用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的方法和设备

文档序号:1957941 发布日期:2021-12-10 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的方法和设备 (Method and apparatus for controlling operation of a vibratory output system and/or operation of an input sensor system ) 是由 T·达斯 M·比尔兹沃思 M·A·科斯特 G·麦克维 H·泽佩尔 C·L·斯托尔 于 2020-04-28 设计创作,主要内容包括:本文描述的实施方案涉及用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的方法和设备,其中所述控制器用于在包括所述振动输出系统和所述输入传感器系统的装置中使用。一种控制器包括:输入端,所述输入端被配置成接收所述振动输出系统的输出的激活或停用的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于所述指示来调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以减少预期由所述振动输出系统的输出引起的对所述输入传感系统的干扰。(Embodiments described herein relate to methods and apparatus for controlling operation of a vibratory output system and/or operation of an input sensor system, wherein the controller is for use in a device that includes the vibratory output system and the input sensor system. A controller includes: an input configured to receive an indication of activation or deactivation of an output of the vibratory output system; and an adjustment module configured to adjust operation of the vibratory output system and/or operation of the input sensor system based on the indication to reduce interference to the input sensor system expected to be caused by the output of the vibratory output system.)

用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作 的方法和设备

技术领域

本公开描述了用于减少或防止预期由振动输出系统的输出引起的对输入传感系统的干扰(例如触觉串扰)的方法和设备。输入传感系统可包括例如提供虚拟按钮的力感测输入系统,或诸如加速度计、陀螺仪或传声器之类的其它输入传感系统。

背景技术

线性谐振致动器(LRA)和其它振动致动器(例如,旋转致动器、振动电机等)越来越多地用于移动装置(例如,移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)或其它系统中以生成用于用户与此类装置交互的振动反馈。通常,力/压力传感器检测用户与装置的交互(例如,手指按压装置的虚拟按钮),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,线性谐振致动器可响应于力而振动以向用户模仿机械按钮点击的感觉。

现有触觉系统的一个缺点是,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所期望的等待时间更长的等待时间,使得触觉响应可能从用户与力传感器的交互显著延迟。因此,在触觉系统用于机械按钮替代、电容式传感器反馈的应用或其它应用中,触觉响应可能不能有效地模仿机械按钮点击的感觉。因此,期望使用户和力传感器的交互与对该交互的触觉响应之间的等待时间最小化的系统和方法。

此外,为了为用户产生适当和舒适的触觉感觉,可能需要仔细设计和生成驱动线性谐振致动器的信号。在机械按钮替代应用中,期望的触觉响应可以是这样一种响应,其中由线性谐振致动器生成的振动脉冲应当足够强,以给予用户显著的通知作为对他/她的手指按压和/或释放的响应,并且振动脉冲应当短、快且谐振尾部干净,以向用户提供“锐利”和“清脆”的感觉。任选地,可将不同的控制算法和刺激施加到线性谐振致动器,以改变性能来提供交替的触觉反馈—可能表示装置中的某些用户模式—从而给予更“柔软”和“谐振”的触觉响应。

发明内容

根据一些实施方案,提供了一种用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的控制器,其中所述控制器用于在包括所述振动输出系统和所述输入传感器系统的装置中使用。所述控制器包括:输入端,所述输入端被配置成接收所述振动输出系统的输出的激活或停用的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于所述指示来调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以减少预期由所述振动输出系统的输出引起的对所述输入传感系统的干扰。

根据一些实施方案,提供了一种装置。所述装置包括:输入传感器系统;振动输出系统;控制器,所述控制器被配置成控制所述振动输出系统和/或所述输入传感器系统的操作,其中所述控制器包括:输入端,所述输入端被配置成接收指示所述振动输出系统的输出的激活或停用的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于所述指示来调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以减少预期由所述振动输出系统的输出引起的对所述输入传感系统的干扰。

根据一些实施方案,提供了一种用于在包括输入传感器系统和振动输出系统的装置中使用的集成电路。所述集成电路包括控制器,所述控制器被配置成控制所述振动输出系统和/或所述输入传感器系统的操作,其中所述控制器包括:输入端,所述输入端被配置成接收所述振动输出系统的输出是否活动的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于所述指示来调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作。

根据一些实施方案,提供了一种用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于控制所述振动输出系统和/或所述输入传感器系统的操作的方法。所述方法包括:接收所述振动输出系统的输出是否活动的指示;以及基于所述指示来调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以减少预期由所述振动输出系统的输出引起的对所述输入传感系统的干扰。

根据一些实施方案,提供了一种用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于向所述振动输出系统输出输出信号的控制器。所述控制器包括:输入端,所述输入端用于接收输入信号;以及滤波器,所述滤波器用于对所述输入信号进行滤波以提供所述输出信号;其中所述滤波器被配置成基于与所述输入传感器系统相关联的工作频率或载波频率对所述输入信号进行滤波。在一些实施方案中,所述控制器还包括:输入端,所述输入端被配置成接收所述输入传感器系统的工作频率或载波频率的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于所述输入传感器系统的工作频率或载波频率的所述指示来动态地调整所述滤波器的滤波。

根据一些实施方案,提供了一种用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于向所述振动输出系统输出输出信号的控制器。所述控制器包括处理块,所述处理块被配置成输出所述输出信号,其中所述处理块被配置成使得所述输出信号的整数谐波音调落在与所述输入传感器系统的操作相关联的频率带之外。在一些实施方案中,所述处理块包括输出脉宽调制(PWM)放大器。在一些实施方案中,所述控制器还包括:输入端,所述输入端被配置成接收与所述输入传感器系统的操作相关联的频率带的指示;以及调整模块,所述调整模块被配置成基于接收到的指示动态地调整所述处理块的操作,使得所述输出信号的整数谐波音调落在与所述输入传感器系统的操作相关联的频率带之外。

附图说明

为了更好地理解本公开的实施方案,并且为了示出可如何实施本公开,现在将仅通过示例的方式参考附图,附图中:

图1示出了示例性移动装置的所选部件的框图;

图2示出了示例性集成触觉系统的所选部件的框图;

图3示出了示例性电感式感测系统;

图4示出了使用诸如图3所示的系统的电感式感测系统所实现的虚拟按钮;

图5示出了包括集成触觉系统的人机接口(HMI)系统;

图6示出了电感式感测系统的实例;

图7示出了用于电感式感测子系统的感兴趣频带BWc;

图8示出了根据一些实施方案的用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的控制器;

图9示出了根据一些实施方案的HMI系统中的控制器;

图10示出了根据一些实施方案的调整模块的实例;

图11示出了根据一些实施方案的用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于控制振动输出系统和/或输入传感器系统的操作的方法。

具体实施方式

以下描述阐述了根据本公开的示例性实施方案。另外的示例性实施方案和实现方式对于本领域普通技术人员而言将是明显的。此外,本领域普通技术人员将认识到,可以代替或结合以下论述的实施方案应用各种等效技术,并且所有此类等效物应视为被包括在本公开中。

本文描述的方法可以在宽范围的装置和系统中实现,例如移动电话、音频播放器、视频播放器、移动计算平台、游戏装置、远程控制器装置、玩具、机器或者家庭自动化控制器或家庭用具。然而,为了便于解释一个实施方案,将在图1中描述说明性实例,其中实现方式发生在移动装置102中。

