FI115861B - Menetelmä ja laite palautteen generoimiseksi - Google Patents

Description

115861 *

Menetelmä ja laite palautteen generoimiseksi

Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy elektronisiin laitteisiin. Erityisesti tämä keksin-5 tö liittyy uuteen ja parannettuun menetelmään, dynaamiseen käyttöliittymään ja elektroniseen laitteeseen käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen generoimiseksi.

Tekniikan tausta 10 Informaatiotekniikassa käyttöliittymällä (UI, User Interface) tarkoi tetaan kaikkea sellaista informaatiolaitteeseen suunniteltua, jolla ihminen voi olla vuorovaikutuksessa laitteen kanssa kuten näyttöä, näppäimistöä, hiirtä valokynää, työpöydän ulkoasua, valaistuja merkkejä, avustavia viestejä, ja sitä kuinka sovellusohjelma tai Web-sivu kutsuu vuorovaikutukseen ja vas- 15 taa siihen. Varhaisissa tietokoneissa oli, operaattorikonsolin muutamia näppäimiä lukuun ottamatta, hyvin vähäinen käyttöliittymä. Käyttöliittymä muodostui suurelta osin reikäkorttisyötöstä ja raporttitulostuksesta.

Henkilökohtaisissa digitaalisissa avustajissa (PDA, Personal Digital Assistants) on tyypillisesti laitteen kokoon verrattuna suuri näyttö. Useim- 20 missä PDA:issa on vain muutamia mekaanisia näppäimiä, mikä mahdollistaa mahdollisimman suuren näytön. Tästä syystä näyttöä käytetään myös syöttö- ·’ ’· laitteena. Näyttö on tavallisesti kosketusnäyttö, jolloin tieto voidaan siirtää • » \v laitteeseen pelkästään näyttöä koskettamalla tai käyttämällä erityistä työväli- nettä kuten erityiskynää.

25 US patenttijulkaisussa 5241308 (Paragon Systems) kuvataan kos- ·:·· ketusherkkä paneeli, jonka eri kohtia koskettamalla generoidaan, joukosta erilaisia signaaleja, valitut signaalit. Laitteisto käsittää myös paineenaistinvä- • · * lineet kuhunkin paneelin alkioon kohdistuvien voimien suuruuden aistimisek-si, kun tiettyä paneelialkioita kosketetaan valitusta kohdasta.

30 Kosketusnäytöillä on tavanomaisiin tiedonsyöttömenetelmiin ver- *;* rattuna monia etuja. Kun mekaanisia näppäimiä on vain muutama, näyttö •Ti voidaan tehdä kooltaan suuremmaksi. Ennen kaikkea, kaikki tarvittavat näp- päimet voidaan generoida ohjelmistopohjaisesti sopivaan kohtaan. Kun kos-: ketusnäyttöä käytetään ensisijaisesti tiedonsyöttölaitteena, esiintyy kuitenkin ‘ ; 35 useita ongelmia. Käyttäjän koskettaessa näyttöä sormella, ongelmana on, ettei hän välttämättä saa minkäänlaista haptista palautetta siitä oliko hänen 2 115861 valintansa hyväksyttävä tai tapahtuiko valintaa lainkaan. Tavanomainen näppäimistö antaa aina jonkinlaisen mekaanisen vasteen, kun näppäintä painetaan.

Suurin vaikeus on se, että elektronisille laitteille ei ole olemassa 5 sellaista ratkaisua, jossa vasteena erilaisille herätesignaaleille palaute generoitaisiin yksittäisellä integroidulla komponentilla, jolloin seuraavat ehdot täyttyisivät: • kustannustehokas ratkaisu, ja • minimaalinen tehonkulutus.

10 US patenttijulkaisussa 5245245 (Motorola) kuvataan elektroninen laite, joka käsittää pietsopalkin (piezo-bender). Laite on edullisesti hakulaite. Kun signaali vastaanotetaan, pietsopalkkiin sähköisesti kytketty sähköinen ohjauspiiri ohjaa ohjaussignaalilla pietsopalkin värähdysliikkeeseen saaden siten aikaan värinähälytyksen. Laite käsittää myös säätövälineet, jotka on liu-15 kuvasti kytketty pietsopalkkiin, jolloin pietsopalkin värähtelyn resonanssitaa-juus on mekaanisesti säädettävissä pietsopalkin pituutta muuttamalla. On huomattava, että pietsopalkki on mekaanisesti säädettävä eli säätö on tehtävä teknisen asiantuntijan ammattitaidolla. Sitä paitsi mekaanisen säätöomi-naisuuden vuoksi laitteita on vaikeaa valmistaa siten, että niissä on täsmäl-20 leen samat (resonanssi) ominaisuudet. US patenttijulkaisussa 5245245 esitetty ratkaisu rajoittuu lisäksi tiettyyn kiinteään resonanssitaajuuteen. US pa-: ·* tenttijulkaisu 5245245 edustaa matalaa profiilia ja luotettavaa selektiivikutsu- :.v vastaanottimen värähtelijää. Viitejulkaisuista ei ilmene kuitenkaan minkään- laista yhteyttä käyttäjän toimintojen ja värinähälytyksen välillä. Ratkaisu ei 25 sovellu palautteen generoimiseksi yksittäisellä integroidulla komponentilla •: · · vasteena erilaisille herätesignaaleille.

