-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die Erfindung betrifft Tastaturen,
wie sie beispielsweise bei Schreibmaschinen und Computern verwendet
werden.
-
HINTERGRUND
TECHNIK
-
Es ist bekannt, Lautsprecher in der
Tastatur eines Computers vorzusehen, siehe z. B.
US 5,892,503 . Raum ist bei einer Tastatur
sehr wichtig und daher müssen
kleine Lautsprecher verwendet werden. Herkömmliche Kolbenlautsprecher,
die klein genug sind, in derartig begrenzte Bereiche zu passen,
sind jedoch allgemein nicht in der Lage, eine akustische Ausgabe
mit einem großen
Frequenzbereich zu erzeugen, wie es zur Musik- oder Sprachwiedergabe
erforderlich ist. Der Frequenzbereich derartiger kleiner Lautsprecher
ist im Allgemeinen einschränkt
und folglich erzeugen die Lautsprecher nicht mehr als einige einfache
Töne, z.
B. Klingeltöne und
Piepstöne.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Tastatur verbesserter Funktionalität bereitzustellen.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Eine Tastatur mit einem Biegewellenlautsprecher,
der einen akustischen Strahler, der Biegewellen unterstützen kann,
und einen Wandler umfasst, der an dem akustischen Strahler angebracht ist,
um zum Erzeugen einer akustischen Ausgabe Biegewellen in dem akustischen
Wandler anzuregen, und einem Gehäuse,
das eine Basis und Abstützmittel
umfasst, um die Basis oberhalb einer Arbeitsfläche, auf der die Tastatur angeordnet
ist, abzustützen, um
zwischen der Basis und der Arbeitsfläche einen Zwischenraum zu definieren,
wobei der Biegewellenlautsprecher in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass dessen
akustische Ausgabe über
den Zwischenraum zu einem Benutzer übertragen wird.
-
Der Lautsprecher kann ein Resonanzbiegewellenmodenlautsprecher
sein, der einen akustischen Strahler, der Resonanzbiegewellenmoden
unterstützen
kann, und einen Wandler umfasst, der an dem akustischen Strahler
angebracht ist, um zum Erzeugen einer akustischen Ausgabe in dem
akustischen Strahler Resonanzbiegewellenmoden anzuregen.
-
Ein solcher Resonanzbiegewellenmodenlautsprecher
ist in WO 98/09842 und anderen Patentanmeldungen und Veröffentlichungen
beschrieben und kann als Lautsprecher mit verteilten Moden bezeichnet
werden.
-
Die Tastatur kann zwei Lautsprecher
umfassen, z. B. einen rechten und einen linken Kanal zur Audiowiedergabe
in Stereo.
-
Die Tastatur kann eine eigenständige Vorrichtung
sein, die beispielsweise mit einem Computer und einem Monitor durch
ein elektrisches Kabel oder Leitung verbunden ist. Das Abstützmittel
kann in Form eines Fußes
sein, so dass die Basis über
der Arbeitsfläche
angehoben sein kann, auf der die Tastatur angeordnet ist. Die gesamte
Basis oder alternativ nur ein Teil der Basis können sich nicht in Kontakt mit
der Auflagefläche
befinden, wenn die Basis auf dem Fuß aufgestellt ist.
-
Der oder jeder Lautsprecher können baueinheitlich
mit der Basis des Gehäuses
ausgeformt oder eine getrennte Einheit sein, die in der Basis des
Gehäuses
befestigt ist. Das Gehäuse
kann ferner Seitenwände
und eine Oberseite umfassen, die zusammen mit der Basis einen Hohlraum
in dem Gehäuse definieren.
Alternativ kann der oder jeder Lautsprecher innerhalb des Hohlraums
befestigt sein. Der oder jeder Lautsprecher kann an einer Befestigung abgestützt sein,
die entweder elastisch oder steif ist. Die Basis des Gehäuses kann
akustisch transparent sein, um es zu ermöglichen, dass eine akustische Ausgabe
des Lautsprechers zu einem Benutzer übertragen wird. Die Basis des
Gehäuses
kann ein Gitter, ein durchlöchertes
Paneel oder eine akustisch poröse
Befestigung umfassen. Die Basis kann daher wenigstens einen Schlitz
umfassen.
