[0002] 本公开要求2017年10月2日提交的美国非临时
专利申请第15/722,128号，2017年5月8日提交的美国临时专利申请第62/503,163号和2017年8月3日提交的美国临时专利申请第62/540,921号的优先权，所述申请的全部内容通过引用的方式并入本公开。
技术领域
[0003] 本公开总体涉及具有
用户界面的
电子设备(例如，移动设备、游戏
控制器、仪表面板等)，并且更具体地，涉及用于移动设备中的机械按钮替换的系统，用于电容式
传感器的
触觉反馈和/或其他合适的应用的集成触觉系统。
背景技术
[0004] 线性谐振
致动器(LRA)和其他振动致动器(例如，旋转致动器、振动
马达等)正越来越多地用于移动设备(例如，
移动电话、
个人数字助理、视频游戏控制器等)中，以生成与此类设备进行用户交互的振动反馈。通常，
力/
压力传感器检测与设备的用户交互(例如，在设备的虚拟按钮上的
手指按压)，并且响应于此，线性谐振致动器振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可以响应于力进行振动，以向用户模仿机械按钮点击的感觉。
[0005] 现有触觉系统的一个缺点在于，用于处理力传感器的
信号并对其生成触觉响应的现有方法通常具有比期望的延时更长的时间，使得触觉响应可大大延迟于用户与力传感器的交互。因此，在将触觉系统用于机械按钮替换、电容式传感器反馈或其他应用的应用中，触觉响应无法有效地模仿机械按钮点击的感觉。因此，期望使用户与力传感器的交互和对该交互的触觉响应之间的延时最小化的系统和方法。
[0006] 另外，为给用户创造适当和令人愉悦的触觉感觉，需要仔细设计和生成驱动线性谐振致动器的信号。在机械按钮替换应用中，理想的触觉响应可是其中线性谐振致动器生成的振动脉冲应足够强，以响应于他/她的手指按压和/或释放而给予用户明显的通知，并且振动脉冲应短、快且没有谐振尾部，以为使用者提供“锐利”和“干脆”的感觉。可选地，可以将不同的控制
算法和激励应用于线性谐振致动器，以改变性能来提供交替的触觉反馈-可能表示设备中的某些用户模式-从而提供更多的“柔和”和“谐振”触觉响应。
发明内容
[0007] 根据本公开的教导，可以减少或消除与移动设备中的触觉反馈相关联的缺点和问题。
[0008] 根据本公开的
实施例，集成触觉系统可包括
数字信号处理器和可通信地耦接到该数字
信号处理器并与该
数字信号处理器集成到集成触觉系统中的
放大器。数字信号处理器可被配置为接收指示施加到力传感器的力的
输入信号，并且响应于该输入信号生成触觉回放信号。放大器可被配置为放大触觉回放信号，并利用由放大器放大的触觉回放信号来驱动可通信地耦接到放大器的振动致动器。
[0009] 根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可包括由数字信号处理器接收指示施加到力传感器的力的输入信号。该方法还可包括：由数字信号处理器响应于输入信号来生成触觉回放信号。该方法可进一步包括利用可通信地耦接到数字信号处理器并且与数字信号处理器集成到集成触觉系统中的放大器来驱动由放大器放大的触觉回放信号。
[0010] 根据本公开的这些和其他实施例，一种制品可包括非暂时性计算机可读介质，计算机可读介质上承载计算机可执行指令，指令由处理器可读取，在被读取和执行时所述指令用于使处理器执行以下操作：接收指示施加到力传感器的力的输入信号；并响应于该输入信号生成触觉回放信号，使得放大器可通信地耦接至处理器并与数字信号处理器集成到集成触觉系统，放大并驱动触觉回放信号。
[0011] 根据本文所包括的
附图，描述和
权利要求，本公开的技术优势对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中具体指出的要素，特征和组合来实现和达到。
[0012] 应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的，并且不限制本公开中提出的权利要求。
附图说明
[0013] 通过参考以下结合附图进行的描述，可以获得对本发明实施例及其优点的更完整的理解，其中，相同的附图标记指示相同的特征，并且其中：
[0014] 图1示出根据本公开实施例的示例移动设备的所选组件的
框图；
[0015] 图2示出根据本公开实施例的示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0016] 图3示出根据本公开实施例的用于图2的集成触觉系统的示例处理系统的所选组件的框图；
[0017] 图4示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0018] 图5示出根据本公开实施例的示出可生成的触觉驱动信号的示例
波形的曲线图；
[0019] 图6示出根据本公开实施例的描绘线性谐振致动器的位移的示例传递函数的曲线图，该传递函数为等于在低频下出现的最大静态偏移的
电压电平下的
频率的函数；
[0020] 图7示出根据本公开实施例的描绘线性谐振致动器的
加速度的示例传递函数的曲线图，该传递函数为频率和最大偏移下的最大加速度的函数；