.·*. Viitejulkaisu WO01/54109 (Immersion) esittää ratkaisun kosketus- levyjen ja muiden kosketusohjainten haptisesta palautteesta. Julkaisussa, ;V( käyttäjä käyttää kosketuslaitetta ohjauskäskyjen syöttöön. Edelleen, ainakin 30 yksi ohjain on kytketty kosketussyöttölaitteeseen, joka aikaansaa käyttäjälle ’·; haptisen aistimuksen tämän koskettaessa kosketuspintaa. Toisin sanoen : : : käyttäjä saa palautteen itse syöttölaitteelta. Ohjain on sijoitettu kosketusnäy- tön alle. Viitejulkaisussa esitetyn ratkaisun ongelmana on, että se ei sovellu / . palautteen generoimiseen yksittäiselle integroidulle komponentille vasteena ‘ ; 35 erilaisille herätesignaaleille.

• » 3 115861

Ilmaisulla ’’kosketusnäyttö” viitataan edullisesti sellaisiin näyttöihin, joita käytetään nykyisissä PDA:issa. Näillä näytöillä on kuitenkin heikkoutensa. Näytöt vioittuvat herkästi ulkoisista iskuista. Näyttö voi olla myös lämpöti-laherkkä, eli kosketusnäytöllä varustetun laitteen käyttö voidaan rajoittaa tiet-5 tyyn lämpötilan vaihteluväliin.

Keksinnön lyhyt yhteenveto Tämä keksintö kuvaa menetelmän ja elektronisen laitteen käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen generoimiseksi yksittäisellä kom-10 ponentilla vasteena herätesignaaliin. Edullisessa suoritusmuodossa elektroninen laite on kädessä pidettävä laite, joka käsittää ainakin kotelon, kotelossa olevan sähköisen piiristön, ja näytön. Mainittu kotelo käsittää ainakin osittain läpinäkyvän linssin, joka peittää ainakin näytön.

Keksinnön mukainen elektroninen laite käsittää yhden tai useam-15 man resonoivan värähtelyelementin, joka on kiinnitetty koteloon tai sähköiseen piiristöön. Edullisessa suoritusmuodossa yksi tai useampi resonoiva vä-rähtelyelementti on kiinnitetty linssin siihen alueeseen, joka ei peitä näyttöä. Linssin ei tarvitse välttämättä olla kosketusnäyttö kuten tekniikan tasoa kuvaavan osan esimerkissä. Sen sijaan linssi voi olla enemmänkin kuin paneeli, 20 jossa itse linssi ei ole kosketusherkkä. Kun yksi tai useampi resonoiva elementti on kiinnitettynä linssiin, palaute välitetään elektronisen kädessä pidet-: *·· tävän laitteen käyttäjälle tehokkaasti linssin läpi. Palaute tuotetaan käyttäjälle :.v resonoivilla värähtelyelementeillä vasteena herätesignaaliin. Resonoiva vä- ”··: rähtelyelementti on edullisesti pietsosähköinen palkki.

25 Kosketusherkkyysominaisuus saavutetaan erityisillä ilmaisimilla.

• > ·:··: Edullisessa suoritusmuodossa ilmaisimet ohjaavat yhtä tai useampaa linssiin . · · \ kiinnitettyä paineanturia.

Eräässä suoritusmuodossa elektroninen laite käsittää ainakin pai-.. . neanturit, joiden avulla kosketuksen sijainti näytöllä voidaan määrittää.

30 Tässä keksinnössä sähköinen ohjauspiiri on ohjaussignaalilla säh- ; ‘ köisesti kytketty yhteen tai useampaan resonoivaan värähtelyelementtiin. Oh- : : : jaussignaali muodostetaan herätesignaalin perusteella. Herätesignaali on edullisesti käyttäjän käynnistämä signaali, mainitun elektronisen laitteen ra-. diovastaanottimella vastaanotettu radiosignaali tai elektronisen laitteen indu- ' ; 35 soima signaali. On myös mahdollista, että samanaikaisesti havaitaan yksi tai » »* * > useampi herätesignaali. Kun ohjaussignaali syötetään resonoiviin värähtely- 4 115861 elementteihin, generoidaan edullisesti yksi tai useampi seuraavista palaute-signaaleista: haptinen palautesignaali, värinähälytyssignaali, audiosignaali tai summerimerkki.

Tässä keksinnössä kuvataan myös dynaaminen käyttöliittymä 5 käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen generoimiseksi yksittäisellä komponentilla vasteena laitteen herätesignaaliin. Käyttöliittymä käsittää ainakin kotelon ja kotelossa olevan sähköisen piiristön. Dynaaminen käyttöliittymä käsittää lisäksi välineet herätesignaalin havaitsemiseksi, koteloon tai sähköiseen piiristöön kiinnitetyn yhden tai useamman resonoivan värähtely-10 elementin ja sähköisen ohjauspiirin, joka on sähköisesti kytketty yhteen tai useampaan resonoivaan värähtelyelementtiin. Yhtä tai useampaa resonoivaa värähtelyelementtiä ohjataan sähköisellä ohjaussignaalilla, joka muodostetaan herätesignaalin perusteella.

