass das DSP-Profil auch die Ausgabe jeglicher anderen Lautsprecher oder Audiovorrichtungen innerhalb des Systems verändern kann. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Näherungssensor ein Objekt, welches nahe der elektronischen Vorrichtung 10 liegt, erkennen und dadurch die Anwendung eines unterschiedlichen DSP-Profils auslösen.
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Der Schallwandler 26 kann mit herkömmlichen Lautsprechern oder zusätzlichen Schallwandlern kombiniert werden, um eine Vielfalt von Umgebungsklang-Konfigurationen zu erzeugen. 6 zeigt eine Stereo-Klangumgebung. Bei dieser Ausführungsform kann die elektronische Vorrichtung 10 den Lautsprecher 20 zusammen mit dem Schallwandler 26 aufweisen, oder anstelle des Lautsprechers 20 kann die elektronische Vorrichtung zwei Schallwandler 26 aufweisen. Bei dieser Konfiguration wirken der Lautsprecher 20 und der Schallwandler 26 (oder die zwei Schallwandler 26 in Kombination) zusammen, um einen linken und rechten Kanal eines Umgebungsklangs zu erzeugen.
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Bezug nehmend nun 7 kann bei einer anderen Ausführungsform der Schallwandler 26 mit externen Lautsprechern 64, 68 kombiniert werden. Bei dieser Ausführungsform können die externen Lautsprecher 64, 68 miteinander verbunden werden über ein elektrisches Kabel 66, wie auch mit der elektronischen Vorrichtung 10 über ein Eingabekabel 70. Bei dieser Ausführungsform können die externen Lautsprecher 64, 68 mit dem Schallwandler kombiniert werden, um eine 2.1-Umgebungs-Klangkonfiguration bereitzustellen. Beispielsweise können die zwei externen Lautsprecher 64, 68 entweder im mittleren oder höheren Bereich liegen, während der Schallwandler 26 den niedrigeren Bereich bereitstellt, d. h. er agiert als Subwoofer. Es soll verstanden werden, dass, wenngleich externe Lautsprecher 64, 68 in dieser Ausführungsform gezeigt sind, die gleiche Umgebungs-Klangkonfiguration erzeugt werden kann mittels interner Lautsprecher (z. B. Lautsprecher 20).
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Bezug nehmend nun auf 8 können bei noch weiteren Ausführungsformen die Schallwandler 26 mit mehreren anderen Lautsprechern 20, 72, 74 kombiniert werden, um entweder eine 3.1- oder eine 4.1-Umgebungs-Klangkonfiguration zu erzeugen. Beispielsweise können für eine 3.1-Umgebungs-Klangkonfiguration zwei Lautsprecher an einem oberen Gehäuse 72, zusammen mit dem Lautsprecher an dem unteren Gehäuse 20 und dem Schallwandler 26 jeweils einen hörbaren Bereich abdecken. Die Lautsprecher im oberen Gehäuse 72 können im hohen Bereich liegen, der Lautsprecher im unteren Gehäuse 20 kann im mittleren Bereich liegen und der Schallwandler 26 kann im unteren Bereich oder im Bassklang liegen. In ähnlicher Weise kann ein zusätzlicher Lautsprecher im unteren Gehäuse 74 hinzugefügt werden, um eine 4.1-Umgebungs-Klangkonfiguration zu erhalten.
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Weiterhin kann der Schallwandler in einer solchen Weise arbeiten, dass er den gesamten Bereich an Antwortfrequenzen bereitstellt, anstatt als Subwoofer zu wirken. Dies bedeutet, dass der Wandler 26 sowohl Frequenzen im unteren und mittleren Bereich ausgibt und im Wesentlichen als ein „Subtweeter” fungiert. Bei solchen Ausführungsformen kann der Lautsprecher nicht nur die Frequenzen im Bassbereich (z. B. zwischen 20 bis 500 Hz), sondern auch die mittleren Frequenzen (z. B. zwischen 500 und 1500 Hz oder höher) ausgeben. Der Schallwandler 26 kann mit anderen Lautsprechern in einer elektronischen Vorrichtung, wie einem Laptop, Tablet oder handgehaltenen Rechenvorrichtung 10 kombiniert werden. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform zwei Hochtonlautsprecher (Tweeter) und ein Basstonlautsprecher (Woofer) mit dem Schallwandler kombiniert werden. Der Wandler kann den Basskanal ausgeben und, optional, die mittleren Bereiche, während die Hochtonlautsprecher die Ausgaben hoher Frequenz übernehmen. Der Basstonlautsprecher kann seinen üblichen Bereich von Frequenzen ausgeben. Durch die Kombination des Basstonlautsprechers mit dem Schallwandler können mehr Dezibel pro Watt ausgegeben werden, insbesondere in den Bassfrequenzen.