[0021] 图8示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0022] 图9示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0023] 图10示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；以及[0024] 图11示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图。
具体实施方式
[0025] 图1示出根据本公开实施例的示例移动设备102的所选组件的框图。如图1所示，移动设备102可包括
外壳101、控制器103、
存储器104、力传感器105、麦克
风106、线性谐振致动器107、无线电发射器/接收器108、扬声器110和集成触觉系统112。
[0026] 外壳101可包括任何合适的壳体、外罩或用于容纳移动设备102的各种组件的其他外壳。外壳101可由塑料、金属和/或任何其他合适的材料构造。另外，外壳101可以被适配成(例如，大小和形状)使得移动设备102可以容易地在移动设备102的用户身上运输。因此，移动设备102可以包括但不限于智能电话、平板计算设备、手持计算设备、个人数字助理、
笔记本电脑、视频游戏控制器或任何其他易于在移动设备102的用户身上运输的设备。
[0027] 控制器103可容纳在外壳101内，并且可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置，并且可包括但不限于
微处理器、
微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成
电路(ASIC)或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施例中，控制器103解释和/或执行存储在存储器104和/或控制器103可
访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
[0028] 存储器104可容纳在外壳101内，可通信地耦接到控制器103，并且可包括被配置为在一段时间内保留程序指令和/或数据的任何系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器104可包括
随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程
只读存储器(EEPROM)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、闪存、
磁性存储器、光电存储器或任何合适的选择和/或在关闭移动设备102的电源之后保留数据的易失性或
非易失性存储器的阵列。
[0029] 麦克风106可至少部分地容纳在外壳101中，可通信地耦接到控制器103，并且可包括配置为将入射在麦克风106处的声音转换成可以由控制器103处理的
电信号的任何系统、设备或装置，其中，使用隔膜或膜片将此类声音转换为电信号，隔膜或膜片具有根据在隔膜或膜片处接收的声音振动而变化的电容。麦克风106可包括静电麦克风、电容式麦克风、
驻极体麦克风、微
机电系统(MEM)麦克风或任何其他合适的电容性麦克风。
[0030] 无线电发射器/接收器108可容纳在外壳101内，可通信地耦接到控制器103，并且可包括被配置为借助于天线来生成和发射
射频信号以及接收射频信号并将由此类接收的信号承载的信息转换为控制器103可以使用的形式。无线电发射器/接收器108可被配置为发射和/或接收各种类型的射频信号，包括但不限于蜂窝通信(例如，2G、3G、4G、LTE等)，短距离无线通信(例如，BLUETOOTH)，商业无线电信号，电视信号，卫星无线电信号(例如，GPS)，无线保真技术等。
[0031] 扬声器110可至少部分地容纳在外壳101内或者可在外壳101外部，可通信地耦接到控制器103，并且可包括被配置为响应于电
音频信号输入而产生声音的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，扬声器可包括动态扬声器，该动态扬声器采用经由柔性悬架机械地耦接到刚性
框架的轻质膜片，该柔性悬架约束音圈轴向移动通过圆柱形磁隙。当将电信号施加到音圈时，音圈中的
电流产生
磁场，从而使其成为可变电磁体。线圈和
驱动器的磁性系统相互作用，生成机械力，该机械力使线圈(并且因此使附接的圆锥体)来回移动，从而在来自放大器的所施加的电信号的控制下再现声音。
[0032] 力传感器105可容纳在外壳101内，并且可包括用于感测力、压力或触摸(例如，与人的手指的相互作用)并响应于此类力、压力或触摸生成电信号或电子信号的任何合适的系统、设备或装置。在一些实施例中，此类电信号或电子信号可是施加到力传感器的力、压力或触摸的幅值的函数。在这些和其他实施例中，此类电信号或电子信号我的以包括与输入信号相关联的通用输入/
输出信号(GPIO)，该输入信号被给予触觉反馈(例如，被给予触觉反馈的电容式
触摸屏传感器或其他电容式传感器)。为了本公开中的清楚和说明的目的，本文中使用的术语“力”不仅可指力，而且可指指示力或类似于力的物理量，例如但不限于压力和触摸。
[0033] 线性谐振致动器107可容纳在外壳101内，并且可包括用于产生跨单个轴的振荡机械力的任何合适的系统、设备或装置。例如，在一些实施例中，线性谐振致动器107可依靠交流电压来驱动压靠连接到
