TW201339931A - 改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置及方法，在感測電容式觸控感應器產生感測值時，對一段時間內的多個感測值進行統計分析以判斷感測品質，進而拋棄可信度較差的感測值，並重新感測該電容式觸控感應器產生感測值，因而提高輸出信號的可信度。

Description

改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置及方法
本發明係有關一種電容式觸控裝置，特別是關於一種電容式觸控裝置的感測裝置及方法。
電容式觸控裝置係藉感測電容式觸控感應器的電容變化來偵測觸點，因此電容感測值的準確度會影響電容式觸控裝置的性能表現。在感測電容式觸控感應器的電容變化時，外來的雜訊以及不同感應電極之間的電容性耦合會導致感測值的變動，可能因此造成非觸點被誤認為觸點，或者因為非觸點的異常感測值而導致回報不準確的座標，進而造成錯誤的操作。
因此，一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置及方法乃為所冀。
本發明的目的之一，在於提出一種判斷電容式觸控裝置的感測品質的感測裝置及方法。
本發明的目的之一，在於提出一種提高電容式觸控裝置的感測品質的感測裝置及方法。
根據本發明，一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置使用統計性品質指示器動態地對一統計週期內的多個感測值進行統計分析，以判斷感測品質並進一步排除可信度較差的感測值。
根據本發明，一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測方法動態地對一統計週期內的多個感測值進行統計分析，以判斷感測品質並進一步排除可信度較差的感測值。
較佳者，若統計分析的結果顯示在該統計週期內的感測值有較大的變異或大小不合理的現象，則拋棄該等感測值並重新感測。
在一實施例中，一直重新感測直到獲得滿意的感測品質為止。
在另一實施例中，在重新感測時改用不同的感測頻率。較佳者，在連續重新感測的次數達到一數值時改用不同的感測頻率。
參照圖1的電容式觸控裝置，電容式觸控面板10包含電容式觸控感應器(圖中未示)連接感測裝置12，手指或其他導電性物件接觸電容式觸控面板10會造成電容式觸控感應器的電容變化，經感測裝置12感測反應在輸出信號So中。在感測裝置12中，控制單元14控制刺激單元16提供刺激信號Tx施加到電容式觸控感應器，取樣單元18對電容式觸控感應器回傳的感測信號Rx取樣，經類比數位轉換器(ADC)20轉換為感測值Sd，刺激單元16施加刺激信號Tx及取樣單元18對感測信號Rx取樣皆是由控制單元14根據一感測頻率對其控制而同步操作，處理單元22把一段時間內產生的多個感測值Sd進行如平均…等的運算產生穩定的輸出信號So。處理單元22使用低通濾波器來實現。為了提高輸出信號So的可信度，統計性品質指示器24亦從ADC 20接收感測值Sd，動態地對統計週期內的多個感測值Sd進行統計分析，以判斷感測品質並進一步排除可信度較差的感測值Sd。若統計分析的結果顯示在統計週期內的感測值Sd有較大的變異或大小不合理的現象，則統計性品質指示器24觸發重做信號Sredo給控制單元14，進而控制刺激單元16及取樣單元18重新感測電容式觸控感應器產生感測值Sd，先前那些可信度較差的感測值Sd就被拋棄了。較佳者，統計性品質指示器24統計分析感測值Sd的方法或其設定值係依據電容式觸控面板10的電路結構或其電容式觸控感應器的特性而設計或調整，亦可由使用者自行設計或調整軔體或軟體來決定。在一實施例中，控制單元14在收到重做信號Sredo時，會一直控制刺激單元16及取樣單元18重新對電容式觸控感應器進行感測，直到獲得較佳可信度的感測值Sd為止。在另一實施例中，控制單元14在收到重做信號Sredo時，會改用另一個不同的感測頻率控制刺激單元16及取樣單元18重新對電容式觸控感應器進行感測。較佳者，控制單元14或統計性品質指示器24會計算連續重新感測的次數，當次數超過一數值時才變更感測頻率。
感測電容式觸控感應器的電容變化有針對自感電容、互感電容及二者混合感測等不同的設計。例如參照圖2，電容式觸控感應器26具有兩組不同方向的多個感應電極X1~X4及Y1~Y4，各感應電極彼此之間係電性分離，在感測自感電容的變化時，刺激信號Tx及感測信號Rx分別從同一感應電極X2注入及取出，因為手指28的對地電容Cf與感應電極X2本身的對地電容CX2並聯造成測得的電容值與感應電極X2的自感電容值CX2不同，所以可據以判斷感應電極X2受碰觸。圖3係感測互感電容變化的示意圖，刺激信號Tx從感應電極X2注入，感測信號Rx從感應電極Y2取出，手指28的接觸造成感應電極X2及Y2之間的互感電容變化ΔC22，因此可判斷觸點在感應電極X2及Y2的交叉處。對感應電極的刺激與感測已經有許多不同的方案，例如圖4係一個簡化的感測互感電容變化的示意圖，刺激信號Tx對感應電極施加定電壓或定電流的脈衝，造成另一個感應電極的電壓變化，藉其對取樣電路30中的感測電容充電或放電而產生電荷移轉，再將移轉的電荷量衍生的電壓或電流信號經ADC 20轉換為感測值Sd，因此感測時間Tsen包含取樣時間Tsmp及類比數位轉換時間Tadc。
圖5及圖6係感測方法的第一實施例的示意圖，圖1中的統計性品質指示器24具有定義的合理區間，例如其具有上邊界與下邊界，設定值分別為40及25，控制單元14控制刺激單元16及取樣單元18連續對電容式觸控感應器26感測產生感測值Sd，根據感測頻率決定的感測週期為Tsen，統計性品質指示器24在統計週期Tsta內統計感測值Sd大於上邊界40及小於下邊界25的數量N(Sd>40,Sd<25)，再根據此數量N與門檻值的比較結果判斷感測品質。例如圖5中的一個統計週期Tsta包含6個感測週期Tsen，其感測值Sd分別為31、32、29、30、28及32，全部在上邊界40與下邊界25的區間內，假設門檻值為3，則統計性品質指示器24會因此判定此統計週期Tsta的感測值Sd為合格，其平均值30.3會被採用；而圖6中的6個感測值Sd分別為51、45、41、35、30及23，其中有4個超出上邊界40與下邊界25的區間，因為4>3，所以統計性品質指示器24會判定此統計週期Tsta的感測值Sd為不合格，於是觸發重做信號Sredo通知控制單元14拋棄這些感測值Sd並重新感測電容式觸控感應器26。
圖7及圖8係感測方法的第二實施例的示意圖，圖1中的統計性品質指示器24計算一個統計週期Tsta內的感測值Sd的標準差σ(Sd)，再根據此標準差σ(Sd)與門檻值的比較結果判斷感測品質。例如圖7中的6個感測值Sd 31、32、29、30、28及32計算出的σ(Sd)=1.49，而圖8中的感測值Sd 51、45、41、35、30及23計算出的σ(Sd)=9.3，假設門檻值為5，則統計性品質指示器24會因此判定圖7中的感測值Sd為合格，其平均值30.3會被採用，而圖8中的感測值Sd為不合格，於是觸發重做信號Sredo通知控制單元14拋棄這些感測值Sd並重新感測電容式觸控感應器26。換言之，此實施例係根據一個統計週期Tsta內的感測值Sd的變化大小來判斷感測品質。
以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。
10．．．電容式觸控板
12．．．感測裝置
14．．．控制單元
16．．．刺激單元
18．．．取樣單元
20．．．類比數位轉換器
22．．．處理單元
24．．．統計性品質指示器
26．．．電容式觸控感應器
28．．．手指
30．．．取樣電路
圖1係感測裝置的實施例的示意圖；
圖2係感測自感電容的示意圖；
圖3係感測互感電容的示意圖；
圖4係簡化的感測互感電容變化的示意圖；
圖5及圖6係感測方法的第一實施例的示意圖；以及
圖7及圖8係感測方法的第二實施例的示意圖。
10．．．電容式觸控面板
12．．．感測裝置
14．．．控制單元
16．．．刺激單元
18．．．取樣單元
20．．．類比數位轉換器
22．．．處理單元
24．．．統計性品質指示器