-
Eine Eigenschaft eines Strahlers
mit verteilten Moden ist die diffuse Ausbreitung einer akustischen
Ausgabe von dem Strahler. Dementsprechend zirkuliert die akustische
Ausgabe zu dem Benutzer, auch wenn der oder jeder Lautsprecher an
der Basis des Gehäuses
oder in dem Gehäuse
angeordnet ist, wodurch Schall in erster Linie über die Basis übertragen
wird. Insbesondere kann eine akustische Ausgabe von der Auflagefläche zu dem
Benutzer reflektiert werden, wenn die Basis von der Auflagefläche abgehoben
ist.
-
Im Allgemeinen gibt es eine positive
Interferenz zwischen der reflektierten akustischen Ausgabe und der
abgestrahlten akustischen Ausgabe, die die Leistung des Lautsprechers
verbessern kann. Im Gegensatz dazu würden sich die reflektierte
akustische Ausgabe und die abgestrahlte akustische Ausgabe auslöschend überlagern,
wenn ein herkömmlicher Lautsprecher
in der Basis der Tastatur oder innerhalb der Tastatur nur mit einer
Schallabstrah lung von der Basis der Tastatur aus befestigt wäre. Folglich
ist es unwahrscheinlich, dass eine derartige Anordnung mit einem
herkömmlichen
Kolbenlautsprecher möglich ist.
-
Die Eigenschaften des akustischen
Strahlers können
gewählt
sein, um die Resonanzbiegewellenmoden hinsichtlich der Frequenz
im Wesentlichen gleich zu verteilen. Mit anderen Worten können die Eigenschaften
oder Parameter, z. B. Größe, Dicke, Form,
Material etc., des akustischen Strahlers gewählt sein, um Spitzen in der
Frequenzantwort zu glätten,
die durch "Bündeln" oder Gruppieren
der Moden verursacht werden. Die resultierende Verteilung von Resonanzbiegewellenmoden
kann folglich derart sein, dass im Wesentlichen minimale Gruppierungen und
Abstandsunterschiede auftreten.
-
Insbesondere können die Eigenschaften des akustischen
Strahlers gewählt
sein, um die Resonanzbiegewellenmoden niedrigerer Frequenz hinsichtlich
der Frequenz im Wesentlichen gleich zu verteilen. Die Verteilung
von Resonanzbiegewellenmoden bei niedrigerer Frequenz ist weniger
dicht als bei höherer
Frequenz und folglich ist die Verteilung der Resonanzbiegewellenmoden
niedrigerer Frequenz besonders bedeutsam. Die Resonanzbiegewellenmoden
niedrigerer Frequenz sind vorzugsweise die zehn bis zwanzig Resonanzbiegewellenmoden
niedrigster Frequenz des akustischen Strahlers. Für einen
akustischen Strahler zur Verwendung in einer Tastatur können alle
Resonanzbiegewellenmoden niedrigerer Frequenz unterhalb von 3 kHz
liegen.
-
Die jeder Wahrnehmungsachse des akustischen
Strahlers zugeordneten Resonanzbiegewellenmoden können so
festgelegt sein, dass sie hinsichtlich der Frequenz verschachtelt
sind. Jede Wahrnehmungsachse weist eine zugeordnete niedrigste Grundfrequenz
(Wahrnehmungsfrequenz) und höhere
Moden bei beabstandeten Frequenzen auf. Indem die jeder Achse zugeordneten
Moden verschachtelt sind, kann die im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung
erreicht werden. Es können
zwei Wahrnehmungsachsen vorhanden sein und die Achsen können Symmetrieachsen
sein. Bei einem rechteckigen akustischen Strahler können die
Achsen beispielsweise eine kurze und eine lange Achse parallel zu
einer kurzen bzw. einer langen Seite des akustischen Strahlers sein.
Bei einem elliptischen akustischen Strahler können die Achsen der Haupt-
und Nebenachse der Ellipse entsprechen. Die Achsen können orthogonal
sein.
-
Jeder Wandler kann geerdet oder teilweise geerdet
sein. Der Wandler kann piezoelektrisch sein. Die Stelle des Wandlers
kann zur im Wesentlichen gleichmäßigen Kopplung
mit den Resonanzbiegewellenmoden gewählt sein. Insbesondere kann
die Stelle des Wandlers zur im Wesentlichen gleichmäßigen Kopplung
mit Resonanzbiegewellenmoden niedrigerer Frequenz gewählt sein.
