專利名稱：用于驅(qū)動面板以產(chǎn)生音頻信號和觸覺反饋的音頻放大器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸面板或者觸屏領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及使用音頻放大器以生成聲音和觸覺反饋二者的觸摸面板或者觸屏領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多電氣設(shè)備正在并入觸屏型顯示器。觸屏是一種檢測一般為手指、手部、觸筆或者其他指示設(shè)備在顯示區(qū)內(nèi)的觸摸的存在、位置和壓強的顯示器。觸屏讓用戶能夠在無需任何中間設(shè)備的情況下與顯示面板直接交互，而不是用鼠標或者觸板間接交互。觸屏可以實施于計算機中或者實施為終端用于接入網(wǎng)絡(luò)。觸屏普遍存在于銷售點系統(tǒng)、自動取款機 (ATM)、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜游戲控制臺、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備和信息裝置中。存在許多類型的觸屏技術(shù)。電阻觸屏面板由若干層組成，這些層包括由薄空間分離的兩個薄金屬導(dǎo)電層和電阻層。當某一物體觸摸觸屏面板時，層在某一點連接。響應(yīng)于物體接觸，面板與具有連接輸出的兩個分壓器類似地在電學上發(fā)生作用。這引起表現(xiàn)為觸摸事件并且向控制器發(fā)送進行處理的電流改變。電容觸屏面板由越過傳感器傳導(dǎo)連續(xù)電流的材料涂覆、部分涂覆或者圖案化。傳感器在水平軸和豎直軸兩者上均表現(xiàn)存儲電子的精確受控場以實現(xiàn)電容。人體也是具有存儲電子并且因此也表現(xiàn)電容的電設(shè)備。當另一電容場如手指更改傳感器的參考電容時，位于面板各拐角的電子電路測量參考電容的所得失真。向控制器發(fā)送與觸摸事件有關(guān)的測量信息進行數(shù)學處理?？梢杂寐闶种富蛘哂寐闶种赋钟械膫鲗?dǎo)設(shè)備觸摸電容傳感器。電容傳感器也基于鄰近性工作，而無需直接被觸摸以觸發(fā)。在多數(shù)情況下，不出現(xiàn)與傳導(dǎo)金屬表面的直接接觸，并且絕緣玻璃或者塑料層將傳導(dǎo)傳感器與用戶的身體隔離。經(jīng)?？梢酝ㄟ^靠近(并非觸摸)表面快速揮動手掌來觸發(fā)具有用于讓手指觸摸的電容按鈕的設(shè)備。其他類型的觸屏技術(shù)包括使用超聲波的表面聲波技術(shù)、紅外線觸屏面板、耦合到彈簧的應(yīng)變儀面板、光學成像、色散信號技術(shù)和全內(nèi)反射。觸覺技術(shù)指代一種通過向用戶施加力、振動和/或運動經(jīng)由觸摸感知來與用戶進行接口的技術(shù)。振動整個設(shè)備(比如蜂窩電話)或者僅振動控制面板(比如觸覺面板)。 觸覺或者觸感反饋提供對觸屏控制面板上的按鈕觸摸或者按壓的確認或者對采取的動作的確認。常規(guī)通過將變換器附著到觸屏并且使用變換器振動整個面板來提供觸覺反饋。變換器將電信號轉(zhuǎn)換成機械能。有時使用壓電激勵器作為變換器。壓電激勵器在由電信號激勵時振動。

發(fā)明內(nèi)容
一種控制面板裝置包括振動生成聲音和/或觸覺反饋的控制面板?？刂泼姘逖b置被配置成接收觸感輸入(比如觸屏)，并且響應(yīng)于驅(qū)動信號的觸覺信號分量提供觸感反饋以便如觸覺面板一樣工作?？刂泼姘暹€被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號的音頻信號分量作為音頻揚聲器來工作。觸覺信號具有范圍近似為100-400HZ的較寬帶寬，而音頻信號具有范圍近似為20Hz-20kHz的較窄帶寬。驅(qū)動信號被配置成包括觸覺信號和音頻信號中的任一或者兩者。一個或者多個驅(qū)動元件耦合到控制面板，各驅(qū)動元件由驅(qū)動信號驅(qū)動。各驅(qū)動元件將電驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成機械運動，由此振動控制面板。在多個驅(qū)動元件的情況下，各驅(qū)動元件耦合到控制面板的不同部分?？刂泼姘逖b置可以配置有多個通道，各通道由被施加到具體驅(qū)動元件的具體驅(qū)動信號表現(xiàn)。在一些實施例中，控制面板使用順應(yīng)懸浮體耦合到設(shè)備底盤，這些懸浮體使控制面板能夠獨立于底盤移動。在其他實施例中，控制面板的邊緣固定地耦合到底盤，而控制面板的非固定部分彎曲?？刂泼姘逖b置可以實施為利用顯示器和揚聲器的任何設(shè)備(包括但不限于無繩電話、蜂窩電話、桌面型電話、個人數(shù)字助理(PDA)、音樂播放器(比如MP3播放器)和計算設(shè)備)的部分。在一個方面中，一種裝置被配置成向用戶提供音頻響應(yīng)和觸感反饋。該裝置包括 音頻信號處理器，配置成輸出音頻信號；觸覺信號處理器，配置成輸出觸覺信號；求和電路，耦合到音頻信號處理器和觸覺信號處理器，其中求和電路被配置成將音頻信號和觸覺信號求和以形成組合信號；驅(qū)動器電路，耦合到求和電路，其中驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于組合信號輸出驅(qū)動信號；驅(qū)動元件，耦合到驅(qū)動器電路，其中驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號生成機械能；以及控制面板，耦合到驅(qū)動元件，其中控制面板被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音?？刂泼姘灞慌渲贸勺鳛橛|覺面板來工作以輸出觸感反饋和音頻，并且被配置成作為觸屏面板來工作以測量觸感輸入。在這一情況下，控制面板可以是電容觸屏面板或者電阻觸屏面板，并且觸屏面板功能可以在控制面板輸出音頻之時工作。控制電路可以被配置成調(diào)整控制面板生成的音頻輸出音量。在一些實施例中，觸覺信號具有范圍近似為100-400HZ的頻率響應(yīng)，而音頻信號具有范圍近似為20Hz-20kHz的頻率響應(yīng)。該裝置還包括底盤，并且控制面板耦合到底盤。在一些實施例中，該裝置還包括定位于控制面板與底盤之間的一個或者多個順應(yīng)懸浮元件。