图1示出了根据本公开的实施方案的示例性移动装置102的所选部件的框图。如图1所示,移动装置102可包括:封围件101、控制器103、存储器104、输入传感器系统105(其在该实例中包括力传感器)、传声器106、振动输出系统107(其在该实例中包括线性谐振致动器(LRA))、无线电发射器/接收器108、扬声器110以及集成触觉系统112。应当理解,被布置成提供触觉振动效果的任何合适的振动致动器(例如,旋转致动器(诸如ERM)、振动电机等)可被用作LRA107的替代或附加。

封围件101可包括用于容纳移动装置102的各种部件的任何合适的壳体、外壳或其它封围件。封围件101可由塑料、金属和/或任何其它合适的材料构成。此外,封围件101可被适配(例如,设定大小和设定形状)成使得移动装置102易于在移动装置102的用户的个人身上运输。因此,移动装置102可包括但不限于智能手机、平板计算装置、手持式计算装置、个人数字助理、笔记本计算机、视频游戏控制器或者可以在移动装置102的用户的个人身上容易地运输的任何其他装置。尽管图1示出了移动装置,但是应当理解,示出的系统可以用在其他装置类型中,例如用户可交互显示技术、汽车计算系统等。

控制器103可被容纳在封围件101内,并且可包括被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备,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)或被配置成解释和/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。在一些实施方案中,控制器103解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器104和/或控制器103可访问的其它计算机可读介质中的数据。

存储器104可被容纳在封围件101内,可通信地耦合到控制器103,并且可包括被配置成将程序指令和/或数据保持一段时间的任何系统、装置或设备(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、磁存储装置、光磁存储装置或易失性或非易失性存储器(其在关闭移动装置102的电源之后保留数据)的任何合适的选择和/或阵列。

传声器106可至少部分地被容纳在封围件101内,可通信地耦合到控制器103,并且可包括被配置成将在传声器106处传入的声音转换成可由控制器103处理的电信号的任何系统、装置或设备,其中使用具有根据在隔膜或膜处接收的声振动而变化的电容的隔膜或膜将这样的声音转换成电信号。传声器106可包括静电传声器、电容式传声器、驻极体传声器、微机电系统(MEMs)传声器或任何其他合适的电容式传声器。

无线电发射器/接收器108可被容纳在封围件101内,可通信地耦合到控制器103,并且可包括被配置成借助于天线生成和发射射频信号以及接收射频信号并将由这样的接收的信号携带的信息转换成控制器103可用的形式的任何系统、装置或设备。无线电发射器/接收器108可被配置成发射和/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、5G、LTE等)、短距离无线通信(例如,蓝牙)、商业无线电信号、电视信号、卫星无线电信号(例如,GPS)、无线保真等。

扬声器110可至少部分地被容纳在封围件101内或者可在封围件101外部,可通信地耦合到控制器103,并且可包括被配置成响应于电音频信号输入而产生声音的任何系统、装置或设备。在一些实施方案中,扬声器可包括动态扬声器,其采用经由柔性悬架机械地联接到刚性框架的轻质隔膜,该柔性悬架限制音圈轴向移动通过柱形磁隙。当电信号施加到音圈时,音圈中的电流产生磁场,使其成为可变电磁体。线圈和驱动器的磁系统相互作用生成机械力,该机械力使线圈(并且因此使附接的锥体)前后移动,从而在来自放大器的施加的电信号的控制下再现声音。

输入传感器系统105可被容纳在封围件101内、位于该封围件上或形成该封围件的一部分,并且可通信地耦合到控制器103。在该实例中,输入传感器系统105包括力传感器系统,并且力传感器系统105的每个力传感器可包括用于感测力、压力或触摸(例如,与人的手指的交互)并且用于响应于这样的力、压力或触摸而生成电信号或电子信号的任何合适的系统、装置或设备。在一些实施方案中,这样的电信号或电子信号可以是施加到力传感器的力、压力或触摸的幅值的函数。在这些和其他实施方案中,这样的电子信号或电信号可包括与触觉反馈被给予到的输入信号相关联的通用输入/输出信号(GPIO)。

示例性力传感器可包括或包含:

电容式位移传感器,

电感式力传感器,

应变计,

压电式力传感器,

力感测电阻器,

压阻式力传感器,

薄膜力传感器,和

基于量子隧穿复合材料的力传感器。

在一些布置中,可采用其它类型的传感器。为了清楚和在本公开中进行阐释的目的,本文使用的术语“力”不仅可以指力,而且可以指指示力或类似于力的物理量,诸如但不限于压力和触摸。

在该实例中,振动输出系统107包括线性谐振致动器107,该线性谐振致动器可被容纳在封围件101内,并且可包括用于产生单个轴线上的振荡机械力的任何合适的系统、装置或设备。例如,在一些实施方案中,线性谐振致动器107可依靠交流电压来驱动压靠在与弹簧连接的移动质量上的音圈。当以弹簧的谐振频率驱动音圈时,线性谐振致动器107可以可察觉的力振动。因此,线性谐振致动器107可用于特定频率范围内的触觉应用。尽管为了清楚和进行阐释的目的,本公开是关于线性谐振致动器107的使用来描述的,但是应当理解,可使用一种或多种任何其它类型的振动致动器(例如,偏心旋转质量致动器)来代替或补充线性谐振致动器107。此外,还应当理解,可使用被布置成产生多个轴线上的振荡机械力的致动器来代替或补充线性谐振致动器107。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可向移动装置102的用户提供触觉反馈,以用于机械按钮替代和电容式传感器反馈中的至少一者。

集成触觉系统112可被容纳在封围件101内,可通信地耦合到输入传感器系统105和振动输出系统107,并且可包括被配置成从输入传感器系统105接收指示施加到移动装置102的力(例如,由人的手指施加到移动装置102的虚拟按钮的力)的信号并且响应于施加到移动装置102的力生成用于驱动线性谐振致动器107的电子信号的任何系统、装置或设备。

尽管上文将特定示例性部件描述为集成到移动装置102(例如,控制器103、存储器104、用户接口105、传声器106、无线电发射器/接收器108、扬声器110),但根据本公开的移动装置102可包括上文未具体列举的一个或多个部件。例如,尽管图1描绘了某些用户接口部件,但是移动装置102可包括除上述附图中所描绘的那些之外的一个或多个其他用户接口部件(包括但不限于按键、触摸屏和显示器),从而允许用户与移动装置102及其相关联的部件交互和/或以其他方式操纵该移动装置及其相关联的部件。

此外,应当理解,输入传感器系统107可包括附加的或替代的输入传感器装置或换能器,例如加速度计、陀螺仪、相机或其它传感器装置。

图2示出了根据本公开的实施方案的示例性集成触觉系统112A的所选部件的框图。在一些实施方案中,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可包括控制器(其在该实例中包括数字信号处理器(DSP))202、存储器204和放大器206。

DSP 202可包括被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备。在一些实施方案中,DSP 202可解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器204和/或DSP 202可访问的其它计算机可读介质中的数据。DSP 202用作集成触觉系统112A的控制器。