弹簧的移动
质量的音圈。当以弹簧的谐振频率驱动音圈时，线性谐振致动器107可以可
感知的力振动。因此，线性谐振致动器107在特定
频率范围内的触觉应用中可是有用的。尽管出于清楚和说明的目的，相对于线性谐振致动器107的使用描述了本公开，但是应当理解，代替线性谐振致动器107或除线性谐振致动器107之外可使用任何一或多个其他类型的振动致动器(例如，偏心旋转质量致动器)。另外，还应当理解，代替线性谐振致动器107或除线性谐振致动器107之外，可使用布置成产生跨多个轴的在振荡机械力的致动器。如本公开中其他地方所述，基于从集成触觉系统112接收的信号，线性谐振致动器107可将触觉反馈呈现给移动设备102的用户，以用于机械按钮替换和电容式传感器反馈中的至少一种。
[0034] 集成触觉系统112可容纳在外壳101内，可以通信地耦接到力传感器105和线性谐振致动器107，并且可包括被配置为从力传感器105接收指示施加到移动设备102的力(例如，由人的手指施加到移动设备102的虚拟按钮的力)的信号并响应于施加到移动设备102的力而生成用于驱动线性谐振致动器107的电子信号的任何系统、设备或装置。在图2中描绘了根据本公开的实施例的示例集成触觉系统的细节。
[0035] 尽管以上在图1中将特定示例组件描绘为与移动设备102(例如，控制器103、存储器104、用户界面105、麦克风106、无线电发射器/接收器108、(一个或多个)扬声器110)集成，但根据本公开的实施例的移动设备102可包括上面未具体列举的一个或多个组件。例如，尽管图1描绘了某些用户界面组件，但移动设备102可包括除图1所描绘的组件之外的一个或多个其他用户界面组件，包括但不限于小
键盘、触摸屏和显示器，从而允许用户与移动设备102及其相关联的组件进行交互和/或以其他方式操纵移动设备102及其相关联的组件。
[0036] 图2示出根据本公开实施例的示例集成触觉系统112A的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112A可用于实现图1的集成触觉系统112。如图2所示，集成触觉系统112A可包括数字信号处理器(DSP)202、存储器204和放大器206。
[0037] DSP 202可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，DSP 202可解释和/或执行存储在存储器204和/或DSP 202可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
[0038] 存储器204可通信地耦接到DSP 202，并且可包括被配置为在一段时间内保留程序指令和/或数据的任何系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器204可包括随机存取存储器(RAM)、
电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、闪存、磁性存储器、光电存储器或任何合适的选择和/或在关闭移动设备102的电源之后保留数据的易失性或非易失性存储器的阵列。
[0039] 放大器206可电耦接到DSP 202，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，时变电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器206可使用来自电源(未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器206可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于
D类放大器。
[0040] 在操作中，存储器204可存储一个或多个触觉回放波形。在一些实施例中，一个或多个触觉回放波形中的每个可将触觉响应a(t)定义为作为时间的函数的线性谐振致动器(例如，线性谐振致动器107)的期望加速度。DSP 202可被配置为从力传感器105接收指示施加到力传感器105的力的力信号VSENSE。响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，或者独立于此类接收，DSP 202可从存储器104检索触觉回放波形并处理此触觉回放波形，以确定经处理的触觉回放信号VIN。在放大器206为D类放大器的实施例中，经处理的触觉回放信号VIN可包括
脉宽调制信号。响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，DSP 202可使经处理的触觉回放信号VIN输出到放大器206，并且放大器206可放大经处理的触觉回放信号VIN以生成用于驱动线性谐振致动器107的触觉输出信号VOUT。图3中描绘了由DSP 202实现的示例处理系统的细节。
[0041] 在一些实施例中，集成触觉系统112A可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。通过作为单个单片集成电路的一部分提供集成触觉系统112A，可以减少或消除集成触觉系统112A的各种
接口和系统组件之间的延时。