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Wenngleich die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Allgemeinen im Hinblick auf selbständige elektronische Vorrichtungen (wobei viele von diesen tragbar sein können) erläutert wurden, soll verstanden werden, dass die in diesem Dokument offenbarten Lehren in einer Vielfalt anderer Weisen angewandt werden können. Beispielsweise kann der hierin beschriebene Schallwandler in herkömmliche Lautsprecher integriert werden und mit den Tieftönern und Hochtönern des herkömmlichen Lautsprechers operieren. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Schallwandler das Gehäuse des Lautsprechers oder den Boden/die Oberfläche, auf welcher das Lautsprechergehäuse sich befindet, vibrieren, während die Hochtonlautsprecher und Basstonlautsprecher die Luft vibrieren. Die kombinierte Bewegung der Luft und des Gehäuses, wie auch die optionale Oberflächenbewegung, können zusammenwirken, um einen ergiebigeren, lauteren und/oder satteren Klang zu erzeugen.
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In ähnlicher Weise kann ein Schallwandler des hierin beschriebenen Typs in einen Sitz oder Sessel als Teil eines Heimkino-Erlebnisses integriert werden. Der Schallwandler kann nicht nur den Sessel, sondern auch die in dem Sessel sitzende Person unter bestimmten Umständen vibrieren, und dadurch nicht nur hörbares, sondern auch taktiles Feedback bereitstellen, falls gewünscht. Weiterhin kann die Bewegung der Person dazu dienen, noch mehr Luft zu verdrängen, und somit einen noch lauteren Klang zu erzeugen.
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Bei noch einem weiteren Beispiel kann der Schallwandler mit einer kapazitiven oder berührungsbasierten Eingabe kombiniert werden, so dass die Bewegungen einer Hand eines Benutzers auf einem Gehäuse einer Vorrichtung wirken können, um so die Ausgabe des Schallwandlers zu erhöhen oder zu erniedrigen.
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Ein Fachmann versteht, dass die folgende Beschreibung eine breite Anwendung hat. Während beispielsweise die hierin offenbarten Ausführungsformen die Gestalt von Lautsprechern für elektronische Vorrichtungen annehmen können, soll verstanden werden, dass die hierin offenbarten Konzepte ebenfalls auf Klangvorrichtungen für andere Anwendungen zutreffen. Während Ausführungsformen hierin im Hinblick auf Schallwandler erläutert sein können, könnten weiterhin andere Vorrichtungen, die mittels mechanischer Vibration Klang erzeugen, verwendet werden. Wenngleich zum Zwecke der Erläuterung die hierin offenbarten Ausführungsformen im Hinblick auf Lautsprecher erläutert sind, sind diese Konzepte gleichermaßen auf andere Ausführungen anwendbar, z. B. Alarme, vibrierende Anwendungen und/oder Videospiele. Dementsprechend soll die Erläuterung jeglicher Ausführungsform nur beispielhaft verstanden werden, und es ist nicht beabsichtigt, zu suggerieren, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
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Wenngleich die Ausführungsformen und/oder Beispiele hierin unter Bezug auf bestimmte Herstellungsverfahren, Formen, Größen und Materialien zur Herstellung beschrieben wurden, werden die Fachleute verstehen, dass es viele mögliche Variationen gibt. Dementsprechend wird der angemessene Schutzumfang durch die beigefügten Ansprüche definiert.