存储器204可通信地耦合到DSP 202,并且可包括被配置成将程序指令和/或数据保持一段时间的任何系统、装置或设备(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、磁存储装置、光磁存储装置或易失性或非易失性存储器(其在关闭移动装置102的电源之后保留数据)的任何合适的选择和/或阵列。

放大器206可电耦合到DSP 202,并且可包括被配置成增加输入信号VIN(例如,时变电压或电流)的功率以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、装置或设备。例如,放大器206可使用来自电源(未明确示出)的电功率来增加信号的振幅。放大器206可包括任何合适类别的放大器,包括但不限于D类放大器。

在操作中,存储器204可存储一个或多个触觉回放表示。触觉回放表示可包括波形。在一些实例中,触觉回放表示可包括一个或多个参数,例如频率振幅和持续时间,从而允许基于所述参数确定触觉波形。在一些实施方案中,一个或多个触觉回放表示中的每个触觉回放表示可将触觉响应a(t)定义为线性谐振致动器(例如,线性谐振致动器107)的作为时间的函数的期望加速度。

控制器或DSP 202被配置成从力传感器系统105接收指示施加到力传感器系统105的至少一个力传感器的力的力信号VSENSE。响应于接收到指示感测的力的力信号VSENSE,或者不依赖于这种接收,DSP 202可从存储器104检索触觉回放表示,并且可处理触觉回放表示以确定经处理的触觉回放信号VIN。在放大器206是D类放大器的实施方案中,经处理的触觉回放信号VIN可包括脉宽调制信号。响应于接收到指示感测的力的力信号VSENSE,DSP202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以生成触觉输出信号VOUT用于驱动线性谐振致动器107。

在一些实施方案中,集成触觉系统112A可形成在单个集成电路上,从而实现比现有的触觉反馈控制方法更短的等待时间。通过提供集成触觉系统112A作为单个单片集成电路的一部分,可减少或消除集成触觉系统112A的各种接口和系统部件之间的等待时间。

对于具有输入换能器(例如电阻式或电感式力传感器)或其它输入传感器系统(诸如传声器、加速度计、陀螺仪、光学传感器等)的装置,该系统可被配置成使得预期由振动输出引起的对输入传感器系统的任何影响或干扰减小。这可以通过以下操作来实现:控制振动输出的操作,控制输入传感器系统的操作,和/或控制由输入传感器系统产生的信号的处理,以减小任何振动相关串扰的影响。

人机接口(HMI)系统中的电感式感测

在示例性实施方案中,输入传感器系统可包括被配置成测量线圈的电感变化的系统,其被称为电感式感测系统。电感式感测系统可形成人机接口(HMI)的一部分。

图3示出了示例性电感式感测系统。电感式感测系统包括被定位成相距一定距离303的金属板301和电感器302。当电流(I)通过电感器302时,磁场在金属板301内感应产生涡电流。当向金属板施加力F时,该力改变从金属板301到电感器302的距离303,并且改变电感器302与金属板301之间的耦合。在这种情况下,电感式感测系统的模型中的耦合系数k、电感器L2和损耗电阻RL发生变化。距离303的变化又改变了电感器中观察到的有效阻抗(ZL)。

在这种电感式感测系统中,金属板中的力或机械运动会引起电感的变化。

图4示出了使用诸如图3所示的系统的电感式感测系统实现的虚拟按钮。

当这样的电感式感测系统被用作HMI系统的一部分时,触觉反馈可被包括在HMI系统中以基于所施加的压力的量/持续时间来提供用户触觉反馈。这种HMI接口的实例可以包括但不限于电子装置中的虚拟按钮系统、音量滑块、电源/主页按钮。

图5示出了包括集成触觉系统510的HMI系统500。图2的集成触觉系统112A可包括集成触觉系统510。HMI系统500包括三个主要的子系统:RLC传感器501,具有后处理的电感式感测模拟前端(AFE)502,以及连接到感测子系统的触觉放大器503。触觉放大器503通过触觉模块504(例如LRA等)向用户提供触觉反馈。如参考图2所描述的,控制器505(其可包括DSP)可被配置成控制触觉放大器503的操作。特别地,DSP 505可被配置成从IS AFE 502接收指示施加到电感式传感器501的力的力信号V感测。响应于接收到指示所感测到的力的力信号V感测或者不依赖于这种接收,DSP 505可从存储器506检索触觉回放表示,并且可处理触觉回放表示以确定经处理的触觉回放信号VIN。

在诸如上述那些的系统中,确保任何振动输出系统(例如触觉放大器和模块,或表面音频系统)都不干扰或影响电感式感测系统的功能可能是有利的。例如,当主动振动时,能量可以从振动输出系统耦合回电感式感测系统或传感器,从而影响电感式感测系统或传感器的检测精度。应当理解,具有集成电感式力感测前端的上述智能触觉放大器的一般结构可应用于具有集成输入传感器系统(例如,电阻式力感测)前端的系统。

还应当理解,振动输出系统可对其它类型的输入传感器系统(例如相机系统、光学系统、传声器等)具有类似的干扰效果。

电感式感测

图6示出了对与线圈电感成比例的相移进行测量的电感式感测系统600的实例(以下称为相位检测器)。图5所示的IS AFE 502可包括图6所示的电感式感测系统600。

电感式感测系统600可耦合到传感器(传感器)603,其中传感器603包括电阻-电感-电容(R-L-C)电路。(这可以等效于图5所示的电感式传感器501)。

·R-L-C电路中的电感可包括线圈和金属板,

·可基于对被驱动到传感器603中的电流的R-L-C电路响应而生成传感器603上的电压。

·注意,传感器603的电阻部件R未在图6中示出,但应将其理解为作为有意或寄生电路部件而存在。

在该实例中,电感式感测系统600包括以下各项:

(1)数控振荡器(DCO)601,其中:

·DCO 601以载波频率(Fc)输出时钟,其被称为0度输出;并且

·DCO 601以概念上相对于主输出偏移90度输出第二方波时钟,其被称为90度输出。

(2)驱动电路(驱动器)602,其中:

·DCO 601的输出耦合到驱动器602的输入;

·驱动电路602以0度时钟输入的频率和相位对准驱动伪正弦电流;并且

·驱动电路602驱动固定振幅的电流。

●应当理解,驱动器602可以0Hz的驱动频率驱动恒定电流。

(3)I-Q接收路径,该I-Q接收路径接收传感器上的电压,该I-Q接收路径包括:

·低噪声输入放大器(放大器)604;

●I路径,该I路径耦合到放大器的输出,该I路径包括:

o模拟乘法器605,该模拟乘法器的输入耦合到:

·DCO 601输出,该输出与由驱动器电路传输的电流相位对准,以及

■放大器604的输出;

o低通滤波器606,该低通滤波器耦合到模拟乘法器605的输出;以及

o ADC 607,其耦合到低通滤波器的输出以数字化I路径电压信号。

·Q路径,该Q路径耦合到放大器604的输出,该Q路径包括:

o模拟乘法器608,该模拟乘法器的输入耦合到:

·DCO 601输出,该输出相对于由驱动器电路传输的信号相位偏移90度,以及

·放大器604的输出;

o低通滤波器609,该低通滤波器耦合到模拟乘法器608的输出;以及

o ADC 610,其耦合到低通滤波器608的输出以数字化Q路径电压信号。

(4)处理块(后处理)611,该处理块从I-Q路径生成振幅和相位信息,其中:

·I路径ADC 607的输出作为输入耦合到处理块中;并且

●Q路径ADC 610的输出作为输入耦合到处理块中。

DSP 505然后可包括按钮按压检测块612,该按钮按压检测块观察相位信息以确定是否将由I-Q检测路径记录的相位的偏移解释为按钮按压。

在该示例性电感式感测系统600中,为了执行R-L-C传感器603的一次扫描,可执行以下操作:

·激活DCO 601和驱动电流602。

·在低通滤波器609、606已经稳定之后,激活ADC 610、607,并且以捕获频率(优选地以大约500kHz)捕获一个或多个ADC样本。

o捕获ADC样本的持续时间被称为转换时间。

o由于模拟和数字因素,每个ADC样本包含一定量的噪声,包括但不限于:

·电路热噪声

·电路闪烁噪声

·数字量化噪声

·对一个或多个ADC样本进行滤波以衰减噪声。

·处理将I和Q信号转换成相位和振幅信息。

应当理解,虽然图6中的滤波被示为发生在ADC 609、606的输出上,但是滤波可发生在处理路径中的多个不同位置处。此外,应当理解,对于上述系统,可使用压控振荡器(VCO)来代替DCO 601。

电感式感测系统600中的功率可基于多个因素而变化,例如:

·扫描速率:如果在一定度量的时间内执行较多的扫描,则与执行较少的扫描相比,功率将增加。

·转换时间:较长的转换时间要求电路在较长的时间内是活动的,从而增加了功耗。

回到图5,电感式感测系统V感测的输出可由DSP 505用来触发触觉放大器503,该触觉放大器可基于所需的触觉反馈的类型将存储器506中存储的任何一个触觉表示回放给触觉模块504。触觉放大器503可被实现为D类系统,并且因此可具有高达几十兆赫兹的显著的带外内容(例如,在用于传输信号的0-20Khz频带之外)。

触觉放大器输出的一个实例是脉宽调制(PWM)流,其除了位于0-20Khz频带中的信号功率之外,还具有高达50Mhz或更高的谐波和带外噪声。

在这种系统中,触觉放大器输出可能在与电感式传感器本身相同的工作频率范围内(即在载波频率Fc的范围内)具有噪声或音调内容。这可能为电感式感测相位计算增加噪声,从而影响精度、功能或者影响精度和功能两者。

为了解决这个问题,HMI系统500可被配置如下。

在该系统中描述的传感器501可包括电阻-电感-电容(R-L-C)电路,该电路的电感部件包括金属线圈,该金属线圈名义上是天线并且因此能够检测系统外部的电磁场。

在IS AFE 502包括如图6所述的电感式感测系统600的实例中,电感式感测子系统600包括I-Q接收路径,该I-Q接收路径包括模拟混频器和低通滤波器。一旦完成模数转换,则也可对信号施加数字滤波。对于电感式感测子系统试图检测的输入信号存在感兴趣频率带,并且因此I-Q接收路径可被设计成固有地拒收该频带之外的信号。拒收量随着所施加的信号的频率及其与感兴趣频带(载波频率Fc附近的频带)的接近程度而变化。位于该频带内的外部干扰可能降低信噪比,并且引起电感式感测子系统的精度降低。

在由输入传感器系统(诸如电感式感测系统600)和振动输出系统(诸如触觉放大器和触觉模块)共同驻留的系统中,由振动输出系统产生的噪声或失真的一部分可能直接落在输入传感器系统的感兴趣频带(BWc)内(或落在BWc的附近),并且可能降低相位或振幅测量精度。

图7示出了电感式感测子系统的感兴趣频带BWc。

应当理解,振动输出系统的输出能量可能耦合到输入传感器系统,从而导致不精确—尤其是当输出能量接近输入传感器系统的载波频率Fc时。耦合机制可包括但不限于电耦合、机械耦合或振动耦合。还应当理解,振动输出系统的输出能量可引起一些热效应。例如,如果输入传感器系统依赖于温度,或者输入传感器系统的输出以某种方式随温度而变化,则振动输出系统可通过在振动输出系统活动时加热输入传感器系统而与输入传感器系统耦合。

当在例如振动输出系统的触觉放大器输出与输入传感器系统的传感器输入(或输出)之间存在迹线或寄生电容时,可能发生电耦合的一个实例。由振动输出系统输出的频带外(例如PWM)内容可能耦合到传感器信号路径上作为外部干扰。其它耦合机制可包括电源耦合、电感或电磁耦合、或者IC基板耦合。

图8示出了根据一些实施方案的用于控制振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作的控制器800。控制器用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用。例如,装置可包括图1所示的装置101,并且图1所示的集成触觉系统112(或图2所示的112A)可包括图8所示的控制器800。特别地,图2的DSP 202或图5的DSP 505可包括参考图8描述的控制器800。

控制器800包括输入端801,该输入端被配置成接收振动输出系统的输出的激活或停用的指示。例如,该指示可以包括来自图2所示的力传感器105的信号V感测。当信号V感测指示在力传感器105处感测到力时,信号V感测可指示振动输出系统的输出的激活,因为如上所述,控制器可被配置成响应于信号V感测指示已在力传感器处感测到力而向振动输出系统输出振动输出信号。

在一些实施方案中,该指示可包括触觉回放信号V输入。在这些实例中,可以在将信号输出到触觉模块之前将延迟施加到触觉回放信号V输入,以便解决由控制器800提供的处理中的任何延迟。触觉回放信号V输入可指示振动输出系统的输出的激活,例如,当触觉回放信号为非零或具有高于预确定阈值的振幅时。

控制器800还包括调整模块802,该调整模块被配置成基于该指示来调整振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作,以减少预期由振动输出系统的输出引起的对输入传感系统的干扰。例如,控制器800可被配置成向输出振动系统和输入传感器系统中的一者或两者输出控制信号CTRL。

在一些实例中,该指示可在被输入到调整模块802中之前由处理块803处理。例如,在该指示包括信号V感测的情况下,控制器可包括按钮按压检测块803,例如图6所示的按钮按压检测块612。按钮按压检测块612然后可向调整模块输出指示信号V感测是否指示按钮按压的指示。然而,在一些实例中,按钮按压检测块可形成输入传感器系统的一部分,并且控制器800可接收信号V感测是否指示按钮按压的指示。

应当理解,处理块803根据输入传感器系统的性质执行不同的处理。例如,如果输入传感器系统包括相机传感器系统,则处理块803可被配置成确定相机是否正在被使用。

给定输入传感器系统和振动输出系统,可使用以下方法中的一种或多种方法来确保在灵敏度、精度和功能损失为零或最小的情况下的最佳效率和协同设计。应当理解,所描述的方法可由作为输入传感器系统的一部分和/或作为如上所述的集成触觉系统或智能触觉放大器的一部分而提供的控制器800来实现。

例如,输入传感器系统902可包括图6所示的电感式感测系统600。电感式感测系统600可具有若干可编程/可变参数,这些参数可由调整模块802响应于该指示来调整。例如,通过电感式感测施加的滤波(例如,在模拟滤波或数字滤波(ADC后)中使用的时间和带宽)可以是可变的。时间越长(并且BW越低),则产生的BWc越窄。也可调整电感式感测系统600的驱动振幅。例如,被驱动到传感器603的信号的振幅可以是可变的。通过改变到传感器603的驱动信号,调整模块802可通过改变SNR的“信号”部分来改变SNR。下面将参考图9更详细地描述这些实例(以及其它实例)。