Tällä keksinnöllä on useita etuja tekniikan tason mukaisiin ratkai-15 suihin verrattuna. Keksinnössä yhtä tai useampaa resonoivaa värähtelyelementtiä voidaan käyttää useissa erilaisissa toiminnoissa. Tekniikan tason mukaisissa sovellustoteutuksissa kukin toiminto vaatii erityiskomponentin. Tämä on selkeä etu.

Keksinnön edustamassa ratkaisussa tehon kulutus on alhainen. 20 Tämä on erittäin tärkeä ominaisuus elektronisille kädessä pidettäville laitteille. Tekniikan tason mukaisissa sovelluksissa kukin palautesignaali (haptinen i ’·* palautesignaali, värinähälytyssignaali, audiosignaali tai summerimerkki) ge- • · :.v neroidaan erityskomponentilla. Tässä keksinnössä kaikki edellä mainitut pa- '"’i lautesignaalit generoidaan yhdellä yksittäisellä komponentilla, jonka vuoksi 25 tarvitaan vain yksi tehoa kuluttava komponentti. Tämä mahdollistaa yksinker-'-.j täisen tehonkulutuksen minimoinnin.

Tämä keksintö kuvaa lisäksi ratkaisun, jossa kosketusherkkää näyttöä ei välttämättä tarvita. Elektronisista kädessä pidettävistä laitteista :Vi voidaan tehdä paljon kestävämpiä, koska minkäänlaisia elastisia kalvoja tai 30 kosketusnäyttöjä ei tarvita. Varsinaisen näyttölaitteen peittää sen sijaan jäyk-*·; ·* kä läpinäkyvä linssi.

: Keksinnön ratkaisu on yksinkertainen. Edelleen keksinnön ratkaisu ei ole herkkä valmistuseroille, koska palaute on helposti sovitettavissa.

/ . Keksinnöllä on edelleen lisäetuja. Koska ratkaisu käyttää vain yhtä 35 komponenttia palautteen generoimiseksi, tämä tarkoittaa merkittävää piirile-

I I M I

vyn (PCB, Printed Circuit Board) tilansäästöä. Näin ollen piirilevyllä tarvitta- 5 115861 vien komponenttien lukumäärää vähenee. Koska komponentteja tarvitaan vähemmän, keksinnön mukainen ratkaisu on myös taloudellisesti edullinen.

Kuvioluettelo 5 Oheiset piirustukset, jotka on sisällytetty keksinnön paremmaksi ymmärtämiseksi ja jotka muodostavat osan tästä selityksestä, esittävät keksinnön suoritusmuotoja ja auttavat yhdessä selityksen kanssa havainnollistamaan keksinnön periaatteita. Kuvioissa: 10 kuvioi esittää yksinkertaisen lohkokaavion avulla keksinnön mukaista elektronista kädessä pidettävää laitetta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaista elektronista kädessä pidettävää laitta ylhäältä päin nähtynä, kuvio 3 on resonanssitaajuutta kuvaava käyrä, ja 15 kuvio 4 on sivukuva keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesta pa-ralleelityyppisestä pietsopalkista.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Seuraavassa käsitellään yksityiskohtaisesti keksinnön suoritus-20 muotoja, joiden esimerkkejä kuvataan piirustuksissa.

Kuvio 1 esittää elektronisen kädessä pidettävän laitteen, kuten : ’·· henkilökohtaisen digitaalisen avustajan tai matkaviestimen, lohkokaaviota.

:,v Kuvio 1 sisältää ainoastaan keksinnön kannalta relevantit elementit, ei kaik- *:* ·: kia elektronisessa laitteessa vaadittavia elementtejä. Elektroninen kädessä 25 pidettävä laite käsittää keskusyksikön CPU (Central Processing Unit) maini-·:··· tun laitteen ohjaamiseksi. Muisti MEM liittyy keskusyksikköön CPU relevant- .*··. tien sovellusohjelmien sekä muun relevantin tiedon tallentamiseksi. Elektro ninen kädessä pidettävä laite käsittää ainakin osittain läpinäkyvän linssin TP.

;v> Läpinäkyvä linssialue peittää ainakin näytön. Linssiin viitattaessa käytetään » | 30 myös nimitystä kosketuspaneeli. Varsinainen näyttö DSP on läpinäkyvän ’ : * ‘ linssin TP alueen alla.

: : : Linssiä TP käytetään myös ensisijaisena syöttölaitteena. Käyttäjän : toiminnot havaitaan IM välineillä herätesignaalien havaitsemiseksi. IM väli- % s * . neillä havaitsemisella viitataan eräässä suoritusmuodossa edullisesti paine- ; 35 antureihin PS, jotka on kiinnitetty suoraan tai epäsuorasti linssiin TP. Kolmea paineanturia käyttäen mikä tahansa kohta (kosketus) linssin TP alueella voi- 6 115861 daan havaita ja relevantti proseduuri voidaan käynnistää. IM välineillä, herä-tesignaalien havaitsemiseksi yhdessä linssin TP ja näytön DSP kanssa, voidaan viitata tavanomaiseen kosketusnäyttöön. Yleisesti IM välineillä heräte-signaalien havaitsemiseksi voidaan viitata useisiin erilaisiin fyysisiin tai oh-5 jelmallisiin komponentteihin, joiden avulla heräte signaali(t) voidaan havaita.