音頻信號處理器可以被配置成調(diào)整音頻信號的幅度、相位或者幅度和相位，由此調(diào)整裝置的聲學輸出。驅(qū)動元件可以是壓電驅(qū)動元件或者活動線圈和磁體。該裝置還可以包括一個或者多個附加驅(qū)動器電路和一個或者多個附加驅(qū)動元件，其中一個或者多個附加驅(qū)動器電路并聯(lián)耦合到驅(qū)動電路并且各附加驅(qū)動元件耦合到附加驅(qū)動器電路之一。該裝置還可以包括并聯(lián)耦合到驅(qū)動元件和驅(qū)動器電路的一個或者多個附加驅(qū)動元件。在另一方面中，該裝置替代地被配置成包括多個音頻信號處理器，各自被配置成輸出音頻信號；觸覺信號處理器，被配置成輸出觸覺信號；多個求和電路，各求和電路也耦合到多個音頻信號處理器之一和觸覺信號處理器，其中各求和電路被配置成將音頻信號與觸覺信號求和以形成組合信號；多個驅(qū)動器電路，其中多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路耦合到多個求和電路之一，另外其中多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于組合信號輸出驅(qū)動信號；多個驅(qū)動元件，其中多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件耦合到驅(qū)動器電路之一使得各驅(qū)動元件由獨立音頻信號和共同觸覺信號驅(qū)動，另外其中多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號生成機械能；以及控制面板，耦合到多個驅(qū)動元件，其中控制面板被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于向多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件輸入的各驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音。
在又一方面中，該裝置替代地被配置成包括多個音頻信號處理器，各音頻信號處理器被配置成輸出音頻信號；多個觸覺信號處理器，各觸覺信號處理器被配置成輸出觸覺信號；多個求和電路，其中多個求和電路中的各求和電路也耦合到多個音頻信號處理器之一和多個觸覺信號處理器之一，其中各求和電路被配置成將音頻信號與觸覺信號求和以形成組合信號；多個驅(qū)動器電路，其中多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路耦合到多個求和電路之一，另外其中多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于組合信號輸出驅(qū)動信號；多個驅(qū)動元件，其中多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件耦合到驅(qū)動器電路之一使得各驅(qū)動元件由獨立音頻信號和獨立觸覺信號驅(qū)動，另外其中多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號生成機械能；以及控制面板，耦合到多個驅(qū)動元件，其中控制面板被配置成響應(yīng)于驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于向多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件輸入的各驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制面板裝置的剖切側(cè)視圖。圖2圖示了控制面板裝置的替代配置。圖3圖示了包括兩個驅(qū)動元件的控制面板裝置的剖切側(cè)視圖。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。相對于附圖的若干幅圖對控制面板裝置的實施例進行描述。當適合時并且僅當在多幅附圖中公開和示出相同元件時，相同參考標號將用來代表這樣的相同元件。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及一種控制面板裝置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到本發(fā)明的下文具體描述僅為示例并且并非以任何方式限制。本發(fā)明的其他實施例本身將容易為這樣受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到?，F(xiàn)在將具體參照如附圖中所示本發(fā)明的實施方式。相同參考標號將在附圖和下文具體描述中通篇用來指代相同或者相似部分。為求簡潔，并未示出和描述這里描述的實施方式的所有慣有特征。當然將理解，在開發(fā)任何這樣的實際實施方式時，必須做出諸多因?qū)嵤┓绞蕉惖臎Q策以實現(xiàn)開發(fā)者的比如與應(yīng)用和業(yè)務(wù)有關(guān)約束相符的具體目標，并且這些具體目標將隨實施方式和開發(fā)者變化。另外將理解，這樣的開發(fā)工作可能復(fù)雜而耗時，但是對于受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是從事例行工程。根據(jù)本發(fā)明，可以使用各種類型的處理系統(tǒng)(包括硬件、軟件或者其任何組合)來實施一些部件、過程步驟和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到也可以使用諸如硬接線設(shè)備、專用集成電路(ASIC)等通用性較低的設(shè)備而不脫離這里公開的發(fā)明概念的范圍和精神實質(zhì)。控制面板裝置的實施例包括配置有觸敏輸入功能(比如觸屏)和向用戶提供觸感反饋的觸覺響應(yīng)功能二者的控制面板。觸覺響應(yīng)由一個或者多個驅(qū)動元件提供，這些驅(qū)動元件用來振動或者以別的方式在物理上移動控制面板的表面以便提供對選擇事件或者按鈕按壓的物理確認。通過用放大器或者信號發(fā)生器提供的驅(qū)動信號對驅(qū)動元件進行調(diào)制來生成這樣的觸覺或者振動反饋。