图9示出了HMI系统900中的控制器800。HMI系统900可形成装置的一部分。HMI系统900包括振动输出系统901、输入传感器系统902和控制器800。

振动输出系统901还可包括任何合适的振动输出系统,例如触觉输出系统或表面音频输出系统。

在该实例中,振动输出系统901包括触觉输出系统,并且输入传感器系统902包括力传感器系统。

控制器800被配置成接收电感式感测模拟前端502的输出。检测块803然后可确定电感式感测AFE 502的输出是否表示按钮按压。应当理解,在输入传感器系统包括另一种类型的传感器(例如相机)的实施方案中,检测块803可被配置成检测输入传感器系统何时输出信号(在此期间,期望装置向该装置的用户输出振动输出)。

调整模块802然后可被配置成基于检测块803的输出向振动输出系统901和输入传感器系统902中的一者或两者输出控制信号CTRL。

例如,调整模块802可被配置成响应于该指示指示振动输出系统901的输出的激活而增加输入传感器系统902的驱动振幅或功率电平。因为电感式感测AFE 502的输出可用于确定触觉放大器是否需要被激活,所以到输入传感器501的驱动振幅(或功率电平)可在振动输出系统活动的持续时间内暂时增加。以此方式,由输入传感器501输出的信号的总信噪比(SNR)仍可满足最小阈值。换句话说,虽然由振动输出系统引起的噪声或干扰可保持与由调整模块802不进行调整的情况相同,但是增加传感器信号的振幅以进行补偿。

例如,参考图6,调整模块802可被配置成控制驱动电路602,使得响应于该指示指示振动输出系统901的输出的激活而增加到传感器的驱动振幅。

在一些实例中,调整模块802被配置成响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活而调整与输入传感器系统的操作相关联的带宽或转换时间。

例如,与输入传感器系统的操作相关联的带宽可包括对输入传感器系统的输出信号施加的滤波带宽,并且其中调整模块被配置成响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活而减小滤波带宽。例如,调整模块802可被配置成调整由电感式感测系统502中的滤波器609和/或606施加的滤波带宽。

例如,当激活触觉放大器时,电感式感测AFE 502中的滤波带宽(BW)或转换时间可自适应。例如,可由调整模块802将滤波BW调整为在载波频率Fc附近窄得多。通过窄缩滤波带宽,可从信号V感测中滤除较高比例的干扰振动输出信号,从而减少预期由振动输出系统的输出引起的对输入传感系统的干扰。

可通过校准进一步优化滤波带宽或转换时间的调整。可在装置的初始制造或组装阶段或者实时地执行校准。为了执行校准,可在激活振动输出系统901的同时将零信号驱动到输入传感器501中,并且可测量电感式感测AFE 502的输出(例如,相位和/或振幅)。以此方式,只有由振动输出信号引起的干扰才正从电感式感测AFE 502的输出被测量。

为了校准系统,可改变(例如迭代地)电感式感测AFE 502的滤波带宽和/或电感式感测AFE 502的转换时间,直到电感式感测AFE 502的输出下降到低于预确定噪声阈值。然后可将引起电感式感测AFE 502的输出下降到低于预确定噪声阈值的滤波BW和/或转换时间设置存储在装置上存储器中或存储在本地存储器中。

调整模块802然后可(例如,在装置的正常操作期间)被配置成:从存储器获得带宽或转换时间设置;以及在该指示指示振动输出系统的输出的激活时将带宽或转换时间设置施加到输入传感器系统902。换句话说,在系统的正常操作期间(例如,在被驱动到输入传感器501中的信号可以为非零的情况下),当振动输出系统被激活(或待被激活)时,可从存储器中检索所存储的滤波BW和/或转换时间设置,并将其施加到电感式感测AFE 502,使得电感式感测AFE 502的输出被有效地设置为噪声。

一旦该指示指示振动输出系统901不再活动,则电感式感测AFE 502可被返回到用于常规传感器操作的原始滤波和/或转换时间设置。

在一些实例中,调整模块可被配置成施加数字后补偿。在该实例中,系统可被校准。可在初始制造或组装阶段或者实时地执行校准。为了执行校准,可在激活振动输出系统901的同时将零信号驱动到输入传感器501中,并且可测量电感式感测AFE 502的输出(例如,相位和/或振幅)。

例如,当通过振动输出系统901输出特定的输出信号时,控制器800可测量电感式感测AFE 502的输出。然后可以为该特定的输出信号确定补偿波形,其中该补偿波形是在通过振动输出系统901输出输出信号期间电感式感测AFE 502的输出的逆。可以为预期在装置的正常操作期间通过振动输出系统输出的多个预确定输出信号(例如触觉回放信号)确定补偿信号。每个补偿信号可与相应的相关联输出信号相关联地被存储。

调整模块802然后可被配置成:响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活,从包括一个或多个存储的补偿信号的存储器获得补偿信号,其中该补偿信号与由振动输出系统输出的输出信号相关联;以及在由振动输出系统输出输出信号时将补偿信号施加到由输入传感器系统输出的传感器信号(例如V感测)。例如,调整模块802可被配置成将补偿信号添加到电感式感测AFE 502的输出。通过在输出相关联输出信号期间将补偿信号施加到由电感式感测AFE 502输出的传感器信号,可抵消输出信号对输入传感器系统902的预期干扰。在该实例中,可将补偿波形施加到传感器信号,然后控制器800处理电感式感测AFE 502的输出以确定例如在输入传感器系统902处是否发生了按钮按压。

当该指示指示振动输出系统901不再活动时,调整模块802可被配置成不再将补偿信号施加到传感器信号。

在一些实例中,当输出振动系统901被激活时,可调整输入传感器系统902的工作频率。例如,响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活,调整模块802可被配置成基于正由振动输出系统输出的输出信号来选择输入传感器系统的工作频率(例如,载波频率FC)。

考虑振动输出系统901包括触觉输出系统的实例。如果触觉放大器503的谐波音调落在输入传感器系统902的工作频率或载波频率Fc或附近,使得其不能被电感式感测AFE502有效地滤波,则可调整载波频率(或工作频率)Fc,使得此时可对谐波音调进行滤波。由于载波频率Fc通常可以是数十MHz的量级,所以将Fc改变100Khz的量级不会实质上改变输入传感器系统902的灵敏度,但是可以允许对由谐波音调引起的干扰进行滤波,因为谐波音调可被强制脱离由电感式感测AFE 502施加的滤波带宽。因此,调整模块802可被配置成选择输入传感器系统902的工作频率,使得由振动输出系统901输出的输出信号或在输出输出信号期间产生的谐波音调不在输入传感器系统902的滤波带宽内。