[0042] 如图3所示，DSP 202可接收诊断输入，处理系统300可响应于诊断输入来监测和调整放大器206的操作。例如，如下文关于图3所讨论，DSP202可从线性谐振致动器107接收测量值以估计线性谐振致动器107的振动传递函数。然而，在一些实施例中，DSP 202可接收并监测一个或多个其他诊断输入，并且DSP 202可响应于此来控制放大器206的操作。例如，在一些实施例中，DSP 202可监测与线性谐振致动器107相关联的电流电平和/或与线性谐振致动器107相关联的电压电平。根据此类测量值，DSP202能够推断或计算线性谐振致动器107的状态(例如，运动状态)。例如，根据监测的电压和电流，DSP 202能够采用线性谐振致动器107的数学模型来估计线性谐振致动器107的位移、速度和/或加速度。作为另一个示例，DSP 202可将高频信号注入线性谐振致动器107中，并基于线性谐振致动器107对注入信号的电流和/或电压响应来推断线性谐振致动器107的电感。根据电感，DSP 202可能够估计线性谐振致动器107的位移。基于确定的状态信息(例如位移、速度和/或加速度)，DSP 202可出于任何合适的目的控制经处理的触觉回放信号VIN，包括保护线性谐振致动器107免于过度偏移，该过度偏移可导致线性谐振致动器107或移动设备101的其他组件的损坏。作为又一示例，可以监测一个或多个诊断输入以确定线性谐振致动器107的操作漂移，并且DSP
202可控制放大器206和/或经处理的触觉回放信号VIN，以便解决操作漂移。作为另一示例，可以监测一个或多个诊断输入以确定线性谐振致动器107的
温度影响(例如，热引起的线性谐振致动器107的性能变化)，并且DSP 202可控制放大器206和/或经处理的触觉回放信号VIN，以便解决温度影响。
[0043] 图3示出根据本公开实施例的由DSP 202实现的示例处理系统300的所选组件的框图。如图3所示，处理系统300可包括振动脉冲处理302、经调节的反相304、点击驱动脉冲处理306、比较器308和振动传递函数估计310。在操作中，振动脉冲处理302可接收触觉回放波形a(t)(或此类波形的相关参数，诸如频率和持续时间)，并处理此类波形以生成中间信号a1(t)。由振动脉冲处理302执行的处理可包括但不限于对感兴趣的频带的滤波(例如，
带通滤波)，对触觉回放波形a(t)均衡化以获得期望的
频谱形状，和/或对触觉回放波形a(t)的时间截断或外推。通过调整或调谐触觉回放波形a(t)的时间持续和频率包络，可实现用户感知的各种触觉感觉和/或触觉响应的可听度。
[0044] 经调节的反相304可在频域中或通过反相滤波等效地在时域中向中间信号al(t)施加逆传递函数ITF。此类逆传递函数ITF可基于线性谐振致动器107的实际振动测量值和/或线性谐振致动器107的模型参数从振动传递函数估计310生成。逆传递函数ITF可是关联
输出电压信号VOUT与线性谐振致动器107的实际加速度的传递函数的倒数。通过将逆传递函数ITF施加于中间信号a1(t)，经调节的反相304可生成经反相的振动信号VINT，以便将反相应用于特定的目标振动点击脉冲，以获得某些期望的触觉点击信号的近似值，从而驱动振动致动器生成触觉点击。在基于线性谐振致动器107的测量值计算逆传递函数ITF的实施例中，处理系统300可实现用于生成输出信号VOUT的闭环反馈系统，使得处理系统300可在线性谐振致动器107的整个寿命期间
跟踪线性谐振致动器107的振动特性，从而能够对由集成触觉系统112A生成的触觉响应进行更精确的控制。
[0045] 在一些实施例中，处理系统300可不采用自适应逆传递函数ITF，而是应用固定逆传递函数ITF。在其他实施例中，存储在存储器204中的触觉回放波形a(t)可已经包括已经由固定逆传递函数ITF调整的波形，在这种情况下，处理系统300可不包括框302和304，并且可将触觉回放波形a(t)直接馈送到点击驱动脉冲处理
块306。
[0046] 点击驱动脉冲处理306可接收经反相的振动信号VINT，并控制经反相的振动信号VINT的谐振尾部抑制，以便生成经处理的触觉回放信号VIN。由点击驱动脉冲处理306执行的处理可包括但不限于，经反相的振动信号VINT的截断，用于经反相的振动信号VINT的最小
相位分量提取，和/或控制触觉回放信号VIN的可听性的滤波。
[0047] 比较器308可将力信号VSENSE的数字化版本与和
阈值力有关的信号阈值VTH进行比较，并且响应于力信号VSENSE超过信号阈值VTH，可使触觉回放信号VIN能够被传送到放大器206，使得放大器206可放大触觉回放信号VIN以生成输出信号VOUT。
[0048] 尽管图3将比较器308描绘为简单的模拟比较器，但是在一些实施例中，比较器308可包括比图3所示的更详细的逻辑和/或比较，其中比较器308输出的使能信号ENABLE取决于一个或多个因素、参数，以及/或者除与阈值力
水平比较之外或代替与阈值力水平比较的其他测量值。
[0049] 另外，尽管图3描绘了将使能信号ENABLE传送到点击驱动脉冲处理306并选择性地启用/禁用触觉回放信号VIN，但是在其他实施例中，可将使能信号ENABLE传送到处理系统300的另一组件(例如，振动脉冲处理302)以便启用、禁用或以其他方式调节此类其他组件的输出。