驅(qū)動信號包括配置為基本或者復(fù)雜波形(比如方波或者正弦波)的觸覺信號分量。在一些實施例中，觸覺信號分量具有少于1ΚΗζ(例如在100-400HZ 之間)的頻率?？刂泼姘逖b置還被配置成向驅(qū)動信號補充音頻信號分量使得一個或者多個驅(qū)動元件和控制面板作為音頻揚聲器來工作。在恰當頻率振動控制面板以生成聲音這樣的方式振動周圍空氣。驅(qū)動元件是響應(yīng)于電信號(比如驅(qū)動信號)提供機械能(比如振動)的變換器，比如陶瓷驅(qū)動元件、壓電驅(qū)動元件或者活動線圈和磁體元件。驅(qū)動信號可以被處理以包括觸覺信號、音頻信號或者二者。響應(yīng)于驅(qū)動信號，控制面板提供觸感反饋和/或作為音頻揚聲器來工作。在提供觸感反饋和/或音頻之時控制面板的觸屏功能完全工作?？刂泼姘逖b置包括用于輸出所需音頻信號的音頻信號處理器和用于輸出所需觸覺信號的觸覺信號處理器。觸覺信號處理器和音頻信號處理器各自包括硬件和軟件部件。 在一些實施例中，觸覺信號處理器和音頻信號處理器使用單獨硬件部件。在其他實施例中， 硬件部件中的一個、一些或者所有部件由觸覺信號處理器和音頻信號處理器共同使用。將音頻信號與觸覺信號求和并且向生成驅(qū)動信號的驅(qū)動元件處理電路輸入。如果無音頻信號，則驅(qū)動信號僅包括觸覺信號分量。如果無觸覺信號，則驅(qū)動信號僅包括音頻信號分量。 可以調(diào)節(jié)控制面板生成的音頻的音頻電平和頻率響應(yīng)。在一些實施例中，音頻電平和頻率響應(yīng)被設(shè)置成使得控制面板作為揚聲器電話來工作。在其他實施例中，音頻電平和頻率響應(yīng)被設(shè)置成使得控制面板作為比如無線移動設(shè)備中的電話接收揚聲器來工作，其中用戶將控制面板與用戶的耳朵接近或者貼靠定位。在一種示例應(yīng)用中，音頻電平和頻率響應(yīng)被設(shè)置成使得均衡和信號處理使包括控制面板裝置的移動蜂窩電話能夠符合如在26131-710 和26132-710中描述的3G Rx路徑規(guī)范。圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制面板裝置的剖切側(cè)視圖。控制面板裝置包括經(jīng)由順應(yīng)懸浮體14耦合到底盤12的控制面板10。順應(yīng)懸浮體14可以是與控制面板 10的周界鄰近或者在該周界定位的單個元件。替代地，順應(yīng)懸浮體14代表多個元件。在一些實施例中，使用將順應(yīng)懸浮體14固定到底盤12和控制面板10的任何常規(guī)附著材料(包括但不限于粘合材料、鍵合材料、焊料等)來將順應(yīng)懸浮體14附著到底盤12和控制面板10 二者。在一些實施例中，順應(yīng)懸浮體14被配置成允許整個控制面板10與活塞運動類似來回運動。在其他實施例中，控制面板10的周界在適當位置上固定，并且控制面板10的內(nèi)部分來回“彎曲”。順應(yīng)懸浮體14被配置成使控制面板10能夠獨立于底盤12上下振動，由此生成觸感反饋和音頻揚聲器功能。在這一配置中，整個控制面板10上下振動。圖2圖示了控制面板裝置的替代配置，其中消除了順應(yīng)懸浮體并且控制面板10經(jīng)由附著材料18耦合到底盤 12。在這一替代配置中，控制面板10的周界經(jīng)由附著材料18固定地耦合到底盤12。在這一配置中，控制面板10的邊緣被錨定到底盤12，并且控制面板10的非固定部分上下振動或者彎曲以生成觸感反饋和音頻揚聲器功能。附著材料18由將控制面板10的周界固定到底盤12的任何常規(guī)附著材料(包括但不限于粘合材料、鍵合材料、焊料等)制成。
驅(qū)動元件16耦合到控制面板10。驅(qū)動元件16是將電信號轉(zhuǎn)換成機械運動的變換器。在一些實施例中，驅(qū)動元件是陶瓷驅(qū)動元件或者壓電驅(qū)動元件。在其他實施例中，驅(qū)動元件是活動線圈和磁體。應(yīng)當理解，可以使用將電信號轉(zhuǎn)換成機械運動的替代的常規(guī)變換器。驅(qū)動信號由驅(qū)動元件16接收，該驅(qū)動元件繼而在取決于驅(qū)動信號的頻率和幅度振動。 驅(qū)動元件16的運動引起控制面板10的相應(yīng)運動或者振動。范圍比如為100-400HZ的較低帶寬分量使用相對低頻振動以生成觸感反饋使得控制面板作為觸覺控制面板來工作。驅(qū)動信號的生成觸感反饋響應(yīng)的部分稱為觸覺信號。范圍比如為20Hz至20kHz的較寬帶寬分量通常使用相對高頻振動以生成聲音使得控制面板作為音頻揚聲器來工作。驅(qū)動信號的生成音頻揚聲器功能的部分稱為音頻信號。圖1中所示驅(qū)動元件16的相對位置僅為示例目的。驅(qū)動元件16可以定位于控制面板10上的邊緣、中心或者其間任一處。在一些實施例中，控制面板10也配置為觸屏，比如傳導(dǎo)觸屏面板或者電阻觸屏面板?？刂泼姘?0的觸屏功能在控制面板10也作為音頻揚聲器來工作或者提供觸感反饋之時完全工作。換而言之，觸屏功能在驅(qū)動元件16由驅(qū)動信號激勵之時工作。針對用戶輸入檢測何時和何處觸摸面板的觸屏功能獨立于觸感反饋和音頻揚聲器功能。雖然圖1示出了單個驅(qū)動元件16，但是控制面板裝置可以配置有多個驅(qū)動元件。 圖3圖示了包括兩個驅(qū)動元件20和22的控制面板裝置的剖切側(cè)視圖。示出了驅(qū)動元件20 和驅(qū)動元件22的相對位置僅為了示例目的。設(shè)想可以使用多于兩個驅(qū)動元件。在一些實施例中，各驅(qū)動元件20和驅(qū)動元件22接收相同驅(qū)動信號。在其他實施例中，如下文更具體描述的那樣，向各驅(qū)動元件20和驅(qū)動元件22發(fā)送不同驅(qū)動信號。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。音頻信號處理器30被配置成輸出音頻信號Al，并且觸覺信號處理器40被配置成輸出觸覺信號 HI。如這里所用，觸覺信號是頻率范圍約為100-400HZ的信號，該信號在用來對驅(qū)動元件進行驅(qū)動時導(dǎo)致觸感反饋。也如這里所用，音頻信號是具有通常聽力的個人能夠聽到的信號， 該信號視為頻率范圍約為20Hz-20KHz。在電信應(yīng)用中，音頻信號的頻率下限近似300Hz。音頻信號在用來對驅(qū)動元件進行驅(qū)動時的應(yīng)用導(dǎo)致音頻揚聲器功能。