在一些实例中,可使用设有工厂校准或实时校准的排除区来实现类似的效果。例如,可将零信号驱动到输入传感器系统902中,并且可激活输出振动系统901。然后可在输出振动系统901的激活期间测量输入传感器系统902的输出。以此方式,仅正测量由振动输出系统901的激活引起的干扰。在测量干扰期间,输入传感器系统902的工作频率(Fc)可被扫过一系列频率,并且记录IS AFE 502输出(相位和/或振幅)落在预确定噪声和/或精度阈值之上的情况。然后可存储与这些情况相关联的频率值,并且可确定包括这些频率值的排除区。在该实例中,当振动输出系统901被激活(或待被激活)时,可由调整模块802选择载波频率Fc,使得其不落在任何排除区中。例如,调整模块802可被配置成响应于指示振动输出系统的输出的激活的信息来选择输入传感器系统的工作频率(例如,载波频率Fc),使得工作频率不在预定义的排除区内。

一旦不再激活振动输出系统901,则可恢复原始设置,而不对输入传感器系统902的工作频率施加排除区。

在一些实例中,调整模块被配置成:在振动输出系统901被激活时,消隐输入传感器系统902的输出信号,例如通过将输入传感器系统902的输出设置为零,或者使HMI系统900忽略输入传感器系统902的输出。例如,调整模块802可被配置成响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活而消隐输入传感器系统的输出信号。例如,调整模块可被配置成使IS AFE 502断电或使IS AFE 502处于待机,或者调整模块可被配置成使控制器800在振动输出系统901的激活期间简单地忽略数据。

例如,调整模块802可被配置成在该指示指示振动输出系统的输出的激活时通过以下中的一者或多者来消隐输出信号:将输入传感器系统902置于低功率模式,将输入传感器系统902置于非活动模式,或者忽略输入传感器系统902的输出信号。

在一些实例中,调整模块802被配置成响应于该指示指示振动输出系统901的输出的激活而调整输入传感器系统902的操作,使得输入传感器系统902仅在一个或多个时间间隔期间执行感测,在所述一个或多个时间间隔期间,正被输出到振动输出系统的输出信号具有低于预确定阈值振幅的振动振幅。例如,待被输出到振动输出系统901的输出信号可被设计成使得在触觉反馈的振动模式中存在小的时间间隔(或静默期),其中输出信号的振幅低于预确定阈值。换句话说,在这些时间间隔期间,由于输出信号的较低振幅,由振动输出系统引起的对输入传感器系统的任何干扰将被减小。因此,当不存在与振动输出系统901相关联的干扰或存在与该振动输出系统相关联的减少的干扰时,输入感测系统902可在这些时间间隔期间执行感测。该实施方案还可确保无输入数据丢失(例如,在输入感测系统902处不错过按钮按压),这可能是在延长的消隐间隔中的情况。在一些实例中,调整模块802可被配置成通过使控制器800(或按钮按压检测块803)忽略时间间隔之外的感测信号V感测来调整输入传感器系统902的操作。替代地,输入感测系统902可在时间间隔期间被调整模块802停用。

在一些实例中,调整模块802被配置成响应于该指示指示振动输出系统的输出的激活而触发减敏窗口以施加到输入传感器系统的输出。例如,当振动输出系统901被激活时,例如在由振动输出系统输出引起振动的输出信号的情况下,调整模块802可被配置成触发减敏窗口,使得输入传感器系统902的输出被减敏,以便补偿由振动输出系统901的激活引起的可能的干扰。调整模块802可被配置成通过调整输入传感器系统902的操作来触发减敏窗口,例如通过调整输入系统902检测事件所使用的阈值,以便降低输入传感器系统902对此类事件的灵敏度。因此,在该实例中,输入传感器系统902可被认为包括按钮按压检测块803。调整模块800然后可被配置成增加按钮按压检测块803所采用的阈值,以确定由ISAFE 502的输出指示的力是否指示按钮按压。通过增加该阈值,调整模块降低按钮按压检测块803对按钮按压事件的灵敏度。

在一些实例中,调整模块可被配置成通过向传感器501的输出或向输入传感器系统902的输出施加负增益来触发减敏窗口。这可被认为类似于通过减小信号的增益而增加按钮按压检测块803将检测按钮按压事件所处的阈值。

通过在减敏窗口期间有效地降低输入传感器系统902的灵敏度,调整模块802可减轻激活的振动输出系统901对输入传感器系统902或对依靠输入传感器系统902的输出的任何其他系统的影响。在一些实例中,减敏窗口可具有可变的持续时间,其例如可基于振动输出信号的持续时间和/或振动输出后“振铃”的可能性。此外,可基于振动输出系统901的输出的振幅来配置调整模块减小输入传感器系统902的输出的增益或增加由按钮按压检测块803施加的阈值的因数。作为另一方面,应当理解,减敏窗口可以是分开的,例如,该因数可在减敏窗口的持续时间内变化。

应当理解,调整模块802的上述功能中的一些功能可能不适用于所有类型的输入传感器系统902。例如,如果调整模块被配置成消隐输入传感器系统的输出信号,则在输入传感器系统包括传声器传感器系统的情况下(例如在语音呼叫期间),或者在输入传感系统包括陀螺仪或加速度计传感器系统的情况下(例如当装置的运动被用作例如游戏应用的输入时),这可能导致显著的漏失或失真。在诸如这些的实例中(或在合适的输入传感器系统的情况下),调整模块802可被配置为如图10所示。

图10示出了根据一些实施方案的调整模块802的实例。

在该实施方案中,调整模块802可被配置成预测振动输出系统901对输入传感器系统902的输出影响,并且确定可被执行以减轻振动输出信号对输入传感器系统902的影响的任何滤波的性质。

特别地,可以针对振动输出系统901、装置的机械环境以及输入传感器系统902进行建模。例如,可以将上面列出的集合部分看作可由自适应滤波器建模的线性系统。

因此,在该实施方案中,调整模块802包括自适应滤波器1001。

在图10中,传递函数h(n)表示包括振动输出系统901、装置的机械环境以及输入传感器系统902的未知系统的实际传递函数。例如,h(n)可表示振动输出系统与装置框架、振动输出系统上的输入传感器系统(以及任何其它机械因素)之间的耦合效应。

信号x(n)包括振动输出信号。然后,信号y(n)表示在与输入传感器系统以及装置的任何其它机械因素耦合之后的振动输出信号。

信号v(n)表示在输入传感器系统处接收的期望的输入传感器信号,换句话说,如果传递函数h(n)对输入传感器系统无影响则将在控制器处接收的信号。然后,信号d(n)表示由输入传感器系统实际输出的信号,其根据h(n)受到装置的振动输出系统和其它机械效应的影响。信号d(n)可由自适应滤波器1001接收。

自适应滤波器1001的模型h^(n)(其可以是电气领域中的模型)复制实际传递函数h(n)。模型h^(n)然后可持续地适应于跟踪实际系统中的变化。当不存在输入传感器信号v(n)时,可执行模型h^(n)的自适应,和/或自适应速率可以是与信号v(n)不同的速率(例如,如果v(n)是快速信号,则h^(n)可缓慢地自适应)。因此,信号y^(n)可表示信号y(n),使得当模型h^(n)与实际传递函数h(n)匹配时,信号e(n)等效于输入传感器信号v(n)。

自适应滤波器可包括线性滤波器,诸如有限脉冲响应(FIR)或无限脉冲响应(IIR)滤波器,可使用适当的自适应滤波方法(诸如递归最小均方(LMS)、卡尔曼滤波器等)对其进行更新。