Kuvio 1 käsittää lisäksi ohjauspiirin DC sekä yhden tai useamman värähtelyelementin VIB. Ohjauspiiri (DC) on sähköisesti kytketty mainittuun yhteen tai useampaan resonoivaan värähtelyelementtiin (VIB), joita se ohjaa sähköisesti ohjaussignaalilla. Ohjaussignaali muodostetaan herätesignaalin 10 perusteella. Värähtelyelementti on edullisesti pietsosähköinen elementti, joka on kiinnitetty suoraan linssiin TP. CPU ohjaa ohjauspiiriä DC, joka itse syöttää ohjaussignaalin yhteen tai useampaan värähtelyelementtiin (VIB). Pietsosähköinen elementti kiinnitetään linssiin TP esimerkiksi liimaamalla, hitsaamalla, ruuvaamalla, jne.

15 CPU käsittää DM välineet herätesignaalin lähteen määrittämiseksi, TM välineet resonanssitaajuuden määrittämiseksi purskeisella taajuuspyyh-käisyllä, LM välineet värähtelytason havaitsemiseksi mainituilla paineantureilla PS, sekä OM välineet käytössä olevien taajuuksien syöttämiseksi yhteen tai useampaan resonoivaan elementtiin VIB. Edellä mainitut välineet imple-20 mentoidaan edullisesti yhdessä CPUn ja/tai relevantin yhden tai useamman ohjelmistosovelluksen kanssa.

: '·· Eräässä suoritusmuodossa ohjauspiiri DC käsittää useita kompo- v.; nentteja. Se voi käsittää esimerkiksi analogi-digitaalimuuntimen (A/D), digi- *:·*: taalisignaaliprosessorin, digitaali-analogiamuuntimen (D/A) ja vahvistimen.

25 Esimerkiksi kun radiovastaanotin RF vastaanottaa radiosignaalin, radiosig- • ;..j naali syötetään digitaaliseen signaaliprosessoriin. Digitaalinen signaalipro- .···, sessori prosessoi radiosignaalin ja syöttää signaalin D/A-muuntimeen. Sen • · jälkeen analogiasignaali vahvistetaan vahvistimessa ja lopuksi vahvistettu ... signaali syötetään pietsopalkkiin. Koska pietsopalkki on kiinnitetty linssiin TP, :..; * 30 koko järjestelmä toimii audiokaiuttimena ja kykenee tuottamaan audiosignaa- *·;·' Iin.

: Eräässä kuvion 1 suoritusmuodossa värähtelevää elementtiä, esimerkiksi pietsopalkkia, käytetään IM välineinä käyttäjän herätesignaalin . havaitsemiseksi. Tästä syystä monitoimikomponentti sekä havaitsee käyttä- 35 jän herätesignaalin että generoi palautesignaalin.

• | 7 115861

Eräässä suoritusmuodossa pietsopalkkia käytetään myös kiihtyvyyden havaitsemiseen. Pietsopalkkiin kiinnitetään edullisesti ulkoinen massa. Kun pietsopalkkiin kiinnitetyn massan käsittävää kädessä pidettävää laitetta liikutetaan z-akselia pitkin - z-akseli on oleellisesti kohtisuorassa kädes-5 sä kannettavan laitteen näytön x/y tasoon nähden - pietsopalkki kokee hitaudesta johtuvat voiman muutokset (kiihtyvyyden). Mittaukseen voidaan liittää useita toimintoja. Eräs esimerkki on sellainen, että kädessä pidettävän laitteen näytön materiaalin zoomaustekijä riippuu mitatusta kiihtyvyysinfor-maatiosta. Zoomausesimerkkiä on kuvattu yksityiskohtaisesti patenttijulkai-10 sussa WO0127735 (Myorigo).

Silloin kun elektroninen kädessä pidettävä laite on matkaviestin ja/tai radio, laite käsittää myös radiovastaanottimen RF radiotaajuussignaa-lien lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi.

Kuvio 2 esittää elektronista kädessä pidettävää laitetta HD ylhäältä 15 päin katsottuna. Laite on edullisesti henkilökohtainen digitaalinen avustaja PDA tai matkaviestin. Kuvio 2 on yksinkertaistettu esimerkki elektronisesta laitteesta, joka voi käsittää myös muita ominaisuuksia ja toiminnallisia näppäimiä. Elektroninen kädessä pidettävä HD laite käsittää kotelon HS. Kotelo HS käsittää varsinaista näyttöä DSP peittävän ainakin osittain läpinäkyvän 20 linssin TP.

Edullisessa suoritusmuodossa linssi / kosketuspaneeli TP itses- • · : ’·· sään eivät ole kosketusherkkiä. Paineanturit PS on joko suoraan tai epäsuo- v.: rasti kiinnitetty linssiin TP. Kuviossa 2 kolme paineanturia PS on kiinnitetty ·:*·: linssiin TP. Edullisessa suoritusmuodossa paineanturit PS on kiinnitetty kol- 25 miomaisesti koteloon HS. Paineanturit PS voidaan kiinnittää myös muulla • sopivalla tavalla.