Der Wandler kann mit anderen Worten an einer Stelle befestigt sein,
die von Knoten (oder Totpunkten) von so vielen wie möglich Resonanzmoden
niedrigerer Frequenz beabstandet sein. Daher kann der Wandler an
einer Stelle angeordnet sein, wo die Anzahl vibrationsaktiver Antiknoten
relativ hoch und umgekehrt die Anzahl von Resonanzknoten relativ
klein ist. Jede derartige Stelle kann verwendet werden, aber die
geeignesten Stellen sind die Stellen nahe des Zentrums zwischen 38%
bis 62% längs
der Längs-
und Breitenachsen des Paneels, aber außermittig. Spezielle Stellen,
die sich als geeignet herausgestellt haben, sind 3/7, 4/9 oder 5/13
der Strecke längs
der Achsen; ein anderes Verhältnis
der Längsachse
und der Breitenachse ist bevorzugt.
-
Der akustische Strahler kann gewählte Werte
bestimmter physikalischer Parameter aufweisen, die den akustischen
Strahler in die Lage versetzen, Eingangsvibrationsenergie in einem
vorbestimmten Frequenzbereich durch eine Mehrzahl von Resonanzbiegewellenmoden
in Wenigstens einem wirksamen Bereich aufrecht zu erhalten und abzugeben, der
sich quer verlaufend zur Dicke erstreckt, so dass die Frequenzen
der Resonanzbiegewellenmoden längs
von wenigstens zwei Wahrnehmungsachsen des wirksamen Bereichs verschachtelt
und so gespreizt sind, dass im Wesentlichen minimale Gruppierungen
und Abstandsunterschiede der genannten Frequenzen auftreten, wobei
der akustische Strahler beim Schwingen wenigstens eine Stelle aufweist,
an der die Anzahl von vibrationsaktiver Resonanzantiknoten relativ
hoch ist und ein Wandler vollständig und
ausschließlich
an dem akustischen Strahler an einer der genannten Stellen des akustischen
Strahlers befestigt ist, wobei der Wandler den akustischen Strahler
in dem vorbestimmten Frequenzbereich in Schwingung versetzen kann,
um sich an die Resonanzbiegewellenmoden in dem akustischen Strahler anzukoppeln
und diese anzuregen und zu bewirken, dass der akustische Strahler
in Resonanz tritt und eine akustische Ausgabe erzeugt.
-
Der akustische Strahler kann in Form
eines Paneels sein. Das Paneel kann flach und von geringem Gewicht
sein. Das Material des akustischen Strahlers kann anisotrop oder
isotrop sein.
-
Folglich kann der akustische Strahler
in die Tastatur integriert sein, ohne dabei die Größe und das
Gewicht der Tastatur zu stark zu vergrößern. Im Gegensatz dazu ist
es wahrscheinlich, dass ein herkömmlicher
Kolbenlautsprecher die Größe und das Gewicht
der Tastatur zu stark erhöht,
um praktisch zu sein.
-
Der niedrige Formfaktor eines dünnen Paneellautsprechers
macht ihn für
eine Tastatur außergewöhnlich geeignet,
die von einer unnotwendigen Dicke nicht profitiert.
-
Bei einer ersten Ausführungsform
kann die Tastatur des Typs sein, der einzelne alphanumerische Tasten
aufweist, die mit einer zugeordneten Wiedergabe- und/oder Druckeinrichtung
elektrisch verbunden ist. Die einzelnen, die Tastatur bildenden Tasten
können
auf dem Gehäuse
abgestützt
sein, z. B. auf einer Oberseite des Gehäuses. Bei einer zweiten Ausführungsform
kann die Tastatur ein berührempfindliches
Feld umfassen, das auf der Basis des Gehäuses abgestützt ist. Das berührempfindliche Feld
kann baueinheitlich integriert mit einem oder mehreren Lautsprechern
ausgeführt
sein. Alternativ oder zusätzlich
kann die Tastatur einen Flachpaneellautsprecher umfassen, der berührempfindliche
Felder trägt,
um die Tasten zu bilden.
-
Die Tastatur kann auch Datenlese-
und/oder -wiedergabeeinheiten umfassen, um die Funktionalität zu verbessern.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die Erfindung ist beispielhaft in
den beigefügten
Zeichnungen schematisch veranschaulicht, in denen:
-
1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform
der Tastatur ist,
-
2 eine
perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform
der Tastatur ist, und
-
3 eine
perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform
der Tastatur ist.