音頻信號處理器30被配置成對幅度、相位、頻率、線性、失真和其他特性進行控制以生成所需音頻信號。雖然用來生成觸感反饋的觸覺信號需要比音頻信號更窄的帶寬，但是在多數(shù)情況下觸覺信號是方波或者正弦波，并且觸覺信號處理器40可以被配置成實現(xiàn)與音頻信號處理器30類似的信號處理功能以便生成具有所需信號特性的觸覺信號。求和電路50將音頻信號Al與觸覺信號Hl求和以形成組合信號。向驅(qū)動元件驅(qū)動器電路60輸入組合信號。驅(qū)動元件驅(qū)動器電路60包括放大器62和輸出級64。放大器 62接收和放大從求和電路50輸出的組合信號。向輸出級64輸入放大的信號，該輸出級輸出用來對驅(qū)動元件70 (比如圖1的驅(qū)動元件16)進行驅(qū)動的驅(qū)動信號。向驅(qū)動元件70提供的驅(qū)動信號包括音頻信號部分和觸覺信號部分。在一些情況中，觸覺信號部分為零(無觸覺信號)而驅(qū)動信號完全由音頻信號部分組成(音頻信號)。在這一情況下，驅(qū)動控制面板作為音頻揚聲器。在其他情況下，音頻信號部分為零(無音頻信號)而驅(qū)動信號完全由觸覺信號部分組成(觸覺信號)。在這一情況下，驅(qū)動控制面板以提供觸感反饋。在更多其他情況下，音頻信號部分和觸覺信號部分二者均存在于驅(qū)動信號中。在這一情況下，驅(qū)動控制面板同時作為音頻揚聲器并且提供觸感反饋。然而，調(diào)諧音頻信號和控制面板以提供具體音頻響應(yīng)。在控制面板作為音頻揚聲器來工作之時如在使用觸屏功能或者接收觸感反饋時那樣觸摸控制面板在某一程度上有損于音頻響應(yīng)。驅(qū)動信號的音頻信號部分尤其在與觸覺信號部分比較時具有擴展頻率響應(yīng)。向驅(qū)動信號的音頻信號部分施加更精細控制。驅(qū)動元件驅(qū)動器電路60被配置成提供高輸出電壓擺幅以對驅(qū)動元件進行驅(qū)動并且提供控制面板的音頻揚聲器功能。驅(qū)動元件驅(qū)動器電路 60的示例配置是通過引用結(jié)合于此的、來自Maxim Integrated Products 的G陶瓷揚聲器驅(qū)動器MAX9788 。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖5的驅(qū)動元件控制電路與圖4的驅(qū)動元件控制電路類似地工作而添加用于為第二驅(qū)動元件生成驅(qū)動信號的第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路。具體而言，第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160和第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路162并聯(lián)耦合到求和電路150的輸出。第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160 和第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路162從求和電路150接收相同組合信號。組合信號是從觸覺信號處理器140輸出的觸覺信號Hl與從音頻信號處理器130輸出的音頻信號Al的求和。 第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160為驅(qū)動元件170生成驅(qū)動信號，而第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路 162為驅(qū)動元件172生成驅(qū)動信號。第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160生成的驅(qū)動信號與第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路162生成的驅(qū)動信號基本上相同，因為兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160、 162接收從求和電路150輸出的相同組合信號作為輸入。然而，各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路160、 162被獨立控制，因而從各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路輸出的驅(qū)動信號可以不同，例如具有不同幅度。圖5的驅(qū)動元件控制電路被配置成控制兩個驅(qū)動元件(如圖5中所示為驅(qū)動元件170 和172)并且同樣適用于圖3中的驅(qū)動元件20和驅(qū)動元件22。雖然圖5的驅(qū)動元件控制電路被示出包括驅(qū)動兩個驅(qū)動元件的兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，但是該配置可以擴展成包括全部并聯(lián)耦合到求和電路150的多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，其中各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路耦合到驅(qū)動元件使得多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多于兩個驅(qū)動元件。圖5的驅(qū)動元件驅(qū)動器電路全部由從共同求和電路輸出的相同信號驅(qū)動。在替代配置中，可以向各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路提供獨立的信號。圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的示例驅(qū)動元件控制電路的示意框圖。圖6的驅(qū)動元件控制電路與圖5的驅(qū)動元件控制電路類似地工作而不同在于向各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路饋送不同音頻信號分量。具體而言， 第一求和電路250和第二求和電路252并聯(lián)耦合以各自接收從觸覺信號處理器240輸出的觸覺信號HI。第一求和電路250也耦合到第一音頻信號處理器230以接收第一音頻信號 Al。