TW201342166A - 改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法及裝置 - Google Patents

改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法及裝置 Download PDF

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Abstract

一種改善電容式觸控板的雜訊干擾的感測方法及裝置，感測第一方向感應線的自感電容變化、第二方向感應線的自感電容變化以及該第一與第二方向感應線之間的互感電容變化，以及根據該二自感電容變化及該互感電容值變化計算產生該第一與第二方向感應線之交叉點的感測值。

Description

改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法及裝置
本發明係有關一種電容式觸控裝置，特別是關於一種改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法及裝置。
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，例如參照圖1的二維電容式觸控感應器10，其具有X方向感應線X1~X9及Y方向感應線Y1~Y8，各感應線X1~X9及Y1~Y8彼此之間無電性連接，除了各自具有自感電容，彼此之間也具有互感電容，從其感測的自感電容及互感電容兩者皆會因為手指12的接觸而變化。目前電容式觸控裝置的感測架構主要分為全點式掃描及投射式掃描，前者係在一個框的感測期間量測所有感應線交叉點的互感電容變化，後者係在一個框的感測期間量測所有感應線的自感電容變化並由兩方向交叉投射產生交點。在感測自感電容變化時，以感應線Y7為例，係施加激勵信號Tx到感應線Y7，且從同一感應線Y7接收回傳之感測信號Rx，從感測信號Rx產生的感測值表示感應線Y7的自感電容變化。當手指12接觸感應線Y7時，手指12的對地電容與感應線Y7的自感電容並聯，因此從感應線Y7偵測到的感測值和感應線Y7未受碰觸時是不同的，據此可判斷感應線Y7是否受碰觸。在感測互感電容變化時，以感應線X8及Y7為例，係施加激勵信號Tx到感應線Y7(或X8)，且從相對的感應線X8(或Y7)接收回傳之感測信號Rx，從感測信號Rx產生的感測值表示感應線X8及Y7之間的互感電容變化。當手指12接觸感應線X8及Y7的交叉點時，手指12的對地電容造成偵測到的互感電容值減少，因此可判定感應線X8及Y7的交叉點受碰觸。
在感測電容式觸控感應器時，雜訊干擾會導致感測值的誤差，可能因此造成非觸點被誤認為觸點，或者回報不準確的座標，進而造成錯誤的操作。例如參照圖1，當手指12接觸感應線X7、X8及Y7、Y8之間的位置時，從感應線X7、X8及Y7、Y8之間的互感電容變化或感應線X7、X8及Y7、Y8的自感電容變化，可計算出手指12所在的座標。如果因為雜訊干擾導致感測值誤差，則計算出來的座標會偏離手指12實際的位置。如果因為雜訊干擾造成感應線X3及Y7之間的互感電容或感應線X3及Y7的自感電容的感測值發生變化超過感測電路設定的門檻值，則感測電路會把感應線X3及Y7的交叉點14判定為另一個觸點。為了減少雜訊干擾造成的錯誤，一種現有的方案係使用中值濾波器過濾信號，但是此法會造成感測的敏感度降低。另一種減少雜訊干擾的方案係提高演算法的臨界值，但是此法會造成電容式觸控感應器的硬體支援度降低。還有一種降低雜訊干擾機率的方案係在取得一個框的感測值後進一步檢查該等感測值，若判斷該框的感測受到雜訊干擾的程度超過設定值，則拋棄該框的感測值重新感測，直到獲得可接受的感測值，但這是被動式的方法，而且會降低框率(frame rate)，造成電容式觸控裝置的反應速度變慢，進而讓使用者感覺到操作不順暢。
習知的解決方案都需要讓其他參數妥協，因此需要一種可以在不妥協的情況下抑制雜訊干擾的感測方法及裝置。
本發明的目的之一，在於提出一種改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法及裝置。
本發明的目的之一，在於提出一種主動式抑制雜訊對電容式觸控裝置干擾的感測方法及裝置。
根據本發明，一種改善電容式觸控板的雜訊干擾的感測方法包含感測第一方向感應線的自感電容變化、第二方向感應線的自感電容變化以及該第一與第二方向感應線之間的互感電容變化，以及根據該二自感電容變化及該互感電容值變化計算產生該第一與第二方向感應線之交叉點的感測值。
根據本發明，一種改善電容式觸控板的雜訊干擾的感測裝置包含控制單元控制激勵單元及取樣單元感測第一方向感應線的自感電容變化、第二方向感應線的自感電容變化以及該第一與第二方向感應線之間的互感電容變化，以及控制運算單元根據該二自感電容變化及該互感電容值變化計算產生該第一與第二方向感應線之交叉點的感測值。
自感電容與互感電容具有不同的特性。自感電容因應觸碰所造成的變化較明顯，因此具有較高的訊雜比(Signal to Noise Ratio,SNR)，但是在多觸碰時有鬼影的問題。互感電容的感測可實現多觸碰功能，但是響應觸碰造成的變化較小，因此較容易被雜訊干擾。本發明係提供一種結合自感電容及互感電容感測以改善雜訊干擾的感測方法及裝置，兼具自感電容與互感電容感測的優點，達到既有高訊雜比又能實現多觸碰功能的目的。
圖2係本發明之感測方法實施例的示意圖，在感測電容式觸控感應器10時，包含感測X方向感應線X1~X9及Y方向感應線Y1~Y8的自感電容變化，以及感測感應線X1~X9及Y1~Y8彼此交叉點的互感電容變化，如圖2中的左圖所示，得到X方向自感電容變化的波形20、Y方向自感電容變化的波形22以及全部交叉點的互感電容變化(交叉點上式樣的不同即代表感測到的互感電容值變化量不同，點數較密者變化量較大)，其中從互感電容變化可以感測到兩手指的同時接觸。此外，假設雜訊對互感電容變化的感測干擾導致出現假觸點24，但因為自感電容變化的感測具有較高的SNR，此雜訊干擾不會反應在波形20及22上。本發明的感測方法進一步進行數位混合濾波(Digital Hybrid Filter,DHF)，其會根據X方向自感電容變化的波形20、Y方向自感電容變化的波形22以及全部交叉點的互感電容變化進行運算，如此利用自感電容變化的感測擁有高SNR的優點來校正交叉點的互感電容變化，以提升整體的SNR。經DHF運算後的互感電容變化如圖2中的右圖所示，兩手指接觸的交叉點依舊維持互感電容變化的波峰，而假觸點24的互感電容變化在相對之下則變得不明顯，因此後端電路能輕易地辨別真觸點和假觸點。
參照圖3，電容式觸控面板30包含電容式觸控感應器(圖中未示)連接感測裝置32，在感測裝置32中，控制單元34控制激勵單元36提供激勵信號Tx施加到電容式觸控感應器，取樣單元38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)40轉換為感測值Sd，以及運算單元42執行運算產生輸出信號So。
DHF運算的實現方式很多。假設從感應線X3、X7感測到的自感電容變化的感測值分別為Sxdv3、Sxdv7，從感應線Y2、Y3感測到的自感電容變化的感測值分別為Sydv2、Sydv3，從感應線X3、Y2及X7、Y3感測到的互感電容變化的感測值分別為Mdv3,2、Mdv7,3，在一實施例中係將相關的自感電容變化與互感電容變化的感測值相乘，以乘積Sxdv3×Sydv2×Mdv3,2及Sxdv7×Sydv3×Mdv7,3分別當作感應線X3、Y2及X7、Y3交叉點的互感電容變化的感測值。由於自感電容變化Sxdv3、Sydv2與互感電容變化Mdv3,2皆因手指接觸而變大，因此感應線X3、Y2交叉點的感測值Sxdv3×Sydv2×Mdv3,2增加數倍。反觀假觸點24，雖然雜訊干擾造成互感電容變化Mdv7,3增加，但因為較高SNR產生的自感電容變化Sxdv7、Sydv3很小，因此感應線X7、Y3交叉點的感測值Sxdv7×Sydv3×Mdv7,3相對於感應線X3、Y2交叉點的感測值Sxdv3×Sydv2×Mdv3,2將明顯較小。如此則真觸點和假觸點的感測值可明顯分別，因而抑制了雜訊的干擾。
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．．．電容式觸控感應器電容式觸控板
12．．．手指
14．．．假觸點
20．．．X方向自感電容變化的波形
22．．．Y方向自感電容變化的波形
24．．．假觸點
30．．．電容式觸控面板
32．．．感測裝置
34．．．控制單元
36．．．激勵單元
38．．．取樣單元
40．．．類比數位轉換器
42．．．運算單元
圖1係電容式觸控感應器的示意圖；
圖2係本發明之感測方法實施例的示意圖；以及
圖3係本發明之感測裝置實施例的示意圖。
10．．．電容式觸控感應器
20．．．X方向自感電容變化的波形
22．．．Y方向自感電容變化的波形
24．．．雜訊干擾點