-
BESTE ARTEN
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
-
In 1 ist
eine Tastatur (40) gezeigt, die ein als flache Schale ausgeformtes
Gehäuse
(42) umfasst. Ein Deckel oder eine Oberseite (36)
ist an dem Gehäuse
befestigt und trägt
einzelne alphanumerische Tasten (14). Die Basis (44)
des Gehäuses
(42) trägt
einen Lautsprecher mit einem Paneel (46), an dem zwei Erreger
(48) angebracht sind. Über
Drähte (50)
wird ein akustisches Signal zu den Erregern eingespeist, um Vibration
des Lautsprechers zu induzieren, um eine akustische Ausgabe zu erzeugen.
-
In der Basis (44) befinden
sich Schlitze (76), so dass Schall von dem Lautsprecher
durch die Basis (44) übertragen
wird. Auch wenn die akustische Ausgabe hauptsächlich zu der Unterseite abgestrahlt wird,
ist die Tastatur auf einem Abstützmittel
in der Form hinterer Füße (74)
von der Ebene (80) eines Schreibtisches oder einer anderen
Arbeitsfläche
abgehoben.
-
Diese übliche aufgestellte Anordnung
definiert einen Zwischenraum zwischen dem Schreibtisch und der Basis
(44) der Taststur. Die Schallenergie zirkuliert recht wirksam
zu dem Benutzer durch den Zwischenraum, wie durch die abwechselnd
gepunkteten und gestrichelten Linien (78) gezeigt ist. Insbesondere
kann die Schallenergie von dem Schreibtisch oder der Tastaturauflage
reflektiert werden. Ein Ein- oder Mehrsignalkanalbetrieb ist vorgesehen.
-
2 zeigt
eine mit der in 1 vergleichbare
Tastatur (40). Ein Lautsprecher mit einem Paneel (52)
und zwei an dem Paneel befestigten Erregern (48) ist von
dem Innengehäuse
(42) getragen und ist in einer Öffnung in der Basis (44)
des Innengehäuses
befestigt. Eine elastische Aufhängung
(54) umgibt den Lautsprecher und stützt den Lautsprecher in der Öffnung der
Basis ab. Der Lautsprecher ist somit Teil der Gehäusestruktur
der Tastatur. Die Basis (44) kann mit mehr als einer Öffnung ausgebildet
sein, um zusätzliche
Lautsprechereinheiten mit verteilten Moden aufzunehmen, um wie oben
in 1 durch Reflektion
abzustrahlen.
-
Wie in 1 ist
die Tastatur auf hinteren Füssen
(74) von der Ebene (80) des Schreibtischs abgehoben.
Die Schallenergie zirkuliert, wie durch die abwechselnd gepunkteten
und gestrichelten Linien (78) gezeigt, in einer zu der
von 1 vergleichbaren
Weise.
-
3 zeigt
eine Tastatur mit einem berührempfindlichen
Feld (60) und einem Gehäuse
oder einer Verkleidung (62) in Form einer flachen Schale. Die
Tastatur umfasst einen Lautsprecher mit einem Paneel (72),
das baueinheitlich mit dem berührempfindlichen
Feld (60) ausgeformt ist, und einem Paar Erregern (64).
Daten werden von dem berührempfindlichen
Feld des Lautsprechers über
einen Ausgangsanschluss (68) ausgegeben und ein akustisches
Signal wird über
Drähte
(70) den Erregern (64) zugeführt. Der zweifach funktionale
Lautsprecher mit berührempfindlichem
Feld ist auf elastischen Federkissen abgestützt.
-
Die Tastatur ist auf hinteren Füße (74)
von der Ebene (80) des Schreibtischs abgehoben, um einen
Zwischenraum zwischen der Tastaturbasis und dem Schreibtisch zu
definieren. Ferner sind Schlitze (76) in der Basis (44)
vorgesehen, so dass Schall von dem Lautsprecher durch die Basis
(44) übertragen wird.
Schallenergie zirkuliert durch die Schlitze (76) und den
Zwischenraum und wird, wie durch die abwechselnd gepunkteten und
gestrichelten Linien (78) gezeigt, von dem Schreibtisch
zu dem Benutzer reflektiert.
-
INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Die Erfindung kann bei Tastaturen
verwendet werden, insbesondere denjenigen zur Verwendung in Verbindung
mit Computern.