[0050] 图4示出根据本公开的实施例的示例集成触觉系统112B的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112B可用于实现图1的集成触觉系统112。如图4所示，集成触觉系统112B可包括数字信号处理器(DSP)402、放大器406、
模数转换器(ADC)408和ADC 410。
[0051] DSP 402可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，DSP 402可解释和/或执行存储在存储器和/或DSP 402可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。如图4所示，DSP 402可实现
原型音调信号发生器414、非线性整形块416、平滑块418和速度估计器420。
[0052] 原型音调信号发生器414可被配置为在线性谐振致动器107的谐振频率f0处或附近生成音调驱动信号a(t)，并且监测由速度估计器420生成的估计速度信号VEL以确定估计速度信号VEL的预定阈值水平的出现或估计速度信号VEL的峰值的出现。在出现预定的阈值水平或峰值时，原型音调信号发生器414可然后引起驱动信号a(t)的极性改变，这继而可以引起线性谐振致动器107的移动质量经历突然的速度变化，从而在线性谐振致动器107中产生大的加速度，产生敏锐的触觉感觉。由原型音调信号发生器414生成的驱动信号a(t)可由非线性整形块416跟随，非线性整形块416对波形驱动信号a(t)进行整形以更有效地利用驱动电压，并且可通过平滑块418进一步平滑以生成输入电压VIN。
[0053] 速度估计器420可被配置为基于线性谐振致动器107的测量电压VMON、线性谐振致动器107的测量电流IMON以及线性谐振致动器107的已知特性(例如，为线性谐振致动器107的电压和电流的函数的线性谐振致动器107的速度的建模)计算线性谐振致动器107的估计速度VEL。在一些实施例中，除测量的电压和测量的电流之外或代替测量的电压和测量的电流，可使用与线性谐振致动器107相关联的一个或多个其他测量值或特性(例如，电感)以计算估计速度VEL。
[0054] 放大器406可电耦接到DSP 202，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，时变电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器406可使用来自电源(例如，升压电源，未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器406可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于D类放大器。
[0055] ADC 408可包括被配置为将与线性谐振致动器107相关联的模拟电压转换为数字等效测量电压信号VMON的任何合适的系统、设备或装置。类似地，ADC 410可包括被配置为将感测
电阻器412(具有指示与线性谐振致动器107相关联的模拟电流的电压)两端的模拟电压转换成数字等效测量电压信号IMON的任何合适的系统、设备或装置。
[0056] 在一些实施例中，集成触觉系统112B可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。
[0057] 图5示出根据本公开实施例的描绘可生成的触觉驱动信号的示例波形的曲线图。例如，如图5所示，原型音调信号发生器414可生成音调加速度信号a(t)，该音调加速度信号a(t)以谐振频率f0开始并且以具有图5所示的平均频率f1的更高的频率结束。此平均频率f1可被选择为达到最大加速度水平的音调的频率，该最大加速度水平避免输出电压VOUT的削波。为了说明，就加速度而言，线性谐振致动器107的最大可达到的振动可受到限制。作为示例，线性谐振致动器107可受偏移极限的限制，其限定了线性谐振致动器107的移动质量可移位而不
接触包括线性谐振致动器107的设备的非移动部分或者不引起可听的蜂鸣和/或咔哒声失真的最大位移(例如，在正方向和负方向上)。
[0058] 图6示出根据本公开实施例的线性谐振致动器107的位移的示例传递函数的曲线图，该传递函数为等于在低频下出现的最大静态偏移xMAX的电压电平下的频率(x(f))的函数。从图6的曲线图显而易见的是，线性谐振致动器107可不能耐受此类电压电平，因为在谐振频率f0下，线性谐振致动器107生成的偏移x(f)将超过静态偏移极限xMAX，从而引起削波。从这个意义上讲，静态偏移极限xMAX可被视为“无
限幅”偏移极限。
[0059] 图7示出根据本公开实施例的描绘线性谐振致动器107的加速度的示例传递函数的曲线图，该传递函数为频率(a(f))和最大偏移xMAX下的最大加速度aMAX的函数。在许多方面，图7是图6从位移域到加速度域的转换。从图7中可以看出，在一定频率f1以下，线性谐振致动器107可生成的最大加速度水平可受到无削波偏移极限的限制，而不受放大器406的电压的限制。这意味着，在一定频率f1以下，线性谐振致动器107需要以衰减的电压电平被驱动。另一方面，对于在没有削波的情况下几乎达到最大偏移极限xMAX的最大电压电平，不是在谐振频率f0下而是在高于谐振的选择的频率f1下可达到最大可达到的无削波加速度水平aMAX。