Claims (4)

  1. 一種改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測方法，該電容式觸控裝置具有第一方向感應線及第二方向感應線，該感測方法包含下列步驟：A)感測該第一方向感應線的自感電容變化產生第一感測值；B)感測該第二方向感應線的自感電容變化產生第二感測值；C)感測該第一及第二方向感應線之間的互感電容變化產生第三感測值；以及D)根據該第一到第三感測值運算產生第四感測值當作該第一及第二方向感應線之間的互感電容變化的感測值。
  2. 如請求項1之感測方法，其中該步驟D包含以該第一到第三感測值進行相乘運算產生該第四感測值。
  3. 一種改善電容式觸控裝置的雜訊干擾的感測裝置，該電容式觸控裝置具有第一方向感應線及第二方向感應線，該感測裝置包含：激勵單元，連接該第一及第二方向感應線；取樣單元，連接該第一及第二方向感應線；運算單元，連接該取樣單元；以及控制單元，連接該激勵單元、該取樣單元及該運算單元，控制該激勵單元及該取樣單元感測該第一方向感應線的自感電容變化產生第一感測值、該第二方向感應線的自感電容變化產生第二感測值以及該第一及第二方向感應線之間的互感電容變化產生第三感測值，以及該運算單元根據根據該第一到第三感測值運算產生第四感測值當作該第一及第二方向感應線之間的互感電容變化的感測值。
  4. 如請求項3之感測裝置，其中該控制單元控制該運算單元以該第一到第三感測值進行相乘運算產生該第四感測值。
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