.···. Kolmen tai useamman anturin PS avulla voidaan tarkasti laskea ja määrittää se paikka, johon linssiä TP kosketaan. Edellä kuvatulla järjestelyllä :v> linssi TP itsessään ei sisällä minkäänlaista kosketusherkkää pinnoitetta tai 30 muita kosketusherkkiä ominaisuuksia. Kosketus havaitaan sen sijaan paine-antureilla PS. Paineanturit voivat tuntea käyttäjän syötteen myös läpinäkyvän : linssin alueen ulkopuolelta. Sen vuoksi tiettyjä kotelon HS alueita eli linssin : ’": TP ei-läpinäkyviä alueita voidaan käyttää osana käyttöliittymää.

.* . Kuvio 2 käsittää lisäksi resonoivan värähtelyelementin VIB. Reso- ‘ ; 35 noiva värähtelyelementti VIB on kiinnitetty linssin TP siihen alueeseen, joka ei peitä näyttöä DSP. Näytön DSP alueen ulkopuolella linssi TP on edullises- 8 115861 ti läpäisemätön. Värähtelevä elementti VIB on edullisesti pietsosähköinen elementti, joka on rakenteeltaan unimorfinen, bimorfinen tai monikerroksinen. Monikerrosrakenne on suositeltavin sen vaatiman alhaisen syöttöjännitteen vuoksi. Pietsopalkki muodostuu edullisesti kolmesta osasta: ylemmästä osas-5 ta, alemmasta osasta sekä näiden osien väliin jäävästä metallielementistä. Metallielementti tukee kokonaisrakennetta merkittävästi. Kuvion 1 ohjauspiiri DC kohdistaa halutun ohjaussignaalin resonoivaan värähtelyelementtiin VIB, saaden näin värähtelyelementin VIB värähtelemään / resonoimaan tietyllä taajuudella.

10 Eräässä kuvion 2 suoritusmuodossa resonoivaa värähtelyelement- tiä käytetään tuottamaan useita palautesignaaleja. Resonoiva värähtelyele-mentti on edullisesti unimorfinen, bimorfinen tai monikerrosrakenteinen pietsopalkki. Herätesignaali voi saada alkunsa erilaisista lähteistä. Herätesignaali voi olla käyttäjän käynnistämä signaali, esimerkiksi linssin kosketus. Se voi 15 myöskin olla elektronisen laitteen radiovastaanottimen vastaanottama radio-taajuussignaali. Tällainen tilanne on silloin, kun elektroninen laite on esimerkiksi matkaviestin. Vaihtoehtoisesti herätesignaali voi olla elektronisen laitteen indusoima signaali, esimerkiksi käyttöjärjestelmäalkuinen signaali. Edellisestä johtuen kukin herätesignaali voi saada aikaan erilaisen palautesignaa-20 Iin.

Kun pietsopalkkia käytetään antamaan vaste esimerkiksi linssin • *·· kosketukseen, seurauksena on pulssitettu tai jatkuva haptinen :V: palautesignaali. Haptinen palautesignaali on tyypillisesti lyhyt, esimerkiksi ·:··: 200-300 Hz taajuinen ja 5-100 ms kestoinen signaali tai jatkuva signaali.

:*·.· 25 Tyypillisesti tällainen signaali on pietsopalkin tavanmukainen tai moduloitu • t resonanssitaajuus. Palautesignaalia ei tarvitse kuitenkaan rajoittaa ,···, ainoastaan haptisiin palautteisiin. Käytännössä pietsopalkilla voidaan tuottaa t · minkä tahansa vaadittavan taajuuden kaistanleveyttä. Palautesignaali voi .. . lisäksi olla summerimerkki, värinähälytyssignaali tai audiosignaali. Tämä 30 tarkoittaa, että pietsopalkki, joka on kiinnitetty elektronisen kädessä pidettävän laitteen linssiin, voi toimia kovaäänisenä. Audiosignaalin i tuottaminen saattaa vaatia, että audiotaajuuskaistaa tasoitetaan digitaalisella signaalinprosessoinnilla kannattimen resonanssitaajuusefektin

• t I

/ . pienentämiseksi. Audiosignaaleja generoitaessa tietyn kriteerin on täytyttävä.

’ *; 35 Erityisesti äänenpaineen tason (Pascaleina) täytyy olla sopiva summerimerkkiominaisuudelle. Taajuuskaistan on oltava riittävän leveä.

9 115861 tävän leveä. Palautesignaalia generoitaessa voidaan ottaa käyttöön myös resonanssitaajuuden harmoniset monikertataajuudet.

Tavanomainen elektroninen laite käsittää erilaisia komponentteja haptisen palautesignaalin, summerimerkin tai audiosignaalin generoimiseksi.

5 Summerimerkki generoidaan summerilla, audiosignaali esimerkiksi kaiutti-mella, värinähälytyssignaali esimerkiksi sähkömagneettisella moottorilla ja haptinen palautesignaali esimerkiksi DC moottorilla, solenoidilla, liikkuvalla magneettiohjaimella, jne.