[0060] 此选择的频率f1可为触觉点击的设计以及加速度信号a(t)的极性变化的定时(例如，经过的时间时间T1，如图3所示)提供良好的初始化选择以达到加速度峰值。但是，除上述非常短的脉冲的特定示例外，可使用具有更长周期的波形的其他示例，以及其他逻辑来确定经过的时间T1(例如，时间T1)以改变加速度信号a(t)的极性，其作用是迫使移动质量快速改变速度并生成较大的加速度峰值。速度的变化率越大，则线性谐振致动器107可产生的加速度峰值越高。
[0061] 图8示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统112C的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112C可用于实现图1的集成触觉系统112。如图8所示，集成触觉系统112C可包括检测器808和放大器806。
[0062] 检测器808可包括被配置为检测指示力的信号(例如，VSENSE)的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，此类信号可是由力传感器生成的信号。在其他实施例中，此信号可包括指示施加到力传感器的力的GPIO信号。在一些实施例中，检测器808可简单地检测GPIO信号是有效还是无效。在其他实施例中，信号VSENSE可指示所施加的力的幅值并且可以施加逻辑(例如，其中信号VSENSE为
模拟信号的模数转换，与阈值力水平的比较和/或与其他测量值或参数相关联的逻辑)。在任何情况下，响应于指示必要力的信号VSENSE，检测器808可启用放大器806(例如，通过启用其电源或电源升压模式)，使得放大器806可放大触觉回放信号VIN(其可由集成触觉系统112C内部或外部的组件生成)，以生成输出信号VOUT。因此，放大器806可保持在低功率或不活动状态直到集成触觉系统112C接收必要的输入信号，此时，放大器可被供电或有效地接通。允许放大器806保持在低功率或不活动状态直到接收必要的输入可使电路的功耗显著降低，并为包含集成触觉系统112C的设备启用“始终开启”功能。
[0063] 在另选的实施例中，检测器808可被配置为响应于必要信号VSENSE，使触觉回放信号VIN能够被传送到放大器806，使得放大器806可放大触觉回放信号VIN以生成输出信号VOUT。
[0064] 在一些实施例中，检测器808的全部或一部分可由DSP实现。
[0065] 放大器806可电耦接到检测器808，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，时变电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器806可使用来自电源(未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器806可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于D类放大器。
[0066] 在一些实施例中，集成触觉系统112C可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。
[0067] 图9示出根据本公开的实施例的示例集成触觉系统112D的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112D可用于实现图1的集成触觉系统112。如图9所示，集成触觉系统112D可包括数字信号处理器(DSP)902、放大器906和应用处理器接口908。
[0068] DSP 902可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，DSP 902可解释和/或执行存储在存储器和/或DSP 902可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
[0069] 放大器906可电耦接到DSP 902，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，时变电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器906可使用来自电源(未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器906可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于D类放大器。
[0070] 应用处理器接口908可可通信地耦接到DSP 902和集成触觉系统112D外部的应用处理器(例如，图1的控制器103)。因此，应用处理器接口908可实现集成触觉系统112D和在应用处理器上执行的应用之间的通信。
[0071] 在一些实施例中，集成触觉系统112D可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。