從第一求和電路250輸出的第一組合信號是觸覺信號Hl與第一音頻信號Al的求和。 向第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路260輸入第一組合信號。第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路260為驅(qū)動元件270生成驅(qū)動信號。第二求和電路252也耦合到第二音頻信號處理器232以接收第二音頻信號A2。從第二求和電路252輸出的第二組合信號是觸覺信號Hl與第二音頻信號A2的求和。第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路262為驅(qū)動元件272生成驅(qū)動信號。由第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路沈0生成的驅(qū)動信號獨立于由第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路沈2生成的驅(qū)動信號，因為各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路沈0、262接收具有不同音頻信號分量的組合信號。另外，獨立控制各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路沈0、沈2。由于各驅(qū)動元件270和 272由獨立的驅(qū)動信號驅(qū)動，所以控制面板視為多通道的，各通道由驅(qū)動元件之一驅(qū)動。在其中提供立體聲音頻的情況下，第一音頻信號以及因此驅(qū)動元件驅(qū)動器電路260生成的驅(qū)動信號提供左立體聲分量，而第二音頻信號以及因此驅(qū)動元件驅(qū)動器電路262生成的驅(qū)動信號提供右立體聲分量。圖6的驅(qū)動元件控制電路被配置成對兩個驅(qū)動元件(如圖6中所示為驅(qū)動元件 270和272)進行控制，并且同樣適用于圖3中的驅(qū)動元件20和驅(qū)動元件22。雖然圖6的驅(qū)動元件控制電路被示出包括驅(qū)動兩個驅(qū)動元件的兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，但是該配置可以擴展成包括多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，這些驅(qū)動元件驅(qū)動器電路全部并聯(lián)耦合到觸覺信號處理器MO的輸出，但是各自耦合到獨立的求和電路和音頻信號處理器。各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路耦合到驅(qū)動元件使得多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多于兩個驅(qū)動元件。圖6的驅(qū)動元件控制電路被配置成向多個驅(qū)動元件提供多聲道音頻信號使得各驅(qū)動元件接收如下驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號具有獨立控制的音頻信號部分和從共同觸覺信號導(dǎo)出的觸覺信號部分。圖7圖示了驅(qū)動元件控制電路的替代配置，該驅(qū)動元件控制電路被配置成提供多聲道音頻信號和多通道觸覺信號。在這一配置中，各驅(qū)動元件接收具有獨立控制的音頻信號部分和獨立控制的觸覺信號部分的驅(qū)動信號。圖7的驅(qū)動元件控制電路與圖4的驅(qū)動元件控制電路類似地工作，其中有用于多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件的單獨音頻信號處理器、觸覺信號處理器、求和電路和驅(qū)動元件驅(qū)動器電路。具體而言，第一求和電路350耦合到第一觸覺信號處理器340以接收第一觸覺信號Hl并且耦合到第一音頻信號處理器330以接收第一音頻信號Al。從第一求和電路350輸出的第一組合信號是第一觸覺信號Hl與第一音頻信號Al的求和。向第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路360輸入第一組合信號。第一驅(qū)動元件驅(qū)動器電路360為驅(qū)動元件370生成驅(qū)動信號。第二求和電路352耦合到第二觸覺信號處理器342以接收第二觸覺信號H2并且耦合到第二音頻信號處理器332以接收第二音頻信號A2。從第二求和電路352輸出的第二組合信號是第二觸覺信號H2與第二音頻信號A2的求和。向第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路362 輸入第二組合信號。第二驅(qū)動元件驅(qū)動器電路362為驅(qū)動元件372生成驅(qū)動信號。由音頻信號處理器330、觸覺信號處理器340、求和電路350和驅(qū)動元件驅(qū)動器電路360形成的電路以及由音頻信號處理器332、觸覺信號處理器342、求和電路352和驅(qū)動元件驅(qū)動器電路 362形成的電路各自與圖4的驅(qū)動元件控制電路類似地工作。各驅(qū)動元件370和372根據(jù)多通道配置的一個通道振動控制面板10(圖1)，其中獨立控制各通道的音頻信號部分和觸覺信號部分二者。圖7的驅(qū)動元件控制電路被配置成控制兩個驅(qū)動元件(如圖7中所示為驅(qū)動元件 370和372)，并且同樣適用于圖3中的驅(qū)動元件20和驅(qū)動元件22。雖然圖7的驅(qū)動元件控制電路被示出包括驅(qū)動兩個驅(qū)動元件的兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，但是該配置可以擴展成包括都耦合到獨立求和電路、音頻信號處理器和觸覺信號處理器的多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，其中各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路耦合到驅(qū)動元件使得多于兩個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多于兩個驅(qū)動元件。圖4到圖7的驅(qū)動元件控制電路各自被配置有驅(qū)動元件驅(qū)動器電路與驅(qū)動元件之間的一對一關(guān)系。