Keksinnössä kaikki edellä mainitut palautesignaalit voidaan gene-10 roida pietsoelementillä. Tämä tarkoittaa merkittävää tehonkäytön vähenemistä verrattuna sellaiseen tilanteeseen, jossa palautesignaalit generoidaan eri komponenteilla.

Kuviot 1 ja 2 esittävät ainoastaan erästä tämän keksinnön dynaamisen käyttöliittymän suoritusmuotoa. Dynaaminen käyttöliittymä ei rajoitu 15 tiettyihin erityislaitteisiin. Vasteena herätesignaaliin dynaaminen käyttöliittymä kykenee generoimaan käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen yhdellä komponentilla. Herätesignaali voi olla käyttäjän käynnistämä signaali, radiovastaanottimen vastaanottama radiosignaali tai laitteen indusoima signaa li. Käyttöliittymä käsittää ainakin kotelon ja kotelossa sijaitsevan sähköpiiris-20 tön. Kotelon muotoa ei ole rajoitettu. Menetelmässä herätesignaalin havaitsemiseksi määritetään herätesignaalin lähde. Yksi tai useampi resonoiva vä- • · • '·· rähtelyelementti kiinnitetään koteloon tai sähköiseen piiristöön esimerkiksi : Y: kotelossa olevaan PCB piirikorttiin. Sähköinen ohjauspiiri, joka on sähköisesti ·:··: kytketty yhteen tai useampaan resonoivaan värähtelyelementtiin, ohjaa mai- :*·.· 25 nittuja värähtelyelementtejä herätesignaalin perusteella muodostetulla oh- jaussignaalilla.

.···. Resonoiva värähtelyelementti on edullisesti unimorfinen, bimorfi- I · nen tai monikerrosrakenteinen pietsopalkki. Herätesignaalin tyypin määrittä-. minen on ensiarvoisen tärkeää, koska pietsopalkin generoima palautesignaa- 30 li riippuu yksinomaan herätesignaalista. Palautesignaali on haptinen palaute-signaali, värinähälytyssignaali, audiosignaali tai summerimerkki signaali. On : erittäin tärkeää määritellä tarkasti pietsopalkin ja kotelon tai pietsopalkin ja sähköisen piiristön välinen kiinnityspiste. Pietsopalkkikomponentti itsessään / . ei tuota kaikkia tarvittavia palautesignaaleja, mutta kun se on kiinnitetty säh- ' ; 35 köisen piiristön koteloon, se kykenee tuottamaan monitoimisen palautteen.

• I

10 1 1 5861

Kuvattua dynaamista käyttöliittymää voidaan käyttää lukuisissa laitteissa. Tällaisia laitteita ovat esimerkiksi peliohjaimet, näppäimistöt, elektroniset kirjat tai erityisesti kaikki sellaiset laitteet, joissa monitoimista palautetta voidaan käyttää.

5 Kuvio 3 esittää esimerkin elektronisen kädessä pidettävän laitteen kiihtyvyyttä ja virta-taajuus vastetta. Ylempi käyrä kuvaa linssin kiihtyvyysteki-jää taajuuden funktiona. Käyttäjä saa sitä voimakkaamman palautteen mitä suurempi on kiihtyvyys. Alempi käyrä esittää virtaa taajuuden funktiona. Kuvion 3 edullisessa suoritusmuodossa ulkoinen massa kiinnitetään värähtely-10 elementtiin. Ulkoisen massan käyttö lisää pietsopalkin kiinnityspisteen saamaa voimaa ja lisää matalataajuista audiotaajuuskaistaa.

Syy siihen, miksi taajuuskaista haptiselle palautteelle on melko alhainen, esimerkiksi 200-300 Hz, johtuu siitä, ettei esimerkiksi ihmisen käsi ole kovin herkkä suurille taajuuksille. Virran huippuarvo on hieman suurempi 15 resonanssitaajuudella kuin sen lähitaajuuksilla. Kuvion 3 kiihtyvyyden ja virran arvot ovat ainoastaan esimerkkiarvoja eivätkä välttämättä vastaa todellisuutta.

Resonanssitaajuutta voidaan käyttää vielä muullakin tavalla. Valmistusvaiheessa linssi tai koko kotelo voidaan valmistaa siten, että jokin lins-20 sin tai kotelon taajuuksista on samalla taajuuskaistalla kuin värähtelyelemen-tin taajuus. Näin haptisen palautteen kokonaisvaikutus on tehokkaampi.

: ’·· Joskus resonanssitaajuus on erikseen etsittävä. Elektroninen kä- v dessä pidettävä laite käsittää ominaisuuden, jonka avulla optimaalinen taa- ·:**: juus voidaan määrittää. Resonanssitaajuuden määritys tehdään purskeista 25 taajuuspyyhkäisyä käyttäen. Paineantureita voidaan käyttää muussa tilan-•:..j teessä: paineantureilla voidaan havaita yhden tai useamman värähtelyele- .···. mentin vasteet (haptiset palautteet). Paineantureilla on mahdollista määrittää yksittäinen resonanssitaajuus. Kun mittaus on suoritettu, ohjauspiiri asete-;v> taan syöttämään saatua taajuutta yhteen tai useampaan värähtelyelement- 30 tiin.