[0072] 在操作中，DSP 902可被配置为从力传感器105接收指示施加到力传感器105的力的力信号VSENSE。响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，DSP 902可生成触觉回放信号VIN并且将触觉回放信号VIN传送到放大器906。另外，响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，DSP 902可经由应用处理器接口908将活动通知传送到适当的应用处理器。DSP 902可进一步被配置为经由应用处理器接口908从应用处理器接收通信，并生成触觉回放信号VIN(除响应于力信号VSENSE的接收而生成之外或代替所述生成)，并且将触觉回放信号VIN传送到放大器906。
[0073] 由于可由集成触觉系统112D生成用于初始触觉反馈响应的输出，因此集成触觉系统112D可被配置成为生成即时触觉反馈提供低延时的响应时间。在生成初始反馈之后，可由被布置成与集成触觉系统112D接合的单独的应用处理器来确定对附加触觉反馈信号的控制。通过将随后的触觉驱动器信号的控制卸载到单独的应用处理器，可以针对低功率、低延时性能优化集成触觉系统112D，以生成初始触觉反馈响应。可以相对低的
分辨率提供初始输出信号VOUT，从而导致生成相对简化的触觉反馈响应。例如，初始输出信号VOUT可被提供为全局反馈响应。在初始响应之后，应用处理器可用于生成更详细的触觉反馈输出，例如提供局部触觉反馈响应，与相对直接生成全局触觉反馈响应相比，局部触觉反馈响应可需要增加的处理资源。
[0074] 作为另一示例，为最小化用于始终开启操作的移动设备102的功耗，集成触觉系统112D可被配置为监测来自单个力感测换能器(例如，力传感器105)的单个输入以检测用户输入。然而，一旦检测到初始用户输入，就可使用应用处理器的功能和资源来提供更详细的信号分析和响应。应用处理器可被配置为从多个力感测换能器接收输入信号，并且/或者为多个触觉换能器生成输出信号。
[0075] 图10示出根据本公开的实施例的示例集成触觉系统112E的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112E可用于实现图1的集成触觉系统112。如图10所示，集成触觉系统112E可包括数字信号处理器(DSP)1002、放大器1006和信号组合器1008。
[0076] DSP 1002可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，DSP 1002可解释和/或执行存储在存储器和/或DSP 1002可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
[0077] 放大器1006可电耦接到DSP 1002(例如，经由信号组合器1008)，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，时变电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器1006可使用来自电源(未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器1006可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于D类放大器。
[0078] 信号组合器1008可接合在DSP 1002和放大器1006之间，并且可包括被配置为组合由DSP 1002生成的信号和从集成触觉系统112E外部的组件接收的振动警报信号的任何系统、设备或装置。
[0079] 在一些实施例中，集成触觉系统112E可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。
[0080] 在操作中，DSP 1002可被配置为从力传感器105接收指示施加到力传感器105的力的力信号VSENSE。响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，DSP 1002可生成中间触觉回放信号VINT。信号组合器1008可接收中间触觉回放信号VINT，并且将中间触觉回放信号VINT与由集成触觉系统112E接收的另一信号(例如，振动警报信号)混合，以生成触觉回放信号VIN，并将触觉回放信号VIN传送至放大器1006。因此，可以将响应于力而生成的触觉信号(例如，中间触觉回放信号VINT)与另外的信号(例如，振动警报信号)混合，以提供用于线性谐振致动器107的复合信号(例如，触觉回放信号VIN)。例如，可将用于生成纯触觉反馈响应的信号与用于生成振动通知或警报(例如，作为来电或消息的通知)的信号进行混合。此类混合将允许用户确定在感觉到触觉反馈响应的同时已经接收到警报。如图10所示，信号组合器1008可对用作放大器1006的输入的输入信号进行混合。然而，在其他实施例中，信号组合器可对用于驱动线性谐振致动器107的输出信号进行混合。
[0081] 图11示出根据本公开实施例的示例集成触觉系统112F的所选组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112F可用于实现图1的集成触觉系统112。如图11所示，集成触觉系统112F可包括数字信号处理器(DSP)1102、检测器1104、放大器1106、
采样控件1108和传感器偏置发生器1112。