換而言之，各驅(qū)動元件驅(qū)動器電路耦合到一個相應(yīng)驅(qū)動元件。在替代配置中，單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路耦合多個驅(qū)動元件，各驅(qū)動元件并聯(lián)耦合。以這一方式，單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多個并聯(lián)驅(qū)動元件。圖8圖示了驅(qū)動元件控制電路的替代配置， 其中單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多個驅(qū)動元件。圖8的驅(qū)動元件控制電路與圖4的驅(qū)動元件控制電路類似地工作而不同在于驅(qū)動元件驅(qū)動器電路460驅(qū)動并聯(lián)耦合的兩個驅(qū)動元件470和472。求和電路450耦合到觸覺信號處理器440以接收觸覺信號Hl并且耦合到音頻信號處理器430以接收音頻信號Al。從求和電路450輸出的組合信號是觸覺信號Hl 與音頻信號Al的求和。向驅(qū)動元件驅(qū)動器電路460輸入組合信號。驅(qū)動元件驅(qū)動器電路 460生成對驅(qū)動元件470、472進行驅(qū)動的驅(qū)動信號。雖然圖8的驅(qū)動元件控制電路被示出包括驅(qū)動兩個驅(qū)動元件的單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路，但是可以擴展該配置使得單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路驅(qū)動多于兩個驅(qū)動元件。用來驅(qū)動多個驅(qū)動元件的單個驅(qū)動元件驅(qū)動器電路可以實施于圖4到圖7的任何驅(qū)動元件控制電路中。當使用多通道配置時，可以調(diào)諧向兩個或者更多驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件施加的驅(qū)動信號以生成和調(diào)整驅(qū)動信號之間的相位差。換而言之，耦合到不同驅(qū)動元件的獨立控制的驅(qū)動電子器件用來改變相控。對于同相驅(qū)動的對稱定位的驅(qū)動元件，零點出現(xiàn)在控制面板中的各種位置。零點相應(yīng)于控制面板上的不振動的位置。通過改變相位差，可以移動控制面板上的零點位置使得控制面板的某些部分被配置成運動或者振動而其他部分被配置成保持靜止?？梢杂眠@一方式調(diào)整控制面板的基本共振性質(zhì)。也可以調(diào)整各驅(qū)動信號的幅度以調(diào)整振動幅度，并且因此調(diào)整控制面板的振動部分上下移動的量。以這一方式，可以上下調(diào)整各聲道的音量。配置圖6到圖7的各驅(qū)動元件控制電路使得向多個音頻信號處理器的輸入為獨立的信號。取而代之，向音頻信號處理器輸入共同輸入信號，并且各音頻信號處理器獨立處理共同輸入信號以生成向相應(yīng)求和電路輸入的不同音頻信號。類似地，配置圖7的驅(qū)動元件控制電路使得向多個觸覺信號處理器的輸入為獨立的信號。替代地，向觸覺信號處理器輸入共同輸入信號，并且各觸覺信號處理器獨立處理共同輸入信號以生成向相應(yīng)求和電路輸入的不同觸覺信號。上文將各驅(qū)動元件控制電路描述為包括單獨的音頻處理和觸覺信號處理器。應(yīng)當理解可以單獨地生成觸覺信號和音頻信號為數(shù)字信號、然后在轉(zhuǎn)換成模擬之前組合在一起。在這樣的配置中，組合的音頻信號和觸覺信號共享包括信號發(fā)生器、放大器和驅(qū)動元件的共同路徑。上文在向耦合到控制面板的驅(qū)動元件施加驅(qū)動信號的背景中描述驅(qū)動元件控制電路，其中控制面板包括顯示功能。一般而言，控制電子器件可以用來向耦合到能夠振動的任一類介質(zhì)的驅(qū)動元件施加驅(qū)動信號。以這一方式，驅(qū)動信號用來驅(qū)動介質(zhì)以生成聲音和/ 或觸覺反饋。如先前描述的那樣，驅(qū)動信號用來振動包括顯示器和揚聲器功能的設(shè)備(比如無繩電話、蜂窩電話、桌面型電話、PDA、音樂播放器和計算設(shè)備)內(nèi)的介質(zhì)。也可以向非顯示設(shè)備施加驅(qū)動信號以便提供音頻和觸覺反饋。這樣的非顯示設(shè)備的例子包括音頻揚聲器，比如耳芽(ear bud)、頭戴式傳話器和頭戴式受話器，其中在設(shè)備與用戶之間的接觸點 (比如在耳朵)提供觸覺反饋。驅(qū)動元件控制電路可以用來調(diào)整音頻信號的幅度和相位，由此調(diào)整控制面板的頻率響應(yīng)。以這一方式調(diào)整驅(qū)動元件控制電路使利用控制面板裝置的設(shè)備能夠被配置成實施與在無線移動設(shè)備(包括但不限于蜂窩電話、個人數(shù)字助理或者其他移動音頻回放設(shè)備)中使用的音頻揚聲器有關(guān)的各種常規(guī)規(guī)格。 已經(jīng)在并入細節(jié)的具體實施例方面描述本發(fā)明以便于理解本發(fā)明的構(gòu)造和操作原理。這里這樣參照具體實施例及其細節(jié)并非為了限制所附權(quán)利要求書的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚可以在為了示例而選擇的實施例中進行修改而不脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動耦合到觸摸面板的至少一個變換器的裝置，所述裝置包括電路，所述電路包括a.用于響應(yīng)于觸摸所述面板驅(qū)動所述變換器的裝置，其中用適于由典型人類手指感知的觸覺信號驅(qū)動所述變換器；以及b.用于用音頻信號驅(qū)動所述變換器的裝置，其中所述電路被配置成單獨、交替和并行驅(qū)動所述觸覺信號和所述音頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電路包括放大器電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中將觸覺輸入信號和音頻輸入信號求和以形成求和信號，并且所述求和信號作為輸入耦合到所述放大器電路。