T Palauteparametreja voidaan myös säätää kullekin käyttäjälle yksi- :.· · löllisesti. Tärkeimmät parametrit, joita käyttäjä voi ohjata ovat esimerkiksi: · amplitudi . · värähtelyjakso ‘ ; 35 · värähtelytaajuus.

• · 11 1 15861

Kuvio 4 esittää keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaista pa-rallellityyppistä massalla kuormitetun pietsopalkin sivukuvaa. Tässä metalli-palkki 42 on pietsokeraamisten kerrosten 41 ja 43 välissä. Metallipalkki 42 ulottuu pietsokeraamisten kerrosten 41 ja 43 ohi ja sen yhteen päähän on 5 mekaanisesti kiinnitetty massa 44. Massa 44 voidaan pistehitsata metalli-palkkiin 42, jolloin se toimii ulokepalkin yhden pään värähtelevänä kappaleena. Pietsopalkin toinen pää on kiinnitetty linssiin tai koteloon 45. Kun sähköinen ohjaussignaali syötetään esimerkiksi pietsokerrosten vastakkaisten pintojen yli, pietsopalkin kärki alkaa taipua. Metallipalkin 42 lisukkeen ulottumi-10 sesta pietsokeraamisten kerrosten 41 ja 42 yli sekä palkin 42 päässä olevasta massasta 44 johtuen, pietsopalkin taipumat resonanssitaajuudella ovat merkittävästi suurempia kuin ilman massaa. Värähtelevä massa 44’ ja värähtelevä palkki pyrkivät antamaan suurempia impulsseja linssiin tai koteloon 45 kullakin värähtelyjaksolla. Tässä keksinnössä resonoivia värähtelyelementte-15 jä hyödynnetään useissa erilaisissa toiminnoissa. Tekniikan tason ratkaisuissa kukin toiminto vaatii toteutuksessa erillisen komponentin. Tästä syystä elektronisissa kädessä pidettävissä laitteissa säästetään arvokasta tilaa ja ennen kaikkea tehon kulutus minimoidaan. Elektronisille kannettaville laitteille tämä on erittäin merkittävä ominaisuus.

20 Tämä keksintö kuvaa lisäksi ratkaisun, jossa vain yksi komponentti generoi palautteen, jolloin piirilevytilaa PCB säästetään merkittävästi. Tarvit-i ’·· tavien komponenttien määrä PCB:llä vähenee. Keksinnön mukainen ratkaisu on lisäksi taloudellisesti edullinen, koska komponentteja on vähemmän.

Keksintö kuvaa ratkaisun, jossa palaute voidaan säätää sähköi-25 sesti. Ohjaussignaalia säätämällä saadaan toivotunlainen palaute. Säätö voi- • · • daan tehdä joko manuaalisesti käyttäjän toimesta tai laite tekee sen auto- . ··. maattisesti. Tämä keksintö kuvaa lisäksi dynaamisen käyttöliittymän ja integ roidun hinnaltaan ja teholtaan edullisen ratkaisun monitoimisen palautteen . tuottamiseksi.

30 On huomattava, että pietsopalkkikomponentti itsessään ei välttä- ’ l·1 mättä generoi kaikkia tässä kuvattuja palautesignaaleja (haptista palautesig- j naalia, summerimerkkiä, värinähälytyssignaalia tai audiosignaalia). Tilanne : on kuitenkin erilainen, jos pietsopalkki kiinnitetään esimerkiksi linssiin, tiet- .' . tyyn kotelon osaan tai PCB piirilevyyn. Monitoiminen palaute on mahdollista ’ ; 35 generoida yhdessä sen komponentin kanssa, johon pietsopalkki on kiinnitet- ty.

12 1 1 5861

Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että tekniikan kehittymisen myötä keksinnön perusidea voidaan toteuttaa eri tavoin. Edellä kuvatut esimerkit eivät siten rajoita keksintöä eivätkä sen suoritusmuotoja, vaan keksintöä ja sen suoritusmuotoja voidaan vaihdella vaatimusten suojapiirin mukaisesti.

5 • · · « • · · • · · • « » · · • «· •»< * · * · • · · • t • ♦ * » »

t t I

Claims (16)

115861

1. Elektroninen laite käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen generoimiseksi yhdellä komponentilla vasteena herätesignaaliin, mainittu elektroninen laite (HD) käsittää ainakin kotelon (HS), näytön (DSP) ja kote- 5 lossa sijaitsevan sähköisen piirin (HS), tunnettu siitä, että elektroninen laite käsittää lisäksi: linssin (TP), joka peittää näytön (DSP) ja jossa näytön kohdalla oleva alue on läpinäkyvä, voima-anturit (PS), jotka on kiinnitetty linssiin siihen kohdistuvan 10 kosketuksen tunnistamiseksi ja jotka tuottavat herätesignaalin vasteena kosketukselle, ainakin yhden resonoivan värähtelyelementin (VIB), joka on kiinnitetty näytön (DSP) ulkopuolella olevaan linssin (TP) alueeseen ja joka tuottaa ainakin kaksi palautesignaalia valittuna ryhmästä: haptinen palautesignaali, 15 värinähälytyssignaali, audiosignaali, summerisignaali, ja sähköisen ohjauspiirin (DC), joka on sähköisesti kytketty resonoivaan värähtelyelementtiin (VIB) sen ohjaamiseksi sähköisesti ohjaussignaalilla, joka on muodostettu herätesignaalin perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen laite, tunnettu 20 siitä, että herätesignaali voi lisäksi olla elektronisen laitteen radiovastaanottimen (RF) vastaanottama radiosignaali tai elektronisen laitteen idusoima sig- ; " naali. v.:

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen laite, tunnettu ; · siitä, että siihen kuuluu: 25 välineet (TM) kotelon tai linssin resonanssitaajuuden määrittämi- •: · ·: seksi tuottamalla purskeinen taajuuspyyhkäisy, välineet (LM) värähtelytason tunnistamiseksi voima-anturin tai -antureiden (VIB) avulla, ja : t välineet (OM) tunnistetun värähtelytason mukaisen värähtelytaa- 30 juuden tuottamiseksi resonoivaan värähtelyelementtiin tai -elementteihin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen laite, tunnettu : siitä, että mainittua resonoivaa värähtelyelementtiä (VIB) käytetään kiihty- vyysanturina.

' , 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen laite, tunnettu ’ ’ 35 siitä, että resonoiva värähtelyelementti (VIB) on pietsopalkki, jolla on unimor- * : finen-, bimorfinen- tai monikerrosrakenne. 14 1 1 5861

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektroninen laite, tunnettu siitä, että elektroninen laite käsittää ulkoisen massan, joka on kiinnitetty mainittuun pietsopalkkiin.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen elektroninen laite, tun-5 n ett u siitä, että kotelo (HS) ja/tai linssi (TP) valmistetaan siten, että ainakin yksi sen resonanssitaajuuksista osuu samalle taajuuskaistalle kuin yhden tai useamman resonoivan värähtelyelementin (VIB) taajuuskaista.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen laite, tunnettu siitä, että elektroninen laite on kädessä pidettävä elektroninen laite.

9. Dynaaminen käyttöliittymä käyttäjän havaitseman monitoimisen palautteen generoimiseksi yhdellä komponentilla vasteena herätesignaaliin laitteessa, joka käsittää ainakin kotelon (HS) ja kotelossa sijaitsevan sähköisen piiristön, tunnettu siitä, että dynaaminen käyttöliittymä käsittää : 15 linssin (TP), joka peittää näytön (DSP) ja jossa näytön kohdalla oleva alue on läpinäkyvä, voima-anturit (PS), jotka on kiinnitetty linssiin siihen kohdistuvan kosketuksen tunnistamiseksi ja jotka tuottavat herätesignaalin vasteena kosketukselle, 20 ainakin yhden resonoivan värähtelyelementin (VIB), joka on kiinni tetty näytön (DSP) ulkopuolella olevaan linssin (TP) alueeseen ja joka tuottaa ainakin kaksi palautesignaalia valittuna ryhmästä: haptinen palautesignaali, ’·' ·* värinähälytyssignaali, audiosignaali, summerisignaali, ja sähköisen ohjauspiirin (DC), joka on sähköisesti kytketty resonoi-·','· 25 vaan värähtelyelementtiin (VIB) sen ohjaamiseksi sähköisesti ohjaussignaalil- la, joka on muodostettu herätesignaalin perusteella.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että herätesignaali voi lisäksi olla elektronisen laitteen ra-: diovastaanottimen (RF) vastaanottama radiosignaali tai elektronisen laitteen - 30 indusoima signaali.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu: välineet (TM) kotelon tai linssin resonanssitaajuuden määrittämi-!,: seksi tuottamalla purskeinen taajuuspyyhkäisy, . 35 välineet (LM) värähtelytason tunnistamiseksi voima-anturin tai -antureiden (VIB) avulla, ja is 1 1 5861 välineet (OM) tunnistetun värähtelytason mukaisen värähtelytaajuuden tuottamiseksi resonoivaan värähtelyelementtiin tai -elementteihin.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 9-11 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että mainittua resonoivaa värähtelyelementtiä 5 (VIB) käytetään kiihtyvyysanturina.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 9-11 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että resonoiva värähtelyelementti (VIB) on piet-sopalkki, jolla on unimorfinen-, bimorfinen- tai monikerrosrakenne.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, 10 tunnettu siitä, että siihen kuuluu ulkoinen massa, joka on kiinnitetty mainittuun pietsopalkkiin.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 9-11 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että kotelo (HS) ja/tai linssi (TP) on valmistettu siten, että ainakin yksi sen resonanssitaajuuksista on samalla taajuuskaistal- 15 la kuin yhden tai useamman resonoivan värähtelyelementin (VIB) taajuuskaista.

16. Jonkin patenttivaatimuksista 9-15 mukainen dynaaminen käyttöliittymä, tunnettu siitä, että käyttöliittymä on elektronisessa kädessä pidettävässä laitteessa. »· • · 1 • » · • 1 | « I » | 115861