Claims (12)

  1. 一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測裝置，該電容式觸控裝置具有電容式觸控感應器，該感測裝置包含：刺激單元，連接該電容式觸控感應器，受控提供刺激信號施加到該電容式觸控感應器；取樣單元，連接該電容式觸控感應器，受控對該電容式觸控感應器回傳之感測信號取樣及轉換以產生感測值；控制單元，連接該刺激單元及該取樣單元，根據感測頻率控制該刺激單元及該取樣單元；以及統計性品質指示器，連接該取樣單元及該控制單元，對統計週期內的多個感測值進行統計分析，以判斷感測品質並進一步排除可信度較差的感測值。
  2. 如請求項1之感測裝置，其中該統計性品質指示器具有定義的合理區間及門檻值，並統計該統計週期內的感測值超出該合理區間的數量，進而在該數量超過該門檻值時觸發重做信號給該控制單元。
  3. 如請求項1之感測裝置，其中該統計性品質指示器具有定義的門檻值，並計算該統計週期內的感測值的標準差，進而在該標準差超過該門檻值時觸發重做信號給該控制單元。
  4. 如請求項2或3之感測裝置，其中該控制單元響應該重做信號控制該刺激單元及該取樣單元重新感測該電容式觸控感應器。
  5. 如請求項2或3之感測裝置，其中該控制單元響應該重做信號根據另一感測頻率控制該刺激單元及該取樣單元重新感測該電容式觸控感應器。
  6. 如請求項5之感測裝置，其中該控制單元或該統計性品質指示器計算連續重新感測該電容式觸控感應器的次數，在該次數達到一數值時改用不同的感測頻率重新感測該電容式觸控感應器。
  7. 一種改善電容式觸控裝置之可信度的感測方法，該電容式觸控裝置具有電容式觸控感應器，該感測方法包含下列步驟：A)根據一感測頻率提供刺激信號施加到該電容式觸控感應器，並對該電容式觸控感應器回傳之感測信號取樣及轉換以產生感測值；以及B)對統計週期內的多個感測值進行統計分析，以判斷該感測值的品質並進一步排除可信度較差的感測值。
  8. 如請求項7之感測方法，其中該步驟B包含下列步驟：統計該統計週期內的感測值超出一定義的合理區間的數量；將該數量與一定義的門檻值比較；以及在該數量超過該門檻值時判斷該統計週期內的多個感測值不合格。
  9. 如請求項7之感測方法，其中該步驟B包含下列步驟：計算該統計週期內的感測值的標準差；將該標準差與一定義的門檻值比較；以及在該標準差超過該門檻值時判斷該統計週期內的多個感測值不合格。
  10. 如請求項8或9之感測方法，其中該重新感測該電容式觸控感應器的步驟係連續重覆直到該步驟B判定該感測值合格為止。
  11. 如請求項8或9之感測方法，其中該重新感測該電容式觸控感應器的步驟係改用另一感測頻率。
  12. 如請求項11之感測方法，更包含下列步驟：計算連續重新感測該電容式觸控感應器的次數；以及在該次數達到一數值時改用不同的感測頻率。
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