在一些实例中,当干扰太高或滤波器h^(n)不能跟踪实际传递函数h(n)时,输出e(n)可能受到限制。这可以被称为非线性消除器。

在一些实例中,输入传感器系统和/或振动输出系统可被预先配置为彼此结合地操作。

例如,可提供用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于向振动输出系统输出输出信号的控制器(例如控制器800)。控制器可包括:输入端,该输入端用于接收输入信号;以及滤波器,该滤波器用于对输入信号进行滤波以提供输出信号;其中滤波器被配置成基于与输入传感器系统相关联的工作频率或载波频率对输入信号进行滤波。换句话说,控制器可被预先配置有输入传感器系统的载波频率的操作,使得由振动输出系统输出的输出信号被输入传感器系统滤波,并且因此可减少或避免由振动输出系统引起的干扰。

在一些实例中,滤波器可包括一个或多个滤波器极点(或陷波),使得在窄频带中基于极点位于频域中的位置提供衰减。在一些实例中,该一个或多个滤波器极点或陷波可以是可编程的。例如,控制器800可包括输入端,该输入端被配置成接收输入传感器系统的工作频率或载波频率的指示,并且调整模块802可被配置成基于输入传感器系统的工作频率或载波频率的指示来动态地调整滤波器的滤波。以此方式,如果出于操作原因,输入传感器系统的载波频率Fc(或工作频率)动态地改变或在复位时,则也可适当地改变陷波或极点。

实现滤波器的一个实例可以是在振动输出系统的一个级中实现有限无限响应(FIR)滤波器。通过适当的布局,陷波(或极点)可有助于衰减振动输出系统的输出信号以及输出信号的落在与输入传感器系统工作频率相同的频率带中的任何噪声或谐波。

在一些实例中,可提供用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于向振动输出系统输出输出信号的控制器(例如控制器800)。控制器可包括处理块,该处理块被配置成输出输出信号,其中处理块被配置成使得输出信号的整数谐波音调落在与输入传感器系统的操作相关联的频率带之外。处理块可包括输出脉宽调制(PWM)放大器。例如,一旦已知该组传感器工作频率(Fc),则可选择触觉放大器的基本PWM频率,使得其整数谐波音调均不落在Fc的预确定频带内。

在一些实例中,控制器800可包括输入端,该输入端被配置成接收与输入传感器系统的操作相关联的频率带的指示。调整模块802然后可被配置成基于接收到的指示来动态地调整处理块的操作,使得输出信号的整数谐波音调落在与输入传感器系统的操作相关联的频率带之外。在一些实例中,控制器可被配置成改变PWM波形的边际率以改变其谐波含量,使得输出信号的谐波音调落在与输入传感器系统的操作相关联的频率带之外。

图11示出了用于在包括振动输出系统和输入传感器系统的装置中使用以用于控制振动输出系统和/或输入传感器系统的操作的方法。该方法可由控制器(例如图8、图9和图10所示的控制器800)执行。在一些实例中,该方法可由DSP(诸如图2所示的DSP 202或图5的DSP 505)实施。

在步骤1101中,该方法包括接收振动输出系统的输出是否活动的指示。例如,该指示可以包括来自图2所示的力传感器105的信号V感测。当信号V感测指示在力传感器105处感测到力时,信号V感测可指示振动输出系统的输出的激活,因为如上所述,控制器可被配置成响应于信号V感测指示已在力传感器处感测到力而向振动输出系统输出振动输出信号。

在一些实施方案中,该指示可包括触觉回放信号V输入。在这些实例中,可以在将信号输出到触觉模块之前将延迟施加到触觉回放信号V输入,以便解决由控制器800提供的处理中的任何延迟。触觉回放信号V输入可指示振动输出系统的输出的激活,例如,当触觉回放信号为非零或具有高于预确定阈值的振幅时。

在步骤1102中,该方法包括基于该指示来调整振动输出系统的操作和/或输入传感器系统的操作,以减少预期由振动输出系统的输出引起的对输入传感系统的干扰。例如,如参考图8和图9所描述的,步骤1102可包括被描述为正由调整模块802执行的任何功能操作。然而,应当理解,功能操作可由不同的功能块执行。

应当理解,针对电感式感测系统描述的上述方法在适当时也可用于其他感测系统。例如,具有电阻式力感测前端的智能触觉放大器可被配置成实现如上所述的适当的传感器补偿、消隐窗口和/或自适应触觉输出。类似的方法可用于装置中的任何其他合适的传感器系统,例如用于加速度计、陀螺仪等的输出,也可使用如上所述的传感器补偿、消隐窗口和/或自适应触觉输出。

在另一方面,输入传感器系统可包括相机或其它类型的光学传感器,其中控制器800被布置成控制相机或光学传感器本身,和/或被布置成对相机或光学传感器的输出执行补偿,以减小触觉或其它振动输出信号对传感器系统的影响。控制器800可至少部分地基于振动输出来执行图像稳定。

应当理解,上述系统和方法也可用于减少或消除来自基于表面音频的系统的串扰,其中至少一个致动器用于驱动装置的表面(例如移动电话的屏幕或外壳)的振荡或振动,以产生声音输出。由于此类系统利用装置的一部分的机械振动来产生装置音频,因此,类似于如上所述的触觉串扰,振动可与现有的输入传感器或换能器相互作用。在这样的情况下,应当理解,可使用表面音频放大器来代替如上所述的触觉放大器。

应当理解,上述方法可在专用控制模块中实现,例如上述附图中所示的处理模块或DSP。控制模块可作为传感器系统的集成部分来提供,或者可作为集中控制器(诸如中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))的一部分来提供。应当理解,控制模块可设有合适的存储器存储模块,以用于存储在所述过程中使用的测量和计算的数据。

技术人员将认识到,上述设备和方法的一些方面可被体现为例如在非易失性载体介质(诸如盘、CD-或DVD-ROM)、编程存储器(诸如只读存储器(固件))或数据载体(诸如光或电信号载体)上的处理器控制代码。对于许多应用,本发明的实施方案将在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上实现。因此,代码可包括常规的程序代码或微代码,或者例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可包括用于动态地配置可再配置设备(诸如可再编程逻辑门阵列)的代码。类似地,代码可包括用于硬件描述语言(诸如Verilog TM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将理解的,代码可以分布在彼此通信的多个耦合部件之间。在适当的情况下,还可以使用在现场可(再)编程模拟阵列或类似装置上运行的代码来实现实施方案,以便配置模拟硬件。

应当注意,如本文所使用的,术语“模块”或术语“块”将用于指代可以至少部分地由专用硬件部件(诸如自定义电路)实现和/或至少部分地由一个或多个软件处理器或在合适的通用处理器上运行的适当代码等实现的功能单元或块。模块本身可以包括其它模块或功能单元。模块可以由无需共处一地的多个部件或子模块来提供,并且可以设置在不同的集成电路上和/或在不同的处理器上运行。

实施方案可以在主机装置中实现,尤其是便携式和/或电池供电的主机装置,诸如移动计算装置(例如膝上型计算机或平板计算机)、游戏控制台、远程控制装置、包括家庭温度或照明控制系统的家庭自动化控制器或家庭用具、玩具、机器(诸如机器人)、音频播放器、视频播放器或移动电话(例如智能手机)。还提供了一种并入有上述系统的主机装置。