4.一種配置成向用戶提供音頻響應(yīng)和觸覺反饋的裝置，所述裝置包括a.音頻信號處理器，配置成輸出音頻信號；b.觸覺信號處理器，配置成輸出觸覺信號；c.求和電路，耦合到所述音頻信號處理器和所述觸覺信號處理器，其中所述求和電路被配置成將所述音頻信號和所述觸覺信號求和以形成組合信號；d.驅(qū)動器電路，耦合到所述求和電路，其中所述驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于所述組合信號輸出驅(qū)動信號；e.驅(qū)動元件，耦合到所述驅(qū)動器電路，其中所述驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號生成機械能；以及f.控制面板，耦合到所述驅(qū)動元件，其中所述控制面板被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于所述驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述控制面板被配置成作為觸覺面板來工作以輸出觸感反饋和音頻，并且被配置成作為觸屏面板來工作以測量觸感輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述控制面板是電容觸屏面板或者電阻觸屏面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述觸屏面板功能在所述控制面板輸出音頻之時工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述驅(qū)動器電路被配置成調(diào)整所述控制面板生成的音頻輸出音量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述觸覺信號具有范圍近似為100-400HZ的頻率響應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述音頻信號具有范圍近似20Hz-20kHz的頻率響應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括底盤，并且所述控制面板耦合到所述底盤。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括定位于所述控制面板與所述底盤之間的一個或者多個順應(yīng)懸浮元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述音頻信號處理器被配置成調(diào)整所述音頻信號的幅度、相位或者幅度和相位，由此調(diào)整所述裝置的聲學輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述驅(qū)動元件包括壓電驅(qū)動元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述驅(qū)動元件包括活動線圈和磁體。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括a.一個或者多個附加驅(qū)動器電路，其中所述一個或者多個附加驅(qū)動器電路并聯(lián)耦合到驅(qū)動電路；以及b.一個或者多個附加驅(qū)動元件，其中各附加驅(qū)動元件耦合到所述附加驅(qū)動器電路之ο
17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括并聯(lián)耦合到所述驅(qū)動元件和所述驅(qū)動器電路的一個或者多個附加驅(qū)動元件。
18.—種配置成向用戶提供音頻響應(yīng)和觸感反饋的裝置，所述裝置包括a.多個音頻信號處理器，各自配置成輸出音頻信號；b.觸覺信號處理器，配置成輸出觸覺信號；c.多個求和電路，各求和電路也耦合到所述多個音頻信號處理器之一和所述觸覺信號處理器，其中各求和電路被配置成將所述音頻信號與所述觸覺信號求和以形成組合信號；d.多個驅(qū)動器電路，其中所述多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路耦合到所述多個求和電路之一，另外其中所述多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于所述組合信號輸出驅(qū)動信號；e.多個驅(qū)動元件，其中所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件耦合到所述驅(qū)動器電路之一使得各驅(qū)動元件由獨立音頻信號和共同觸覺信號驅(qū)動，另外其中所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號生成機械能；以及f.控制面板，耦合到所述多個驅(qū)動元件，其中所述控制面板被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于向所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件輸入的各驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述控制面板被配置成作為觸覺面板來工作以輸出觸感反饋和音頻，并且被配置成作為觸屏面板來工作以測量觸感輸入。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述控制面板是電容觸屏面板或者電阻觸屏面板。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述觸屏面板功能在所述控制面板輸出音頻之時工作。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中各驅(qū)動器電路被配置成調(diào)整所述控制面板生成的音頻輸入音量分量。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述觸覺信號具有范圍近似為100-400HZ的頻率響應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中各音頻信號具有范圍近似為20Hz-20kHz的頻率響應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括底盤，并且所述控制面板耦合到所述底盤。