TWI444880B - 觸碰點偵測方法 - Google Patents

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Description

觸碰點偵測方法
本發明係一種觸碰點偵測方法，特別是一種適用於投射電容式觸控板的觸碰點偵測方法。
目前行動電子裝置的主流，例如智慧型手機或平板電腦等，均捨棄傳統的鍵盤滑鼠裝置而改以觸控面板作為標準的輸入和輸出的介面，以因應電子裝置的微小化趨勢。透過觸控面板，行動電子裝置提供使用者藉由手指在觸控面板上的觸碰或滑動來執行觸控操作。
而隨著觸控及硬體技術的日新月異，觸控操作也愈來愈人性化，許多觸控操作方式也愈來愈細膩，因此對於觸控軌跡的解析度要求也愈來愈高，否則便容易發生誤判或者是描繪出的觸控軌跡不如預期。
當前的投射電容式觸控面板已經可以支援多點觸碰(multi-touch)的操作。但一般人在觸控面板上操作時，往往不經意地會將手掌碰觸到觸控面板而造成大範圍觸碰的情況。此時，觸控面板容易將多點觸碰的情況誤判為大範圍觸碰，或者是將大範圍觸碰誤判為多點觸碰，因而造成觸控操作的不順暢甚至操作錯誤。
因此，習知技術具有無法準確判斷多點觸碰和大範圍觸碰點的問題。
有鑑於此，本發明提出一種觸碰點偵測方法，適用於投射電容式觸控板，本方法包含：掃描觸碰範圍之電容值分布，觸碰範圍包含邊緣區域與中央區域；計算電容值分布在x軸或y軸方向上之一階導數；取得邊緣區域中，一階導數之最大值M1與最小值M2，M1與M2分別取絕對值後之最大值為Mmax ，最小值為Mmin ；取得中央區域中，一階導數之最大值P1與最小值P2；計算(P1-P2)與Mmax 二者的比值的絕對值n；當n小於0.1或大於0.67時，判斷為大面積觸碰點，而以Mmin 所對應的座標作為大面積觸碰時之觸碰點的座標。
此外，當n介於0.1至0.67之範圍中時，判斷為多點觸碰，而以觸碰範圍之座標點計算出多點觸碰時之多個觸碰點的座標。
透過前述方法，本發明可判斷投射電容式觸控板受到大面積觸碰時(例如手掌壓在觸控面板上)的情況；此外，還可進一步分辨多點觸碰(例如多指併排於觸控面板上)的情況，進而提高使用者觸控操作的流暢度以及減少觸控操作錯誤的機率。
請參照第1圖，為本發明之觸碰點偵測方法流程圖，包含下列步驟：
步驟S01： 掃描一觸碰範圍之電容值分布。
請參照第2圖，為投射電容式觸控面板示意圖。投射電容式觸控面板10具有x軸方向掃描線11與y軸方向掃描線12，每一x軸方向掃描線11與其相鄰y軸方向掃描線12之間在施加電壓之後將形成一電容，且每隔一預定週期便會掃描電容值有無發生變化。當有外物或手指碰觸了投射電容式觸控面板10，便會造成一觸碰範圍19內的電容值發生變化。由於每一條x軸掃描線11與y軸掃描線12分別代表x座標與y座標，因而可透過各種習知的演算法計算出觸碰點的位置。
本步驟主要目的是在偵測觸碰範圍內各座標點的電容值分布，其中觸碰範圍的寬度係大於3公分，此時代表觸控面板受到大面積的觸碰或者是多根指頭的觸碰。觸碰範圍包含邊緣區域與中央區域，所述邊緣區域係指觸碰範圍中最外圍的座標點所構成的區域，而邊緣區域以外的座標點即構成所謂的中央區域。
步驟S02： 計算電容值分布在x軸或y軸方向上之一階導數。
在偵測到觸碰範圍內各座標點的電容值分布後，接著計算電容值分布在x軸或y軸方向上每一座標點的一階導數，本步驟係計算電容值分布在x軸方向上的一階導數。
步驟S03： 對邊緣區域中每一座標點之一階導數取絕對值。
本步驟係根據步驟S02所計算之一階導數，進一步取得邊緣區域中每一座標點之一階導數的絕對值，邊緣區域中每一座標點之一階導數取絕對值後，其中的最大值係為Mmax ，最小值係為Mmin 。
步驟S04： 取得位於中央區域中之一階導數的最大值P1與最小值P2。
本步驟係根據步驟S02所計算之一階導數，進一步取得位於中央區域之一階導數的最大值P1與最小值P2。
步驟S05： 計算(P1-P2)與Mmax 二者的比值的絕對值n。
本步驟係計算(P1-P2)與Mmax 二者的比值，然後再對其取絕對值而得到n，亦即
步驟S06： 判斷多點觸碰或是大面積觸碰點。
請參照第3圖，為大面積觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布示意圖，包含位於邊緣區域的一階導數21、25以及位於中央區域的一階導數22、23、24。當投射電容式觸控面板10受到大面積觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布圖往往如第3圖所示，會具有一個平坦部。透過前述特性，當步驟S05中所計算之n的值小於0.1或大於0.67時，便判斷為大面積觸碰(例如掌壓)，此時僅輸出一座標，且係以步驟S02中所計算出之各一階導數之絕對值的最小值所對應的座標作為大面積觸碰時之觸碰點的座標，本實施例中係以一階導數23所對應的座標作為大面積觸碰時之觸碰點的座標。
請參照第4圖，為多點觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布示意圖，包含位於邊緣區域的一階導數31、35以及位於中央區域的一階導數32、33、34。當投射電容式觸控面板10受到多點觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布圖大致如第4圖所示，中央區域的一階導數32、33、34彼此呈現明顯的高低起伏而非形成約略平坦的平坦部。透過前述特性，當步驟S05中所計算之n介於0.1至0.67之範圍中時，便判斷為多點觸碰(例如多指併排)，而以觸碰範圍19內之各個電容值計算出多點觸碰時之多個觸碰點的座標。
在計算多點觸碰時之多個觸碰點座標時，首先係計算通過觸控範圍內所有一階導數之多項式f(x)，例如f(x)可以是一元三次多項式。當邊緣區域之一階導數與中央區域之一階導數位於基準線之不同側時，計算邊緣區域之一階導數與中央區域之一階導數之間，f(x)=0時所對應的座標，並以之作為多個觸碰點的其中之一。以第4圖為例，基準線30係為x軸，首先計算出通過一階導數31~35之一元多次多項式f(x)，然後求取在一階導數31與一階導數32之間f(x)=0時所對應的座標，而以所述座標作為多點觸碰時之其中一個觸碰點的座標。
接著，不再考慮一階導數31與一階導數32，而改將一階導數33視為邊緣區域的一階導數，並將一階導數34視為中央區域的一階導數，求取在一階導數33與一階導數34之間f(x)=0時所對應的座標，而以所述座標作為多點觸碰時之其中一個觸碰點的座標。
承上，依此類推，只要重複上述步驟便可得到在多點觸碰情形下，所有觸碰點的座標。
前述實施例中，若步驟S02中係計算電容值分布在x軸方向上之一階導數，則最後所得到的觸碰點的座標係為x座標。此時，需再次回到步驟S02計算在觸碰範圍中電容值分布在y軸方向上之一階導數，並重複步驟S03至步驟S06以計算出觸碰點的y座標。
在另一實施例中，係進一步利用相鄰驅動軸或感測軸之間的電容值起伏變化來作為觸碰點座標的判斷依據，而不須將前一實施例所記載的步驟重複二次，相同步驟便可得到觸碰點的x座標與y座標，方法如下：當步驟S02中係計算電容值分布在x軸方向上之一階導數時，利用數值方法計算電容值分布於y軸方向上之極值(極大值或極小值)，而以所述極值發生的位置作為觸碰點之y軸座標。前述數值方法係指將y軸方向上的電容值分布以數學模型，例如拋物線來表示，此時拋物線的頂點即為極值發生的位置，頂點所對應的y軸即為觸碰點的y座標，反之，當步驟S02中係計算電容值分布在y軸方向上之一階導數時亦然。
此外，在多點觸碰時，y軸方向的分布往往無法用簡單的拋物線表示，而必須以一元三次多項式或更高維度的多項式來表示，此時，可利用微分來判斷極值發生的位置，而以各個極值發生的位置作為多點觸碰時之各個觸碰點的y軸座標。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧投射電容式觸控面板
11‧‧‧x軸方向掃描線
12‧‧‧y軸方向掃描線
19‧‧‧觸控範圍
20‧‧‧基準線
21、25‧‧‧位於邊緣區域的一階導數
22、23、24‧‧‧位於中央區域的一階導數
30‧‧‧基準線
31、35‧‧‧位於邊緣區域的一階導數
32、33、34‧‧‧位於中央區域的一階導數
第1圖為本發明之觸碰點偵測方法流程圖。
第2圖為投射電容式觸控面板示意圖。
第3圖為大面積觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布示意圖。
第4圖為多點觸碰時，電容值分布於x軸方向上的一階導數分布示意圖。