[0082] DSP 1102可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，DSP 1102可解释和/或执行存储在存储器和/或DSP 1102可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
[0083] 检测器1104可包括被配置为检测指示力的信号(例如，VSENSE)的任何系统，设备或装置。在一些实施例中，此信号可是由力传感器生成的信号。在其他实施例中，此信号可包括指示施加到力传感器的力的GPIO信号。在一些实施例中，检测器1104可简单地检测GPIO信号是有效还是无效。在其他实施例中，信号VSENSE可指示施加的力的幅值并且可以施加逻辑(例如，其中信号VSENSE为模拟信号的模数转换，与阈值力水平的比较和/或与其他测量值或参数相关联的逻辑)。在任何情况下，响应于指示必要的力的信号VSENSE，检测器1104可将指示信号VSENSE的一个或多个信号传送到DSP 1102。在一些实施例中，检测器1104的全部或一部分可由DSP1102实现。
[0084] 放大器1106可电耦接到DSP 1102，并且可包括被配置为增加输入信号VIN的功率(例如，随时间变化的电压或电流)以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器1106可使用来自电源(未明确示出)的电力来增加信号的幅值。放大器1106可包括任何合适的放大器类别，包括但不限于D类放大器。
[0085] 采样控件1108可通信地耦接到DSP 1102，并且可包括被配置为选择性地启用力传感器105和/或集成触觉系统112F的组件的任何合适的电子系统、设备或装置，如下面更详细地描述。
[0086] 传感器偏置1112可通信地耦接到采样控件1108，并且可包括被配置为生成用于力传感器105的电偏置(例如，偏置电压或偏置电流)的任何合适的电子系统、设备或装置，如下文更详细地描述。
[0087] 在一些实施例中，集成触觉系统112F可形成在单个集成电路上，因此与现有的触觉反馈控制方法相比，可以实现更低的延时。
[0088] 在操作中，DSP 1102/检测器1104可被配置为从力传感器105接收指示施加到力传感器105的力的力信号VSENSE。响应于指示感测到的力的力信号VSENSE的接收，DSP 1102可生成触觉回放信号VIN并将触觉回放信号VIN传送到放大器1106，放大器1106将触觉回放信号VIN放大以生成输出电压VOUT。
[0089] 另外，DSP 1102可被配置为接收一个或多个
定时器信号(来自在集成触觉系统112F内或者在集成触觉系统112F外部生成的
定时信号)，并基于此信号，生成到采样控件
1108的信号。采样控件1108继而可选择性地启用和禁用集成触觉系统112F的输入路径的一个或多个组件，包括但不限于检测器1104、力传感器105、集成触觉系统112F的数据接口、集成触觉系统112F的
开关矩阵、集成触觉系统112F的输入放大器和/或集成触觉系统112F的模数转换器。如图11所示，采样控件1108可通过控制由传感器偏置1112生成的用于力传感器105的电偏置来选择性地启用和禁用力传感器105。因此，DSP 1102和采样控件1108可调制力传感器105、检测器1104和/或集成触觉系统112F的其他组件在其中是工作的占空比持续时间，从而潜在地减少包括集成触觉系统112F的系统的功耗。
[0090] 尽管前述附图及其描述提出将集成触觉系统112A-112F作为特定实施例的代表，但是应当理解，集成触觉系统112A-112F中的一个或多个的所有部分可以与另一个的全部或一部分适当组合。
[0091] 另外，在上图的许多图中，所示DSP生成触觉回放信号VIN，触觉回放信号VIN放大器一个放大以生成输出电压VOUT。为了清楚和说明的目的，从附图中省略了集成触觉系统112A-112F的输出信号路径中的信号的
数模转换，但是应当理解，
数模转换器可存在于集成触觉系统112A-112F中以执行从数字域到模拟域的任何必要的转换。
[0092] 本公开包含本领域普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例做出的所有改变、替换、变型、变化和
修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求包含本领域普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例做出的所有改变、替换、变型、变化和修改。此外，在所附权利要求中提及适于、布置成、能够、配置为、使能、可操作或操作性地执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的组件包括该装置、系统或组件，无论其或特定功能是否被激活、打开或解
锁，只要该装置、系统或组件被如此适应、布置、能够、配置为、使能、可操作或操作性即可。
[0093] 本文所述的所有示例和条件语言旨在用于帮助读者理解本发明和
发明人为进一步发展领域而提供的构思，并且被解释为不限于这些具体叙述的示例和条件。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种改变、替换和变化。