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，還包括定位于所述控制面板與所述底盤之間的一個或者多個順應(yīng)懸浮元件。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中各音頻信號處理器被配置成調(diào)整所述音頻信號的幅度、相位或者幅度和相位，由此調(diào)整所述裝置的聲學輸出。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中各驅(qū)動元件包括壓電驅(qū)動元件。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中各驅(qū)動元件包括活動線圈和磁體。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述多個音頻信號處理器、所述觸覺信號處理器和所述多個驅(qū)動器電路各自被配置成生成相對于彼此不同相的所述多個驅(qū)動信號以根據(jù)所述多個驅(qū)動信號的相位差振動所述控制面板的一個或者多個具體部分。
31.一種配置成向用戶提供音頻響應(yīng)和觸感反饋的裝置，所述裝置包括a.多個音頻信號處理器，各自配置成輸出音頻信號；b.多個觸覺信號處理器，各自配置成輸出觸覺信號；c.多個求和電路，其中所述多個求和電路中的各求和電路也耦合到所述多個音頻信號處理器之一和所述多個觸覺信號處理器之一，其中各求和電路被配置成將所述音頻信號和所述觸覺信號求和以形成組合信號；d.多個驅(qū)動器電路，其中所述多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路耦合到所述多個求和電路之一，另外其中所述多個驅(qū)動器電路中的各驅(qū)動器電路被配置成響應(yīng)于所述組合信號輸出驅(qū)動信號；e.多個驅(qū)動元件，其中所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件耦合到所述驅(qū)動器電路之一使得各驅(qū)動元件由獨立音頻信號和獨立觸覺信號驅(qū)動，另外其中所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號生成機械能；以及f.控制面板，耦合到所述多個驅(qū)動元件，其中所述控制面板被配置成響應(yīng)于所述驅(qū)動信號的觸覺分量提供觸感反饋并且響應(yīng)于向所述多個驅(qū)動元件中的各驅(qū)動元件輸入的各驅(qū)動信號的音頻分量提供聲音。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述控制面板被配置成作為觸覺面板來工作以輸出觸感反饋和音頻，并且被配置成作為觸屏面板來工作以測量觸感輸入。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制面板是電容觸屏面板或者電阻觸屏面板。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述觸屏面板功能在所述控制面板輸出音頻之時工作。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各驅(qū)動器電路被配置成調(diào)整所述控制面板生成的音頻輸入音量分量。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各觸覺信號具有范圍近似為100-400HZ的頻率響應(yīng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各音頻信號具有范圍近似為20Hz-20kHz的頻率響應(yīng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，還包括底盤，并且所述控制面板耦合到所述底盤。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，還包括定位于所述控制面板與所述底盤之間的一個或者多個順應(yīng)懸浮元件。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各音頻信號處理器被配置成調(diào)整所述音頻信號的幅度、相位或者幅度和相位，由此調(diào)整所述裝置的聲學輸出。
41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各驅(qū)動元件包括壓電驅(qū)動元件。
42.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中各驅(qū)動元件包括活動線圈和磁體。
43.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述多個音頻信號處理器、所述多個觸覺信號處理器和所述多個驅(qū)動器電路各自被配置成生成相對于彼此不同相的所述多個驅(qū)動信號以便根據(jù)所述多個驅(qū)動信號的相位差振動所述控制面板的一個或者多個具體部分。全文摘要
一種控制面板裝置包括振動以生成聲音和/或觸覺反饋的控制面板?？刂泼姘逖b置接收觸感輸入如觸屏，并且響應(yīng)于驅(qū)動信號的觸覺信號分量提供觸感反饋以便如觸覺面板一樣工作?？刂泼姘暹€響應(yīng)于驅(qū)動信號的音頻信號分量作為音頻揚聲器來工作。驅(qū)動信號可以包括觸覺信號和音頻信號中的任一或者兩者。一個或者多個驅(qū)動元件耦合到控制面板，各驅(qū)動元件由驅(qū)動信號驅(qū)動。各驅(qū)動元件將電驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成機械運動，由此振動控制面板。
文檔編號G06F3/041GK102239463SQ200980148601
公開日2011年11月9日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者A·S·多伊, M·A·徹里 申請人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司