Claims (5)

  1. 一種觸碰點偵測方法，適用於一投射電容式觸控板，該投射電容式觸控板藉由碰觸時所造成之局部電容值的改變來偵測觸碰點的位置，該觸碰點偵測方法包含：掃描一觸碰範圍之一電容值分布，該觸碰範圍包含一邊緣區域與一中央區域，該觸碰範圍的寬度大於3公分；計算該電容值分布在x軸方向或y軸方向上每一座標點的一階導數；對該邊緣區域中每一座標點的一階導數取絕對值，其中最大值為Mmax ，最小值為Mmin ；取得位於該中央區域之一階導數的最大值P1以及最小值P2；計算(P1-P2)與Mmax 的比值的絕對值n；及當n小於0.1或大於0.67時，以Mmin 所對應的座標作為觸碰點的座標。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸碰點偵測方法，更包含：當n介於0.1至0.67之範圍中時，以該觸碰範圍內各電容值計算複數個觸碰點的座標。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸碰點偵測方法，於計算該些觸碰點的座標之步驟中，更包含：計算通過該觸控範圍內之該電容值分布在x軸方向或y軸方向上每一座標點之各該一階導數之一多項式； 取得該邊緣區域之一階導數M1及其絕對值abs(M1)；取得相鄰於M1之該中央區域之一階導數M2及其絕對值abs(M2)；及根據M1、M2、abs(M1)與abs(M2)，以外插或內插法計算M1與M2二點之外或之間，該多項式與基準線之交越點的座標而作為觸碰點的座標。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸碰點偵測方法，其中，係計算該電容值分布在x軸方向上每一座標點之一階導數，並計算該電容值分布於y軸方向上之一極值，而以該極值發生的位置作為觸碰點之y軸座標。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之觸碰點偵測方法，其中，係計算該電容值分布在y軸方向上每一座標點之一階導數，並計算該電容值分布於x軸方向上之一極值，而以該極值發生的位置作為觸碰點之x軸座標。
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