应当理解—尤其是本领域普通技术人员根据本公开的益处—可以通过其它电路或其它硬件部件来实现本文(特别是结合附图)描述的各种操作。可以改变给定方法的每种操作被执行的次序,并且可以对本文示出的系统的各种元件进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。本公开旨在涵盖所有此类修改和改变,并且因此,上文描述应视为说明性而非限制性意义。

类似地,尽管本公开参考了特定实施方案,但是在不脱离本公开的范围和覆盖的情况下,可以对这些实施方案进行某些修改和改变。此外,本文关于特定实施方案描述的任何益处、优点或问题的解决方案不旨在被解释为关键的、必需的或必要的特征或要素。

同样地,受益于本公开的其它实施方案对于本领域普通技术人员将是明显的,并且这样的实施方案应视为被包括在本文中。

应当注意,上述实施方案说明而非限制本发明,并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代性实施方案。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在,“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个,并且单个特征或其它单元可以实现权利要求中所述的若干单元的功能。权利要求中的任何附图标记或标号不应解释为限制权利要求的范围。

系统的各方面可由以下声明定义:

一种装置,所述装置包括:

输入传感器系统;

振动输出系统,所述振动输出系统被驱动以提供振动输出;

控制器,所述控制器被布置成监测所述振动输出系统,并且调整所述振动输出系统的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以使所述振动输出对所述输入传感器系统的影响最小化。

优选地,所述振动输出系统包括触觉输出系统,所述触觉输出系统被布置成提供触觉振动输出。附加地或替代地,所述振动输出系统包括表面音频输出系统。

优选地,所述输入传感器系统包括力感测系统。

优选地,所述力感测系统包括选自以下中的一者或多者中的至少一种力传感器:

电容式位移传感器,

电感式力传感器,

应变计,

压电式力传感器,

力感测电阻器,

压阻式力传感器,

薄膜力传感器,和

基于量子隧穿复合材料的力传感器。

附加地或替代地,所述输入传感器系统包括以下中的至少一者:加速度计、陀螺仪、传声器换能器、相机、光学传感器、超声波传感器。

在一个方面,所述控制器调整所述振动输出系统,使得所述振动输出系统的传递函数包括近似处于所述输入传感器系统的工作频率的陷波或极点。

优选地,所述控制器被配置成动态地调整所述振动输出系统,使得如果所述振动输出系统和/或所述输入传感器系统的特性改变,则所述振动输出系统的所述传递函数中的陷波或极点的存在被更新。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成基于所述振动输出系统的输出来调整所述输入传感器系统的操作点。

优选地,所述控制器被配置成增加所述输入传感器系统的功率电平或驱动振幅,以增加所述输入传感器系统的信噪比。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成基于所述振动输出系统的输出来调整所述输入传感器系统的操作的带宽。

优选地,所述控制器被布置成调整所述输入传感器系统的滤波器带宽,优选地以减小所述滤波器带宽以滤除来自所述振动输出系统的干扰信号。

附加地或替代地,所述控制器被配置成基于所述振动输出系统的输出来调整所述输入传感器系统的转换时间。

在另一方面,所述装置包括:

存储器存储装置,所述存储器存储装置被布置成存储多个传感器系统配置文件,所述多个传感器系统配置文件定义系统特性,诸如滤波器带宽、转换时间、功率电平或驱动振幅;

其中所述控制器被配置成基于所述振动输出系统来选择传感器系统配置文件以调整所述输入传感器系统的操作。

优选地,所述多个传感器系统配置文件定义为最小化所述振动输出对所述输入传感器系统的影响所选择的所述输入传感器系统的不同配置。

在附加的或替代的方面,

所述振动输出系统包括触觉模块,所述触觉模块被配置成利用触觉波形来驱动触觉致动器,

其中所述控制器设有基于单独的触觉波形对所述输入传感器系统的影响的反转版本的多个数字补偿波形,并且

其中所述控制器被配置成与正由对应的触觉波形驱动的触觉致动器并行地将单独的数字补偿波形施加到所述输入传感器系统的输出。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成调整所述输入传感器系统的至少一部分的工作频率,以最小化所述振动输出对所述输入传感器系统的影响。

优选地,所述装置包括:

存储器存储装置,所述存储器存储装置被布置成存储多个定义的排除区,所述多个定义的排除区定义易于受到来自所述振动输出系统的振动输出的干扰的频率带,

其中,响应于所述振动输出系统的振动输出,所述控制器被布置成将所述输入传感器系统的工作频率调整为不在定义的排除区内。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成调整所述振动输出系统的操作,使得由所述振动输出系统的振动输出产生的音调不落在所述输入传感器系统的预确定频率带内。

优选地,所述振动输出系统包括输出PWM放大器,其中控制所述放大器使得所述PWM放大器的所述整数谐波音调均不落在所述输入传感器系统的预确定频率带内。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成在所述振动输出系统提供振动输出的同时消隐所述输入传感器系统的输出。

优选地,所述控制器被配置成在所述振动输出系统提供振动输出的同时将所述输入传感器系统置于低功率或非活动模式。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成控制所述振动输出系统的输出,使得所述振动输出设有减小的振动振幅的间隔,并且其中所述输入传感器系统在这种减小的振动振幅的间隔期间是由控制器采样输入数据。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成将减敏窗口施加到所述输入传感器系统,使得与其相关联的操作阈值增加和/或将负增益施加到所述输入传感器系统的传感器信号,以减小振动输出对所述输入传感器系统或对使用所述输入传感器系统的输出的任何系统的影响。

优选地,所述控制器被配置成调整所述减敏窗口的持续时间和/或减敏因数。

在附加的或替代的方面,所述控制器被配置成实现自适应滤波器以针对振动输出对所述输入传感器系统所具有的影响进行建模,并且导出用于补偿所述输入传感器信号的输出的误差信号。

在附加的或替代的方面,所述输入传感器信号包括相机或光学传感器,其中所述控制器被配置成至少部分地基于所述振动输出来对所述相机或所述光学传感器的输出执行图像稳定。

在替代的布置中,提供了一种集成触觉系统,所述集成触觉系统包括:

输入传感器模块,所述输入传感器模块被布置成接收来自至少一个传感器的输入,优选为力感测模块,所述力感测模块被布置成接收来自至少一个力传感器的输入;

触觉驱动器模块,所述触觉驱动器模块被布置成向至少一个触觉致动器输出触觉驱动器信号;以及

控制模块,所述控制模块被布置成控制所述触觉驱动器模块,使得所述触觉驱动器信号至少部分地基于从所述至少一个传感器接收的输入,

其中所述控制模块还被布置成监测所述触觉驱动器模块,并且调整所述触觉驱动器模块的操作和/或所述输入传感器模块的操作,以最小化触觉振动输出对所述输入传感器模块的影响。

还提供了一种主机装置,所述主机装置包括至少一个如以上声明中的任一项所述的系统或装置。

在另一方面,提供了一种用于传感器系统的控制方法,所述方法包括以下步骤:

(a)监测来自触觉模块的触觉振动输出;

(b)控制所述触觉模块的操作和/或所述输入传感器系统的操作,以最小化所述触觉振动输出对所述输入传感器系统的影响。

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